【摘 要】
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随着微电子技术的迅猛发展,集成电路逐渐向着高性能、微体积方面发展,表面贴装技术(SMT)作为封装集成电路的关键技术,其智能化精细化水平决定着电子产品的封装质量。为了提高表面贴装生产线的智能化程度,实现连续自动化生产,本文针对表面贴装生产线中贴装工艺、原料取放、工件装配问题,提出了基于多自由度协作机器人的视觉取放和视觉引导装配的方法。论文的主要研究工作如下:(1)针对贴片机贴偏问题,提出基于磁铁吸附
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随着微电子技术的迅猛发展,集成电路逐渐向着高性能、微体积方面发展,表面贴装技术(SMT)作为封装集成电路的关键技术,其智能化精细化水平决定着电子产品的封装质量。为了提高表面贴装生产线的智能化程度,实现连续自动化生产,本文针对表面贴装生产线中贴装工艺、原料取放、工件装配问题,提出了基于多自由度协作机器人的视觉取放和视觉引导装配的方法。论文的主要研究工作如下:(1)针对贴片机贴偏问题,提出基于磁铁吸附固定的PCB载具方案,根据等效磁荷和静磁学理论,建立磁力计算模型,根据磁条吸附载具的有限元模型进行磁力仿真分析,研究了磁条的磁力大小随磁条截面尺寸的变化规律。为了校核磁条磁力满足固定PCB的约束要求,利用碰撞动力学实验验证了磁力约束的可靠性。(2)针对机器人不能自适应目标位置变化、实时校正抓取位置的问题,采用带有视觉系统的协作机器人完成装配任务,提出基于最小外接矩形和Hough变换的视觉定位算法。运用格雷厄姆法和凸壳边界旋转法求解目标轮廓的最小外接矩形,获取中心坐标;采用Hough法和主轴法计算目标旋转角度,结果表明:Hough法角度误差不超过0.2°,主轴法角度误差不超过0.5°,计算时间比主轴法缩短约35%。(3)研究六自由度机械臂时间最优的轨迹规划问题,利用D-H参数法,建立机械臂的正、逆运动学求解模型;根据传统3-5-3插值方法,采用改进粒子群算法寻求最短的关节运动时间,针对惯性权重作线性递减改变的粒子群易陷入局部最优解的问题,提出基于相似度动态改变惯性权重的粒子群算法,经时间优化后的3-5-3插值曲线整体运动时间缩短了约26%。(4)搭建机器人视觉装配系统和贴装系统,完成视觉功能和运动控制功能的开发,将前文提出的理论成果运用到实践中,针对工件定位、时间最优、磁力固定三个功能进行了真机实验测试,验证了方法的有效性。本文所研究的磁力载具和机器人视觉定位装配方法,可解决表面贴装生产线中原料供给、工件装配自动化的问题,能够应对复杂多变的工作环境,具有一定的应用价值。
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