[发明专利]微装配用操作系统

说明书

本发明提供了一种微装配用操作系统，该操作系统包括工控机、六自由度零件装配子系统、水平视觉移动子系统、垂直视觉移动子系统及零件支承平台，六自由度零件装配子系统包括依次设置的底座、X轴直线运动平台、Y轴直线运动平台、Z轴直线运动平台、X轴旋转运动平台及两自由度主动抑振调节模块，两自由度主动抑振调节模块通过真空吸附器吸附待装配的微零件、用于实现微零件的快速抑振控制。本发明通过六自由度零件装配子系统三轴的直线运动、一轴的旋转运动及两自由度的抑振控制，解决了装配过程中的震颤问题，节省了装配时间，提高了微装配的成功率和效率。

技术领域

本发明属于微装配操作技术领域，具体涉及一种用于微装配领域的操作系统。

背景技术

近几十年来，工业装配领域对微操作的需求增加了，这是由于技术进步到微尺度组件装配的本质。微操作是对1～100μm大小的微物体进行定位的研究。由于微观额外的吸引力、观测难度、高精度要求，这些微尺寸零件在不使用微操作器工具的情况下进行操作是一个极大的挑战。

为了提高效率和产品的质量，各国正研究使用自动化机器人来支持微操作设备。微夹持器作为微操作的关键，通常被设计来保证尺寸的紧凑性、准确性和可控性，由于这些特性，微夹持器被广泛应用，特别是在制造、电子和生物医学领域。

复杂微器件在国防工业、国民经济中得到了越来越广泛的应用，其在促进武器装备小型化、智能化进程及提升民用高科技产品性能方面发挥着重要的作用，并且复杂微器件装配技术对于降低制造成本、实现复杂三维微细结构等方面有着重要意义。

而其中一项的装配难点在于微球靶器件的装配，靶球受力很容易发生变形，并且在装配时与其他装配部件有较大的接触，所以控制装配力以及检测接触力的大小很关键。

哈尔滨工业大学研发的真空吸附式微夹持器，该夹持器通过控制真空压强改变吸附力的大小，可以做到吸附不同大小的物体，并且通过整合不同大小和形状的末端执行器，由真空微夹工具操纵的目标微元件(微球、薄壁组件等)的尺寸可以从几十微米到毫米不等。真空微夹持器结构简单，易于安装在微操作机构上进行操作，其与目标表面接触柔软，可以防止对微物体的损坏。然而，真空微夹工具的小型化和精确控制是比较困难的，而且在该真空吸附式微夹持器中，无法做到对吸附目标的受力检测。

目前所出现的基于吸附式微装配操作系统，主要存在以下不足：

1、由于其采用吸附式微夹持器，所以在零件进行装配时无法进行装配力测量，即无法在吸附器前端吸附管处集成传感器检测装配力。

2、对零件的柔性装配过程中遇到的震颤问题，一般会依赖于操作人员的经验进行主动干扰调整，或是等待零件自主趋于稳定，这都会耽误装配的时间，不能满足零件装配过程中对智能化、快速性的要求。

3、操作人员在操作过程需要长时间集中精力，劳动强度大，难以提供持续性的工作产出。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种微装配用操作系统，其目的在于实现装配过程中微力的测量，并解决装配过程中的震颤问题，节省装配时间，提高微装配的成功率和效率。

为实现上述目的，本发明采用的整体技术方案是：该操作系统通过真空吸附器来吸附微器件，真空吸附器中设置微力传感器感知装配力。

具体地，微装配用微力传感器，包括：

固定端；及

三根平行排布的第一、二、三悬臂梁，其依次设于所述固定端一侧；

其中，三根悬臂梁的长度相等、厚度一致、宽度逐渐增加；每根悬臂梁作为力的测量段使用、其上设有由力敏电阻组成的测量电路，所述力敏电阻感测悬臂梁自由端的弯曲形变并通过所述测量电路将微力信号转换为电信号。