本发明属于液体火箭发动机装配制造，涉及一种基于视觉系统引导的推力装置自动装配系统及方法。
背景技术：
1、推力装置被用于发动机推力提供和姿态控制，是液体火箭发动机的核心组合件，通常采用螺纹连接方式将推力装置固定于发动机主体底板或舱体上，在装配过程中要求推力装置自身安装孔与发动机底板或舱体安装孔轴线对正以确保装配间隙均匀。
2、当前自动装配大多基于程序预置的装配点位，设置导向机构进行辅助定位，可以实现基础的自动对接和定位。但是不适用于对接精度要求高的多个组件定位装配，其定位精度容易受到组件生产一致性的影响，当一致性较差时，同时考虑组件自动夹持后的偏差会引入最终的定位偏差，组件之间很难实现准确对接，甚至无法实现自动装配。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于视觉系统引导的推力装置自动装配系统及方法，可实时检测各组件及紧固件的实际夹持和安装位置识别，根据实物状态进行装配位置的补偿和调整，有助于保证装配精度，提高装配效率。
2、本发明解决技术的方案是：一种基于视觉系统引导的推力装置自动装配系统，推力装置中间部位外周设有安装法兰，安装法兰与底板对应位置设有m个安装孔，底板设有底板穿入孔，自动装配系统用于将推力装置从底板穿入孔穿入并通过安装法兰与底板螺栓连接，m>1；所述系统包括控制系统、底板定位机构、推力装置锁紧机构、位置检测装置、视觉检测系统、第一协作机器人、第二协作机器人、第三协作机器人；
3、位置检测装置，识别底板是否旋转到设定角度并实时向控制系统反馈；
4、视觉检测系统，获取推力装置特征点坐标、底板特征点坐标，螺栓特征点坐标、螺栓装配后的特征点坐标，反馈给控制系统；
5、控制系统，驱动底板定位机构对旋转到位的底板进行锁紧；根据推力装置特征点坐标、底板特征点坐标，计算推力装置特征点坐标补偿值和修正角度δθ，驱动第一协作机器人夹持推力装置到达补偿后的目标位置后沿轴向旋转δθ，进而使推力装置穿入底板穿入孔，使推力装置到达目标装配位置，再驱动推力装置锁紧机构锁紧推力装置；根据螺栓特征点坐标、底板特征点坐标计算螺栓的坐标补偿值，驱动第一协作机器人夹持螺栓到达补偿后的目标位置后，平移螺栓直至穿入安装孔之后保持夹持螺栓状态不动；根据底板特征点坐标计算垫片的坐标补偿值，驱动第二协作机器人水平夹取垫片到达补偿后的目标位置并从底板上方套入螺栓；获取螺栓装配后的特征点坐标，计算螺母的坐标补偿值，驱动第三协作机器人水平夹取螺母到补偿后的目标位置并将螺母拧紧。
6、进一步的，所述位置检测装置为红外光电感应装置。
7、进一步的，所述识别底板是否旋转到设定角度的方法为：在设定的底板装配位置上方安装红外发射装置，当底板透光孔位旋转至红外发射装置上方时，红外接收装置检测到底板旋转到位。
8、进一步的，所述推力装置特征点坐标包括：夹持状态下的推力装置顶部圆周中心坐标、推力装置安装法兰各安装孔中心坐标，所述推力装置安装法兰各安装孔包括推力装置1#安装孔；
9、所述底板特征点坐标包括：底板穿入孔中心坐标、底板各安装孔中心坐标，所述底板各安装孔中心坐标包括底板1#安装孔。
10、进一步的，所述计算推力装置特征点的坐标补偿值包括：计算底板穿入孔中心坐标与第一程序预置中心坐标在大地坐标系x、y方向的偏差{δx1，δy1}，同时计算夹持状态下的推力装置顶部圆周中心坐标与第二程序预置中心坐标在大地坐标系x、y方向的偏差{δx2，δy2}，得到推力装置的坐标补偿值{δx推力装置，δy推力装置}＝{δx1+δx2，δy1+δy2}；
