CN113624220A - 自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法，装置包括数控装置、五轴联动纳米级平台装置、半球谐振陀螺仪零部件传输装置、X射线原位成像对中校准装置、装配装置和三维激光扫描装置；数控装置对X射线原位成像对中校准装置和三维激光扫描装置所测数据进行数据处理，生成指令控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换，从而控制装配装置实现半球谐振陀螺仪的精密装配。本发明可实现半球谐振陀螺仪的自动化装配，降低对工作人员操作水平的要求，提高半球谐振陀螺仪的装配效率，降低成本和废品率，保证精度要求。

Description

自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法

技术领域

本发明涉及精密设备自动化高精密装配技术领域，具体而言，尤其涉及一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法。

背景技术

陀螺仪作为测量旋转物体角速度或角加速度的惯性测量元件，是惯性导航与组合导航系统中不可或缺的部分。无转子结构陀螺仪是一种新兴的陀螺仪，与传统机械陀螺仪相比，无转子结构陀螺仪具有结构简单、没有部件磨损、无需后期维护、不需预热，启动时间短、具有很强的抗冲击能力、能承受大的机动过载等优点。半球谐振陀螺仪是一种基于哥氏效应工作原理的无转子结构惯性级固体波动陀螺仪。相较于激光陀螺仪、光纤陀螺仪、量子陀螺仪等在内的无转子结构陀螺仪，半球谐振陀螺仪的物理特性更为稳定，同时具有更高的精度、更高的可靠性、更长的服役寿命以及小型化、集成化等诸多优势。被国内外惯性技术界公认为是21世纪可应用于航空航天、航海、军事、深空探测、汽车自动驾驶和工业控制等惯导系统中的最为理想的惯性器件。

半球谐振陀螺仪是一种三件套结构，包括激励罩、半球谐振子和信号读出基座三个部分，如图1所示。半球谐振子由半球面结构和贯穿半球面的半球谐振子中心杆组成，中心杆根据半球谐振子的球面结构方向的不同分为半球谐振子球凸面中心杆和半球谐振子球凹面中心杆。在半球谐振陀螺仪的装配过程中要求半球谐振子球凸面中心杆和半球谐振子球凹面中心杆分别与激励罩激励电极中心孔和信号信号读出基座输出检测中心孔同轴心配合。所述激励罩、半球谐振子和信号读出基座装配的质量将会直接影响半球谐振陀螺仪的零漂、随机游走、带宽和抗震性能等参数精度，进而影响半球谐振陀螺仪的整体性能。因此，在半球谐振陀螺仪的生产制造过程中，半球谐振陀螺仪的装配工艺与技术成为了制约其整体性能和稳定性的主要原因之一。

传统的半球谐振陀螺仪的装配以人工的方式进行装配，装配过程依赖操作人员的经验，对操作人员操作水平要求较高，使得装配效率低下、成本高昂，并且人工装配的半球谐振陀螺仪严重存在上述影响半球谐振陀螺仪精度的轴孔中轴线不重合问题、轴孔配合装配不到位问题，废品率较高。

发明内容

根据上述提出的现有半球谐振陀螺仪装配轴孔中轴线不重合和轴孔配合装配不到位的技术问题，而提供一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法。本发明主要通过五轴联动纳米级平台装置进行半球谐振陀螺仪的实时变位装配，五轴联动纳米级平台装置的移动平台可以在空间坐标系内实现沿X、Y、Z三个方向的移动，五轴联动纳米级平台装置的转动平台可以在空间坐标系内实现绕Y轴和Z轴两个方向的旋转，实现A、B轴的转动，通过半球谐振陀螺仪零部件夹持装置将传送带输送至平台的半球谐振陀螺仪零部件夹取并放置在五轴联动纳米级转动平台上，通过平台的移动和旋转，实现装配过程中半球谐振陀螺仪部件的旋转和平动，以满足装配要求；通过三维激光扫描装置建立高精度、高分辨率的数字三维模型，检测半球谐振陀螺仪部件的轮廓、尺寸和装配精度；通过X射线原位成像对中校准装置，检测半球谐振陀螺仪中的半球谐振子中心杆、激励罩激励电极中心孔、信号读出基座输出检测中心孔正在装配过程中孔与轴的相对位置是否发生倾斜、是否轴孔安装到位，通过实时信号反馈，控制五轴联动纳米级平台装置的相对运动，实现实时调整装配，保证半球谐振子中心杆分别与激励罩激励电极中心孔和信号读出基座输出检测中心孔的轴孔中轴线重合和装配到位。

本发明采用的技术手段如下：

一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，包括：安装在床身上的数控装置、五轴联动纳米级平台装置、半球谐振陀螺仪零部件传输装置、X射线原位成像对中校准装置、装配装置和三维激光扫描装置。所述数控装置控制各装置运行实现功能；所述半球谐振陀螺仪零部件传输装置用于输入待装配的零部件以及输出装配完成的半球谐振陀螺仪；所述装配装置安装在五轴联动纳米级平台装置上，在五轴联动纳米级平台装置的驱动下进行零部件装配以及待装配零件和已装配好半球谐振陀螺仪的抓取与定位夹紧；所述X射线原位成像对中校准装置用于检测装配过程中零部件中心轴线的相对偏转角度；所述三维激光扫描装置用于检测装配过程中零部件的轮廓特征和装配精度；所述数控装置对X射线原位成像对中校准装置和三维激光扫描装置实时传输的检测数据进行数据处理，得到实现半球谐振陀螺仪零部件装配的最优空间运动计算结果，控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换，以控制装配装置实现半球谐振陀螺仪的精密装配。

