随着“中国制造2025”时代的到来,我国对制造业的制造精度、自动化程度等方面提出了更高的要求,小型元件由于其尺寸小、精度高的制造加工特点,一直以来影响着制造业发展的瓶颈。发火元件是一种典型的小型元件,常用于航空航天行业的点火推进装置中,其阻值等电学性能直接影响了装置的响应速度和稳定性,发火元件制造过程中的核心工序是使用极细的焊丝焊接元件表面焊柱,目前主要由人工完成,但人工进行焊接对工人的技术要求较高,难以满足高质量、多批次的产品需求,因此研究与开发发火元件的自动化焊接系统可对元件制造实现有效的质量控制,提高我国小型元件制造业的自动化水平。针对发火元件自动化焊接问题,可将其分为两大步骤:预焊接步骤与焊接步骤。其中预焊接步骤的目的是将工人任意摆放的发火元件进行位置调整并进行焊丝拉覆,该步骤是自动焊接的核心步骤,影响整个焊接过程的精度与可靠性。本文基于图像识别技术,针对预焊接关键技术进行了研究,设计并实现了发火元件自动化预焊接系统,具体工作如下。(1)设计发火元件预焊接系统。为了实现发火元件自动化预焊接,本文对机械设计和电控设计两部分进行了设计。在机械设计方面,将预焊接分为四道工序:表面处理工序、视觉识别工序、位姿调整工序以及桥丝拉覆工序,使用丝杠和编码器保证机械精度,并使用共用运动轴的方式减少电机布置量,降低设备成本。在电控设计方面,使用工控机主控模式:相机拍摄图片并通过Ethernet网络传输到工控机上;工控机处理图片,提取信息并通过Ethernet网络传输到PLC上进行电机控制。(2)建立发火元件预焊接系统精度模型。本文系统地考虑装夹板、旋转夹爪、桥丝机构安装和运动产生的机械误差,以及视觉定位、视觉旋转检测识别产生的视觉误差,将机械精度和视觉精度结合进行发火元件预焊接系统精度建模,为之后的视觉算法和系统精度控制提供精度指标。(3)提出发火元件图像高精度位姿检测算法。基于提出的精度模型,通过形状一致性过滤,亚像素轮廓识别和迭代拟合算法计算发火元件位姿数据参数。算法采用预处理算法进行像素级轮廓提取,Zernike矩法进行轮廓亚像素化,基于最小二乘法开发轮廓迭代拟合算法,实现发火元件图像高精度位姿检测。(4)基于上述理论开发发火元件预焊接系统并进行实验测试。本文以前文所述精度模型和检测算法为核心,开发实现了基于图像识别的发火元件预焊接系统,并采用张氏标定法对系统进行了量度标定。本文将所开发的系统应用于生产实践,分析了其工作流程和系统精度,桥丝实验表明该系统实现了发火元件的自动化预焊接工作,桥丝精度符合产品的要求。本文充分考虑发火元件自动化预焊接的难点,基于发火元件预焊接系统精度模型和图像识别技术,提出了发火元件预焊接系统各部分的精度指标,以及高精度位姿检测算法,并成功开发实现了发火元件预焊接系统,有效地解决了人工生产难以满足高质量、多批次的产品需求的难点。这种方式可以应用到相关小型元件的自动化制造中,对其他小型元件的自动化生产制造也具有一定的借鉴意义。