微小组件精密压装设备控制与系统标定
发布时间：2019-07-16 09:21
【摘要】：近年来,随着国防事业的不断发展,面向航空航天领域的微小组件精密装配技术成为了研究热点。本文研究的微小组件是电液伺服阀中的核心组件,其中的零件尺寸在毫米级,对装配精度要求较高,零件的装配技术属于精密装配领域。目前国内对于微小组件的压装仍然采用手工操作方式,不仅无法保证装配后产品的一致性,并且装配精度不高、产品合格率较低。为了解决手工装配带来的问题,推动微小组件精密装配的自动化,本文进行了相关的研究和分析。首先,对国内外与过盈连接有关的压装系统进行了综述,并对适用于微小组件精密装配的相关技术进行了总结,基于已经搭建的微小组件精密压装设备,结合零件的结构特点,分析了压装设备需要实现的总体功能,编写了控制软件,制定了装配作业流程,采用机器视觉技术完成了零件的对准作业,制定了压力控制和位移控制策略,并采用LabVIEW软件完成了视觉对准、压力控制和位移控制程序的编写,设计了友好的人机交互界面。其次,针对微小组件平面之间的平行度、直线边的平行度和垂直度以及高度尺寸的要求,分别从零件自身的加工精度、夹具的安装精度、导轨运动的直线度以及零件的对准精度等多个方面分析了它们对装配后组件精度的影响,并确定了精密压装设备中需要标定的模块。最后,对微小组件精密压装设备进行了标定,其中包括压装作业模块中四根导向柱运动的直线度、视觉对准模块中相机的像素和上下相机的相对位置、检测模块中的光栅尺和压力传感器以及夹持定位模块中的压装基准和夹具受力变形量。通过压装实验,验证了微小组件精密压装设备控制系统的可行性,并对微小组件精密压装设备的进一步研究进行了展望。
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图片说明： 感器、差动位移传感器以及光栅尺，利用工业计算机进行过程控制，同时集成了精密传逡逑感器技术和电液比利控制技术，提高了轮对的压装精度。张乐平等［８］提出了一种智能压逡逑装机的构想，其结构如图１．１所示，其本体上集成了力传感器和行程传感器，能够实现逡逑整个压装行程的全程监控并对数据进行实时懫集和处理，待压装的零件不局限于大尺寸逡逑零件，对提高产品质量，推动压装作业的自动化和智能化有很大的意义。但是这种智能逡逑压装机仍然采用液压系统为动力源，在使用过程中容易产生油污，并且结构复杂，体积逡逑和重量较大，成本高，，效率较低，并且没有对压装机的控制系统进行详细描述。逡逑朿＿邋ｆ逡逑！Ｍｍ逡逑Ｊ—液湿扣２—颂极３￣■`村逡涣Υ珆B器异向嫌ｆｒ—横板逡逑７－？？压头感应片９－？？直线轴承ｔｙ符传感器丨丨一被粗容件逡逑１２—容件ＩＪ一支座丨４￣压板丨ｈ联板逡逑图１．邋１智能压装机结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ邋ｏｆ邋ｓｍａｒｔ邋ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑在国外，研究人员已经实现了压装机的自动化和智能化控制，目前着重于对于压装逡逑机的动力源和控制算法的研宄，力求使用清洁能源作为动力源并提高压装系统的控制精逡逑度。Ｃｈｅｎｇ－Ｈｏ邋Ｌｉ等［９］设计了一种采用混合驱动作为动力的伺服压装系统，其实物图如逡逑图１．２所示。这种压装机由交流电动机和飞轮提供混合动力从而节约能源
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图片说明： 逑控制算法，从而减小了误差。Ｈｏｎｇ－Ｍｉｎｇ邋Ｃｈｅｎ等设计了一种由电动和液压混合控制逡逑的压装机，其实物图如图１．３所示。研宄人员设计了一种基于模糊控制的液压伺服系统，逡逑通过减压阀和流量伺服阀实现对压装力的精确控制，控制软件懫用ＬａｂＶＩＥＷ编写，有逡逑效减少了由于压装力过大对零件造成的损坏的情况。Ｐｉ－Ｙｉｎｇ邋Ｃｈｅｎｇ等设计了一种带逡逑有双伺服电机驱动器的压装机。