一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，包括光学元件就位模块、机械框体就位模块和光学元件入框洁净机器人，所述光学元件入框洁净机器人位于洁净暂存平台和框体接驳与装配转台之间，该光学元件入框洁净机器人能够将洁净暂存平台上的光学元件从包装盒中取出，并装入到框体接驳与装配转台上的机械框体中。采用本发明专利技术提供的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，结构新颖，设计巧妙，自动化程度极高，大幅减少了作业人员的流动，从而大大减少了粉尘的产生，提高了环境和光学元件表面的洁净度，同时，整套系统运载能力强，稳定可靠，装配效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统
本专利技术属于高功率固体激光装置光机离线精密装校
，具体涉及一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统。
技术介绍
高功率固体激光装置中包含成千上万块大口径光学元件，这些大口径光学元件需要经过离线精密装配，形成在线可替换单元的模块化光机模块。由于光学元件材料特殊、价格昂贵，为了提升运行通量和延长高运行通量下光学元件的运行寿命，该类型高功率固体激光装置对光学元件表面洁净度指标要求极其严苛。目前，美国、法国、中国等建成的相关的高功率固体激光装置中的大口径光学元件均在洁净度为ISO5级或局部ISO3级的装配洁净环境中进行装配或装配。经过长期的洁净室环境运行维护验证发现，人员流动、摩擦产尘、材质挥发、润滑油/润滑脂挥发等是光机模块装配过程中影响光学元件表面洁净度的主要因素，其中，以人员流动产尘最为严重。当前我国在大口径光学元件离线精密装配过程中，自动化程度较低，主要依靠人工作业完成，导致作业人员流动频繁，严重影响光学元件表面洁净度，增加了洁净度处理与控制难度，很难满足光学元件制造的洁净度要求且光学元件表面洁净度控制一致性难以保证。因此，急需设计一种能够解决上述问题的大口径光学元件自动化离线精密装配系统。
技术实现思路
为解决在大口径光学元件离线精密装配过程中自动化程度低，作业人员流动频繁导致光学元件表面洁净度难以控制的技术问题，本专利技术提供一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，包括光学元件就位模块、机械框体就位模块和光学元件入框洁净机器人，其要点在于：所述光学元件就位模块包括光学元件自动运输装置、洁净型多自由度机械手和设置在洁净型多自由度机械手一侧的洁净暂存平台，所述洁净型多自由度机械手能够将光学元件自动运输装置运来的带包装盒光学元件抓取到洁净暂存平台上；所述机械框体就位模块包括框体自动运输装置和框体接驳与装配转台，所述框体自动运输装置能够将机械框体运送到框体接驳与装配转台上，所述光学元件入框洁净机器人位于洁净暂存平台和框体接驳与装配转台之间，该光学元件入框洁净机器人能够将洁净暂存平台上的光学元件从包装盒中取出，并装入到框体接驳与装配转台上的机械框体中。采用以上结构，带包装盒光学元件先由光学元件自动运输装置运送到洁净型多自由度机械手旁，再由洁净型多自由度机械手转运到洁净暂存平台上，机械框体由框体自动运输装置转运到框体接驳与装配转台上，最后通过光学元件入框洁净机器人将光学元件从包装盒中取出，并装入到机械框体中；整个过程自动化程度极高，大幅减少了作业人员的流动，从而大大减少了粉尘的产生，提高了环境和光学元件表面的洁净度，同时，整套系统运载能力强，稳定可靠，装配效率高。作为优选：所述框体接驳与装配转台包括基座和可转动地安装在基座的转动平台，在所述转动平台上设置有用于将机械框体固定在转动平台上的框体定位结构，该框体定位结构包括固定安装在转动平台的框体定位架和至少一个可滑动地安装在框体定位架上的定位销，各个所述定位销均能够靠近或远离框体定位架。采用以上结构，通过框体定位架和各个定位销的配合，能够稳定可靠地固定机械框体，同时，转动平台能够转动，以便于与光学元件入框洁净机器人，利于将光学元件装入机械框体中。作为优选：所述框体自动运输装置包括用于运送机械框体的自动导航叉车和用于为自动导航叉车提供导航定位的叉车导航定位机构，所述叉车导航定位机构安装在框体接驳与装配转台上。采用以上结构，通过叉车导航定位机构的设置，能够有效提高自动导航叉车的导航精度，使机械框体能够精确地放置在框体接驳与装配转台上。