[發明專利]一種面向同軸對位裝配系統的快速改變視場的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810587079.0
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108655693B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 肖木崢;張之敬;黃晨燦;高翔宇;胡廷智;金鑫
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;G02B27/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

1.一種面向同軸對位裝配系統的快速改變視場的裝置，其特征在于，該裝配系統包括機械手、上短焦鏡頭、上下環形光源、半反半透棱鏡、下短焦鏡頭、基體零件、微動臺和工業相機；

所述機械手和微動臺在空間上以上下環形光源為中心呈上下布置，待裝配零件和基體零件分別受到機械手和微動臺的吸附或夾持，所述上短焦鏡頭及下短焦鏡頭分別位于待裝配零件下方和基體零件上方，所述半反半透棱鏡位于上下環形光源的中心，半反半透棱鏡用于改變基體零件和待裝配零件反射光的光路，所述上下環形光源分別為基體件和待裝配件提供照明；所述工業相機位于半反半透棱鏡的光軸上；當待裝配零件和基體零件尺寸較大時，上短焦鏡頭及下短焦鏡頭擴大成像視場范圍，使待裝配零件及基體零件能夠完全成像在所述工業相機中所述上短焦鏡頭的及下短焦鏡頭的放大倍數分別為M₁、M₂，焦距分別為f₁、f₂，則兩短焦鏡頭的物距分別為u₁＝f₁(1+M₁)/M₁、u₂＝f₂(1+M₂)/M₂像距為v₁＝f₁(1+M₁)、v₂＝f₂(1+M₂)；

當所述上短焦鏡頭水平方向進給擴大視場時，待裝配零件成像光路設計處理為：待裝配零件表面至上短焦鏡頭的第一成像基準點A的距離：

d₁＝u₁-f₁(1+M₁)/M₁

上短焦鏡頭的第二成像基準點B到半反半透棱鏡上表面的距離：

d₂＝v₁+2l₀＝f₁(1+M₁)+l

待裝配零件首先通過上短焦鏡頭成像于棱鏡表面上方，距離2l₀，同時保證2l₀+2l₀+d₀＝2l+d₀＝u₀，即

d₀＝u₀-2l

其中，u₀為工業相機鏡頭的物距，l為半反半透棱鏡邊長，l₀為棱鏡表面至中心點O的距離，d₀為工業相機上鏡頭的第一成像基準點至棱鏡側表面的距離；

而當上短焦鏡頭水平方向撤出縮小回原小視場時，待裝配零件成像光路只需要滿足：2l₀+d′₀+d₅＝l+d′₀+d₅＝u₀，即

d′₀+d₅＝u₀-l；

當所述下短焦鏡頭水平方向進給擴大視場時，基體零件成像光路設計處理為：基體表面至下短焦鏡頭的第一成像基準點E的距離：

d₃＝u₂＝f₂(1+M₂)/M₂

下短焦鏡頭的第二成像基準點F到半反半透棱鏡下表面的距離：

d₄＝v₂＝f₂(1+M₂)

基體零件首先通過下短焦鏡頭成像于棱鏡下表面上，而此時，基體零件的像需經過半反半透棱鏡的兩次反射，成像光路進入工業相機的鏡頭中，則此時需要保證4l₀+d₀＝2l+d₀＝u₀，即

d₀＝u₀-2l

而當下短焦鏡頭水平方向撤出縮小回原小視場時，待裝配零件成像光路變為：4l₀+d′₀+d₆＝2l+d′₀+d₆＝u₀，即

d′₀+d₆＝u₀-2l

所述工業相機同時采集待裝配零件和基體零件圖像，經過圖像處理計算得到二者位姿偏差，位姿偏差再由控制系統返回至所述微動臺，所述微動臺完成對位調整，所述機械手控制待裝配零件下移，完成對位裝配過程。