《三維微器件亞微米級精度共焦共像對位機理與精度控制》是依託北京理工大學，由葉鑫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三維微器件亞微米級精度共焦共像對位機理與精度控制
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：葉鑫
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目從我國重大科技攻關和高端微機電製造業急需核心儀表或部件為出發點，面向一個共性問題，即設計加工水平與國際相近，但裝配以後的性能與精度與國際同類產品相差巨大。依據近年來精密微小型機械系統裝配理論方面所取得的成果，提出三維微器件亞微米級精度共焦共像對位機理與精度控制。擬從三個關鍵科學問題展開研究：1、雷射共聚焦裝配對位誤差形成機理，開展誤差溯源，建立誤差模型；2、不同工藝微器件邊緣散射與成像質量影響機理，研究由於加工邊緣因工藝方法、材料特徵而形成的微觀幾何、物理特徵對其平行的共焦光源產生散射、衍射機理對像質的影響規律；3、縱深方向光學邊緣特徵最優三維參數的提取方法，研究不同深度二維斷層圖像信息與坐標點快速匹配算法。本項目將為實現裝配高精度對位提供新的理論和方法，為我國的核心儀表或部件提供精度保障，對於我國在核心儀表集成方面的一些共性問題與核心技術的突破，具有重要的理論意義與套用價值。
結題摘要
本項目從我國重大科技攻關和高端微機電製造業急需核心儀表或部件為出發點，面向一個共性問題，即設計加工水平與國際相近，但裝配以後的性能與精度與國際同類產品相差巨大。為了解決相關“卡脖子”問題，提出三維微器件亞微米級精度共焦共像對位機理與精度控制。項目執行期間，開發共焦對位微裝配軟硬體系統一套，以第一或通訊作者發表SCI、EI檢索學術論文11篇，其中SCI檢索5篇。申請國家發明專利8項，其中獲得授權6項。1、基於雷射共聚焦的高精度微裝配共像對位原理研究：設計了基於單三角反射稜鏡的共焦共像對位方案，並套用該光路於共焦共像對位微裝配原理樣機中，採集初步圖像，並實現了高精度光纖對位裝配。2、不同工藝微器件邊緣散射與成像質量影響機理：對實際待裝配件幾何形貌的散射特性對共焦測量系統回響特性影響進行建模，建立散射特性與成像質量的聯繫。3、縱深方向光學邊緣特徵最優三維參數的提取方法：提出了基於共焦點雲數據的高精度三維位姿匹配方法，搭建了一個關於由ICP算法得到的RT矩陣計算得出的角度與理論角度之間的映射關係的神經網路，分析了整個方法的綜合裝配精度。4、綜合誤差傳遞模型的建立：基於多體系統理論，提出了一種結合視覺系統機械運動誤差的誤差傳遞模型建立方法，計算出幾何誤差元素對最終對位待裝配零件的位姿造成的最大位移和角度偏差。5、基於方差Sobol算法的精度評估方法：對裝配系統的精密運動平台進行誤差傳遞建模，利用雷射干涉儀測量精密運動平台的幾何誤差，確定裝配對象偏差的重要方向。採用基於方差的Sobol算法分別對四個重要方向進行誤差敏感度分析，分析結果可指導系統的選型和安裝要求，便於對精密運動平台做誤差補償。
