可重构12自由度微装配技术及其实现

研究可重构微装配技术及功能构成. 以精密微小型机械系统为装配对象,提出了可重构12自由度微装配技术和实现方法,具体包括6自由度宏动机器人、6自由度精密微动工作台、集成微力检测与反馈的组合式微夹持器和位姿检测装置等可重构模块. 研究并开发出可重构12自由度微装配系统,根据系统所测得的位姿数据信息和夹持数据信息成功实现了微小型轴和齿轮孔的装配. 可重构12自由度微装配技术为实现精密微小型机械系统的装配提供了一种新的思路和方法.     

硅臂加工误差对微靶装配精度的影响研究

为预测加工误差对微靶装配精度的影响,开展了加工误差对硅臂刚度及应力分布的影响研究. 基于PRO/E逆向工程对实际加工的硅臂样品建模,并搭建实验平台,建立微力与微位移关系的数学模型. 采用仿真与实验相结合的方法,对硅臂存在加工误差与无加工误差的情况下的刚度进行对比,定量预测微靶的装配精度. 研究表明为提高装配精度,必须充分考虑装配力和形位误差形成的非线性误差和非均匀应力场的影响.      

装配精度设计中的形位误差问题分析

本文分析了在装配精度设计中形位误差对装配精度的影响，为机械设计人员提出了在装配精度设计中应考虑形位误差这一重要因素的建议。     

微装配检测棱镜机构方位调整及误差分析

棱镜机构是实现对位的关键部件.为提高对位精度,在棱镜的棱脊倾斜和偏转状态下,应用动态光学理论推导出反射光线实际出射方向与理想出射方向的角度偏差以及实际图像与理想图像相对位置偏差的计算公式.提出了利用高精度、高速度的数字测微计和显微视觉系统分别实现棱脊倾角和偏转角的两步检测与调整的方法.通过实验和误差分析,验证了上述计算和调整方法的有效性.     

基于广义几何误差模型的微机器人精度分析

为描述各种误差源对机器人本体产生的影响 ,提出了一个用于微机器人精度分析的通用方法。通过任意两坐标系间的向后微分关系 ,利用运动学方程以及并联机构的环路特性 ,建立了微机器人的广义几何误差模型。利用此模型 ,可以对微机器人进行精度评估和误差修正。该方法可推广应用到一般并联机器人的误差建模和精度分析     

基于误差传递模型的精密装配几何误差灵敏度分析

文中针对确定各零部件几何误差对装配精度的影响以及瓶颈装配工序等重要问题,分析了两零件装配时由于配合面表面形貌所导致的几何误差造成的零件位姿变动,确定单工序的配合误差.以此为基础,基于多体系统理论建立多工序装配过程误差传递模型,用矩阵微分法建立了几何误差对装配精度的灵敏度分析模型.该模型可以识别出多工序装配过程中对装配精度有较大影响的主要零部件几何误差,从而为精密装配精度分析以及控制提供基础,并通过实例验证了模型及分析方法的有效性.      

机器人自动装配线上提高装配精度的方法

本文研究使用机器人的自动装配线提高装配精度的方法，一方面采取合理的机械结构以提高基础装配件的定位精度，另一方面运用机器人装配系统精度分析的Ｍｏｎｔｅ—Ｃａｒｌｏ方法决定合理的装配中心位置，并通过充分运用机器人的示教功能，调整装配中心位置以达到提高装配精度的目的。     

具备多操作手协调的微装配机器人系统

针对微零件装配工艺需要,研制了一种具备多操作手协调工作的微装配机器人系统．该系统包括2个四自由度的主微操作手和1个三自由度的辅助微操作手,三手各司其能,相互配合完成微装配作业．采用双光路正交立体显微视觉完成微装配过程的监测以及操作手和装配对象空间位置与姿态信息的获取．根据微零件形状、大小和材质的差异,研制了真空吸附式和压电双晶片式微夹钳完成装配对象的夹取与放置操作．采用人机交互的半自主方式控制机械手进行微装配作业．微装配实验证明系统工作可靠有效,目前微零件最小装配精度可达30μm．     

微装配机器人系统研究与实现

提出了一种基于显微视觉伺服和多机械手协同操作的微装配机器人系统,该系统由微操作机械手、显微视觉和微夹持器3部分构成.介绍了系统总体结构、三机械手协同操作微装配平台、双光路立体显微视觉、2种不同类型的微夹持器装置,以及面向微装配机器人的TSB分级智能控制方法.装配实验表明:该系统能实现对亚毫米零件的精密装配.     

考虑多公差耦合的几何要素误差建模及产品装配精度预测

为了准确有效地实现零件几何要素误差建模,提出了一种基于多公差耦合作用下的几何要素误差建模方法.该方法采用小位移旋量(SDT,small displacement torsor)描述公差,针对平动公差与固定公差耦合建立几何要素误差模型,通过利用约束方程的不合格率p,推导各个误差分量参数的实际的分布规律,建立几何要素误差模型.采用雅可比旋量模型将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了装配精度的预测.以顶尖尾座装配精度预测为例,验证了该方法的合理性及可行性.     

