[发明专利]一种大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置与方法

权利要求书

1.一种大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置，包括：

可重构的末端执行器(1)，采用真空吸附方式，包括中央主轴单元(3)，中央主轴单元(3)顶部设置用于连接操控机械臂(12)的法兰联接盘(2)，中央主轴单元(3)通过支撑杆系(5)连接组成吸盘阵列单元(4)的若干能够独立运动的单元体，各单元体通过支撑杆系(5)实现沿中央主轴单元(3)的轴向运动；所述中央主轴单元(3)包括空心主轴(7)，空心主轴(7)上自上而下设置有上固定环(8)、可移动环(9)及下固定环(10)，空心主轴(7)中内置有一个单自由度伺服气缸系统(11)，与可移动环(9)固联装配，按照输入位移指令控制可移动环(9)沿空心主轴(7)的轴线方向上下移动；所述支撑杆系(5)由三组杆件组成，每组杆件的始端分别联接于上固定环(8)、可移动环(9)和下固定环(10)之上；所述支撑杆系(5)的每组杆件的联接方式均为单自由度转动铰链，能够绕着铰链中心销轴上下转动，两个杆件组成一对，末端联接于一个真空吸盘阵列单元(4)的单元体上的定位架铰链销轴上；

操控机械臂(12)，搭载所述末端执行器(1)；

扫码识别器(15)，读取光学元件规格；

工艺数据库系统(14)；

电气辅助支持系统(16)；

计算机控制单元(13)，从工艺数据库系统(14)进行数据检索，并操控所述末端执行器(1)、操控机械臂(12)、扫码识别器(15)以及电气辅助支持系统(16)；

其特征在于，所述真空吸盘阵列单元(4)分成两个群组，每一个群组同步上下运动，当可移动环(9)由单自由度伺服气缸系统(11)带动上下移动时，这两个群组的单元体的运动不同步，实际工作的真空吸盘阵列能够吸附的光学元件口径也跟着变化，从而实现对末端执行器(1)的重构。

2.根据权利要求1所述大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置，其特征在于，所述真空吸盘阵列单元(4)中，每个单元体包括安装有单自由度转动铰链的定位架，在定位架下方安装有多个小型真空吸盘。

3.根据权利要求2所述大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置，其特征在于，所述的两个群组中，第一群组中每个单元体的真空吸盘数量为a，第二群组中每个单元体的真空吸盘数量为b，a≠b。

4.根据权利要求1所述大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置，其特征在于，所述末端执行器(1)还包括微型视频跟踪系统(6)，所述微型视频跟踪系统(6)包括四个微型视频采集单元，分别安装在末端执行器(1)的四角上，对真空阵列单元四个角附近的空间进行实时图像采集，并传送给计算机控制单元(13)进行状态分析。

5.基于权利要求1所述大口径光学元件精密洁净装配的自动化抓取装置的方法，当光学元件进入洁净装配环境中的指定装配站位后，首先使用扫码识别器(15)辨识出光学元件的规格型号，并将有关型号信息发送给计算机控制单元(13)；计算机控制单元(13)根据光学元件的规格型号从工艺数据库系统(14)中检索其对应的任务操作指令集并按照如下步骤执行任务指令：

步骤1：在计算机控制单元(13)的指令下，末端执行器(1)中的单自由度伺服气缸系统(11)按照指令流程规定的位移量移动，从而带动真空吸盘阵列单元(4)运动，实现末端执行器(1)的重构，调整到对应的口径；

步骤2：操控机械臂(12)根据任务指令调整姿态，携带末端执行器(1)完成与光学元件对准和表面接触，同时，通过微型视频跟踪系统(6)进行过程监控，保障任务的准确安全执行；

步骤3：带有真空泵的电气辅助支持系统(16)开始工作，末端执行器(1)中的真空吸盘阵列单元(4)完成与光学元件的吸附任务；

步骤4：根据指定的装配路径，操控机械臂(12)携带末端执行器(1)进行运动，将元件放置到指定装配工位，通过视频光学系统进行过程监控，保障任务的准确安全执行；

步骤5：完成装配操作后，末端执行器(1)卸载，并由操控机械臂(12)携带末端执行器(1)回复原位。