基于DSP图像处理技术的微小圆测量系统

以测量精密零件上的微小孔径等圆为背景,设计了一种以TMS320DM642DSP为核心,利用图像处理技术的测量微小尺寸圆的系统。通过CCD摄像机进行数字图像采集,在DSP中进行图像去噪、边缘检测、图像识别等图像处理,识别出被测圆并计算出半径。阐述了该系统的工作原理和图像处理的算法及流程。     

基于电容式传感测头的电容检测系统的设计

针对纳米尺寸测量领域的不同测量要求,尝试开发一种基于电容传感器的微触觉测头及其电容检测系统。阐述了测头的结构原理和电容传感器的工作原理,研制了基于电容传感器的微触觉测头。测头的测量原理表明:微小电容检测电路是整个电容检测系统的关键部分。该微小电容检测电路选用电容/数字转换器(CDC)AD7747芯片,分别编写了单片机与该芯片的I2C通信程序和单片机与上位机间的串行通信程序,实现了微小电容的采集和处理,简单进行了电容式传感测头的轴向性能的测试实验。实验表明:电容式微触觉测头的分辨率为0.02μm,重复性较好,证实了此电容式微触觉测头的可行性。     

锥壳靶自动精密微装配系统

为解决多尺度、多形状的锥壳靶精密装配问题,研制了一套具有微米级定位精度的多操作手精密微装配系统.该系统具有3个多自由度操作手,能够针对不同形状、不同材质的零件进行拾取、装配.在显微视觉景深较小及装配空间光照有限的条件下,采用提升小波算法获得清晰的零件与操作手图像并进行相应图像的识别检测,实现了位置的闭环控制.通过3路显微视觉实现靶零件的在线测量,直线测量不确定度小于2μm,角度测量不确定度小于0.01?.装配实验结果表明,该系统能够保证微球中心与锥轴线的偏差小于5μm,微球中心与柱腔中心偏差小于10μm,与手动装配相比大大提高了装配精度.     

基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置的性能研究

采用基于电磁补偿原理的精密天平,研制了一种微纳力值标准装置。通过高等级的标准砝码对天平进行校准,实现标准装置力值的SI溯源,在500 nN~500μN范围的力值测量标准不确定度小于0.7%。该装置用于对原子力显微镜（AFM）微悬臂弹性常数和微小力值传感器的力值提供准确的溯源。采用多自由度位置调整系统调整被测微悬臂或传感器的位置及俯仰角度,提高了定位准确度。对几种不同弹性常数的AFM微悬臂进行测量,测量结果的标准偏差小于1.6%,满足高准确度微小力值测量的要求。     

北京机床研究所推出新一代纳米级超精密数控车床NAM-800

NAM-800纳米级超精密数控车床采用了当今最新进的数控技术、伺服技术、精密制造及测量技术,成功地解决了超精密导轨制造技术、主轴制造技术、气浮技术、测量与控制技术中对超精密加工有直接影响的温度控制技术、隔震技术等方面的技术难题。该车床的反馈系统分辨率为2.5nm,机械进给系统可实现5nm的微小移动,可对被加工表面实现微小的切除,使其达到极高的精度和表面质量。主轴的回转精度为0.03μm,溜板移动直线度为0.15μm/200mm,最大可加工直径为Φ800mm,粗糙度Ra<0.008μm,形面精度<0.3μm/Φ100mm。北京机床研究所推出新一代纳米级超精密…     

机器视觉耦合图案匹配的纳米图像特征自动测量与统计算法研究

针对纳米图像微小、难以测量和统计等难题,提出机器视觉测量算法。根据目标形状特征,引入图案匹配,设计二者相融合的纳米图像特征自动测量与统计算法。根据纳米图像的形态和面积特征,实现基于机器视觉的目标分割;并嵌入图案匹配,分析目标形状,剔除杂质干扰,解决纳米图像难以自动测量和统计的问题。仿真实验表明,该算法在纳米图像特征自动测量与统计上可以达到较好的效果。     

基于微位移技术的图像测量系统自动校准

为了满足图像定位精度和图像测量系统的亚像素精度,基于微位移技术的图像测量系统已广泛用于工业生产。本系统由摄像机来获取图像,交由计算机进行图像处理和控制驱动电源,从而微位移器发生微小形变,以达到系统要求的测量精度。压电陶瓷微位移器具有精度高,动态响应好,成本低,减少人为误差,而且能实现对系统性能的在线自评价。     

一种二维微位移平台测量系统的研究

微位移测量已经广泛应用于精密测量领域中,实现微位移测量最关键的环节在于精确的定位和精细的运动.文章设计了一种基于应变方式进行二维微位移(纳米级)测量的系统,详细阐述了该系统主要组成部分:微位移检测传感器、处理电路及相关系统软件.实验结果表明该系统可以满足二维微(纳米级)测量的要求.     

微加速度测量系统设计

为实现高精度微小加速度测量,提出了一种基于石英挠性加速度计的高精度微加速度测量系统。通过磁屏蔽结构和多级精密温控有效地提高了加速度计的测量精度,并针对加速度计信号采集设计了高精度电流测量电路。实验结果表明:该系统具有测量精度高、量程宽、实时性好等优点,满足高精度微小加速度测量要求。     

基于计算机视觉的机械零件检测系统设计

针对一种微小机械零件图像测量系统的实现,提出了设计方案并对其中的关键技术进行了介绍;在硬件选型中,对工业摄像机及镜头、光源和照明系统、以及运动控制部分等核心硬件的选型进行了介绍;在软件编写过程中,对本系统中上位机驱动编写、摄像机自动聚焦、摄像机标定及目标识别和检测等关键技术做了介绍;最后,对本系统进行了实验验证,验证结果表明,该系统设计方案可以满足微小零件参数测量实际应用需要,且系统重复测量精度最高可达到0.1像素.     

