首先概述了国内外微装配系统的研究现状,在分析微装配系统的特点和功能需求基础上,提出一种基于计算机视觉伺服控制的微装配系统设计方案,详细描述了系统中精密三维微定位工作台、SMA微夹持作业工具以及视觉伺服控制系统等关键技术的解决方案,并以直径为几百微米级的典型微轴孔的装配为目标开展各项关键技术的试验研究.

微夹持技术是微器件装配的关键技术之一.采用柔性铰链机构设计了三自由度微夹持操作平台,并进行了有限元仿真模拟分析;利用形状记忆合金原理进行设计并研制了环状微夹钳,通过形状训练达到了双程形状记忆效应,并建立了微夹持力计算模型;对微夹持系统的运动精度进行了试验分析,结果表明该系统沿X,Y,Z方向的位移分辨率达0.01μm,微夹持钳最大张开量达0.2 mm,基本满足了系统性能要求.

微器件的装配并不是一个新兴的领域,但随着微加工技术、显微技术和集成电路技术的发展,微装配概念发生了根本性的变化,产品的范围和应用领域被拓宽,出现了许多新的技术,它的发展是与微机电系统(MEMS)、纳米技术(Nanotechnology)密切相关的.本文对微装配技术的发展现状进行了综述,介绍了微装配的特点和使用的许多新技术.

介绍了一个基于图像处理的自动调焦系统，该系统由光学显微镜、CCD、力矩电机和齿轮传动机构等组成。调焦系统中采用粗／精结合的调焦方法，即首先采用基于Krisch边缘检测算子的清晰度评价函数对被测物体进行粗调焦，并在计算机上采集了包含目标的大致轮廓和边缘的显微图像；然后针对全景图像上的某个目标区域采用基于高频分量的清晰度评价函数进行精调焦，使得显微图像显示出更多的纹理细节。实验中清晰度评价函数算法均采用Windows下的Visual C＋＋实现。实验结果表明，该自动调焦的系统精度可达±4．8μm，基本上满足了微装配任务的调焦精度要求。

设计了一种用于惯性聚变的微靶球三维移动装置。采用CCD显微镜检测实现闭环装配以保证精度；由电控平移台作为粗动环节，压电陶瓷作为微动环节而形成的两级微动机构可以实现最小分辨力为0．1μm的微位移；直线＋旋转执行器的旋转／线性移动实现了微靶球的三维移动；专用真空吸取器的设计解决了微靶球的取放问题。

微器件装配技术是微机械的关键技术之一，本文从微器件装配系统的特性和功能出发，提出了一套微装配系统设计方案，并对系统各个组成部分进行分析，介绍了系统实现的方法。

介绍了一类具有宏-微尺度结合特点的操作对象,对该类型操作对象的操作任务进行了分析.开发了用于PMMA微流控芯片批量化生产的微对准自动装配系统,该系统采用基于显微视觉图像分析的分视场对准机理.系统的主要硬件构成包括机械本体、视觉单元、4-DOF精密定位单元和全自动气动辅助单元.介绍了系统的控制结构.提出针对标记图像的对准精度测量方法,通过实验得到系统的对准精度为2.9μm.该系统可以高效、可靠地完成PMMA微流控芯片的微对准装配.

在分析微装配特点的基础上,讨论了微装配系统的功能需求和组成.提出了一种新型MEMS器件微装配系统设计方案,描述了系统样机关键技术模块的研制方案.以微型光谱分析仪极板对准为示范目标开展了实验研究,结果表明该系统适用于典型MEMS芯片的微对准和封装研究.

介绍了利用ＬＩＧＡ技术中的同步辐射光刻、微电铸技术和微装配技术制作微流量计的研究，讨论了微流量计的结构和工作原理。设计和研制了一种微流量计。

针对MEMS器件中平板类微小型零件轻、小、薄的特点,搭建了基于单目显微视觉的真空吸附式微装配系统。通过研究微小型零件装配过程中的抓取方式、运动控制以及显微视觉定位等关键技术问题,制订了基于示教再现与显微视觉反馈相结合的平板类微小型零件自动化装配总体方案,并利用VC＋＋平台开发了自动化装配程序。经实验验证,该微装配平台不仅可以实现微小型零件的高精度检测定位以及完成不同形状和尺寸的平板类微小型零件精准吸附,而且通过示教再现和视觉伺服相结合的控制方式实现了微小型零件的自动化装配,从而为提高微装配系统的装配精度和装配质量打下了坚实的基础。