检索结果-南通市图书馆

作者：陈永健汕头大学

学位级别：硕士

本文以国家自然科学基金项目(50375051)、教育部科学技术重点项目(104149)、广东省自然科学基金重点项目(036548)为依托,针对微定位和微操作技术中广泛应用的柔顺机构的设计问题,探讨了运用基于有限元法的连续体拓扑优化技术作结构优化... 详细信息

本文以国家自然科学基金项目(50375051)、教育部科学技术重点项目(104149)、广东省自然科学基金重点项目(036548)为依托,针对微定位和微操作技术中广泛应用的柔顺机构的设计问题,探讨了运用基于有限元法的连续体拓扑优化技术作结构优化的方法和驱动单元的配置优化问题,并应用此方法作实例设计与分析。本文主要包括以下几个方面的内容: 首先,考虑压电驱动单元与机构本体在耦合作用的情况下建立了设计域的有限元模型,比常用的简化模型更接近真实的状态,使后续的拓扑优化更趋合理;第二,运用基于有限元法的连续体拓扑优化技术和多目标函数建立了设计的优化模型,使机构的柔度与刚度的比例得以控制;第三,运用准则法进行柔顺机构的拓扑优化设计;第四,运用满应力法初步便捷地解决应力约束问题;第五,优化了驱动单元的位置和尺寸,使整个机构的优化设计更为完善;第六,在单输入单输出的拓扑优化技术的基础上,提出了多输入多输出的柔顺机构拓扑优化方法,为多自由度的柔顺机构的设计提供了参考方法;第七,提出了运用多目标函数技术来抑制输出耦合现象。在结构许可情况下,采用对称结构和组合输入的方法完全消除输出耦合现象,使多自由度的柔顺机构的控制更加容易;最后,编写优化程序,完成了柔顺位移放大器,多自由度的夹持器和多自由度微动平台的拓扑优化设计。既为这些微操作机构的设计提供了参考的拓扑结构形式,也同时证明了本文运用的优化方法的有效性。

关键词：柔顺机构拓扑优化多目标函数密度法微操作系统

平面3-RRR并联机构控制与宏微精密定位系统耦合特性研究

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平面3-RRR并联机构控制与宏微精密定位系统耦合特性研究

作者：余竞华南理工大学

学位级别：硕士

能够实现大行程纳米级定位的宏微复合精密定位系统在微型机电系统的制造与检测、大规模集成电路生产、生物医学工程、精密光学工程和超精密机械加工等许多领域具有广泛应用前景,成为各国研究热点。本课题在此背景下围绕一种三自由度平面... 详细信息

能够实现大行程纳米级定位的宏微复合精密定位系统在微型机电系统的制造与检测、大规模集成电路生产、生物医学工程、精密光学工程和超精密机械加工等许多领域具有广泛应用前景,成为各国研究热点。本课题在此背景下围绕一种三自由度平面3-RRR宏微结合精密定位平台进行宏动3-RRR精密定位平台的控制方法研究以及宏微结合情形下的宏微耦合特性实验研究。首先,提出一种基于3-RRR并联机构的宏微精密定位系统,根据微动机构搭载于宏动机构之上会对宏动机构产生负载效应,建立了宏微精密定位系统理论动力学模型,讨论搭载不同质量微动机构对宏微系统的影响以及宏微系统末端在不同的速度下运行对驱动关节的影响。其次,提出了宏动3-RRR并联机构的智能控制算法。为保证宏动3-RRR并联机构在不同干扰因素下的定位精度,根据宏动3-RRR并联机构的运动控制属于基于运动学逆解的控制特征,并且随着使用过程中时变的运动副间隙变化、负载变化等因素会改变其绝对定位精度的特点,设计两种基于神经网络调节PI控制参数的控制算法。最后,对宏微复合精密定位系统进行了实验研究。通过搭建两种末端测量系统实现对宏动并联机构的末端全闭环,同时在软件设计上采用C#语言进行了测量模块的集成,实现了系统高效运作,最后利用激光干涉仪评价了两套测量系统的测量精度;在机构控制部分,对3-RRR宏动并联机构部分进行了基于两种神经网络整定PI控制参数的全闭环精密定位实验,验证了智能控制算法理论的有效性;最后对宏微复合精密定位系统的宏微耦合特性进行了实验研究,描述并分析了宏微耦合部分的实验现象。

