微装配系统的控制研究

发布时间：2017-08-31 18:26

  本文关键词：微装配系统的控制研究

  更多相关文章： 机器视觉 模块化设计 显微视觉伺服 视觉系统标定

【摘要】：随着精密制造技术的不断发展,大量微机电产品不断向体积微型化、功能集成化的方向发展,并且微机电产品的零件尺寸范围大至十几个毫米,而小却只有几百个微米。根据实际情况的需要,微机电产品已经逐渐渗透到各个领域,比如:航空航天、生物药学、汽车行业、环境监测等等。目前,国内外大多数微机电产品仍然依靠人工的方式去实现装配任务,因此就需要操作更加熟练的工人在显微镜下完成其装配。这种人工操作不仅劳动强度极大,而且产品装配的一致性和稳定性都难以得到保证。面向实际的工业装配应用,针对平板类微型零件在手工装配中存在的问题,设计了基于机器视觉的真空吸附式微小零件的装配系统,在很大的程度上提高了产品装配的适用性和集成性。装配系统采用模块化设计,由视觉识别定位模块、夹持作业模块、零件姿态调整模块、人机交互控制模块组成。本文以亚毫米级微装配系统为研究对象,应用显微视觉伺服的控制技术手段,研究了立体显微视觉的结构特征以及在微系统装配环境下目标零件的识别与定位。在装配的垂直方向上采用限位开关的硬性控制与微力反馈控制模式,实现垂直方向上的装配力的实时检测和垂直方向上的自动停止。机器视觉系统的标定是整个微装配系统实现自动装配的基础,本文提出了一种合理的视觉系统标定算法,建立了摄像机和装配系统的硬件模型。经过相机的标定,实现了微装配系统坐标系之间的相互转换,再通过对镜头畸变的校正,得到了较为满意的测量精度及三维重建效果。通过装配实验表明,本文提出的装配控制系统的流程与策略能够实现微小零件的自动装配,并且能够满足零件的装配精度要求,产品的一致性也得到了提高。
【关键词】：机器视觉 模块化设计 显微视觉伺服 视觉系统标定
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG95
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 课题背景和研究的目的与意义12-13
• 1.2 微系统装配技术13-17
• 1.2.1 国外研究现状13-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 微系统装配技术的概述17-19
• 1.3.1 微装配的分类17-18
• 1.3.2 微装配的系统组成18-19
• 1.4 本文主要内容19-21
• 第2章 微装配系统平台和功能模块的组成21-32
• 2.1 待装配零件的结构特征及装配精度的要求介绍21-22
• 2.2 微装配系统的总体设计22-23
• 2.3 微装配系统平台的硬件结构23-24
• 2.4 微装配系统平台的功能模块24-31
• 2.4.1 视觉系统模块24-27
• 2.4.2 人机交互系统模块27-28
• 2.4.3 零件姿态调整系统模块28-29
• 2.4.4 夹持作业系统模块29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 微小零件装配系统的标定32-41
• 3.1 工业摄像机的标定32-35
• 3.1.1 工业摄像机的成像模型32-33
• 3.1.2 线性标定33-34
• 3.1.3 非线性模型34-35
• 3.2 工业相机标定板的制作及选取35-37
• 3.3 标定板的标定流程37
• 3.4 工业摄相机的标定及实验37-40
• 3.4.1 工业相机标定的实验38-39
• 3.4.2 工业相机标定的校正39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 微装配的控制系统41-54
• 4.1 微装配控制系统的结构组成41-43
• 4.2 微装配的控制策略43-50
• 4.2.1 机械运动控制策略43-45
• 4.2.2 气路装置的控制策略45-46
• 4.2.3 机器视觉控制策略46-47
• 4.2.4 视觉盲点Z轴控制策略47-50
• 4.3 控制系统的软件的设计50-52
• 4.3.1 控制系统软件的架构设计50-51
• 4.3.2 控制系统软件的框架类继承关系51-52
• 4.3.3 控制系统软件的总体装配界面设计52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 微装配的误差分析及实验54-71
• 5.1 微装配系统的误差来源及分析54-56
• 5.1.1 微装配系统的误差来源54-55
• 5.1.2 微装配系统的误差分析55-56
• 5.2 位移台导轨运动的位置误差测量实验56-61
• 5.2.1 位移台定位精度的测量实验及分析57-60
• 5.2.2 位移台重复定位精度的测量实验及分析60-61
• 5.3 视觉系统的误差测量实验61-62
• 5.4 T轴精密旋转步进电机的精度的测量62-70
• 5.4.1 T轴姿态调整的问题及精密旋转电机的介绍62-63
• 5.4.2 T轴精密旋转步进电机的旋转精度的测量63-66
• 5.4.3 回程误差的测量及姿态调整的策略66-70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果78-79
• 致谢79-80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;定位精确的快速线性装配系统[J];机电信息;1997年04期

2 童剑波;;一体化装配系统设计[J];产业与科技论坛;2013年22期

3 严灏,殷跃红,俞建峰;可重构装配系统中装配模块的可重构性研究[J];工业工程与管理;2005年02期

4 廖世龙;易树平;高庆萱;;面向大规模定制的动态单元装配系统设计与重构建模[J];中国机械工程;2012年18期

5 ;智能螺纹装配系统[J];电动工具;2003年01期

6 ;大吨位型热装配系统[J];国外塑料;2002年02期

7 王炳刚;;混流加工/装配系统集成优化研究[J];机械工程学报;2010年17期

8 马东怡;王莉;;一种装配系统的库存控制策略[J];辽宁科技大学学报;2013年01期

9 林嵩;;西门子位控模块在装配系统中的应用[J];科技信息(学术研究);2006年09期

10 王国峰;范云生;赵永生;谢商敏;;基于模糊预估的驱动轮轴自锁螺栓定位装配系统[J];农业机械学报;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王先甲;肖露;关旭;;非对称供应成本信息下装配系统定价与供货策略研究[A];中国系统工程学会第十八届学术年会论文集——A02管理科学[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王贺;混流装配系统的复杂性评价与优化方法研究[D];上海交通大学;2011年

2 刘梦麒;基于VMI-Hub模式的装配系统协同运作决策研究[D];湖南大学;2013年

3 关旭;供应商管理库存模式下装配系统协同供应模型研究[D];华中科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王斌;基于物联网的工业机器人视觉装配系统研究与实现[D];华南理工大学;2015年

2 孙柯;飞机大部件数控定位器的设计与静动态特性分析[D];陕西理工学院;2015年

3 赵立楠;微装配系统的控制研究[D];沈阳理工大学;2015年

4 侯峰;指挥阀数字化装配系统关键模块的开发[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 应丹丰;不确定条件下基于双重供货模式的装配系统协同优化[D];华中科技大学;2012年

6 王密信;环片精密装配系统精度分析及控制[D];大连理工大学;2012年

7 吴瑕;基于人因的混流装配系统复杂性优化研究[D];天津大学;2012年

8 张印明;飞行器装配系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

9 张旭辉;全自动气门芯装配系统的研究与开发[D];武汉理工大学;2005年

10 耿梦晓;复杂机械产品装配系统设备健康管理方法研究[D];合肥工业大学;2015年

，

本文编号：767191