微小裝配設(shè)備中精密自動(dòng)化點(diǎn)膠的集成技術(shù)*

孫 鵬，王曉東，何文鑫，徐 征

(大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，大連 116024)

0 引言

精密點(diǎn)膠技術(shù)指通過在目標(biāo)位置定量分配膠液來實(shí)現(xiàn)機(jī)械或電氣連接和保護(hù)[1]，是先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。目前，傳統(tǒng)的點(diǎn)膠技術(shù)可分為接觸式點(diǎn)膠和非接觸式點(diǎn)膠兩大類[2-4]，其中接觸式點(diǎn)膠技術(shù)在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在微小裝配領(lǐng)域，微粘接[5]作為主要的連接技術(shù)之一，在微系統(tǒng)制造工藝中發(fā)揮重要作用，提升微粘接環(huán)節(jié)的點(diǎn)膠精度對(duì)改善粘接強(qiáng)度和減小內(nèi)應(yīng)力等方面有重要作用。

時(shí)間-壓力型[6-8]點(diǎn)膠是發(fā)展較為成熟的接觸式點(diǎn)膠技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在大部分膠接領(lǐng)域獲得廣泛的使用?；跁r(shí)間-壓力的點(diǎn)膠受到多種因素的影響，如膠粘劑粘度[9]、點(diǎn)膠時(shí)間、供給壓力、針尖與基板距離[10]等。許多國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)膠量的精密控制，LUTFURAKHMANOV等[11]研究了表面張力、注射壓力、針頭半徑及針尖與基板的距離等因素對(duì)點(diǎn)膠量的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小于針頭內(nèi)徑10%～15%的微膠滴的點(diǎn)樣。LI等[12]提出了一種簡(jiǎn)單的基于魯棒模型的流體點(diǎn)樣建模與控制及方法，可應(yīng)用于未知流體的精密點(diǎn)樣，實(shí)現(xiàn)了良好的控制效果。LIU等[13]針對(duì)微孔膠粘劑填充問題，提出了基于顯微視覺和激光距離傳感器的納升流體閉環(huán)分配方法并開發(fā)了一種流體點(diǎn)膠系統(tǒng)，該方法控制流體點(diǎn)高度誤差小于2 μm。以上研究實(shí)現(xiàn)了特定應(yīng)用場(chǎng)景下的精密點(diǎn)膠和控制，而在實(shí)際的工程應(yīng)用中，對(duì)于微小零件的批量自動(dòng)化裝配過程，如何將自動(dòng)化點(diǎn)膠集成于微小裝配系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)裝配流程中點(diǎn)膠的精密控制以及提升料筒更換后的點(diǎn)膠一致性是一個(gè)關(guān)鍵性的問題。因此，研究一種適用多種零件、點(diǎn)膠精度高、便于設(shè)備集成的精密自動(dòng)化點(diǎn)膠方式具有重要的意義。

本文設(shè)計(jì)了基于精密測(cè)量和點(diǎn)膠自動(dòng)標(biāo)定的精密點(diǎn)膠系統(tǒng)，并集成于微小裝配設(shè)備。該系統(tǒng)可利用點(diǎn)膠標(biāo)定模塊進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定和膠滴預(yù)點(diǎn)樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)針尖位置的自動(dòng)定位和點(diǎn)膠工藝參數(shù)的確定，使用機(jī)器視覺視覺結(jié)合激光測(cè)距方法確定零件和點(diǎn)膠位置，實(shí)現(xiàn)精密點(diǎn)膠過程的自動(dòng)定位和對(duì)點(diǎn)膠針尖與零件表面初始距離的控制，快速和準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)在零件表面的精密自動(dòng)化點(diǎn)膠。

1 微小裝配設(shè)備及精密點(diǎn)膠系統(tǒng)

