复合结构板表面OSR片贴装技术研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:elrshay
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为保证航天器免受各种空间辐射的影响,通常需要在其结构板外表面贴装二次表面镜(Optical Solar Reflector,OSR),OSR片的贴装质量(类型正确、位置正确、间距符合要求)直接决定了复合结构板反射空间辐射的效率。但现有制造工艺主要为人工贴装,存在生产效率低、贴装大尺寸复合结构板较为困难、片间距和稳定性难以保证等问题。针对上述问题,本文开展了复合结构板表面OSR片贴装技术研究,具体内容如下:(1)设计了基于改进遗传算法的多直角机器人协同贴装路径规划算法。基于dxflib库函数,使用栅格法将结构板的CAD图纸转化为栅格地图,将贴片坐标点存储在程序可读取的地图矩阵之中。根据对贴装过程的分析,建立针对本文问题的数学模型。针对传统遗传算法解决本文问题的不足之处进行了改进,引入基于时间序列的碰撞惩罚函数、分组协同进化算子、部分匹配交叉算子、自适应变异算子。最后,使用MATLAB软件对算法进行仿真,结果显示,本文遗传算法规划的路径长度较顺序贴装的路径长度减少22.6%,较传统遗传算法的路径长度减少4.9%、收敛速度加快26.1%。(2)设计了OSR片表面贴装视觉检测系统,并根据OSR片特性设计了图像处理算法和位姿纠偏算法。针对贴装机器人在吸取OSR片后,OSR片存在中心点偏移和角度偏差的问题,设计了OSR片表面贴装视觉检测系统。使用张正友平面标定方法对相机进行标定,消除相机制造和安装产生的误差。设计了针对OSR片的图像处理算法和位姿纠偏算法。最后采用标定好的相机进行了OSR检测与位姿纠偏实验,验证了本文视觉检测系统、图像处理算法和位姿纠偏算法的正确性和可靠性。(3)设计了复合结构板的表面贴装平台,进行了OSR片贴装实验,对路径规划算法和视觉系统的正确性与实用性进行了验证。对贴装平台整体结构进行设计,采用双轴驱动的龙门桁架式结构驱动和负载贴装系统。设计了直角坐标贴装机器人、料仓和视觉相机协同工作的贴装系统。设计了贴装平台的主体机架,并使用ANSYS进行了静力学仿真分析,结果显示X轴桁架最大变形量为0.0253mm,贴装龙门最大的变形0.004mm,均满足强度和刚度需求。最后,搭建了贴装平台,并以此平台进行了OSR片贴装实验,验证了本文设计的表面贴装平台、路径规划算法和视觉系统的正确性与实用性。
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