微小型结构件具有几何尺寸小、结构刚度小、易损坏的特点,面向微小型结构件的精密对位装配系统是目前国际上研究的一个热点。本文在课题组提出的同轴对位检测原理基础上,以激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,简称ICF)靶组件的核心零件作为装配对象,研究了一套精密微装配系统。为方便对高精度对位装配系统做误差补偿、硬件选型和精度验证等,本文建立了多自由度精密运动平台的误差传递模型,并测量了导轨运动精度,从而分析运动误差在装配对象的敏感方向上的敏感度,进而评估系统的装配精度。论文的主要研究内容如下:(1)介绍了本课题的研究背景及研究意义,详细阐述了国内外微装配技术和误差分析方法的研究现状,对国际上面向ICF靶组件的装配系统的研究进展做了描述与分析。确定了面向靶球与诊断环组件的微装配系统研究的关键技术和误差建模方法,并介绍了本文主要研究内容。(2)研究并设计了面向靶球与诊断环组件的精密对位装配系统。首先,介绍了装配对象——靶球、诊断环和填充管的零件特征和装配精度指标要求;其次针对装配对象的结构和尺寸特征,设计了复杂三维微器件的真空吸附型微夹持器,同时从理论上详细计算了其吸附可靠性,验证零件的无损夹持;介绍了本课题组研究的同轴对位检测原理;基于靶球与诊断环、填充管的装配精度指标要求和零件的特征,提出了正交双轴系靶球空间定位方案,制定了装配的对准检测方案和零件的装配工艺;提出了精密微装配系统的控制方案。(3)分析并建立了高精度对位检测仪的误差传递模型。介绍了多自由度的高精度对位检测仪的整体结构与工作流程,由于视觉检测系统的误差同样会影响系统的装配精度,通过多体系统理论,提出了一种“视觉系统+装配系统”几何误差的误差传递模型建立方法,并计算了几何误差对装配对象在位移与角度上造成的最大偏差。(4)分析并评估了高精度对位检测仪的装配精度。分析了系统的几何误差源,对装配系统的精密运动平台进行误差传递建模,利用激光干涉仪测量精密运动平台的几何误差,确定装配对象偏差的重要方向。采用基于方差的Sobol算法分别对四个重要方向进行误差敏感度分析,分析结果可指导系统的选型和安装要求,便于对精密运动平台做误差补偿。研究表明,高精度对位检测仪采用亚微米级分辨率的CCD相机对位系统,通过宏微结合的二维误差补偿方法提高装配执行轴的运动精度,同时利用微力微位姿的映射关系监测零件的装配接触过程,可实现微器件高精度无损装配。为优化面向ICF组件的装配系统,提高其装配精度,本文研发了一套面向微靶组件的精密对位装配系统;针对课题组研制的高精度对位检测仪,建立了“视觉系统+机械系统”的误差传递模型,分析并提高了系统的精度。本文的研究内容为ICF组件的精密无损装配提供了技术支撑。