进一步地，所述半球谐振陀螺仪零部件传输装置包括半球谐振陀螺仪零件输入传送带和半球谐振陀螺仪输出传送带。半球谐振陀螺仪零件输入传送带包括信号读出基座输入传送带、半球谐振子输入传送带和激励罩输入传送带，分别用于输入信号读出基座、半球谐振子和激励罩三种待装配的零部件；半球谐振陀螺仪输出传送带用于输出已经装配好的半球谐振陀螺仪至下一个工位。

进一步地，所述五轴联动纳米级平台装置为半球谐振陀螺仪的装配平台，由床身以及安装在床身上的五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台组成。五轴联动纳米级移动平台与五轴联动纳米级转动平台通过数控装置的控制实现装配平台的联动，五轴联动纳米级转动平台用于实现装配装置的旋转运动，五轴联动纳米级移动平台包括五轴联动纳米级移动平台X轴移动机构、五轴联动纳米级移动平台Y轴移动机构和五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构，三个移动机构相互协调运动实现装配装置在空间内沿X、Y、Z轴三个方向的移动；所述五轴联动纳米级转动平台安装于床身底部靠右侧部位，其可绕Y轴在-120°至+120°之间旋转，绕Z轴在0°至360°之间旋转，实现五轴联动纳米级转动平台沿A轴和B轴的转动运动。

进一步地，所述装配装置包括安装在五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构上的半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和安装在五轴联动纳米级转动平台底端主轴的三爪卡盘。半球谐振陀螺仪零部件夹持装置在五轴联动纳米级移动平台的带动下实现空间范围内沿X、Y、Z轴三个方向的移动，用于将半球谐振陀螺仪零部件传输装置输入的待装配零部件夹取并放置在五轴联动纳米级转动平台上和将已经装配好的半球谐振陀螺仪从五轴联动纳米级转动平台上夹取下来放置在半球谐振陀螺仪零部件传输装置上输出；三爪卡盘用于固定由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹持转移来的零部件。由数控系统控制五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台的运动带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和三爪卡盘实现相对运动，实现半球谐振陀螺仪的高精度装配。

进一步地，所述三爪卡盘通过液压控制夹紧半球谐振陀螺仪零部件，在五轴联动纳米级转动平台的带动下实现半球谐振陀螺仪零部件在A轴和B轴两个方向的转动；所述三爪卡盘与半球谐振陀螺仪零部件夹持装置的夹头均由橡胶材质制成，实现半球谐振陀螺仪零部件的无伤无损夹持。

进一步地，所述三维激光扫描装置包括安装在床身上的旋转底座、与旋转底座铰接的空间机械臂装置和三维激光扫描仪。空间机械臂由铰接的第一杆件和第二杆件构成，第一杆件与旋转底座铰接，三维激光扫描仪与第二杆件铰接，通过控制两杆之间所成的角度调整三维激光扫描仪所处空间位置的高度；三维激光扫描仪与空间机械臂装置铰接，用于实现三维激光扫描仪绕铰接中心线的360°转动，通过旋转底座和空间机械臂装置复合运动实现三维激光扫描仪进行XY平面360°的旋转运动、XZ平面360°的旋转运动、YZ平面360°的旋转运动以及120cm范围内的升降运动，从而利用激光干涉原位成像原理实现全方位、多角度覆盖式精确在线检测装配过程中各个零部件的轮廓特征和装配精度，并将检测数据实时反馈到数控装置，进行闭环反馈控制，实时调整待装配零部件的相对位置，保证半球谐振陀螺仪的装配精度。

进一步地，所述X射线原位成像对中校准装置设有两个，其中一个对准五轴联动纳米级转动平台的X轴方向，另一个对准五轴联动纳米级转动平台的Y轴方向，二者配合五轴联动纳米级转动平台绕Y轴和Z轴的转动运动同时工作，实时检测在X轴方向和Y轴方向分别由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和三爪卡盘所夹持的半球谐振子球凸面中心杆轴线与激励罩的激励罩激励电极中心孔轴线的夹角、半球谐振子球凹面中心杆轴线与信号读出基座输出检测中心孔的夹角，并将检测数据实时传送至数控装置，通过数控装置分析，利用实时输入的检测数据共同计算出中心孔中轴线与中心杆轴线的空间夹角，控制五轴联动纳米级平台装置进行包括转动和平动在内的相应的联动运动，控制五轴联动纳米级转动平台转动相应的偏转角度，实现半球谐振陀螺仪在装配过程中半球谐振子中心杆与激励罩激励电极中心孔、信号读出基座输出检测中心孔的轴孔中轴线重合和轴孔的装配到位。

