毫米器件半自动微装配系统研制

微靶是惯性约束聚变研究中的一个关键器件,针对该器件研制了一种半自动微装配系统,该系统可以对由两半腔(直径约800～1000μm,长1 mm左右)和微球(直径200～500μm)组成的微器件进行半自动装配。详细介绍了该系统的结构与组成及其所采用的关键技术与解决方案,分析了装配过程显微在线检测系统误差影响因素,并建立了测量误差数学模型。装配实验表明:该系统的装配精度≤10μm。     

微操作/微装配中微力觉的测量与控制技术研究现状综述

微力觉的测量与控制技术是微操作/微装配领域内的核心内容和难点课题,是满足微器件可靠操作与无损装配要求的重要技术保障之一.本文介绍了微操作/微装配机器人系统的典型框架,并对各分系统的研究要点做了分析与回顾.然后,从微力觉的特点、微力测量方法与传感器、微力觉控制三个方面对微力觉的测量与控制技术的发展现状进行了综述.着重介绍了近些年在远程微操作系统和微操作/微装配系统中微力觉控制的方法及核心研究内容的研究成果.在此基础上,提出了微力觉测量与控制亟待解决的一些关键问题,并对这些关键问题的解决方案进行了探讨.最后,对微力觉的发展前景和方向进行了展望.     

微器件自动装配系统的定标和操纵策略

主要研究了自动微器件装配系统的定标技术和操纵策略两个问题.在加入了尺度因子优化步骤之后,一种基于Tsai两步法的自定标方法实现了亚微米级的定标精度,并且获得了更加可信的定标角度参数.这种定标方法应用于微器件装配系统中并可以实现高精度的微器件定位.除了精确定标之外,我们还应该选择合适的工作环境来控制粘附力的大小来提高微器件操纵成功率,选择合适的夹持和释放方式来提高微器件操纵效率和释放位置精度,选择一种安全简单的移动路径来缩短移动时间.实验表明,我们的自动微器件装配系统可以在10 s内完成一个器件的定位和移动操作,并实现数微米的释放位置精度.     

宏微结合的多机械手微装配机器人系统

为解决复杂组件装配中存在的并行操作、空间操作和多操作对象的难题,研制了一套基于显微视觉伺服的多机械手微装配机器人系统.该系统有6个机械手,每个机械手都由宏动模块、微动模块和末端夹持器组成.分别针对5种不同结构类型的零件,设计了5种异形零件夹持器.通过给镜头配置高精度的位移平台,实现了在30 mm×30 mm×30 mm的大操作空间内2μm精度的在线检测,可实现±9μm的装配精度.通过显微视觉反馈和力觉反馈相结合的策略,设计了过盈配合件的装配方法.使用该微装配机器人开展了微装配实验,实验结果表明该微装配机器人系统是可行的,基本能实现既定的装配要求.     

基于多传感器的微装配系统研究

1引言 随着MEMS(微机电系统)技术的发展,对于各种光学元件、压力传感器、加速度计等微型精密元件的年需求量已达数百万.微器件的加工与装配越来越引起人们的关注,许多研究单位对于微器件进行了研究与开发.微小零件的精密加工中存在的主要问题是:如何以微观精度和低成本实现微小零件的加工与装配.近些年来,基于IC工艺和深层X射线技术也被成功用于复杂工艺的微机械零件的加工.但是,对于那些由多个不同材料不同工艺加工而成的微小器件组成的混杂系统,往往需要进行一步或多步的装配.有时也需要将常规元件与微元件装配在一个系统中.这些都需要先进的定位技术和高度灵活的装配仪器.利用常规的设备进行上述操作,实现起来很困难,而且成本很高.     

微装配机器人的控制软件设计

针对亚毫米级微型零件的装配精度和效率偏低的问题,构建了21自由度微装配机器人控制系统。首先简要介绍了其控制系统的硬件组成。接着将系统控制软件分解成相应的功能模块,并由这些软件模块组成二个控制阶段,以完成整个微装配过程。提出了一种通用的基于.NET框架的＂四层架构＂设计模式,简化了各软件模块的编写工作,重点讨论了各层的功能及实现细节。最后,成功地应用了所提出的设计方案构建了微装配系统,结果表明该控制系统极大的改善了装配精度和装配效率,能够满足微装配作业的要求。     

