微纳流控芯片操纵系统的研究及应用
发布时间：2021-12-29 03:36
微流控芯片是当前微型全分析系统发展的热点领域,在生物、化学、医学等领域有着广泛的应用前景。在微流控芯片中通过嵌入尺度小、比表面积大的纳流控系统形成微纳流控芯片,能进一步提高芯片的性能。本文研究了一种低成本、制作周期短的分离式微纳流控芯片的制作方法,但是将微米沟道与纳米沟道制作在不同的芯片上,需要借助一种微装配系统。本文针对分离式微纳流控芯片的对准连接要求,对微装配系统中的观测分辨率、装配应力、预键合底座性能进行了分析研究。最终选用暗场照明的方式观察芯片中的微米沟道与纳米沟道,观测最小线宽可达1μm,最小深度可达50nm。为了减小装配应力,采用真空吸附的方法固定纳米芯片,根据芯片的尺寸、材料与重量等方面的因素,最终选取两个直径为6mm的橡胶真空吸盘,并且采用磁铁侧表面夹紧的方法固定微米芯片,该方法可以根据不同形状与尺寸的芯片更换不同的磁铁,操作简单方便。为了解决微米芯片与纳米芯片的预键合问题,该系统设计一种材料为铝合金,加热方式为电阻丝生热的预键合底座,通过模拟分析,结果表明该预键合底座可以满足微米芯片与纳米芯片在对准操作完成后直接预键合的需求。搭建了一种包括显微观测单元、真空吸附单元和...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
并联式微装配机器人[38]
Heriban D 等[39]研制了一种机器人微装配装置，如图1-2 所示，大幅提高了机器人的有效工作区间。该装置主要由机器人结构、光学显微镜和微夹钳组成。机器人结构分为两部分，第一部分是用来实现微夹钳在垂直方向的移动操作，第二部分是完成 X-Y 轴方向移动的移动平台，两部分组合在一起可以用来实现器件的三维微移动，但该机器人不能实现旋转运动。图 1-1 并联式微装配机器人[38]图 1-2 机器人装配装置[39]幸运的是，Probst M 等[40]研制了一种在一个大范围内可灵活操作的具有 6 自由度的微装配系统，如图 1-3 所示。该系统由基本操作单元、上部操作单元和三个显微视觉单元组成，其中基本操作单元由三维移动平台、旋转平台和微夹具组成，上部操作单元由两个旋转臂组。该系统实现了系统的三位移动与水平旋转的操作，最终来完成 MEMS 器件的装配，然而，对于两个或多个微小零件间的连接装配问题该系统还不能够完成。为了解决这一问题，Tamadazte B 等[41]基于 3D 的视觉操作，采用 3D 实时目视跟踪的方法完成了三维 MEMS器件的微装配
图 1-3 微装配系统[40]图 1-4 机器人微装配系统[41]值得庆幸的是，意大利的 Das A N 等[42]研制出一种微纳米装配机器人系统，如所示。该系统由多尺度的宏观与微观装配系统组成，称命名为μ3系统。该系统配备的显微镜视觉系统能够实现 3nm 精确定位，并且内部使用扫描电子显微镜（SEM）能够完成纳米操纵。与此同时，μ3微装配系统，可以实现 2.5 维晶片的微细加工与装配，对于一些光学元件的装配，该系统并不适用。[42][43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈数控技术在自动化机械制造中的运用[J]. 李瑞宁,杜凤龄. 轻工科技. 2019(01)
[2]微流控芯片设计和应用[J]. 任春艳,马圆圆,王景冉,师进生. 实验技术与管理. 2018(10)
[3]光学显微镜自动聚焦算法研究[J]. 吕美妮,玉振明. 中国测试. 2018(06)
[4]微装配中零部件搜索方法[J]. 刘艳余,康辉民,胡斌梁,许功元,周知进. 传感器与微系统. 2017(12)
[5]机械系统方案设计的创新方法[J]. 李春明,李煦,洪晓丹. 制造业自动化. 2017(05)
[6]虚拟装配技术在精益生产中的应用[J]. 解彪,王健,赵翔宇,郝亮,贺瑾瑜. 机械管理开发. 2016(10)
[7]液滴微流控芯片技术及其在药物筛选中的应用[J]. 郑振,陈阳,李武宏,洪战英,柴逸峰. 药学服务与研究. 2016(03)
[8]液压与气压传动综合创新实验教学研究[J]. 李松,董良杰,王琪,李锦生,刘春慧,付辰琦. 广州化工. 2015(21)
[9]一种微夹钳钳体的结构设计及优化[J]. 卢全国,曾彬,唐刚. 机械设计与研究. 2015(01)
[10]宏微结合的多机械手微装配机器人系统[J]. 李海鹏,邢登鹏,张正涛,徐德,张大朋. 机器人. 2015(01)
博士论文
[1]自动微装配系统的关键技术研究[D]. 吴朝明.重庆大学 2013
[2]机械手无标定动态视觉伺服研究[D]. 梁新武.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]微小零件自动检测与装配控制软件研究[D]. 王伟.大连理工大学 2018
[2]基于微装配系统的多目标检测和识别研究[D]. 肖俊.华中科技大学 2016