进一步地，所述X射线原位成像对中校准装置包括固定在床身上的横向移动底座导轨、与横向移动底座导轨滑动连接的纵向升降架、与纵向升降架相连的纵向二级升降平台以及与纵向二级升降平台相连的X射线原位成像仪。纵向升降架与横向移动底座导轨之间通过导轨相连接，在横向移动底座导轨进行横向移动；纵向二级升降平台与纵向升降架之间通过导轨相连接，沿纵向升降架导轨进行竖直方向的上下运动；X射线原位成像仪与纵向二级升降平台通过导轨相连接，在纵向二级升降平台上沿竖直方向进行上下运动，利用纵向升降架和纵向二级升降平台从而实现X射线原位成像仪在竖直方向上的两级升降，扩大X射线原位成像仪的工作区域。

进一步地，所述数控装置包括计算机逻辑处理系统和数控系统。计算机逻辑处理系统用于运算处理由三维激光扫描装置和X射线原位成像对中校准装置输入的空间位置数据信号，根据半球谐振陀螺仪零部件间的相对位置进行精确计算，并将实现半球谐振陀螺仪零部件配合的最优空间运动计算结果传输至数控系统，数控系统根据计算机逻辑处理系统处理后所得到的最优空间运动计算结果控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换。

本发明还提供了一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置的装配方法，包括如下步骤：

步骤1、通过机械手将AGV小车运送过来的待装配的激励罩、半球谐振子和信号读出基座放置在半球谐振陀螺仪零部件传输装置上，由其传输至装配夹取工位；半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到信号读出基座所在的信号读出基座输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取信号读出基座后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台上的三爪卡盘处，数控系统控制三爪卡盘夹紧信号读出基座后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置松开信号读出基座，并随五轴联动纳米级移动平台移动至五轴联动纳米级转动平台上方；此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测信号读出基座的形位精度、外观轮廓，并将数据传输至计算机逻辑处理系统，计算机逻辑处理系统根据三维激光扫描装置的检测信号，逻辑运算后生成信号读出基座的空间坐标位置数据，并传输至数控系统中；

步骤2、信号读出基座放置在五轴联动纳米级转动平台上后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到半球谐振子所在的半球谐振子输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取半球谐振子后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台上的信号读出基座的上方，此时，三维激光扫描装置通过数控系统的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的半球谐振子半球面结构及半球谐振子球凹面中心杆的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统内，计算机逻辑处理系统通过比对得到信号读出基座的空间坐标位置数据和半球谐振子半球面结构及半球谐振子球凹面中心杆的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的半球谐振子的半球谐振子球凹面中心杆移动至信号读出基座输出检测中心孔上方；此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统，通过计算机逻辑处理系统分析，共同确定半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级转动平台和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合；此时，数控系统控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置向Z轴负方向缓慢运动，使半球谐振子球凹面中心杆与信号读出基座输出检测中心孔进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证半球谐振子球凹面中心杆与信号读出基座输出检测中心孔的同轴度和半球谐振子球凹面中心杆完全与信号读出基座输出检测中心孔配合到位；

步骤3、半球谐振子球凹面中心杆完全与信号读出基座输出检测中心孔配合到位后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到激励罩所在的激励罩输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取激励罩后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至已装配好的半球谐振子与信号读出基座上方，此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的激励罩及半球谐振子球凸面中心杆的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统内，计算机逻辑处理系统通过比对得到激励罩的空间坐标位置数据和半球谐振子球凸面中心杆的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的激励罩移动至半球谐振子球凸面中心杆上方；此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统中，通过计算机逻辑处理系统的分析，共同确定激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级转动平台和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合；此时，数控系统控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置向Z轴负方向缓慢运动，使激励罩激励电极中心孔与半球谐振子球凸面中心杆进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证激励罩激励电极中心孔与半球谐振子球凸面中心杆的同轴度和激励罩激励电极中心孔完全与半球谐振子球凸面中心杆配合到位；

步骤4、完成上述步骤后，即可实现半球谐振陀螺仪的装配，此时，根据数控系统的指令，五轴联动纳米级转动平台上的三爪卡盘逐渐松开装配好的半球谐振陀螺仪，同时半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹持住已经装配好的半球谐振陀螺仪，通过五轴联动纳米级移动平台的带动，移动至半球谐振陀螺仪输出传送带上，输出装配完成的半球谐振陀螺仪至下一个工位，以进行后续其他工艺。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法，通过三维激光扫描装置实时检测零部件的形状轮廓、尺寸大小与装配精度；通过X射线原位成像对中校准装置实时确定零部件中心轴线的空间相对偏转角度；数控装置将三维激光扫描装置与X射线原位成像对中校准装置实时输入的数据进行精确分析计算，并将指令再传送到数控系统，实时控制调整半球谐振陀螺仪零部件间的相对位置，最终完成半球谐振陀螺仪的装配。

2、本发明提供的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置及装配方法，可以解决传统半球谐振陀螺仪装配主要依赖人工方式装配，实现半球谐振陀螺仪的自动化装配，降低对工作人员操作水平的要求，提高半球谐振陀螺仪的装配效率，降低成本和废品率，并且可以保证半球谐振陀螺仪中谐振子中心杆与激励罩的激励电极中心孔、读出基座输出检测中心孔的轴孔中轴线重合和装配到位，从而满足同一批次产品的精度要求。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有现有半球谐振陀螺仪装配轴孔中轴线不重合和轴孔配合装配不到位的问题。

基于上述理由本发明可在精密设备自动化高精密装配等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为半球谐振陀螺仪结构图。