关键词：宏微结合平面3RRR机构精密定位全闭环控制宏微耦合

基于精密微焦点X射线的BGA焊点缺陷检测关键技术研究

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基于精密微焦点X射线的BGA焊点缺陷检测关键技术研究

作者：李乐华南理工大学

学位级别：硕士

BGA（Ball Grid Array）封装是一种高集成度的现代集成电路器件封装方式。带有BGA器件的PCB（Printed Circuit Board）组装产品具有较大的复杂性造成X射线图像中BGA器件的图像背景比较复杂，从而造成BGA焊点缺陷检测困难。针对这一BGA... 详细信息

BGA（Ball Grid Array）封装是一种高集成度的现代集成电路器件封装方式。带有BGA器件的PCB（Printed Circuit Board）组装产品具有较大的复杂性造成X射线图像中BGA器件的图像背景比较复杂，从而造成BGA焊点缺陷检测困难。针对这一BGA焊点检测难题，本文着力研究复杂背景下BGA焊点缺陷检测算法，主要在以下四个方面的研究：（1）BGA焊点轮廓提取方法的研究。提出采用中值滤波、高斯滤波进行图像滤波，然后根据焊点的特点将焊点分为两类：第一类是未被遮挡焊点;第二类是被遮挡焊点。针对未被遮挡焊点，本文采用Otsu阈值分割、区域定位、边缘提取、轮廓跟踪完成轮廓的提取，根据焊点轮廓的特征，完成焊点轮廓选择。针对被遮挡焊点的提取，本文提出一种交互式的轮廓提取方法完成焊点轮廓的提取。（2）BGA焊点气泡轮廓提取方法的研究。提出采用灰度形态学顶帽变换屏蔽背景，用直方图拉伸、改进的模糊增强算法进行图像增强，使用Otsu阈值分割图像得到二值图像，并用Blob分析进行连通性分析，最后根据焊点的轮廓特征完成气泡的选择。（3）BGA焊点缺陷类型决策分类的研究。计算焊点特征，提出相应的检测方法，实现BGA焊点缺陷的分类。（4）实验研究。完成焊点提取与气泡检测实验、缺陷识别实验，并将实验结果与FLW-3000、SMT160.15两种微焦点设备进行比较。实验表明本文检测算法能够完成复杂背景下BGA焊点检测，且优于FLW-3000、SMT160.15算法。本文课题研究基于精密微焦点X射线BGA焊点缺陷检测，致力于复杂背景下BGA焊点缺陷检测实验研究，提出相应的检测算法，能够准确的完成焊点缺陷的检测。

关键词：微焦点 X 射线 BGA焊点焊点提取气泡提取缺陷分类

晶硅太阳能电池电致发光测试系统关键技术研究

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晶硅太阳能电池电致发光测试系统关键技术研究

作者：白生辉华南理工大学

学位级别：硕士

晶硅太阳能电池在生产制备过程中会产生各种各样的缺陷,这些缺陷会极大影响电池的光电转化效率,因此对缺陷片进行检测和筛选是十分有必要的。有些缺陷通过人工目检、AOI检测等方法就能辨别出来,然而还有一些内部缺陷通过这类方法是不能... 详细信息

晶硅太阳能电池在生产制备过程中会产生各种各样的缺陷,这些缺陷会极大影响电池的光电转化效率,因此对缺陷片进行检测和筛选是十分有必要的。有些缺陷通过人工目检、AOI检测等方法就能辨别出来,然而还有一些内部缺陷通过这类方法是不能检测出来的。目前利用电致发光(EL)原理进行晶硅太阳能电池内部缺陷检测的方法已日渐普及,但是现有的EL测试系统只能实现电池片和组件的离线抽检,较难满足生产需求。本文的主要任务就是对能够应用于在线生产的晶硅太阳能电池EL测试系统进行研究。本文首先根据晶硅太阳能电池丝网印刷生产线的特点,对电池片EL测试系统进行整体方案设计,并针对系统中的图像采集系统和平台对位系统核心硬件进行选型和分析,此外基于模块化思想对本课题的测试系统软件部分进行设计。在此基础上对本课题中的并联平台视觉对位系统进行研究,包括并联平台运动学建模、视觉系统标定、电池进板定位算法探讨,在研究了测试系统的误差和并联平台对位的特点以后,根据生产调试快速性需求,提出一种基于姿态标定数据的插值纠偏算法。然后对本课题中另外一个关键技术即基于电致发光的晶硅太阳电池缺陷检测算法进行研究,在分析了电致发光下缺陷的特点以后,对本文研究的黑斑、断栅和隐裂缺陷进行了预处理研究,并采用空域和频域结合的方式进行缺陷信号的增强,并基于面积、灰度和最小外接矩形倾角等特征对缺陷进行提取。最后利用搭建好的硬件平台和软件系统进行相关实验研究,实验结果表明,本文提出的纠偏算法能够满足测试系统对位精度要求,此外系统的检测时间和检测精度也能满足实际生产要求。

