组装方法及自动化组装系统与流程

本申请涉及自动化精密装配，具体涉及一种组装方法及自动化组装系统。

背景技术：

1、在现代智能制造领域，零部件的高精度定位与自动化装配是保证产品质量的核心环节。在注塑模具的制造与装配过程中，存在大量精密配合组件的组装需求。例如，挂环类零件常用于模具的吊装、导向或限位结构中，其安装脚与模具模板上的定位孔之间通常采用微小间隙配合。

2、由于模具材料硬度高、表面处理复杂，具有复杂的结构形状或极端的尺寸比例特征，配合特征之间通常存在极小间隙。装配过程中若出现偏差，极易引发卡阻、偏斜或孔壁擦伤，严重影响模具的使用寿命与注塑成型精度，导致零部件组装的组装精度下降。

技术实现思路

1、本申请实施方式提供一种组装方法及自动化组装系统，能够根据待配件的装配特征位姿和几何特征，调节装配轨迹和装配时的控制压力，特别适用于注塑模具中高硬度、小间隙、多配合面零件的精密组装，可有效提升模具装配的一致性与可靠性。

2、本申请实施方式提供的组装方法用于将第一待配件装配到第二待配件，组装方法包括：获取第一待配件的装配特征位姿和第二待配件的装配特征位姿；根据所述第一待配件的装配特征位姿和所述第二待配件的装配特征位姿的相对位姿偏差，将所述第一待配件移动至第一目标位置；根据所述第一待配件和所述第二待配件的几何特征，确定所述第一待配件的第一装配轨迹以及第二装配轨迹；根据所述第一待配件与所述第二待配件的轴向接触力，调节对所述第一待配件的控制压力，以使所述第一待配件沿所述第一装配轨迹从所述第一目标位置移动到第二目标位置，所述第二目标位置根据所述第一待配件与所述第二待配件的切向接触力矩确定；按照第一预设控制压力，控制所述第一待配件沿所述第二装配轨迹从所述第二目标位置移动到第三目标位置。

3、在某些实施方式中，所述获取第一待配件的装配特征位姿包括：采集所述第一待配件在不同偏振角度下的图像；根据多角度偏振图像分离出漫反射图像；根据所述漫反射图像进行结构光三维重建，获得所述第一待配件的表面点云；将所述表面点云输入到目标深度学习网络，得到所述第一待配件的六自由度位姿，以作为所述第一待配件的装配特征位姿。

4、在某些实施方式中，所述第一装配轨迹为在所述第二待配件的配合特征的平面内生成的螺旋轨迹，所述第二装配轨迹为沿所述第二待配件的配合特征的轴向的直线轨迹。

5、在某些实施方式中，所述根据所述第一待配件与所述第二待配件的轴向接触力，调节对所述第一待配件的控制压力包括：将所述轴向接触力的法向分量与预设轴向力进行比较，获得力误差；通过比例积分控制方程，根据所述力误差输出轴向速度指令调节对所述第一待配件的控制压力，以使所述第一待配件与所述第二待配件之间的接触力恒定。

6、在某些实施方式中，所述按照第一预设控制压力，控制所述第一待配件沿所述第二装配轨迹从所述第二目标位置移动到第三目标位置包括：在所述第二装配轨迹上，以所述第一预设控制压力沿所述第二待配件的配合特征轴向施加第一预设控制压力，驱动所述第一待配件从所述第二目标位置向所述第三目标位置运动，所述第三目标位置根据所述第一待配件在运动过程中轴向接触力的变化特征或预设的机械限位确定。

7、在某些实施方式中，所述组装方法还用于将第三待配件装配到所述第一待配件与所述第二待配件之间，所述组装方法还包括：根据第三待配件的装配特征位姿，将所述第三待配件移动至第四目标位置；根据第三待配件的几何特征，确定所述第三待配件的第三装配轨迹以及第四装配轨迹；按照第二预设控制压力，控制所述第三待配件沿所述第三装配轨迹从第四目标位置移动到第五目标位置，所述第五目标位置根据所述第一待配件与所述第三待配件的接触力的法向分量，或所述第二待配件与所述第三待配件的接触力的法向分量确定；根据所述第一待配件与所述第三待配件的接触面刚度，或所述第二待配件与所述第三待配件的接触面刚度，调节对所述第三待配件的控制压力，以使所述第三待配件沿所述第四装配轨迹从所述第五目标位置移动到第六目标位置。

