一种微小器件装配设备的系统结构技术方案

本发明专利技术公开了一种微小器件装配设备的系统结构，属于精密装配技术领域。装配作业模块和视觉测量模块均具有3个线性自由度，工作台模块具有1个旋转自由度，因此整个装配系统结构拥有7个运动自由度，能够完成零件的位置姿态检测和装配的任务；装配作业模块、视觉测量模块和工作台模块可以独立并协同工作，在作业空间中的模块布局可依据具体装配任务设计。系统结构具有一定的通用性，在自动生产线的应用中，可以依据具体装配对象更新重置系统，缩短了研发周期，减少了投入成本。

A system structure of micro device assembly equipment

The invention discloses a system structure of a micro device assembly device, which belongs to the field of precision assembly technology. Both the assembly operation module and the vision measurement module have three linear degrees of freedom, and the workbench module has one rotational degree of freedom, so the whole assembly system structure has seven motion degrees of freedom, which can complete the task of position and attitude detection and assembly of parts; the assembly operation module, the vision measurement module and the workbench module can be independent. The module layout in the work space can be designed according to the specific assembly tasks. The system structure has a certain universality. In the application of automatic production line, the reset system can be updated according to the specific assembly object, which shortens the research and development cycle and reduces the investment cost.

【技术实现步骤摘要】
一种微小器件装配设备的系统结构
本专利技术属于精密装配
，涉及一种微小器件装配设备的系统结构。
技术介绍
复杂微小器件(如惯性加速度计、微流控芯片、用于惯性约束核聚变的微靶系统)广泛应用于航天航空、生物医疗、核工业及通讯等领域。微小器件的制造涉及了多种不同的加工工艺和材料，很难通过单体加工技术实现，目前主要采用精密装配系统将不同零件组装成高性能器件的方式完成最后的生产。精确的零件位姿检测是决定系统装配精度的重要一环，而在国内外微装配领域，广泛采用机器视觉的方式反馈装配对象的位姿信息。国内外的科研机构研发了很多种应用于组装某一特定微小器件的装配系统。文献“自动微装配系统的关键技术研究”(吴朝阳.重庆大学,2013)中设计了一种5自由度的自动微装配系统。该系统由具有xyz三个线性运动自由度的机械手、具有z轴方向的线性运动自由度及一个绕z轴的旋转运动自由度的工作台和自动调焦系统组成。工作台可用来改变工作台上待装配零件的位姿，机械手负责将微夹钳夹持的待装配零件从零件存储区搬运到装配区并调整待装配零件位姿，使用双目视觉显微系统进行立体视觉反馈。该系统结构的不足之处在于机器视觉检测位于工作台上方，不能覆盖整个作业空间，结构缺少灵活性及通用性。文献“毫米器件半自动微装配系统研制”(吴文荣,余大海,裘祖荣,等.传感器与微系统,2013,32(1):83-86.)中设计了由三维微操作手组成的微器件半自动装配系统。该系统采用三手协调动作、多自由度微动平台、显微图像与激光共焦两路显微在线检测系统、靶零件微夹持系统组成，共包含21个电动轴，具有装配过程靶零件位置在线监测、三维空间姿态调整、靶零件自动传送等功能。该系统结构复杂，功能丰富，对于常见的仅有一维姿态精度要求零件，装配自由度冗余,效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在满足微小器件装配精度和效率的前提下，提出一种微小器件装配设备的系统结构，这种系统结构可以应用于多种不同的微小器件装配，具有一定的通用性，一方面可以缩短装配系统的研发周期，另一方面便于装配系统的改造重置，节约成本。