图2为本发明自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置结构图。

图中：100、激励罩；110、激励罩激励电极中心孔；200、半球谐振子；210、半球谐振子半球面结构；220、半球谐振子中心杆；221、半球谐振子球凸面中心杆；222、半球谐振子球凹面中心杆；300、信号读出基座；310、信号读出基座输出检测中心孔；

1-1、床身；1-2、五轴联动纳米级移动平台X轴移动机构；1-3、五轴联动纳米级移动平台Y轴移动机构；1-4、五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构；1-5、五轴联动纳米级转动平台；2-1、半球谐振陀螺仪输出传送带；2-2、信号读出基座输入传送带；2-3、半球谐振子输入传送带；2-4、激励罩输入传送带；3-1、横向移动底座导轨；3-2、纵向升降架；3-3、纵向二级升降平台；3-4、X射线原位成像仪；4-1、半球谐振陀螺仪零部件夹持装置；4-2、三爪卡盘；5-1、旋转底座；5-2、空间机械臂装置；5-3、三维激光扫描仪；6-1、计算机逻辑处理系统；6-2、数控系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

为了解决现有半球谐振陀螺仪装配轴孔中轴线不重合问题和轴孔配合装配不到位问题，提高半球谐振陀螺仪的整体性能和装配效率，降低装配成本和半球谐振陀螺仪废品率，如图2所示，本发明提供了一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，包括：安装在床身1-1上的数控装置、五轴联动纳米级平台装置、半球谐振陀螺仪零部件传输装置、X射线原位成像对中校准装置、装配装置和三维激光扫描装置。所述数控装置控制各装置运行实现功能；所述半球谐振陀螺仪零部件传输装置用于输入待装配的零部件以及输出装配完成的半球谐振陀螺仪；所述装配装置安装在五轴联动纳米级平台装置上，在五轴联动纳米级平台装置的驱动下进行零部件装配以及待装配零件和已装配好半球谐振陀螺仪的抓取与定位夹紧；所述X射线原位成像对中校准装置用于检测装配过程中零部件中心轴线的相对偏转角度；所述三维激光扫描装置用于检测装配过程中零部件的轮廓特征和装配精度；所述数控装置对X射线原位成像对中校准装置和三维激光扫描装置实时传输的检测数据进行数据处理，得到实现半球谐振陀螺仪零部件装配的最优空间运动计算结果，控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换，以控制装配装置实现半球谐振陀螺仪的精密装配。

本实施方式中，数控装置包括计算机逻辑处理系统6-1和数控系统6-2。计算机逻辑处理系统6-1用于运算处理由三维激光扫描装置和X射线原位成像对中校准装置输入的空间位置数据信号，根据半球谐振陀螺仪零部件间的相对位置进行精确计算，并将实现半球谐振陀螺仪零部件配合的最优空间运动计算结果传输至数控系统6-2，数控系统6-2根据计算机逻辑处理系统处理后所得到的最优空间运动计算结果控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换。具体地，数控装置将X射线原位成像对中校准装置测得的零部件中心轴线的相对偏转角度与三维激光扫描装置测得的零部件的轮廓特征和装配精度实时传输至装配装置内的计算机逻辑处理系统6-1，由计算机逻辑处理系统6-1进行精确计算，得出实现半球谐振陀螺仪零部件配合的最优空间运动计算结果，再生成控制指令输送到数控系统6-2内部，由数控系统6-2执行指令控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换，以控制装配装置实现半球谐振陀螺仪的精密装配。

本实施方式中，半球谐振陀螺仪零部件传输装置包括半球谐振陀螺仪零件输入传送带和半球谐振陀螺仪输出传送带2-1，通过半球谐振陀螺仪输出传送带2-1输出装配完成的半球谐振陀螺仪输出至下一个工位，半球谐振陀螺仪零件输入传送带用于输入待装配的零件，包括信号读出基座输入传送带2-2、半球谐振子输入传送带2-3和激励罩输入传送带2-4，通过信号读出基座输入传送带2-2输入信号读出基座300，通过半球谐振子输入传送带2-3输入半球谐振子200，通过激励罩输入传送带2-4输入激励罩100。本发明中半球谐振子200材料包括但不限于石英、金刚石材料等。

本实施方式中，五轴联动纳米级平台装置为半球谐振陀螺仪的装配平台，由床身1-1以及安装在床身1-1上的五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台组成。五轴联动纳米级移动平台与五轴联动纳米级转动平台1-5通过数控装置的控制实现半球谐振陀螺仪装配平台的联动。五轴联动纳米级平台装置通过数控系统控制，实现五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台纳米级精度级别的运动；五轴联动纳米级移动平台包括空间坐标系内X、Y、Z轴的移动机构，可以在空间内实现沿X、Y、Z三个方向的移动；具体地，五轴联动纳米级移动平台包括五轴联动纳米级移动平台X轴移动机构1-2、五轴联动纳米级移动平台Y轴移动机构1-3、五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构1-4，三个移动机构相互协调运动可以带动安装在五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构1-4上的半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1在空间内实现沿X、Y、Z三个方向的移动。五轴联动纳米级转动平台1-5包括空间坐标系内绕Y轴和Z轴转动的转动机构，可以实现在三维空间内绕Y轴和Z轴的旋转，实现沿A、B轴的转动；具体地，五轴联动纳米级转动平台1-5安装于床身1-1底部靠右侧部位，可以绕Y轴在-120°至+120°之间旋转，绕Z轴在0°至360°之间旋转，以实现五轴联动纳米级转动平台1-5沿A轴和B轴的转动。

