[发明专利]一种微米级的轴与孔的装配装置

说明书

技术领域

本发明属于微装配技术领域，具体涉及一种微米级的轴与孔的装配装置。

背景技术

随着微机电系统的发展，对微小零件装配提出了更高的要求。基于显微视觉引导 的微装配机器人系统为微小零件的空间装配提供了有效解决方案。

哈尔滨工业大学研制的面向微小零件装配的微操作机器人（陈立国,孙立宁,荣 伟彬.基于显微视觉与微力觉柔顺混合控制的微操作机器人,高技术通讯,2003,13 (12):53-56.），采用宏微结构相结合的方式获取较大的操作范围和较高的操作精度。左手 由宏动工作台、微操作手、微夹持器构成，工作台有2个自由度，可以实现较大范围的调整， 微操作手由压电陶瓷管驱动，微操作手的末端装有微夹持器；右手是一个4自由度的宏动工 作台，工作台末端是一个微操作平台。整个系统工作时，首先通过显微视觉实现对轴和孔的 三维空间位置的识别，引导宏动工作台调整；当轴孔零件接触或出现遮挡现象时，由微力觉 系统感知接触力的大小和方向，采用柔顺控制的方法完成轴孔零件的装配，该系统能够实 现亚毫米级的轴与孔的装配，但是对于尺寸位于几微米至几十微米的微轴与微孔的装配并 不适用，并且不能实现微轴与微孔的胶接，此外，该系统的自由度较少，使其通用性受到了 限制。

中国科学院自动化研究所的基于显微视觉的微器件装配在线姿态检测装置（中国 专利文献号CN102873523A）由控制主机，三路正交显微视觉系统，视觉系统姿态调整机构， 微器件夹持装置和微器件姿态调整运动机构组成，能够实现对两个毫米级微器件进行微米 级精度的空间对准与装配，具有一定的适用范围。但是，该系统中的三路正交的显微视觉系 统不能实现微米尺度的微轴与微孔对接过程中二者空间相对位姿的检测，并且不能实现微 轴与微孔的胶接。

可以看出，目前虽然在微小零件的空间装配方面取得了一些研究进展，但是已研 制系统的视觉观测装置结构较为简单，不能满足微米级的轴与孔空间装配的视觉观测需 求，并且不能实现微米级的轴与孔的胶接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种微米级的轴与孔的装配装置。

本发明的微米级的轴与孔的装配装置，其特点是，包括：控制主机、操作平台、位姿 调整装置、多维显微视觉观测装置、微点胶装置；微孔零件固定在所述的操作平台上，微轴 零件固定在所述的位姿调整装置上，周围布置所述的多维显微视觉观测装置和微点胶装 置，多维显微视觉观测装置用于观测微轴零件与微孔零件装配过程中的空间相对位姿，将 图像信号反馈至所述的控制主机上，控制主机发送信号给位姿调整装置调整微轴零件的位 姿，直至微轴零件与微孔零件的完成对接，微点胶装置将微轴零件与微孔零件胶接固定；

所述的多维显微视觉观测装置包括视觉观测组件，视觉观测组件由显微视觉组件Ⅰ、显 微视觉组件Ⅱ、显微视觉组件Ⅲ、显微视觉组件Ⅳ构成，用于从四个方位获取微轴零件与微 孔零件的图像信号，并将图像信号发送给控制主机；

所述的多维显微视觉观测装置包括观测控制装置，观测控制装置由显微视觉位置调整 机构Ⅰ、显微视觉位置调整机构Ⅱ、显微视觉位置调整机构Ⅲ、显微视觉位置调整机构Ⅳ构 成，所述的显微视觉组件Ⅰ固定在显微视觉位置调整机构Ⅰ上，显微视觉组件Ⅱ固定显微视 觉位置调整机构Ⅱ上，显微视觉组件Ⅲ固定在显微视觉位置调整机构Ⅲ上，显微视觉组件 Ⅳ固定在显微视觉位置调整机构Ⅳ上；

所述的显微视觉组件Ⅰ与显微视觉组件Ⅱ的光轴夹角为90°，位于水平平面上；所述的 显微视觉组件Ⅲ位于显微视觉组件Ⅰ的正上方，显微视觉组件Ⅲ与显微视觉组件Ⅰ的光轴夹 角为40°~70°，位于竖直平面Ⅰ上；所述的显微视觉组件Ⅳ位于显微视觉组件Ⅱ的正上方，显 微视觉组件Ⅳ与显微视觉组件Ⅱ的光轴夹角为40°~70°，位于竖直平面Ⅱ上。

所述的位姿调整装置包括微轴零件夹持器和微轴零件位姿调整机构，微轴零件通 过微轴零件夹持器固定在微轴零件位姿调整机构上。

所述的操作平台包括微孔零件夹持器和微孔零件位姿调整机构，微孔零件通过微 孔零件夹持器固定在微孔零件位姿调整机构上。

所述的微点胶装置包括点胶针、点胶针夹持器和点胶针位姿调整机构，点胶针夹 持器夹持点胶针，点胶针夹持器固定在点胶针位姿调整机构上，点胶针位姿调整机构接收 控制主机的信号，调整点胶针的空间位姿。