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基于视觉测量的微探针跨尺度沉积方法
1
作者
邢强
万晗驰
+2 位作者
杨宝权
庄健
徐海黎
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期228-239,共12页
弯月形液滴限制电化学沉积技术以其低成本、高加工精度的优势在微纳尺度的结构制造中倍受青睐,但压电实验平台有限的位移行程限制了其在大尺度制造场景中的应用。据此,提出了一种基于视觉检测的跨尺度连续沉积法。该方法首先在现有MCED...
弯月形液滴限制电化学沉积技术以其低成本、高加工精度的优势在微纳尺度的结构制造中倍受青睐,但压电实验平台有限的位移行程限制了其在大尺度制造场景中的应用。据此,提出了一种基于视觉检测的跨尺度连续沉积法。该方法首先在现有MCED设备的基础上,集成了显微相机与三轴移动装置,搭建了基于显微视觉测量的探针粗调节与平台精调节相结合的跨尺度连续沉积平台;其次,以微纳平台的基底预设等间距位移为基准,利用图像灰度特征解算基底位移量对应的像素位移量,并在此基础上构建了基于Adam算法优化的梯度下降模型,建立“物-像”距离映射关系,实现了基于单相机图像的高精度沉积物与探针在线定位与测量;然后,利用视觉反馈控制,完成了探针位置与沉积位置间的高精度对准与沉积定位,实现了MCED平台的跨尺度连续沉积;最后,使用共聚焦显微镜测量分析了分段沉积物的长度及连接点的沉积质量。结果表明:基于视觉测量反馈的玻璃微探针跨尺度沉积方法,在保证沉积质量及线段端点沉积精度的基础上能够实现80μm行程压电平台的毫米级尺度线段的沉积,且沉积长度误差<3%,此方法为大尺度精密制造提供了新方案。
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关键词
弯月形液滴限制电化学沉积
微纳三维打印
视觉检测
反馈控制
跨尺度
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职称材料
玻璃微探针电沉积的微结构制造路径规划
2
作者
徐海黎
杨雅雯
+4 位作者
邢强
陈妍
廖晓波
张小萍
庄健
《材料导报》
北大核心
2025年第5期210-216,共7页
为了实现半月形液滴限制电化学沉积(Meniscus confined electrodeposition,MCED)在二维平面的快速稳定生长,提出了自适应微跳跃分区沉积(Adaptive micro-jump partitioned deposition,AMJPD)方法。该方法利用扫描电化学池显微镜(Scannin...
为了实现半月形液滴限制电化学沉积(Meniscus confined electrodeposition,MCED)在二维平面的快速稳定生长,提出了自适应微跳跃分区沉积(Adaptive micro-jump partitioned deposition,AMJPD)方法。该方法利用扫描电化学池显微镜(Scanning electrochemical cel microscopy,SECCM)获取沉积二维平面方程,结合预沉积图像的分区扫描沉积轨迹生成基于该平面的三维沉积路径,通过提出的自适应微跳跃沉积模式,合理规避了平面生长沉积时遇到的阻碍,实现了在微米尺度上快速可控的平面制造加工。实验结果表明,AMJPD方法可进行多线段和平面图形的沉积绘制,可实现线宽6μm、长宽比17∶1微线条的稳定制造。因此,所提出的AMJPD方法可应用于各类精密金属微结构和微部件的制造,未来将在精密器件制造、生命医学传感等相关领域得到广泛应用。
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关键词
半
月形
液
滴
限制
电化学
沉积
微跳跃
沉积
模式
分区扫描
自适应平面
增材制造
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职称材料
仿生纤毛微流量传感器及其制备方法
被引量：
1
3
作者
李俊忠
廖晓波
+2 位作者
许世林
庄健
蔡勇
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第16期1968-1977,共10页
针对微流体流量测量难度大且精度不高的问题,本文基于压阻原理设计了一种悬臂梁结构的仿生纤毛微流量传感器。本文首先对比分析了现有热线式、压电式和压阻式微流量传感器的优缺点,基于压阻式传感器的应变与阻值之间呈现线性关系的优点...
