光学高精度装配系统，应用步进分辨率10nm的精密对准系统实现激光器元件及半导体元件的高精度装配

2020-10-22

一、光学高精度装配系统概述

光学高精度装配系统作为一个柔性的组装平台，提供基于高达六个自由度和胶合过程的高精度对准的全自动化或半自动化的超精密微组装。系统应用步进分辨率10nm的精密对准系统实现激光器元件及半导体元件高精度装配。光学高精度装配系统能为客户带来什么？

二、光学装配系统的组成主要包括：

1、灵活的组装系统平台

灵活的组装系统平台，提供基于高达六个自由度和胶合过程的高精度对准的全自动和半自动化超精密微组装。该平台特别适用于激光束成形和成像系统等要求苛刻的光学系统，其模块化的架构允许根据动态生产环境的日常需求灵活重新配置。

2、微操作器单元

微操作器单元允许在满足高科技光学组件需求的纳米范围内精确对准，微操作器单元在可定制的工作空间提供六个自由度，柔性件可防止运动过程中的黏滑和滞后，从而允许光学元件的超精密对准。其步进分辨率可达10nm，5μrad。

3、粘结剂单元—喷射分配器

精密分配技术与自动校准的分配体积降低到几百微升和内置的UV固化设备。喷射分配器单元用于粘度在0.4至10.000mPas之间的流体无接触超精密分配应用，喷射分配器单元包括一个内置的加热器。分配器被封装在防紫外线的外壳中，以防止在结合过程中由于紫外线照射引起的硬化。

4、工具校准单元

工具校准单元简化了夹具和分配工具的校准，它允许使用根据一个公共参考体（校准体）的图像处理对工具姿态进行三维校准。此外，它允许液滴校准并考虑其数量和位置，校准体用作公共参考，校准体一方面用于对准目标摄像机，另一方面用于校准工具位置。

三、应用案例—光学子系统装配过程

1) 设备整机以及组成图样和需要组装的元件摆放位置（参考下图）。

2) 加工头拾起放在托盘架上的元件并通过移动将其放在安装单元的平台上。

3) 随后射流分配器移动到第一个元件上方并喷射约200μm宽的粘结剂线条在元件上表面。然后加工头再次拾起第二个元件并移动到第一个元件上方，工具校准单元自动校准位置，随后加工头将第二个元件装配到第一个元件上面，过程中利用其内部的UV紫外光照射并使粘结剂固化，完成微装配过程。

4）校准过程细节：自动校准单元通过相机与喷射分配器驱动照明同步，液滴的飞溅在飞行中被捕获，同时液滴的XY位置被测量，并参考校准体的相对校准，完成校准过程。

光学高精度装配系统应用于光学子系统装配视频：（参看下方视频）