超声空化效应对大功率LED封装胶黏度的影响

提出利用超声空化效应处理混合胶液,从而达到降低胶液黏度、实现胶液顺利转移的目的;搭建了超声处理荧光粉胶液的实验平台,研究了超声功率、超声频率和超声处理时间对胶液黏度的影响规律,采用气动点胶机将处理后的胶液进行点胶,比较了处理前后两种情况的出胶情况和胶滴直径。实验结果表明,经过超声处理后,胶液黏度明显下降,且出胶顺利、断胶均匀,喷射点胶过程中,胶液的一致性显著提高;超声处理环氧树脂与荧光粉混合胶液,可以有效降低粉胶混合液的黏度,并实现顺利点胶。     

半自动装配微靶技术研究

研究设计了一种微型靶标的半自动装配系统。该系统可以对两个半圆柱夹具(直径0.8mm,高1.6mm)和微小球体靶标(直径0.2mm)进行半自动装配。文中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方法。分析了各个运动调控项目的工作原理和结构设计方法。并经过实验证明,装配可以达到各项平行度误差和小球中心与两个半圆柱中心的位置误差均不超过3μm。     

面向微装配的真空吸附控制系统研究

微装配是实现MEMS器件封装的关键技术。以微小零件的装配为研究对象,结合实验室现有的精密位移台和CCD工业相机,以USB2831数据采集卡为基础搭建了硬件系统,以VC++6.0为系统软件开发平台,采用基于动态链接库的方法编写了真空吸附控制系统软件。通过对5个不同形状微小零件的装配,装配精度达到4.9μm。验证了控制系统搭建的可行性,控制系统软件操作简单可靠,具有较强的实用性。     

微喷部件阵列孔电火花加工工艺试验研究

比较各种微细阵列孔的电火花加工方法,分析了单电极加工微细阵列孔方法的优点。以去离子水作为工作液,在已研制成功的微喷部件阵列孔电火花加工机床上进行单电极加工微细阵列孔的工艺试验,研究电源参数对微细阵列孔的孔径一致性、加工效率及电极损耗的影响规律。优化微细阵列孔加工的电参数,实现稳定的一次性加工256个直径小于50μm、偏差小于2μm的微细阵列孔。     

基于压电陶瓷的微进给工作台及其控制系统的软硬件实现

论文提出并介绍了一种基于压电陶瓷的微进给工作台及其控制系统的软硬件实现方法。它是由压电陶瓷、柔性铰链机构和单片机控制系统所组成的系统。将该系统以一定的方式安装在已有磨削机构上，就可以实现对高精密零件的磨削加工，实验表明，它可以保证机床的最大定位误差小于0．04μm，最大归零误差小于0．04μm。该系统已经用在精密外圆磨床上完成对工件的超精密磨削加工。满足工件最大加工误差小于0．05μm。该系统不仅用在外圆磨床的精密进给上，还可以用在平面磨床和内圆磨床上实现对高精密零件的超精密加工。     

应用在惯性约束核聚变系统中的压电陶瓷微机械手的设计

研制了应用在惯性约束核聚变装配系统中的压电陶瓷做机做下，并对压电陶瓷的驱动电路，计算机控制的硬件及软件系统设计，以及系统的标定方法等进行了详细的叙述。该机械手应用于惯性约束核聚变装配系统靶标的位置调整中，实验证明其位置误差小于1μm.     

基于IPC+TwinCAT 3平台的巡边框胶涂布控制系统设计

为优化整面式涂布工艺，提高光刻胶材料利用率，减小曝光显影面积，设计基于“IPC+TwinCAT 3”平台的巡边框胶涂布控制系统。搭建“IPC+TwinCAT 3”控制系统硬件平台，运用经典控制策略，实现9轴精密运动，运用视觉检测，实现了巡边框胶涂布和偏差测量。以IPLUI为平台，设计等级权限的人机交互，最后完成了小批量涂布试验。结果表明：该系统运行稳定，框胶膜厚处于0.6～2μm标准范围，优化后材料利用率高于97%,提高了框胶涂布的自动化水平。     

面向自动化精密装配的视觉定位引导系统

针对总装生产线精密装配现状,项目设计开发了一种机器视觉定位引导系统,主要实现工业机器人在运动过程中完成在线采集不规则工件图像、视觉定位、角度补偿及精密装配作业。该系统首先采集实时工件图像,利用改进优化的九点标定算法对机器人进行视觉标定可以提高算法的精度;通过预处理操作获取质量较好的图像,按顺序创建卡尺工具,采用加权最小二乘法拟合工件亚像素边缘,再根据相关二维测量算法获取工件中心坐标。最终将得到的位姿数据传送给6轴机器人进行精密装配任务。实验结果表明,该视觉定位引导系统具有现场环境下的高精度定位检测功能,自动化装配定位精度在X方向最大定位误差为0.0281mm、Y方向最大定位误差为0.026mm,足以达到自动化装配生产线的技术要求,具有较好的应用前景和参考价值。     