本实施方式中，装配装置由数控系统6-2控制，可以实现包括激励罩100、半球谐振子200、信号读出基座300在内的待装配零件和已装配好的半球谐振陀螺仪的抓取与定位夹紧功能。装配装置包含两部分，包括安装在五轴联动纳米级移动平台上的半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1和安装在五轴联动纳米级转动平台1-5底端主轴的三爪卡盘4-2。半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1连接到五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构1-4上，可以在五轴联动纳米级移动平台的带动下实现空间范围内沿X、Y、Z三个方向的移动，用于实现将半球谐振陀螺仪零件输入传送带上的待装配半球谐振陀螺仪零件夹取并放置在五轴联动纳米级转动平台上和将已经装配好的半球谐振陀螺仪从五轴联动纳米级转动平台上夹取下来放置在半球谐振陀螺仪输出传送带上的功能。三爪卡盘4-2安装在五轴联动纳米级转动平台1-5上，通过液压控制夹紧半球谐振陀螺仪零部件，通过五轴联动纳米级转动平台1-5的带动下实现半球谐振陀螺仪零部件在A轴和B轴两个方向的转动，用于固定由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置从输入传送带上夹持转移过来的半球谐振陀螺仪零件。三爪卡盘4-2与半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1的夹头均由橡胶材质制成，可以实现半球谐振陀螺仪零部件最大程度上的无伤无损夹持。由数控系统控制五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台的运动带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和三爪卡盘实现相对运动，实现半球谐振陀螺仪的高精度装配。

本实施方式中，三维激光扫描装置，包括旋转底座5-1、空间机械臂装置5-2以及三维激光扫描仪5-3，旋转底座5-1与空间机械臂装置5-2铰接，空间机械臂5-2由两杆铰接构成，以增大工作行程，通过控制两杆之间所成的角度调整三维激光扫描仪所处空间位置的高度；空间机械臂装置5-2与三维激光扫描仪5-3铰接，可以实现三维激光扫描仪5-3绕铰接中心线的360°转动。配合三维激光扫描装置的结构，利用旋转底座5-1和空间机械臂装置5-2复合运动，通过数控系统6-1的控制可以实现三维激光扫描仪5-3在XY平面360°的旋转运动、XZ平面360°的旋转运动、YZ平面360°的旋转运动以及120cm范围内的升降运动，能够实现全方位、多角度覆盖，通过激光干涉原位成像原理精确在线检测装配体各个零部件的轮廓特征和装配精度，并且可以实时反馈到数控装置，进行闭环反馈控制，实时调整待装配零部件的相对位置，以保证半球谐振陀螺仪的装配精度。

本实施方式中，所述自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置包含两个X射线原位成像对中校准装置，其中一个对准五轴联动纳米级转动平台1-5的X轴方向，另一个对准五轴联动纳米级转动平台1-5的Y轴方向，二者配合五轴联动纳米级转动平台1-5绕A轴和B轴的转动运动同时工作，实时检测在X轴方向和Y轴方向分别由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1和三爪卡盘4-2所夹持的半球谐振子球凸面中心杆221轴线与激励罩的激励电极中心孔110轴线的夹角、半球谐振子球凹面中心杆222轴线与信号读出基座输出检测中心孔310的夹角，并将检测数据实时传送至数控系统6-2，通过数控装置中的计算机逻辑处理系统6-1逻辑分析，利用实时输入的X轴方向和Y轴方向的夹角检测数据共同确定中心孔中轴线与中心杆轴线的空间夹角，通过数控系统6-2控制五轴联动纳米级平台装置进行包括转动和平动在内的相应的联动运动，保证装配过程中半球谐振子中心杆220与激励罩激励电极中心孔110、信号读出基座输出检测中心孔310的轴孔中轴线重合和装配到位。X射线原位成像对中校准装置包括横向移动底座导轨3-1、纵向升降架3-2、纵向二级升降平台3-3以及X射线原位成像仪3-4，横向移动底座导轨3-1与纵向升降架3-2之间通过导轨相连接，纵向升降架3-2可以在横向移动底座导轨3-1进行横向移动，纵向升降架3-2与纵向二级升降平台3-3通过导轨相连接，纵向二级升降平台3-3可沿纵向升降架3-2导轨进行竖直方向的上下运动，X射线原位成像仪3-4与纵向二级升降平台3-3通过导轨相连接，X射线原位成像仪3-4可以在纵向二级升降平台3-3上沿竖直方向上下运动，实现X射线原位成像仪在竖直方向上的两级升降，以扩大X射线原位成像仪的工作区域。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明还提供了一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置的装配方法，包括如下步骤：

步骤1、通过机械手将AGV小车运送过来的待装配的激励罩100、半球谐振子200和信号信号读出基座300放置在半球谐振陀螺仪零部件传输装置上，由其传输至装配夹取工位。半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1根据数控系统6-2的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到信号读出基座300所在的信号读出基座输入传送带2-2上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1夹取信号读出基座300后由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台1-5上的三爪卡盘4-2处，数控系统6-2控制三爪卡盘4-2夹紧信号读出基座300后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1松开信号读出基座300，并随五轴联动纳米级移动平台移动至五轴联动纳米级转动平台1-5上方；此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测信号读出基座300的形位精度、外观轮廓，并将数据传输至计算机逻辑处理系统6-1，计算机逻辑处理系统6-1根据三维激光扫描装置的检测信号，逻辑运算后生成信号读出基座300的空间坐标位置数据，并传输至数控系统6-2中。

