[发明专利]一种用于精密元件装校的柔性装配方法及装配装置

说明书

本发明公开了一种用于精密元件装校的柔性装配方法及装配装置，通过设定精密元件微缝安装方法，进行元件轮廓识别和修正，结合反馈闭环正投影移动和反馈闭环控制校准，实现精密元件与安装位中心线无线趋近重合；并且提出精密元件无尘拾取装配装置，用于拾取精密元件进行定位操作、拾取操作、移动操作、调节操作、安装操作。有益效果：通过精密元件微缝安装方法，基于对机器人粗调和精调，实现微缝安装，闭环反馈控制，精度高，可靠性好。

技术领域

本发明属于精密元器件离线精密装校技术领域，具体涉及一种用于精密元件装校的柔性装配方法及装配装置。

背景技术

在高功率固体激光装置、天文望远镜、光学检测/测量/准直精密仪器设备等系统中均包含较多的精密光学元器件，它们需要耦合机械件进行装校后达到相应的功能要求。在该类型的精密光学元器件的装校过程中，对装配过程的柔性控制、装配工艺稳定性、装配精度、装配夹持应力均匀性控制、光机校准精度等提出了严苛的要求。同时，往往受限于空间、安装稳定性等因素，要求精密元件与安装位之间的最大缝隙处于毫米级，安装位轮廓大小几乎与精密元件一致，且为了保证光学性能，大径厚型光学元件对对中安装和装配深度要求高。例如，高功率固体激光装置中的钕玻璃装配，为了保证通光口径，在安装过程中需要对钕玻璃对中安装且安装深度达到40mm，安装后两侧缝隙仅有亚毫米的间隙，装配过程对柔性提出较高要求。

目前，针对精密元件的装校工作，主要还是依靠人工装校为主，除了带来洁净度难以控制外，装配工艺一致性差和装配精度难控制；此外，人工装校容易发生磕碰，造成元件损伤，并且安装对准时，需要不停的微调精密元件位置，导致装校效率低和柔顺装配技术等问题得不到解决。为了解决上述问题，提出了用于精密元件装校的柔性装配方法及装置，致力于实现机器人在狭小空间下的柔顺装配应用，具有重要意义和紧迫性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于精密元件装校的柔性装配方法及装配装置，智能拾取精密元件和校对精密元件安装位置，实现机械化精密元件微缝安装。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种用于精密元件装校的柔性装配方法，其关键技术在于按照以下步骤进行：

S1：机器人获取采用元件采集器得到的精密元件轮廓、精密元件姿态和精密元件所在位置，并确定该精密元件的安装拾取点组、精密元件的对准特征点组和元件中心点；

采用安装位采集器获取安装位轮廓、安装位姿态、安装位所在位置和安装位的对准特征点组；

其中，所述安装拾取点组所在平面根据所述精密元件轮廓和安装位轮廓进行确定；

S2：机器人根据步骤S1得到的精密元件轮廓、精密元件姿态、精密元件所在位置、安装拾取点组、安装位轮廓、安装位姿态、安装位所在位置，结合拾取器初始位置规划出机器人拾取器从初始位置到精密元件所在位置再到安装位所在位置的拾取安装路径和安装位对准点；

其中该拾取安装路径包括拾取器行走路径和拾取器姿态调节路径；

S3：机器人拾取器根据所述安装拾取点组、拾取安装路径对精密元件进行拾取，通过元件采集器对所述精密元件轮廓和元件中心点进行修正后，再将所述精密元件移动到所述安装位对准点，并使所述精密元件轮廓与所述安装位轮廓平行，且精密元件的对准特征点组和安装位的对准特征点组的对准特征点一一对应；

S4：机器人根据精密元件的对准特征点组和安装位的对准特征点组，采用对准采集器获取一一对应的对准特征点之间的轮廓距离L_n，其中n为对准特征点序号，n＝1,2,3,4,…，对准特征点个数大于等于2；

S5：机器人控制精密元件进行轮廓正投影重合移动，使所有轮廓距离L_n＞0；