微颗粒的三维空间跨尺度装配方法

针对微颗粒空间装配的问题,以外径为十几微米的微颗粒与外径为几百微米的柱腔装配为研究对象,开展微颗粒空间跨尺度装配方法研究。首先,针对微颗粒受到基底表面作用力影响不易被拾取与释放的问题,分析了微颗粒的受力情况,设计了真空吸附式微夹持器用于微颗粒的拾取与释放;然后,针对由于微颗粒与柱腔的尺寸跨度大,很难实现装配过程中二者空间位置实时监测的问题,设计了具有多维视觉监测功能的微装配机器人并且建立了多维视觉监测模型,实现微颗粒与柱腔装配过程的在线监测;最后,提出了基于多维视觉监测模型的微颗粒与柱腔空间半自动装配方法。实验结果证明了所提方法的有效性,并且实现了将外径为20μm的微颗粒放入外径为200μm的柱腔内的目标。该方法适用于微机电系统制造中微颗粒的三维空间装配。     

微装配中微靶球的三维移动

设计了一种用于惯性聚变的微靶球三维移动装置。采用CCD显微镜检测实现闭环装配以保证精度;由电控平移台作为粗动环节,压电陶瓷作为微动环节而形成的两级微动机构可以实现最小分辨力为0.1μm的微位移;直线 旋转执行器的旋转/线性移动实现了微靶球的三维移动;专用真空吸取器的设计解决了微靶球的取放问题。     

微型零件胶粘接的微装配技术

微型零件的胶粘接技术是微装配中一种重要的联接技术，用于微小型产品的制造。本文介绍了微型零件的胶粘接技术及其所研制开发的用于胶粘接的微装配机器人系统，对微型直线电机导轨的胶粘接进行了说明，分析了胶粘接过程中可能出现的问题，提出了基于视觉图象对微型零件胶接过程的检测方法，通过图象处理测量胶滴的点样位置和大小，以确保胶粘接的质量。     

微装配系统三维坐标变换的研究

提出了基于立体视觉的微装配系统中微器件三维坐标变换的方法.该方法的系统模型中综合考虑了CCD摄像系统、显微成像系统、工作台以及微夹持手等多坐标系统,并运用光学原理,建立了微装配系统中微器件成像关系.研究分析表明,这种方法是一种有效、简单、易行的方法.     

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。     

一种微型步进电机的微胶接装配方法的研究

采用微胶接技术装配微型步进电机的基体和导轨。对胶粘剂的点胶特性进行实验,指出微电机胶接装配中影响胶接质量的两个关键因素是胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散。为了解决该问题,在基体胶接区表面通过蚀刻方法加工出凹槽结构,给出凹槽尺寸的确定原则和胶接实验的条件。结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有“容错性”,可以在一定程度上克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响,但胶滴点胶的位置误差可能引起胶滴溢出凹槽。     

跨尺度二维工作台系统研制

为实现大行程、纳米分辨力的定位目标,研制了跨尺度二维工作台系统。采用大行程宏动台和六自由度微动台组合的方式,搭建了宏/微双驱动高精度二维工作台系统。该系统利用机器视觉技术,采用图像处理方法确定系统中各个零件的位置和方向,宏动台高速移动实现粗定位,通过微动台与宏动台的循环配合工作,最终实现二维工作台系统的纳米级定位精度。实验结果表明,200mm×200mm二维工作台的定位精度在0.6μm左右,该工作台系统具备了大行程、定位时间快、智能化等优点。     

面向装配的跨零件特征造型的模型表示与实现

在产品设计中 ,许多典型的结构特征具有跨零件性 ,如螺钉、销联接等。在现代 CAD系统中 ,特征造型是面向单个零件的 ,在处理跨零件特征时不仅造型效率低 ,而且破坏了这类跨零件特征明确的工程意义。本文在研究这类特征内在的跨零件性、局部修改性及装配关系的基础上 ,将面向零件的特征造型向面向装配的跨零件特征造型延伸 ,提出了虚零件等概念 ,建立了其数学模型 ,表达了在装配建模时通过虚零件对装配对象实体模型自动进行局部修改的关系 ,根据这一模型提出了其实现技术。在自主开发的超人 CAD/ CAM软件和商业 CAD/ CAM系统 UG上开发了机械联接单元智能快速设计软件包。实践表明 ,提出的方法在创建跨零件特征造型时工程语意明确 ,具有高效性、方便性、自然性、智能性等特点 ,并且可以方便地同传统特征造型系统融合     

微器件装配系统总体方案研究

微器件装配技术是微机械的关键技术之一,本文从微器件装配系统的特性和功能出发,提出了一套微装配系统设计方案,并对系统各个组成部分进行分析,介绍了系统实现的方法。     

考虑装配图生成和修改的二维参数绘图系统

结合已有的零件图参数化技术和基于深度测试的装配图消隐技术，提出了一种对装配图进行参数化修改的新技术。详细讨论了零件图参数化模型和装配图修改模型的建立过程及特点。     

面向装配的三维参数化标准件库的开发研究

利Pro/Foolkit和VC 结合对Pro／E进行二次开发,实现了面向装配的三维参数化标准件库建立。介绍了三维参数化标准件库的方法和技巧,并用一个圆柱齿轮的参数化的装配实例进行了验证,有效地提高了设计效率。对Pro／E的二次开发和零件标准化技术的推广具有较好的实用价值。     