针对微流体流量测量难度大且精度不高的问题,本文基于压阻原理设计了一种悬臂梁结构的仿生纤毛微流量传感器。本文首先对比分析了现有热线式、压电式和压阻式微流量传感器的优缺点,基于压阻式传感器的应变与阻值之间呈现线性关系的优点,选择压阻应变原理设计微流量传感器;其次,通过有限元数值分析方法确定了微流量传感器最佳仿生纤毛的阵列规模、直径、高度和悬臂梁长度等参数;然后,采用微液滴限制电沉积(Meniscus Confined Electrodeposition,MCED)方法制备了仿生纤毛阵列,并制作了微流量传感器;最后,通过自主设计的实验装置进行验证,结果表明,该传感器可以对大于0.4 m/s的微流速进行灵敏感应并准确测量,且传感器对流体流速测量的非线性误差为2.84%。该仿生纤毛应变式流量传感器在微流量测量领域具有广泛的应用前景。
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关键词
液
滴
限制
电
沉积
仿生纤毛微流量传感器
有限元分析与仿真
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职称材料
题名
基于视觉测量的微探针跨尺度沉积方法
1
作者
邢强
万晗驰
杨宝权
庄健
徐海黎
机构
南通大学机械工程学院
西安交通大学机械工程学院
出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期228-239,共12页
基金
国家自然科学基金面上项目(52175515)
江苏省研究生科研与实践创新项目(KYCX24-3553)资助
文摘
弯月形液滴限制电化学沉积技术以其低成本、高加工精度的优势在微纳尺度的结构制造中倍受青睐,但压电实验平台有限的位移行程限制了其在大尺度制造场景中的应用。据此,提出了一种基于视觉检测的跨尺度连续沉积法。该方法首先在现有MCED设备的基础上,集成了显微相机与三轴移动装置,搭建了基于显微视觉测量的探针粗调节与平台精调节相结合的跨尺度连续沉积平台;其次,以微纳平台的基底预设等间距位移为基准,利用图像灰度特征解算基底位移量对应的像素位移量,并在此基础上构建了基于Adam算法优化的梯度下降模型,建立“物-像”距离映射关系,实现了基于单相机图像的高精度沉积物与探针在线定位与测量;然后,利用视觉反馈控制,完成了探针位置与沉积位置间的高精度对准与沉积定位,实现了MCED平台的跨尺度连续沉积;最后,使用共聚焦显微镜测量分析了分段沉积物的长度及连接点的沉积质量。结果表明:基于视觉测量反馈的玻璃微探针跨尺度沉积方法,在保证沉积质量及线段端点沉积精度的基础上能够实现80μm行程压电平台的毫米级尺度线段的沉积,且沉积长度误差<3%,此方法为大尺度精密制造提供了新方案。
关键词
弯月形液滴限制电化学沉积
微纳三维打印
视觉检测
反馈控制
跨尺度
Keywords
meniscus confined electrodeposition
micro/nano 3D printing
visual inspection
feedback control
across scale
分类号
TH89 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
玻璃微探针电沉积的微结构制造路径规划
2
作者
徐海黎
杨雅雯
邢强
陈妍
廖晓波
张小萍
庄健
机构
南通大学机械工程学院
西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室
西安交通大学机械工程学院
出处
《材料导报》
北大核心
2025年第5期210-216,共7页
基金
国家自然科学基金面上项目(52175515)
南通市科技项目(JC2021034)。
文摘
为了实现半月形液滴限制电化学沉积(Meniscus confined electrodeposition,MCED)在二维平面的快速稳定生长,提出了自适应微跳跃分区沉积(Adaptive micro-jump partitioned deposition,AMJPD)方法。该方法利用扫描电化学池显微镜(Scanning electrochemical cel microscopy,SECCM)获取沉积二维平面方程,结合预沉积图像的分区扫描沉积轨迹生成基于该平面的三维沉积路径,通过提出的自适应微跳跃沉积模式,合理规避了平面生长沉积时遇到的阻碍,实现了在微米尺度上快速可控的平面制造加工。实验结果表明,AMJPD方法可进行多线段和平面图形的沉积绘制,可实现线宽6μm、长宽比17∶1微线条的稳定制造。因此,所提出的AMJPD方法可应用于各类精密金属微结构和微部件的制造,未来将在精密器件制造、生命医学传感等相关领域得到广泛应用。
关键词
半
月形
液
滴
限制
电化学
沉积
微跳跃
沉积
模式
分区扫描
自适应平面
增材制造
Keywords
meniscus confined electrodeposition
micro-jump deposition mode
partition scanning
adaptive planes
additive manufacturing
分类号
TG156 [金属学及工艺—热处理]
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职称材料
题名
仿生纤毛微流量传感器及其制备方法
被引量：
1
3
作者
李俊忠
廖晓波
许世林
庄健
蔡勇
机构
西南科技大学制造科学与工程学院制造过程测试技术教育部重点实验室
西安交通大学机械工程学院
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第16期1968-1977,共10页
基金
国家自然科学基金项目(No.52175515)
制造过程测试技术教育部重点实验室开放基金项目(No.19kfzk01)。
文摘
针对微流体流量测量难度大且精度不高的问题,本文基于压阻原理设计了一种悬臂梁结构的仿生纤毛微流量传感器。本文首先对比分析了现有热线式、压电式和压阻式微流量传感器的优缺点,基于压阻式传感器的应变与阻值之间呈现线性关系的优点,选择压阻应变原理设计微流量传感器;其次,通过有限元数值分析方法确定了微流量传感器最佳仿生纤毛的阵列规模、直径、高度和悬臂梁长度等参数;然后,采用微液滴限制电沉积(Meniscus Confined Electrodeposition,MCED)方法制备了仿生纤毛阵列,并制作了微流量传感器;最后,通过自主设计的实验装置进行验证,结果表明,该传感器可以对大于0.4 m/s的微流速进行灵敏感应并准确测量,且传感器对流体流速测量的非线性误差为2.84%。该仿生纤毛应变式流量传感器在微流量测量领域具有广泛的应用前景。
关键词
液
滴
限制
电
沉积
仿生纤毛微流量传感器
有限元分析与仿真
Keywords
meniscus-confined electrodeposition
bionic cilia micro-flow sensor
finite element analysis and simulation
分类号
TP212.1 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于视觉测量的微探针跨尺度沉积方法
邢强
万晗驰
杨宝权
庄健
徐海黎
《仪器仪表学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
玻璃微探针电沉积的微结构制造路径规划
徐海黎
杨雅雯
邢强
陈妍
廖晓波
张小萍
庄健
《材料导报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
仿生纤毛微流量传感器及其制备方法
李俊忠
廖晓波
许世林
庄健
蔡勇
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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