[发明专利]一种共焦共像对位微装配系统及校准方法

摘要

一种共焦共像对位微装配系统及校准方法包括一种共焦共像对位微装配系统(简称系统)和一种共焦共像对位微装配校准方法(简称方法)；系统主要包括激光共聚焦显微镜、龙门架机构、梯形棱镜及其夹持机构、棱镜位姿调整机构、基体零件及其夹持器、目标零件及其夹持器、基体及目标载物台；方法包括：1)调整梯形棱镜位姿，消除角度偏差；2)完成两块标定板的贴合、对准及固定，再解除两者约束；3)反向分离两块标定板，再把激光共聚焦显微镜移入梯形棱镜正上方；4)通过激光共聚焦显微镜测量两块标定板以及梯形棱镜的中心坐标，求得两块标定板在激光共聚焦显微镜像平面的相对位置误差。本发明简单易行，提高了微装配的对准和装配精度。

主权项

1.一种共焦共像对位微装配系统，其特征在于：系统主要包括大理石台、激光共聚焦显微镜、龙门架机构、梯形棱镜、棱镜位姿调整机构、棱镜夹持机构、基体零件、基体零件夹持器、基体载物台、目标零件、目标零件夹持器、目标载物台、光栅尺以及检测台；其中，棱镜位姿调整机构为六自由度的棱镜位姿调整机构；其中，基体零件夹持器和目标零件夹持器为真空吸附式夹持器、静电吸附式夹持器、液体吸附式夹持器、形状记忆合金微型夹持器、静电式夹持器、电磁式夹持器、压电式夹持器或复合式夹持器；激光共聚焦显微镜的横向分辨率可达到0.12μm；龙门架机构包括龙门架及安装在龙门架顶端的y、z向导轨和龙门架底端的x向导轨；梯形棱镜上表面具有参考十字刻线和正方形图案刻线；光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成；检测台为激光共聚焦显微镜的x、y方向的电动载物台；一种共焦共像对位微装配系统中各组成部分的功能是：大理石台是一种共焦共像对位微装配系统的基座；激光共聚焦显微镜用于采集零件的图像；龙门架机构用于带动激光共聚焦显微镜实现x、y和z三个方向的直线位移；梯形棱镜用于反射基体零件和目标零件的像；棱镜夹持机构用于稳定夹持梯形棱镜；棱镜位姿调整机构可实现六个方向的精确微调；基体零件夹持器和目标零件夹持器分别用于夹持基体零件和目标零件；基体载物台的功能是对基体零件六个方向的精确微调；目标载物台的功能是实现目标零件沿x、y和z三个方向的直线位移；光栅尺用于高精度检测激光共聚焦显微镜的直线位移，检测精度可达0.1μm；检测台用于放置检测试样；所述的系统中的基体零件是“十”字刻线基体标定板；目标零件是“十”字刻线目标标定板；其中，“十”字刻线基体标定板和“十”字刻线目标标定板，均属于三维微小型零件，后续简称两块标定板；一种共焦共像对位微装配系统中各组成部分的连接与安装关系如下：激光共聚焦显微镜安装在龙门架机构上，龙门架机构安装在大理石台面上；梯形棱镜放置于激光共聚焦显微镜正下方，梯形棱镜稳定夹持在棱镜夹持机构上，棱镜夹持机构与棱镜位姿调整机构刚性连接，棱镜位姿调整机构安装在大理石台面上；基体零件二维位移台和六自由度PI并联微动平台连接组成基体载物台；目标零件二维位移台和目标零件升降台连接组成目标载物台；基体载物台与目标载物台分别位于梯形棱镜的两侧，且都安装在大理石台面上；基体零件夹持器安装在基体载物台上，目标零件夹持器安装在目标载物台上；基体零件装夹在基体零件夹持器上，目标零件装夹在目标零件夹持器上，且基体零件与目标零件分别对准梯形棱镜的两个斜面；光栅尺贴在龙门架顶端y向导轨的侧面；检测台安装在大理石台面上。