一种聚变靶关键零件自动精密装配平台的制作方法

一种聚变靶关键零件自动精密装配平台的制作方法
【专利摘要】一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，它涉及一种点火靶关键零件装配平台，以解决现有点火靶关键零件装配采用半自动装配装置，装配过程复杂、操作复杂，累加误差多、稳定性差的问题。诊断环初定位夹持装置、靶丸夹持定位装置、上套件夹持定位装置、竖直显微镜图像反馈装置、诊断环精定位夹持装置、水平显微镜图像反馈装置和下套件夹持定位装置按逆时针排序设置在基板上端面上，靶丸夹持定位装置设置在诊断环初定位夹持装置与上套件夹持定位装置之间，竖直显微镜图像反馈装置设置在诊断环精定位夹持装置与上套件夹持定位装置之间，水平显微镜图像反馈装置设置在诊断环精定位夹持装置与下套件夹持定位装置之间。本发明用于聚变靶关键零件的装配。
【专利说明】一种聚变靶关键零件自动精密装配平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种点火靶关键零件装配平台，属于激光聚变靶装配【技术领域】，具体涉及一种聚变靶关键零件自动精密装配平台。
【背景技术】
[0002]点火靶是激光聚变靶的一种，关键零件包括:靶丸、诊断环、上套件臂及下套件臂，装配要求靶丸精密定位在诊断环正中，再由上下套接对接入诊断环中，为满足点火要求需要长期稳定大量的高精度装配的点火靶装配件。目前，国内点火靶关键零件装配采用传统手动安装，精度差、效率低，而国外半自动装配装置冗余自由度多导致装配过程复杂、操作复杂、造价昂贵，且累加误差多、刚性差，人工参与成分多导致稳定性差、效率低。为满足点火要求，装配平台需要更好的稳定性、易操作性，保证更高的精度和效率。因此对于点火靶关键零件装配平台，采用自动化程度高、刚度强、操作简单稳定、提升精度和效率是点火靶零件装配的关键。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是为解决现有点火靶关键零件装配采用半自动装配装置，冗余自由度多，装配过程复杂、操作复杂，且累加误差多、刚性差，有人工参与成分，导致稳定性差、效率低的问题，而提供一种聚变靶关键零件自动精密装配平台。
[0004]本发明的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]聚变靶关键零件自动精密装配平台包括基板、诊断环初定位夹持装置、诊断环精定位夹持装置、靶丸夹持定位装置、上套件夹持定位装置、下套件夹持定位装置、竖直显微镜图像反馈装置和水平显微镜图像反馈装置，诊断环初定位夹持装置、靶丸夹持定位装置、上套件夹持定位装置、竖直显微镜图像反馈装置、诊断环精定位夹持装置、水平显微镜图像反馈装置和下套件夹持定位装置按逆时针排序设置在基板上端面上，诊断环初定位夹持装置和诊断环精定位夹持装置沿基板的横轴相对设置在基板的上端面上，且诊断环初定位夹持装置上的初定位吸孔与诊断环精定位夹持装置上的精定位吸孔正对设置，上套件夹持定位装置和下套件夹持定位装置沿基板的纵轴相对设置在基板的上端面上，且上套件夹持定位装置上的上诊断环孔的中心点与下套件夹持定位装置上的下诊断环孔的中心点在纵轴上，靶丸夹持定位装置设置在诊断环初定位夹持装置与上套件夹持定位装置之间，竖直显微镜图像反馈装置设置在诊断环精定位夹持装置与上套件夹持定位装置之间，水平显微镜图像反馈装置设置在诊断环精定位夹持装置与下套件夹持定位装置之间。
[0006]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0007]本发明利用诊断环初定位夹持装置、诊断环精定位夹持装置、靶丸夹持定位装置、上套件夹持定位装置和下套件夹持定位装置对点火靶关键零件进行装配，并通过诊断环初定位夹持装置上的定位沿、各装置上的定位销固定靶零件位置姿态，竖直显微镜图像反馈装置、水平显微镜图像反馈装置实现图像采集，由上位机程序进行特征信息提取，并控制装配过程，减少了装配调整过程及同方向不冗余装配自由度方式，降低系统复杂程度，整个装配过程没有人工参与成分，从而增加了系统刚性和稳定性，提高了装配精度和效率，定位精度高(可达±0.2 μ m)、效率高(包括装配前准备过程，耗时仅不到2小时)。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是本发明整体结构俯视立体图；
[0009]图2是诊断环初定位夹持装置2的立体图；
[0010]图3是初定位夹持吸头2-2的立体图；
[0011]图4是靶丸支撑件2-1的立体图；
[0012]图5是诊断环精定位夹持装置3的立体图；
[0013]图6是精定位吸头3-1的立体图；
[0014]图7是靶丸夹持定位装置4的立体图；
[0015]图8是靶丸吸头4-1的立体图；
[0016]图9是上套件夹持定位装置5的立体图；
[0017]图10是上套件夹持器5-1的仰视立体图；
[0018]图11是上套件夹持器5-1上安装有上套件9-3的仰视立体图；
[0019]图12是下套件夹持定位装置6的立体图；
[0020]图13是下套件夹持器6-1的俯视立体图；
