一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备

摘要

本发明公开了一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，所述X轴底座固定在机架底板顶部，所述X轴导轨和X轴滑块固定在X轴底座上，所述X轴滑块的顶部与Y轴底座的底部固定连接；所述视觉定位模块包括上相机安装板、上视觉相机、上光源、下相机安装板、下视觉相机和下光源，所述上相机安装板与U轴滑块固定连接，所述上视觉相机和上光源固定安装在上相机安装板的外侧，所述下相机安装板固定安装在机架底板上；MEMS摩阻传感器自动封装设备能够有效提高MEMS摩阻传感器组装、封装的一致性和精度，进而提升高超声速风洞模型表面摩阻测量试验的精准度。

权利要求

1.一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，包括设备机架(6)、多轴精密运动模块(7)、视觉定位模块(8)、自动点胶模块(9)、定位与吸附模块(10)和运动控制模块(11)，所述设备机架(6)包括机架底座(12)、机架底板(13)、支板架(14)和机架外壳(15)，所述机架底板(13)通过螺栓锁紧固定在机架底座(12)的顶部，所述支板架(14)通过螺钉锁紧固定于机架底板(13)顶部，所述机架外壳(15)通过螺栓锁紧固定在机架底板(13)的顶部，所述设备机架(6)用于安装多轴精密运动模块(7)、视觉定位模块(8)、自动点胶模块(9)、定位与吸附模块(10)和运动控制模块(11)；

所述多轴精密运动模块(7)包括X轴底座(16)、X轴导轨(17)、X轴滑块(18)、Y轴底座(19)、Y轴导轨(20)、Y轴滑块(21)、Z轴导轨(22)、Z轴滑块(23)、U轴滑块(24)、U轴导轨(25)和拖链(26)，所述X轴底座(16)固定在机架底板(13)顶部，所述X轴导轨(17)和X轴滑块(18)固定在X轴底座(16)上构成X轴运动模组，实现X轴方向精密运动，所述X轴滑块(18)的顶部与Y轴底座(19)的底部固定连接，Y轴底座(19)与X轴滑块(18)固定并随之沿X轴方向精密运动，所述Y轴导轨(20)和Y轴滑块(21)固定在Y轴底座(19)顶部构成Y轴运动模组，实现Y轴方向的精密运动；所述Z轴导轨(22)固定于支板架(14)外侧上部，Z轴滑块(23)与Z轴导轨(22)构成Z轴运动模组，用于实现沿Z轴方向的精密运动；所述U轴导轨(25)固定于支板架(14)外侧上部，U轴滑块(24)与U轴导轨(25)构成U轴运动模组，用于实现沿Z轴方向的精密运动；X轴运动模组和Y轴运动模组用于实现MEMS摩阻传感器待组装零部件沿X轴方向和Y轴方向的精密对准；

所述视觉定位模块(8)包括上相机安装板(27)、上视觉相机(28)、上光源(29)、下相机安装板(30)、下视觉相机(31)和下光源(32)，所述上相机安装板(27)与U轴滑块(24)固定连接，所述上视觉相机(28)和上光源(29)固定安装在上相机安装板(27)的外侧，所述下相机安装板(30)固定安装在机架底板(13)上，所述下视觉相机(31)和下光源(32)固定安装在下相机安装板(30)上；视觉定位模块(8)主要用于识别MEMS摩阻传感器待组装零部件的位置坐标；

所述自动点胶模块(9)包括自动点胶机(33)、点胶针筒(34)、自动复位组件(35)和磁性工装底板(36)；所述自动点胶机(33)固定在支板架(14)顶部，所述点胶针筒(34)与U轴滑块(24)固定连接，所述磁性工装底板(36)与Y轴滑块(21)固定连接，所述自动复位组件(35)通过磁性介质固定在磁性工装底板(36)上，所述自动复位组件(35)利用两轴光纤定位技术实现定位，用于点胶针筒(34)自动复位；通过X轴、Y轴和U轴运动模组可以实现点胶位置和高度的自动调整；

