时间/压力型pL级微点胶技术

针对惯性约束核聚变实验装配冷冻靶中靶丸与充气管零件时对用胶量的要求(3 pL),对时间/压力型pL级微点胶技术进行了研究.将细胞实验用的微注射器改造成时间/压力型微量点胶机,并使用针尖最小内径为0.5 μm,由石英材料制作的毛细针进行点胶.搭建了一个微点胶实验平台,设计了分辨率为1.57 μm的双目显微视觉检测系统,对...     

高精度无导轨位移平台的结构设计

 为了使现阶段在各个机械相关领域中广泛使用的高精度位移平台性能更加完善,位移直线度、定位精度更高,制造成本更低,研制了高精度无导轨位移平台机构.该机构是根据平行四边形和比例杆运动原理研制出来的,除了能达到以上要求之外,且安装方便,体积小,养护简便,在有、无重力的条件下均能正常使用,既可应用于航天领域,也可以应用于其他要求的高精度位移系统中.     

高能激光发射系统光束监测与装调的新方法

高能激光束能量高,波长较长,无法用常规的光电探测器进行接收.为了实现高能激光发射系统中激光束的监测和系统的快速高精度装调,采用间接测量的方法,将激光束的监测转换为激光谐振腔出射镜的监测,并且通过使用光路切换镜,用He-Ne激光束代替高能激光束来完成整个系统的装调.对光束监测系统、装调辅助系统、靶标镜以及光路切换镜等辅助设备的工作原理和使用方法做了简单的介绍.为考察方法的有效性,结合CO2激光发射系统进行了精度分析.结果表明,使用本方法装调后,光轴平行度误差可达到15.9",满足设计指标的20".     

离轴非球面数控抛光路径的自适应规划

根据质点系平衡的加权平均思想,提出了一种新的适用于离轴非球面数控抛光的路径规划方法。根据影响抛光结果的因素,给出了权因子的组成元素及其计算方法,包括常数,加工残差分布以及离工件边缘的距离。给出了权因子间影响系数的粗略确定方法。对一组面形数据进行了虚拟加工,与常规的X-Y直角坐标系型加工路径相比,面形均方根收敛率从0.36提高到了0.62,其它各项数值的表现也均优于常规方法。最后,对算法中的一些问题做了简要的说明和讨论。方法原理简单,效果显著,满足实际使用要求。     

基于线性代数和正则化方法的驻留时间算法

将加工的数学模型由去除函数与驻留时间的卷积过程转变为去除矩阵与驻留时间向量的乘积过程,从而将驻留时间的计算变为线性方程的求解。因测量误差而引入的噪声导致了方程的病态,传统的数值计算方法失效,因此,用Tikhonov正则化对建立的模型进行求解。采用了无须任何先验知识的自适应方法选取正则化参数。对同一组数据采用其他的驻留时间算法进行计算并对比,精度提高了30％以上。最后对一组面形数据使用实际参数进行了模拟加工,加工后的PV、RMS的收敛比率分别达到0.48,0.62,满足实际驻留时间的求解要求。该方法稳定收敛,精度高,设置灵活,是一种较实用的驻留时间算法。     

新型光轴平行度装调仪的设计与分析

为了实现某高能激光发射系统出厂后特别是外场使用时的快速装调,设计了一个光轴平行度装调仪.介绍了平行度装调过程、仪器的光学和机械结构设计,并建立了仪器的三维模型,对设计进行了干涉检查和优化.在此基础上,进行了有限元分析,校核机构的强度.本装调仪的优点是尺寸小、质量轻、便于携带、装调速度快,可以实现高能激光发射系统出厂后特别是外场使用时的快速装调.     

用于微胶接的pL级点胶方法

为了获得与微米级零件尺寸相匹配的pL级胶滴,分析了注射式、喷射式和转移式3种常用的微小液滴生成机制。基于注射式原理设计了一种时间压力型pL级点胶方案,通过视觉在线检测胶斑直径,控制点胶针尖内径、作用压力和时间,得到pL级胶斑。实验研究了针尖内径、压力、时间对胶斑直径的影响,并将此方法应用于激光惯性约束核聚变实验中冷冻靶装配时靶丸零件与充气管零件之间的微胶接。实验结果表明:胶斑直径与点胶针尖内径、压力和时间三者成正比例关系,当使用端部1.2μm内径的点胶针,设置压力为0psi(1psi≈6.895kPa),时间为8～10s时,可以满足胶斑体积小于3pL,直径小于40μm的指标要求。该方法可实现微米级零件微胶接时的pL级点胶,而且工艺简单,易于实现。     

跨尺度微管微球三维半自动装配点胶系统

设计和搭建了一个3D半自动装配点胶系统,用于完成跨尺度零件微管与微球的三维装配点胶任务。系统主要由体视显微镜、变焦金相显微镜、发光二极管(LED)背光源、pL级点胶机、微操作手和零件夹持器组成。采用显微镜高低倍转换的方式实现了零件跨尺度特征的检测。基于提出的半自动装配点胶策略,并配合人工引导和显微视觉伺服技术,快速完成了跨尺度零件的半自动高精度对准和插入点胶。在搭建完成的系统上开展微管与微球的装配点胶实验,对提出的方法和装配精度进行了实验验证。结果表明,系统的位置对准误差优于1μm,角度对准误差优于0.5°,可以实现末端直径10μm的微管与孔径12μm的微球之间的装配和胶接,基本满足对该组件的装配精度和成功率要求。     

连续变焦距镜头焦距实时输出问题研究

用于精密跟踪测量的变焦距镜头为了满足精确测量的需求,需要实时输出准确的焦距值.本文在简单介绍连续变焦距光学系统的分类,以及基本结构形式和原理的基础上,着重分析了其在变倍过程中焦距值实时输出的理论基础,实现方法和存在的问题.     

提高CCD激光自准直测角精度的硬件方法

设计了一个CCD激光自准直测角系统。为提高系统的测量精度和实时性,对系统中的硬件参数进行研究,有效改善了采集到图像的质量。降低数据处理难度的同时,缩短了图像处理时间和提高了系统的测量精度。对系统中小孔光阑的直径,CCD的积分时间,会聚镜头的焦距值,采集卡的亮度和对比度参数分别进行分析,寻找优化值对系统进行改进。对改进前后的系统进行对比实验,实验结果表明,改进后系统的测角精度由原来的5.0″提高到了1.0″,处理一帧图像的时间缩短到了0.417s。