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软件设计论文

论文栏目:设计论文来源:互联网时间:2018-06-23 09:32

  软件设计论文_微小型零件自动装配软件设计研究

  摘要:工业、军事领域进行微小型零件的自动专配,采用软件设计的方法,利用精密微小型机电的体积小、性能稳定和能耗低的特征,在不同材料和连接技术的支持下,形成了自动装配为小型零件的软件设计与实现,成为产品制造中重要的生产环节。

  关键词微小零件;软件设计;产品制造

  微小型零件的尺寸,跨度大,装配精度较高,从零点几毫米到十几毫米之间,当前在显微镜下进行的微小型零件,进行精密装配,生产效率较低,对操作人员的专业技术要求较高。随着产品性能和提高,进行自动化装配是必然趋势。

  1自动化装配微小型零件

  微小型零件在机器视觉之下,解决传统装配的质量稳定性差,产品合格率低的问题。在进行机器视觉的微小型零件装配的工作中国,人机交互的功能模块将系统分为视觉精密测量和装配工作台,完成精密运动系统的运行。在装配过程中,装配作业实现了测量精度较高、尺寸夸大的技术。以柔性化装配实行精密装配,加人工干预的功能,克服装配作业中零件微小型化的不确定[1]。采用CCD摄像机,控制策略完善,软件架构,控制好装配任务,能够采用任务消息的方式,增面向微操作的微小型机器人其发展目标是构建以微小型机器人为基础的自动化微装配作业桌面工厂。具有体积小、运动灵活、能够进入一般机械系统无法进入的狭窄作业空间,进行检测和维护等特点而在微操作领域有着广泛的应用前景,作为典型的微机电系统,视觉是人类最重要的感觉功能,当前的机器视觉在某些领域实现人机交互,意味着机器视觉让机器上的视觉装代替人眼进行观,可以理解为通过机器感知到触觉、置具备视觉的功能,能够模仿人类的特有感官。机器视觉涉及到图像处理、人工智能、神经生物学等学科。是通过姐粗感知获取和解释真实场景的图像,获取和控制机器,控制现场的设备动作,通过图像获取装置,根据信号的运算采集到目标图像,根据像素分布和颜色亮度等,得到目标特征的识别和定位,进行目标尺寸、颜色的判别和测量,属于人工智能监测装置,实现加工的无人诊断。

  2基于机器视觉的微小型零件自动装配

  2.1人工智能和数字吸纳后处理技术

  采用人工智能和数字吸纳后处理技术,运用二维图像分析和识别,进行工件表面的质量监测,通过计算机构成物体的三位结构,从图像中提取出立方体、楔形体等,开创三位场景的视觉效果。当前系统的研究已经开始,描述物体的空间关系,对机器视觉的全球性研究获得了更多的新方法和新概念,建立在在感知特征群的物体识别理论框架基础上的机器视觉进入了活跃期。尤其是中国,作为全球加工的中心,很多先进的生产线,进入机器视觉系统的生产中。非接触性测量是采用视觉控制技术对观测和被观测对象进行无接触的测量,这种方法可以利用传感器进行红外线、微波等的观测,能够保持长时间的对人类的观察。长期地进行物体的分析、测量和识别。即便是在恶劣的环境下,机器视觉依然是可代替人完成任务,保证速度快、功能多、信息量大,实现信息的集成。

  2.2视觉装配系统

  在视觉装配系统中,采用柔性装配的方法建立在机器视觉的测量和自动在装配,宏观的装配精度是运用机器视觉的装配操作技术,传统的装配模式与之相比,在装配精度上不足,采用微观装配精度可以达到可以达到几十到几百微米甚至是亚微米级,实现微型装配。采用基于图像位置的闭环控制补偿定位误差能够保证图像测量和坐标变化的精度。由于测量和操作空问的限制,构件的材料性能和力学行为系统集成度高,发生很大变化的现象;但在微小型零件的装配过程中,微尺度效应是指当物体构件的几何尺寸缩小到一定范围,传统的装配方式中基本不考虑这些影响,具有更高的集成度。吸附力的影响表现在装配过程中要克服微尺度效应等问题上,例如表面张力、范德华力、静电力与尺寸低次方成比例的表面吸附力;要求视觉微装配系统结构紧凑,凡是与构件尺寸高次方成比例的力,如惯性力等的作用减弱,构件尺度缩小,表面积与体积比增大,此时,摩擦力等的作用显著增大,要考虑这些因素并努力加以克服。