[0021]图14是下套件夹持器6-1上安装有上套件9-3的俯视立体图；
[0022]图15是竖直显微镜图像反馈装置7的立体图；
[0023]图16是水平显微镜图像反馈装置8的立体图；
[0024]图17是点火靶关键零件9的立体图；
[0025]图18是点火靶关键零件9的分解立体图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】一:结合图1、图16和图17说明本实施方式，本实施方式的聚变靶关键零件自动精密装配平台包括基板1、诊断环初定位夹持装置2、诊断环精定位夹持装置
3、靶丸夹持定位装置4、上套件夹持定位装置5、下套件夹持定位装置6、竖直显微镜图像反馈装置7和水平显微镜图像反馈装置8，诊断环初定位夹持装置2、靶丸夹持定位装置4、上套件夹持定位装置5、竖直显微镜图像反馈装置7、诊断环精定位夹持装置3、水平显微镜图像反馈装置8和下套件夹持定位装置6按逆时针排序设置在基板I上端面上，诊断环初定位夹持装置2和诊断环精定位夹持装置3沿基板I的横轴X-X相对设置在基板I的上端面上，且诊断环初定位夹持装置2上的初定位吸孔2-2-2与诊断环精定位夹持装置3上的精定位吸孔3-1-2正对设置，上套件夹持定位装置5和下套件夹持定位装置6沿基板I的纵轴Y-Y相对设置在基板I的上端面上，且上套件夹持定位装置5上的上诊断环孔5-1-1-3的中心点与下套件夹持定位装置6上的下诊断环孔6-1-1-3的中心点在纵轴Y-Y上,革巴丸夹持定位装置4设置在诊断环初定位夹持装置2与上套件夹持定位装置5之间，竖直显微镜图像反馈装置7设置在诊断环精定位夹持装置3与上套件夹持定位装置5之间，水平显微镜图像反馈装置8设置在诊断环精定位夹持装置3与下套件夹持定位装置6之间，点火靶关键零件9由靶丸9-1、诊断环9-2、上套件9-3和下套件9-4组成；诊断环初定位夹持装置2与竖直显微镜图像反馈装置7配合，由上位机程序控制实现诊断环9-2与靶丸9-1的X方向自动初定位；诊断环初定位夹持装置2、靶丸夹持定位装置4与竖直显微镜图像反馈装置7、水平显微镜图像反馈装置8配合并由上位机程序控制实现诊断环9-2与靶丸9-1的X和Y方向自动调整定位；上套件夹持定位装置5、下套件夹持定位装置6与竖直显微镜图像反馈装置7、水平显微镜图像反馈装置8配合，由上位机程序控制实现上套件9-3和下套件9-4X、Y、Z方向的自动定位。
[0027]【具体实施方式】二:结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的诊断环初定位夹持装置2包括靶丸支撑件2-1、初定位夹持吸头2-2、初定位吸管2-3、初定位块2-4、初定位L形压块2-5、旋转电磁铁2-6、挡板2-7、水平端板2_8、两个L形板2_9、初定位直线电机2-10、旋转杆2-11、第一定位销2-12、转接头2-13、第二定位销2_14、第三定位销2_15和旋转定位件2-16，两个L形板2-9沿直线电机2-10的纵向中心线对称设置在初定位直线电机2-10上端面的两侧，且两个L形板2-9的内角相对设置,水平端板2-8设置在两个L形板
2-9的上端面上，第一定位销2-12和第二定位销2-14沿同一直线设置在水平端板2_8的上端面上，定位块2-4设置在水平端板2-8的上端面上，定位块2-4通过第一定位销2-12和第二定位销2-14定位，初定位块2-4由初定位L形压块2-5固定，初定位块2_4上设有旋转杆安装孔2-4-1，旋转电磁铁2-6设置在初定位块2-4上，旋转杆2-11设置在旋转杆安装孔2-4-1中，旋转杆2-11的后端通过转接头2-13与旋转电磁铁2_6连接，旋转杆2_11的前端穿过旋转定位件2-16与靶丸支撑件2-1连接，旋转杆2-11与旋转定位件2-16通过螺丝固定，且靶丸支撑件2-1上的托片2-1-1与旋转定位件2-16上的定位片2-16-1平行且方向相反设置，托片2-1-1的上端面设有靶丸定位钉2-1-2，旋转定位件2-16通过第三定位销2-15定位，第三定位销2-15设置在初定位块2-4的前端面上，通过旋转电磁铁2_6转动，由定位销2-15阻挡旋转定位件2-16定位，挡板2-7设置在旋转电磁铁2_6的后端，初定位吸管2-3与旋转杆2-11平行设置，初定位吸管2-3的后端穿过初定位块2-4，初定位吸管2-3的前端与初定位夹持吸头2-2连接，初定位夹持吸头2-2与初定位吸管2-3通过紧配合连接并用胶密封，初定位夹持吸头2-2的前端面设有初定位弧形面2-2-1，初定位夹持吸头2-2上设有与初定位吸管2-3相通的初定位吸孔2-2-2，初定位夹持吸头2_2的前端设有定位沿2-2-3，诊断环1-2通过初定位吸孔2-2-2吸附在初定位弧形面2_2_1内，定位沿
2-2-3用于将诊断环1-2定位，初定位夹持吸头2-2设置在靶丸支撑件2-1上，靶丸9_1通过托片2-1-1上的靶丸定位钉2-1-2固定，诊断环9-2通过初定位吸孔2-2-2吸附固定，由定位沿2-2-3定位。初定位直线电机2-10采用PMT105-50-LM型号的压电电机。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0028]诊断环初定位夹持装置2的工作原理:旋转电磁铁2-6通过电机驱动器驱动前端旋转，旋转电磁铁2-6与转接头2-13通过螺丝固定，旋转电磁铁2-6转动带动转接头2-13转动，转接头2-13与旋转杆通过螺丝固定，转接头2-13转动带动旋转杆2-11转动，旋转杆