基于显微视觉的微小型零件边缘检测技术研究

针对显微视场下微小型零件边缘检测精度要求高的问题,设计了一套微小型零件实时检测系统,给出了系统总体设计,完成了图像实时传输和处理;提出一种微小型零件亚像素级边缘检测算法：采用非正交二次B样条小波变换得到微小型零件的像素级边缘,利用Zernike矩算法的矩不变性对像素级边缘进行亚像素级精确定位,给出了算法原理,分析了像素级和亚像素级的边缘检测结果。实验数据表明：该系统检测零件尺寸可以达到0.01~10 mm,检测精度可以达到0.01%~0.1%,可准确识别出微小型零件的边缘,将检测精度提高到亚像素级,能够满足显微视场下微小型零件检测需要。     

A micro amperometric immunosensor for detection of human immunoglobulin

1 Introduction In recent years, electrochemical immunosensors have gained considerable interests as bioanalytical devices[1―3]. They have many attractive features, such as convenience for manipulate, being easy to achieve high sensitivity and excellent d…     

微惯性测量组合系统的设计

介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新的思路。经实际应用表明:该系统合理可行。     

微型硅压阻式压力传感器研制

结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器.传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出小,动态频响高,线性拟合度高,且适用于监测精度要求高的实际工程及受尺寸限制的室内模型试验.     

基于MSP430的微电阻测试仪的设计

传统测量微电阻的方法操作繁琐,且引线电阻和触点电阻对测量结果影响较大.本文设计的基于交流恒流源激励的微电阻测试仪由交流激励源、数字移相电路、信号调理电路以及A/D转换与显示电路等四部分组成.微电阻由交流激励源注入交流信号后通过高阻低噪声运算放大器AD620提取响应信号,再经过锁相放大电路测得其真实的响应电压,锁定后的信号克服了内部噪声和外部电磁干扰的影响,能够实现对微小电阻的准确测量.通过对样机的测试和比对标称值,该测试仪工作稳定,具有较高的测量准确度,方便携带和使用.     

Hot embossing of transparent high aspect ratio micro parts

Accurate replications of complex, high aspect ratio nano and micro structured parts are still challenging due to the comparatively high surface-volume ratio. The critical process step of automated, undistorted demoulding in high precision replication techniques like hot embossing or thermal nano imprint require good process control at elevated temperatures just below the solidification of the thermoplastic material and higher adhesive forces of the polymer part to the substrate plate than to the structured tool insert. The required increase in interfacial surface to the substrate plate is typically done by a rough substrate plate which results in milky, in-transparent residual layer. We demonstrate a process modification which keeps the advantage of precise automated demoulding and allows for replication of micro structured parts with optically transparent residual layer even for high aspect ratio structures resulting in high demoulding forces.     

Enhanced adaptive motion tracking control of piezo-actuated flexure-based four-bar mechanisms for micro/nano manipulation

This paper establishes and investigates an enhanced adaptive motion tracking control methodology for piezo-actuated flexure-based four-bar micro/nano manipulation mechanisms. This control methodology is proposed for tracking desired motion trajectories in the presence of unknown or uncertain system parameters, non-linearities including the hysteresis effect, and external disturbances in the motion systems. In this paper, the equations for the modelling of a flexure-hinged four-bar micro/nano mechanism are established. These include the angular stiffness, ‘static’ linear stiffness, equation of motion, and lowest structural resonance of the mechanism. In addition, a lumped parameter dynamic model that combines the piezoelectric actuator and the micro/nano mechanism is established for the formulation of the proposed control methodology. The stability of the control approach is analysed, and the convergence of the position and velocity tracking errors to zero is proven theoretically. A precise tracking performance in following a desired motion trajectory is also demonstrated in the experimental study. An important advantage of this control methodology is that the approach requires only a knowledge of the estimated lumped system parameters in the physical realisation. This proposed motion tracking control methodology is very attractive for the implementation of high performance flexure-based micro/nano manipulation control applications.     

具有3D微纳结构PDMS阵列免疫传感芯片研制

介绍了一种简便快速加工微阵列免疫传感芯片的新方法。采用化学刻蚀技术加工具有μm级山脉状起伏和nm级表面粗糙度结构(简称为3D微纳表面)的玻璃阳模,以该阳模为模板浇注法制得表面具有3D微纳表面结构的PDMS基片,再借助于物理吸附,将抗体直接固定于该PDMS表面,形成具有3D微纳结构的PDMS微阵列免疫传感器。利用光学显微镜和原子力显微镜对玻璃阳模和PDMS基片表面形貌进行表征,研究了PDMS表面微纳结构化处理对抗体吸附能力的影响。结果表明:3D微纳结构的PDMS由于具有大的比表面积,能显著增强抗体的吸附能力。将研制所得的3D微纳表面结构的PDMS芯片用于微阵列荧光免疫分析,其灵敏度是平板PDMS的5倍。     

微型水深传感器在智能导盲仪中的应用

基于DSP处理器,利用超声波传感器、温度传感器、微型水深传感器,设计了一款智能导盲仪,该导盲仪具有测距、测积水深度、测温、智能求救等功能,并具有语音播报、夜晚警戒灯等感知与提示功能。本文重点阐述微型水深传感器在此导盲仪中的应用,实验结果证明,该微型水深传感器能够有效测量路面积水深度,检测精度高,为盲人雨天出行提供安全保障。