[发明专利]一种拼接镜的自动组装系统及组装方法

说明书

一种拼接镜的自动组装系统及组装方法，涉及自动组装技术领域，解决现有拼接子镜采用手工安装，使拼接精度很难达到要求的问题，包括组装机器人系统、视觉测量系统以及转台系统，组装机器人系统包括机械臂、末端抓取机构和六维力传感器，视觉测量系统采用双目立体测量，由抓捕子镜相机、安装子镜相机、抓捕子镜标志器和安装子镜标志器组成，转台系统包括主控计算机和支撑转动平台；在视觉测量系统与力控制系统的导航下，组装机器人完成拼接子镜模块的高精度自动组装。本发明可以极大提高拼接镜的安装精度。

技术领域

本发明涉及一种拼接镜自动组装技术领域，具体涉及一种拼接镜的自动组装系统及组装方法。

背景技术

随着科学探索与军事应用两方面需求的牵引，人类对空间成像光学系统的分辨能力要求不断提升。受到光学原理的制约，光学系统的分辨能力与其光学口径成正比，“高分辨率”即意味着“大口径”。近年来军事上对侦察相机分辨率的需求逐步提高，国际天文学界对于寻找类地行星等领域的探索不断升温，超大口径空间望远镜将成为光学工程界20年内的主要发展方向。

另一方面，在可预见的未来，运载工具的发展速度跟不上望远镜口径增大的步伐。传统整体式主镜空间望远镜已经遭遇了火箭的运载能力这一技术瓶颈。

针对上述问题，采用拼接式子镜模块在轨组装成大口径空间望远镜的方案被认为是一种最有前景的选择。如果采用人手工安装子镜，安装的精度很难达到要求。而且随着子镜模块数量的增加，安装难度与工作量将十分巨大。

发明内容

本发明为解决现有拼接子镜采用手工安装，使拼接精度很难达到要求的问题，提供一种拼接镜的自动组装系统及组装方法。

一种拼接镜的自动组装系统，所述组装机器人系统包括机器人计算机、机械臂、末端抓取机构和六维力传感器；所述视觉测量系统采用双目立体测量，包括抓捕子镜相机、安装子镜相机、抓捕子镜标志器和安装子镜标志器；

所述转台系统包括主控计算机和支撑转动平台；所述末端抓取机构、抓捕子镜相机和安装子镜相机、安装于机械臂的末端，所述六维力传感器安装于末端抓取机构上；所述抓捕子镜标志器安装于子镜模块上，所述安装子镜标志器安装于支撑转动平台上；主控计算机通过网络接口与机器人计算机通信。

一种拼接镜的组装方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、主控计算机向机器人计算机发送抓取子镜模块的指令，所述机器人计算机根据接收的抓取子镜模块指令，控制机械臂到子镜模块存放处，所述子镜抓取标志器进入抓捕子镜相机视场，抓捕子镜相机将子镜模块存放位置信息发送给机器人计算机，机械臂根据实时坐标移动到子镜模块存放位置；

当机械臂与子镜模块距离在10-15mm时，机械臂在六维力传感器的反馈下向子镜模块插孔轴向移动，当子镜模块侧面碰到安放在末端抓取机构安装座侧面的限位开关后，机械臂停止移动，末端抓取机构胀紧抓取子镜模块；

步骤二、机械臂按照预定规划路径将子镜模块运至安装位置，所述子镜安装标志器进入安装子镜相机的视场，安装子镜相机将目标位置的坐标信息发送至机械臂，机械臂根据目标位置的实时坐标移动到所述目标位置，当距离子镜安装孔10-15mm时，机械臂根据六维力传感器的反馈信息完成子镜模块的放置；

步骤三、主控计算机接收机器人计算机的搬运完成的指令后，控制支撑转动平台转动至下一安装位置，同时机械臂运动至下一待安装子镜位置，直到安装完成。

本发明的有益效果：本发明所述的组装方法首先根据预先规划路径，机械臂带动抓取机构到达指定位置，此后在手眼相机的引导下不断接近子镜存放处的待组装子镜，当距离子镜10-15mm时，由视觉导航转换为力导航，在六维力传感器的反馈信息下，对机械臂进行力闭环控制，从而带动抓取机构沿抓取孔缓慢试探性移动，最终抓取机构到达指定位置，完成抓取。