pL级微量胶液转移分配过程的路径规划方法研究

针对pL级微量胶液转移分配过程中,移液针重复行程较多、作业效率低下的问题,通过机器视觉和改进后的遗传-蚁群算法精准快速地规划路径,提高微量胶液转移分配的效率。搭建了包括机器视觉系统、胶液分配系统和驱动控制系统在内的胶液转移实验平台。通过对采集图像的既定点位进行模板匹配得到相应位置信息,基于位置信息进行路径规划实验并将此算法与常见算法进行比较,观察其能否精确、快速地规划微量胶液转移分配的路径。实验结果表明：通过机器视觉和改进后的遗传-蚁群算法,移液针转移后形成的胶滴体积达到pL级,胶滴平均直径为68.6 μm,且准确落在既定点位上,其工作行程缩短了67.9%,作业时间大幅度降低,可有效提高pL级微量胶液转移分配的工作效率。     

紧耦合气雾化制备Al基合金非晶粉末的研究

研究了紧耦合气雾化制粉过程中AlNiY合金熔滴的冷却行为以及非晶颗粒的形成机制.结果表明：（1）AlNiY合金非晶化的临界冷却速率大致为10^3K/s;（2）熔滴的冷却速率与直径成反比,当直径小于25 μm时,熔滴达到临界冷却速率实现非晶化.当直径大于25μm时,熔滴无法获得非晶化临界冷却速率,只能发生形核结晶;（3）熔滴的非晶化还与雾化过程相关,由于熔滴破碎时的位置和温度不同,获得的冷却速率将不同,出现了相同直径（小于25 μm）的颗粒存在非晶和结晶两种状态.     

基于光学原理的轴承球体表面缺陷检测方法研究

目的 实现球体表面微小缺陷的非接触式检测。方法 基于激光散射和剪切干涉的光学原理,设计了适用于微小缺陷检测的光路系统,搭建了可适用于不同直径球体检测的精密可调节检测光路系统平台,通过对标定板的检测及重复性实验,确定光路系统的检测精度。采用高精度气浮主轴搭建了精密可调节的球体运动平台,通过对直径20 mm的G5级高精度氮化硅陶瓷球的检测实验,以及通过对一半抛光一半未抛光直径20 mm轴承钢球体的检测对比实验,验证光路实验平台对于球体表面微小缺陷检测的可行性。 结果 标定板上4 μm宽、63 nm高的条纹的剪切干涉信噪比为8∶1,具有相对较高的信噪比。G5级高精度氮化硅陶瓷球的检测试验以及一半抛光一半未抛光轴承钢球体检测的对比实验,验证了该光路实验平台中,激光散射可灵敏地检测较深的微米级缺陷,剪切干涉可灵敏地检测较浅的微米级缺陷。结论 基于光学原理搭建的球体表面微小缺陷检测平台,可以实现对球体表面微米级别缺陷的检测。     

基于线结构光的型钢自动焊接位置检测技术

摘要： 针对现有H型钢现场焊接过程中多为人工焊接、劳动强度大、操作环境恶劣且人工测量随意性大等问题,提出了一种基于视觉与图像处理的型钢自动焊接位置检测技术。该技术主要基于线结构光测量法来实现对型钢轮廓的检测从而确定焊接位置,利用激光线的位置确定焊缝位置,结合焊接机器人达到自动焊接的目的。先利用张正友标定法获得相机内参数和畸变系数,再通过最小二乘法拟合激光平面的方法实现激光平面的标定,结合两者实现整个测量系统的标定,然后基于OpenCV编程接口实现图像处理,最后利用ABB机器人工具坐标系对该测量方法的检测精度进行评价。针对检测点深度方向坐标误差较大问题提出一种误差拟合方法,应用此方法进行多种型号H型钢测量试验。试验结果表明,采用上述方法标定后的线结构光视觉测量系统测量误差小于1 mm,达到了较高的标定精度,明显降低了坐标误差,能够满足焊接使用要求。 创新点： 利用标准量块提出一种误差拟合方法,可有效降低坐标误差。     

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法

关节机器人具有自动化程度高、运动精准等优点,被广泛应用于电弧焊接领域。但是,由于被焊接工件存在加工、装配以及安装定位误差。所以,在焊接质量要求较高、且被焊接工件一致性不好的情况下需要配套焊缝跟踪系统方能实现高质量的焊接作业。电弧传感作为焊缝跟踪的传感方式具有系统结构简单、传感位置与焊接位置重合等优点,但也具有信噪比小、精度差、跟踪参数调整困难等缺点。本研究利用电弧传感的优点,结合机器人焊接对焊缝形状位置的预知特性,利用电弧传感作为基础偏差传感器,机器人控制器根据电弧传感器测量的偏差信号,对当前焊接点进行调整的同时,还对焊缝曲线的空间方程进行调整,从而实现对焊缝曲线上未焊接点的偏移量进行预判,实现焊缝偏差的前馈调整。     

遥控焊接工具装配力控制的重力补偿算法

在"宏观遥控,局部自主"控制思想的基础上,建立了机器人遥控焊接工具装配力控制试验系统.通过工具重力计算和线性最小二乘进行工具负载参数标定,并提出了基于工具负载参数的重力补偿算法,用于消除工具装配力控制过程的重力干扰.针对专用的装配工具,进行了负载参数标定试验和无接触条件下的重力补偿试验.结果表明,工具重力补偿算法达到了较高的精度,重力补偿的最大误差小于1 N,重力矩补偿的最大误差小于0.1 N.m,能够满足工具装配局部自主力控制的需要.     