步骤2、信号读出基座300放置在五轴联动纳米级转动平台1-5上后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1根据数控系统6-2的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到半球谐振子200所在的半球谐振子输入传送带2-3上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1夹取半球谐振子200后由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台1-5上的信号读出基座300的上方，此时，三维激光扫描装置通过数控系统6-2的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1所夹持的半球谐振子半球面结构210及半球谐振子球凹面中心杆222的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统6-1内，计算机逻辑处理系统6-1通过比对得出信号读出基座300的空间坐标位置数据和半球谐振子球面结构210及半球谐振子球凹面中心杆222的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统6-2，数控系统6-2根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1所夹持的半球谐振子200的半球谐振子球凹面中心杆222移动至信号读出基座输出检测中心孔310上方。此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆222中轴线与信号读出基座输出检测中心孔310中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统6-1，通过计算机逻辑处理系统6-1分析，共同确定半球谐振子球凹面中心杆222中轴线与信号读出基座输出检测中心孔310的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统6-2，数控系统6-2根据代码控制五轴联动纳米级转动平台1-5和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行半球谐振子球凹面中心杆222中轴线与信号读出基座输出检测中心孔310中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合。此时，数控系统6-2控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构1-4带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1向Z轴负方向缓慢运动，使半球谐振子球凹面中心杆222与信号读出基座输出检测中心孔310进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆222中轴线与信号读出基座输出检测中心孔310中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证半球谐振子球凹面中心杆222与信号读出基座输出检测中心孔310的同轴度和半球谐振子球凹面中心杆222完全与信号读出基座输出检测中心孔310配合到位。

步骤3、半球谐振子球凹面中心杆222完全与信号读出基座输出检测中心孔310配合到位后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1根据数控系统6-2的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到激励罩100所在的激励罩输入传送带2-4上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1夹取激励罩100后由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至已装配好的半球谐振子200与信号读出基座300上方，此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1所夹持的激励罩100及半球谐振子球凸面中心杆221的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统6-1内，计算机逻辑处理系统6-1通过比对读出激励罩100的空间坐标位置数据和半球谐振子球凸面中心杆221的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统6-2，数控系统6-2根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1所夹持的激励罩100移动至半球谐振子球凸面中心杆221上方。此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励电极中心孔110中轴线与半球谐振子球凸面中心杆221中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统6-1中，通过计算机逻辑处理系统6-1的分析，共同确定激励电极中心孔110中轴线与半球谐振子球凸面中心杆221中轴线的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统6-2，数控系统6-2根据代码控制五轴联动纳米级转动平台1-5和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行激励电极中心孔110中轴线与半球谐振子球凸面中心杆221中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合。此时，数控系统6-2控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构1-4带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1向Z轴负方向缓慢运动，使激励电极中心孔110与半球谐振子球凸面中心杆221进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励电极中心孔110中轴线与半球谐振子球凸面中心杆221中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证激励电极中心孔110与半球谐振子球凸面中心杆221的同轴度和激励电极中心孔110完全与半球谐振子球凸面中心杆221配合到位。

步骤4、完成以上步骤后，即实现了半球谐振陀螺仪的装配，此时，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1根据数控系统6-2的指令，五轴联动纳米级转动平台1-5上的三爪卡盘4-2逐渐松开装配好的半球谐振陀螺仪，同时半球谐振陀螺仪零部件夹持装置4-1夹持住已经装配好的半球谐振陀螺仪，通过五轴联动纳米级移动平台的带动，移动至半球谐振陀螺仪输出传送带2-1上，输出装配完成的半球谐振陀螺仪至下一个工位，以进行后续其他工艺。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，包括：安装在床身上的数控装置、五轴联动纳米级平台装置、半球谐振陀螺仪零部件传输装置、X射线原位成像对中校准装置、装配装置和三维激光扫描装置；所述数控装置用于控制各装置运行；所述半球谐振陀螺仪零部件传输装置用于输入待装配的零部件以及输出装配完成的半球谐振陀螺仪；所述装配装置安装在五轴联动纳米级平台装置上，在五轴联动纳米级平台装置的驱动下进行零部件装配以及待装配零件和已装配好半球谐振陀螺仪的抓取与定位夹紧；所述X射线原位成像对中校准装置用于检测装配过程中零部件中心轴线的相对偏转角度；所述三维激光扫描装置用于检测装配过程中零部件的轮廓特征和装配精度；所述数控装置对X射线原位成像对中校准装置和三维激光扫描装置实时传输的检测数据进行数据处理，得到实现半球谐振陀螺仪零部件装配的最优空间运动计算结果，控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换，以实现半球谐振陀螺仪的精密装配。

