【正文】 即使導(dǎo)軌使用后需要重調(diào)精度，也可以很易易解決。對(duì)于導(dǎo)軌沿導(dǎo)軌靠面出現(xiàn)的安裝誤差或者導(dǎo)軌靠面的加工誤差，雖然也能通過(guò)刮研和添加墊片解決，但由于螺釘施加的是 Z 向的壓力，這個(gè)方向主要是摩擦力，相對(duì)較小，因螺釘和螺孔之間有較大間隙（相對(duì)于精度要求），當(dāng)滑塊帶動(dòng)平臺(tái)在導(dǎo)軌上反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，易造成導(dǎo)軌側(cè)向移動(dòng)，使原來(lái)調(diào)整的精度丟失，因此必須找到一個(gè)能夠保持精度的方法。對(duì)于改進(jìn)安裝座的結(jié)構(gòu)，目前采用較多的方法是將導(dǎo)軌的安裝面設(shè)計(jì)為直角形，圖 321 所示，或者沉槽形式，設(shè)計(jì)時(shí)提高導(dǎo)軌靠面和安裝面的平面度和二者之間的垂直度要求，并提高兩根導(dǎo)軌安裝靠面的平行度要求。 通常專(zhuān)業(yè)導(dǎo)軌生產(chǎn)廠(chǎng)家已經(jīng)在導(dǎo)軌上加工了螺釘孔，所以導(dǎo)軌和底座平臺(tái)一般采用內(nèi)六角螺釘聯(lián)結(jié)。銷(xiāo)定位一般用于平面接觸零件，其優(yōu)點(diǎn)是能夠長(zhǎng)時(shí)間保持定位精度，但缺點(diǎn)是要破壞零件，而且銷(xiāo)與銷(xiāo)孔有配合要求，銷(xiāo)孔加工精度要求較高，所以銷(xiāo)定位不適合于經(jīng)常拆卸的零件聯(lián)結(jié)。 對(duì)于高精零部件，特別是位置精度要求較高的構(gòu)件，怎樣達(dá)到和保持精度是難點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。絲桿螺母和導(dǎo)軌滑塊是直接的運(yùn)動(dòng)傳遞部件，其精度（包括制造和安裝）直接決定整個(gè)平臺(tái)的精度，因此材料的選擇和加工工藝的設(shè)計(jì)要求很高，但決定平臺(tái)運(yùn)行精度的另一個(gè)關(guān)鍵因素是構(gòu)件的裝配精度。 馬達(dá)托架的設(shè)計(jì) 馬達(dá)托架，如圖 320 是把電機(jī)固定在絲杠導(dǎo)軌安裝板上的結(jié)構(gòu)，主要的功能要求是要保證電機(jī)軸和絲杠導(dǎo)軌軸的同軸度。導(dǎo)軌靠面以底面（ C 面）和端面（ B 面）為基準(zhǔn)加工，要求Ⅰ處導(dǎo)軌靠面給以垂直度的要求。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 XY 移動(dòng)平臺(tái)絲杠導(dǎo)軌安裝板的設(shè)計(jì) 圖 315 絲杠導(dǎo)軌安裝板主視圖（豎放） 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 316 絲杠導(dǎo)軌俯視圖 圖 317 絲杠導(dǎo)軌安裝板左視圖 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 如圖 315， 316， 317 絲杠導(dǎo)軌安裝板，由于要保證絲杠螺母和導(dǎo)軌滑塊的安裝平面在同一平面，所以總體機(jī)構(gòu)為 U 型結(jié)構(gòu)，重要平面包括導(dǎo)軌安裝平面（ 4），馬達(dá)托架安裝平面（ 1），和絲杠支撐座安裝平面（ 3）三個(gè)平面。一、傳感器，低層平臺(tái)上在高層平臺(tái)的行程的前后極限位置安裝光學(xué)傳感器，高層平臺(tái)上裝有擋光片，當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)擋光片擋住傳感器光路，傳感器感應(yīng)到后控制設(shè)備停車(chē)報(bào)警或進(jìn)行其他處理，從而保證不超出行程；二、硬限位，為了進(jìn)一步保證安全，在行程極限位置之外加裝了硬限位裝置，即防撞塊，在安裝板上裝有 擋塊并有橡膠緩沖墊，防止零件損傷。 圖 313 絲杠螺母的安裝示意圖 而導(dǎo)軌在絲桿軸的兩側(cè)各一根，通過(guò)平臺(tái)使導(dǎo)軌滑塊，絲杠螺母固定，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲桿螺母直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，絲杠保證了平臺(tái)的行走精度，而導(dǎo)軌可以起到支撐和導(dǎo)向的作用，從而保證上面平臺(tái)的水平移動(dòng)的平行度和控制徑向跳動(dòng)。此處采用電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)和直線(xiàn)導(dǎo)軌承載工作臺(tái)的方式。 由于螺母和絲桿之間是精密滾珠傳動(dòng)，表面質(zhì)量和潤(rùn)滑非常好，所以其摩擦可以忽略不計(jì)，因此電機(jī)平穩(wěn)工作時(shí)， 輸出扭矩主要克服負(fù)載在導(dǎo)軌的摩擦阻力。 