[發(fā)明專利]一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110292823.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113093356B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李沛;吳杰;肖正航;呂寵;白邈;肖越;邊志峰;陳陽;張春瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

1.一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，搭建裝配系統(tǒng)；所述裝配系統(tǒng)包括雙機械臂、單目相機、雙目相機、末端執(zhí)行器、用于控制雙機械臂、雙目相機進行協(xié)同工作的中央控制系統(tǒng)、快換小車和貨架；

步驟2，粘貼標記點，用于表征裝配場景三維空間、工件抓取及裝配位姿關(guān)系；

步驟3，建立裝配場景三維空間、工件抓取及裝配關(guān)系；

步驟4，進行雙機械臂位置標定；

步驟5，確定分塊鏡裝配順序；

步驟6，規(guī)劃機械臂路徑；

步驟7，將分塊鏡放置到貨架上；

步驟8，快換小車移動到機械臂I抓取末端執(zhí)行器的位置，機械臂I抓取末端執(zhí)行器；

步驟9，快換小車移動到機械臂II抓取雙目相機的位置，機械臂II抓取雙目相機；

步驟10，機械臂II帶動雙目相機移動到抓取工件位置，拍攝并識別工件當前位姿，進行解算，獲取結(jié)果后發(fā)送給中央控制系統(tǒng)；

步驟11，中央控制系統(tǒng)將抓取位置發(fā)送給機械臂I，控制機械臂I移動到工件抓取位置，通過末端執(zhí)行器完成工件抓取；

步驟12，機械臂II帶動雙目視覺系統(tǒng)移動到裝配工件位置，拍攝當前工件狀態(tài)，進行解算，獲取裝配位置后發(fā)送給中央控制系統(tǒng)；

步驟13，中央控制系統(tǒng)將接收到的裝配位置發(fā)送給機械臂I，控制機械臂I移動工件進行裝配；

步驟14，根據(jù)所述分塊鏡裝配順序，重復(fù)步驟8～13，完成所有分塊鏡的裝配；

步驟15，裝配完成后，雙機械臂將各自抓取的末端執(zhí)行器放回到快換小車上；

所述規(guī)劃機械臂路徑中，將整個分塊光學(xué)組件裝配分為抓取和裝配兩個步驟；兩個步驟以中間過渡點為分界線；其中抓取和裝配過程中各存在一個預(yù)設(shè)起點和終點，抓取和裝配預(yù)設(shè)起點和終點與中間過渡點之間的軌跡為人工預(yù)設(shè)路徑；抓取和裝配起點和終點之間的過程為視覺引導(dǎo)裝配；

所述步驟11工件抓取過程中，在抓取路徑中設(shè)置四個中間點，距離目標位置依次為250mm、100mm、10mm、5mm；在中間點時視覺對機械臂位置進行實時識別，修正過程機械臂運動及位姿誤差，指導(dǎo)機械臂最終完成抓取過程；

所述步驟13工件裝配過程中，在裝配路徑中設(shè)置五個中間點，距離目標位置依次為350mm、200mm、100mm、10mm、5mm；在中間點時視覺對機械臂及工件位姿狀態(tài)進行實時識別，修正過程機械臂運動及位姿誤差，指導(dǎo)機械臂最終完成工件裝配過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于：所述步驟1中，根據(jù)雙機械臂運行軌跡范圍及分塊光學(xué)組件外包絡(luò)對裝配場景進行布置，確定大型分塊光學(xué)組件支撐主體位置、雙機械臂位置、貨架位置、快換小車位置以及末端執(zhí)行器擺放的位置，使得雙機械臂運行軌跡與快換小車、分塊鏡、貨架、主體框架不干涉。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于，所述粘貼標記點，包括如下步驟：

對待裝配的每個分塊鏡粘貼視覺標記點；

在工件末端執(zhí)行器上粘貼標記點；

對裝配場景內(nèi)的主體框架、貨架及主體框架放置位置粘貼標記點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于，所述建立裝配場景三維空間、抓取及裝配關(guān)系包括如下步驟：

使用單目相機對裝配場景內(nèi)整個系統(tǒng)若干角度拍攝照片，相鄰照片應(yīng)有重疊標記點用于過渡；全部照片連接起來包括控制場系統(tǒng)360°范圍；

控制機械臂，使末端執(zhí)行器對每個分塊鏡進行抓取，使用單目相機拍攝此時工件與末端執(zhí)行器之間的照片，處理后獲得工件抓取位姿關(guān)系；

將每個分塊鏡裝配到控制場最終裝配位置，使用單目相機拍攝此時工件與控制場主框架之間的狀態(tài)，處理后獲得工件裝配位姿關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于：所述步驟4的雙機械臂位置標定中，一臺機械臂抓取雙目相機，移動到標定位置，另一臺機械臂抓取靶標球在雙目相機視場及裝配場景內(nèi)沿著預(yù)設(shè)標定點移動；之后雙機械臂交換雙目相機及靶標球，同樣抓取靶標球的機械臂在雙目相機視場及裝配場景內(nèi)沿著預(yù)設(shè)標定點移動；對兩次移動的結(jié)果進行處理，完成雙機械臂位置標定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械臂的大型分塊光學(xué)組件裝配方法，其特征在于，所述分塊鏡裝配順序為：先內(nèi)后外，順逆時針依次裝配，中間穿插末端執(zhí)行器的交換。