所述定位与吸附模块(10)包括吸附安装板(37)、真空吸附组件(38)、吸头(39)、第一精密定位治具(40)和第二精密定位治具(41)；所述吸附安装板(37)固定在Z轴滑块(23)上，所述吸附安装板(37)与真空吸附组件(38)固定连接，所述真空吸附组件(38)与吸头(39)连接，用于吸附和释放待组装的MEMS摩阻传感器零部件；所述第一精密定位治具(40)通过磁性与磁性工装底板(36)连接，用于精确设置待组装MEMS摩阻传感器浮动元件(2)、硅‑玻璃微结构(3)和陶瓷基接口电路(4)的相对初始位置；所述第二精密定位治具(41)通过磁性与磁性工装底板(36)连接，用于精确设置待组装封装底座(5)的相对初始位置；所述吸头(39)和Z轴运动模组将MEMS摩阻传感器待组装零部件提升到一定高度，第一精密定位治具(40)和第二精密定位治具(41)通过X轴运动模组和Y轴运动模组将与之组装的零部件搬运到对准的相应位置；

所述运动控制模块(11)主要包括工控机(42)、急停开关(43)、触觉显示屏(44)、键盘(45)和鼠标(46)；所述工控机(42)、键盘(45)和鼠标(46)安装在机架底座(12)上，所述急停开关(43)和触觉显示屏(44)安装在机架外壳(15)上；工控机(42)内嵌套了一组运动控制卡，用于多轴精密运动模块(7)的运动控制；急停开关(43)用于自动封装设备的紧急关停，触觉显示屏(44)用于自动封装设备的操作和显示，键盘(45)和鼠标(46)用于自动封装设备操作。

2.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述机架底板(13)通过螺栓锁紧固定在机架底座(12)的顶部，所述支板架(14)通过螺钉锁紧固定于机架底板(13)顶部，所述机架外壳(15)通过螺栓锁紧固定在机架底板(13)的顶部；用于将机架底座(12)、机架底板(13)、支板架(14)和机架外壳(15)固定连接。

3.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述Y轴导轨(20)和Y轴滑块(21)固定在Y轴底座(19)顶部；用于固定Y轴导轨(20)Y轴滑块(21)。

4.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述Z轴导轨(22)固定于支板架(14)外侧上部，所述U轴导轨(25)固定于支板架(14)外侧上部；用于固定Z轴导轨(22)和U轴导轨(25)。

5.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述下视觉相机(31)和下光源(32)固定安装在下相机安装板(30)上；用于固定下视觉相机(31)和下光源(32)。

6.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述自动复位组件(35)通过磁性介质固定在磁性工装底板(36)上；用于固定自动复位组件(35)。

7.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述第一精密定位治具(40)通过磁性与磁性工装底板(36)连接，所述第二精密定位治具(41)通过磁性与磁性工装底板(36)连接；用于固定第一精密定位治具(40)和第二精密定位治具(41)。

8.如权利要求1所述基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，所述工控机(42)、键盘(45)和鼠标(46)安装在机架底座(12)上，所述急停开关(43)和触觉显示屏(44)安装在机架外壳(15)上；急停开关(43)用于紧急停机。

9.一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装方法，所述封装方法基于权利要求1～8所述任意一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、依次将MEMS摩阻传感器待组装的封装盖板(1)、浮动元件(2)、硅‑玻璃微结构(3)、陶瓷基接口电路(4)和封装底座(5)放置在第一精密定位治具(40)和工控机(42)设定的位置，各轴运动模组复位到初始位置，点胶针筒(34)复位；

第二步、陶瓷基接口电路(4)通过X轴和Y轴运动模组搬运到点胶U轴运动模组正下方，到位后U轴运动模组下降对陶瓷基接口电路(4)进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上升到初始位置；硅‑玻璃微结构(3)通过X轴和Y轴运动模组搬运到Z轴运动模组正下方，到位后Z轴运动模组下降通过吸头(39)吸附硅‑玻璃微结构(3)，Z轴运动模组上升回到初始位置；陶瓷基接口电路(4)通过X轴和Y轴运动模组搬运到硅‑玻璃微结构(3)正下方，Z轴运动模组向下运动将硅‑玻璃微结构(3)贴装到陶瓷基接口电路(4)后释放硅‑玻璃微结构(3)，X轴、Y轴和Z轴运动模组均回到初始位置，完成硅‑玻璃微结构(3)和陶瓷基接口电路(4)组装；