关键词：硅电池对位平台电致发光缺陷检测图像处理

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酞菁自旋阀薄膜材料生长及磁性表征

酞菁自旋阀薄膜材料生长及磁性表征

作者：姚先念东北大学

学位级别：硕士

自旋电子学和有机半导体的相互结合与拓深,已使得有机自旋电子学成为一个新兴的热门研究领域。一方面,在自旋电子学中,自旋自由度的引入极大地丰富了微电子学的研究内容,这类新器件不仅利用电荷特性,同时利用载流子自旋输运来传递信号;... 详细信息

自旋电子学和有机半导体的相互结合与拓深,已使得有机自旋电子学成为一个新兴的热门研究领域。一方面,在自旋电子学中,自旋自由度的引入极大地丰富了微电子学的研究内容,这类新器件不仅利用电荷特性,同时利用载流子自旋输运来传递信号;另一方面,对于有机半导体而言,它们在高的结构灵活性、低的生产成本以及大面积制造等方面有着独特的优势。特别的是,从物理上讲,有机半导体的自旋轨道耦合和超精细相互作用较弱,使得自旋有更长的弛豫时间,这有助于开发下一代纳米电子器件。过去十几年里,自首次在有机自旋阀中观察到磁电阻效应,在理解自旋相关输运现象方面的物理研究已取得重大进展,例如自旋的注入、隧穿、扩散以及检测等。然而迄今为止,自旋阀磁性电极和中间层传输层材料仍效率不太高,无法实现真正的商业化应用。在本论文工作中,我们首先通过对薄膜电极的磁性进行表征,系统探究了铁磁(FM)薄膜电极材料Fe、Co以及CoFe的生长规律,然后研究了自旋阀结构特征的台阶形磁滞回线。相比100%自旋极化的半金属材料,虽然Fe、Co及其合金自旋极化率较低,但是其居里温度较高。同时制备条件相对更为简易,使其更适合作为商业化应用的自旋阀电极材料。同时,我们发现目前报道的有机自旋电子器件中有机半导体薄膜中分子的聚集状态多为无序态,自旋载流子在无序分子间的传递限制了自旋传递的距离与自旋保持的时间。有机层分子排布的位置无序引起的势垒和大量缺陷态会使电子在有机层中的自旋翻转,不利于自旋电子的传输。此外,有机层应用在器件中还会存在有机/磁性电极的界面处电导失配问题,引起界面处较大的电子散射。因此,优化有机层的生长对提高器件性能是非常必要的,我们研究了不同衬底温度以及不同衬底材料对氢酞菁(H2Pc)有机层生长的影响,主要研究结果总结如下:(1)成功地制备出了 Fe、Co以及CoFe磁性薄膜电极,系统探究了生长条件(生长气压和溅射功率)对Fe、Co薄膜面内矫顽力的影响。在此基础上,成功制备出FM/H2Pc/FM三明治结构器件,获得了器件的室温台阶形磁滞回线,证明我们制备的异质结构为自旋阀。进而,在Co/H2Pc/Co自旋阀中成功观察到了低温时1%的磁电阻信号,这是目前为数不多的关于酞菁自旋阀的磁电阻效应报道之一。我们还发现MR有强烈的温度依赖性,推测原因为自旋载流子在H2Pc中的翻转。(2)为了进一步提高磁电阻响应,我们希望通过织构调控生长出更加有序H2Pc薄膜用于自旋阀制备。通过控制衬底温度来优化H2Pc薄膜生长。发现随衬底温度升高,在玻璃衬底上生长出H2Pc薄膜为α单相且沿(200)晶向的择优取向更强。紫外可见吸收光谱结果表明,不同衬底温度生长的薄膜Q带632 nm处的吸收峰发生红移,说明电子共轭程度得到一定增强,电子输运会变得更加容易。通过制备Al/H2Pc/Al结构,对不同温度生长的H2Pc薄膜进行了电学表征,获得的非线性I-V曲线有强烈的温度依赖性,表明在H2Pc半导体薄膜中,载流子依靠热激活输运;同时发现随衬底温度升高,薄膜的热激活能降低,表明薄膜的有序度得到了显著增强。(3)在有机和磁性衬底上生长了 H2Pc薄膜。通过先生长一层有机衬底PTCDA作为诱导层,然后在PTCDA上生长H2Pc薄膜。发现PTCDA诱导可以改变酞菁薄膜的结晶取向,使分子沿平行与衬底方向生长。同时发现在PTCDA上生长的H2Pc紫外吸收常数增大为原来的1.6倍,这可能与分子排列更紧密相关。这个光学性质的改变,更利于光电器件的应用。在不同厚度的Co衬底上生长H2Pc薄膜,发现H2Pc以化学吸附的形式吸附在Co表面,在界面处有强烈的相互作用。对H2Pc薄膜而言,分子倾向于平躺着生长,对Co衬底而言,生长一层H2Pc薄膜后,其饱和磁化强度均减弱了 7%。这可能对自旋的注入效率有一定的影响,研究发现界面耦合起了主导作用。