集成于微小裝配設(shè)備的精密點(diǎn)膠系統(tǒng)如圖1所示，包括精密測(cè)量和點(diǎn)膠模塊，作業(yè)工作臺(tái)以及點(diǎn)膠標(biāo)定模塊3個(gè)部分。其中精密測(cè)量和點(diǎn)膠模塊基于兩自由度機(jī)械臂，集成一個(gè)工業(yè)數(shù)字相機(jī)、激光位移傳感器和一個(gè)氣動(dòng)滑臺(tái)以及時(shí)間壓力點(diǎn)膠模塊。兩自由度機(jī)械臂可實(shí)現(xiàn)沿X軸和Z軸的移動(dòng)，工業(yè)數(shù)字相機(jī)安裝于機(jī)械臂之上，其光軸與機(jī)械臂Z軸平行。此外，機(jī)械臂上還安裝了一個(gè)精密氣動(dòng)滑臺(tái)，具有Z軸方向的移動(dòng)自由度，用于調(diào)整點(diǎn)膠工作位置，點(diǎn)膠模塊和激光位移傳感器集成于滑臺(tái)上并保證激光位移傳感器光軸同樣平行于機(jī)械臂Z軸，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量與精密點(diǎn)膠；作業(yè)工作臺(tái)主要包括一個(gè)3自由度調(diào)整平臺(tái)，具有X軸和Y軸的移動(dòng)自由度以及繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以對(duì)零件的位置進(jìn)行微調(diào)和對(duì)準(zhǔn)；點(diǎn)膠標(biāo)定模塊基于力傳感器搭建，可實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)膠模塊針尖位置的標(biāo)定和膠滴的預(yù)點(diǎn)樣。

圖1 精密點(diǎn)膠系統(tǒng)

為了便于控制裝配設(shè)備和精密點(diǎn)膠系統(tǒng)各個(gè)模塊間的配合和動(dòng)作，在裝配設(shè)備的各模塊上建立了笛卡爾坐標(biāo)系。如圖1所示，在精密測(cè)量和點(diǎn)膠模塊建立世界坐標(biāo)系OwXwYwZw和視覺坐標(biāo)系OvXvYvZv，相機(jī)上建立圖像坐標(biāo)系OUV，在3自由度調(diào)整平臺(tái)上建立作業(yè)工作臺(tái)坐標(biāo)系OtXtYtZt。圖像坐標(biāo)系原點(diǎn)與圖像像素原點(diǎn)重合。視覺坐標(biāo)系和作業(yè)工作臺(tái)坐標(biāo)系X軸和Y軸分別平行于圖像坐標(biāo)系的U軸和V軸，視覺坐標(biāo)系Z軸指向工作空間，工作臺(tái)坐標(biāo)系Z軸遠(yuǎn)離工作空間。在實(shí)際設(shè)備搭建中，由于作業(yè)工作臺(tái)X向滑臺(tái)和Y向滑臺(tái)可能存在非垂直情況，即作業(yè)工作臺(tái)Y向滑臺(tái)與OtXtYtZt坐標(biāo)系存在夾角，因此，定義矩陣Mt為作業(yè)工作臺(tái)移動(dòng)的誤差補(bǔ)償矩陣。此外，兩軸機(jī)械臂Z向滑臺(tái)與視覺坐標(biāo)系Z軸之存在夾角，但其沿Z軸運(yùn)動(dòng)引起的誤差會(huì)在基于膠滴預(yù)點(diǎn)樣的針頭位置標(biāo)定過程中得出，不需要額外補(bǔ)償。另外，定義轉(zhuǎn)換矩陣M1和M2分別表示OUV與OwXwYwZw以及OwXwYwZw和OtXtYtZt與間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過對(duì)裝配設(shè)備的標(biāo)定可得到相應(yīng)矩陣。

2 精密的點(diǎn)膠控制

精密的點(diǎn)膠控制體現(xiàn)在點(diǎn)膠的準(zhǔn)確定位和膠滴的定量控制兩個(gè)方面。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠過程中針尖的準(zhǔn)確定位，除了通過視覺測(cè)量得到零件當(dāng)前位置信息外，還需要確定點(diǎn)膠模塊針尖的位置；為了實(shí)現(xiàn)膠滴的定量控制，除保證常規(guī)的點(diǎn)膠工藝參數(shù)外，還需要保證點(diǎn)膠過程中針尖與零件表面之間的初始距離，通過激光測(cè)距手段并結(jié)合針尖高度位置信息便可實(shí)現(xiàn)對(duì)該初始距離的控制。綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)精密的點(diǎn)膠控制，獲取針尖的位置信息十分重要。