本专利技术的技术方案：一种微小器件装配设备的系统结构，包括工作平台1、装配作业模块2、视觉测量模块3和工作台模块4四部分；所述的装配作业模块2包括作业工具5、作业模块Z轴导轨6、作业模块Y轴导轨7和作业模块X轴导轨8，作业模块Z轴导轨6、作业模块Y轴导轨7和作业模块X轴导轨8构成3个线性自由度；所述的视觉测量模块3包括视觉测量元件9、视觉测量模块Z轴导轨10、视觉测量模块Y轴导轨11和视觉测量模块X轴导轨12，视觉测量模块Z轴导轨10、视觉测量模块Y轴导轨11和视觉测量模块X轴导轨12构成3个线性自由度；所述的工作台模块4包括工作台模块零件夹具13和工作台模块运动平台14，工作台模块零件夹具13位于工作台模块运动平台14上；所述的装配作业模块和视觉测量模块均具有3个线性自由度，工作台模块具有1个旋转自由度，因此整个系统结构拥有7个运动自由度，能够完成零件的位置姿态检测和装配的任务。装配作业模块由三个直线运动导轨及作业工具组成，可以实现零件的拾取、搬运和装配等，作业类型可以通过更换不同的作业工具而改变；视觉测量模块由三个直线运动导轨和视觉测量元件组成，能够完成空间内物平面上零件的位置姿态测量；工作台模块由零件夹具和旋转运动平台组成，其中夹具可以根据零件定制，该模块可以完成零件相对姿态的调整。装配作业模块、视觉测量模块和工作台模块可以独立且协同工作，作业空间中的模块布局可依据具体的装配任务进行设计。本专利技术的效果和益处：对于微小器件装配，能够达到装配精度和效率的要求；视觉测量模块具有三个线性自由度，可以提供整个作业空间中零件的位姿信息；装配作业模块和工作台模块具有四个运动自由度，可以完成零件在一维面内的姿态调整和三维空间中定位的任务；系统结构简单，组成方式灵活，具有一定的通用性，应用在自动生产线中，可以依据具体装配对象更新重置系统，缩短了研发周期，减少了投入成本。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图中：1工作平台；2装配作业模块；3视觉测量模块；4工作台模块；5作业工具；6作业模块Z轴导轨；7作业模块Y轴导轨；8作业模块X轴导轨；9视觉测量元件；10视觉测量模块Z轴导轨；11视觉测量模块Y轴导轨；12视觉测量模块X轴导轨；13工作台模块零件夹具；14工作台模块运动平台。具体实施方式以下结合技术方案与附图，叙述本专利技术具体实施方式。第一步：视觉测量模块运动到零件上料位置，对零件的位置和姿态进行检测。第二步：装配作业模块依据第一步得到的信息运动到零件的上料位置处，通过作业工具拾取零件。第三步：视觉测量模块运动到拾取到的零件上方采集图像，再次对零件的位置和姿态进行识别。第四步：视觉测量模块运动到工作台模块上方，采集装配基体零件的图像并进行特征识别，得到装配基体零件的位置和姿态特征。第五步：工作台模块通过视觉测量模块得到的零件姿态信息，微动调整装配基体零件，以满足装配平行度的要求。第六步：装配作业模块依据两个零件的位置信息将拾取到的零件运送到指定位置，并进行装配。装配完成后，装配作业模块运动到系统设定位置，准备下一个零件的装配。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小器件装配设备的系统结构，其特征在于，所述的微小器件装配设备的系统结构包括工作平台(1)、装配作业模块(2)、视觉测量模块(3)和工作台模块(4)四部分；所述的装配作业模块(2)包括作业工具(5)、作业模块Z轴导轨(6)、作业模块Y轴导轨(7)和作业模块X轴导轨(8)，作业模块Z轴导轨(6)、作业模块Y轴导轨7和作业模块X轴导轨(8)构成3个线性自由度；所述的视觉测量模块(3)包括视觉测量元件(9)、视觉测量模块Z轴导轨(10)、视觉测量模块Y轴导轨(11)和视觉测量模块X轴导轨(12)，视觉测量模块Z轴导轨(10)、视觉测量模块Y轴导轨(11)和视觉测量模块X轴导轨(12)构成3个线性自由度；所述的工作台模块(4)包括工作台模块零件夹具(13)和工作台模块运动平台(14)，工作台模块零件夹具(13)位于工作台模块运动平台(14)上；装配作业模块(2)、视觉测量模块(3)和工作台模块(4)独立且协同工作，作业空间中的模块间布局依据具体的装配任务进行设计。

【技术特征摘要】
1.一种微小器件装配设备的系统结构，其特征在于，所述的微小器件装配设备的系统结构包括工作平台(1)、装配作业模块(2)、视觉测量模块(3)和工作台模块(4)四部分；所述的装配作业模块(2)包括作业工具(5)、作业模块Z轴导轨(6)、作业模块Y轴导轨(7)和作业模块X轴导轨(8)，作业模块Z轴导轨(6)、作业模块Y轴导轨7和作业模块X轴导轨(8)构成3个线性自由度；所述的视觉测量模块(3)包括视觉测量元件(9)、视觉测量模块Z轴导轨(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，滕霖，阮冶，罗怡，叶坤，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21