其中 MJ 、 MAXT 可以通過(guò)選型手冊(cè)查詢(xún)到， UT 、 FT 可以由下列式（ 316）和公式（ 317）求得。 表 317 X 軸的主要負(fù)載機(jī)規(guī)格 負(fù)載物質(zhì)量 /kg 25 絲桿導(dǎo)程 /mm 5 減速比 1： 1 絲桿長(zhǎng)度 /mm 370 絲桿直徑 /mm 20 絲桿材料密度 /（ kg/cm3） 直線(xiàn)移動(dòng)負(fù)載慣量 TJ 的計(jì)算如式（ 313）所示： 2()20T SJW ???? （ 313） 式中： W —— 直線(xiàn)移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量 /kg； S? —— 絲桿導(dǎo)程 /mm； 將表 313 中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（ 313）得： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 2 2 252 5 ( ) 0 . 1 62 0 3 . 1 4TJ k g c m k g c m? ? ? ? ?? 旋轉(zhuǎn)負(fù)載（此處為絲桿）慣量的 RJ 的計(jì)算方法如式（ 314）所示： 432R LJD?????? （ 314） 式中： L —— 絲桿長(zhǎng)度 /cm D—— 絲桿直徑 /cm ?—— 絲桿材料密度 /（ 3kgcm ），此處絲桿密度取 10 kg cm?? 。另外，針對(duì) LED 芯片檢測(cè)機(jī)的特殊性，其運(yùn)動(dòng)軸所配的伺服電機(jī)還需要能最大限度抑制機(jī)械振動(dòng)，并調(diào)試簡(jiǎn)單。采用滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)，另外，在運(yùn)動(dòng)軸中它的負(fù)載最大，因此介紹其所配伺服電機(jī)的選擇華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 過(guò)程。 圖 311 THK 導(dǎo)軌型號(hào)構(gòu)成例 電機(jī)計(jì)算與選型 在高精度機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置是核心，因此伺服電機(jī)的選擇就變得尤為重要， LED 芯片檢測(cè)機(jī)也不例外。 hnl s 20700 0006052402 10LL 661 6h ???? ?????? ?? （ 312） 式 312 中： Lh—— 工作壽命時(shí)間； ls—— 行程長(zhǎng)度； n1—— 每分鐘往返次數(shù)。 表 314 接觸系數(shù) fc 表 315 負(fù)荷系數(shù) fw 計(jì)算額定壽命： LM 滾動(dòng)導(dǎo)軌即使在相同條件下制造且處于相同的運(yùn)行條件下 ，其使用壽命也多少有些差異。特別在起動(dòng)停止很激烈、或切削荷重作用的場(chǎng)合 , 及因懸臂負(fù)荷所引起的大力矩作用的情況下 , 可能會(huì)對(duì) LM 滾動(dòng)導(dǎo)軌產(chǎn)生意想不到的大負(fù)荷。）對(duì)于 LM 滾動(dòng)導(dǎo)軌來(lái)說(shuō)，隨著予壓量的增加 ,剛性也隨之增加。 一般說(shuō)來(lái) , 考慮到往復(fù)運(yùn) 動(dòng)可能產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊，如表 311 選擇負(fù)間隙（即施加予壓） ,就能對(duì)使用壽命和精度產(chǎn)生良好的影響。 型號(hào)確定：根據(jù)上述計(jì)算和論證，根據(jù) THK 絲杠公稱(chēng)型號(hào)的構(gòu)成，如圖 35，選定絲杠型號(hào)為： DIK20206RRG0+370LC3Y。 表 310 負(fù)荷系數(shù) 振動(dòng)、沖擊 速度 Fw 微小 微速時(shí) V=～ 小 低速時(shí) V=1m/s ～ 中 中速時(shí) 1V=2m/s ～ 2 大 高速時(shí) V2m/s 2～ 平均每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)：每分鐘往返次數(shù) n=8min1 ,行程 ls=170mm，導(dǎo)程 Ph=5mm，1m in20205 1000522Nm ???????? Ph lsn 。對(duì)于滾珠絲杠 ,基本靜額定負(fù)荷是以軸向負(fù)荷來(lái)定義的。 容許軸向負(fù)荷的探討：對(duì)基本靜額定負(fù)荷（ C0a）最小的 DIK20206型 (C0a＝ kN)進(jìn)行容許軸向負(fù)荷的探討。 