  2.3建立在龋丁机器视觉基础上的微小型零件装配

  针对机器人全局定位,在目标识别问题上国内外取得了重要研究进展。德国卡尔斯鲁厄大学建立了基于光学显微镜自动聚焦系统,提出并深入研究深度信息获取等视觉方面的技术问题的答案,装配有三个自由度的微夹钳,桌面移动机器人的桌面微装配系统问题。机器人黏附移动技术使得机器人能够在玻璃平板上以三个自出度平移,完成一些高精度的定位和夹持任务,基于全局一显微形式的视觉闭环系统,机器人能够接触到操作空间中的任何位置,使得机器人分辨率达到lonm,MINIMAN项目组丌发出一套制造出MINIMAN系列机器人最具有代表性同时研制了MINIMAN和SPINDRER移动机器人,自机器视觉被引入微小型零件的测量装配领域以来,移动速率达到30mm/s,且携带的工具也比较容易被替换。

  2.4装配材料的检测

  薄片零件的中心孔不能完全容于摄像机视野当中,装配完成后,监测装配信息,每个零件目标特征的测量、刻线以及腔体零件中心轴的图像都需要分步进行实现零件夹取、释放,微小型零件装配系统一般由和腔体零件中心轴、上料工作台模块、测量完薄片中心孔、视觉测量模块等组成,装配作业模块及计算机构成,完成图像采集。怎样保证大范围测量精度。在系统分步完成零件的运输,驱动机械手进行零件的夹持装配作业,不利于接触测量,如何对薄片零件上表面完成装配过程之后,充当上料和装配平台,实现其识别与定位。底面的平行度适应较小空间要求的非接触检测,相对于腔体零件安装进行检测由于零件腔体较小,能机构也是本文要解决的问题,例如装配作业模块由夹钳,搭建一套既能保证测量精度,上料工作台模块由锁紧机构、工装央具、运动平台等组成,觉测量模块主要由光源等构成工业镜头摄像机,制定怎样的测量和装配策略,装配作业几个过程,完成目标零件的识别和定位、目标零件的识别与定位、进而实现系统后续的装配。零件识别定位,作业系统根据零件的定位坐标,传感器等构成,系统对图像进行处理,系统硬件总体结构微小型零件测量装配可分为零件上料,视摄像机首先采集目标零件原始图像。

  2.5自动测量与装配

  机械式夹钳可以能够正确释放,零件又可分为形状记忆合金式、静电力式、压电陶瓷式、负责零件的央持装配作业,为夹钳提供Y、Z方向运动自由度,本系统中柔性关节无摩擦、夹持作业模块主要是由机械式夹钳、精密位移平台、A/D转换卡、力传感器、夹钳拥有两个夹指,I/O控制卡,零件之间由于磨损而产生的微粒和摩擦污染洁净环境,避免电压比较电路等组成,机械式央钳采用分层设计,具有一定的柔顺功能。层与层之间有弹片相连进一步降低成本,运动平滑连续,电磁力式等,实现夹钳的安装与固定并可使零件数量减少,控制位移平台停止运动,吸附式夹钳根据驱动方式不同可分为液体吸附式、静电吸附式、真空吸附式,实时进行装配压紧力与压紧力设定阈值的比较,负责零件的夹持和释放,各主要组成部分的特点,功能如下:如果装配压紧力大于设定阈值,实现系统较大范围的夹持和装配作业。输入急停信号,防止其继续向下运动带来的央钳和零件的损坏,精密位移平台、电压比较电路。仅需一台视觉传感器,负责较大空间范围的精密测量,视觉系统进行测量工作,所以该方法的优点是结构简单、相机标定也简单,完成局部图像的高精度测量。因而近年来这方面的研究比较活跃。在整个微装配系统中起着识别测量的关键作用,本文中的装配系统同时还避免了立体匹配较难的不足、单目视觉测量是指仅利用一台摄像机拍摄单张像片,立体视觉中的视场小、运动部分由二个步进直线导轨构成,二自由度平台,其视觉模块由运动部分和视觉部分构成,包括了基于单目视觉系统基础上的部分由单目镜头CCD摄像机,摄像机的选择工业摄像机具有图像质量和抗干扰能力、传输能力、高的图像稳定性等。目前在工业视觉领域广泛使用的是CCD图像传感器面阵、逐行扫描单色数字摄像机。

  3结语

  该系统运行平稳,针对微小型零件的装配问题,搭建了四轴微装配系统,利用VC++平台开发了微小型零件自动装配软件,实现了可视化人机交互式装配,微装配系统软件设计模式,可以很好地实现不同尺寸微小型零件的自动装配;软件模块包括运动控制、图像采集与处理、模板数据管理、气动控制以及相机标定。采用分层架构的思想,采用面向对象的方式实现了各个模块间的数据交换,装配过程中无需人工干预,装配测试表明:通过分析类和对象的关系,采用创建类的方式封装了微装配软件系统架构的主要模块,软件具有很好的人机交互性、稳定性、重复性。

  参考文献:

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  作者:袁慧

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