作为优选：所述光学元件入框洁净机器人包括机器人和可拆卸地安装在机器人上的光学元件夹具，所述光学元件夹具能够在机器人的带动下从包装盒中抓取光学元件，并将光学元件装入机械框体中。采用以上结构，光学元件夹具可拆卸替换，提高了装配系统的通用性，使该系统可以兼容多种光学元件的装配；通过光学元件入框洁净机器人，配合视觉、控制、检测等设备，构成了柔性装配系统，能够应用于各种垂直姿态的光学元件的柔性装配。作为优选：所述光学元件夹具包括能够与机器人对接的夹具底座、可滑动地安装在底座上的拾取器安装板和用于带动拾取器安装板靠近或远离夹具底座的安装板动力装置，在所述拾取器安装板远离底座的一侧表面上设置有至少一个拾取器，沿所述拾取器安装板的周向设置有限位挡块和夹紧块，所述限位挡块均固定安装在夹具底座上，所述夹紧块分别通过夹紧块动力装置安装在夹具底座上，所述夹紧块动力装置分别能够带动对应夹紧块靠近或远离拾取器安装板的外缘。采用以上结构，通过安装板动力装置的设置，能够使各个拾取器与光学元件结合得更加紧密；通过限位挡块的设置，能够对光学元件进行限位；通过夹紧块和夹紧块动力装置的设置，能够防止光学元件意外坠落；为了实现光学元件拾取，降低对光学元件的损耗程度，所述拾取器或为真空拾取器，或为磁力拾取器，或为静电场拾取器。作为优选：所述光学元件自动运输装置包括用于运送物料的AGV小车和设置在接驳区域中的AGV小车导航定位机构，该AGV小车导航定位机构包括设置在接驳区域中的导航机构安装架，在该导航机构安装架上设置用于反射AGV小车发出的激光导航信号的AGV激光导航反射板、用于检测AGV小车是否搭载物料的AGV有料检测传感器以及用于定位AGV小车上搭载的物料的机械定位结构。采用以上结构，通过AGV小车导航定位机构上的AGV激光导航反射板、AGV有料检测传感器和机械定位结构，能够实现AGV小车和洁净型多自由度机械手的自动精确对接。作为优选：所述洁净型多自由度机械手包括两个相互正对的抓手、用于分别带动对应抓手在竖直平面上转动的两个回转臂、用于带动两个回转臂沿水平方向相互靠近或者远离的夹持驱动机构以及用于带动夹持驱动机构升降的龙门架，所述龙门架安装在两个相互正对的平移滑台上，并能够在两个平移滑台的带动下沿水平方向移动，两个所述平移滑台之间的区域构成所述接驳区域，在所述回转臂中均设置有用于带动回转臂相对夹持驱动机构转动或带动抓手相对回转臂转动的旋转驱动机构，所述回转臂、夹持驱动机构、龙门架和平移滑台均采用洁净封装工艺进行了封装。采用以上结构，抓手的位置能够进行四自由度调节，大大提高了抓手的使用灵活性，同时，利用龙门架能够大大提高洁净型多自由度机械手的装载能力(＞150Kg)，以胜任大型光学元件的上下料，并且，回转臂、夹持驱动机构、龙门架和平移滑台均进行了封装，工作时不易产尘，保证了环境的洁净度。作为优选：所述夹持驱动机构包括安装在龙门架上的夹持机构安装架、安装在夹持机构安装架中部的夹持组件安装箱、相对地设置在夹持组件安装箱两端的水平滑动导杆以及可沿对应水平滑动导杆滑动的两个夹持块，在所述夹持组件安装箱中设置有用于带动两个夹持块同步靠近或者远离夹持组件安装箱的夹持驱动组件；所述夹持块包括夹持块壳体和固定安装在夹持块壳体中的连接块，所述连接块通过洁净滑套可滑动地安装在对应的水平滑动导杆上，并受夹持驱动组件带动，所述洁净滑套包括呈圆筒形的滑套安装筒，在该滑套安装筒的内腔中安装有至少一个与水平滑动导杆滑动配合的滑套基体，在所述滑套安装筒的两端均安装有除尘加长环，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，包括光学元件就位模块、机械框体就位模块和光学元件入框洁净机器人(e)，其特征在于：所述光学元件就位模块包括光学元件自动运输装置(b)、洁净型多自由度机械手(c)和设置在洁净型多自由度机械手(c)一侧的洁净暂存平台(d)，所述洁净型多自由度机械手(c)能够将光学元件自动运输装置(b)运来的带包装盒光学元件(a)抓取到洁净暂存平台(d)上；所述机械框体就位模块包括框体自动运输装置(f)和框体接驳与装配转台(g)，所述框体自动运输装置(f)能够将机械框体(h)运送到框体接驳与装配转台(g)上，所述光学元件入框洁净机器人(e)位于洁净暂存平台(d)和框体接驳与装配转台(g)之间，该光学元件入框洁净机器人(e)能够将洁净暂存平台(d)上的光学元件(a1)从包装盒中取出，并装入到框体接驳与装配转台(g)上的机械框体(h)中。