8、在某些实施方式中，所述根据第三待配件的装配特征位姿，将所述第三待配件移动至第四目标位置包括：根据所述第三待配件的装配特征位姿，提取所述第三待配件上与所述第一待配件配合的第一配合特征区域，以及与所述第二待配件配合的第二配合特征区域；以所述第一配合特征区域与所述第一待配件的装配特征位姿对齐、且所述第二配合特征区域与所述第二待配件的装配特征位姿对齐为联合约束条件，构建包含两侧对齐误差的联合目标函数；通过梯度下降优化求解使所述联合目标函数最小化的目标位姿变换；根据所述目标位姿变换，将所述第三待配件移动至所述第四目标位置。

9、在某些实施方式中，所述根据第三待配件的几何特征，确定所述第三待配件的第三装配轨迹以及第四装配轨迹，包括：建立所述第三待配件与所述第一待配件配合区域的第一接触力场预测模型，以及所述第三待配件与所述第二待配件配合区域的第二接触力场预测模型；以最小化所述第三待配件在装配过程中受到的第一侧向力与力矩峰值和第二侧向力与力矩峰值的综合指标为目标，采用路径积分优化算法在同时满足所述第三待配件与所述第一待配件、所述第三待配件与所述第二待配件配合约束的搜索空间内，生成所述第三装配轨迹和所述第四装配轨迹。

10、在某些实施方式中，所述根据所述第一待配件与所述第三待配件的接触面刚度，或所述第二待配件与所述第三待配件的接触面刚度，调节对所述第三待配件的控制压力包括：在所述第三待配件沿所述第四装配轨迹运动过程中，向所述第三待配件施加高频低幅动态力扰动信号；采集所述第三待配件的动态力响应和动态位移响应；根据所述动态力响应与所述动态位移响应的幅值比和相位差，计算所述接触面刚度的幅频特性和相频特性，构成动态刚度谱；当所述动态刚度谱中预设频段的幅值衰减量超过预设阈值，或相位滞后超出预设范围时，判定接触面存在装配缺陷并调整所述第三待配件的控制压力。

11、本申请实施方式的所述自动化组装系统包括控制器，所述控制器被配置为执行上述组装方法。

12、本申请实施方式的有益效果在于：通过根据待配件的装配特征位姿和几何特征，调节装配轨迹和装配时的控制压力，避免配合面擦伤、零件卡阻、歪斜甚至楔紧失效的情况，提升零部件组装的组装精度。

1.一种组装方法，用于将第一待配件装配到第二待配件，其特征在于，所述组装方法包括：

2.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述获取第一待配件的装配特征位姿包括：

3.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述第一装配轨迹为在所述第二待配件的配合特征的平面内生成的螺旋轨迹，所述第二装配轨迹为沿所述第二待配件的配合特征的轴向的直线轨迹。

4.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述根据所述第一待配件与所述第二待配件的轴向接触力，调节对所述第一待配件的控制压力包括：

5.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述按照第一预设控制压力，控制所述第一待配件沿所述第二装配轨迹从所述第二目标位置移动到第三目标位置包括：

6.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述组装方法还用于将第三待配件装配到所述第一待配件与所述第二待配件之间，所述组装方法还包括：

7.根据权利要求6所述的组装方法，其特征在于，所述根据第三待配件的装配特征位姿，将所述第三待配件移动至第四目标位置包括：

8.根据权利要求6所述的组装方法，其特征在于，所述根据第三待配件的几何特征，确定所述第三待配件的第三装配轨迹以及第四装配轨迹，包括：

9.根据权利要求6所述的组装方法，其特征在于，所述根据所述第一待配件与所述第三待配件的接触面刚度，或所述第二待配件与所述第三待配件的接触面刚度，调节对所述第三待配件的控制压力包括：

10.一种自动化组装系统，其特征在于，所述自动化组装系统包括控制器，所述控制器被配置为执行权利要求1至9任一项所述的组装方法。