基于等效弹性模量的压电双晶片微夹钳夹持力检测方法

为保证压电双晶片微夹钳能稳定且安全无损地夹持零件,提出一种基于等效弹性模量的压电双晶片微夹钳夹持力检测方法。依据等效弹性模量理论提出夹持力计算模型,提出夹持力检测方法,通过先行实验测定所选压电双晶片的等效弹性模量等少量参数来计算夹持力,以自行研发的宏微结合压电双晶片微夹钳为对象进行夹持力检测实验。实验结果表明,该方法具有良好的夹持力检测精度。     

面向中间尺度零件精密装配的微夹持器

中间尺度零件广泛地被应用于复杂微小型武器系统的研发和生产中。中间尺度零件的尺度范围跨度大,形状种类多样,结构易被损坏,在目前我国武器装备科研生产中主要以手工装配为主,效率低,可靠性差。因此,如何在自动化操作和装配过程中对中间尺度零件进行安全可靠的夹持,一直是微小型武器系统精密装配领域的一个难点。研制了一种针对特征尺寸在亚毫米级至厘米级的轴类和块类零件的跨尺度微夹持器,通过成对的刚性-柔性夹爪以及精密直线运动平台的驱动来实现夹持动作,用粘贴于柔性夹爪上的应变片传感器所构成的电桥来实时测量零件所受夹持力作为控制依据。对柔性夹爪的结构参数进行了优化设计,提出同类夹爪关于所面向零件尺寸的优化设计模型。对柔性夹爪进行仿真分析,确定应变片最佳粘贴位置,推导针对柔性夹爪的特殊结构的应变-夹持力计算模型。夹持-释放实验结果表明,该夹持器能够对中间尺寸零件进行稳定、无损伤的夹持并可获得准确的夹持力信息。     

基于视觉对准的非硅MEMS 微小型结构件微装配系统

为满足非硅MEMS微小型结构件的高精度柔性装配需求,设计一种基于正交光路分时成像视觉对准的机器人串行微装配系统。介绍目前微小型结构、非硅MEMS和机器人微装配系统的发展概况,给出其总体结构组成及典型装配过程,重点分析视觉对准系统摄像机标定方法,对标定误差进行分析,最后对装配系统进行非硅MEMS典型零件装配实验分析。结果表明:所设计的装配系统视觉系统检测精度≤5.5μm,能满足一般精度的非硅MEMS微小型结构件装配要求。     

基于振动控制的微小物体释放操作方法与实验研究

针对微夹持器在夹持微小物体过程中的黏着问题,提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。应用弹性黏着理论证明了可利用压电振动效应产生的惯性力克服微夹持器与微小物体之间的黏着力,说明了该释放操作方法的可行性。采用实验方法建立反映压电微夹持器振动特性的动态模型,基于该模型得出稳定释放微小物体时驱动器输入电压幅值和频率应满足的条件。以一种微夹持器为对象搭建实验平台进行微小物体的释放实验,结果表明：所提出的释放操作方法是可行的;同时微小物体的尺寸越小、释放越困难,需要越大的惯性力克服其受到的黏着力。     

机器人压电陶瓷微操作手的设计

机器人微操作手设计采用压电伸缩陶瓷微位移器.操作手手指由两面各粘1片压电陶瓷的金属片构成压电陶瓷梁.两片压电陶瓷的逆压电效应相反,外加电压时,一片收缩另一片伸长,自由端发生弯曲变形.改变加电压方向控制悬臂梁夹持物体,电压为零时释放物体.微操作手的移动、夹持和释放等操作由摄像头反馈给计算机控制处理.     

微电子机械中微致动器力矩测试技术的研究

本文提出了一种新的非接触式，高灵敏度微致动器同矩动态测试方法，以非接触测量代替接触测量，改间接测量为直接测量，最大限度地减少中间环节及测量影响因素，测量精度可提高一个数量级，测量规范可提高到10^-4-10^-7Nm，同时，设计了非接触，高灵敏度微致动器力矩动态测量仪，并对其中的两项关键技术－非接触微力制动和微力自动加载进行了论述，并给出了该仪器的实际测量结果。     

基于Matlab 的扭摆型微推力测量数据处理系统

针对微推力测量系统中测量实验操作过程复杂、数据处理过程繁琐等问题,基于Matlab 平台设计用于微 推力和微冲量测量的数据处理系统。介绍扭摆法测推力和冲量的基本原理和试验操作方法,分析原始数据特点,梳 理出数据处理流程。结果表明：该系统可将实验原始数据中的位移和时间信息直接计算成推力数据,可简化操作过 程并提高现场测量的效率。     

微电子机械系统中微致动器力矩测试技术的研究

本文提出了一种新的非接触式、高灵敏度微致动器输出力矩动态测试方法 ,以非接触测量代替接触测量 ,改间接测量为直接测量 ,最大限度地减少中间环节及测量影响因素 ,测量精度可提高一个数量级 ,测量范围可提高到 10 - 4～ 10 - 7Nm .同时 ,设计了非接触、高灵敏度微致动器力矩动态测量仪 ,并对其中的两项关键技术—非接触微力制动和微力自动加载进行了论述 ,并给出了该仪器的实际测量结果     

力平衡式闭环测量系统

将控制理论中的反馈技术应用于力平衡式测量领域，形成力平衡式闭环测量系统，该系统将系统输出反馈与输入信号比较产生偏差信号，此信号经前向环节放大后调节反馈量直至偏差信号为零，其输出即为测得值，系统的构成主要包括前向环节和反馈环节，保证系统稳定或满足不同频响则需加入复合反馈环节和在放大环节中加入校正环节。并以力平衡式加速度测量系统和绝对吸引式圆盘电压测量系统为例，讨论了这种闭环测量系统的组成、原理、传递函数、特点和应用效果。     