然而，在實(shí)際的點(diǎn)膠過程中，點(diǎn)膠模塊料筒與針頭的安裝和更換會(huì)導(dǎo)致其針尖產(chǎn)生圖2所示的位置偏差，從而造成點(diǎn)膠一致性偏差的問題，因此，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠模塊針尖位置信息的自動(dòng)標(biāo)定是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精密點(diǎn)膠的關(guān)鍵一環(huán)。

(a) 設(shè)計(jì)安裝位置 (b) 偏差安裝位置圖2 點(diǎn)膠模塊安裝偏差示意圖

本文采用基于力傳感器的接觸式標(biāo)定方法，設(shè)計(jì)了點(diǎn)膠標(biāo)定模塊。利用該模塊可進(jìn)行對(duì)針尖高度的自動(dòng)標(biāo)定以及膠滴的預(yù)點(diǎn)樣。由于硅片具有一致性好，便于清洗等優(yōu)點(diǎn)，選用其作為膠滴預(yù)點(diǎn)樣的載體。如圖3所示，力傳感器固定于設(shè)備平臺(tái)上，在其輸入端連接一個(gè)內(nèi)部設(shè)計(jì)有氣路的測(cè)量端塊，通過真空吸附固定薄硅片作為基板。當(dāng)力傳感器示數(shù)發(fā)生變化時(shí)，判定針尖與基板接觸，得到針尖高度信息；在硅片基板上進(jìn)行膠滴預(yù)點(diǎn)樣，通過機(jī)器視覺手段測(cè)得膠滴中心，進(jìn)而得到針尖位置信息。

圖3 點(diǎn)膠標(biāo)定模塊

2.1 針尖與基板距離控制

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)精密點(diǎn)膠環(huán)節(jié)的膠量的精確控制，需要嚴(yán)格控制點(diǎn)膠過程中針尖與零件表面的初始距離δ。激光位移傳感器可測(cè)量零件表面待點(diǎn)膠位置的高度信息，要想控制δ還需要通過自動(dòng)標(biāo)定獲取針尖的高度位置，即針尖與激光位移傳感器間的相對(duì)距離。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)零件待點(diǎn)膠位置表面高度的檢測(cè)，激光位移傳感器需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。由于激光位移傳感器和相機(jī)間的安裝位置固定不變，因此可對(duì)二者間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行離線標(biāo)定。調(diào)整兩軸機(jī)械臂使激光位移傳感器對(duì)準(zhǔn)某一特征點(diǎn)，移動(dòng)相機(jī)至該特征點(diǎn)處于相機(jī)視野中，此過程兩軸機(jī)械臂模塊X軸的位置從X0運(yùn)動(dòng)至X1，此時(shí)該點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的位置計(jì)為(u1,v1)。則激光位移傳感器與相機(jī)視野中心在世界坐標(biāo)系中OwXwYw平面的位置偏差可以表示為：

(1)

針尖與激光位移傳感器間的相對(duì)距離是非固定值。為了便于確定該值，將某一安裝狀態(tài)下的針頭接觸一標(biāo)準(zhǔn)量塊即可通過激光位移傳感器測(cè)得該相對(duì)距離值為H，將其定為該相對(duì)距離的基準(zhǔn)值，再使針頭接觸點(diǎn)膠標(biāo)定模塊基板并記錄Z軸位置為Z0。在每次更換料筒和針頭后，通過點(diǎn)膠標(biāo)定模塊進(jìn)行自動(dòng)化標(biāo)定，記錄針頭接觸硅質(zhì)基板時(shí)Z軸位置為Z1，那么此時(shí)點(diǎn)膠模塊針尖與激光位移傳感器間的相對(duì)距離便可通過基準(zhǔn)值得出。

在對(duì)零件表面進(jìn)行點(diǎn)膠工作前，將激光位移傳感器移動(dòng)至某一固定高度，通過機(jī)器視覺引導(dǎo)激光位移傳感器至待測(cè)位置，測(cè)量其與零件表面某待點(diǎn)膠位置的距離計(jì)為Hi，那么，以初始距離δ點(diǎn)膠時(shí)，此機(jī)械臂Z軸需要向下移動(dòng)的距離為ΔZi，其值可以表示為：

