郭欣 胡曄 韓杭天

【摘 ?要】伴隨著社會(huì)發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)愈加成熟。為提高工業(yè)制造領(lǐng)域自動(dòng)化裝配水平，我國(guó)有必要充分構(gòu)建自動(dòng)裝配系統(tǒng)，保證機(jī)械零件裝配質(zhì)量。本文主要研究了典型的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)，分析了機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

【關(guān)鍵詞】關(guān)鍵技術(shù);自動(dòng)裝配系統(tǒng);現(xiàn)狀;研究

引言

在傳統(tǒng)制造工藝下，機(jī)械零件裝配工作主要依賴于人。但是人在實(shí)際操作過程中容易出現(xiàn)各種失誤，進(jìn)而影響裝配精度。另外，人工開展裝配工作不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且產(chǎn)生的成本相對(duì)較高。在新的發(fā)展階段下，研究人員不斷地創(chuàng)新發(fā)展機(jī)械零件自動(dòng)裝配技術(shù)，大大提高了技術(shù)應(yīng)用水平。目前，該技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在汽車、機(jī)器人、航空等領(lǐng)域之中。聽話自動(dòng)裝配的精密化與自動(dòng)化制造業(yè)重要發(fā)展方向，得到了社會(huì)廣泛關(guān)注。為促進(jìn)社會(huì)健康發(fā)展，我國(guó)需要繼續(xù)優(yōu)化自動(dòng)裝配系統(tǒng)，以便促進(jìn)工業(yè)制造領(lǐng)域健康發(fā)展。

一、典型的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)

（一）基于F/T的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)

F/T 檢測(cè)是一種應(yīng)用?F/T 傳感器來達(dá)到檢測(cè)各個(gè)零件位置、距離等信息的一種設(shè)備。F/T檢測(cè)通常應(yīng)用在夾持工具夾持待裝配機(jī)械零件時(shí)的夾持力實(shí)時(shí)檢測(cè)。在檢測(cè)時(shí)，還會(huì)傳遞各類信息，如待裝配軸、孔零件軸心線等位置信息。根據(jù)這些信息，可以更好地完成裝配工作。為提高檢測(cè)水平，該系統(tǒng)所安裝的檢測(cè)裝置數(shù)量相對(duì)較多能夠全面地檢測(cè)各種零件的位置。基于F/T的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：一是構(gòu)建該系統(tǒng)的方式相對(duì)簡(jiǎn)單;二是系統(tǒng)的可操作做性強(qiáng)，相關(guān)人員可以順利地開展檢測(cè)工作;三是應(yīng)用的成本低，節(jié)約費(fèi)用;四是由于應(yīng)用該系統(tǒng)無需精準(zhǔn)確定孔的軸心線位置，裝配效率可以進(jìn)一步提高。系統(tǒng)的劣勢(shì)在于：一是因?yàn)槠鋵儆诮佑|式檢測(cè)，所以在操作過程中容易受到一些因素的影響，不利于保證裝配的精準(zhǔn)性。二是在檢測(cè)的過程中可能會(huì)損壞零件。

（二）基于機(jī)器視覺的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)

機(jī)器視覺檢測(cè)方式屬于非接觸式檢測(cè)。該檢測(cè)方式的實(shí)用性比較強(qiáng)。分辨率高、時(shí)效性高、檢測(cè)精度高、降低裝配損傷等乃是基于機(jī)器視覺的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)的重要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。CCD是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能，將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號(hào)。CCD圖像傳感器可以保證檢測(cè)所傳遞信息的清晰性、及時(shí)性等。因此，CCD圖像傳感器被應(yīng)用到了該檢測(cè)方式之中。在技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈的現(xiàn)代化社會(huì)，我國(guó)愈加關(guān)注于機(jī)器視覺的機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)的研究工作，希望提高系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化發(fā)展水平。從研究中發(fā)現(xiàn)，激光具有高亮度、高方向性等特點(diǎn)。而這些特點(diǎn)極大地符合了該種系統(tǒng)對(duì)裝配精度的需求。由于軸與孔零件之間的距離比較短，研究人員為保證配精度以及提高裝配效率，逐漸地把電子顯微鏡融入該系統(tǒng)中。清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)也在研究該系統(tǒng)，并取得了一定的研究成果。把CCD圖像傳感器、自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、激光測(cè)距等科學(xué)地加入系統(tǒng)中，進(jìn)一步地提高了裝配水平。

（三）混合式機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)

以上分析的兩種系統(tǒng)都有著各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。若是能夠?qū)煞N系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)整合，就容易強(qiáng)化檢測(cè)效果。而混合式機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)就是所以以上兩種系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物。該系統(tǒng)不僅應(yīng)用機(jī)器視覺檢測(cè)零件，而且應(yīng)用F/T檢測(cè)測(cè)零件。前者為檢測(cè)之主，后者為檢測(cè)之輔。在兩種檢測(cè)的作用下，檢測(cè)工作開展得更為順利。該系統(tǒng)既擺脫了裝配環(huán)境對(duì)檢測(cè)工作產(chǎn)生的負(fù)面影響。隨著系統(tǒng)升級(jí)發(fā)展，其適用性越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣。