[3]微装配系统的控制研究[D]. 赵立楠.沈阳理工大学 2015
[4]基于视觉导向的机械手抓取定位技术研究[D]. 党希超.华南理工大学 2013
[5]面向微纳流控芯片的装配方法及装置[D]. 王德佳.大连理工大学 2010
[6]微装配机器人系统姿态调整装置的设计与应用[D]. 叶凯.华中科技大学 2007
[7]面向微流控芯片的微装配系统及相关技术研究[D]. 姚广军.大连理工大学 2005
[8]半自动装配靶标技术研究[D]. 么春娟.天津大学 2005
本文编号：3555322
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
并联式微装配机器人[38]
Heriban D 等[39]研制了一种机器人微装配装置，如图1-2 所示，大幅提高了机器人的有效工作区间。该装置主要由机器人结构、光学显微镜和微夹钳组成。机器人结构分为两部分，第一部分是用来实现微夹钳在垂直方向的移动操作，第二部分是完成 X-Y 轴方向移动的移动平台，两部分组合在一起可以用来实现器件的三维微移动，但该机器人不能实现旋转运动。图 1-1 并联式微装配机器人[38]图 1-2 机器人装配装置[39]幸运的是，Probst M 等[40]研制了一种在一个大范围内可灵活操作的具有 6 自由度的微装配系统，如图 1-3 所示。该系统由基本操作单元、上部操作单元和三个显微视觉单元组成，其中基本操作单元由三维移动平台、旋转平台和微夹具组成，上部操作单元由两个旋转臂组。该系统实现了系统的三位移动与水平旋转的操作，最终来完成 MEMS 器件的装配，然而，对于两个或多个微小零件间的连接装配问题该系统还不能够完成。为了解决这一问题，Tamadazte B 等[41]基于 3D 的视觉操作，采用 3D 实时目视跟踪的方法完成了三维 MEMS器件的微装配
图 1-3 微装配系统[40]图 1-4 机器人微装配系统[41]值得庆幸的是，意大利的 Das A N 等[42]研制出一种微纳米装配机器人系统，如所示。该系统由多尺度的宏观与微观装配系统组成，称命名为μ3系统。该系统配备的显微镜视觉系统能够实现 3nm 精确定位，并且内部使用扫描电子显微镜（SEM）能够完成纳米操纵。与此同时，μ3微装配系统，可以实现 2.5 维晶片的微细加工与装配，对于一些光学元件的装配，该系统并不适用。[42][43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈数控技术在自动化机械制造中的运用[J]. 李瑞宁,杜凤龄. 轻工科技. 2019(01)
[2]微流控芯片设计和应用[J]. 任春艳,马圆圆,王景冉,师进生. 实验技术与管理. 2018(10)
[3]光学显微镜自动聚焦算法研究[J]. 吕美妮,玉振明. 中国测试. 2018(06)
[4]微装配中零部件搜索方法[J]. 刘艳余,康辉民,胡斌梁,许功元,周知进. 传感器与微系统. 2017(12)
[5]机械系统方案设计的创新方法[J]. 李春明,李煦,洪晓丹. 制造业自动化. 2017(05)
[6]虚拟装配技术在精益生产中的应用[J]. 解彪,王健,赵翔宇,郝亮,贺瑾瑜. 机械管理开发. 2016(10)
[7]液滴微流控芯片技术及其在药物筛选中的应用[J]. 郑振,陈阳,李武宏,洪战英,柴逸峰. 药学服务与研究. 2016(03)
[8]液压与气压传动综合创新实验教学研究[J]. 李松,董良杰,王琪,李锦生,刘春慧,付辰琦. 广州化工. 2015(21)
[9]一种微夹钳钳体的结构设计及优化[J]. 卢全国,曾彬,唐刚. 机械设计与研究. 2015(01)
[10]宏微结合的多机械手微装配机器人系统[J]. 李海鹏,邢登鹏,张正涛,徐德,张大朋. 机器人. 2015(01)
博士论文
[1]自动微装配系统的关键技术研究[D]. 吴朝明.重庆大学 2013
[2]机械手无标定动态视觉伺服研究[D]. 梁新武.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]微小零件自动检测与装配控制软件研究[D]. 王伟.大连理工大学 2018
[2]基于微装配系统的多目标检测和识别研究[D]. 肖俊.华中科技大学 2016
[3]微装配系统的控制研究[D]. 赵立楠.沈阳理工大学 2015
[4]基于视觉导向的机械手抓取定位技术研究[D]. 党希超.华南理工大学 2013
[5]面向微纳流控芯片的装配方法及装置[D]. 王德佳.大连理工大学 2010
[6]微装配机器人系统姿态调整装置的设计与应用[D]. 叶凯.华中科技大学 2007
[7]面向微流控芯片的微装配系统及相关技术研究[D]. 姚广军.大连理工大学 2005
[8]半自动装配靶标技术研究[D]. 么春娟.天津大学 2005
本文编号：3555322
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