惯性传感器装配线制造领域的应用

何为惯性传感器？

飞行员在空中无法依赖视觉和感觉分辨何为水平方向，而要依赖飞行仪表。根据（FAA）的研究，人类定向系统具有复杂性，在地面上的表现极为出色，而一旦到空中，人体处于一种不熟悉的三维环境下，再加上缺少视觉定向参考，就难以或不可能管理空间（距离）方位。在此时，人类易受到空间定向障碍的影响，必须借助外部帮助才能实现良好的定位，惯性传感器为我们提供了解决方案。

惯性传感器是如何生产出来的？

为确保惯性传感器工作的可靠性，其生产工艺至关重要，装配精度、装配条件等均会影响传感器的整体特性，而一旦发生装配误差，惯性信号传达错误，可能影响飞机航路，在作战情况下更可能导致整场战斗的失利。虽然近些年国内对微型精密传感器的智能装配已有一定研究，但惯性传感器的生产与装配目前均为人工操作，由于产品零部件尺寸小、精度要求高，人工需要在放大镜下进行操作，产品一致性差，同时对人员素质有很高要求，而在此方面的精密装配技术仅有北钢联一家有长达数年的攻关研究。

图1惯性传感器示意图

惯性传感器智能装配线能做什么？

惯性传感器智能装配线，可实现各零件的自动输送、自动点胶、自动同轴装配、自动胶接等过程，提高了零部件装配的精准度、高效性及产品一致性。该线来料有3种：

1）零件1，直径9.4mm、厚度0.8mm；

2）零件2，直径9.4mm、厚度4mm，有预装环；

3）零件3，直径22mm、厚度7.6mm（根据型号不同可定制化）。

*为保护军工秘密，所有部件均由代号表示

图2惯性传感器装配线示意图

该线主要构成有零件1/2/3输送机、零件1/2/3输送盘、成品输送机、成品盘、视觉系统1/2/3、点胶机A/B、6轴机器人A/B、装配平台及控制系统构成，可实现零件的自动定位抓取、自动点胶装配、成品下料压紧等惯性传感器自动化胶接装配工序。

图3装配工艺流程图

如何严丝合缝的保证装配精度？

真空吸盘，实现脆弱小尺寸零件装配的可行性。

惯性传感器需装配的零件尺寸最小为直径Φ9.4mm，厚度0.8m，常规的机械手无法进行抓取操作，且抓取过程易对零件产生损伤；此外需装配的零件因其产品特性，不能采用磁吸的方式进行操作。该线采用了小型真空吸盘，吸头直径Φ5mm，可以对零件进行平稳的吸取及转运，且在此过程中不会对零件造成损伤。

定制化抓手，实现自动分布式点胶。

人工操作点胶时，由于人工的不确定性，使得点胶位置、点胶量不能得到很好的保证，且零件中心及外圈点胶为两种不同成分的胶液，人工极易造成胶体混杂。6轴点胶机器人，使用了北钢联自行研制的定制化抓手，带有旋转分度，可根据预设点数及位置自动旋转配合点胶机实现分布式点胶，分度精度达5′，胶量精度达2μL。

锥型结构，实现装配零件高度同轴。

人工装配时，通过放大镜放大，肉眼识别+辅助工具控制装配同轴度，耗时长，且产品精度重复性差。新研制的生产线装配平台设置了锥型装配工装，通过锥型结构与机器人的锥型配合，可实现同轴度0.03mm的高精度要求，精度重复性高，同时显著提高其装配效率。

惯性传感器装配线落地前，人工操作产量为2000件（8小时），需技艺熟练的操作工10名。通过机器人配合视觉系统，PLC系统控制各设备有序运转，改造后的生产线每天产量达3000件，无需人员参与生产，实现了人员的大幅节省。当下，我国对航空事业越来越重视，航空工业发展迅猛，基于工业机器人的智能装配系统将大大缩短产品生产周期，有力的促进国防军工事业飞速发展。