【摘要】：加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分,是一種典型的微小型機(jī)電產(chǎn)品,其性能直接影響導(dǎo)航精度。而加速度計(jì)力矩器磁鋼組件裝配質(zhì)量會(huì)影響加速度計(jì)的線性度,從而影響加速度計(jì)性能。目前加速度計(jì)磁鋼組件的裝配主要依靠手工操作完成,裝配效率低、精度差,依賴裝配人員的技能,產(chǎn)品一致性差。迫切需要研制自動(dòng)裝配設(shè)備,應(yīng)用高精度自動(dòng)裝配技術(shù)來解決這一問題。本文針對(duì)某型號(hào)微小型加速度計(jì)的磁鋼組件裝配任務(wù),研制開發(fā)了基于機(jī)器視覺的精密自動(dòng)裝配設(shè)備。設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)思想,分為視覺測(cè)量模塊、裝配作業(yè)模塊、作業(yè)工作臺(tái)模塊和裝配控制模塊。視覺測(cè)量模塊用于獲取零件的位置和姿態(tài)信啟、：裝配作業(yè)模塊完成零件的拾取、移動(dòng)和裝配等任務(wù)：作業(yè)工作臺(tái)模塊提供裝配空間,其中夾具實(shí)現(xiàn)零件的裝夾和裝配后的固定等功能：裝配控制模塊控制設(shè)備其它模塊有序的工作,并提供人機(jī)交互界面。根據(jù)殼體和磁鋼零件特征設(shè)計(jì)了零件操作裝置和夾具,保證了裝配過程的穩(wěn)定性,提高了裝配精度,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝配力的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制。視覺測(cè)量是一種非接觸測(cè)量方法,測(cè)量速度快,不損傷零件,為了提高視覺測(cè)量的精度和效率,開發(fā)了一種基于圖像灰度值的粗精結(jié)合的自動(dòng)對(duì)焦算法,粗精兩個(gè)階段分別采用方差函數(shù)和梯度方差函數(shù)作為圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù),采用爬山法和二次插值法搜索最優(yōu)解。并根據(jù)磁鋼和殼體零件特征設(shè)置光照環(huán)境,保證了磁鋼和殼體零件上表面的圖像采集質(zhì)量。使用中值濾波、線性灰度增強(qiáng)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理,提高其識(shí)別精度。基于圖像拼接技術(shù)擴(kuò)大了大倍率相機(jī)的采集范圍,最后提取邊緣點(diǎn)并利用最小二乘法擬合圓,完成了零件的測(cè)量任務(wù),得到待裝配零件的特征點(diǎn)位置信息。分析了影響裝配精度的主要因素,基于齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換建立了誤差補(bǔ)償模型,標(biāo)定了圖像坐標(biāo)系、視覺測(cè)量坐標(biāo)系和裝配作業(yè)坐標(biāo)系之間的夾角,并對(duì)三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)各軸之間的垂直度誤差進(jìn)行了補(bǔ)償。經(jīng)過裝配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,裝配精度能夠達(dá)到10μm,符合設(shè)計(jì)要求,裝配穩(wěn)定性、一致性等均滿足預(yù)期要求。
[Abstract]:Accelerometer is an important part of inertial navigation system. It is a typical micro electromechanical product. Its performance directly affects navigation accuracy. The assembly quality of accelerometer torque magnets will affect the linearity of accelerometers and thus the performance of accelerometers. At present, the assembly of accelerometer magnetic steel assembly mainly depends on manual operation. The assembly efficiency is low, the precision is poor, the assembly depends on the skill of the assembler, and the product consistency is poor. It is urgent to develop automatic assembly equipment and apply high precision automatic assembly technology to solve this problem. In this paper, a precision automatic assembly equipment based on machine vision is developed for the assembly of magnetic steel components of a certain type of micro accelerometer. The equipment is divided into visual measurement module, assembly module, workbench module and assembly control module. The visual measurement module is used to obtain the position and attitude of the parts. The assembly module completes the tasks of picking up, moving and assembling the parts. The work table module provides the assembly space. The fixture realizes the functions of clamping and fixing after assembly. The assembly control module controls the orderly work of other modules of the equipment and provides the man-machine interface. According to the features of shell and magnetic steel parts, the operating device and fixture are designed to ensure the stability of assembly process, improve the assembly accuracy, and realize the real-time detection and control of assembly force. Visual measurement is a non-contact measurement method, which is fast and does not damage parts. In order to improve the accuracy and efficiency of visual measurement, an automatic focusing algorithm based on coarse and fine image gray value is developed. The variance function and the gradient variance function are used as the image definition evaluation functions in the two stages of rough refinement, and the mountain climbing method and the quadratic interpolation method are used to search the optimal solution. The illumination environment is set according to the characteristics of the magnetic steel and shell parts to ensure the image acquisition quality of the upper surface of the magnetic steel and shell parts. The median filter is used to preprocess the image with linear gray enhancement to improve the recognition accuracy. Based on the image stitching technology, the acquisition range of large magnification camera is expanded. Finally, the edge points are extracted and the circle is fitted with the least square method. The measuring task of the parts is completed, and the position information of the feature points of the parts to be assembled is obtained. The main factors affecting assembly accuracy are analyzed, and the error compensation model is established based on homogeneous coordinate transformation. The angle between image coordinate system, visual measurement coordinate system and assembly operation coordinate system is calibrated. The verticality error between the axes of the three-dimensional moving platform is compensated. The assembly accuracy can reach 10 渭 m, which meets the design requirements, assembly stability, consistency and so on.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH824.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2260078