微系统自动化装配技术

第1章 微系统装配技术概述 1

1.1 概述 1

1.1.1 微机电系统（MEMS）概述 1

1.1.2 微装配（Micro Assembly）系统概述 3

1.2 微系统装配技术 6

1.2.1 微装配发展阶段 9

1.2.2 微装配方法 9

1.2.3 微装配分类 15

1.3 微装配系统的组成、功能及特点 17

1.3.1 系统组成 17

1.3.2 系统特点 18

1.3.3 系统功能 19

1.4 微系统装配发展方向 20

第2章 微夹持驱动与操作技术 21

2.1 微夹持驱动与操作技术概述 21

2.1.1 微夹持技术概况 21

2.1.2 微夹持器类型 23

2.2 微夹持驱动技术 32

2.2.1 静电驱动 32

2.2.2 热驱动 39

2.2.3 电磁驱动 41

2.2.4 压电驱动 43

2.2.5 超磁致伸缩驱动 48

2.3 微操作技术 50

2.3.1 微操作技术概述 50

2.3.2 微操作的特点 52

2.3.3 微操作黏附现象 53

2.3.4 人-机交互微操作环境 59

2.3.5 典型微操作技术及应用 60

2.4 微夹持器的设计与实践 64

2.4.1 微夹持器总体方案 64

2.4.2 微夹持器的结构设计 66

2.4.3 微夹持器加工工艺设计 73

2.4.4 微夹持特性分析与仿真 78

第3章 微系统装配视觉技术 82

3.1 视觉技术概述 83

3.1.1 基本原理 83

3.1.2 视觉系统的组成 84

3.2 视觉系统功能与实现 85

3.2.1 系统功能 85

3.2.2 视觉实现 86

3.3 图像处理技术 87

3.3.1 图像预处理 87

3.3.2 边缘检测 91

3.3.3 目标识别 93

3.3.4 图像特征跟踪 100

3.4 自动调焦技术 101

3.4.1 自动调焦原理与方法 101

3.4.2 图像处理法自动调焦 104

3.4.3 微装配自动调焦实现 109

3.5 深度信息提取 112

3.6 视觉技术的应用 115

3.6.1 典型微装配视觉系统 115

3.6.2 发展趋势 118

第4章 微系统装配控制技术 120

4.1 概述 120

4.2 控制技术 121

4.2.1 虚拟现实技术 121

4.2.2 视觉伺服控制技术 122

4.2.3 过程仿真 126

4.2.4 人-机交互技术 127

4.3 典型应用 129

4.3.1 基于微机器人的微装配系统FMMS 129

4.3.2 基于视觉伺服的微装配系统 130

第5章 微型机器人技术 135

5.1 微型机器人概述 136

5.1.1 概述 136

5.1.2 系统分类 139

5.1.3 系统组成 140

5.2 微型机器人驱动技术 142

5.2.1 驱动方法概述 142

5.2.2 压电微电机驱动 147

5.2.3 电磁微电机驱动 151

5.2.4 磁致伸缩驱动 154

5.3 微机器人装配发展趋势及典型应用 156

5.3.1 发展趋势 156

5.3.2 典型应用 156

第6章 微／纳自组装技术 161

6.1 微纳自组装概述 161

6.1.1 基本原理 161

6.1.2 系统特点 162

6.2 自组装概念与原理 163

6.2.1 自组装概念 163

6.2.2 自组装分类及原理 163

6.3 微纳系统自组装技术 170

6.3.1 纳米技术的发展 170

6.3.2 MEMS中的自组装技术 172

6.4 自组装的典型应用及发展趋势 175

6.4.1 制造纳米机械器件 175

6.4.2 用自组装进行微器件装配 176

6.4.3 自组装的发展趋势 177

第7章 微系统装配设计与实践 178

7.1 系统总体设计 178

7.1.1 系统组成 178

7.1.2 系统模块 180

7.1.3 系统建模 183

7.2 微动工作台设计 188

7.2.1 结构组成 188

7.2.2 驱动器设计 189

7.2.3 柔性机构的设计 190

7.3 驱动控制系统 203

7.3.1 驱动系统 204

7.3.2 控制系统 207

7.4 系统装配实验 211

7.4.1 系统标定 211

7.4.2 实验结果与分析 215

参考文献 223