面向微電子封裝的兩自由度高速精密定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國微電子封裝工業(yè)的發(fā)展，微電子封裝設(shè)備的發(fā)展也越來越快。本文正是以開發(fā)面向微電子封裝設(shè)備-自動超聲波引線鍵合機(jī)的高速、高精度定位系統(tǒng)為目標(biāo)，以有限元法、動態(tài)設(shè)計方法、運(yùn)動控制和模式匹配等理論作為手段，系統(tǒng)地研究了高速、高精度XY定位平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加減速控制算法和插補(bǔ)算法以及視覺定位的關(guān)鍵技術(shù)，并建造出了XY精密定位平臺樣機(jī)一臺，制作了運(yùn)動控制卡各模塊，開發(fā)了基于模式匹配的視覺系統(tǒng)。論文主要內(nèi)容有以下三個方面： 設(shè)計了一臺

2、采用步進(jìn)電機(jī)-滾珠絲杠螺母副驅(qū)動的XY高速、高精度定位平臺。提出了XY高速精密定位平臺靜、動態(tài)特性的有限元分析方法，探討了XY定位平臺在不同載荷情況下的力學(xué)行為，分析了XY定位平臺的固有頻率和模態(tài)振型。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對XY高速精密平臺的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計。 設(shè)計了基于USB通用串行總線和數(shù)字信號處理器（DSP）的運(yùn)動控制卡的各個模塊。在硬件方面，采用TI公司的高性能DSP芯片TMS320LF2407A作為步進(jìn)電機(jī)的主控制器，輔以外圍電

3、路實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制，并采用USB通用串行總線接口芯片CY7C68013A完成了DSP與PC機(jī)之間的高速通信；在軟件方面，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的T形加減速控制算法和S形加減速控制算法，選擇最小偏差法實(shí)現(xiàn)了兩軸直線插補(bǔ)，采用C語言編寫了步進(jìn)電機(jī)各種運(yùn)動方式的程序，在使用CYPRESS公司EZ-USBFX2通用驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，調(diào)用其提供的兩種控制函數(shù)庫中的接口控制函數(shù)，開發(fā)了PC機(jī)上的運(yùn)動控制函數(shù)，并做成動態(tài)鏈接庫，方便用戶調(diào)用。 建立了一套

4、視覺定位系統(tǒng)進(jìn)行測試。在硬件方面，先分析了CCD攝像頭、圖像采集卡和鏡頭等圖像采集硬件對采集芯片圖像影響并按檢測要求，選用了NI公司的1405型圖像采集卡和威視公司的VC-513D工業(yè)用CCD攝像機(jī)，搭建了視覺定位的硬件系統(tǒng)；在軟件方面，使用VS.NET平臺進(jìn)行開發(fā)圖像處理、模式匹配軟件，圖像處理和模式匹配是整套視覺定位系統(tǒng)的核心，采用NI公司的IMAQVision8.2軟件包，利用其提供的圖像處理算法庫，通過圖像獲取、圖像標(biāo)定和圖像增