精密装配中,成对或成组出现的螺纹副广泛应用于支架组件等多框架结构的连接中,其拧紧和连接动稳定性的一致性调节对于操作人员的装调技能具有很大挑战。例如支架组件是一种具有双框架结构的超低速机械伺服系统,广泛应用于空间站、卫星、导弹等大型长寿命或要求快速姿态机动的航天器,需要利用螺轴将多个零件连接成组件,属于精密装调领域研究范畴。装配过程中,后拧的螺轴会对已连接组件产生影响,因此不仅需要对单个螺轴的拧紧扭矩控制,还需要在装配完成后对已装配组件的整体性能进行测量分析,其装调工序复杂。目前采用人工装调的方式进行零件组装及调整,自动化水平及装调效率低,产品一致性差,对操作人员技术水平依赖性高,故亟需开展微小螺纹副精密自动装调技术研究及设备研制,提高组件装调产能及质量。本文的主要研究工作包括:以支架组件为例开展微小螺纹副精密自动装调系统研制,首先分析支架组件装调任务及技术要求,进行精密装调系统的总体方案设计。利用螺轴连接,分别实现内环与支架、内环与外环间的双框架结构连接,并基于螺纹副预紧力控制,实现装调技术要求指标的自动调整,最终实现安装偏心、窜动量等参数的控制,实现支架组件的自动化装调。遵循系统化与模块化设计理念,分功能模块展开结构设计与系统搭建。基于人工装调工艺流程及注意事项,制定自动装调流程。结合装调工艺特点和流程,将系统分为螺轴拾取单元、内外环拾取单元、螺纹副装调单元、工作台及上料单元等四个功能结构单元分别进行设计与搭建,并设计硬件控制系统与控制策略,实现运动协调准确控制。基于力和视觉信息交互,实现偏心量与动稳定性检测与调整。通过对力传感器及扭矩传感器等力觉数据的实时采集反馈,自动调整装调参数;搭建双机器视觉系统实现目标零件的位姿信息获取,基于精密滑台运动及视觉信息获取的内外螺纹边缘,提出了变采集位微小螺纹副轮廓及中心特征提取方法,解决了内外螺纹等非对称特征中心位置精确测量问题,实现零件的自动对准。进行硬件性能检测调试及装调实验,验证组件自动装调系统的功能性及可靠性。对系统关键硬件的性能进行检测标定;分析装调过程中关键参数对支架组件性能的影响规律,采取最佳装调参数及装调策略,基于力和视觉信息交互开展组件偏心量与动稳定性检测与调整。通过对6组随机选取的支架组件装调实验数据分析可知:微小螺纹副精密自动装调系统能够实现组件自动装调任务,且装调精度满足技术要求指标。