ΔZi=Hi+H-Z1+Z0-δ

(2)

2.2 點(diǎn)膠針尖的定位

圖2所示的針頭位置偏差對(duì)點(diǎn)膠過程中針尖的定位有較大影響，為了保證膠滴位置的準(zhǔn)確性，更換點(diǎn)膠模塊后，需要在點(diǎn)膠標(biāo)定模塊進(jìn)行膠滴預(yù)點(diǎn)樣，使用機(jī)器視覺得到預(yù)點(diǎn)膠滴的中心，并通過此值引導(dǎo)點(diǎn)膠過程針頭的定位。如圖4所示，基于上節(jié)提到的針尖高度標(biāo)定值，以初始距離δ在點(diǎn)膠標(biāo)定模塊的硅質(zhì)基板上進(jìn)行膠滴的預(yù)點(diǎn)樣，通過視覺和圖像處理得出該膠滴的中心，再經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換便可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠過程中針尖的準(zhǔn)確定位。

(a) 膠滴預(yù)點(diǎn) (b) 膠滴質(zhì)心檢測(cè)

(c) 識(shí)別待點(diǎn)膠位置 (d) 零件表面點(diǎn)膠圖4 針尖定位過程示意圖

在硅質(zhì)基板上進(jìn)行膠滴預(yù)點(diǎn)樣時(shí)，兩軸機(jī)械臂模塊X軸位置記為xvd0，相機(jī)模塊在膠滴上方進(jìn)行圖像采集時(shí)兩軸機(jī)械臂X軸位置為xvd1，則該過程兩軸機(jī)械臂模塊在OvXvYv平面的運(yùn)動(dòng)向量可以表示為：

(3)

預(yù)點(diǎn)膠滴的中心在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)用(ud0,vd0)表示。在精密點(diǎn)膠環(huán)節(jié)中，通過相機(jī)采集零件圖像，經(jīng)過圖像處理可得到待點(diǎn)膠位置在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(udi,vdi)。通過調(diào)整作業(yè)工作臺(tái)使得上述待點(diǎn)膠位置與預(yù)點(diǎn)膠滴中心位置再圖像坐標(biāo)系OUV中重合，再以-VD移動(dòng)機(jī)械臂模塊X軸，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)膠過程中針尖的定位。最后根據(jù)式(2)中的ΔZi調(diào)整針尖高度位置，完成自動(dòng)化點(diǎn)膠作業(yè)。上述針尖定位過程中作業(yè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可以通過式(4)計(jì)算。

(4)

2.3 點(diǎn)膠工藝參數(shù)的確定

實(shí)際點(diǎn)膠環(huán)節(jié)中，精密點(diǎn)膠系統(tǒng)的膠量需求會(huì)隨點(diǎn)膠工藝的微調(diào)而改變，即該系統(tǒng)的需求膠量會(huì)有所調(diào)整。此外，時(shí)間-壓力式點(diǎn)膠在受到某些因素的影響可能會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)膠量的浮動(dòng)，即采用相同點(diǎn)膠工藝參數(shù)下的膠滴直徑與預(yù)期可能存在一定偏差。以上情況要求精密點(diǎn)膠系統(tǒng)可根據(jù)不同階段的點(diǎn)膠任務(wù)自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)膠工藝參數(shù)。

如圖5所示，基板上的液滴與基板間的接觸角θ和其鋪展直徑D決定了其體積的大小。理想狀態(tài)下液滴的體積V[14]可以表示為：

圖5 理想液滴形態(tài)示意圖

(5)

對(duì)于相同材料基板上的液滴，其體積的變化主要體現(xiàn)為液滴直徑的不同，雖然對(duì)于同種流體在兩種不同材料基板上形成的液滴而言，其接觸角的值會(huì)有所不同，但可以根據(jù)實(shí)際的接觸角估算相同體積下二者液滴直徑間的關(guān)系?；谶@種思路，通過在某種材料的基板上的膠滴預(yù)點(diǎn)樣得到膠滴直徑，便可估測(cè)同種點(diǎn)膠參數(shù)下目標(biāo)材料基板上膠滴的直徑。