关键词：磁电阻效应有机自旋阀自旋极化自旋散射氢酞菁薄膜

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双机器人协调运动规划与研究

双机器人协调运动规划与研究

作者：邓休华南理工大学

学位级别：硕士

随着工业机器人技术的迅猛发展以及应用范围不断的扩大，要求工业机器人运行速度越来越快，运行轨迹精度越来越高，完成的任务越来越复杂。在工业生产中，存在一些复杂困难的工作任务，比如搬运质量较大或者体积较大的工件，加工运动的... 详细信息

随着工业机器人技术的迅猛发展以及应用范围不断的扩大，要求工业机器人运行速度越来越快，运行轨迹精度越来越高，完成的任务越来越复杂。在工业生产中，存在一些复杂困难的工作任务，比如搬运质量较大或者体积较大的工件，加工运动的工件或者需要工作的范围较大，单台机器人较难完成上述三种情况，甚至无法完成，但是如果两台或者多台机器人联合作业，能够高质量的完成任务。针对机器人应用领域出现的实际问题，本文基于课题组的机器人变位机系统，对双机器人协调操作进行探究。针对双机器人紧协调操作运动规划，本文对双机器人协调操作系统和机器人变位机系统进行了数学建模。分析双机器人紧协调操作时，机器人运动轨迹分解为围绕着末端执行器坐标系的X轴，Y轴，Z轴三轴的平移运动和旋转运动。同时本文还对机器人和变位机分别建立的D-H参数表，并求得相应的运动学正逆解。双机器人协调操作数学模型建模以后，本文利用MATLAB和Adams联合仿真来演算双机器人协调操作数学建模的正确性。在SolidWorks中建立相关的工业机器人实体模型，利用MATLAB/Simulink建立其控制系统，在Adams中对双机器人实体模型进行动力学仿真和运动学仿真。通过MATLAB和Adams联合仿真，双机器人协调操作共同夹持刚性工件，预知刚性工件内部产生的力和力矩的大小程度，为最后的实验奠定理论的基石。本文开发了一套双机器人协调操作系统，系统分为离线编程读取部分、主从规划部分和仿真验证部分。首先读取文本文档中的主机器人离线编程指令，并且将数据分割提取储存到链表中，其次规划从机器人的运动轨迹，然后在仿真验证部分判断是否存在运动轨迹错误，最后在GSK机器人变位机系统上进行实验验证。实验结果证明了双机器人协调操作系统的可行性、准确性、通用性，对于工业机器人应用领域的复杂多机协调任务或者机器人变位机任务，都具有一定的实用价值。