2-11与靶丸支撑件2-1和旋转定位件2-16通过螺丝连接，旋转杆2-11转动带动靶丸支撑件2-1和旋转定位件2-16转动，转定位件2-16由第三定位销2-15阻挡，阻挡旋转电磁铁
2-6转动。初定位夹持吸头2-2与初定位吸管2-3内部相通连接外部真空吸附气管。
[0029]【具体实施方式】三:结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的诊断环精定位夹持装置3包括精定位吸头3-1、第四定位销3-2、精定位吸管3-3、精定位定位杆3-4、精定位L形压块3-5、第五定位销3-6、精定位弯头3-7、第六定位销3_8、第七定位销3_9、精定位连接板3-10、微调台3-11、上连接板3-12、精定位直线电机3-13、下连接板3_14和精定位步进电机3-15，上连接板3-12、精定位直线电机3-13和下连接板3_14由上至下依次设置在精定位步进电机3-15的上端面上，精定位连接板3-10和微调台3-11上、下设置在上连接板3-12的上面，第五定位销3-6和第七定位销3-9沿同一直线设置在精定位连接板
3-10的上端面上,精定位定位杆3-4设置在精定位连接板3-10上,精定位定位杆3-4通过第五定位销3-6、第六定位销3-8和第七定位销3-9定位，第六定位销3-8设置在精定位定位杆3-4的后端,精定位定位杆3-4由精定位L形压块3-5固定,精定位弯头3-7设置在精定位定位杆3-4的上端面的尾端,精定位吸管3-3的后端穿过精定位定位杆3-4,精定位吸管3-3的前端与精定位吸头3-1连接,定位吸管3-3的两端与精定位吸头3-1和精定位定位杆3-4通过紧配合连接并用胶密封，精定位吸头3-1的前端面设有精定位弧形面3-1-1，精定位吸头3-1上设有与精定位吸管3-3相通的精定位吸孔3-1-2，第四定位销3-2设置在精定位吸头3-1上。微调台3-11采用AIS-60B型号的手动微调台，精定位直线电机3_13采用MT105-LM型号的压电电机，精定位步进电机3-15采用KS102-70型号的步进电机。诊断环1-2通过精定位吸孔3-1-2吸附在精定位弧形面3-1-1内，并通过第四定位销3-2定位。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0030]诊断环精定位夹持装置3的工作原理:精定位步进电机3-15通过连接驱动器驱动直线移动，精密步进电机3-15移动带动下连接板3-14移动，下连接板3-14移动带动精定位直线电机3-13移动，精定位直线电机3-13通过连接驱动器驱动垂直于精定位步进电机
3-15移动方向的直线移动，精定位直线电机3-13移动带动上连接板3-12移动，上连接板
3-12移动带动微调台3-11移动，微调台3-11由手动调节垂直移动，微调台3-11移动带动精定位连接板3-10移动，精定位连接板3-10移动带动精定位定位杆3-4移动，精定位定位杆3-4移动带动精定位吸管3-3移动，精定位吸管3-3带动精定位吸头3-1和第四定位销
3-2移动，精定位吸头3-1与精定位吸管3-3、精定位定位杆3-4、精定位弯头3-7内部相通，精定位弯头3-7连接真空吸附气管。
[0031]【具体实施方式】四:结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式的靶丸夹持定位装置4包括靶丸吸头4-1、靶丸夹持吸管4-2、靶丸夹持定位杆4-3、第八定位销4-4、靶丸夹持L形压块4-5、第九定位销4-6、靶丸夹持弯头4-7、靶丸转接座4_8、竖直升降电机4_9、第一靶丸夹持步进电机4-10和第二靶丸夹持步进电机4-11，第一靶丸夹持步进电机4-10设置在第二靶丸夹持步进电机4-11的上端面上，靶丸转接座4-8和竖直升降电机4-9上下设置在第一靶丸夹持步进电机4-10上，第八定位销4-4和第九定位销4-6沿同一直线设置在靶丸转接座4-8的上端面上，靶丸夹持定位杆4-3设置在靶丸转接座4-8上，靶丸夹持定位杆
4-3通过第八定位销4-4和第九定位销4-6定位，靶丸夹持定位杆4-3由靶丸夹持L形压块4-5固定，靶丸夹持弯头4-7设置在靶丸夹持定位杆4-3的上端面的尾端，靶丸夹持吸管
4-2的后端穿过靶丸夹持定位杆4-3，靶丸夹持吸管4-2的前端与靶丸吸头4-1连接，靶丸夹持吸管4-2的两端与靶丸吸头4-1和靶丸夹持定位杆4-3通过紧配合连接并用胶密封，靶丸吸头4-1上设有与靶丸夹持吸管4-2相通的靶丸吸孔4-1-1，靶丸吸头4-1的前端设有革巴丸定位沿4-1-2,祀丸9-1通过祀丸吸孔4-1-1吸附固定,通过祀丸定位沿4-1-2定位。竖直升降电机4-9采用SGSP60-5ZF型号的电机，第一靶丸夹持步进电机4-10采用SGSP20-20型号的步进电机，第二靶丸夹持步进电机4-11采用SGSP20-20型号的步进电机。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0032]靶丸夹持定位装置4的工作原理:第二靶丸夹持步进电机4-11通过连接电机驱动器驱动直线移动，第二靶丸夹持步进电机4-11移动带动第一靶丸夹持步进电机4-10移动，第一靶丸夹持步进电机4-10通过连接电机驱动器驱动垂直于靶丸夹持步进电机4-11方向的直线运动，第一靶丸夹持步进电机4-10移动带动竖直升降电机4-9移动，竖直升降电机