柔性自动化微装配的自主式显微视觉技术

针对非硅微机电系统自动化、柔性、高精度、高效的装配特点,提出并实现了一种基于金属氧化物半导体(CMOS)、现场可编程门阵列(FPGA)及数字信号处理器(DSP)的显微视觉系统设计方法. 该方法兼顾了模块化、柔性与可重配置、高检测精度及速度等系统主要指标,实现了结构模块化、功能可重配置、具有非常高的检测精度及速度的显微视觉系统. 通过实验分析了系统的物理分辨率以及对测量精度进行了标定,验证了系统的设计技术指标. 结果表明:系统对非硅MEMS器件的最高测量精度可达0.6 μm,检测时间小于0.65 s,不仅满足了现有微小型零件柔性自动化装配的要求,同时也为微小型零件的高精度、高速度检测提供了重要的解决方法.      

面向非硅MEMS的桌面微装配系统模块化设计方法

针对非硅MEMS零件的装配瓶颈难题,提出一种面向非硅MEMS的桌面微装配系统模块化设计方法.论述了所提出桌面微装配系统的内涵、特点及其应用对象,并在此基础上提出了基于装配单元通用功能完整性和系统可重配置性的模块划分原则;利用相关性分析方法建立了综合相关矩阵并应用模糊聚类方法对其进行了操作,确定了模块划分定量计算流程,利用模糊评价方法对模块划分合理性进行了评价;以桌面微装配系统的自主式装配单元为实例进行了设计方法的验证,证明了模块化设计方法的有效性.      

基于集合理论的并联机构精度分析方法

针对并联机构的精度分析中已知误差源误差变化范围(误差空间)的情况,提出一种基于集合理论的分析方法。该方法以矢量集合的形式来表示误差空间,并定义出矢量集合的加法,根据这种矢量集合的加运算,由误差源的误差空间得到机构终端的误差空间,从而把传统的精度分析中由矢量到矢量的计算模式变为矢量集合到矢量集合的计算模式,很好地解决了误差空间的分析传递问题。该方法计算量小,形象直观,可深入反映并联机构误差传递的特点,为分析机构中公差、随机误差、铰链间隙等对终端精度的影响提供了新的工具。以S tew art平台的精度分析为实例进行了仿真实验,通过矢量集合的加运算确定出终端误差空间和误差极值。结果表明:与传统的分析方法相比,该方法结果更加准确,计算效率大大提高。     

纳米三坐标测量机不确定度分析与精度设计

利用现代精度设计理念设计纳米三坐标测量机的结构,选用高精度的零部件进行组装,解决了传统阿贝误差问题,通过研究现代精度保障理论和技术,进行纳米级水平的误差源全面分析,推导各个不确定度分量的计算公式,根据给定的精度指标设计合理的精度,提出所需检定仪器的具体技术指标,精度设计的结果满足了纳米三坐标测量机的测量精度要求．     

十字滑块联轴器精度分析

本文从几何学角度,对精密机械和精密仪器传动系统中常用的十字滑块联轴器,进行了传动精度分析,分析表明：联轴器两端的主从轴线存在较大的径向偏移,中间滑块两侧的凸棒（凹槽）不垂直;转轴偏离凸榫中线时,均不引起传动误差。     

静态计量方式的微机控制配料系统精度控制

从分析静态计量方式的微机控制配料系统的工作原理入手,指出影响配料系统精度的误差因素主要是落料误差、称量误差和累积误差。采用基于系统数学模型的给料误差补偿算法来降低落料误差,同时通过传感器、测量电路、秤斗安装等硬件措施和软件滤波、非线性修正、软件动态去皮等软件措施来降低称量误差,采用自动补偿算法降低累积误差。运行结果表明：微机控制配料系统某通道配比误差由1．2％降低到0．6％。     

建筑物重建中的三维激光扫描精度分析

针对三维激光扫描技术在建筑物重建中数据采集、处理方面存在的误差,从三维激光扫描仪测站定向误差、仪器扫描误差、数据拼接误差进行分析,并构建了点位误差模型,为三维激光扫描技术在建筑物的重建中测量成果的精度评定及测量方案的优化设计提供了理论基础.最后以脉冲式三维激光扫描仪为例对建筑物重建进行精度分析.     

提高激光干涉测量系统精度的方法与途径

激光干涉系统的测量精度会受到系统本身机械结构及光学元件布局的影响，因此采用了耦合差动干涉的方法，使影响测量精度的各种因素尽量由干涉系统自身予以消除，提高了干涉仪的分辨率和稳定性．利用以Heydemann修正模型为基础的误差补偿方法，对干涉信号中存在的非正交误差、不等幅误差及直流电平漂移误差进行了修正．根据多点拟合的原理，提出了减小运算量的新算法．设计了以C8051F005单片机为核心的电路补偿模块，实现了以上3种误差的实时补偿．实验结果表明：通过采取以上措施，该干涉测量系统在10mm的测量范围内取得了10～12nm的测量精度．