【正文】 軌道截面中的空間尺寸（跨距、 LM滑塊個(gè)數(shù) 2 個(gè) /根、 LM 軌道根數(shù) 2 根和推力 25N）（軸數(shù)標(biāo)記：Ⅱ）；安裝方式：水平使用（ H），如圖 36；作用負(fù)荷的大小 250N、方向向下；操作頻率： 8Hz；速度： 。由上可知，能滿足希望壽命時(shí)間 30000小時(shí)。華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 35 THK 絲杠公稱型號(hào)構(gòu)成例 根據(jù)額定壽命計(jì)算工作壽命時(shí)間：額定壽命 L= ? rev，每分鐘平均轉(zhuǎn)數(shù)Nm=400min1 , 0 0 060 610 ??????? NmL ；根據(jù)額定壽命計(jì)算運(yùn)行距離壽命：導(dǎo)程 Ph=5mm。 額定壽命： 1063 ??????????? ?? Fmfw rev，其中，負(fù)荷系數(shù) fw=，參照表 310。 表 39 軸向負(fù)荷與運(yùn)行距離的關(guān)系 動(dòng)作 軸向負(fù)荷（ N） 運(yùn)行距離（ lm） Fa1去路加速時(shí) (s=) 255 Fa2去路等速時(shí) (s=vt) 5 85mm Fa3去路減速時(shí) (s=) 245 Fa4返程加速時(shí) (s=) 255 Fa5返程等速時(shí) (s=vt) 5 85mm Fa6返程減速時(shí) (s=) 245 軸向平均負(fù)荷：因?yàn)樨?fù)荷方向不同，按 Fa 6為正方向的軸向平均負(fù)荷， Fa 5 為負(fù)方向的軸向平均負(fù)荷，其中軸向負(fù)荷與運(yùn)行距離的關(guān)系如表 39。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 38 靜態(tài)安全系數(shù) (fS) 使用機(jī)械 負(fù)荷條件 fS的下限 一般工業(yè)機(jī)械 無振動(dòng)或沖擊時(shí) 1～ 有振動(dòng)或沖擊時(shí) 2～ 3 工具機(jī) 無振動(dòng)或沖擊使 1～ 有振動(dòng)或沖擊時(shí) ～ 7 所謂基本靜額定負(fù)荷 (C0a),就是在承受最大應(yīng)力的接觸部分 ,是滾動(dòng)體的永久變形量與滾動(dòng)面的永久變形量之和達(dá)到滾動(dòng)體直徑的 ,大小和方向都一定的靜止負(fù)荷。假定此型號(hào)用于高速搬送裝置以及加速、減速時(shí)作用沖擊負(fù)荷 ,故靜態(tài)安全系數(shù) (fS)為 ，參照表 38。 螺母選擇：使用精密滾珠絲杠，絲杠軸直徑 20mm、導(dǎo)程 5mm 的螺母為小導(dǎo)程絲杠 DIK 型，因此可選擇： DIK20206（ Ca=， C0a=）。 17272121 m i n3400010270 ???????bl? 由 DN值所決定的容許轉(zhuǎn)速：鋼球中心直徑 D=。 容許轉(zhuǎn)速的探討： 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 13m a xm a x m in3001060N ????? PhV 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 式中： Vmax=—— 最大速度； Ph=5—— 導(dǎo)程。 表 36 初始條件 導(dǎo)向面的阻力 工作臺(tái)質(zhì)量 +工件質(zhì)量（ m1+m2） 25Kg 導(dǎo)向面上的摩擦力 最大速度 重力加速度 10m/s2 加速時(shí)間 由此可知，所需數(shù)據(jù)如下 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 2/ a xa smtV ?? （ 32） N255)()(a 21211 ??????? ammfgmmF ? （ 33） N5)(a 212 ????? fgmmF ? （ 34） N2 4 5)()(a 21213 ???????? ammfgmmF ? （ 35） N2 5 5)()(a 21214 ?????????? ammfgmmF ? （ 36） N5)(a 215 ??????? fgmmF （ 37） N2 4 6)()(a 21216 ???????? ammfgmmF ? （ 38） 其中： a—— 加速度； Fa1—— 去路加速時(shí)； Fa2—— 去路等速時(shí)； Fa3—— 去路減速時(shí)； Fa4—— 來路加速時(shí)； Fa5—— 來路等速時(shí)； Fa6—— 來路減速時(shí)； 作用在滾珠絲杠上的最大軸向負(fù)荷為 Famax=Fa1=255N； 表 37 安裝方法相關(guān)系數(shù) 安裝方法 ? 1 ? 2 固定 自由 固定 支撐 2 10 固定 固定 4 20 絲杠軸的挫曲載荷：與安裝方法相關(guān)的系數(shù) 102?? 參照表 37，螺母和軸承之間的安裝方法按固定 支撐方式，安裝間距 mma 270l ? （推算），絲杠軸溝槽谷徑 ? KN9910270 42442411 ??????? aldP ? 絲杠軸的容許拉伸壓縮負(fù)荷： ??? 