11、计算修正角度δθ，包括：
12、定义夹持状态下的推力装置顶部圆周中心点与推力装置1#安装孔中心点形成的直线与x轴的夹角为λ1，λ1与第一程序预置夹角λ0的偏差记为δλ，定义底板穿入孔中心点与底板1#安装孔中心点形成的直线与x轴的夹角为δ1，δ1与第二程序预置夹角δ0的偏差记为δδ，则修正角度δθ＝δδ+δλ。
13、进一步的，所述螺栓特征点坐标为：夹持状态下螺栓的端面中心坐标，所述根据螺栓特征点坐标、底板特征点坐标共同计算螺栓的坐标补偿值，包括：
14、计算夹持状态下螺栓的端面中心坐标与螺栓的理论中心在大地坐标系x、y方向的偏差{δx3，δy3}，同时计算底板1#安装孔中心坐标与其理论中心在大地坐标系x、y方向的偏差{δx4，δy4}，得到螺栓的坐标补偿值{δx螺栓，δy螺栓＝δx3+δx4，δy3+δy4}。
15、进一步的，所述根据底板特征点坐标计算垫片的坐标补偿值，包括：垫片的坐标补偿值{δx垫片，δy垫片＝δx4，δy4}。
16、进一步的，所述螺栓装配后的特征点坐标为：螺栓装配后的端面中心坐标；
17、所述计算螺母的坐标补偿值，包括：螺母的坐标补偿值{δx螺母，δy螺母}为螺栓装配后的端面中心坐标与螺栓的预设目标中心在大地坐标系x、y方向的偏差{δx5，δy5}。
18、进一步的，第三协作机器人的末端设有力矩拧紧系统，力矩拧紧系统具备扭矩传感器，用于获取拧紧力矩；
19、所述系统还包括生产数据采集系统，生产数据采集系统与力矩拧紧系统连接，用于实时接收并记录拧紧力矩。
20、进一步的，提供一种基于视觉系统引导的推力装置自动装配方法，包括以下步骤：
21、s1、实时检测底板是否旋转到位，旋转到位后锁紧底板；
22、s2、获取夹持状态下的推力装置顶部圆周中心坐标以及推力装置1#安装孔中心坐标，同时获取底板穿入孔中心坐标以及底板1#安装孔中心坐标；计算计算推力装置的坐标补偿值{δx推力装置，δy推力装置}以及修正角度δθ；控制推力装置到达补偿后的目标位置后沿轴向旋转δθ并穿入底板穿入孔，到达目标装配位置；
23、s3、推力装置装配到位后锁紧，水平抓取螺栓，对螺栓夹持状态进行拍照，计算螺栓坐标补偿值{δx螺栓，δy螺栓}，补偿至螺栓目标移动坐标中，移动螺栓(5)插入推力装置安装法兰的目标安装孔位；
24、s4、水平夹取垫片，计算垫片的坐标补偿值{δx垫片，δy垫片}，补偿至垫片目标移动坐标中，移动垫片至目标装配位置并套在螺栓上；
25、s5、水平夹取螺母，获取螺栓装配后的端面中心坐标，得到{δx螺母，δy螺母}，补偿至螺母目标移动坐标中，移动螺母至目标安装位置，对底板1#安装孔处的螺母预拧紧；
26、s6、更换推力装置其他安装孔中心坐标与对应的底板安装孔中心坐标，重复步骤s3～s6，完成各处安装孔的螺栓、垫片、螺母装配。
27、本发明与现有技术相比的有益效果是：
28、(1)本发明由于采用视觉检测装置获取组件实际夹持和安装后的特征信息，消除了组件自身一致性以及装配过程夹持偏差对于最终定位精度的影响。由plc控制系统依次计算实际位置与理论位置的坐标偏差并补偿至协作机器人的目标移动坐标中，驱动协作机器人到达目标安装位置，保证了多个有配合关系的装配元件顺次定位装配时的装配精度。
29、(2)本发明在协作机器人末端设置力矩拧紧系统，拧紧后将实际拧紧数据传输至生产数据采集系统。实现了推力装置自动装配拧紧及数据记录，解决当前推力装置手工装配过程人员成本高、装配效率低、生产数据需人工记录等问题，可在精度保证要求高的装配环节中进行推广应用，提升液体火箭发动机生产制造的自动化和数字化水平。