基于微预紧力监测的微米级金属丝高精度自动微装配设备制造技术

本实用新型专利技术提供的一种基于微预紧力监测的微米级金属丝高精度自动微装配设备，涉及自动化微装配技术领域，包括金属丝微装配在线检测系统、金属丝微装配操作台、微丝装配预拉紧及微力检测系统、微丝快速点胶系统和可视化监控系统。柱状待缠丝微零件固定在金属丝微装配操作台上，金属丝穿过微丝装配预拉紧及微力检测系统，与柱状待缠丝微零件连接，金属丝微装配操作台旋转使金属丝缠绕在柱状待缠丝微零件上，微丝快速点胶系统对零件涂胶，起到边缠绕边固定的作用，金属丝微装配在线检测系统实时检测柱状待缠丝微零件的位姿，可视化监控系统进行自动运行控制及监测显示，该设备结构优化紧凑、运行稳定可靠，可实现自动化高标准一致性微装配。

High precision automatic micro assembly equipment for micro wire based on micro preload monitoring

The utility model provides a micro wire high-precision automatic micro assembly device based on micro preload monitoring, which relates to the technical field of automatic micro assembly, including the on-line detection system of metal wire micro assembly, the metal wire micro assembly operation platform, the micro wire assembly pre tension and micro force detection system, the micro wire rapid dispensing system and the visual monitoring system. The cylindrical micro parts to be wound are fixed on the metal micro assembly console, the metal wire passes through the micro wire assembly pre tension and micro force detection system, and is connected with the cylindrical micro parts to be wound, the metal micro assembly console rotates to make the metal wire wound on the cylindrical micro parts to be wound, and the micro wire quick dispensing system is used to glue the parts, which plays the role of winding while fixing. The wire micro assembly is online The detection system detects the position and orientation of the micro parts to be wound in real time, and the visual monitoring system carries out automatic operation control and monitoring display. The structure of the equipment is optimized and compact, the operation is stable and reliable, and the automatic high standard consistent micro assembly can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于微预紧力监测的微米级金属丝高精度自动微装配设备
本技术涉及自动化微装配
，具体而言，涉及一种基于微预紧力监测的微米级金属丝高精度自动微装配设备。
技术介绍
微操作技术就是对微小对象(1nm～1mm范围内)的整体或部分进行某种操作和处理的技术。它是实现超精密加工、微细加工、微装配、大规模集成电路生产的一项重要手段。现有技术中，在完成具有高度柔性的微细金属丝的装配时，大多还是通过手工装配的方式实现，这种装配技术相对落后，装配精度及一致性难以保证，难以高效完成丝的均匀缠绕和固定，且容易因外力施加不均匀而导致细丝断裂，装配效率依赖工人的装配水平与熟练程度，难以大幅度提高生产效率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的包括提供一种基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，通过设置金属丝微装配在线检测系统对金属丝缠绕装配过程进行实时检测，实时调整柱状待缠丝微零件的位姿，通过微丝装配预拉紧及微力检测系统实时检测微米级金属丝的受力，控制微米级金属丝缠绕装配过程中受力均匀、一致，确保装配精度的一致性。本技术改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。