相控阵雷达自问世以来便在国防领域担任重要任务,由许多精密结构件组成。由于电磁屏蔽的需要,结构件之间多采用沉头螺钉连接,螺钉规格小,数量大,目前均是以人工装配为主,效率低下且容易出现错装和漏装,严重影响产品的性能。为去除人工装配带来的装配效率低和质量可靠性差等问题,本文针对相控阵雷达的沉头螺钉装配需求开展螺钉自动化装配技术研究。首先,通过任务需求分析提出一种基于多源状态感知的柔性全自动螺钉装配方案,采用工业相机、激光位移传感器、扭矩传感器、码盘使系统具有图像、距离、扭矩、角度等多源状态感知能力,通过图像处理技术对螺纹孔定位及直径测量,保证不出现螺钉漏装和错装情况。并根据装配方案确定了自动化螺钉装配设备的机械结构、螺钉自动送料系统及技术路线。其次,详细研究了螺钉自动化装配系统中图像处理技术应用。通过相机标定得到畸变参数矫正图像的畸变;通过对螺纹孔识别难点进行分析,为保证螺纹孔识别的成功率,决定采用基于卷积神经网络的目标检测技术进行螺纹孔识别;为保证测量精度,决定使用计量模型测量螺纹孔的直径和中心坐标。然后,为提高螺钉自动化装配的精度和可靠性,对装配过程控制方法展开研究。为提高螺纹孔特征提取精度,提出了基于机器视觉的对中技术,通过九点标定精确建立像素坐标系与工件坐标系仿射变换关系,借助视觉测量引导机器人自适应调整位置,实现螺纹孔高精度视觉定位,经实验验证,视觉定位精度可达0.02 mm。为提高螺钉装配可靠性,借助紧固曲线分析判断质量问题和监控过程质量。将弗雷歇距离引入螺钉紧固质量判断系统,通过进行扭矩-角度曲线的相似性分析,判断螺钉紧固质量。并根据上述技术设计了螺钉自动化装配流程。最后,在完成螺钉自动化装配系统实验平台搭建和控制程序编写后,进行了相控阵雷达使用型号为M2～M5的螺钉实验装配,测试结果表明该系统能够提高装配效率并显著改善装配质量,避免螺钉漏装、错装现象,提高了螺钉装配系统的可靠性。