為了適應(yīng)不同階段下的點(diǎn)膠量需求的改變，提出了基于膠滴預(yù)點(diǎn)樣的點(diǎn)膠工藝參數(shù)調(diào)整方案。設(shè)待點(diǎn)膠零件表面膠滴接觸角為θp，點(diǎn)膠要求的直徑為Dp，膠滴預(yù)點(diǎn)樣位置為點(diǎn)膠標(biāo)定模塊上吸附的薄硅片，其接觸角為θa，硅片上預(yù)點(diǎn)膠滴目標(biāo)直徑為Da，以上參數(shù)之間關(guān)系可表示為：

(6)

對(duì)于時(shí)間-壓力式點(diǎn)膠，點(diǎn)膠時(shí)間是最適合調(diào)節(jié)的點(diǎn)膠參數(shù)，設(shè)某一情況下膠滴直徑為Di，此時(shí)點(diǎn)膠時(shí)間為Ti，目標(biāo)達(dá)到的直徑為D，則需要調(diào)節(jié)的點(diǎn)膠時(shí)間T可表示為：

(7)

通過在點(diǎn)膠標(biāo)定模塊硅質(zhì)基板上進(jìn)行膠滴預(yù)點(diǎn)樣，使用相機(jī)視覺檢測(cè)當(dāng)前膠滴直徑后與目標(biāo)直徑Da進(jìn)行比較，當(dāng)二者之間誤差小于2%時(shí)結(jié)束對(duì)點(diǎn)膠參數(shù)的調(diào)整，否則需要調(diào)節(jié)點(diǎn)膠時(shí)間后重復(fù)以上操作，直至膠滴符合需求。

3 點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)與分析

微小裝配設(shè)備如圖6所示，將精密點(diǎn)膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案集成于裝配設(shè)備中，主要包括精密測(cè)量及點(diǎn)膠模塊、點(diǎn)膠標(biāo)定模塊，裝配作業(yè)操作機(jī)械臂、作業(yè)工作臺(tái)以及上料機(jī)械臂等幾個(gè)部分。

1.上料機(jī)械臂 2.精密測(cè)量及點(diǎn)膠模塊 3.作業(yè)工作臺(tái) 4.裝配作業(yè)操作機(jī)械臂 5.點(diǎn)膠標(biāo)定模塊6.力傳感器 7.激光位移傳感器 8.料筒 9.工業(yè)數(shù)字相機(jī) 10.點(diǎn)膠控制器圖6 微小裝配設(shè)備

用于視覺測(cè)量和點(diǎn)膠的兩軸機(jī)械臂模塊，其精密滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)分辨率為1 μm，重復(fù)定位精度可達(dá)0.5 μm。工業(yè)數(shù)字相機(jī)分辨率達(dá)3088×2064，單像素尺寸為2.43 μm×2.43 μm，并配備遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，其工作距離為65 mm，可沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)。用于位置調(diào)整的氣動(dòng)滑臺(tái)重復(fù)定位精度可達(dá)2 μm，其上安裝有激光位移傳感器，工作距離為50 mm，分辨率為1.5 μm；實(shí)現(xiàn)零件操作和位姿調(diào)整的3自由度調(diào)整平臺(tái)，其X軸和Y軸的運(yùn)動(dòng)分辨率為1 μm，重復(fù)定位精度0.3 μm，精密轉(zhuǎn)臺(tái)的角位移分辨率可達(dá)0.002 5°。選用的時(shí)間-壓力式點(diǎn)膠控制器，點(diǎn)膠時(shí)間分辨率可達(dá)1 ms，壓力分辨率為100 Pa，動(dòng)作能力為1200 cycle/min。

對(duì)裝配設(shè)備以及精密點(diǎn)膠系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣和工作臺(tái)兩軸間垂直度誤差補(bǔ)償矩陣進(jìn)行標(biāo)定，分別得到M1、M2、Mt。

3.1 點(diǎn)膠參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)

在25 ℃下，使用接觸角測(cè)量?jī)x分別對(duì)環(huán)氧樹脂膠在硅片和磁鋼表面的液滴接觸角進(jìn)行測(cè)量，圖7為測(cè)量過程。