212 116 dP 由此可見，絲杠軸的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負(fù)荷大于等于最大軸向 負(fù)荷，如圖34。 螺母的型號(hào)選定為 THK 循環(huán)器式，包括 DK、 DKN、 JPF 和 DIR 型如圖 33，這些型號(hào)是最小型的螺母，通過循環(huán)去改變鋼球行進(jìn)的方向，越過絲杠軸外徑回到原位，做無限循環(huán)運(yùn)動(dòng)由于尺寸大小等原因，為 DIK 型。 因?yàn)樽罡咚偈?，故絲杠軸的支撐方法可選擇固定 支撐或固定固定的方式，但是固定 固定的方式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且部件精度和組裝精度要求高。 符合導(dǎo)程精度和軸向間隙（予壓）所要求的滾珠絲杠為精密滾珠絲杠，導(dǎo)程為 5mm，參照表 35 ，絲杠周的外徑有 1 1 1 2（ 28）、 3（ 40）、（ 50）。 170+200＝ 370mm，所以絲杠軸長(zhǎng)度假定為 370mm。 表 34 THK 絲杠予壓型號(hào) 絲杠軸的設(shè)計(jì)與支撐方法選擇： 假定螺母全長(zhǎng)為 100mm,絲杠軸末端長(zhǎng)度 為 100mm。因此 ,從滿足軸向間隙 0 以下的精密滾珠絲杠里，參照表 34 選擇預(yù)壓標(biāo)記為 G0 的滾珠絲杠。故選擇 THK 精度等級(jí)為 C3 級(jí)的絲杠軸。 ，所以滾珠絲杠的精度等級(jí)按表 33 選擇如下。根據(jù)技術(shù)上的要求提出使用條件見表 32。 絲杠螺母的設(shè)計(jì)和選型 絲杠螺母的設(shè)計(jì)主要是通過計(jì)算從 THK 的產(chǎn)品中選擇適合的 絲杠螺母，絲杠螺母的設(shè)計(jì)選型主要涉及的內(nèi)容有：絲杠軸直徑、導(dǎo)程、螺母型號(hào)、精度、軸向間隙 (予壓 )、絲杠軸支撐方式。 表 31 方案比較 方案 直線電機(jī) 外購平臺(tái) 絲杠導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu) 需設(shè) 計(jì)輔助結(jié)構(gòu) 無需輔助設(shè)計(jì) 需要輔助設(shè)計(jì) 安裝，穩(wěn)定性，維護(hù) 安裝要求高，穩(wěn)定性高，維護(hù)復(fù)雜 容易安裝，穩(wěn)定性高，維護(hù)方便 安裝要求高，穩(wěn)定性高，不易移動(dòng)位置 成本 成本高 成本高 成本低 方案確定：根據(jù)表 31 方案的比較， XY 二維移動(dòng)平臺(tái)安裝在機(jī)架中層板上。方案三、絲杠導(dǎo)軌方案：通過電機(jī)帶動(dòng)絲杠的旋轉(zhuǎn)，由絲杠螺母通過平臺(tái)連接導(dǎo)軌上的滑塊，使平臺(tái)沿導(dǎo)軌方向直線運(yùn)動(dòng)，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，控制直線運(yùn)動(dòng)的速度和方向。方案一、直線電機(jī)方案：通過直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)，將兩個(gè)單向的直線電機(jī)垂直組合實(shí)現(xiàn) XY 二維運(yùn)動(dòng)。 XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的二維運(yùn)動(dòng)則是提供給測(cè)試工作臺(tái)進(jìn)行平移，將下一顆芯片送到工位，實(shí)現(xiàn)測(cè)試工作的順序進(jìn)行。此時(shí)，就要依靠中間的 θ 工作臺(tái)進(jìn)行微小調(diào)整，以達(dá)到平行的要求，這樣才能夠準(zhǔn)確地使探針和電極的接觸提供一個(gè)最基本的前提。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，分別是： X， Y， Z， θ (旋轉(zhuǎn) )方向。 XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是機(jī)械結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位，因?yàn)樾酒浅Ｐ? ，如圖 332。另外需要實(shí)現(xiàn)光纖探頭和亮度探頭的 U 向的移動(dòng)。 的旋轉(zhuǎn)以便將芯片方向和 XY 平臺(tái)方向?qū)φ?；升降平臺(tái)，提供 0～5mm 的快速升降運(yùn)動(dòng)。 四軸平臺(tái)：所謂四軸平臺(tái)是 X、 Y、 Z、 θ 四軸，包括高精度 XY 移動(dòng)平臺(tái)、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、升降平臺(tái)。 機(jī)架：機(jī)架是 LED 檢測(cè)設(shè)備各部分的安裝平臺(tái)，也是最基本的結(jié)構(gòu)。 DH 代表公司，LLED， P檢測(cè)， 3三層晶元， 20速度 20K/h。 