基于視覺檢測的激光陀螺自動合光裝配系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光陀螺裝配領(lǐng)域，特別是一種基于視覺檢測的激光陀螺自動合光裝配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光陀螺具有快速反應(yīng)能力強、動態(tài)測量范圍寬、線性度好、動態(tài)誤差小、高精度、可靠性高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)中。激光陀螺的合光光學元件裝配，簡稱合光裝配，是指在激光陀螺的制造過程中精確調(diào)整合光棱鏡、腔體以及光電管的位置，使得諧振腔體內(nèi)運行的激光束輸出時產(chǎn)生干涉，準確得到對應(yīng)于陀螺角速度的頻差信息。合光裝配在激光陀螺制造過程中具有重要地位，目前國內(nèi)激光陀螺的合光裝配主要采用人工操作方式，由于受到操作人員的經(jīng)驗、技巧等諸多因素的影響，人工操作的質(zhì)量和效率已無法滿足激光陀螺生產(chǎn)的需要。
[0003]視覺檢測是指通過圖像攝取裝置將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號，圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。視覺檢測具有非接觸測量、具有較寬的光譜響應(yīng)范圍和具有長時間工作能力的優(yōu)點而廣泛運用于零件檢測、機器人視覺等行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的采用人工操作的激光陀螺合光光學元件裝配工藝中存在的問題，設(shè)計一種基于視覺檢測的激光陀螺自動合光裝配系統(tǒng)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的思路如下:
考慮到系統(tǒng)的布置緊湊和良好的可操作性，基于視覺檢測的激光陀螺自動合光裝配系統(tǒng)中的各個組件應(yīng)被合理放置，為便于習慣右手操作人員，把信號發(fā)生器、激光陀螺、主控計算機等組件放在控制柜右側(cè)，又因為，主控計算機會發(fā)出噪聲，所以把主控計算機放在控制柜右下方的封閉空間內(nèi)；為方便顯示把顯示器放置在控制柜左上方。作為系統(tǒng)主體，激光陀螺自動合光裝配視覺檢測裝置應(yīng)放置在控制的中間位置。
[0006]而在激光陀螺自動合光裝配視覺檢測裝置中，考慮機械結(jié)構(gòu)完成合光裝配的方便性，諧振腔體應(yīng)豎直放置，即裝配合光棱鏡的平面反射鏡與水平面平行。為防止機構(gòu)在諧振腔體上裝配合光棱鏡及光電管產(chǎn)出干涉，合光棱鏡調(diào)整裝置、陀螺抖動裝置及光電管調(diào)整裝置應(yīng)在光學平臺的左、中、右處進行布置。而為完成合光任務(wù)，合光棱鏡需在平面反射鏡所在平面內(nèi)進行X、Y向移動及繞Z軸的轉(zhuǎn)動，同時，為適應(yīng)不同尺寸的諧振腔體，還需Z向的上下平移運動，因此，合光棱鏡調(diào)整裝置由三個自動滑臺和一個電動旋轉(zhuǎn)臺串聯(lián)組成，用以實現(xiàn)合光棱鏡的運動。由于光電管要安裝在合光棱鏡的上表面以接受諧振腔體的輸出光，而合光棱鏡的上表面與水平面成一定傾角，故光電管調(diào)整裝置的支座設(shè)計成與合光棱鏡的上表面相同的傾角，并在其上安裝三個正交的平移工作臺以實現(xiàn)光電管的位姿調(diào)整，故選用三個自動滑臺來完成光電管的運動。本系統(tǒng)中有三個關(guān)鍵工序需要視覺檢測:一是合光棱鏡與平面鏡的相對位置，按照工藝要求，合光棱鏡需要在平面鏡的中間；二是腔體輸出的順時針和逆時針兩個光點需要重合；三是光電管與合光棱鏡豎直方向是否貼合，即縫隙檢測。在以上三個工序中工序一和工序二可以共用一套檢測系統(tǒng)，只需將CXD相機旋轉(zhuǎn)不同的角度即可；工序三需要單獨的檢測系統(tǒng)。
[0007]基于以上思路，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于視覺檢測的激光陀螺自動合光裝配系統(tǒng)，包括一個控制柜、一個激光陀螺自動合光裝配視覺檢測裝置、一個主控計算機、一個激光電源、一個信號發(fā)生器及一個顯示器，所述激光陀螺自動合光裝配視覺檢測裝置安裝在控制柜臺面上，用于完成激光陀螺合光裝配及其檢測任務(wù)；主控計算機固定在控制柜右下方，用于數(shù)據(jù)采集以及運動控制；激光電源固定在控制柜面板右上方，用于為激光陀螺提供電壓；信號發(fā)生器固定在激光電源的正上方，用于對激光陀螺提供振動源；顯示器固定在控制柜面板的左上方。
