CN114378826B - 一种适用于卫星批量生产的总装方法及装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于卫星批量生产的总装方法及装配系统，该总装方法包括提供若干待装配工件；获得待装配工件的位姿信息；根据位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接；获得装配装置对待装配工件进行装配时的装配力信息；根据装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配；完成全部待装配工件的对接装配。利用该总装方法能够适应不同卫星的精准对接装配，实现不同构型卫星的批量生产，极大地减少了对操作工人人工经验依赖度，具有对接精度高、自动化程度高及通用性强的特点。

Description

一种适用于卫星批量生产的总装方法及装配系统

技术领域

本发明涉及航天技术领域。更具体地，涉及一种适用于卫星批量生产的总装方法及装配系统。

背景技术

随着航天产业的发展，卫星的需求越来越大，卫星从单件研制生产向规模化生产转变。如何提升提升卫星装配精度、装配效率及柔性度，实现卫星批量生产是急需解决的问题。

由于卫星属于高值产品，装配可靠性要求高，装配过程接触力及对接精度要求高，导致一般卫星总装过程采用人工为主的装配模式，但卫星零部件及成品尺寸和重量较大，因此在装配过程中操作人员劳动强度大，且总装过程依赖操作人员经验，容易导致装配质量一致性差等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于卫星批量生产的总装方法，利用该总装方法能够适应不同卫星的精准对接装配，实现不同构型卫星的批量生产，极大地减少了对操作工人人工经验依赖度，具有对接精度高、自动化程度高及通用性强的特点，适用于卫星批量生产。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种适用于卫星批量生产的总装方法，包括：

提供若干待装配工件；

获得待装配工件的位姿信息；

根据所述位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；

装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接；

获得装配装置对待装配工件进行装配时的装配力信息；

根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；

装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配；

完成全部待装配工件的对接装配。

此外，优选地方案是，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；所述装配装置包括用以夹持并运送待装配工件的夹持机构；用以获取待装配工件的位置信息和姿态信息的检测机构；以及用以承载待装配工件的装配平台。

此外，优选地方案是，所述夹持机构包括力传感器，所述力传感器被配置为在装配过程中对装配力进行检测。

此外，优选地方案是，所述检测机构包括对位相机，所述对位相机被配置为获取待装配工件的位置信息和姿态信息。

此外，优选地方案是，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息，所述第一调节信号包括位置调节信号和姿态调节信号；所述根据所述位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接，包括：

根据所述待装配工件的位置信息生成位置调节信号，以及根据所述待装配工件的姿态信息生成姿态调节信号；

根据所述位置调节信号和所述姿态调节信号控制所述待装配工件的位置和姿态相对变化，进而可在对应位置和姿态下对接。

此外，优选地方案是，所述第二调节信号包括装配力调节信号；所述根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；

装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配，包括：

根据所述待装配装置对装配工件装配时的装配力大小生成装配力调节信号；

根据所述装配力调节信号控制所述装配力大小变化，进而可在匹配的装配力下装配。

此外，优选地方案是，驱动夹持机构夹持一个待装配工件并放置于装配平台上，驱动夹持机构夹持另一个待装配工件移动到装配平台上方位置；

检测机构获取待两个待装配工件的位置信息和姿态信息；

夹持机构根据第一调节信号带动待装配工件进行对位；

对位完成后，驱动夹持机构使其夹持的另一待装配工件与位于装配平台上的待装配工件进行对接装配，形成装配组件；

驱动装配装置将剩余待装配工件与装配组件进行装配，完成卫星全部待装配工件的对接装配。

此外，优选地方案是，所述装配装置还包括用以将对接后的待安装件之间通过螺钉拧紧固定的拧紧件。

此外，优选地方案是，所述装配平台包括有用以夹持固定待装配工件的夹具。

本发明还提供一种适用于卫星批量生产的装配系统，其特征在于，包括：视觉模块，用于获得待装配工件的位姿信息，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；

压力模块，用于获得待装配工件装配时的装配力信息；

以及装配模块，用于根据所述位姿信息生成第一调节信号和根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至一装配装置，以使所述装配装置根据所述第一调节信号和第二调节信号控制所述待装配工件的状态相对变化并调整装配力大小，进而可在对应状态下对接装配。

本发明的有益效果为：

本发明提供的适用于卫星批量生产的总装方法，在装配过程中通过调整待装配工件的位姿以及装配力的大小提升装配精度及装配可靠性；能够实现不同构型卫星的高精度总装，装配过程自动化程度高,卫星装配质量一致性好，装配效率高，适用于卫星批量生产过程。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的流程图。