第三步、组装后的陶瓷基接口电路(4)通过X轴和Y轴运动模组搬运到上视觉相机(28)正下方，到位后U轴运动模组下降，上视觉相机(28)摄取硅‑玻璃微结构(3)表面圆孔图像，获取特征点坐标；组装后的陶瓷基接口电路(4)通过X轴和Y轴运动模组搬运到U轴运动模组正下方，到位后U轴运动模组对硅‑玻璃微结构(3)进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上升到初始位置；浮动元件(2)通过X轴和Y轴运动模组搬运到Z轴运动模组正下方，到位后Z轴运动模组下降通过吸头(39)吸附浮动元件(2)并上升到初始位置，X轴和Y轴运动模组回到初始位置；Z轴运动模组下降，下视觉相机(31)摄取浮动元件(2)底部图像，获取浮动元件(2)底部定位轴的特征点坐标，与上视觉相机(28)获取的特征点坐标作差；X轴和Y轴运动模组依据坐标差值运动对准，对准后Z轴运动模组下降将浮动元件(2)的定位轴贴装到硅‑玻璃微结构(3)表面的圆孔内并释放浮动元件(2)，X轴、Y轴和Z轴运动模组回到初始位置，完成MEMS摩阻传感器表头结构的组装；

第四步、将封装盖板(1)手动安装到封装底座(5)上，通过X轴和Y轴运动模组搬运到上视觉相机(28)正下方，到位后U轴运动模组下降通过上视觉相机(28)摄取封装盖板(1)表面圆孔图像，获取特征点坐标；手动取走封装盖板(1)，通过X轴和Y轴运动模组将封装底座(5)搬运到U轴运动模组正下方，到位后U轴运动模组对封装底座(5)进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上升到初始位置；通过X轴和Y轴运动模组将已组装的表头结构搬运到U轴运动模组正下方，到位后U轴运动模组下降通过上视觉相机(28)摄取浮动元件(2)测头圆台图像，获取特征点坐标，并与封装盖板(1)上表面圆孔的图像特征点坐标作差；通过X轴和Y轴运动模组将已组装的表头结构搬运到Z轴运动模组正下方，到位后Z轴运动模组下降通过吸头(39)吸附表头结构并上升到初始位置；X轴和Y轴运动模组依据坐标差值运动实现封装盖板(1)表面圆孔和浮动元件(2)测头圆台对准，对准后Z轴运动模组下降将表头结构贴装到封装底座(5)内，X轴、Y轴和Z轴运动模组回到初始位置，将封装盖板(1)手动安装到封装底座(5)上，完成MEMS摩阻传感器组装。

说明书

一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备

技术领域

[0001] 本发明涉及微机电系统中的MEMS传感器封装技术领域，具体涉及一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备。

背景技术

[0002] MEMS摩阻传感器主要用于测量飞行器表面的摩擦阻力，进而确定飞行器表面摩擦阻力的大小和分布情况，对飞行器设计具有重要意义。传统的表面摩擦阻力测试器件主要
是微量应变式摩阻天平，但其受灵敏度、温度、体积和成本等因素限制，难以在飞行器设计
领域广泛应用。以微机电系统技术为基础的MEMS摩阻传感器具有体积小、成本低、可靠性高
等突出优点，能够广泛应用于飞行器设计等领域。

[0003] 2014年，发明人设计一款立体结构的MEMS摩阻传感器(一种微机械摩阻传感器及制作方法，专利号201418003582.X,2017.07.)，其浮动元件通过支杆与带有敏感电容元件
的弹性梁结构连接，浮动元件感受到的表面摩擦阻力通过支杆传递给弹性梁结构，驱动弹
性梁两侧的敏感电容振动极板发生偏转，两侧敏感电容差分即可解算出测量的表面摩擦阻
力；样机静态校准和高超声速风洞验证试验的结果表明，该MEMS摩阻传感器灵敏度高、稳定
性好，表头结构和封装形式适用于高超声速风洞试验环境。2018年，发明人设计了该立体结
构的MEMS摩阻传感器基于视觉对准的制作方法(一种基于视觉对准的MEMS摩阻传感器制作
方法，专利号201810348331.2，2019.09.)，该方法采用了机械定位和视觉对准技术，能够提
高该MEMS摩阻传感器的组装精度和摩阻测量准度。然而，该方法采用了机械定位和显微镜
下的手动对准、组装和封装，需要人工全程参与，并且没有考虑MEMS摩阻传感器自动点胶、
对准误差测量等特殊要求，使得该传感器组装的一致性和精度有待提升，导致摩阻测量的
精准度有待进一步提高。

