[发明专利]一种基于三维成像反馈的微纳末端互定位装夹方法

说明书

本发明属于微纳技术、微机电一体化技术领域，具体涉及一种基于三维成像反馈的微纳末端互定位装夹方法。本发明基于三维视觉成像技术、微加工装置和三维成像反馈技术，将多微纳末端定位装夹于目标微纳末端，解决了现有微纳末端定位装夹结构单一的问题，具有操作自动化的优点，并提高了对微纳末端定位装夹的定位精度；此外，本发明控制多微纳末端的折弯位置和折弯角度，使得多微纳末端与目标微纳末端的尖端部位于同一直线或同一平面上，便于多微纳末端的协作执行，提高工作效率。

技术领域

本发明属于微纳技术、微机电一体化技术领域，具体涉及一种基于三维成像反馈的微纳末端互定位装夹方法。

背景技术

目前，微纳末端作为微纳米级研究领域的常见执行器工具，简单的结构设计对于微纳操作及其测量等应用具有明显的经济和实用效益。但对于某些特殊场合，要求多微纳末端的协作执行，这就要求多样化设计微纳末端的结构形式。尽管传统手工的微纳末端设计方法相对简单，但存在结构单一且效率低下等问题。此外，对于单微纳末端的定位装夹也相对简便，由于缺乏反馈环节的开环控制，易造成微纳末端定位装夹的精度低、效果差等问题，也无法满足复杂任务对于多微纳末端操作的特殊形状需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维成像反馈的微纳末端互定位装夹方法，以解决现有微纳末端定位装夹存在的结构单一、效率低下、定位装夹精度低且效果差的问题，同时，实现对多微纳末端进行互定位装夹的功能，具有三维实时成像和反馈、自动化操作的优点。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于三维成像反馈的微纳末端互定位装夹方法，包括以下步骤：

（1）基于三维成像，构建目标微纳末端的点云数据；利用微加工装置对目标微纳末端进行切削，形成多个对称型扁平槽，从微纳末端的钝端至尖端，依次记为T1、T2、…、Tn；

（2）基于三维成像，构建对称型扁平槽T1、T2、…、Tn结构的点云数据，结合目标微纳末端的点云数据，确定目标微纳末端的折弯位置和截断位置，并对目标微纳末端进行折弯和截断；

（3）基于对称型扁平槽T1的点云数据，模拟出与对称型扁平槽T1相配合的双层夹紧结构的点云数据，利用计算机控制微加工装置，对固定于三维微转动台上第一微纳末端的端部进行切削，形成与对称型扁平槽T1相配合的双层夹紧结构；

（4）基于对称型扁平槽T1的点云数据，确定对称型扁平槽T1与目标微纳末端的相对位置，从而确定第一微纳末端的折弯位置和截断位置，利用计算机控制微加工装置，驱动折弯装置对第一微纳末端在折弯位置处进行折弯，控制切断装置对第一微纳末端在截断位置处进行截断；

（5）控制第一微纳末端的运动，将第一微纳末端定位装夹于目标微纳末端的对称型扁平槽T1；

（6）重复步骤（3）～（5），依次将第二微纳末端、第三微纳末端、…、第n微纳末端定位装夹于目标微纳末端的对称型扁平槽T2、T3、…、Tn。

进一步地，步骤（1）基于三维成像，构建目标微纳末端的点云数据，利用微加工装置对目标微纳末端进行切削，形成多个对称型扁平槽的具体过程为：

.基于三维视觉成像，对目标微纳末端进行整体扫描，获取目标微纳末端的整体三维模型信息，构建目标微纳末端点云数据；

.将目标微纳末端固定于三维校准水平台上，利用微加工装置对目标微纳末端的两侧进行对称切削，形成对称型扁平槽；从目标微纳末端的钝端至尖端，在不同位置处切削形成的对称型扁平槽依次记为T1、T2、…、Tn。

进一步地，步骤（2）基于三维成像，构建对称型扁平槽T1、T2、…、Tn结构的点云数据，结合目标微纳末端的点云数据，确定目标微纳末端的折弯位置和截断位置，并对目标微纳末端进行折弯和截断的具体过程为：