基于视觉的微装配软件系统

针对微小零件的装配,采用Visual C++开发平台,应用模块化的软件设计方法,引入示教编程方法,实现了微小零件复杂的装配过程。建立了电位移控制评价函数,实现了电位移台通信的自动连接。依据微装配过程控制流程策略,采用了"三层架构"式软件体系结构,实现了微装配控制系统。系统可针对不同形状及尺寸进行装配,精度可达5μm。     

一种新型玻璃基底可用于微陀螺的反磁悬浮结构的设计与制造

主要介绍了反磁悬浮系统的悬浮和稳定的原理以及用作惯性传感器的原理。研究了对反磁悬浮微器件理论。使用ANSOFT的MAXWELL3D有限元软件包分析了反磁转子悬浮微器件的悬浮问题,对于转子的悬浮、稳定和旋转进行了系统的仿真分析,包括受力分析与位移分析。对反磁悬浮微器件的制作工艺进行了研究。对反磁悬浮器件进行了相关实验。     

微装配机器人:关键技术、发展与应用

微装配机器人是机器人研究和应用领域的一个重要方向和热点,有重要理论意义和应用前景。本文对微装配机器人的关键技术进行了详细介绍,包括微操作系统的基本概念、微装配机器人的工作原理、尺度效应、多尺度交叉、微夹持器技术、显微视觉与显微视觉伺服等。对国内外微装配机器人研究和发展现状进行了综述,最后对微装配机器人的应用范围和发展前景进行了展望。     

一种集成微力检测的压电式微夹钳

针对微装配任务设计了一种双悬臂梁结构的压电双晶片微夹钳，该微夹钳由两个压电双晶片驱动．建立了压电双晶片的复合梁模型，并对它的微位移—电压特性、夹持力—应变特性进行了数学分析．通过检测悬臂梁根部的应变信号实现对微夹钳夹持力的检测．实验证明该微夹钳工作可靠，能够满足微装配机器人装配任务的要求．     

Optimal design of a 3-PUPU parallel robot with compliant hinges for micromanipulation in a cubic workspace

In recent years, nanotechnology has been developing rapidly due to its potential applications in various fields that new materials and products are produced. In this paper, a novel macro/micro 3-DOF parallel platform is proposed for micro positioning applications. The kinematics model of the dual parallel mechanism system is established by the stiffness model with individual wide-range flexure hinge and the vector-loop equation. The inverse solutions and parasitic rotations of the moving platform are obtained and analyzed, which are based on a parallel mechanism with real parameters. The reachable and usable workspace of the macro motion and micro motion of the mechanism are plotted and analyzed. Finally, based on the analysis of parasitic rotations and usable workspace of micro motion, an optimization for the parallel manipulator is presented. The investigations of this paper will provide suggestions to improve the structure and control algorithm optimization for the dual parallel mechanism in order to achieve the features of both larger workspace and higher motion precision.     

基于红外传输的扭矩测试系统

提出一种对旋转轴扭矩测试的红外近程遥测法。在此基础上，设计了红外近程遥测系统，它具有微型化、微功耗的特点，较理想地解决了旋转体参数测试问题。     

Simulation of the filling process in molding components with micro channels

In micro molding of components with micro features, the ability for the polymer melt to flow into the micro channels is a crucial factor for successful molding. In this case, the molded volume is about the same as the conventional molding. The penetration distance into the microstructure depends on the flow rate and the cooling rate of the micro features, which is function of the geometric dimensions. In this study, a simplified model was established to estimate the injection distance into the micro channels of a mold insert. The effect of the mold temperature, injection rate, and micro channel dimension on the filling distance was investigated based on the model. The filling distance increases dramatically with respect to the increase of the channel width. In molding of components with micro features as those analyzed in this study, decrease of the part thickness could enhance the filling in the micro features.The authors would like to thank for the financial support from National Science Council in Republic of China under the contract number of NSC 91-2212-E006-131.     