[0004] 为了解决该MEMS摩阻传感器目前组装、封装过程存在的不足，本发明依托多轴精密运动模组、高精度视觉显微镜、自动点胶机、精密机械定位与气动吸附、伺服与工业运动
控制等仪器与技术发展一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备。

发明内容

[0005] (1)要解决的技术问题

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，以解决背景技术中提出的问题。

[0007] (2)技术方案

[0008] 为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

[0009] 一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，包括设备机架、多轴精密运动模组、视觉定位模块、自动点胶模块、定位与吸附模块和运动控制模块；

[0010] 所述设备机架包括机架底座、机架底板、支板架和机架外壳；

[0011] 所述多轴精密运动模组包括X轴底座、X轴导轨、X轴滑块、Y轴底座、Y轴导轨、Y轴滑块、Z轴导轨、Z轴滑块、U轴滑块、U轴导轨和拖链，所述X轴底座固定在机架底板顶部，所述X
轴导轨和X轴滑块固定在X轴底座上，所述X轴滑块的顶部与Y轴底座的底部固定连接；

[0012] 所述视觉定位模块包括上相机安装板、上视觉相机、上光源、下相机安装板、下视觉相机和下光源，所述上相机安装板与U轴滑块固定连接，所述上视觉相机和上光源固定安
装在上相机安装板的外侧，所述下相机安装板固定安装在机架底板上；

[0013] 所述自动点胶模块包括自动点胶机、点胶针筒、自动复位组件和磁性工装底板，所述自动点胶机固定在支板架顶部，所述点胶针筒与U轴滑块固定连接，所述磁性工装底板与
Y轴滑块固定连接；

[0014] 所述定位与吸附模块包括吸附安装板、真空吸附组件、吸头、精密定位治具和精密定位治具，所述吸附安装板固定在Z轴滑块上，所述吸附安装板与真空吸附组件固定连接，
所述真空吸附组件与吸头连接；

[0015] 所述运动控制模块包括工控机、急停开关、触觉显示屏、键盘和鼠标。

[0016] 进一步地，所述机架底板通过螺栓锁紧固定在机架底座的顶部，所述支板架通过螺钉锁紧固定于机架底板顶部，所述机架外壳通过螺栓锁紧固定在机架底板的顶部。

[0017] 进一步地，所述Y轴导轨和Y轴滑块固定在Y轴底座顶部。

[0018] 进一步地，所述Z轴导轨固定于支板架外侧上部，所述U轴导轨固定于支板架外侧上部。

[0019] 进一步地，所述下视觉相机和下光源固定安装在下相机安装板上。

[0020] 进一步地，所述自动复位组件通过磁性介质固定在磁性工装底板上。

[0021] 进一步地，所述精密定位治具通过磁性与磁性工装底板连接，所述精密定位治具通过磁性与磁性工装底板连接。

[0022] 进一步地，所述工控机、键盘和鼠标安装在机架底座上，所述急停开关和触觉显示屏安装在机架外壳上。

[0023] (3)有益效果

[0024] 1、本发明中，本发明的MEMS摩阻传感器自动封装设备采用了专门的视觉定位模块、多轴精密运动模组和自动点胶模块。

[0025] 2、本发明中，视觉定位模块采用了上下两个精密视觉相机，多轴精密运动模组包括水平面搬运的X轴和Y轴运动模组、上下吸附搬运的Z轴运动模组、点胶和视觉调焦的U轴
运动模组。

[0026] 3、本发明中，通过视觉精密定位和精密运动对准，实现了MEMS摩阻传感器的高精度自动组装、封装，对准精度可以达到1个像素(2μm)。

[0027] 4、本发明中，MEMS摩阻传感器自动封装设备能够有效提高MEMS摩阻传感器组装、封装的一致性和精度，进而提升高超声速风洞模型表面摩阻测量试验的精准度。

附图说明

[0028] 图1为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的结构示意图；

[0029] 图2为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的MEMS摩阻传感器及其零部件结构示意图；