图3是箱板式卫星示意图。

图4是框架式卫星示意图。

图5是平板式卫星示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：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。

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。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何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例子可以具有不同的值。

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。

为了提升卫星总装时的装配精度及装配可靠性。本发明提供一种适用于卫星批量生产的总装方法，结合图1至图5所示，具体地所述适用于卫星批量生产的总装方法包括：提供若干待装配工件；获得待装配工件的位姿信息；根据所述位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接，具体地，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息，所述第一调节信号包括位置调节信号和姿态调节信号，根据所述待装配工件的位置信息生成位置调节信号，以及根据所述待装配工件的姿态信息生成姿态调节信号；根据所述位置调节信号和所述姿态调节信号控制所述待装配工件的位置和姿态相对变化，进而可在对应位置和姿态下对接。

获得装配装置对待装配工件进行装配时的装配力信息；根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配具体地，所述第二调节信号包括装配力调节信号，根据所述待装配装置对装配工件装配时的装配力大小生成装配力调节信号；根据所述装配力调节信号控制所述装配力大小变化，进而可在匹配的装配力下装配；完成全部待装配工件的对接装配。待装配工件在对应位置和姿态下对接能够保证对接精度；待装配工件在匹配的装配力下装配能够保证装配的可靠性，保证装配后产品的稳定性。

进一步地，关于装配装置，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；所述装配装置包括用以夹持并运送待装配工件的夹持机构；用以获取待装配工件的位置信息和姿态信息的检测机构；以及用以承载待装配工件的装配平台13，所述装配装置还包括用以将对接后的待安装件之间通过螺钉拧紧固定的拧紧件，保证装配后整体的稳定性。更具体地，所述装配平台13包括有用以夹持固定待装配工件的夹具，所述装配平台13被配置为可旋转以使得位于装配平台13上的装配组件进行位姿调整，提高装配效率。

可以理解的是，上述的夹持机构配置于第一机械臂11上，检测机构配置于第二机械臂12上，现有的卫星装配过程中采用人工为主的装配模式，装配设备自动化程度低。人工装配过程中缺少相应地定位装置和装配到位感知系统，装配过程中，人工依据个人经验判断产品或设备装配是否到位，存在零部件产品或设备未装配到位风险，质量一致性差，人工装配效率低，难以实现卫星批量生产。

针对以上问题，本发明采用机械臂或其他自动化设备进行装配，本发明提供的装配方法原理清晰，能够适应不同类型产品的精准对接装配，智能化程度高，且极大地减少了对操作工人经验依赖度，具有对接精度高、自动化程度高及通用性强的特点，适用于卫星批量生产。

在上述实施方式中，所述夹持机构包括力传感器，所述力传感器被配置为在装配过程中对装配力进行检测；所述检测机构包括对位相机，所述对位相机被配置为获取待装配工件的位置信息和姿态信息。

在一具体的实施方式中，利用第一机械臂11驱动夹持机构夹持一个待装配工件并放置于装配平台13上，利用第一机械臂11驱动夹持机构夹持另一个待装配工件移动到装配平台13上方位置；利用第二机械臂12带动检测机构获取待两个待装配工件的位置信息和姿态信息；通过夹持机构根据第一调节信号带动待装配工件与位于装配平台13上的待装配工件进行对位；对位完成后，第一机械臂11驱动夹持机构使其夹持的另一待装配工件与位于装配平台13上的待装配工件进行对接装配，形成装配组件，对接过程中第二机械臂12实时确认两个待对接工件的空间位姿，以及装配精度，实时通过第一机械臂11调整夹持机构位置，实现工件的精准对接，同时，第一机械臂11末端的力传感器实时监测装配力大小，确保装配过程工件不会因挤压造成损坏；驱动装配装置将剩余待装配工件与装配组件进行装配，完成卫星全部待装配工件的对接装配。进一步地，卫星可在装配平台13上进行位姿调整，完成卫星的六个面舱板或设备的对接装配。

在上述装配过程中，对位相机和力传感器实时检测装配状态，不满足要求则反馈第一机械臂11进行位姿调整，待满足装配要求后，进入下一步工序，装配流程图如2图所示，具体地，将装配力的力矩阈值设置为A，将装配精度的阈值设置为B，第一机械臂11移动调整位姿，装配力为F，装配精度为S，当F>A或S>B，不满足装配要求，需要第一机械臂11带动待装配工件再次进行位姿调整；当F≤A且S≤B此时满足装配要求，进行下一操作。