本技术提供的一种基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，包括设备工作台及安装在所述设备工作台上的金属丝微装配在线检测系统、金属丝微装配操作台、微丝装配预拉紧及微力检测系统、微丝快速点胶系统和可视化监控系统。所述金属丝微装配在线检测系统包括水平X轴方向第一视觉检测模块和水平Y轴方向第二视觉检测模块，所述水平X轴方向第一视觉检测模块与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块分别设于所述金属丝微装配操作台的X轴方向和Y轴方向两侧，用于从不同方向对所述金属丝微装配操作台进行检测。所述金属丝微装配操作台包括操作台机械运动模块、防缠绕旋转传气模块和真空吸附式柱形微零件固定模块。所述操作台机械运动模块安装在所述设备工作台上，所述防缠绕旋转传气模块与所述操作台机械运动模块连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块与所述防缠绕旋转传气模块连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块用于固定柱状待缠丝微零件。所述微丝装配预拉紧及微力检测系统包括微丝预紧下压力调整台和微丝预紧上压力调整台，用于调整并检测金属丝的受力。所述微丝快速点胶系统设于所述水平X轴方向第一视觉检测模块与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块之间，并与所述金属丝微装配操作台连接，用于涂胶。所述微丝快速点胶系统包括点胶手机械运动模块和自动点胶手模块，所述自动点胶手模块安装在所述点胶手机械运动模块上。所述点胶手机械运动模块包括点胶手XY轴方向运动轴、点胶手Z轴方向运动轴、点胶手θx轴方向运动轴、点胶手θy轴方向运动轴和点胶手θz轴方向运动轴。所述点胶手XY轴方向运动轴安装在所述设备工作台上，所述点胶手Z轴方向运动轴安装在所述点胶手XY轴方向运动轴上，所述点胶手θy轴方向运动轴与所述点胶手θx轴方向运动轴连接，所述点胶手θz轴方向运动轴与所述点胶手θy轴方向运动轴连接。所述可视化监控系统分别与所述金属丝微装配在线检测系统、所述金属丝微装配操作台、所述微丝装配预拉紧及微力检测系统、所述微丝快速点胶系统连接，用于监控并显示所述柱状待缠丝微零件与所述金属丝的缠绕装配。进一步地，所述水平X轴方向第一视觉检测模块用于检测第一方向上的装配，包括第一定位运动台、水平的第一变倍镜头、水平的第一CCD相机和水平的第一辅助光源。所述水平的第一变倍镜头、所述水平的第一CCD相机和所述水平的第一辅助光源均安装在具有X、Y、Z方向运动自由度的精密的所述第一定位运动台上。所述第一定位运动台水平包括第一X轴方向运动轴、水平的第一Y轴方向运动轴、水平的第一Z轴方向运动轴和水平的第一视觉基座。所述水平的第一视觉基座安装在所述设备工作台上，所述水平的第一Z轴方向运动轴安装在所述水平的第一视觉基座，所述水平的第一Y轴方向运动轴安装在所述水平的第一Z轴方向运动轴上，所述第一X轴方向运动轴安装在所述水平的第一Y轴方向运动轴上。所述水平的第一变倍镜头、所述水平的第一CCD相机和所述水平的第一辅助光源分别与所述可视化监控系统连接，用于实现所述第一方向的自动调焦、平面位置调整以及工位切换。所述水平Y轴方向第二视觉检测模块用于检测第二方向上的装配，包括第二定位运动台、水平的第二变倍镜头、水平的第二CCD相机和水平的第二辅助光源。所述水平的第二变倍镜头、所述水平的第二CCD相机和所述水平的第二辅助光源均安装在所述第二定位运动台上。所述第二定位运动台采用X、Y、Z方向运动自由度的精密定位运动平台，包括水平的第二X轴方向运动轴、水平的第二Y轴方向运动轴、水平的第二Z轴方向运动轴和水平的第二视觉基座。所述水平的第二视觉基座安装在所述设备工作台上，所述水平的第二Z轴方向运动轴安装在所述水平的第二视觉基座上，所述水平的第二Y轴方向运动轴安装在所述水平的第二Z轴方向运动轴上，所述水平的第二X轴方向运动轴安装在所述水平的第二Y轴方向运动轴上。所述水平的第二变倍镜头、所述水平的第二CCD相机和所述水平的第二辅助光源分别与所述可视化监控系统连接，用于实现所述第二方向的自动调焦、平面位置调整以及工位切换。进一步地，所述操作台机械运动模块包括操作台X轴方向直线运动轴、操作台Y轴方向直线运动轴、操作台θz轴方向旋转运动轴和操作台基座，所述操作台基座安装在所述设备工作台上，所述操作台X轴方向直线运动轴与所述操作台基座连接，所述操作台Y轴方向直线运动轴与所述操作台X轴方向直线运动轴连接，所述操作台θz轴方向旋转运动轴与所述操作台Y轴方向直线运动轴连接；所述操作台θz轴方向旋转运动轴与所述防缠绕旋转传气模块连接。进一步地，所述防缠绕旋转传气模块包括相互嵌套的防缠绕旋转动子端和防缠绕旋转定子端，所述防缠绕旋转动子端与所述操作台θz轴方向旋转运动轴连接。所述防缠绕旋转动子端设有动子端传气接口，所述防缠绕旋转定子端设有定子端传气接口，所述动子端传气接口与所述防缠绕旋转定子端连通，所述定子端传气接口与所述防缠绕旋转动子端连通；所述防缠绕旋转定子端与所述操作台机械运动模块之间设有防缠绕固定限位销钉，用于实现防缠绕旋转定子端的角度位姿固定，保证防缠绕旋转定子端不会随意发生旋转运动。