[0030] 图3为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的设备机架结构示意图；

[0031] 图4为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的多轴精密运动模组结构示意图；

[0032] 图5为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的视觉定位模块结构示意图；

[0033] 图6为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的自动点胶模块结构示意图

[0034] 图7为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的定位与吸附模块结构示意图

[0035] 图8为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的运动控制模块结构示意图。

[0036] 附图标记如下：

[0037] 封装盖板1、浮动元件2、硅‑玻璃微结构3、陶瓷基接口电路4、封装底座5、设备机架6、多轴精密运动模组7、视觉定位模块8、自动点胶模块9、定位与吸附模块10、运动控制模块
11、机架底座12、机架底板13、支板架14、机架外壳15、X轴底座16、X轴导轨17、X轴滑块18、Y
轴底座19、Y轴导轨20、Y轴滑块21、Z轴导轨22、Z轴滑块23、U轴滑块24、U轴导轨25、拖链26、
上相机安装板27、上视觉相机28、上光源29、下相机安装板30、下视觉相机31、下光源32、自
动点胶机33、点胶针筒34、自动复位组件35、磁性工装底板36、吸附安装板37、真空吸附组件
38、吸头39、第一精密定位治具40、第二精密定位治具41、工控机42、急停开关43、触觉显示
屏44、键盘45、鼠标46。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图1‑8和实施例对本发明进一步说明：

[0039] 一种基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备，包括设备机架6、多轴精密运动模组7、视觉定位模块8、自动点胶模块9、定位与吸附模块10和运动控制模块11，所述
设备机架6包括机架底座12、机架底板13、支板架14和机架外壳15，所述机架底板13通过螺
栓锁紧固定在机架底座12的顶部，所述支板架14通过螺钉锁紧固定于机架底板13顶部，所
述机架外壳15通过螺栓锁紧固定在机架底板13的顶部，所述设备机架6用于安装多轴精密
运动模组模块7、视觉模块8、自动点胶模块9、吸附与定位模块10和运动控制模块11；

[0040] 所述多轴精密运动模组7包括X轴底座16、X轴导轨17、X轴滑块18、Y轴底座19、Y轴导轨20、Y轴滑块21、Z轴导轨22、Z轴滑块23、U轴滑块24、U轴导轨25和拖链26，所述X轴底座
16固定在机架底板13顶部，所述X轴导轨17和X轴滑块18固定在X轴底座16上构成X轴运动模
组，实现X轴方向精密运动，所述X轴滑块18的顶部与Y轴底座19的底部固定连接，Y轴底座19
与X轴滑块18固定并随之沿X轴方向精密运动，所述Y轴导轨20和Y轴滑块21固定在Y轴底座
19顶部构成Y轴运动模组，实现Y轴方向的精密运动；所述Z轴导轨22固定于支板架14外侧上
部，Z轴滑块23与Z轴导轨22构成Z轴运动模组，用于实现沿Z轴方向的精密运动；所述U轴导
轨25固定于支板架14外侧上部，U轴滑块24与U轴导轨25构成U轴运动模组，用于实现沿Z轴
方向的精密运动；X轴运动模组和Y轴运动模组用于实现MEMS摩阻传感器待组装零部件沿X
轴方向和Y轴方向的精密对准；

[0041] 所述视觉定位模块8包括上相机安装板27、上视觉相机28、上光源29、下相机安装板30、下视觉相机31和下光源32，所述上相机安装板27与U轴滑块24固定连接，所述上视觉
相机28和上光源29固定安装在上相机安装板27的外侧，所述下相机安装板30固定安装在机
架底板13上，所述下视觉相机31和下光源32固定安装在下相机安装板30上；视觉模块8主要
用于识别MEMS摩阻传感器待组装零部件的位置坐标；

[0042] 所述自动点胶模块9包括自动点胶机33、点胶针筒34、自动复位组件35和磁性工装底板36，如图6所示；所述自动点胶机33固定在支板架14顶部，所述点胶针筒34与U轴滑块24
固定连接，所述磁性工装底板36与Y轴滑块21固定连接，所述自动复位组件35通过磁性介质
固定在磁性工装底板36上，所述自动定位组件35利用两轴光纤定位技术实现定位，用于点
胶针筒34自动复位；通过X轴、Y轴和U轴运动模组可以实现点胶位置和高度的自动调整；