微小光学器件装配系统与实验研究

在激光陀螺谐振腔上精确装配微小光学器件合光棱镜和光电管的过程称为合光,它是激光陀螺制造过程中的关键环节。传统的人工合光装配效率低、质量一致性差,已不能满足激光陀螺的生产需求。因此,本文在分析合光原理的基础上,开发一套由合光机构、信号处理、视觉检测及控制模块等组成的自动合光装配系统。根据合光装配特点,设计了双臂协同运动的合光机构,保证操作精准度的同时提高装配效率。激光陀螺合光信号易受干扰,提出采用Sallen-Key低通滤波器对合光信号进行滤波处理,有效地滤除了残杂噪声。控制模块通过机器视觉辅助完成合光棱镜的粗调,采用层次分析法综合多个评价参数确定光学器件的最佳位姿,实现合光装配自动化。试验结果表明,开发的激光陀螺合光装配系统能够成功地完成光学器件的精确装配。     

Integrated modelling of a time-pressure fluid dispensing system for electronics manufacturing

In electronics manufacturing the time-pressure dispensing system has been widely used to squeeze adhesive fluid in a syringe onto boards or substrates with pressurised air. For accurate control of the fluid volume, it is vital to have a thorough understanding of the whole process. However, the complexity of the process, which includes air-fluid coupling and their nonlinear uncertainties, makes it difficult to obtain an accurate process model. Using the spectral method, an approximate fluid flow model for both the Newtonian and non-Newtonian fluid can be developed. By taking into account nonlinear flow passing through the valve, attenuation and time delay in the pneumatic lines, syringe chamber dynamics and fluid flow dynamics, a simple but effective model is derived to describe the whole dispensing system with reasonable accuracy. Experiments performed thereafter validate the model.     

基于焊装工艺相似的白车身零件实例检索

为充分利用前人的成功工艺经验,提出了一种基于焊装工艺相似的白车身零件实例检索的方法。考虑零件的主特征、辅助特征及特征之间的约束关系,建立了零件特征信息模型。从焊装工艺相似的角度,分3个阶段计算了零件间的相似度。第一阶段计算零件间主、辅特征的形状相似度和关系相似度,过滤掉形状不相似的零件;第二阶段计算零件间的几何尺寸的相似度,再次过滤掉尺寸相差较大的零件;第三阶段计算零件间的材料种类和材料厚度的相似度,获得工艺最相似的零件。通过具体的实例验证了该方法的有效性。     

3D环境下飞机装配工艺规划与仿真一体化模型

为实现3D环境下飞机装配工艺规划与仿真过程的集成和统一,提出了一种飞机装配工艺一体化模型。该模型综合了装配工艺设计对产品对象以及工装、工具等资源对象在信息组织管理、零件几何运动描述等方面的要求,确定了装配＂产品—资源—工艺＂间的层进映射关系,将产品对象和资源对象间复杂的1∶N或N∶1关系分解为具体的1∶1关系,并基于文件对象结构原理建立了其数学表示模型。以某飞机中央翼部件装配为例,将该建模方法应用到自主开发的数字化飞机装配工艺规划与仿真系统中,验证了所提方法的有效性。     

A learning mechanism for parts recognition in an intelligent assembly system

In this paper, a learning mechanism (LM) for parts recognition in an intelligent assembly system is presented. It differs from the mechanism used in the standard back propagation (SBP) neural network in two ways. First, the searching direction is changed from the negative gradient direction to the variable metric direction. Secondly, the constant learning rate is changed to a variable optimal learning rate. The combination of these two improvements leads to the training process being greatly speeded up, and convergence is assured. Several application examples are presented. Results indicate that the proposed LM is superior to the SBP in learning speed, convergence and stability.     

基于三维零件图及装配图的多媒体课件设计及制作

采用SolidWorks软件完成零件的三维实体建模和装配模型，并在其插件模块Solidworks Animator上完成零件的三维装配动画的制作，使学生在理解的基础上掌握零件图、装配图的表达，激发学生的学习兴趣，收到较好的教学效果。     

复杂零件三维中间工序模型逆向生成技术

针对传统的复杂零件三维中间工序模型生成方式通用性差、生成效率低等问题,提出一种面向全三维工艺设计过程的中间工序模型逆向生成方法。研究了中间工序模型的定义与逆向生成技术、加工工艺信息与建模信息之间的映射关系。分析了零件工艺结构与中间工序模型的关系,并设计了基于特征工序分组的全三维设计流程。通过建立加工工艺信息与中间工序模型辅助生成工具的对应关系,将中间工序模型的构建转变为实体建模操作,从设计模型出发派生出各中间工序模型。最后通过实例验证了该方法的可行性。     

螺栓螺母在3D软件中的装配方法的研究

以UG为载体,用几种不同的方法,详细介绍机械设计中螺栓、螺母的装配方法,这些装配方法,也可以应用于其他机械设计的3D软件。