[發明專利]一種微米級的軸與孔的裝配裝置

在審

• 申請號: 201610183772.2
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105598694A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 張娟;吳文榮;畢列;楊宏剛;王紅蓮;溫明;彭博;魏紅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B23P21/00
• 分類號: B23P21/00;G01C11/02
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發明屬于微裝配技術領域，具體涉及一種微米級的軸與孔的裝配裝置。

背景技術

隨著微機電系統的發展，對微小零件裝配提出了更高的要求。基于顯微視覺引導 的微裝配機器人系統為微小零件的空間裝配提供了有效解決方案。

哈爾濱工業大學研制的面向微小零件裝配的微操作機器人（陳立國,孫立寧,榮 偉彬.基于顯微視覺與微力覺柔順混合控制的微操作機器人,高技術通訊,2003,13 (12):53-56.），采用宏微結構相結合的方式獲取較大的操作范圍和較高的操作精度。左手 由宏動工作臺、微操作手、微夾持器構成，工作臺有2個自由度，可以實現較大范圍的調整， 微操作手由壓電陶瓷管驅動，微操作手的末端裝有微夾持器；右手是一個4自由度的宏動工 作臺，工作臺末端是一個微操作平臺。整個系統工作時，首先通過顯微視覺實現對軸和孔的 三維空間位置的識別，引導宏動工作臺調整；當軸孔零件接觸或出現遮擋現象時，由微力覺 系統感知接觸力的大小和方向，采用柔順控制的方法完成軸孔零件的裝配，該系統能夠實 現亞毫米級的軸與孔的裝配，但是對于尺寸位于幾微米至幾十微米的微軸與微孔的裝配并 不適用，并且不能實現微軸與微孔的膠接，此外，該系統的自由度較少，使其通用性受到了 限制。

中國科學院自動化研究所的基于顯微視覺的微器件裝配在線姿態檢測裝置（中國 專利文獻號CN102873523A）由控制主機，三路正交顯微視覺系統，視覺系統姿態調整機構， 微器件夾持裝置和微器件姿態調整運動機構組成，能夠實現對兩個毫米級微器件進行微米 級精度的空間對準與裝配，具有一定的適用范圍。但是，該系統中的三路正交的顯微視覺系 統不能實現微米尺度的微軸與微孔對接過程中二者空間相對位姿的檢測，并且不能實現微 軸與微孔的膠接。

可以看出，目前雖然在微小零件的空間裝配方面取得了一些研究進展，但是已研 制系統的視覺觀測裝置結構較為簡單，不能滿足微米級的軸與孔空間裝配的視覺觀測需 求，并且不能實現微米級的軸與孔的膠接。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種微米級的軸與孔的裝配裝置。

本發明的微米級的軸與孔的裝配裝置，其特點是，包括：控制主機、操作平臺、位姿 調整裝置、多維顯微視覺觀測裝置、微點膠裝置；微孔零件固定在所述的操作平臺上，微軸 零件固定在所述的位姿調整裝置上，周圍布置所述的多維顯微視覺觀測裝置和微點膠裝 置，多維顯微視覺觀測裝置用于觀測微軸零件與微孔零件裝配過程中的空間相對位姿，將 圖像信號反饋至所述的控制主機上，控制主機發送信號給位姿調整裝置調整微軸零件的位 姿，直至微軸零件與微孔零件的完成對接，微點膠裝置將微軸零件與微孔零件膠接固定；

所述的多維顯微視覺觀測裝置包括視覺觀測組件，視覺觀測組件由顯微視覺組件Ⅰ、顯 微視覺組件Ⅱ、顯微視覺組件Ⅲ、顯微視覺組件Ⅳ構成，用于從四個方位獲取微軸零件與微 孔零件的圖像信號，并將圖像信號發送給控制主機；

所述的多維顯微視覺觀測裝置包括觀測控制裝置，觀測控制裝置由顯微視覺位置調整 機構Ⅰ、顯微視覺位置調整機構Ⅱ、顯微視覺位置調整機構Ⅲ、顯微視覺位置調整機構Ⅳ構 成，所述的顯微視覺組件Ⅰ固定在顯微視覺位置調整機構Ⅰ上，顯微視覺組件Ⅱ固定顯微視 覺位置調整機構Ⅱ上，顯微視覺組件Ⅲ固定在顯微視覺位置調整機構Ⅲ上，顯微視覺組件 Ⅳ固定在顯微視覺位置調整機構Ⅳ上；

所述的顯微視覺組件Ⅰ與顯微視覺組件Ⅱ的光軸夾角為90°，位于水平平面上；所述的 顯微視覺組件Ⅲ位于顯微視覺組件Ⅰ的正上方，顯微視覺組件Ⅲ與顯微視覺組件Ⅰ的光軸夾 角為40°~70°，位于豎直平面Ⅰ上；所述的顯微視覺組件Ⅳ位于顯微視覺組件Ⅱ的正上方，顯 微視覺組件Ⅳ與顯微視覺組件Ⅱ的光軸夾角為40°~70°，位于豎直平面Ⅱ上。

所述的位姿調整裝置包括微軸零件夾持器和微軸零件位姿調整機構，微軸零件通 過微軸零件夾持器固定在微軸零件位姿調整機構上。

所述的操作平臺包括微孔零件夾持器和微孔零件位姿調整機構，微孔零件通過微 孔零件夾持器固定在微孔零件位姿調整機構上。

所述的微點膠裝置包括點膠針、點膠針夾持器和點膠針位姿調整機構，點膠針夾 持器夾持點膠針，點膠針夾持器固定在點膠針位姿調整機構上，點膠針位姿調整機構接收 控制主機的信號，調整點膠針的空間位姿。