针对微细柔性导线的夹持方法技术

本发明专利技术是针对微细柔性导线的夹持方法，包括控制模块、检测模块、固定与补偿模块、夹持模块。本发明专利技术实现了通过一个激光位移传感器对导线位置进行定点监测和另外两个呈90°相交的激光位移传感器进行偏心误差检测，通过二维平移台进行实时误差补偿和两组90°相交的夹持针构成的井字形微夹持器对空心杯转子线圈柔性微细导线的精确定位和精准夹持。与现有的该微细柔性导线的操作方法相比，本发明专利技术提出的微操作夹持方法具有低损伤性、高准确度、高可控性等优点，本发明专利技术中使用的微夹持器操作灵活、精度控制明显，具有较大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
针对微细柔性导线的夹持方法
本专利技术属于微型机械电子
的微操作装置，主要涉及一种针对空心杯转子线圈微细柔性导线的夹持策略及方法，具体表现为被操作导线直径为70um，需要一个激光位移传感器对导线进行定点监测，需要两个相交90°的激光位移传感器进行电机偏心检测，二维平移台进行实时的偏心补偿，由四个夹持针组成的井字形微夹持器对导线进行包络，通过线圈与井字形微夹持器的相向运动将导线夹持牵引至焊盘位置。
技术介绍
随着全球科技与经济迅速发展，电子产品已逐渐成为人们生活中不可替代的必需品，因此对于电子产品零部件的自动化操作要求也越来越高。现如今，电子产品不断朝微型化和智能化方向发展，对于微型电子元器件的操作已成为当代微机电领域发展的必然趋势。微型电子元器件的操作受到两个方面的制约，第一体现在产品的生产效率上，只有保证较高的生产效率，才能使生产成本有效降低；第二体现在操作对象的微小特征上，操作不当，极易造成元器件的损坏浪费。由此可见微操作方法的重要性。对于操作的一种表面趴浮任意姿态微细导线的小直径线圈，其上端导线分布情况极为复杂，具体表现为以任意姿态趴浮在线圈圆柱体表面，以任意姿态紧贴线圈圆柱上端面，以任意姿态处于悬空状态；其上端导线特点具体表现为尺寸极其微小，导致微细导线柔性变大，塑性变差，同时由于导线是铜制材料，所以兼有很大的弹性。这使微细导线的操作难度大大增加，作用力过大会把导线拉断，作用力过小会使导线反弹，基于以上分析，在此之前设计了一种针对微细柔性导线的理直装置，主要解决的问题是将无分布规律的微细导线整合为规则的状态，为导线的夹持牵引做好准备。当前对于转子线圈引线的操作主要依靠熟练地操作工人在显微镜下进行，受视觉疲劳及生理极限的限制，操作工人长时间机械式的工作极易导致产品性能不一、可靠性变差，同时此项操作对工人的熟练程度依赖性也较高，在很大程度上限制了操作的产业化。目前国内对此技术的研究主要采用了气流定位法。厦门大学雷李辉等人基于视觉的微马达转子引线自动化装配研究，是以一定大小和方向的气流对准导线根部，吹向指定位置。此方法能够有效降低对导线的损伤，但是气流的方向较难把控，极易对已经完成定位的导线产生干扰，这在一定程度影响了操作成功率。本专利技术根据现有的研究方法及需要解决的问题，提出了一种定点监测、精准定位、精确控制钳口大小的夹持牵引方法。该方法可以实现定点监测、误差矫正的双重精准定位，并能实现对导线的精准夹持。
技术实现思路
本专利技术实现了通过一个激光位移传感器对导线位置进行定点监测和另外两个呈90°相交的激光位移传感器进行误差定位，通过二维平移台进行实时误差补偿和两组90°相交的夹持针构成的井字形微夹持器对空心杯转子线圈柔性微细导线的精确定位和精准夹持。针对微细柔性导线的夹持方法，其特征在于：一个激光位移传感器通过支撑杆固定，用于被操作导线固定角度定位检测，确定初始位置；由于电机和旋转圆盘的装配问题，导致导线出现偏心误差，当被操作导线旋转过固定角度到达夹持位置后，另两个激光位移传感器开始对被操作导线的夹持位置进行检测，将偏心数据传回控制模块，控制二维平移台进行偏心误差补偿矫正；微夹持器是由4个夹持针构成的井字形微夹持器安装在机械臂上，分别通过两个三自由度驱动控制运动；当被操作导线到达精确夹持位置后，调整微夹持器运动到零点位置；开始夹持操作，夹持过程中实时调整井字形微夹持器的夹持空间，保证夹持器对导线的精确控制；直到导线被牵引至焊盘位置，夹持器直接退回，开始对下一根导线的操作。通过两个相交90°的激光位移传感器对被操作导线夹持位置进行交叉检测，用于获得因为电机与旋转盘圆装配导致的偏心误差。并通过二维平移台进行自动误差补偿矫正。通过4个夹持针组成两组并行式微夹持器，并行式微夹持器90°交叉组成井字形微夹持器，通过中间区域对被操作导线的限制控制其运动。