4-9通过连接电机驱动器垂直移动，竖直升降电机4-9移动带动靶丸转接座4-8移动，靶丸转接座4-8移动带动靶丸夹持定位杆4-3移动，靶丸夹持定位杆4-3移动带动靶丸夹持吸管4-2移动，靶丸夹持吸管4-2移动带动靶丸吸头4-1移动。靶丸吸头4-1与靶丸夹持吸管4-2、靶丸夹持定位杆4-3、靶丸夹持弯头4-7内部相通，靶丸夹持弯头4-7连接真空吸附吸管。
[0033]【具体实施方式】五:结合图8说明本实施方式，本实施方式的上套件夹持定位装置5包括上套件夹持器5-1、连接器5-2、上套件定位手动微调台5-3、上套件微调台安装座5-4、上套件力觉传感器5-5、上套件定位悬臂5-6、上套件第一定位直线电机5-7、上套件L形连接板5-8、上套件第二定位直线电机5-9和上套件夹持定位底座5-10，上套件第一定位直线电机5-7与上套件第二定位直线电机5-9垂直设置，上套件第一定位直线电机5-7设置在上套件L形连接板5-8的前端面上，上套件L形连接板5-8设置在上套件第二定位直线电机
5-9上，上套件第二定位直线电机5-9设置在上套件夹持定位底座5-10上，上套件定位悬臂5-6的一端固装在上套件第一定位直线电机5-7的前端面上，上套件定位悬臂5-6的另一端由下至上依次安装有上套件夹持器5-1、连接器5-2、上套件定位手动微调台5-3、上套件微调台安装座5-4和上套件力觉传感器5-5。上套件定位手动微调台5-3采用KKD-25C型号的手动微调台。上套件力觉传感器5-5采用NAN043型号的力觉传感器，上套件力觉传感器
5-5通过上位机程序中轴孔装配力控制方法实现装配力控制，完成装配，并提高装配的成功率。上套件第一定位直线电机5-7采用2-10MT105-2LM型号的压电电机。上套件第二定位直线电机5-9采用KDT108-LM型号的压电电机。其它组成及连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0034]上套件夹持定位装置5的工作原理:上套件第二定位直线电机5-9通过连接电机驱动器驱动直线移动，上套件第二定位直线电机5-9移动带动上套件L形连接板5-8移动，上套件L形连接板5-8移动带动上套件第一定位直线电机5-7移动，上套件第一定位直线电机5-7通过连接电机驱动器驱动垂直移动，上套件第一定位直线电机5-7移动带动上套件定位悬臂5-6移动，上套件定位悬臂5-6移动带动上套件力觉传感器5-5移动，上套件力觉传感器5-5移动带动上套件微调台安装座5-4移动，上套件微调台安装座5-4移动带动上套件定位手动微调台5-3移动，上套件定位手动微调台5-3由手动调节垂直移动，上套件定位手动微调台5-3移动带动连接器5-2移动，连接器5-2移动带动上套件夹持器5-1移动。
[0035]【具体实施方式】六:结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式的上套件夹持器
5-1包括上套件夹持座5-1-1、第一上套件定位销5-1-2、第二上套件定位销5-1-3和第三上套件定位销5-1-4，上套件夹持座5-1-1的下端面上设有上套件吸槽5-1-1-1，上套件吸槽5-1-1-1内设有上套件吸孔5-1-1-2，上套件夹持座5-1-1上设有与上套件吸孔5-1-1-2相通的上套件外接吸孔5-1-1-4，上套件外接吸孔5-1-1-4与真空吸附吸管连接，上套件夹持座5-1-1上设有上诊断环孔5-1-1-3，第一上套件定位销5-1-2和第二上套件定位销
5-1-3对称设置在上套件吸槽5-1-1-1的两侧，第三上套件定位销5-1-4与第二上套件定位销5-1-3设置在同侧，第三上套件定位销5-1-4与第二上套件定位销5-1-3沿同一直线设置。上套件9-3通过上套件吸孔5-1-1-2和上套件吸槽5-1-1-1夹持固定，由第一上套件定位销5-1-2、第二上套件定位销5-1-3和第三上套件定位销5-1-4定位。其它组成及连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0036]【具体实施方式】七:结合图11说明本实施方式，本实施方式的下套件夹持定位装置6包括下套件夹持器6-1、转接定位件6-2、上套件定位手动微调台6-3、下套件微调台安装座6-4、上套件力觉传感器6-5、下套件定位悬臂6-6、下套件第一定位直线电机6-7、下套件L形连接板6-8和下套件第二定位直线电机6-9，下套件第一定位直线电机6-7与下套件第二定位直线电机6-9垂直设置，下套件第一定位直线电机6-7设置在下套件L形连接板6-8的前端面上，下套件L形连接板6-8设置在下套件第二定位直线电机6-9上，下套件定位悬臂6-6的一端固装在下套件第一定位直线电机6-7的前端面上，下套件定位悬臂6-6的另一端由上至下依次安装有下套件夹持器6-1、转接定位件6-2、上套件定位手动微调台6-3和下套件微调台安装座6-4。上套件定位手动微调台6-3采用KKD-25C型号的手动微调台。上套件力觉传感器6-5采用NAN043型号的力觉传感器，上套件力觉传感器6_5通过上位机程序中轴孔装配力控制方法实现装配力控制，完成装配，并提高装配的成功率。下套件第一定位直线电机6-7米用MT105-2LM型号的压电电机。下套件第二定位直线电机6_9米用KDT108-LM型号的压电电机。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二、四或六相同。