在卫星装配过程中，从顶面或侧面进行装配，更利于机械臂的装配，其他面的装配则需要进行卫星姿态调整，把待安装面位置调整至顶面或侧面的位置进行装配，完成卫星的总装。

根据本发明提供的总装方法对框架式、箱板式、平板式卫星分别进行装配。

在一具体的实施方式中，参照图3所示，当卫星为箱板式卫星，所述箱板式卫星包括相对设置的第一顶板22和第一底板21，以及位于第一顶板22和第一底板21之间的四个第一侧板23。

箱板式卫星具体装配方法如下，将第一底板21运输到上料区域，夹持机构抓取第一底板21，并放置固定到装配平台13上，装配平台13将第一底板21夹紧固定；第二机械臂12携带对位相机对装配平台13上的第一底板21进行定位，确定空间坐标；将一个第一侧板23运输到上料区域，夹持抓取该第一侧板23；第二机械臂12携带对位相机对夹持机构夹持的第一侧板23进行定位，确定空间坐标；确定好第一底板21和第一侧板23的空间坐标后，驱动夹持机构携待装配的第一侧板23进行对接；对接过程中第二机械臂12上的对位相机实时确认两个待装配工件的空间位姿，力传感器实时监测装配力，实时调整第一机械臂11位置，实现第一底板21和第一侧板23的精准对接，第一底板21和第一侧板23在侧面处(即靠近第一机械臂11的一侧)安装；第二机械臂12通过拧紧件进行螺钉拧紧；完成第一底板21和第一侧板23的安装；同样的方式将第一顶板22在顶面处与第一侧板23安装；在装配平台13上对卫星进行调姿，采用同样的方式进行剩余第一侧板23的安装；至此，完成了箱板式卫星的对接装配。

可以理解的是，上述第一底板21、第一顶板22和第一侧板23均为舱板，各舱板装配顺序可根据装配工艺进行调整，整体装配不受舱板装配顺序的限制，均能实现卫星的装配。

在一具体的实施方式中，参照图4所示，当卫星为框架式卫星，所述框架式卫星包括主框架31，配置于主框架31顶壁部的第二顶板32，配置于主框架31底壁部的第二底板33，以及配置于主框架31侧壁部的四个第二侧板34。

框架式卫星具体装配方法如下，主框架31被运输到上料区域，夹持机构抓取主框架31，并放置到装配平台13上；第二机械臂12通过对位相机对装配平台13上的主框架31进行定位，确定空间坐标；将一个第二侧板34运输到上料区域，夹持机构抓取第二侧板34；第二机械臂12携带对位相机对第一机械臂11夹持的第二侧板34进行定位，确定空间坐标；确定主框架31和第二侧板34的空间坐标后，驱动夹持机构携待装配第二侧板34与主框架31进行对接；对接过程中第二机械臂12通过对位相机实时确认两个待装配工件的空间位姿，力传感器实时监测装配力，实时调整第一机械臂11位置，实现主框架31和一个第二侧板34的精准对接，主框架31和第二侧板34在侧面处(即靠近第一机械臂11的一侧)安装；第二机械臂12通过拧紧件进行螺钉拧紧；完成主框架31和第二侧板34的安装；同样的方式将第二顶板32在主框架31顶面处安装；在装配平台13上对未装配完成的卫星进行调姿，采用同样的方式进行剩余舱板的安装；至此，完成了框架式卫星六个面的舱板和主框架31的对接装配。

可以理解的是，上述第二底板33、第二顶板32和第二侧板34均为舱板，各舱板装配顺序可根据装配工艺进行调整，装配不受舱板装配顺序的限制，均能实现卫星的装配。

在一具体的实施方式中，参照图5所示，当卫星为平板式卫星，所述板式卫星包括主结构板41，以及配置于主结构板41上的若干设备。

平板式卫星具体装配方法如下，主结构板41运输到上料区域，夹持机构抓取主结构板41，并放置到装配平台13上；第二机械臂12携带对位相机对装配平台13上的主结构板41进行定位，确定空间坐标；第一设备42运输到上料区域，夹持机构抓取第一设备42；第二机械臂12携带对位相机对夹持机构夹持的第一设备42进行定位，确定空间坐标；确定主结构板41和第一设备42的空间坐标后，驱动第一机械臂11携待装配设备进行对接；对接过程中第二机械臂12实时确认两个待装配工件(即主结构板41和第一设备42)的空间位姿，力传感器实时监测装配力，实时调整第一机械臂11位置，实现主结构板41和第一设备42的精准对接，主结构板41和第一设备42在顶面处安装；第二机械臂12通过拧紧件进行螺钉拧紧；完成主结构板41和第一设备42的安装；采用同样的方式将其他设备在主结构板41顶面处(即主结构板41的顶壁面)安装完成；在装配平台13上对卫星进行调姿，采用同样的方式进行剩余全部设备的安装；至此，完成了平板式卫星的装配。