圖 34 容許軸向負(fù)荷線(xiàn)圖 由絲杠軸的危險(xiǎn)速度所決定的容許轉(zhuǎn)速：與安裝方法相關(guān)的系數(shù) ?? （參照表），為考慮危險(xiǎn)速度，螺母軸承間的安裝方法按固定 支撐，安裝間距 mmb 270l ? （推算），絲杠軸直徑 20mm,導(dǎo)程 5mm，絲杠軸溝 槽谷徑 ? 。 圖 33 DIK 結(jié)構(gòu) 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 35 THK 精密滾珠絲杠軸外徑與導(dǎo)程的標(biāo)準(zhǔn)組合（單位： mm） 容許軸向負(fù)荷的探討：最大軸向負(fù)荷的計(jì)算：初始條件如表 36。 外徑為1 14 的絲杠軸過(guò)細(xì)， 32 以上的絲杠軸過(guò)粗，所以絲杠軸外徑暫定為 20。所以根據(jù)行程長(zhǎng)度 170mm 決定的全長(zhǎng)。 為了滿(mǎn)足 0mm 無(wú)效行程的要求 ,必須選擇軸向間隙在 0 以下的滾珠絲杠。 表 32 使用條件 序號(hào) 名稱(chēng) 單位 數(shù)值 1 運(yùn)送方向 水平 2 運(yùn)送質(zhì)量 (m) Kg 25 3 工作臺(tái)導(dǎo)向方法 滑動(dòng) 4 導(dǎo)向面上的摩擦系數(shù) (μ ) 5 導(dǎo)向面的阻力 (f) N 25 6 軸向外部負(fù)荷 (F) N 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 7 希 望壽命時(shí)間（ Lh） H 26280 8 行程長(zhǎng)度 ls mm 170 9 操作速度 Vmax m/s 10 加速時(shí)間 t1 S 11 等速時(shí)間 t2 S 12 減速時(shí)間 t3 S 13 加速度 a=Vmax/t1 m/s2 14 每分鐘往返次數(shù) n min1 5 15 定位精度 mm 16 反復(fù)定位精度 mm 17 無(wú)效行程 mm 0 18 減速比 1 表 33 THK 絲杠的精度等級(jí) 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 導(dǎo)程精度與軸向間隙（予壓）： 為了得出定位精度 177。這個(gè)工作臺(tái)只是在機(jī)器調(diào)整的時(shí)候會(huì)有微小的調(diào)整，一旦設(shè)備調(diào)整到最佳狀態(tài)，這個(gè)工作臺(tái)就不會(huì)再有動(dòng)作，因此，它不是頻繁移動(dòng)的部件，所以在考慮經(jīng)濟(jì)性后采用第三種方案絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)。方案二、外購(gòu) XY平移臺(tái)方案：現(xiàn)在有很多商家提供組裝好的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，例如日本的 THK 公司等。 Z 方向的運(yùn)動(dòng)是給芯片盤(pán)提供向上的運(yùn)動(dòng)，以使芯片電極和固定的探針接觸導(dǎo)通電路。主要是用來(lái)承載芯片并通過(guò)精確定位實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片光電參數(shù)的檢測(cè)。 上部結(jié)構(gòu)：包括掃描鏡頭的固定結(jié) 構(gòu)、調(diào)探針鏡頭的固定結(jié)構(gòu)、光纖探頭和亮度探頭的固定。其包括骨架，由方鋼管焊接組成，骨架是機(jī)架的主體結(jié)構(gòu)，其作用主要作為整部機(jī)器的支撐；下層安裝板，是地面和機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)分離；中層安裝板，主要作為高 精度 XY 平臺(tái)的安裝；上層安裝板，主要作為上部結(jié)構(gòu)和探針臺(tái)的安裝板；電氣安裝板，安裝電氣設(shè)備；工控機(jī)固定板，安裝工控機(jī)光源等；氣動(dòng)設(shè)備固定板，固定氣壓表等。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 3 DHLP320 型 LED 檢測(cè)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) DHLP320 型 LED 檢測(cè)機(jī)是本次設(shè)計(jì) LED 檢測(cè)設(shè)備具體的型號(hào)。 機(jī)械部分：檢測(cè)機(jī)上主要完成是設(shè)計(jì)高速高精確二維移動(dòng)平臺(tái)，高精確轉(zhuǎn)臺(tái)，高精確升 降平臺(tái)，探針裝置，機(jī)體結(jié)構(gòu)等工作；在分揀機(jī)上主要完成是加工兩套高精確二維平移平臺(tái)，高精確轉(zhuǎn)臺(tái)，擺臂分揀裝置，頂針裝置等工作。 