【技术特征摘要】
1.一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，包括光学元件就位模块、机械框体就位模块和光学元件入框洁净机器人(e)，其特征在于：所述光学元件就位模块包括光学元件自动运输装置(b)、洁净型多自由度机械手(c)和设置在洁净型多自由度机械手(c)一侧的洁净暂存平台(d)，所述洁净型多自由度机械手(c)能够将光学元件自动运输装置(b)运来的带包装盒光学元件(a)抓取到洁净暂存平台(d)上；所述机械框体就位模块包括框体自动运输装置(f)和框体接驳与装配转台(g)，所述框体自动运输装置(f)能够将机械框体(h)运送到框体接驳与装配转台(g)上，所述光学元件入框洁净机器人(e)位于洁净暂存平台(d)和框体接驳与装配转台(g)之间，该光学元件入框洁净机器人(e)能够将洁净暂存平台(d)上的光学元件(a1)从包装盒中取出，并装入到框体接驳与装配转台(g)上的机械框体(h)中。2.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，其特征在于：所述框体接驳与装配转台(g)包括基座(g1)和可转动地安装在基座(g1)的转动平台(g2)，在所述转动平台(g2)上设置有用于将机械框体(h)固定在转动平台(g2)上的框体定位结构(g3)，该框体定位结构(g3)包括固定安装在转动平台(g2)的框体定位架(g31)和至少一个可滑动地安装在框体定位架(g31)上的定位销(g32)，各个所述定位销(g32)均能够靠近或远离框体定位架(g31)。3.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，其特征在于：所述框体自动运输装置(f)包括用于运送机械框体(h)的自动导航叉车(f1)和用于为自动导航叉车(f1)提供导航定位的叉车导航定位机构(f2)，所述叉车导航定位机构(f2)安装在框体接驳与装配转台(g)上。4.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，其特征在于：所述光学元件入框洁净机器人(e)包括机器人(e1)和可拆卸地安装在机器人(e1)上的光学元件夹具(e2)，所述光学元件夹具(e2)能够在机器人(e1)的带动下从包装盒中抓取光学元件(a1)，并将光学元件(a1)装入机械框体(h)中。5.根据权利要求4所述的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，其特征在于：所述光学元件夹具(e2)包括能够与机器人(e1)对接的夹具底座(e21)、可滑动地安装在底座(e21)上的拾取器安装板(e22)和用于带动拾取器安装板(e22)靠近或远离夹具底座(e21)的安装板动力装置(e23)，在所述拾取器安装板(e22)远离底座(e21)的一侧表面上设置有至少一个拾取器(e24)，沿所述拾取器安装板(e22)的周向设置有限位挡块(e25)和夹紧块(e26)，所述限位挡块(e25)均固定安装在夹具底座(e21)上，所述夹紧块(e26)分别通过夹紧块动力装置(e27)安装在夹具底座(e21)上，所述夹紧块动力装置(e27)分别能够带动对应夹紧块(e26)靠近或远离拾取器安装板(e22)的外缘。6.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，其特征在于：所述光学元件自动运输装置(b)包括用于运送物料(a)的AGV小车(b1)和设置在接驳区域中的AGV小车导航定位机构(b2)，该AGV小车导航定位机构(b2)包括设置在接驳区域中的导航机构安装架(b21)，在该导航机构安装架(b21)上设置用于反射AGV小车(b1)发出的激光导航信号的AGV激光导航反射板(b22)、用于检测AGV小车(b1)是否搭载物料(a)的AGV有料检测传感器(b23)以及用于定位AGV小车(b1)上搭载的物料(a)的机械定位结构(b24)。7.根据权利要求1所述的一种大口径光学元件自...

【专利技术属性】
技术研发人员：全旭松，徐旭，何坤，张尽力，蒋晓东，周海，袁晓东，姚高明，裴国庆，叶朗，独伟锋，刘长春，曹庭分，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，江苏西顿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51