进一步地，所述真空吸附式柱形微零件固定模块包括相互连接的柱形真空吸附式基座和柱形真空吸附式端盖，所述柱形真空吸附式基座包括基座本体、真空传气孔道和真空吸附内腔，所述真空传气孔道的一端与所述动子端传气接口连通，所述真空传气孔道的另一端与所述真空吸附内腔连通；所述柱形真空吸附式端盖包括端盖本体、异形传气孔道和微零件固定基准台，所述端盖本体与所述基座本体固定连接，所述异形传气孔道与所述真空吸附内腔连通，所述微零件固定基准台用于安装所述柱状待缠丝微零件。进一步地，所述微丝预紧下压力调整台包括下压台机械运动模块、下微力检测模块和下微丝固定台。所述下微力检测模块包括下六自由度微力传感器和下微力转接座。所述下微力转接座与所述下压台机械运动模块连接，所述下六自由度微力传感器安装在所述下微力转接座上，所述下微丝固定台与所述下六自由度微力传感器连接。所述下微丝固定台用于固定所述金属丝；所述下六自由度微力传感器与所述可视化监控系统连接，用于检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，其特征在于，包括设备工作台(6)及安装在所述设备工作台(6)上的金属丝微装配在线检测系统(1)、金属丝微装配操作台(2)、微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)、微丝快速点胶系统(4)和可视化监控系统(5)；所述金属丝微装配在线检测系统(1)包括水平X轴方向第一视觉检测模块(11)和水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)，所述水平X轴方向第一视觉检测模块(11)与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)分别设于所述金属丝微装配操作台(2)的X轴方向和Y轴方向两侧，用于从不同方向对所述金属丝微装配操作台(2)进行检测；所述金属丝微装配操作台(2)包括操作台机械运动模块(21)、防缠绕旋转传气模块(22)和真空吸附式柱形微零件固定模块(23)；所述操作台机械运动模块(21)安装在所述设备工作台(6)上，所述防缠绕旋转传气模块(22)与所述操作台机械运动模块(21)连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块(23)与所述防缠绕旋转传气模块(22)连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块(23)用于固定柱状待缠丝微零件(7)；所述微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)包括微丝预紧下压力调整台(31)和微丝预紧上压力调整台(32)，用于调整并检测金属丝的受力；所述微丝快速点胶系统(4)设于所述水平X轴方向第一视觉检测模块(11)与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)之间，并与所述金属丝微装配操作台(2)连接，用于涂胶；所述微丝快速点胶系统(4)包括点胶手机械运动模块(41)和自动点胶手模块(42)，所述自动点胶手模块(42)安装在所述点胶手机械运动模块(41)上；所述点胶手机械运动模块(41)包括点胶手XY轴方向运动轴(41‑1)、点胶手Z轴方向运动轴(41‑2)、点胶手θx轴方向运动轴(41‑3)、点胶手θy轴方向运动轴(41‑4)和点胶手θz轴方向运动轴(41‑5)，所述点胶手XY轴方向运动轴(41‑1)安装在所述设备工作台(6)上，所述点胶手Z轴方向运动轴(41‑2)安装在所述点胶手XY轴方向运动轴(41‑1)上，所述点胶手θy轴方向运动轴(41‑4)与所述点胶手θx轴方向运动轴(41‑3)连接，所述点胶手θz轴方向运动轴(41‑5)与所述点胶手θy轴方向运动轴(41‑4)连接；所述可视化监控系统(5)分别与所述金属丝微装配在线检测系统(1)、所述金属丝微装配操作台(2)、所述微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)、所述微丝快速点胶系统(4)连接，用于监控并显示所述柱状待缠丝微零件(7)与所述金属丝的缠绕装配。...

【技术特征摘要】
1.一种基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，其特征在于，包括设备工作台(6)及安装在所述设备工作台(6)上的金属丝微装配在线检测系统(1)、金属丝微装配操作台(2)、微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)、微丝快速点胶系统(4)和可视化监控系统(5)；所述金属丝微装配在线检测系统(1)包括水平X轴方向第一视觉检测模块(11)和水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)，所述水平X轴方向第一视觉检测模块(11)与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)分别设于所述金属丝微装配操作台(2)的X轴方向和Y轴方向两侧，用于从不同方向对所述金属丝微装配操作台(2)进行检测；所述金属丝微装配操作台(2)包括操作台机械运动模块(21)、防缠绕旋转传气模块(22)和真空吸附式柱形微零件固定模块(23)；所述操作台机械运动模块(21)安装在所述设备工作台(6)上，所述防缠绕旋转传气模块(22)与所述操作台机械运动模块(21)连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