基于工业相机的微零件二维尺寸在线检测方法

针对微零件加工过程中微零件二维尺寸难以在线检测的问题,提出一种基于发光二极管背光源和工业相机的微零件二维尺寸在线检测方法。该方法由发光二极管背光源、光学镜头、支架台、工业相机及计算机组成检测系统。测量时首先对相机每个像素表示的实际尺寸进行标定,然后用检测系统获得微零件的图像,最后用快速亚像素边缘检测算法对图像进行处理,获得微零件的二维尺寸。实验表明:该方法具有较高的测量精度和较快的测量速度,能够实现微零件二维尺寸的在线检测。     

一种用于光束定向器的压电陶瓷驱动电源设计方法

针对光束定向器的高精度定位需求,以提高压电陶瓷双晶片的驱动特性为目的,设计一种直流放大式的压电陶瓷驱动电源,通过D/A转换模块把计算机发出的数字指令信号转换为模拟电压信号,通过高压线性放大模块把模拟电压信号进行高压放大驱动压电陶瓷。结果表明：该驱动电源具有输出精度高、响应速度快、驱动能力强、稳定性能好、结构简单、集成度高、调试方便等特点,能有效地应用于光束定向器驱动系统中。     

角位移增大连杆轴向预压缩驱动器静、动态特性仿真分析

为了进一步增大压电双晶片驱动器的输出角位移,基于轴向预压缩增大压电双晶片输出转角和力矩的方法,提出一种带有连杆机构的压电双晶片驱动器。对驱动器建立了端部带有扭簧的静力学数值模型,以及端部带有微小舵面的刚柔耦合拉格朗日动力学方程及有限元模型。所得的数值结果和有限元结果总体符合程度较好,静力学结果表明：带有连杆机构的轴向预压缩（PBP）驱动器较原PBP驱动器输出角位移增大了4倍以上,最大输出转角可达到26.3°,而输出转矩随之缩小。动力学结果给出了驱动器机构内部能量的传输及分配特性,以文中舵面作为驱动对象,驱动器平均输出角速度达到2 000°/s,控制带宽达到30 Hz,明显优于普通伺服舵机。该角位移增大PBP驱动器的设计和仿真研究可为以大位移、小输出力矩、高控制带宽为特征的微小型飞行器舵机的研制提供理论参考依据。     

微位移机构误差补偿技术研究

采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度。借助物理学分析并结合数学建模的方法，建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型。通过实验，针对压电陶瓷驱动器的非线性特征，给出了对其控制电压进行校正的方法。减小压电陶瓷的迟滞非线性误差，提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度，有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度开环微位移控制。     

基于压电陶瓷的激光谐振腔长控制技术

为了获得频率稳定的激光源,介绍一种利用压电陶瓷微位移控制激光谐振腔长的方法。通过D/A卡输出非等间隔控制电压序列给压电陶瓷驱动电源,使压电陶瓷产生微小形变从而控制激光谐振腔长均匀变化,使出射激光频率均匀稳定。实验结果表明:该系统可以精确有效地对激光谐振腔长进行微调节控制,定位精度可以达到nm级别。     

压电陶瓷微致动器的制作及驱动行为研究

制作一种新型压电陶瓷微致动器,用于高密度硬盘驱动器磁头的精确定位。该致动器采用高矗31特性的压电陶瓷材料,采用烧结成型工艺,并使用溅射和反应离子刻蚀工艺制作而成,然后进行了退极化性能等分析。此外,建立了一种有限元简化模型并分析其驱动能力。结果显示,当采用双层结构的压电微致动器时,在外加电压±30 V作用下,悬臂自由端位移和谐振频率分别达到0.93 μm和20.425 kHz,表明该致动器满足硬盘驱动器对微致动器位移他压灵敏度、谐振频率等要求。     

叠堆型压电陶瓷驱动器的耦合模态分析

为了研究压电陶瓷驱动器的驱动性能,分析了以PZT-5H为驱动元件的叠堆型驱动器,采用简化的等效器件建立了电学模型。基于压电陶瓷材料的机电耦合特性运用ANSYS有限元分析软件对叠堆型驱动器进行了计算分析,得出输入电压与输出位移呈近似线性关系,通过控制压电陶瓷两端电压来控制其位移。仿真结果验证了此方案的有效性和可行性。该驱动器在自适应弹药上具有潜在的应用价值,可为弹头的偏转驱动装置设计提供参考。     

磁致伸缩弹性波机理分析与信号处理

为提高磁致伸缩位移传感器性能,通过分析磁致伸缩弹性波产生机理,设计了传感器信号处理系统。在该系统中,基于压电陶瓷的压电效应,设计了一种差分式压电陶瓷拾音器,通过合理设计放大、滤波电路,并使用双磁铁峰值检测法进行温度补偿,有效提高了信噪比及抑制了温度漂移。分析结果表明：该信号处理系统能够有效提升传感器性能,对磁致伸缩位移传感器的研究及应用推广具有积极意义。     

纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响

借助扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度仪等分析手段和电化学实验研究了纳米ZnO颗粒对新型铸造铝合金表面生成的微弧氧化膜层的影响。结果表明,纳米ZnO颗粒参与了铝合金表面的微弧氧化成膜过程,陶瓷膜层的厚度、硬度和耐蚀性能均有明显提高。