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視覺智能的激光切割機刻蝕技術

2013年07月10日 14:17來源:東莞市博世機電設備有限公司 >>進入該公司展臺人氣:870


  歐洲各國也在視覺方面進行了深入研究。德國卡爾斯魯厄大學(Karlsruhe研制了Miniman機器人。該機器人可以實現(xiàn)精密移動,再配以管狀操作手后可以完成微操作任務.SergejFatikon教授等人在此基礎上增加了視覺傳感器和力覺傳感器,研制了MinmanⅢ型機器人。在視覺系統(tǒng)引導下,機器人可在光電顯微鏡或掃描電子顯微鏡下完成lOnm以下的高精度微操作,安裝微夾持器岳可以對微小物體進行高精度夾持、搬運、操作和定位。該研究小組將視覺系統(tǒng)分為全局和局部傳感器系統(tǒng)進行分別研究并在微視覺系統(tǒng)下的目標識別和深度信息,獲取方法等方面進行了探討。該系統(tǒng)配上吸管后實現(xiàn)了對20um的細胞進行拾取、移動和定位等操作。瑞士洛桑大學采用激光掃描顯微鏡作為監(jiān)視裝置,利用激光切割機直接測量高度信息,根據(jù)圖像獲得平面信息。
  
  美國核能源部Sandia國家實驗室研制出了一臺能對10~100微米的微器等進行裝配的機器,該實驗室在CAD自動裝配上有長足的進步,他們采取激光打標機傅立葉算法產生顯微的合成圖像,并將此圖像的信息反饋給伺服系統(tǒng),控制系統(tǒng)在X、Y平面上的位置是整個系統(tǒng)的實物照片。
  
  實驗室對于微器件的夾取采用一種鎳、銅以及坡莫合金制造出來的微夾鉗.該微夾鉗長為20.8mm,厚度為200um,由一線性直流馬達驅動,實物女口圖。此微激光切割機操作控制系統(tǒng)應用于光電和光機械制造行業(yè)中,例如光纖激光切割機排列和校對,集成電路組裝,在微創(chuàng)*和微生物學中也有潛在的應用前景,是該系統(tǒng)在微陣列孔中插針的照片。同時,在視覺信息基礎上開展了微小型機器人微操作的虛擬現(xiàn)實技術的研究。相對國外,國內研究起步較晚,直到zui近才有微操作視覺方面的相關研究報道出現(xiàn),北京航空航天大學、南開大學首先以生物細胞為研究對象,在視覺系統(tǒng)的伺服控制、深度信息獲取方法等方面進行了探討。哈爾濱工業(yè)大學以微機械零件裝配為操作目標,以體式顯微鏡作為監(jiān)視激光切割機系統(tǒng)進行了視覺系統(tǒng)的研究。
  
  激光切割機刻蝕(etching)加工是在微制造技術中zui常見和zui重要的工藝環(huán)節(jié)。從形象上講,刻蝕也可稱作“可控直接微去除”.采用激光切割技術來完成刻蝕,不同材料有不同的反應。激光切割機刻蝕加工的要求是:①具有整齊的邊緣;②具有的深度控制;③刻蝕反應的效率盡可能高。通過第①、②點的要求,達到所需要的設計結構。
  
  激光切割機刻蝕工藝在微制造中的主要應用在微通道、微槽、微液池等結構的制作中。采用激光切割刻蝕加工的典型微結構,目前,能夠進行刻蝕加工的激光大多是采用準分子激光和飛秒激光。由于光子能量在3.5eV(351nm)~7.9eV(157nm)之間,準分子激光輻射可以被分子強烈的吸收,并誘導電子躍遷到受激態(tài),例如C—c雙鍵或羰基一C=Oo吸收與一定的電子態(tài)間的躍遷相關。分子作為吸收中心常稱為“發(fā)色團”,當這些發(fā)色團是共軛鏈的一部分的時候,躍遷能量展寬或平移至較低的值.包含這些發(fā)色團的材料顯示出對紫外激光有較高的吸收率。比如可以確定地觀察到聚酰亞胺因包含苯環(huán)和羰基而顯示出很強的吸收率,而PTFE因缺少這些發(fā)色團面很難加工。當激光切割機激發(fā)能量等于電子的鍵能,迫使分子分裂(斷鍵模型)時,受激分子能達到非受激態(tài)。如果分子是實體(或固體)的一部分,快速熱衰減很可能的,過剩的能量被轉換為振動、轉動和周圍分子的平移。吸收的激光能量導致體材的快速加熱,并且當能量密度足夠高的時候,分離將發(fā)生,小的揮發(fā)性的分子可以形成。高的蒸氣壓力導致爆炸性的氣化,并形成爆轟波。
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