块(23)与所述防缠绕旋转传气模块(22)连接，所述真空吸附式柱形微零件固定模块(23)用于固定柱状待缠丝微零件(7)；所述微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)包括微丝预紧下压力调整台(31)和微丝预紧上压力调整台(32)，用于调整并检测金属丝的受力；所述微丝快速点胶系统(4)设于所述水平X轴方向第一视觉检测模块(11)与所述水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)之间，并与所述金属丝微装配操作台(2)连接，用于涂胶；所述微丝快速点胶系统(4)包括点胶手机械运动模块(41)和自动点胶手模块(42)，所述自动点胶手模块(42)安装在所述点胶手机械运动模块(41)上；所述点胶手机械运动模块(41)包括点胶手XY轴方向运动轴(41-1)、点胶手Z轴方向运动轴(41-2)、点胶手θx轴方向运动轴(41-3)、点胶手θy轴方向运动轴(41-4)和点胶手θz轴方向运动轴(41-5)，所述点胶手XY轴方向运动轴(41-1)安装在所述设备工作台(6)上，所述点胶手Z轴方向运动轴(41-2)安装在所述点胶手XY轴方向运动轴(41-1)上，所述点胶手θy轴方向运动轴(41-4)与所述点胶手θx轴方向运动轴(41-3)连接，所述点胶手θz轴方向运动轴(41-5)与所述点胶手θy轴方向运动轴(41-4)连接；所述可视化监控系统(5)分别与所述金属丝微装配在线检测系统(1)、所述金属丝微装配操作台(2)、所述微丝装配预拉紧及微力检测系统(3)、所述微丝快速点胶系统(4)连接，用于监控并显示所述柱状待缠丝微零件(7)与所述金属丝的缠绕装配。2.根据权利要求1所述的基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，其特征在于，所述水平X轴方向第一视觉检测模块(11)用于检测第一方向上的装配，包括第一定位运动台、水平的第一变倍镜头(11-1)、水平的第一CCD相机(11-2)和水平的第一辅助光源(11-3)；所述水平的第一变倍镜头(11-1)、所述水平的第一CCD相机(11-2)和所述水平的第一辅助光源(11-3)均安装在具有X、Y、Z方向运动自由度的精密的所述第一定位运动台上；所述第一定位运动台水平包括第一X轴方向运动轴(11-4)、水平的第一Y轴方向运动轴(11-5)、水平的第一Z轴方向运动轴(11-6)和水平的第一视觉基座(11-7)；所述水平的第一视觉基座(11-7)安装在所述设备工作台(6)上，所述水平的第一Z轴方向运动轴(11-6)安装在所述水平的第一视觉基座(11-7)，所述水平的第一Y轴方向运动轴(11-5)安装在所述水平的第一Z轴方向运动轴(11-6)上，所述第一X轴方向运动轴(11-4)安装在所述水平的第一Y轴方向运动轴(11-5)上；所述水平的第一变倍镜头(11-1)、所述水平的第一CCD相机(11-2)和所述水平的第一辅助光源(11-3)分别与所述可视化监控系统(5)连接，用于实现所述第一方向的自动调焦、平面位置调整以及工位切换；所述水平Y轴方向第二视觉检测模块(12)用于检测第二方向上的装配，包括第二定位运动台、水平的第二变倍镜头(12-1)、水平的第二CCD相机(12-2)和水平的第二辅助光源(12-3)；所述水平的第二变倍镜头(12-1)、所述水平的第二CCD相机(12-2)和所述水平的第二辅助光源(12-3)均安装在所述第二定位运动台上；所述第二定位运动台采用X、Y、Z方向运动自由度的精密定位运动平台，包括水平的第二X轴方向运动轴(12-4)、水平的第二Y轴方向运动轴(12-5)、水平的第二Z轴方向运动轴(12-6)和水平的第二视觉基座(12-7)；所述水平的第二视觉基座(12-7)安装在所述设备工作台(6)上，所述水平的第二Z轴方向运动轴(12-6)安装在所述水平的第二视觉基座(12-7)上，所述水平的第二Y轴方向运动轴(12-5)安装在所述水平的第二Z轴方向运动轴(12-6)上，所述水平的第二X轴方向运动轴(12-4)安装在所述水平的第二Y轴方向运动轴(12-5)上；所述水平的第二变倍镜头(12-1)、所述水平的第二CCD相机(12-2)和所述水平的第二辅助光源(12-3)分别与所述可视化监控系统(5)连接，用于实现所述第二方向的自动调焦、平面位置调整以及工位切换。3.根据权利要求1所述的基于微预紧力监测的微米级金属丝自动微装配设备，其特征在于，所述操作台机械运动模块(21)包括操作台X轴方向直线运动轴(21-1)、操作台Y轴方向直线运动轴(21-2)、操作台θz轴方向旋转运动轴(21-3)和操作台基座(21-4)；所述操作台基座(21-4)安装在所述设备工作台(6)上，所述操作台X轴方向直线运动轴(21-1)与所述操作台基座(21-4)连接，所述操作台Y轴方向直线运动轴(21-2)与所述操作台X轴方向直线运动轴(21-1)连接，所述操作台θz轴方向旋转运动轴(21-3)与所述操作台Y轴方向直线运动轴(21-2)连接；所述操作台θz轴方向旋转运动轴(21-3)与所述防缠绕旋转传气模块(22)连接。4.根据权利要求3所述的基于微预紧力监测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振源，吴文荣，毕列，戴曦，王红莲，杨宏刚，张娟，魏红，彭博，温明，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51