激光陀螺腔體抖動輪自動裝配系統(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)水平的重要標志。振動系統(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。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，實現(xiàn)陀螺腔體與抖動輪的裝配，并研制陀螺腔體抖動輪自動裝配系統(tǒng)。
　　自動裝配系統(tǒng)設(shè)計方面，由人工裝配特點，分析自動裝配系統(tǒng)功能需求，確定總體裝配方案?；谥贫ǖ难b配

2、策略完成系統(tǒng)空間布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計及搭建，并分析陀螺腔體部件、抖動輪部件、顯微視覺檢測部件中夾具、操縱機構(gòu)及相關(guān)功能機構(gòu)的設(shè)計原理。同時，針對陀螺腔體夾緊力及裝配軸垂直度誤差進行設(shè)計計算，指導(dǎo)裝配進程中參數(shù)控制。
　　顯微視覺檢測方面，以陀螺腔體為檢測對象，基于顯微視覺閉環(huán)系統(tǒng)，串聯(lián)Z向兩步長不同的運動平臺實現(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，為實驗分析奠定了理論

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)計了興趣區(qū)域模板，并運用邏輯運算限定了圖像處理區(qū)域，根據(jù)輪廓長度閾值實現(xiàn)輪廓篩選，提高了處理效率。提取篩選后的輪廓點集，利用最小二乘法擬合橢圓，得到基于像素度量的輪廓特征。且為實現(xiàn)自動裝配系統(tǒng)的度量統(tǒng)一，通過標定得到脈沖、像素數(shù)、長度單位間的換算關(guān)系。
　　控制系統(tǒng)設(shè)計與實驗方面，對陀螺腔體抖動輪硬

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