檢測(cè)設(shè)備工作過 程 根據(jù)上述的檢測(cè)要求和設(shè)備組成，檢測(cè)設(shè)備工作過程為：首先把芯片盤使用真空吸附，真空吸附的目的在于防止在高速工作時(shí)芯片盤抖動(dòng)和在探針點(diǎn)亮 LED 芯片時(shí)把芯片盤損壞；第二步，對(duì)正，芯片在芯片盤上大部分是同向整齊排列的，對(duì)正是通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)真空吸盤旋轉(zhuǎn)，使絕大部分芯片的 XY 方向和設(shè)備 XY 行走方向?qū)φ?，便于掃描和高速檢測(cè)；第三步，掃描，設(shè)備 XY 兩個(gè)方向的行走，通過視覺系統(tǒng)對(duì)芯片盤進(jìn)行掃描工作；第四步，調(diào)探針，在視覺系統(tǒng)下將兩個(gè)探針和基準(zhǔn)芯片的兩極接觸，使電路導(dǎo)通；第五步，檢測(cè)，對(duì)外觀正常的芯片進(jìn)行檢測(cè)，并把數(shù)據(jù)記 錄到計(jì)算機(jī)，為 LED芯片的分揀準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。 電控部分：包括用恒流源與恒壓源驅(qū)動(dòng)芯片的智能程控電路，步進(jìn)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，探針運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的各種繼電器、光電門、氣閻等的控制，與計(jì)算機(jī)的接口等，測(cè)量和控制探針、精密移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 LED 檢測(cè)設(shè)備的組成 LED 檢測(cè)機(jī)包括光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)四部分： 光學(xué)部分：包括 LED 芯片發(fā)光的光學(xué)參數(shù)的快速采集，光強(qiáng)測(cè)量，波長(zhǎng)的測(cè)量，圖像采集所需要的照明光源等。另外，本設(shè)備還有一個(gè)檢測(cè)速度要求，即實(shí)現(xiàn)高速檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)外使用的設(shè)備大部分為 4～ 6顆，本設(shè)備也是為達(dá)到或超過這個(gè)速度而設(shè)計(jì)。檢測(cè)設(shè)備的成功關(guān)鍵在于探針接觸電極的定位精度和速度上。 LED 芯片上有正負(fù)兩個(gè)電極，給 LED 芯片加正向電壓 LED 芯片點(diǎn)亮， LED 芯片的伏安特性可以通過測(cè)量 LED 正向?qū)妷韩@知。利用 LED 測(cè)試裝置測(cè)試光強(qiáng) 和波長(zhǎng)。 LED 檢測(cè)設(shè)備的功能需求 檢測(cè)的基本要求：在掃描區(qū)內(nèi)對(duì)芯片盤進(jìn)行視覺掃描。其原理是通過視覺系統(tǒng)對(duì)芯片盤上的芯片進(jìn)行掃描，記錄其正常芯片數(shù)量、排列狀態(tài)、分布和位置等；再使用探針對(duì) LED 芯片電極進(jìn)行接觸并加正向電壓點(diǎn)亮，通過光參探頭和亮度探頭探測(cè)其光電參數(shù)并計(jì)入計(jì)算機(jī)。不同的峰值波長(zhǎng)反應(yīng)到人眼中的色差感覺也不同，由于半導(dǎo)體芯片制造工藝的限制，當(dāng)前生產(chǎn)出來的 LED 芯片存在著光電參數(shù)不一致現(xiàn)象，其色差通過肉眼即可分辨，即使是同一品牌同一批次的 LED 亮度差值可達(dá)一倍以上，因此對(duì) LED 芯片光電參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，為分揀提供數(shù)據(jù)就是 LED 芯片檢測(cè)設(shè)備的主要功 能需求。 具體內(nèi)容如下： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ① 分析 LED 的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)前景，國(guó)內(nèi)外 高速 LED 檢測(cè)設(shè)備的 研究概況； ② 研究 LED 芯片檢測(cè)的原理、檢測(cè)設(shè)備的功能需求、基本組成以及工作過程 ； ③ 對(duì) DHLP320 型 LED 檢測(cè)機(jī) 的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對(duì) XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、 Z 向工作臺(tái)、上部平臺(tái)、探針臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要對(duì)關(guān)鍵部位高速高精度 XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，分析比較選用 絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) XY 二維運(yùn)動(dòng)， 根據(jù)使用要求對(duì)絲桿螺母、導(dǎo)軌、電機(jī)等進(jìn)行計(jì)算與選型 ； ④ 使用 Pro/E 對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行整機(jī)三維建模進(jìn)行干涉檢查，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 的合理性 。 