LED 芯片的檢測(cè)需要探針和電極精確的定位，在視覺(jué)圖像檢測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì) LED芯片的精確定位，從而保證探針和 LED 芯片電極的緊密接觸，完成檢測(cè)要求。 檢測(cè)的具體要求： LED 檢測(cè)是通過(guò)對(duì) LED 芯片通電致發(fā)光，對(duì) LED 芯片的光電參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，獲得芯片等級(jí)劃分所需的信息。芯片盤(pán)上全部芯片檢測(cè)完后輸出完整的檢測(cè)圖像和分級(jí)數(shù)據(jù)，為芯片的分揀做準(zhǔn)備。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2 LED 芯片檢測(cè)原理和設(shè)備方案的選擇 LED 芯片檢測(cè)的原理 在 LED 芯片的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)其光電的一致性要求很高，尤其是用于陣列顯示的場(chǎng)合，必須保證各個(gè)象素的配色正確，而且還要保證各像素顏色的一致性，才能保證最終色彩還原。檢測(cè)機(jī)上主要完成是設(shè)計(jì)高速高精確二維移動(dòng)平臺(tái)，高精確旋轉(zhuǎn)臺(tái)，高精確升降平臺(tái)，探針裝置，機(jī)體結(jié)構(gòu)等工作。該儀器能夠快速測(cè)量 LED 單管的波長(zhǎng)，并根據(jù)波長(zhǎng)進(jìn)行篩選分類(lèi)。目前國(guó)外經(jīng)過(guò)分揀的 LED 每只利潤(rùn)增加 1 分人民幣，國(guó)內(nèi)年生產(chǎn) LED 管 200 億只，如果有一半 LED 經(jīng)過(guò)分揀，增加利潤(rùn)近一億元。佐竹與 1996 年就發(fā)明了一種多色的分揀機(jī)光學(xué)檢測(cè)儀，包括至少兩種不同光譜范圍的LED 材料檢測(cè)，并可以通過(guò)檢測(cè)信號(hào)并放大后予以選擇，可以算是早期的 LED 分揀檢測(cè)設(shè)備。國(guó)家科技部也將 “ 國(guó)家半導(dǎo)體照明工程 ” 列入 “ 十一五 ” 科技發(fā)展計(jì)劃。規(guī)模較大，實(shí)力力較強(qiáng)的 LED 芯片生產(chǎn)企業(yè)主要有：廈門(mén)三安、西安中為、香港曾明利、杭州士蘭明芯、湖南華磊等。 美國(guó) 2020年 國(guó)家半導(dǎo)體照明計(jì)劃 到 2020年 55%的白熾燈和熒光燈被白光LED取代 每年節(jié) 約 350億美元電費(fèi)，每年減少 CO2，形成500億美元的大產(chǎn)業(yè)。通過(guò)近幾年的發(fā)展，我國(guó) LED 檢測(cè)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化已有了很大的提高，部分設(shè)備的技術(shù)甚至達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。 在我國(guó)，在 2020 年 6 月 17 日，國(guó)家科技部聯(lián)合信息產(chǎn)業(yè)部、教育部等部 門(mén)以及北京、上海等地區(qū)聯(lián)合成立了國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，正式啟動(dòng) “ 國(guó)家半導(dǎo)體照明工程 ” 。 LED 的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的，在當(dāng)前全球能源緊張的情況下，發(fā)展 LED 是節(jié)能的一個(gè)很有效的途徑。 國(guó)內(nèi)外研究概況 日本是 LED 產(chǎn)業(yè)的大國(guó)和起源國(guó)，其 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早且擁有較多的相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 隨著國(guó)家照明工程的起步，國(guó)內(nèi) LED 芯片設(shè)備的巨大需求再次引起了國(guó)外 LED 設(shè)備生產(chǎn)商的積極響應(yīng)，他們?nèi)找嬷匾曋袊?guó)國(guó)內(nèi)這個(gè)巨大的市場(chǎng)。而對(duì)于研發(fā)和生產(chǎn)成本相對(duì)較高的藍(lán)色 LED 芯片，特別是高亮藍(lán)色 LED，更是有很大必要對(duì)其實(shí)施檢測(cè)和分揀，LED 芯片檢測(cè)和分揀是 LED 芯片生產(chǎn)流程中不可缺少的部分。正是由于 LED的這些優(yōu)點(diǎn)，所以越來(lái)越受到人們的重視。一般有下列兩種混合方式：（ 1）三波長(zhǎng)光 , 即藍(lán)色光、綠色光與紅色光混合；（ 2）二波長(zhǎng)光 , 即黃色光與藍(lán)色 光混合。