本发明还提供一种适用于卫星批量生产的装配系统，该系统包括：视觉模块，用于获得待装配工件的位姿信息，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；压力模块，用于获得待装配工件装配时的装配力信息；以及装配模块，用于根据所述位姿信息生成第一调节信号和根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至一装配装置，以使所述装配装置根据所述第一调节信号和第二调节信号控制所述待装配工件的状态相对变化并调整装配力大小，进而可在对应状态下对接装配。通过上述装配系统进行卫星装配，可实现高度自动化，且装配精度高，装配效率高。

综上所述，本发明提供的适用于卫星批量生产的总装方法，在装配过程中通过调整待装配工件的位姿以及装配力的大小提升装配精度及装配可靠性；能够实现不同构型卫星的高精度总装，装配过程自动化程度高,卫星装配质量一致性好，装配效率高，适用于卫星批量生产过程。

另外，本发明提供的总装方法可兼容目前常规的箱板式、框架式、平板式三种主流构型卫星的装配，适用于卫星批量生产；本装配方法装配自动化程度高，装配效率高，适用于卫星批量生产；引入对位相机实时识别工件姿态并自动调整，装配过程自动调整且装配精度高；引入力传感器，实时感知装配状态，保护产品安全，提升装配效率与自动化程度，适用于卫星批量化生产，推动卫星总装技术发展。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，

提供若干待装配工件；

获得待装配工件的位姿信息；

根据所述位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；

装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接；

获得装配装置对待装配工件进行装配时的装配力信息；

根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；

装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配；

完成全部待装配工件的对接装配。

2.根据权利要求1所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；所述装配装置包括用以夹持并运送待装配工件的夹持机构；用以获取待装配工件的位置信息和姿态信息的检测机构；以及用以承载待装配工件的装配平台。

3.根据权利要求2所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述夹持机构包括力传感器，所述力传感器被配置为在装配过程中对装配力进行检测。

4.根据权利要求2所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述检测机构包括对位相机，所述对位相机被配置为获取待装配工件的位置信息和姿态信息。

5.根据权利要求1所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息，所述第一调节信号包括位置调节信号和姿态调节信号；所述根据所述位姿信息生成第一调节信号，并发送至装配装置；装配装置接收第一调节信号以调节待装配工件的位置和姿态对待装配工件进行对接，包括：

根据所述待装配工件的位置信息生成位置调节信号，以及根据所述待装配工件的姿态信息生成姿态调节信号；

根据所述位置调节信号和所述姿态调节信号控制所述待装配工件的位置和姿态相对变化，进而可在对应位置和姿态下对接。

6.根据权利要求1所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述第二调节信号包括装配力调节信号；所述根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至装配装置；

装配装置根据第二调节信号调节装配力的大小对待装配工件进行装配，包括：

根据所述装配装置对装配工件装配时的装配力大小生成装配力调节信号；

根据所述装配力调节信号控制所述装配力大小变化，进而可在匹配的装配力下装配。

7.根据权利要求2所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，驱动夹持机构夹持一个待装配工件并放置于装配平台上，驱动夹持机构夹持另一个待装配工件移动到装配平台上方位置；

检测机构获取待两个待装配工件的位置信息和姿态信息；

夹持机构根据第一调节信号带动待装配工件进行对位；

对位完成后，驱动夹持机构使其夹持的另一待装配工件与位于装配平台上的待装配工件进行对接装配，形成装配组件；

驱动装配装置将剩余待装配工件与装配组件进行装配，完成卫星全部待装配工件的对接装配。

8.根据权利要求2所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述装配装置还包括用以将对接后的待安装件之间通过螺钉拧紧固定的拧紧件。

9.根据权利要求2所述的适用于卫星批量生产的总装方法，其特征在于，所述装配平台包括有用以夹持固定待装配工件的夹具。

10.一种适用于卫星批量生产的装配系统，其特征在于，包括：视觉模块，用于获得待装配工件的位姿信息，所述位姿信息包括位置信息和姿态信息；

压力模块，用于获得待装配工件装配时的装配力信息；

以及装配模块，用于根据所述位姿信息生成第一调节信号和根据所述装配力信息生成第二调节信号，并发送至一装配装置，以使所述装配装置根据所述第一调节信号和第二调节信号控制所述待装配工件的状态相对变化并调整装配力大小，进而可在对应状态下对接装配。

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