[0008]所述激光陀螺自動合光裝配視覺檢測裝置包括一個光學平臺、一個合光棱鏡調(diào)整機構(gòu)、一個光電管調(diào)整機構(gòu)、一個陀螺定位抖動機構(gòu)、一個第一視覺檢測機構(gòu)及一個第二視覺檢測機構(gòu)，所述光學平臺安裝在控制柜臺面上，合光棱鏡調(diào)整機構(gòu)固定在光學平臺左側(cè)，光電管調(diào)整機構(gòu)固定在光學平臺右側(cè)，陀螺定位抖動機構(gòu)固定在光學平臺中間，第一視覺檢測機構(gòu)固定在控制柜面板的頂部，第二視覺檢測機構(gòu)固定在合光棱鏡調(diào)整機構(gòu)和光電管調(diào)整機構(gòu)之間的光學平臺上。
[0009]所述合光棱鏡調(diào)整機構(gòu)包括一個第一轉(zhuǎn)接板、一個第一 X向自動滑臺、一個第一 Y向自動滑臺、一個第一 L型轉(zhuǎn)接板、一個第一 Z向自動滑臺、一個自動旋轉(zhuǎn)臺、一個第二 L型轉(zhuǎn)接板、一個合光棱鏡固定支架、四個螺旋旋鈕及一個合光棱鏡；所述第一轉(zhuǎn)接板與光學平臺通過螺釘連接，第一 X向自動滑臺通過螺釘連接固定在第一轉(zhuǎn)接板上方，第一 Y向自動滑臺螺釘連接固定在第一 X向自動滑臺上方沿正交方向水平放置，第一 L型轉(zhuǎn)接板通過螺釘與第一 Y向自動滑臺相連接，第一 Z向自動滑臺通過螺釘與第一 L型轉(zhuǎn)接板相連接，沿正交垂直于第一 Y向自動滑臺的方向放置，自動旋轉(zhuǎn)臺通過螺釘與第一Z向自動滑臺連接，第二L型轉(zhuǎn)接板通過螺釘與自動旋轉(zhuǎn)臺相連接；合光棱鏡固定支架通過螺釘與第二 L型轉(zhuǎn)接板相連接，四個螺旋旋鈕對稱分布在合光棱鏡固定支架兩側(cè)，用于夾持合光棱鏡，合光棱鏡的位姿調(diào)整由第一 X向自動滑臺、第一 Y向自動滑臺、第一 Z向自動滑臺及自動旋轉(zhuǎn)臺協(xié)調(diào)運動完成。
[0010]所述光電管調(diào)整機構(gòu)包括一個傾斜支座、一個第二 X向自動滑臺、一個第二 Y向自動滑臺、一個第二 L型轉(zhuǎn)接板、一個第二 Z向自動滑臺、一個第二轉(zhuǎn)接板、一個弓形連接板、一個定位爪、一個支撐爪、一個彈性伸縮桿及一個光電管；所述傾斜支座與光學平臺固接，其傾斜角度與合光棱鏡的傾斜角度相同，第二 X向自動滑臺與第二 Y向自動滑臺正交連接后通過螺釘與傾斜支座連接，第二 Z向自動滑臺固定在L型轉(zhuǎn)接板上與第二 Y向自動滑臺連接，第二轉(zhuǎn)接板通過螺釘與第二 Z向自動滑臺連接，弓形連接板一端通過螺釘與第二轉(zhuǎn)接板連接，另一端與定位爪和支撐爪連接，定位爪固定在弓形連接板左側(cè)，支撐爪固定在弓形連接板右側(cè)，彈性伸縮桿通過螺釘連接在支撐爪上，與定位爪協(xié)調(diào)完成對光電管的夾持，光電管的位姿調(diào)整由第二 X向自動滑臺、第二 Y向自動滑臺、第二 Z向自動滑臺完成。
[0011]所述陀螺定位抖動機構(gòu)包括一個L型支架、兩個抖動輪安裝架、一個抖動輪、一個陀螺腔體安裝機構(gòu)、兩個定位塊、一個帶有平面鏡的激光陀螺腔體及一個圓螺母組成；所述L型支架固定在光學平臺的中間位置，抖動輪與兩個抖動輪安裝架通過螺釘連接，一端與L型支架固定，另一端與陀螺腔體安裝機構(gòu)連接，兩個定位塊分別固定在陀螺腔體安裝機構(gòu)的左、右下角形成V形結(jié)構(gòu)，與陀螺腔體安裝機構(gòu)上的圓柱面一起實現(xiàn)激光陀螺腔體的精確定位，以保證平面鏡的上表面與光學平臺水平面平行，圓螺母與陀螺腔體安裝機構(gòu)上的螺紋連接，用于實現(xiàn)激光陀螺腔體的夾持；抖動輪上粘貼壓電陶瓷，通過信號發(fā)生器產(chǎn)生振動源以實現(xiàn)激光陀螺腔體的抖動。
[0012]所述第一視覺檢測機構(gòu)包括控制柜的上平臺、一個第三轉(zhuǎn)接板、一個第一自動X-Y滑臺、一個第一直線驅(qū)動桿、一個第一旋轉(zhuǎn)基座、一個第一 (XD控制器、一個第一步進電機、一個第一C⑶及一個成像板；所述第三轉(zhuǎn)接板通過螺釘固定在上平臺上，第一X-Y自動滑臺通過螺釘與第三轉(zhuǎn)接板相連接，第一直線驅(qū)動桿一端通過螺釘與第一 X-Y自動滑臺連接，另一端與第一旋轉(zhuǎn)基座固接，第一旋轉(zhuǎn)基座、第一 CCD控制器和第一步進電機通過轉(zhuǎn)動副串聯(lián)，第一 CCD控制器的末端與第一 CCD連接，成像板通過螺釘連接在上平臺的左側(cè)。
[0013]所述第二視覺檢測機構(gòu)包括一個第二自動X-Y滑臺、一個第二直線驅(qū)動桿、一個第二旋轉(zhuǎn)基座、一個第二步進電機、一個第二 C⑶