2.根据权利要求1所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述半球谐振陀螺仪零部件传输装置包括半球谐振陀螺仪零件输入传送带和半球谐振陀螺仪输出传送带；半球谐振陀螺仪零件输入传送带包括信号读出基座输入传送带、半球谐振子输入传送带和激励罩输入传送带，分别用于输入信号读出基座、半球谐振子和激励罩三种待装配的零部件；半球谐振陀螺仪输出传送带用于输出已经装配好的半球谐振陀螺仪至下一个工位。

3.根据权利要求1所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述五轴联动纳米级平台装置为半球谐振陀螺仪的装配平台，由床身以及安装在床身上的五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台组成；五轴联动纳米级移动平台与五轴联动纳米级转动平台通过数控装置的控制实现装配平台的联动；五轴联动纳米级转动平台用于实现装配装置的旋转运动；五轴联动纳米级移动平台包括五轴联动纳米级移动平台X轴移动机构、五轴联动纳米级移动平台Y轴移动机构和五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构，三个移动机构相互协调运动实现装配装置在空间内沿X、Y、Z轴三个方向的移动；所述五轴联动纳米级转动平台安装于床身底部靠右侧部位，其可绕Y轴在-120°至+120°之间旋转，绕Z轴在0°至360°之间旋转，实现五轴联动纳米级转动平台沿A轴和B轴的转动运动。

4.根据权利要求3所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述装配装置包括安装在五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构上的半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和安装在五轴联动纳米级转动平台底端主轴的三爪卡盘；半球谐振陀螺仪零部件夹持装置在五轴联动纳米级移动平台的带动下实现空间范围内沿X、Y、Z轴三个方向的移动，用于将半球谐振陀螺仪零部件传输装置输入的待装配零部件夹取并放置在五轴联动纳米级转动平台上以及将已经装配好的半球谐振陀螺仪从五轴联动纳米级转动平台上夹取下来放置在半球谐振陀螺仪零部件传输装置上输出；三爪卡盘用于固定由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹持转移来的零部件；由数控系统控制五轴联动纳米级移动平台和五轴联动纳米级转动平台的运动带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和三爪卡盘实现相对运动，实现半球谐振陀螺仪的高精度装配。

5.根据权利要求4所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述三爪卡盘通过液压控制夹紧半球谐振陀螺仪零部件，在五轴联动纳米级转动平台的带动下实现半球谐振陀螺仪零部件在A轴和B轴两个方向的转动；所述三爪卡盘与半球谐振陀螺仪零部件夹持装置的夹头均由橡胶材质制成，实现半球谐振陀螺仪零部件的无伤无损夹持。

6.根据权利要求1所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述三维激光扫描装置包括安装在床身上的旋转底座、与旋转底座铰接的空间机械臂装置和三维激光扫描仪；空间机械臂由铰接的第一杆件和第二杆件构成，第一杆件与旋转底座铰接，三维激光扫描仪与第二杆件铰接，通过控制两杆之间所成的角度调整三维激光扫描仪所处空间位置的高度；三维激光扫描仪与空间机械臂装置铰接，用于实现三维激光扫描仪绕铰接中心线的360°转动，通过旋转底座和空间机械臂装置复合运动实现三维激光扫描仪进行XY平面360°的旋转运动、XZ平面360°的旋转运动、YZ平面360°的旋转运动以及120cm范围内的升降运动，从而利用激光干涉原位成像原理实现全方位、多角度覆盖式精确在线检测装配过程中各个零部件的轮廓特征和装配精度，并将检测数据实时反馈到数控装置，进行闭环反馈控制，实时调整待装配零部件的相对位置，保证半球谐振陀螺仪的装配精度。

7.根据权利要求4所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述X射线原位成像对中校准装置设有两个，其中一个对准五轴联动纳米级转动平台的X轴方向，另一个对准五轴联动纳米级转动平台的Y轴方向，二者配合五轴联动纳米级转动平台绕Y轴和Z轴的转动运动同时工作，实时检测在X轴方向和Y轴方向分别由半球谐振陀螺仪零部件夹持装置和三爪卡盘所夹持的半球谐振子球凸面中心杆轴线与激励罩的激励罩激励电极中心孔轴线的夹角、半球谐振子球凹面中心杆轴线与信号读出基座输出检测中心孔的夹角，并将检测数据实时传送至数控装置，通过数控装置分析，利用实时输入的检测数据共同计算出中心孔中轴线与中心杆轴线的空间夹角，控制五轴联动纳米级平台装置进行包括转动和平动在内的相应的联动运动，控制五轴联动纳米级转动平台转动相应的偏转角度，实现半球谐振陀螺仪在装配过程中半球谐振子中心杆与激励罩激励电极中心孔、信号读出基座输出检测中心孔的轴孔中轴线重合和轴孔的装配到位。

8.根据权利要求7所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述X射线原位成像对中校准装置包括固定在床身上的横向移动底座导轨、与横向移动底座导轨滑动连接的纵向升降架、与纵向升降架相连的纵向二级升降平台以及与纵向二级升降平台相连的X射线原位成像仪；纵向升降架与横向移动底座导轨之间通过导轨相连接，在横向移动底座导轨进行横向移动；纵向二级升降平台与纵向升降架之间通过导轨相连接，沿纵向升降架导轨进行竖直方向的上下运动；X射线原位成像仪与纵向二级升降平台通过导轨相连接，在纵向二级升降平台上沿竖直方向进行上下运动，利用纵向升降架和纵向二级升降平台从而实现X射线原位成像仪在竖直方向上的两级升降，扩大X射线原位成像仪的工作区域。