关键词： OpenGL仿真误差补偿路径规划 MATLAB和Adams联合仿真

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高速柔性机构的噪声分析与控制研究

高速柔性机构的噪声分析与控制研究

作者：刘振宇汕头大学

学位级别：硕士

随着机电系统日益向高速、高精度、轻型、重载及自动化方向发展，轻质机构所固有的柔性及其在高速运转时较高的激扰频率，使得振动与噪声问题越来越严重。特别是弹性机构的噪声问题日益得到重视。本论文就是基于上述情况进行了弹性... 详细信息

随着机电系统日益向高速、高精度、轻型、重载及自动化方向发展，轻质机构所固有的柔性及其在高速运转时较高的激扰频率，使得振动与噪声问题越来越严重。特别是弹性机构的噪声问题日益得到重视。本论文就是基于上述情况进行了弹性连杆机构噪声主动控制方面的理论与实验研究。首先，本文以作回转运动的弹性梁为研究对象，利用有限元求取振体表面法向速度，并对其运动过程中的声辐射进行了预测，以对远场声辐射球面积分所得的声辐射功率为目标函数，建立了弹性连杆机构德噪声主动控制模型，从而为大运动弹性构件的声辐射控制提供了理论依据。其次，提出了噪声控制中声辐射影响系数和影响矩阵的概念，并在此基础上，发展了一套控制策略。利用这一套控制策略，结合H控制理论，设计了H控制器，对弹性四杆机构进行噪声控制，并用SysNoise软件做了仿真研究，得到了较好的控制效果。最后，本文介绍了一套多功能弹性机构实验台。利用这套实验装置可以进行弹性机构的动态分析、振动控制甚至噪声分析与控制等方面的实验研究。其中着重介绍了研制开发的一种采用TL494(脉宽调制控制器)为主芯片，用于驱动压电陶瓷作动器的直流电压放大器，该放大器可将±5V的模拟信号放大至±450V，可以满足一般的振动控制中电压的需要。并给出了电路原理图及其设计计算过程，进行了成功的仿真和调试。除此之外还介绍数据采集触发电路和高频变压器的设计方法和工作原理。

关键词：弹性机构,噪声,声辐射,主动控制,模态控制,振动

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平面三自由度柔顺精密定位平台的优化设计

平面三自由度柔顺精密定位平台的优化设计

作者：王华汕头大学

学位级别：硕士

随着半导体集成技术,微电子技术等的不断发展,对精密定位技术的要求越来越高。本文对精密定位技术进行了深入研究,设计了一种低输入耦合、大行程的精密定位平台, 具有一定的学术价值和实际意义。本课题得到国家自然科学基金(50375051)... 详细信息

随着半导体集成技术,微电子技术等的不断发展,对精密定位技术的要求越来越高。本文对精密定位技术进行了深入研究,设计了一种低输入耦合、大行程的精密定位平台, 具有一定的学术价值和实际意义。本课题得到国家自然科学基金(50375051)、教育部科学技术重点项目(104149)、广东省自然科学基金重点项目(036548)等基金的资助。本文对柔性铰链式精密定位平台的结构尺寸进行了优化设计,以较大的定位范围和较高的定位精度为目标。平台由整体式柔顺机构、压电陶瓷驱动器和LVDT位移传感器组成。介绍了优化设计参数的选择过程,推导出了平台优化的目标函数方程,从柔性铰链的强度、平台的固有频率、最大驱动力、输入耦合、平台几何尺寸等约束条件出发,得出了平台设计的最优设计参数,基于优化结果,研制了一台精密定位平台。同时,对平台的输入耦合进行了分析,讨论了有关参数对工作台输入耦合的影响程度,给出了对输入耦合有较大影响的设计参数,研究结果对设计低耦合输入微动工作平台具有重要指导意义。有限元仿真结果表明,平台沿X轴和Y轴的定位范围分别为±114.6微米和±132.3微米, 转角范围为±5.1毫弧度,固有频率为280.2赫兹。

关键词：精密定位优化设计柔性铰链输入耦合有限元

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机器人模块结合面特性建模与分析

机器人模块结合面特性建模与分析

作者：李怀珠华南理工大学

学位级别：硕士

由于模块化机器人具有多功能、可重构、成本低、装拆方便和便于维护等优点，已成为机器人发展的重要趋势之一。然而，由于众多模块结合面的出现，模块化机器人在应用过程中也暴露了一些固有缺陷，造成模块化机器人精度、刚度等指标低于... 详细信息

