激光陀螺腔體抖動(dòng)輪自動(dòng)裝配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、激光陀螺作為現(xiàn)代最主要一類導(dǎo)航儀器已成為衡量國家光學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。振動(dòng)系統(tǒng)作為激光陀螺的核心部件，其主體由陀螺腔體與抖動(dòng)輪裝配而成，目前主要采用人工裝配方式，具有廢品率高、裝配效率低、涂膠不均等缺點(diǎn)。因此，本文提出了一種基于顯微圖像拼接的大尺寸高精度軸孔裝配方法，實(shí)現(xiàn)陀螺腔體與抖動(dòng)輪的裝配，并研制陀螺腔體抖動(dòng)輪自動(dòng)裝配系統(tǒng)。
　　自動(dòng)裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，由人工裝配特點(diǎn)，分析自動(dòng)裝配系統(tǒng)功能需求，確定總體裝配方案。基于制定的裝配

2、策略完成系統(tǒng)空間布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及搭建，并分析陀螺腔體部件、抖動(dòng)輪部件、顯微視覺檢測(cè)部件中夾具、操縱機(jī)構(gòu)及相關(guān)功能機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理。同時(shí)，針對(duì)陀螺腔體夾緊力及裝配軸垂直度誤差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，指導(dǎo)裝配進(jìn)程中參數(shù)控制。
　　顯微視覺檢測(cè)方面，以陀螺腔體為檢測(cè)對(duì)象，基于顯微視覺閉環(huán)系統(tǒng)，串聯(lián)Z向兩步長(zhǎng)不同的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速調(diào)焦，獲取清晰輪廓圖像。研究基于SURF與模板匹配的全景輪廓圖像拼接算法，完成陀螺腔體邊緣輪廓的拼接，為實(shí)驗(yàn)分析奠定了理論

3、基礎(chǔ)。通過中值濾波濾除了噪聲，且保留了完整的邊緣輪廓，并利用Canny算子提取完整圓輪廓。為去除全景輪廓圖像中的拼接痕跡與殘留噪聲，設(shè)計(jì)了興趣區(qū)域模板，并運(yùn)用邏輯運(yùn)算限定了圖像處理區(qū)域，根據(jù)輪廓長(zhǎng)度閾值實(shí)現(xiàn)輪廓篩選，提高了處理效率。提取篩選后的輪廓點(diǎn)集，利用最小二乘法擬合橢圓，得到基于像素度量的輪廓特征。且為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配系統(tǒng)的度量統(tǒng)一，通過標(biāo)定得到脈沖、像素?cái)?shù)、長(zhǎng)度單位間的換算關(guān)系。
　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方面，對(duì)陀螺腔體抖動(dòng)輪硬

4、件與軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的調(diào)試維護(hù)及模塊拓展，利用VC++編譯平臺(tái)建立人機(jī)交互二級(jí)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、I/O輸出、視覺檢測(cè)、圖像處理等功能模塊的上位機(jī)控制。針對(duì)圖像拼接關(guān)鍵技術(shù)，分別從拼接速度與算法適用性角度進(jìn)行了SURF與模板匹配算子的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)部分與完整輪廓圖像拼接結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以獲取最佳拼接策略。最后利用自動(dòng)裝配系統(tǒng)進(jìn)行了陀螺腔體與抖動(dòng)輪裝配實(shí)驗(yàn)，對(duì)裝配時(shí)間記錄并對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)與誤差分析，結(jié)果表明，