二、機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)的操作工具

RCC屬于遠(yuǎn)端柔性手腕和夾持工具。RCC主要分為四大類別，具體如下所述，一是氣壓驅(qū)動(dòng)。該種驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)效率高、維護(hù)便利、可操作強(qiáng)、應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。氣壓驅(qū)動(dòng)主要適用于操作小尺寸機(jī)械零件。二是液壓驅(qū)動(dòng)。該種驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率大特點(diǎn)。液壓驅(qū)動(dòng)主要適用于操作大中尺寸機(jī)械零件。不過，這兩種方式具有同樣的缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在，兩種產(chǎn)生的沖擊力相對(duì)較容易損傷零件。三是電磁驅(qū)動(dòng)。該種驅(qū)動(dòng)方式主要是通過改變通電電流，達(dá)到控制電磁力的目的。在這種情況之下，操作質(zhì)量可以大幅度提高。電磁驅(qū)動(dòng)主要適用于操作微小零件。四是動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。該種驅(qū)動(dòng)方式可以較好地實(shí)現(xiàn)夾持工具的夾緊與釋放。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：操作性強(qiáng)、適用性強(qiáng)、安裝方便等;缺點(diǎn)是：易受電源電壓干擾，影響操作質(zhì)量。同時(shí)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)法相對(duì)復(fù)雜。

（二）機(jī)器視覺檢測(cè)的圖像識(shí)別與處理

為提高機(jī)器視覺檢測(cè)的圖像識(shí)別與處理水平，要從以下兩項(xiàng)內(nèi)容為研究突破點(diǎn)。一是保證圖像邊緣識(shí)別效率。通過識(shí)別圖像邊緣，可以更加清楚的獲得配件之間的距離，進(jìn)而完成精準(zhǔn)化操作。當(dāng)前，主要應(yīng)用布特沃斯、高斯高通濾波等完成圖像識(shí)別工作。該種識(shí)別方式所產(chǎn)生的應(yīng)用效果也比較好。二是提高去噪聲處理水平。主要應(yīng)用頻率域技術(shù)，開展去噪聲處理工作。為充分發(fā)揮機(jī)器視覺檢測(cè)價(jià)值，我國(guó)需要優(yōu)化各類技術(shù)。比如，優(yōu)化多視角識(shí)別技術(shù)、提升圖像傳輸技術(shù)水平等。

（三）機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)的精密定位與驅(qū)動(dòng)

提高定位水平既是裝配工作的前提，又是裝配工作的重點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)定位與串聯(lián)機(jī)構(gòu)定位乃是定位具體表現(xiàn)方式。并聯(lián)機(jī)構(gòu)定位的優(yōu)點(diǎn)是：定位精確、定位性能好。不過，由于不能夠同步控制定位裝配驅(qū)動(dòng)器，定位效果將會(huì)受到影響。串聯(lián)機(jī)構(gòu)定位的優(yōu)點(diǎn)是：定位行程大。然而，其最終產(chǎn)生的誤差將會(huì)降低定位質(zhì)量。所以，我國(guó)重點(diǎn)研究縮小定位誤差的方法，以此確保定位精準(zhǔn)性。

（四）F/T檢測(cè)

F/T檢測(cè)設(shè)備主要用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)夾持力。如果壓力過大，將會(huì)損壞零件。但是壓力不足將會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的問題。所以，要合理地控制壓力。F/T傳感器常應(yīng)用在F/T檢測(cè)之中。根據(jù)檢測(cè)原理，將傳感器共分為三大類型。一是應(yīng)變式F/T傳感器。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)方便、檢測(cè)的精準(zhǔn)性高、測(cè)量的范圍大。缺點(diǎn)：易受到外界溫度干擾，進(jìn)而變形。在這種情況之下，應(yīng)變式F/T傳感器就不能夠發(fā)揮自身檢測(cè)作用了。二是壓電式F/T傳感器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、信噪高、工作的可靠性強(qiáng)。缺點(diǎn)：輸出響應(yīng)差。三是光電式F/T傳感器。該種傳感器屬于非接觸檢測(cè)。檢測(cè)精度高、檢測(cè)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，我國(guó)也在集中精力研究光電式F/T傳感器，著力提高光電式F/T傳感器發(fā)展水平。

結(jié)束語

綜上所述，從目前現(xiàn)狀來看，機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)還存在一定的問題。比如，裝配準(zhǔn)確性不強(qiáng)、效率不高等。因此，如何提高裝配的準(zhǔn)確性和效率是系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)。為強(qiáng)化系統(tǒng)應(yīng)用效果，我國(guó)有必要組建專業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)，優(yōu)化檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)。與此同時(shí)，要投入人力、物力、財(cái)力等支持機(jī)械零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)研究工作，激發(fā)研究活力。另外，要積極地開拓研究視野，科學(xué)地借鑒與吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并根據(jù)自身實(shí)際地發(fā)展情況，創(chuàng)新系統(tǒng)，以便更好地增強(qiáng)在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的世界競(jìng)爭(zhēng)力。

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基金項(xiàng)目：

國(guó)家級(jí)高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：畫架自動(dòng)裝配線;項(xiàng)目編號(hào)201813001020。

（作者單位：寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院）