由于模块化机器人具有多功能、可重构、成本低、装拆方便和便于维护等优点，已成为机器人发展的重要趋势之一。然而，由于众多模块结合面的出现，模块化机器人在应用过程中也暴露了一些固有缺陷，造成模块化机器人精度、刚度等指标低于传统机器人，使得模块化机器人在一些精度要求较高的工作场合中显得力不从心。因此，很有必要研究机器人模块结合面对模块化机器人的影响以及如何改进，以提高模块化机器人的性能，并使之应用更为广泛。目前对于机器人模块结合面方面的研究少之又少，也没有相应的机器人模块结合面的动力学建模方法。对此，本文展开了相关的研究，主要内容如下： 1)通过结合面的微观作用机理，提出一种基于虚拟介质的机器人模块结合面动力学建模方法。该方法将机器人模块间的接触微元体等效为一层各向同性的虚拟介质，并结合粗糙面接触分形理论和接触力学理论，以虚拟介质的材料属性（密度、弹性模量和泊松比）建立模块结合面的动力学解析模型，使之成功模拟了机器人模块结合面的接触情况以及各微元体间的耦合关系。 2)通过3D表面轮廓仪测量了机器人模块结合面的表面轮廓形貌，并结合功率谱算法，求得了机器人模块结合面的分形维数G和尺度系数D，使之能应用于本文所建立的机器人模块结合面动力学模型。 3)结合机器人套筒模块装配体的有限元分析和模态试验，验证了本文所建立的机器人模块结合面动力模型的有效性和可行性。 4)基于机器人模块结合面动力学模型，建立刚柔耦合模块化机器人模型，并提出了刚柔耦合模块化机器人各项工作特性的分析方法，成功分析了模块结合面对模块化机器人多项工作性能的影响。 5)提出了一种模块化机器人末端位姿误差分析模型，并通过相关的算例分析计算机器人模块结合面微形变对模块化机器人末端位姿误差的影响，为以后的模块化机器人位姿误差补偿算法的建立打下了坚实的基础。

关键词：模块化结合面分形理论模态试验刚柔耦合

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基于计算机视觉的精密定位平台耦合特性研究

基于计算机视觉的精密定位平台耦合特性研究

作者：龙学俊华南理工大学

学位级别：硕士

近年来，在电子、精密光学工程、机械制造、生物医学工程等众多技术领域中，迫切需要高精度、高分辨率、高可靠性的微定位系统。而微定位系统与其驱动单元之间的耦合作用以及系统本身存在的输入输出耦合位移，成为影响微定位系统定位精... 详细信息

近年来，在电子、精密光学工程、机械制造、生物医学工程等众多技术领域中，迫切需要高精度、高分辨率、高可靠性的微定位系统。而微定位系统与其驱动单元之间的耦合作用以及系统本身存在的输入输出耦合位移，成为影响微定位系统定位精度的重要因素。本文利用计算机视觉技术的非接触、设备简单、测量过程可自动化等特点，对精密定位平台的耦合特性进行了研究分析。针对本实验室研制的平面三自由度精密定位平台的特点，建立平台与驱动器之间的机电耦合模型，进行理论分析得出驱动器与平台的理论输入输出关系，并通过实验证明了该模型的正确性。作为多输入多输出系统，平台自身的输入耦合影响亦不可忽视。本文利用计算机微视觉技术对本实验室研制的精密定位平台进行耦合位移测量，这对精密定位平台的分析与设计具有一定的参考意义。此外，为了提高计算机视觉测量系统的测量精度，分别从硬件、软件和环境三方面考虑，分析了这些因素对测量系统精度的影响。通过分析表明，成像系统本身特性以及其所带来的图像噪声是影响测量精度的主要因素。针对上述问题，本文采用两步法对摄像机系统进行标定，求取出镜头的畸变系数用以校正CCD制造或镜头安装等问题带来的图像畸变。实验表明，进行摄像机标定之后图像畸变得到明显改善，提高了系统的稳定性以及测量精度。最后，为了减小精密定位平台耦合的影响，采用实验修正方法，通过计算机微视觉求出了该三自由度精密定位平台的传递函数，实现了对精密定位平台在三自由度方向的精密定位控制。

关键词：计算机视觉精密定位耦合标定