摘要：为了提高MEMS微器件成品的封装质量和效率,本文自主设计了新型的激光辅助阳极键合技术系统,并将其运用于硼硅玻璃BF33与硅的键合实验,成功实现了硅与玻璃在低功率下局部区域的完好键合.采用扫描电子显微镜对键合样本界面的微观结构进行分析,结果表明:在玻璃/硅的键合界面有明显的过渡层生成.使用能谱仪测定玻璃基体、过渡层以及硅层所含的化学元素种类及其质量分数,通过对比分析认为:激光在键合层的致热温度和界面区的强电场导致硼硅玻璃耗尽层中的氧负离子向键合界面迁移扩散,并与硅发生氧化反应形成中间过渡层,而该界面过渡层的形成是实现玻璃/硅键合的基本条件.该种新型键合技术操作简单、速度快、灵活性高,可以针对不同键合材料实时调整激光功率、行走速度、扫描时间等参数,可广泛应用于MEMS封装器件中硅与玻璃的键合.

摘要：由于选择顺应性装配机器手臂(selective compliance assembly robot arm,简称SCARA)机器人关节驱动链过长,无法满足电子芯片等制造行业高速、高精度的要求,因此提出了一种直驱SCARA机器人,其特点是结构简单、消除了中间传动环节,代替了传统的伺服电机加减速器驱动的方式。同时,针对直驱关节转矩脉动较大、影响机器人端部稳定性的问题,提出了一种优化和设计思路,对于机器人的整体结构和参数进行了优化。在确定了SCARA机器人最大运动范围之后,分别建立了速度评价函数和刚度评价函数,以速度、刚度性能函数为适应性函数,采用多目标遗传算法对臂长进行优化。臂长优化前后的实验对比显示,优化前关节联合速度最大为3.9 m/s,优化后关节联合速度最大为4.6 m/s,有较大的提升。通过仿真发现:在末端载荷相同的情况下,优化后的形变量更小;优化前重复定位精度为±0.0105 mm,较之传统SCARA机器人的重复定位精度已有一定提升,优化后重复定位精度进一步提高为±0.009 mm。仿真与实验结果证明,遗传算法优化有效解决了SCARA机器人端部稳定性问题,能明显提升机器人关节运动速度。

摘要：为了减小定位平台在X,Y方向的振动误差,实现高精度定位,搭建了宏微结合精密定位系统,由高性能直线电机驱动,气体静压导轨支撑和导向的宏动平台实现系统的大行程微米级定位,并由安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动的微动平台对系统进行定位精度补偿。建立了定位系统机电耦合振动模型,采用比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制与最小节拍响应控制相结合的策略控制宏动平台,采用前馈-PID控制驱动微动平台,通过电容式微位移传感器实时检测定位系统终端的位置输出信号作为微动台的输入信号,实现定位系统的闭环反馈控制,达到宏动平台的振动误差实时补偿的目的。实验结果显示,所设计的微动补偿平台具有良好的动态特性,定位系统具有良好的误差实时补偿效果,针对X,Y向的振动范围由补偿前的4和3.5μm,补偿后减小到1μm的范围内。结果表明,所研究的振动误差补偿方法可以有效减小定位系统的振动误差,提高系统的定位精度。

摘要：精密定位平台在导轨动连接处刚度较差,在高速高动态工作中这里易产生偏摆振动。为了减小偏摆误差对定位平台的影响,提高定位精度,通过对直线电机驱动、气浮导轨支撑和导向的高精度定位平台进行研究。根据定位平台偏摆误差的动态特性,采用偏摆误差补偿方法,设计一种偏摆误差检测系统,采用平尺和微位移传感器相结,具有高频响、非接触式的特点。设计了一种基于压电陶瓷驱动的x,y两维微位移补偿机构。同时,通过将气浮导轨滑块副简化成弹簧、质量和阻尼相结合的系统,推导出了定位平台两自由度的偏摆振动模型。基于误差补偿系统的偏摆误差补偿实验表明,精密定位平台的定位精度得到了较大提高,定位平台的定位精度优于2μm。

摘要：V带与轮槽接触面间周向摩擦力与拉力不共线,导致V带实际运动轨迹并非理论圆弧。为描绘V带真实运动轨迹,实验设计了3种测量方法,讨论了各方法的精确性、操作性,并利用距离传感器法测定了不同转速条件下V带的真实运动轨迹,为准确计算V带当量摩擦系数影响角γ以及当量摩擦系数μV提供了有效途径。

摘要：“现代设计方法”是机电工程专业一门重要的专业必修课程。聚集于新工科中解决复杂工程问题的能力这一重要目标,针对目前教学中存在的一些不足之处,本文从教学内容、教学模式与教学方法等角度提出了相应的教学改革措施,为进一步培养学生解决复杂工程问题能力提供借鉴。

摘要：MEMS石英谐振式加速度计微组装装备是集多功能模块和关键技术于一体的自动化微装配系统,具备高精度和高效率特性,因此研制了一种应用于该系统的显微视觉定位方法。首先,依据微组装工艺分析,设计了具有上下双目显微视觉的精密定位结构。其次,基于九点标定原理,并于自主设计的高精度棋盘格标定板建立世界坐标系,实现了相机像素坐标系至世界坐标系的转换。最后,通过CIE色度图灰度重建以及Canny边缘检测算法,提出了加速度计装配特征的高精度识别方法。实验结果表明:系统显微视觉定位精度优于5μm,装配特征识别时长小于5 s。

摘要：根据石英振梁和石英摆片的高精度、低应力装配需求,设计了包括双显微视觉、装配运动控制模块、微吸附装置、粗定位工装的MEMS谐振式加速度计的微组装系统。对显微视觉定位算法以及精密运动控制方法进行了深入研究,提出了结合低温活化键合工艺的MEMS谐振式加速度计微组装新方法,并进行了MEMS谐振式加速度计微组装实验。实验结果表明,传感器的微组装精度小于10μm,满足传感器装配精度需求,有效解决了传感器人工装配精度差等问题。