自動裝配系統的現狀與關鍵技術要點研究

郭欣 胡曄 韓杭天

【摘 ?要】伴隨著社會發展，自動化技術愈加成熟。為提高工業制造領域自動化裝配水平，我國有必要充分構建自動裝配系統，保證機械零件裝配質量。本文主要研究了典型的機械零件自動裝配系統，分析了機械零件自動裝配系統關鍵技術

【關鍵詞】關鍵技術;自動裝配系統;現狀;研究

引言

在傳統制造工藝下，機械零件裝配工作主要依賴于人。但是人在實際操作過程中容易出現各種失誤，進而影響裝配精度。另外，人工開展裝配工作不僅耗時長，而且產生的成本相對較高。在新的發展階段下，研究人員不斷地創新發展機械零件自動裝配技術，大大提高了技術應用水平。目前，該技術已經廣泛地應用在汽車、機器人、航空等領域之中。聽話自動裝配的精密化與自動化制造業重要發展方向，得到了社會廣泛關注。為促進社會健康發展，我國需要繼續優化自動裝配系統，以便促進工業制造領域健康發展。

一、典型的機械零件自動裝配系統

（一）基于F/T的機械零件自動裝配系統

F/T 檢測是一種應用?F/T 傳感器來達到檢測各個零件位置、距離等信息的一種設備。F/T檢測通常應用在夾持工具夾持待裝配機械零件時的夾持力實時檢測。在檢測時，還會傳遞各類信息，如待裝配軸、孔零件軸心線等位置信息。根據這些信息，可以更好地完成裝配工作。為提高檢測水平，該系統所安裝的檢測裝置數量相對較多能夠全面地檢測各種零件的位置。基于F/T的機械零件自動裝配系統的優勢在于：一是構建該系統的方式相對簡單;二是系統的可操作做性強，相關人員可以順利地開展檢測工作;三是應用的成本低，節約費用;四是由于應用該系統無需精準確定孔的軸心線位置，裝配效率可以進一步提高。系統的劣勢在于：一是因為其屬于接觸式檢測，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性。二是在檢測的過程中可能會損壞零件。

（二）基于機器視覺的機械零件自動裝配系統

機器視覺檢測方式屬于非接觸式檢測。該檢測方式的實用性比較強。分辨率高、時效性高、檢測精度高、降低裝配損傷等乃是基于機器視覺的機械零件自動裝配系統的重要應用優勢。CCD是利用光電器件的光電轉換功能，將感光面上的光像轉換為與光像成相應比例關系的電信號。CCD圖像傳感器可以保證檢測所傳遞信息的清晰性、及時性等。因此，CCD圖像傳感器被應用到了該檢測方式之中。在技術競爭愈加激烈的現代化社會，我國愈加關注于機器視覺的機械零件自動裝配系統的研究工作，希望提高系統自動化、智能化發展水平。從研究中發現，激光具有高亮度、高方向性等特點。而這些特點極大地符合了該種系統對裝配精度的需求。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中。清華大學科研團隊也在研究該系統，并取得了一定的研究成果。把CCD圖像傳感器、自準直望遠鏡、激光測距等科學地加入系統中，進一步地提高了裝配水平。

（三）混合式機械零件自動裝配系統

以上分析的兩種系統都有著各自的應用優勢。若是能夠將兩種系統進行優勢整合，就容易強化檢測效果。而混合式機械零件自動裝配系統就是所以以上兩種系統結合的產物。該系統不僅應用機器視覺檢測零件，而且應用F/T檢測測零件。前者為檢測之主，后者為檢測之輔。在兩種檢測的作用下，檢測工作開展得更為順利。該系統既擺脫了裝配環境對檢測工作產生的負面影響。隨著系統升級發展，其適用性越來越強，應用范圍越來越廣。

二、機械零件自動裝配系統關鍵技術

（一）機械零件自動裝配系統的操作工具

RCC屬于遠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，一是氣壓驅動。該種驅動方式具有結構簡單、驅動效率高、維護便利、可操作強、應用時間長等特點。氣壓驅動主要適用于操作小尺寸機械零件。二是液壓驅動。該種驅動方式具有結構簡單、功率大特點。液壓驅動主要適用于操作大中尺寸機械零件。不過，這兩種方式具有同樣的缺點。主要表現在，兩種產生的沖擊力相對較容易損傷零件。三是電磁驅動。該種驅動方式主要是通過改變通電電流，達到控制電磁力的目的。在這種情況之下，操作質量可以大幅度提高。電磁驅動主要適用于操作微小零件。四是動機驅動。該種驅動方式可以較好地實現夾持工具的夾緊與釋放。電機驅動的優點是：操作性強、適用性強、安裝方便等;缺點是：易受電源電壓干擾，影響操作質量。同時動機驅動的結構法相對復雜。

（二）機器視覺檢測的圖像識別與處理

為提高機器視覺檢測的圖像識別與處理水平，要從以下兩項內容為研究突破點。一是保證圖像邊緣識別效率。通過識別圖像邊緣，可以更加清楚的獲得配件之間的距離，進而完成精準化操作。當前，主要應用布特沃斯、高斯高通濾波等完成圖像識別工作。該種識別方式所產生的應用效果也比較好。二是提高去噪聲處理水平。主要應用頻率域技術，開展去噪聲處理工作。為充分發揮機器視覺檢測價值，我國需要優化各類技術。比如，優化多視角識別技術、提升圖像傳輸技術水平等。

（三）機械零件自動裝配系統的精密定位與驅動

提高定位水平既是裝配工作的前提，又是裝配工作的重點。并聯機構定位與串聯機構定位乃是定位具體表現方式。并聯機構定位的優點是：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動器，定位效果將會受到影響。串聯機構定位的優點是：定位行程大。然而，其最終產生的誤差將會降低定位質量。所以，我國重點研究縮小定位誤差的方法，以此確保定位精準性。

（四）F/T檢測

F/T檢測設備主要用來實時監測夾持力。如果壓力過大，將會損壞零件。但是壓力不足將會出現松動的問題。所以，要合理地控制壓力。F/T傳感器常應用在F/T檢測之中。根據檢測原理，將傳感器共分為三大類型。一是應變式F/T傳感器。優點：檢測方便、檢測的精準性高、測量的范圍大。缺點：易受到外界溫度干擾，進而變形。在這種情況之下，應變式F/T傳感器就不能夠發揮自身檢測作用了。二是壓電式F/T傳感器。優點：結構簡單、反應速度快、信噪高、工作的可靠性強。缺點：輸出響應差。三是光電式F/T傳感器。該種傳感器屬于非接觸檢測。檢測精度高、檢測速度快、抗電磁干擾能力強等優點。因此，我國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傳感器發展水平。

結束語

綜上所述，從目前現狀來看，機械零件自動裝配系統還存在一定的問題。比如，裝配準確性不強、效率不高等。因此，如何提高裝配的準確性和效率是系統發展的重點。為強化系統應用效果，我國有必要組建專業的研究團隊，優化檢測技術、自動化技術。與此同時，要投入人力、物力、財力等支持機械零件自動裝配系統研究工作，激發研究活力。另外，要積極地開拓研究視野，科學地借鑒與吸收國外先進技術，并根據自身實際地發展情況，創新系統，以便更好地增強在機械自動化領域的世界競爭力。

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基金項目：

國家級高等學校大學生創新創業訓練計劃項目：畫架自動裝配線;項目編號201813001020。

（作者單位：寧波財經學院）