更具体的，包括四个模块，如图1所示，分别是控制模块(M1)、检测模块(M2)、固定及补偿模块(M3)、夹持操作模块(M4)，本专利技术的实现流程如图2所示，由于每根导线之间的夹角不同，为保证被操作导线精确到达夹持位置，首先需要进行对导线的初始位置定位(S1)，通过激光位移传感器设置固定角度进行定点监测(S2)，当激光位移传感器检测到导线信号后，检测位置与实际夹持位置保持固定角度，线圈旋转过固定角度后(S3)，被操作导线进行夹持位置定位(S4)，在线圈旋转过程中，旋转电机存在偏心，对导线进行偏心误差检测(S5)，通过90°相交的两个激光位移传感器同时进行横纵的偏心位置检测(S6)，将检测到的位置信息传回控制单元，控制单元发出指令控制二维平移台进行偏心补偿(S7)，导线位置调整后，再通过两个传感器对导线进行位置比对(S8)，直到导线位置与实际夹持位置相匹配，导线精确夹持位置确定后，进行导线夹持操作(S9)，对导线夹持的操作流程如图3所示，首先进行微夹持器的初始位置定位(S10)，通过步进电机分别驱动两个微夹持器运动到初始位置(S11)控制单元通过设定好的空间坐标将微夹持器与导线进行位置比对(S12)，同时让两个并行式微夹持器前进(S13)，最终形成井字形夹持空间对导线进行包络(S14)，线圈慢慢旋转(S15)，二维平移台进行位置补偿(S16)，夹持器开始夹持操作(S17)，微夹持器与线圈进行相向位置调整(S18)，直到夹持器将导线夹持牵引至焊盘区域释放导线(S19)。本专利技术涉及的微夹持装置的系统结构如图5所示，包括：转子线圈1固定在线圈台座6上，线圈台座通过紧固螺丝固定在旋转圆盘7上，旋转圆盘通过步进电机9进行驱动，步进电机固定在二维平移台11上，二维平移台对线圈位置进行实时调整补偿，二维平移台固定在机架12上。通过支撑杆10固定激光位移传感器，激光位移传感器503用于固定角度定点监测，激光位移传感器501和502用于旋转电机偏心补偿。夹持器2固定在机械臂4上，机械臂分别通过三自由度电机驱动301和302控制运动，从而驱动微夹持器进行操作。控制单元13控制整个微夹持装置信号检测，电机运动等。本专利技术涉及的微夹持装置上的微夹持器如图6所示，微夹持器通过四个夹持针组合在一起构成井字形夹持区域，夹持区域大小可根据实际操作中夹持要求不断调整，应用灵活。附图说明图1本专利技术的基本模块构成图2导线信号检测补偿流程图图3导线夹持流程图图4操作效果流程图图5本专利技术的系统结构示意图图6微夹持器结构示意图附图中标记说明1、线圈101、焊盘102、中心固定圆柱103、导线2、微夹持器3、三自由度驱动4、机械臂5、激光位移传感器6、线圈台座7、旋转圆盘8、二维平移台微调头9、旋转电机10、支撑杆11、二维平移台12、机架13、控制单元具体实施方式现结合附图4和附图5对本专利技术提出的微操作夹持方法做进一步阐述，一种针对微细柔性导线的夹持装置及方法主要包括控制模块、检测模块、固定与补偿模块、夹持模块。机架12上安装二维平移台11，在二维平移台上固定旋转电机9，旋转电机轴上安装旋转圆盘7，旋转圆盘通过紧固螺丝固定线圈台座6，线圈台座用于固定转子线圈1，转子线圈主要结构包括101焊盘、102中心固定圆弧、103导线，中心固定圆柱的作用是通过中心圆柱直插在固定台座上对线圈进行固定，本专利技术操作的目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.针对微细柔性导线的夹持方法，其特征在于：一个激光位移传感器通过支撑杆固定，用于被操作导线固定角度定位检测，确定初始位置；由于电机和旋转圆盘的装配问题，导致导线出现偏心误差，当被操作导线旋转过固定角度到达夹持位置后，另两个激光位移传感器开始对被操作导线的夹持位置进行检测，将偏心数据传回控制模块，控制二维平移台进行偏心误差补偿矫正；微夹持器是由4个夹持针构成的井字形微夹持器安装在机械臂上，分别通过两个三自由度驱动控制运动；当被操作导线到达精确夹持位置后，调整微夹持器运动到零点位置；开始夹持操作，夹持过程中实时调整井字形微夹持器的夹持空间，保证夹持器对导线的精确控制；直到导线被牵引至焊盘位置，夹持器直接退回，开始对下一根导线的操作。

【技术特征摘要】
1.针对微细柔性导线的夹持方法，其特征在于：一个激光位移传感器通过支撑杆固定，用于被操作导线固定角度定位检测，确定初始位置；由于电机和旋转圆盘的装配问题，导致导线出现偏心误差，当被操作导线旋转过固定角度到达夹持位置后，另两个激光位移传感器开始对被操作导线的夹持位置进行检测，将偏心数据传回控制模块，控制二维平移台进行偏心误差补偿矫正；微夹持器是由4个夹持针构成的井字形微夹持器安装在机械臂上，分别通过两个三自由度驱动控制运动；当被操作导线到达精确夹持位置后，调整微夹持器运动到零点位置；开始夹持操作，夹持过程中实时调整井字形微夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃宗，陈琛，郭梦飞，王朝董，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11