基于工具坐标标定改进的工业机器人零点位置自整定方法

在工业机器人应用过程中更换工具时需要重新标定工具坐标,一般情况下工具坐标通过固定点约束的3点法进行标定,此方式在机器人本身零点位置不准确的情况下往往会得到一个较差的结果。基于3点法中定点约束的原理,提出一种改进的工业机器人零点位置自整定方法,对出厂标定过的六自由度串联机器人,修改其零点位置与工具坐标的标准值产生给定误差,基于空间内一个固定点的约束关系,在已知机器人连杆参数的情况下建立机器人坐标变换模型,取21组机器人关节角与笛卡尔坐标数据作为辨识条件参数,机器人工具坐标与零点位置的偏差作为未知数据,通过最小二乘迭代算法计算出工具坐标与零点位置的偏差数据。将实验对象的整定结果和给定的误差参数进行对比,整定结果基本与给定误差一致,并通过比较自整定前后示教器上的位置显示值之间的误差值,证明了校准算法的可行性。     

基于能量中心匹配的射线实时成像铸件缺陷自动三维定位方法

针对射线实时成像检测中铸件缺陷三维位置对评价其危害程度的重要性,研究一种基于能量中心匹配的铸件缺陷自动视差定位方法。提出基于缺陷区域能量中心的不同视角投影下匹配对应点确定方法,使其具有对平移、旋转、尺度和强度的不变性,并保证缺陷匹配点在空间位置上的一致性。然后,提出利用能量中心不变量构成缺陷区域特征矢量,进行多缺陷情况下缺陷区域的自动匹配。最后,基于能量中心匹配点的空间坐标视差计算方法,实现铸件缺陷自动三维定位。实验表明,基于能量中心匹配的铸件缺陷三维定位有较高精度,平均相对定位误差小于5%,优于现有传统方法。     

数控车床主轴箱虚拟装配系统的研究与应用

以虚拟装配技术为理论依据,虚拟现实软件EON Studio为仿真平台,数控车床主轴箱为研究对象,详细论述了虚拟装配系统实现的功能以及设计方案,深入分析了系统设计的关键模块包括自动装配、手动装配、运动仿真、碰撞检测等模块的功能,利用集成开发工具Visual Basic将系统各模块集成起来,形成一个完整的虚拟装配系统。测试结果表明该系统可以很好地解决目前企业机械产品装配环节存在的问题,有助于高校或企业的实践教学或员工培训,具有重要的实用价值。     

基于结构光的角焊缝空间位置检测系统

自主研发了一种基于结构光图像的角焊缝空间位置检测系统。通过调节相机和标定板的相对位置进行多次拍摄,采用L-M算法开展标定数据最优化拟合,标定相机内参和外参。在结构光图像上,逐列提取灰度主峰,并基于迭代端点拟合法进行平滑处理,利用渐进霍夫变换方法确定结构光图像的角点。基于标定获得了空间转换关系,计算角焊缝空间位置坐标并反馈给焊接机器人。测试结果显示,该方法较好地完成了三面体结构工件角焊缝的机器人位置调整,机器人焊接系统的实测最大位置偏差小于±0.15 mm。     

基于图像处理的数字刀具测量仪实验研究

研究了一种基于数字图像处理技术的高精密刀具测量仪。仪器使用红色LED光源垂直照射被测刀具,CCD数码相机采集刀具图像并转换成数字信号,通过通用串行总线接口传入计算机并由数字图像处理软件进行处理。图像处理软件采用一种改进的自动调焦算法实现大范围快速调焦,采用一种新的相机标定方法求解精确的标定参数,采用一种复合型亚像素边缘检测算法提取刀具边缘。仪器具有精度高和自动化程度高等优点,为数控加工中心的高精密加工提供了保证。实验结果证明:仪器的重复性测量精度可达3μm。     

基于PCM/CAE集成的虚拟装配检测及工艺优化

开发了基于点云模型(PCM)/CAE集成的虚拟装配检测系统,将PCM与CAE模型进行了集成。聚焦虚拟装配检测过程中的误差分析问题,研究了基于仿真的零部件制造与装配误差分析方法。为了使一个存在各种变形与制造误差的零件达到理想或设计目标的装车状态,采用了多目标优化方法,实现了基于CAE仿真的虚拟装配分析与装配工艺优化。