9.根据权利要求1所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置，其特征在于，所述数控装置包括计算机逻辑处理系统和数控系统；计算机逻辑处理系统用于运算处理由三维激光扫描装置和X射线原位成像对中校准装置输入的空间位置数据信号，根据半球谐振陀螺仪零部件间的相对位置进行精确计算，并将实现半球谐振陀螺仪零部件配合的最优空间运动计算结果传输至数控系统；数控系统根据计算机逻辑处理系统处理后所得到的最优空间运动计算结果控制五轴联动纳米级平台装置进行相应的移动和旋转运动，实现装配过程中半球谐振陀螺仪零部件空间相对位置的变换。

10.一种如权利要求1-9任意一项权利要求所述的自动化原位成像半球谐振陀螺仪装配装置的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、通过机械手将AGV小车运送过来的待装配的激励罩、半球谐振子和信号读出基座放置在半球谐振陀螺仪零部件传输装置上，由其传输至装配夹取工位；半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到信号读出基座所在的信号读出基座输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取信号读出基座后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台上的三爪卡盘处，数控系统控制三爪卡盘夹紧信号读出基座后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置松开信号读出基座，并随五轴联动纳米级移动平台移动至五轴联动纳米级转动平台上方；此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测信号读出基座的形位精度、外观轮廓，并将数据传输至计算机逻辑处理系统，计算机逻辑处理系统根据三维激光扫描装置的检测信号，逻辑运算后生成信号读出基座的空间坐标位置数据，并传输至数控系统中；

步骤2、信号读出基座放置在五轴联动纳米级转动平台上后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到半球谐振子所在的半球谐振子输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取半球谐振子后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至五轴联动纳米级转动平台上的信号读出基座的上方，此时，三维激光扫描装置通过数控系统的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的半球谐振子半球面结构及半球谐振子球凹面中心杆的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统内，计算机逻辑处理系统通过比对得到信号读出基座的空间坐标位置数据和半球谐振子半球面结构及半球谐振子球凹面中心杆的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的半球谐振子的半球谐振子球凹面中心杆移动至信号读出基座输出检测中心孔上方；此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统，通过计算机逻辑处理系统分析，共同确定半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级转动平台和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合；此时，数控系统控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置向Z轴负方向缓慢运动，使半球谐振子球凹面中心杆与信号读出基座输出检测中心孔进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的半球谐振子球凹面中心杆中轴线与信号读出基座输出检测中心孔中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证半球谐振子球凹面中心杆与信号读出基座输出检测中心孔的同轴度和半球谐振子球凹面中心杆完全与信号读出基座输出检测中心孔配合到位；

步骤3、半球谐振子球凹面中心杆完全与信号读出基座输出检测中心孔配合到位后，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置根据数控系统的指令，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动到激励罩所在的激励罩输入传送带上方的夹取工位，半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹取激励罩后，由五轴联动纳米级移动平台带动其移动至已装配好的半球谐振子与信号读出基座上方，此时，三维激光扫描装置通过数控装置的控制开始检测半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的激励罩及半球谐振子球凸面中心杆的形位精度、外观轮廓和空间坐标位置，并将数据传输至计算机逻辑处理系统内，计算机逻辑处理系统通过比对得到激励罩的空间坐标位置数据和半球谐振子球凸面中心杆的位置数据，运算出空间相对位置坐标差值，并根据差值生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级移动平台带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置所夹持的激励罩移动至半球谐振子球凸面中心杆上方；此时，对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的夹角数据，X射线原位成像对中校准装置将X轴方向和Y轴方向的夹角数据传输至计算机逻辑处理系统中，通过计算机逻辑处理系统的分析，共同确定激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的空间夹角，并根据空间夹角生成控制代码，最终传输至数控系统，数控系统根据代码控制五轴联动纳米级转动平台和五轴联动纳米级移动平台的联动，进行激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线夹角的矫正，直至两中轴线重合；此时，数控系统控制五轴联动纳米级移动平台Z轴移动机构带动半球谐振陀螺仪零部件夹持装置向Z轴负方向缓慢运动，使激励罩激励电极中心孔与半球谐振子球凸面中心杆进行孔轴配合，同时对准X轴方向和对准Y轴方向的X射线原位成像对中校准装置也在实时在线检测在X轴方向和Y轴方向的激励罩激励电极中心孔中轴线与半球谐振子球凸面中心杆中轴线的夹角数据与孔轴配合位置，并实时反馈至数控装置，数控装置按照实时数据进行实时调整，以保证激励罩激励电极中心孔与半球谐振子球凸面中心杆的同轴度和激励罩激励电极中心孔完全与半球谐振子球凸面中心杆配合到位；

步骤4、完成上述步骤后，即可实现半球谐振陀螺仪的装配，此时，根据数控系统的指令，五轴联动纳米级转动平台上的三爪卡盘逐渐松开装配好的半球谐振陀螺仪，同时半球谐振陀螺仪零部件夹持装置夹持住已经装配好的半球谐振陀螺仪，通过五轴联动纳米级移动平台的带动，移动至半球谐振陀螺仪输出传送带上，输出装配完成的半球谐振陀螺仪至下一个工位，以进行后续其他工艺。

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