[0037]下套件夹持定位装置6的工作原理:下套件第二定位直线电机6-9通过连接电机驱动器驱动直线移动，下套件第二定位直线电机6-9移动带动下套件L形连接板6-8移动，下套件L形连接板6-8移动带动下套件第一定位直线电机6-7移动，下套件第一定位直线电机6-7通过连接电机驱动器驱动垂直移动，下套件第一定位直线电机6-7移动带动下套件定位悬臂6-6移动，下套件定位悬臂6-6移动带动上套件力觉传感器6-5移动，上套件力觉传感器6-5移动带动下套件微调台安装座6-4移动，下套件微调台安装座6-4移动带动上套件定位手动微调台6-3移动，上套件定位手动微调台6-3由手动调节垂直移动，上套件定位手动微调台6-3移动带动转接定位件6-2移动，转接定位件6-2移动带动下套件夹持器6-1移动。
[0038]【具体实施方式】八:结合图12和图13说明本实施方式，本实施方式的下套件夹持器
6-1包括下套件夹持座6-1-1、第一下套件定位销6-1-2、第二下套件定位销6-1-3和第三下套件定位销6-1-4，下套件夹持座6-1-1的上端面上设有下套件吸槽6-1-1-1，下套件吸槽6-1-1-1内设有下套件吸孔6-1-1-2，下套件夹持座6-1-1上设有与下套件吸孔6-1-1-2相通的下套件外接吸孔6-1-1-4，下套件外接吸孔6-1-1-4与真空吸附吸管连接，下套件夹持座6-1-1上设有下诊断环孔6-1-1-3，第一下套件定位销6-1-2和第二下套件定位销
6-1-3对称设置在下套件吸槽6-1-1-1的两侧，第三下套件定位销6-1-4与第二下套件定位销6-1-3设置在同侧，第三下套件定位销6-1-4与第二下套件定位销6-1-3沿同一直线设置。下套件9-4通过下套件吸孔6-1-1-2和下套件吸槽6-1-1-1夹持固定，由第一下套件定位销6-1-2、第二下套件定位销6-1-3和第三下套件定位销6-1-4定位。其它组成及连接关系与【具体实施方式】七相同。
[0039]【具体实施方式】九:结合图14说明本实施方式，本实施方式的竖直显微镜图像反馈装置7包括竖直显微镜7-1、竖直图像传感器7-2、竖直固定件7-3、竖直连接件7-4、竖直连接臂7-5、竖直步进电机7-6和竖直固定架7-7，竖直步进电机7-6设置在竖直固定架7_7上，竖直步进电机7-6沿竖直固定架7-7上下运动，竖直连接臂7-5的一端固装在竖直步进电机7-6的前端面上，竖直连接臂7-5的另一端与竖直连接件7-4连接，竖直连接件7-4上设有竖直连接件半圆槽7-4-1，竖直固定件7-3上设有与竖直连接件半圆槽7-4-1相对的竖直固定件半圆槽7-3-1，竖直固定件7-3与竖直连接件7-4扣合设置，竖直连接件半圆槽
7-4-1与竖直固定件半圆槽7-3-1构成竖直显微镜安装孔，竖直显微镜7-1设置在竖直显微镜安装孔中，竖直图像传感器7-2设置在竖直显微镜7-1的上端。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二、四、六或八相同。
[0040]竖直显微镜图像反馈装置7的工作原理:竖直步进电机7-6通过连接电机驱动器驱动垂直移动，竖直步进电机7-6移动带动竖直连接臂7-5移动，竖直连接臂7-5移动带动竖直连接件7-4移动，竖直连接件7-4与竖直固定件7-3由螺丝固定7-1，竖直连接件7_4移动带动竖直显微镜7-1移动，竖直显微镜7-1移动带动竖直图像传感器7-2移动，竖直图像传感器7-2连接上位机。
[0041]【具体实施方式】十:结合图15说明本实施方式，本实施方式的水平显微镜图像反馈装置8包括水平显微镜8-1、水平图像传感器8-2、水平固定件8-3、水平连接件8-4、水平连接臂8-5、水平固定架8-6、水平步进电机8-7，水平步进电机8-7沿基板I水平运动，水平固定架8-6设置在水平步进电机8-7上，水平连接臂8-5的一端固装在水平固定架8-6上，水平连接臂8-5的另一端与水平连接件8-4连接，水平连接件8-4上设有水平连接件半圆槽
8-4-1，水平固定件8-3上设有与水平连接件半圆槽8-4-1相对的水平固定件半圆槽8_3_1，水平固定件8-3与水平连接件8-4扣合设置，水平连接件半圆槽8-4-1与水平固定件半圆槽8-3-1构成水平显微镜安装孔，水平显微镜8-1设置在水平显微镜安装孔中，水平图像传感器8-2设置在水平显微镜8-1的上端。其它组成及连接关系与【具体实施方式】九相同。