国内外微型飞行器研究现状及技术特点

微型飞行器(MAV)是集航空设计、航空制造、微机械、电子、高性能数字计算机于一体的多学科交叉的综合系统。本文简述了目前国内外微型飞行器的研究现状以及微型飞行器的技术特点,并对微型飞行器的发展趋势进行了展望。     

基于级联微型神经网络的多角度车辆检测方法

车辆检测是智能交通系统建设的关键步骤,但在光照变化、遮挡等复杂交通场景下,单一角度视频检测的方法无法准确地获取车辆特定特征。为了提高交通监控图像中车辆检测的准确性,将AdaBoost算法嵌入微型的神经网络模型,并结合局部归一化像素差值特征（LNPD）,提出了基于级联微型神经网络的多角度车辆检测方法。该方法首先提取检测图像的局部归一化像素差值特征,然后使用多层感知器学习最优的特征子集及其组合特征,最后使用AdaBoost算法筛选最具区分力的特征构建强分类器。以不同复杂程度的真实交通场景中包含有正面、侧面及背面三个角度的样本集作为测试集,并与NPD、DPM-V5、ACF和RCNN等方法进行了定性与定量对比。实验结果表明,该车辆检测方法在三种数据集上的平均检测率和检测时间分别为82.28%和125 ms,优于传统车辆检测方法。     

基于系统辨识的显微镜点扩散参数提取方法及应用

该文提出了基于系统辨识的显微镜点扩散参数提取方法 ;在此方法基础上设计并完成了标定试验 ,建立了显微镜点扩散参数和被观察物体Z坐标之间的映射关系 ;作为其应用 ,实现了一个具有显微图像效果的微操作拟实环境 ,当拟实环境中虚拟微操作工具Z坐标发生改变时 ,显微图像中虚拟微操作工具的像的模糊度随之发生变化 ;人眼观测表明 ,它与实际显微图像的微操作工具的模糊程度变化符合得很好 ;整个系统表现出高精度和很好的实时性 .     

微型燃机控制系统设计中的几个问题

详细介绍了100 kW微型燃气轮机控制与电力变换系统的设计方法,针对微型燃气轮机控制系统设计中存在的几个主要问题进行了分析和综述.根据燃气轮机数学模型具有多变量、强干扰、参数时变的特点采用单神经元控制器对转速进行闭环控制,分析了回热器等辅助设备控制的耦合关系,对软启动斩波控制、电池控制和逆变、并网控制的工作原理进行了详细的介绍,并按照工况的需求提供了控制方法.讨论了控制器参数设计对系统性能的影响,对研究的结果进行了仿真和实验,并对燃气轮机控制技术的发展做了总结和展望.     

Fabrication,characterization and comparative analysis of mechanical properties of micro features generated by reverse micro EDM

Moderate to high aspect ratio micro features (projected) finds wide application in MEMS components, fuel cells for micro reactors, sensors and actuators, micro optical components etc. Reverse micro electro discharge machining (RMEDM) is one of the extensively used process for fabricating such micro features. The present authors have already developed a technique for generating different shapes and sizes of micro features by suitable modification of tool in RMEDM. Mechanical properties like hardness and elastic modulus of these micro features play a significant role in determining their suitability for various applications. Therefore, the objective of this paper is (a) to generate projected micro features corresponding to tapered blind hole depths of 0.1 mm and 0.3 mm using RMEDM and (b) to determine the effect of tapered blind hole depth on the hardness and elastic modulus of the projected micro features. Hardness and elastic modulus were measured using nano indentation technique. Results indicate that starting from the periphery, both hardness as well as elastic modulus first increase (presence of recast layer) and then decrease (presence of heat affected zone) for projected micro feature corresponding to 0.1 mm hole depth before attaining the properties of the parent material. Due to high amount of debris agglomeration in case of 0.3 mm hole depth, high amount of abnormal discharges occur which do not provide sufficient time for the formation of thermally softened layer as was in the case of micro feature corresponding to 0.1 mm hole depth. Hardness, therefore, is always high starting from recast layer to the HAZ before finally attaining the hardness of the parent material. Debris agglomeration did not have much influence on the elastic modulus and the variation of elastic modulus of the micro feature corresponding to 0.3 mm hole depth remains fairly uniform a compared to the parent material.

     

基于小波包分解的图像清晰度判定

针对微操作机器人在视觉伺服过程中图像清晰度判定问题，提出了基于小波包分解的图像清晰度判定方法。介绍了微操作显微视觉系统的特点，构造了基于小波包重构信号能量的图像清晰度判定特征向量．并建立了线性图像清晰度分类器。采用Fisher准则确定分类器的权向量和分界点阈值。实验数据验证了该分类器的有效性。     

XScale微架构代码级优化策略

Intel公司推出的XScale微架构以其高性能低功耗的特点,被广泛的应用到各种嵌入式应用领域。本文深入的分析了XScale架构中与性能有关的硬件单元的特点,并以此为依据,详细论述了基于XScale的应用程序开发过程中代码级优化的策略和技术。