该压装机的最大特点是采用两台伺服电机同时驱动，通逡逑过ＰＩＤ闭环控制反馈来对电机的速度进行调节，避免压头产生过大的角度偏差，进而提逡逑高了精度。该压装机的双电机驱动系统图如图１．４所示。０．（５．丁１１１０１１８等［１２］提出一种基于逡逑卡尔曼滤波器的ＰＩＤ敏捷模糊调整算法并将此算法应用于压装机的压力控制，通过实验逡逑证明该方法优于传统的ＰＩＤ控制和模糊ＰＩＤ控制，实现了压力的高精度控制。Ｍ．邋Ｂｉｒｋｈｏｌｄ逡逑等［１３］设计了一种集成了q医庸δ艿男滦退欧棺盎庵盅棺盎四芄煌瓿裳棺肮δ苠义舷Σ罚故迪至搜棺肮蟮脑锝庸δ埽股讨胁辉傩枰ザ赖幕越由璞福档土瞬义掀返某杀尽Ｆ浣峁雇既缤迹保邓尽ｅ义希粒睿纾酰欤幔蝈澹澹睿悖铮洌邋澹妫铮蝈澹蹋恚脲澹插义希ǎ模颍椋觯澹铄澹猓澹粒缅澹停铮簦铮颍╁义希粒睿纾酰欤幔蝈澹澹睿悖铮洌澹
本文编号：2514987
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图片说明： 感器、差动位移传感器以及光栅尺，利用工业计算机进行过程控制，同时集成了精密传逡逑感器技术和电液比利控制技术，提高了轮对的压装精度。张乐平等［８］提出了一种智能压逡逑装机的构想，其结构如图１．１所示，其本体上集成了力传感器和行程传感器，能够实现逡逑整个压装行程的全程监控并对数据进行实时懫集和处理，待压装的零件不局限于大尺寸逡逑零件，对提高产品质量，推动压装作业的自动化和智能化有很大的意义。但是这种智能逡逑压装机仍然采用液压系统为动力源，在使用过程中容易产生油污，并且结构复杂，体积逡逑和重量较大，成本高，，效率较低，并且没有对压装机的控制系统进行详细描述。逡逑朿＿邋ｆ逡逑！Ｍｍ逡逑Ｊ—液湿扣２—颂极３￣■`村逡涣Υ珆B器异向嫌ｆｒ—横板逡逑７－？？压头感应片９－？？直线轴承ｔｙ符传感器丨丨一被粗容件逡逑１２—容件ＩＪ一支座丨４￣压板丨ｈ联板逡逑图１．邋１智能压装机结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ邋ｏｆ邋ｓｍａｒｔ邋ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑在国外，研究人员已经实现了压装机的自动化和智能化控制，目前着重于对于压装逡逑机的动力源和控制算法的研宄，力求使用清洁能源作为动力源并提高压装系统的控制精逡逑度。Ｃｈｅｎｇ－Ｈｏ邋Ｌｉ等［９］设计了一种采用混合驱动作为动力的伺服压装系统，其实物图如逡逑图１．２所示。这种压装机由交流电动机和飞轮提供混合动力从而节约能源
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图片说明： 逑控制算法，从而减小了误差。Ｈｏｎｇ－Ｍｉｎｇ邋Ｃｈｅｎ等设计了一种由电动和液压混合控制逡逑的压装机，其实物图如图１．３所示。研宄人员设计了一种基于模糊控制的液压伺服系统，逡逑通过减压阀和流量伺服阀实现对压装力的精确控制，控制软件懫用ＬａｂＶＩＥＷ编写，有逡逑效减少了由于压装力过大对零件造成的损坏的情况。Ｐｉ－Ｙｉｎｇ邋Ｃｈｅｎｇ等设计了一种带逡逑有双伺服电机驱动器的压装机。该压装机的最大特点是采用两台伺服电机同时驱动，通逡逑过ＰＩＤ闭环控制反馈来对电机的速度进行调节，避免压头产生过大的角度偏差，进而提逡逑高了精度。该压装机的双电机驱动系统图如图１．４所示。０．（５．丁１１１０１１８等［１２］提出一种基于逡逑卡尔曼滤波器的ＰＩＤ敏捷模糊调整算法并将此算法应用于压装机的压力控制，通过实验逡逑证明该方法优于传统的ＰＩＤ控制和模糊ＰＩＤ控制，实现了压力的高精度控制。Ｍ．邋Ｂｉｒｋｈｏｌｄ逡逑等［１３］设计了一种集成了q医庸δ艿男滦退欧棺盎庵盅棺盎四芄煌瓿裳棺肮δ苠义舷Σ罚故迪至搜棺肮蟮脑锝庸δ埽股讨胁辉傩枰ザ赖幕越由璞福档土瞬义掀返某杀尽Ｆ浣峁雇既缤迹保邓尽ｅ义希粒睿纾酰欤幔蝈澹澹睿悖铮洌邋澹妫铮蝈澹蹋恚脲澹插义希ǎ模颍椋觯澹铄澹猓澹粒缅澹停铮簦铮颍╁义希粒睿纾酰欤幔蝈澹澹睿悖铮洌澹
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