[0042]水平显微镜图像反馈装置8的工作原理:水平步进电机8-7通过连接电机驱动器驱动直线移动，水平步进电机8-7移动带动水平固定架8-6移动，水平固定架8-6移动带动水平连接臂8-5移动，水平连接臂8-5移动带动水平连接件8-4移动，水平连接件8-4与水平固定件8-3由螺丝固定水平显微镜8-1，水平连接件8-4移动带动水平显微镜8-1移动，水平显微镜8-1移动带动水平图像传感8-2移动，水平图像传感8-2连接上位机。
[0043]点火靶关键零件自动精密装配平台自动装配过程为:
[0044]步骤一、诊断环初定位夹持装置2将诊断环9-2和靶丸9-1通过上位机控制程序夹持运动到竖直显微镜图像反馈装置7和水平显微镜图像反馈装置8范围内；
[0045]步骤二、诊断环精定位夹持装置3通过上位机程序控制自动运动到诊断环9-2附近，通过竖直显微镜图像反馈装置7采集的图像进行特征信息提取并控制诊断环精定位夹持装置3上的精定位吸头3-1吸住初定位夹持吸头2-2上的诊断环9-2 ；
[0046]步骤三、靶丸夹持定位装置4通过上位机程序控制自动运动到靶丸9-1附近，通过竖直显微镜图像反馈装置7和水平显微镜图像反馈装置8采集的图像进行特征信息提取并控制靶丸夹持定位装置4上的靶丸吸头4-1，定位并吸取靶丸9-1 ；
[0047]步骤四、诊断环初定位夹持装置2上的旋转电磁铁2-6自动断电，靶丸支撑件2-1旋转撤离对靶丸9-1的支撑，同时自动关掉初定位夹持吸头2-2的吸附气路。完成后，诊断环初定位夹持装置2撤回初始位置。
[0048]步骤五、通过竖直显微镜图像反馈装置7和水平显微镜图像反馈装置8采集的图像进行特征信息提取计算定位误差，并控制诊断环精定位夹持装置3和靶丸夹持定位装置4进行精密定位；
[0049]步骤六、上套件夹持定位装置5和下套件夹持定位装置6同时将上套件9-3、下套件9-4运动到诊断环9-2两侧，通过竖直显微镜图像反馈装置7和水平显微镜图像反馈装置8采集图像，进行特征信息提取计算控制上套件夹持定位装置5上的上套件9-3和下套件夹持定位装置6上的下套件9-4垂直对准诊断环9-2 ；
[0050]步骤七、上套件夹持定位装置5和下套件夹持定位装置6向诊断环9-2对接运动，结合上套件夹持定位装置5中的上套件力觉传感器5-5和下套件夹持定位装置6中的上套件力觉传感器6-5，通过上位机的轴孔装配模型的力控制方法控制上套件夹持定位装置5和下套件夹持定位装置6调整位置，通过水平显微镜图像反馈装置8检测上套件9-3和下套件9-4的对接缝隙直到缝隙小于额定值完成装配。
【权利要求】
1.一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述装配平台包括基板(I)、诊断环初定位夹持装置(2)、诊断环精定位夹持装置(3)、靶丸夹持定位装置(4)、上套件夹持定位装置(5)、下套件夹持定位装置(6)、竖直显微镜图像反馈装置(7)和水平显微镜图像反馈装置(8)，诊断环初定位夹持装置(2)、靶丸夹持定位装置(4)、上套件夹持定位装置(5)、竖直显微镜图像反馈装置(7)、诊断环精定位夹持装置(3)、水平显微镜图像反馈装置(8 )和下套件夹持定位装置(6 )按逆时针排序设置在基板(I)上端面上，诊断环初定位夹持装置(2 )和诊断环精定位夹持装置(3 )沿基板(I)的横轴(X-X)相对设置在基板(I)的上端面上，且诊断环初定位夹持装置(2 )上的初定位吸孔(2-2-2 )与诊断环精定位夹持装置(3 )上的精定位吸孔(3-1-2 )正对设置，上套件夹持定位装置(5 )和下套件夹持定位装置(6 )沿基板(I)的纵轴(Y-Y)相对设置在基板(I)的上端面上，且上套件夹持定位装置(5)上的上诊断环孔(5-1-1-3)的中心点与下套件夹持定位装置(6)上的下诊断环孔(6-1-1-3)的中心点在纵轴(Y-Y)上，靶丸夹持定位装置(4)设置在诊断环初定位夹持装置(2)与上套件夹持定位装置(5 )之间，竖直显微镜图像反馈装置(7 )设置在诊断环精定位夹持装置(3 )与上套件夹持定位装置(5)之间，水平显微镜图像反馈装置(8)设置在诊断环精定位夹持装置(3)与下套件夹持定位装置(6)之间。
2.根据权利要求1所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述诊断环初定位夹持装置(2)包括靶丸支撑件(2-1)、初定位夹持吸头(2-2)、初定位吸管(2-3)、初定位块(2-4)、初定位L形压块(2-5)、旋转电磁铁(2-6)、挡板(2-7)、水平端板(2-8)、两个L形板(2-9)、初定位直线电机(2-10)、旋转杆(2-11)、第一定位销(2-12)、转接头(2-13)、第二定位销(2-14)、第三定位销(2-15)和旋转定位件(2_16)，两个L形板(2-9)沿直线电机(2-10)的纵向中心线对称设置在初定位直线电机(2-10)上端面的两侦牝且两个L形板(2-9)的内角相对设置，水平端板(2-8)设置在两个L形板(2-9)的上端面上，第一定位销(2-12)和第 二定位销(2-14)沿同一直线设置在水平端板(2-8)的上端面上，定位块(2-4)设置在水平端板(2-8)的上端面上，初定位块(2-4)由初定位L形压块(2-5)固定，初定位块(2-4)上设有旋转杆安装孔(2-4-1)，旋转电磁铁(2-6)设置在初定位块(2-4)上，旋转杆(2-11)设置在旋转杆安装孔(2-4-1)中，旋转杆(2-11)的后端通过转接头(2-13)与旋转电磁铁(2-6)连接，旋转杆(2-11)的前端穿过旋转定位件(2-16)与靶丸支撑件(2-1)连接，且靶丸支撑件(2-1)上的托片(2-1-1)与旋转定位件(2-16)上的定位片(2-16-1)平行且方向相反设置，托片(2-1-1)的上端面设有靶丸定位钉(2-1-2 )，旋转定位件(2-16)通过第三定位销(2-15)定位，第三定位销(2-15)设置在初定位块(2_4)的前端面上，挡板(2-7)设置在旋转电磁铁(2-6)的后端，初定位吸管(2-3)与旋转杆(2-11)平行设置，初定位吸管(2-3)的后端穿过初定位块(2-4)，初定位吸管(2-3)的前端与初定位夹持吸头(2-2)连接，初定位夹持吸头(2-2)的前端面设有初定位弧形面(2-2-1)，初定位夹持吸头(2-2)上设有与初定位吸管(2-3)相通的初定位吸孔(2-2-2)，初定位夹持吸头(2-2)的前端设有定位沿(2-2-3)，初定位夹持吸头(2-2)设置在靶丸支撑件(2_1)上。
3.根据权利要求1或2所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述诊断环精定位夹持装置(3)包括精定位吸头(3-1)、第四定位销(3-2)、精定位吸管(3-3)、精定位定位杆(3-4)、精定位L形压块(3-5)、第五定位销(3-6)、精定位弯头(3-7)、第六定位销(3-8)、第七定位销(3-9)、精定位连接板(3-10)、微调台(3-11)、上连接板(3-12)、精定位直线电机(3-13)、下连接板(3-14)和精定位步进电机(3_15)，上连接板(3-12)、精定位直线电机(3-13)和下连接板(3-14)由上至下依次设置在精定位步进电机(3-15)的上端面上，精定位连接板(3-10)和微调台(3-11)上、下设置在上连接板(3-12)的上面，第五定位销(3-6)和第七定位销(3-9)沿同一直线设置在精定位连接板(3-10)的上端面上，精定位定位杆(3-4 )设置在精定位连接板(3-10 )上，第六定位销(3-8 )设置在精定位定位杆(3-4)的后端,精定位定位杆(3-4)由精定位L形压块(3-5)固定,精定位弯头(3-7)设置在精定位定位杆(3-4)的上端面的尾端,精定位吸管(3-3)的后端穿过精定位定位杆(3-4),精定位吸管(3-3)的前端与精定位吸头(3-1)连接,精定位吸头(3-1)的前端面设有精定位弧形面(3-1-1 )，精定位吸头(3-1)上设有与精定位吸管(3-3)相通的精定位吸孔(3-1-2)，第四定位销(3-2)设置在精定位吸头(3-1)上。
4.根据权利要求3所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述靶丸夹持定位装置(4)包括靶丸吸头(4-1)、靶丸夹持吸管(4-2)、靶丸夹持定位杆(4-3)、第八定位销(4-4)、靶丸夹持L形压块(4-5)、第九定位销(4-6)、靶丸夹持弯头(4-7)、靶丸转接座(4-8)、竖直升降电机(4-9)、第一靶丸夹持步进电机(4-10)和第二靶丸夹持步进电机(4-11)，第一靶丸夹持步进电机(4-10)设置在第二靶丸夹持步进电机(4-11)的上端面上，靶丸转接座(4-8)和竖直升降电机(4-9)上下设置在第一靶丸夹持步进电机(4-10)上，第八定位销(4-4)和第九定位销(4-6)沿同一直线设置在靶丸转接座(4-8)的上端面上，靶丸夹持定位杆(4-3)设置在靶丸转接座(4-8)上，靶丸夹持定位杆(4-3)由靶丸夹持L形压块(4-5)固定，靶丸夹持弯头(4-7)设置在靶丸夹持定位杆(4-3)的上端面的尾端，靶丸夹持吸管(4-2)的后端穿过靶丸夹持定位杆(4-3)，靶丸夹持吸管(4-2)的前端与靶丸吸头(4-1)连接，靶丸吸头(4-1)上设有与靶丸夹持吸管(4-2)相通的靶丸吸孔(4-1-1)，靶丸吸头(4-1)的前端设有靶丸定位沿(4-1-2)。
5.根据权利要求4所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述上套件夹持定位装置(5)包括上套件夹持器(5-1 )、连接器(5-2)、上套件定位手动微调台(5-3)、上套件微调台安装座(5-4)、上套件力觉传感器(5-5)、上套件定位悬臂(5-6)、上套件第一定位直线电机(5-7)、上套件L形连接板(5-8)、上套件第二定位直线电机(5-9)和上套件夹持定位底座(5-10)，上套件第一定位直线电机(5-7)与上套件第二定位直线电机(5-9 )垂直设置，上套件第一定位`直线电机(5-7 )设置在上套件L形连接板(5-8 )的前端面上，上套件L形连接板(5-8 )设置在上套件第二定位直线电机(5-9 )上，上套件第二定位直线电机(5-9)设置在上套件夹持定位底座(5-10)上，上套件定位悬臂(5-6)的一端固装在上套件第一定位直线电机(5-7)的前端面上，上套件定位悬臂(5-6)的另一端由下至上依次安装有上套件夹持器(5-1)、连接器(5-2)、上套件定位手动微调台(5-3)、上套件微调台安装座(5-4)和上套件力觉传感器(5-5)。