研究其原理進(jìn)行設(shè)備方案的選擇，提出設(shè)計(jì)方案，選用 絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu) 對(duì) DHLP320 型 LED 檢測(cè)機(jī) 的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用 Pro/E 對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行整機(jī)三維建模進(jìn)行干涉檢查。 LED 檢測(cè)設(shè)備包括光學(xué)、機(jī)械、電控和計(jì)算機(jī)四部分，本文對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括機(jī)架、四維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、上部結(jié) 構(gòu)、探針臺(tái)四部分組成。但是，這種 LED 單管的分揀沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，分揀速度不高，不能夠適應(yīng) LED產(chǎn)業(yè)化的要求。它主要由可調(diào)恒流源、光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)和 PC 機(jī)主控系統(tǒng)構(gòu)成。在國(guó)內(nèi)高校，華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)等一些國(guó)家重點(diǎn)院校，利用學(xué)科優(yōu)勢(shì)，積極開展針對(duì) LED 產(chǎn)業(yè)的研究工作。 在紅火的 LED 產(chǎn)業(yè)中，國(guó)內(nèi)只有針對(duì) LED 成品進(jìn)行分類分揀的設(shè)備，而沒有針對(duì)LED 芯片的分揀設(shè)備。當(dāng)前市面上主流的 LED 芯片檢測(cè)分揀設(shè)備廠商主要有日本 OPTO System 公司、香港 ASM 公司及臺(tái)灣長(zhǎng)洛精儀公司。 國(guó)際上由于 LED 產(chǎn)業(yè)起步較早，有關(guān) LED 芯片檢測(cè)分揀的設(shè)備的研究也較早。在 LED 上游外延片生產(chǎn)上，日本、美國(guó)、歐盟仍擁有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而中國(guó)臺(tái)灣則已經(jīng)成為全球重要的 LED 生產(chǎn)基地。現(xiàn)階華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 段中國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)，從事該產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達(dá) 5 萬多人，研究機(jī)構(gòu) 20 多家，企業(yè) 4000 多家，其中上游企業(yè) 50 余家，封裝企業(yè) 1000 余家，下游應(yīng)用企業(yè) 3000 余家。在技術(shù)上，我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)主要在紅黃光、藍(lán)光、紫外光方面有研究成果， 2020 年 4 月南昌大學(xué)成功研制出紫外發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管光輸出功率大于等于 500μ W。 建立半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，全面進(jìn)入通入照明市場(chǎng)占有 30～50%的市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)節(jié)電30%以上，年照明節(jié)電 1000億 kw?h以上 我國(guó)大陸 LED 芯片研究起步較晚，國(guó)內(nèi)的主要研究機(jī)構(gòu)有廈門大學(xué)物理系、中科院長(zhǎng)春物理所、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第 13 所以及華中科技大學(xué)等幾個(gè)高校、研究所開展研究工作。 韓國(guó) 2020年 固態(tài)照明計(jì)劃