[0043] 所述定位与吸附模块10包括吸附安装板37、真空吸附组件38、吸头39、第一精密定位治具40和第二精密定位治具41，如图7所示；所述吸附安装板37固定在Z轴滑块23上，所述
吸附安装板37与真空吸附组件38固定连接，所述真空吸附组件38与吸头39连接，用于吸附
和释放待组装的MEMS摩阻传感器零部件；所述第一精密定位治具40通过磁性与磁性工装底
板36连接，用于精确设置待组装MEMS摩阻传感器浮动元件2、硅‑玻璃微结构3和陶瓷基接口
电路4的相对初始位置；所述第二精密定位治具41通过磁性与磁性工装底板36连接，用于精
确设置待组装封装底座5的相对初始位置；所述吸头39和Z轴运动模组将MEMS摩阻传感器待
组装零部件提升到一定高度，精密定位治具40和41通过X轴运动模组和Y轴运动模组将与之
组装的零部件搬运到对准的相应位置；

[0044] 所述运动控制模块11主要包括工控机42、急停开关43、触觉显示屏44、键盘45和鼠标46，如图8所示；所述工控机42、键盘45和鼠标46安装在机架底座12上，所述急停开关43和
触觉显示屏44安装在机架外壳15上；工控机42内嵌套了一组运动控制卡，用于多轴精密运
动模组模块7的运动控制；急停开关42用于自动封装设备的紧急关停，触觉显示屏43用于自
动封装设备的操作和显示，键盘45和鼠标46用于自动封装设备操作。

[0045] 本实施例中，所述机架底板13通过螺栓锁紧固定在机架底座12的顶部，所述支板架14通过螺钉锁紧固定于机架底板13顶部，所述机架外壳15通过螺栓锁紧固定在机架底板
13的顶部；用于将机架底座12、机架底板13、支板架14和机架外壳15固定连接。

[0046] 本实施例中，所述Y轴导轨20和Y轴滑块21固定在Y轴底座19顶部；用于固定Y轴导轨20Y轴滑块21。

[0047] 本实施例中，所述Z轴导轨22固定于支板架14外侧上部，所述U轴导轨25固定于支板架14外侧上部；用于固定Z轴导轨22和U轴导轨25。

[0048] 本实施例中，所述下视觉相机31和下光源32固定安装在下相机安装板30上；用于固定下视觉相机31和下光源32。

[0049] 本实施例中，所述自动复位组件35通过磁性介质固定在磁性工装底板36上；用于固定自动复位组件35。

[0050] 本实施例中，所述第一精密定位治具40通过磁性与磁性工装底板36连接，所述第二精密定位治具41通过磁性与磁性工装底板36连接；用于固定第一精密定位治具40和第二
精密定位治具41。

[0051] 本实施例中，所述工控机42、键盘45和鼠标46安装在机架底座12上，所述急停开关43和触觉显示屏44安装在机架外壳15上；急停开关43用于紧急停机。

[0052] MEMS摩阻传感器主要用于测量飞行器表面的摩擦阻力，进而确定飞行器表面摩擦阻力的大小和分布情况，对飞行器设计具有重要意义。现有的MEMS摩阻传感器分解为封装
盖板1、浮动元件2、硅‑玻璃微结构3、陶瓷基接口电路4和封装底座5，如图2所示。MEMS摩阻
传感器的工作原理是：浮动元件2通过其支杆与带有敏感电容元件的硅‑玻璃微结构3的弹
性梁结构连接，浮动元件2感受到的摩阻通过其支杆传递给硅‑玻璃微结构3的弹性梁结构，
驱动硅‑玻璃微结构3的弹性梁两侧的敏感电容振动极板发生偏转，两侧敏感电容差分即可
解算出待测量的摩阻。本发明针对此MEMS摩阻传感器进行设计，并保证该传感器组装、封装
的一致性和精度。

[0053] 以下为本发明基于视觉定位技术的MEMS摩阻传感器自动封装设备的封装工艺流程，主要包括视觉对准、自动点胶和固定，具体包含以下步骤：

[0054] 第一步、依次将MEMS摩阻传感器待组装的封装盖板1、浮动元件2、硅‑玻璃微结构3、陶瓷基接口电路4和封装底座5放置在第一精密定位治具0和精密定位治具42设定的位
置，各轴运动模组复位到初始位置，点胶针筒34复位；