6.根据权利要求5所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述上套件夹持器(5-1)包括上套件夹持座(5-1-1)、第一上套件定位销(5-1-2)、第二上套件定位销(5-1-3)和第三上套件定位销(5-1-4)，上套件夹持座(5-1-1)的下端面上设有上套件吸槽(5-1-1-1)，上套件吸槽(5-1-1-1)内设有上套件吸孔(5-1-1-2)，上套件夹持座(5-1-1)上设有与上套件吸孔(5-1-1-2)相通的上套件外接吸孔(5-1-1-4)，上套件夹持座(5-1-1)上设有上诊断环孔(5-1-1-3)，第一上套件定位销(5-1-2)和第二上套件定位销(5-1-3)对称设置在上套件吸槽(5-1-1-1)的两侧，第三上套件定位销(5-1-4)与第二上套件定位销(5-1-3)设置在同侧，第三上套件定位销(5-1-4)与第二上套件定位销(5-1-3)沿同一直线设置。
7.根据权利要求1、2、4或6所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述下套件夹持定位装置(6 )包括下套件夹持器(6-1)、转接定位件(6-2 )、上套件定位手动微调台(6-3 )、下套件微调台安装座(6-4 )、上套件力觉传感器(6-5 )、下套件定位悬臂(6-6),下套件第一定位直线电机(6-7)、下套件L形连接板(6-8)和下套件第二定位直线电机(6-9)，下套件第一定位直线电机(6-7)与下套件第二定位直线电机(6-9)垂直设置，下套件第一定位直线电机(6-7)设置在下套件L形连接板(6-8)的前端面上，下套件L形连接板(6-8 )设置在下套件第二定位直线电机(6-9 )上，下套件定位悬臂(6-6 )的一端固装在下套件第一定位直线电机(6-7)的前端面上，下套件定位悬臂(6-6)的另一端由上至下依次安装有下套件夹持器(6-1)、转接定位件(6-2)、上套件定位手动微调台(6-3)和下套件微调台安装座(6-4)。
8.根据权利要求7所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述下套件夹持器(6-1)包括下套件夹持座(6-1-1)、第一下套件定位销(6-1-2)、第二下套件定位销(6-1-3)和第三下套件定位销(6-1-4)，下套件夹持座(6-1-1)的上端面上设有下套件吸槽(6-1-1-1)，下套件吸槽(6-1-1-1)内设有下套件吸孔(6-1-1-2)，下套件夹持座(6-1-1)上设有与下套件吸孔(6-1-1-2)相通的下套件外接吸孔(6-1-1-4)，下套件夹持座(6-1-1)上设有下诊断环孔(6-1-1-3)，第一下套件定位销(6-1-2)和第二下套件定位销(6-1-3)对称设置在下 套件吸槽(6-1-1-1)的两侧，第三下套件定位销(6-1-4)与第二下套件定位销(6-1-3)设置在同侧，第三下套件定位销(6-1-4)与第二下套件定位销(6-1-3)沿同一直线设置。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述竖直显微镜图像反馈装置(7)包括竖直显微镜(7-1)、竖直图像传感器(7-2)、竖直固定件(7-3)、竖直连接件(7-4)、竖直连接臂(7-5)、竖直步进电机(7-6)和竖直固定架(7-7),竖直步进电机(7-6)设置在竖直固定架(7-7)上，竖直连接臂(7-5)的一端固装在竖直步进电机(7-6)的前端面上，竖直连接臂(7-5)的另一端与竖直连接件(7-4)连接，竖直连接件(7-4)上设有竖直连接件半圆槽(7-4-1)，竖直固定件(7-3)上设有与竖直连接件半圆槽(7-4-1)相对的竖直固定件半圆槽(7-3-1),竖直固定件(7-3)与竖直连接件(7-4)扣合设置，竖直连接件半圆槽(7-4-1)与竖直固定件半圆槽(7-3-1)构成竖直显微镜安装孔，竖直显微镜(7-1)设置在竖直显微镜安装孔中，竖直图像传感器(7-2)设置在竖直显微镜(7-1)的上端。
10.根据权利要求9所述一种聚变靶关键零件自动精密装配平台，其特征在于:所述水平显微镜图像反馈装置(8)包括水平显微镜(8-1)、水平图像传感器(8-2)、水平固定件(8-3)、水平连接件(8-4)、水平连接臂(8-5)、水平固定架(8-6)、水平步进电机(8-7)，水平固定架(8-6)设置在水平步进电机(8-7)上，水平连接臂(8-5)的一端固装在水平固定架(8-6)上，水平连接臂(8-5)的另一端与水平连接件(8-4)连接，水平连接件(8-4)上设有水平连接件半圆槽(8-4-1 )，水平固定件(8-3 )上设有与水平连接件半圆槽(8-4-1)相对的水平固定件半圆槽(8-3-1)，水平固定件(8-3)与水平连接件(8-4)扣合设置，水平连接件半圆槽(8-4-1)与 水平固定件半圆槽(8-3-1)构成水平显微镜安装孔，水平显微镜(8-1)设置在水平显微镜安装孔中，水平图像传感器(8-2)设置在水平显微镜(8-1)的上端。
【文档编号】B25B11/02GK103707058SQ201310698051
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】荣伟彬, 邹宇, 邢济尧, 王乐锋, 孙立宁 申请人:哈尔滨工业大学