引言

在空间飞行器的研制过程中，超微矩形电连接器作为其中的重要元器件之一，其性能参数直接影响到产品的可靠性与安全性。为满足航天高可靠、长寿命的需求，航天用超微矩形电连接器的电气性能指标较普通电连接器更高，且其体积更小，因此在航天器中应用更加广泛。本文以航天用超微矩形电连接器为研究对象，对其结构特点和自动化装配技术进行分析，并开发了相应的自动化装配检测系统，通过该系统实现了超微矩形电连接器的自动装配和质量检测。

一、超微矩形电连接器的结构与性能特点

航天用超微矩形电连接器主要由外壳、端子和固定件三部分组成，其中外壳与端子通过螺纹连接，固定件主要包括端子、弹簧、锁紧块、压紧块等。连接器的电气性能主要由连接器的电压传输比（Vt1/Vt2）和接触电阻R0）两个参数决定。电压传输比（Vt1/Vt2）是指连接器的电压输出和输入之间的比率，反映了电连接器在实际工作条件下的功率消耗情况，数值越大，表示电连接器的工作性能越好；接触电阻（R0）是指连接器在实际工作条件下产生的电流通过导体时，导体两端产生的电压与电流的比值。

二、自动化装配技术研究

针对航天用超微矩形电连接器的结构特点，本文采用了机械结构一体化设计方案，实现了基于三维扫描技术的超微矩形电连接器的自动化装配。在超微矩形电连接器的生产过程中，利用机械结构一体化设计方案，将其固定在机械臂上，由机器人系统控制机械臂进行抓取、放置等动作，实现了超微矩形电连接器的自动化装配。机器人系统采用可编程控制器（PLC）对机器人进行控制，实现了超微矩形电连接器的自动化装配。在超微矩形电连接器的生产过程中，通过将其放置在自动装配机上，由自动装配系统控制机械手完成超微矩形电连接器的自动装配、定位、夹紧和检测等操作。

三、电连接器自动化检测技术

1. 检测指标与检测方法

电连接器的检测指标主要包括电性能、机械性能和可靠性。电性能包括接触电阻、接触力、绝缘电阻和抗电晕等。机械性能主要包括耐压和接触电阻。可靠性检测方法包括温度循环试验、振动试验、冲击振动试验和振动冲击试验等。目前，电连接器的检测方法主要包括人工目检、目视检验、自动测量系统和智能检测系统等。在采用人工目检的情况下，由于人工目检精度较低，往往只能检测到外观部分，对于一些外观上明显的缺陷或者异常状态无法判断，造成产品质量隐患，影响产品使用寿命。

2. 非接触式检测技术应用

航天用超微矩形电连接器采用非接触式检测技术，通过光学相机采集图像并在计算机中进行图像处理和分析，获取连接器的位置、尺寸等信息。对目标区域进行激光扫描，获取图像数据并将其存入数据库。采用可编程逻辑控制器（PLC）控制可编程序控制器与图像处理单元（ISP）的通信，实现对测量数据的采集、分析和处理。以测量值为基础，进行插拔试验、疲劳试验、耐压试验等多种功能的检测，可实现对超微矩形电连接器的全参数测试。

3. 在线检测系统设计与实现

基于视觉检测技术，开发了一套电连接器在线检测系统。该系统由机械、电气、视觉系统组成，可实现电连接器的尺寸测量、圆度测量、外径测量等功能。整个检测系统包括电连接器自动装配装置和在线检测装置两大部分。在装配装置上，分别安装了电连接器自动装配机械手和在线检测系统的控制模块。其中，装配机械手通过驱动电机驱动外径测量头实现对电连接器外径尺寸的测量；在线检测系统通过安装在机械手上的光学成像模块对电连接器外径进行测量。

4. 数据采集与智能分析技术

在线检测系统对电连接器的检测主要是通过光学扫描、视觉扫描等技术进行测量，获取被测电连接器的位置信息、角度信息等参数，同时利用图像识别技术对其进行识别、定位和分类，并根据不同的检测需求对检测结果进行分析和判定。自动测量与识别技术包括光学图像采集、运动控制、视觉扫描以及图像识别算法等内容，主要实现了光学信息采集算法等内容，能够完成对电连接器位置信息的获取；同时将检测结果进行数据处理并上传至计算机，实现了对检测结果的分析与判定。

四、实验与验证

1. 装配系统性能测试

实验验证了系统的可靠性和稳定性，采用该系统对矩形电连接器的自动装配与检测过程进行了测试。采用该装配系统后，完成装配所需时间为2.01s，远低于传统人工装配方式所需的1.76s；在同样的生产环境下，由于自动化程度的提高，操作人员从3人减少到2人。该系统在完成任务时能可靠运行，并保证生产效率。通过对矩形电连接器自动化装配系统进行测试和验证，能够验证系统的可靠性和稳定性。在上述测试中，装配系统未出现异常情况；系统能连续完成多个矩形电连接器的装配，且每个矩形电连接器均能顺利安装到位。

2. 检测系统准确性与稳定性验证

对检测系统进行校准，在系统检测重复性误差小于±0.03 mm的情况下，完成了电连接器检测。在相同的条件下，对检测系统进行重复测试，结果显示所有样品均合格，满足电连接器检测的要求。采用标准样板对测试系统进行验证。以标准样板作为标准物，以所测样品作为被测物。对比测试结果与标准样板的相对误差。测试结果显示，被测样品与标准物的相对误差均小于±0.03 mm，证明了在相同条件下进行电连接器检测的可靠性和准确性，满足电连接器检测的要求。

3. 实际应用案例分析

针对某型方框电连接器产品，本文设计并实现了基于该系统的自动装配与检测。具体的工作流程为：（1）根据产品结构特点和装配需求，确定了电连接器自动化装配的工作流程；（2）在工业机器人上集成了视觉检测模块，用于对电连接器进行识别和定位；（3）通过视觉检测模块采集电连接器的位置和姿态，并将数据发送给机器人控制系统，根据反馈的信息进行数据处理，实现电连接器的自动装配。

五、结论与展望

1. 研究成果总结

通过采用三维测量、智能装配、自动化检测等技术，对航天用超微矩形电连接器的装配过程进行了研究，在确保产品质量的前提下，实现了产品的自动化装配，并针对其不同类型、不同形状的连接器，进行了多种智能检测方法的研究。通过研制出的设备和开发出的软件，对其自动化装配与检测技术进行了验证。该设备在研制过程中充分考虑了产品特点和生产工艺流程，以模块化、模块化、智能化、柔性化为设计理念，具有多功能集成、通用性好、运行稳定等特点，实现了对航天用超微矩形电连接器的高效率自动化装配和检测，大大提高了生产效率。

2. 未来发展趋势与应用前景

在航天领域，目前超微矩形电连接器的应用场景十分广泛，为满足产品需求，还需开展大量的超微矩形电连接器自动化装配与检测技术研究。结合机器人、视觉技术、激光技术和伺服驱动技术，进一步提高超微矩形电连接器的自动化装配与检测能力。在此基础上，还需开展超微矩形电连接器的三维建模、机械结构优化设计及自动化装配等方面的研究，提高其可靠性、可重复性和一致性。

参考文献

[1]张睿明,施玮.AirBorn微矩形电连接器绝缘防护工艺研究[J].中国设备工程,2023,(22):75-77.

[2]袁聚虎,郑芳,李晓磊,等.提高微矩形电连接器装配质量一致性工艺研究[J].机电元件,2021,41(03):28-30.

[3]张义,曹永泉.宇航用国产微矩形高速电连接器可靠性研究[J].机电元件,2017,37(03):3-12+27.