[0055] 第二步、陶瓷基接口电路4通过X轴和Y轴运动模组搬运到点胶U轴运动模组正下方，到位后U轴运动模组下降对陶瓷基接口电路4进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上
升到初始位置；硅‑玻璃微结构3通过X轴和Y轴运动模组搬运到Z轴运动模组正下方，到位后
Z轴运动模组下降通过吸头39吸附硅‑玻璃微结构3，Z轴运动模组上升回到初始位置；陶瓷
基接口电路4通过X轴和Y轴运动模组搬运到硅‑玻璃微结构3正下方，Z轴运动模组向下运动
将硅‑玻璃微结构3贴装到陶瓷基接口电路4后释放硅‑玻璃微结构3，X轴、Y轴和Z轴运动模
组均回到初始位置，完成硅‑玻璃微结构3和陶瓷基接口电路4组装；

[0056] 第三步、组装后的陶瓷基接口电路4通过X轴和Y轴运动模组搬运到上视觉相机28正下方，到位后U轴运动模组下降，上视觉相机28摄取硅‑玻璃微结构3表面圆孔图像，获取
特征点坐标；组装后的陶瓷基接口电路4通过X轴和Y轴运动模组搬运到U轴运动模组正下
方，到位后U轴运动模组对硅‑玻璃微结构3进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上升到
初始位置；浮动元件2通过X轴和Y轴运动模组搬运到Z轴运动模组正下方，到位后Z轴运动模
组下降通过吸头39吸附浮动元件2并上升到初始位置，X轴和Y轴运动模组回到初始位置；Z
轴运动模组下降，下视觉相机31摄取浮动元件2底部图像，获取浮动元件2底部定位轴的特
征点坐标，与上视觉相机28获取的特征点坐标作差；X轴和Y轴运动模组依据坐标差值运动
对准，对准后Z轴运动模组下降将浮动元件2的定位轴贴装到硅‑玻璃微结构3表面的圆孔内
并释放浮动元件2，X轴、Y轴和Z轴运动模组回到初始位置，完成MEMS摩阻传感器表头结构的
组装；

[0057] 第四步、将封装盖板1手动安装到封装底座5上，通过X轴和Y轴运动模组搬运到上视觉相机28正下方，到位后U轴运动模组下降通过上视觉相机28摄取封装盖板1表面圆孔图
像，获取特征点坐标；手动取走封装盖板1，通过X轴和Y轴运动模组封装底座5搬运到U轴运
动模组正下方，到位后U轴运动模组对封装底座5进行定点点胶，点胶完成后U轴运动模组上
升到初始位置；通过X轴和Y轴运动模组将已组装的表头结构搬运到U轴运动模组正下方，到
位后U轴运动模组下降通过上视觉相机28摄取浮动元件2测头圆台图像，获取特征点坐标，
并与封装盖板1上表面圆孔的图像特征点坐标作差；通过X轴和Y轴运动模组将已组装的表
头结构搬运到Z轴运动模组正下方，到位后Z轴运动模组下降通过吸头39吸附表头结构并上
升到初始位置；X轴和Y轴运动模组依据坐标差值运动实现封装盖板1表面圆孔和浮动元件2
测头圆台对准，对准后Z轴运动模组下降将表头结构贴装到封装底座5内，X轴、Y轴和Z轴运
动模组回到初始位置，将封装盖板1手动安装到封装底座5上，完成MEMS摩阻传感器组装。

[0058] 本发明的有益效果：

[0059] 本发明中，本发明的MEMS摩阻传感器自动封装设备采用了专门的视觉定位模块、多轴精密运动模组和自动点胶模块。

[0060] 本发明中，视觉定位模块采用了上下两个精密视觉相机，多轴精密运动模组包括水平面搬运的X轴和Y轴运动模组、上下吸附搬运的Z轴运动模组、点胶和视觉调焦的U轴运
动模组。

[0061] 本发明中，通过视觉精密定位和精密运动对准，实现了MEMS摩阻传感器的高精度自动组装、封装，对准精度可以达到1个像素(2μm)。

[0062] 本发明中，MEMS摩阻传感器自动封装设备能够有效提高MEMS摩阻传感器组装、封装的一致性和精度，进而提升高超声速风洞模型表面摩阻测量试验的精准度。

[0063] 本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本
发明的精神，都在本发明的保护范围内。