激光陀螺腔体衬套自动装配系统与关键技术研究

发布时间：2020-03-29 13:28

【摘要】：激光陀螺作为惯导系统的核心部件,广泛应用于导航、位姿测控等领域。抖动系统作为陀螺主要结构组成,通过衬套传递激励至陀螺腔体,因此其装配质量对陀螺性能有较大影响。目前腔体与衬套由人工装配,装配效率低、精度差、涂胶不均,难以保证产品一致性。因此,本文研制激光陀螺腔体衬套自动装配系统,并对自动装配中的涂胶和同轴度检测等关键技术进行研究,实现陀螺腔体与衬套的高质量装配。通过分析人工装配过程,从实现腔体衬套自动装配的关键技术着手,设计自动装配系统方案与工作流程,并对其4个功能机构的结构设计、工作原理、重要器件选型及布局设计等进行了详细介绍。以系统结构设计为基础,分析控制系统所需功能并完成控制系统硬件设计,利用VC++编译环境以模块化设计思想,采用多线程技术完成软件系统的设计,最终完成了自动装配系统的设计和搭建。陀螺腔体和衬套以高粘度多组分环氧树脂胶粘剂连接,为实现机器人自动化涂胶,将涂胶工艺过程分为先点胶后刮胶两步完成。针对此类粘度随时间变化的多组分胶体,提出了一种点胶控制方法,通过分析其流变特性,对胶体时间一致性系数引入时间变量以表征其粘度变化,由粘性流体力学推导建立点胶模型,并通过点胶实验验证。在此基础上分析刮胶过程并建立数学模型,通过对几种胶点规律分布情况的刮胶动态仿真,最终获得最佳的涂胶工艺参数,胶液均匀涂敷率达93.30%,满足装配指标要求。对于大尺寸装配体的高精度同轴度检测,提出了一种快速高效的视觉检测方法。通过自动调焦技术快速获得装配体上下左右四侧清晰轮廓图像,经过相机标定选择合适放大倍数并获得相应像素尺寸。通过中值滤波对图像预处理后,采用Canny算子进行边缘检测。为使图像边缘更加连贯,利用形态学闭运算去除黑洞和孤立点群。根据采集图像轮廓的特征,改进Zhang并行细化算法获得单像素宽度的轮廓,并提出一种精确提取腔体衬套轮廓的方法,进一步消除轮廓分叉点。经过对提取轮廓的圆形拟合,获得腔体衬套四侧的边缘轮廓距离,计算得到其同轴度误差。通过实验验证,本文提出的方法可有效检测装配体同轴度误差,同时系统装配结果满足同轴度误差小于10μm的指标要求。
【图文】：

模型图,激光陀螺,衬套,腔体

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1 课题研究背景及意义激光陀螺作为惯导控制系统的核心惯性器件，因其重量轻、尺寸小、精度高、可靠性好、工作稳定及响应时间短等优点，在导航、位姿测控等领域中应用广泛[1]。作为激光陀螺的主要结构组成和重要激励部件，陀螺抖动系统主要由陀螺腔体、衬套及抖动轮组成。在实际工作时，抖动轮上所产生的激励，经由衬套连接，传递至陀螺腔体[2]，因此，激光陀螺腔体与衬套的装配质量对激光陀螺系统性能影响较大，其实物图与模型图如图 1-1 所示。

微装配,机器人系统

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文优化，避免胶液涂抹不均匀对装配过程的影响，保证装配同轴度要求。目前，针对激光陀螺腔体衬套自动装配系统的研究报道较少，但是对于特定对象的微装配系统的设计研究，以及对同轴度视觉检测和涂胶工艺等关键技术的研究在国内外已比较广泛的展开。1.2.1 微装配机器人系统研究现状针对微装配技术在各领域的广阔前景，国内外都已对此展开了深入的研究，对微装配机器人系统的设计开发可谓种类繁多，由于微装配一般不具有现成的操作系统或标准组件，对微装配系统的特定设计使得系统方案多样化。美国德克萨斯大学阿灵顿分校 Das AN 等人研制了 20 轴的多尺度下微装配机器人系统，如图 1-3 所示，，通过可重构的模块化装配单元设计，经过重新的配置便可进行多个微系统的装配操作[6]。为适应不同任务需求，可相应设计多个微夹持器和末端执行器，并通过 4 个高分辨率相机以获得可靠的识别精度，基于混合控制，实现了 MEMS 部件的高速串行微装配。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN965;TP391.41

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