(a) 磁鋼表面 (b) 硅片表面圖7 膠滴接觸角測(cè)量

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，得到待點(diǎn)膠零件表面膠滴平均接觸角θp為59.85°，硅片表面膠滴平均接觸角θa為48.59°。計(jì)算可得：

利用點(diǎn)膠標(biāo)定模塊，使用內(nèi)徑400 μm的精密針頭，設(shè)置點(diǎn)膠吐出壓力為150 kPa，分別進(jìn)行硅片預(yù)點(diǎn)樣膠滴直徑為900 μm、1000 μm和1100 μm的膠滴調(diào)整實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果分別進(jìn)行3次點(diǎn)膠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，圖8為目標(biāo)直徑1000 μm的參數(shù)調(diào)整過程以及零件表面實(shí)際點(diǎn)膠情況。

表1 膠滴預(yù)點(diǎn)樣驗(yàn)證結(jié)果

(a) 膠滴預(yù)點(diǎn)樣及參數(shù)調(diào)查 (b) 實(shí)際點(diǎn)膠結(jié)果圖8 點(diǎn)膠參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，零件表面的膠滴直徑與預(yù)點(diǎn)樣膠滴直徑與之比平均為0.893。因此，可在確定點(diǎn)膠工藝參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，以此值作為零件表面膠滴與硅片表面膠滴的直徑之比。

3.2 精密點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)

根據(jù)某零件點(diǎn)膠工藝需求，需要沿環(huán)形路徑在零件表面進(jìn)行均勻分布的數(shù)次點(diǎn)膠?；诘诙?jié)提出的點(diǎn)膠針尖定位和點(diǎn)膠初始距離控制方案，使用精密點(diǎn)膠系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，并對(duì)膠滴位置精度和膠滴大小一致性進(jìn)行分析。

精密點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)使用內(nèi)徑為400 μm的精密針頭，設(shè)置點(diǎn)膠機(jī)的吐出壓力為150 kPa，分別進(jìn)行目標(biāo)膠滴直徑為600、700、800 μm的點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的膠滴中心于零件中心距分別為2400、2500、2600 μm。圖9為膠滴直徑700 μm點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)后采集的圖像，膠滴數(shù)量為8滴，其中di為膠滴直徑，Ri為膠滴中心與零件中心的距離，3次實(shí)驗(yàn)中膠滴直徑和位置的一致性如圖10和圖11所示。

圖9 直徑700 μm點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)

圖10 膠滴直徑分布圖 圖11 膠滴位置分布圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，對(duì)于目標(biāo)直徑分別為600 μm、700 μm和800 μm， 距零件中心的目標(biāo)距離分別為2400 μm、2500 μm和2600 μm的點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)，其實(shí)際膠滴中心位置與目標(biāo)位置偏差最大值分別為21 μm、26 μm和27 μm；實(shí)際膠滴直徑相對(duì)于目標(biāo)直徑的最大偏差分別為4.5%、2.4%和3.5%。

4 結(jié)論

本文面向微小零件裝配的精密點(diǎn)膠需求，提出了一種基于精密測(cè)量和點(diǎn)膠自動(dòng)標(biāo)定的自動(dòng)化點(diǎn)膠方案，研制了集成于微小裝配設(shè)備的精密點(diǎn)膠系統(tǒng)并進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

(1)基于該方案的精密點(diǎn)膠系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)微小裝配流程中的自動(dòng)化精密點(diǎn)膠，有效提升了微小零件精密裝配流程的自動(dòng)化水平。

(2)點(diǎn)膠參數(shù)調(diào)整過程中，點(diǎn)膠標(biāo)定模塊預(yù)點(diǎn)樣膠滴直徑與零件表面膠滴直徑之比平均為0.893，基于膠滴預(yù)點(diǎn)樣的點(diǎn)膠參數(shù)調(diào)節(jié)方法具有良好的可行性。

(3)對(duì)于膠滴直徑600～800 μm的精密點(diǎn)膠，膠滴位置偏差小于30 μm，膠滴直徑的一致性偏差小于5%。精密點(diǎn)膠系統(tǒng)在精度和穩(wěn)定性方面滿足微小裝配中的點(diǎn)膠需求。