Система виртуальной реальности для разработки и исследования алгоритмов планирования и управления микросборочными процессами

• Автор: Мигранов, Айрат Барисович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Состояние и анализ проблем микросистемной техники МСТ

1.1 МСТ критическое направление в науке и технике XXI века.

1.2 Микросборка и проблемы производства гибридных МЭМС.

1.3 Анализ современного состояния микросборочных технологий

1.4 Виртуальные технологии для моделирования сложных технических систем.

1.5 Проблемы взаимодействия реальных и виртуальных микросистем.

1.6 Цель и задачи исследования.

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 Разработка математических моделей функционирования микросистем с учетом особенностей влияния окружающей микросреды
2.1 Математические модели адгезионных сил как основных возмущающих
воздействий при микросборке
2.3 Микроконтактная динамика при выполнении операций
микроманипулирования.
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3 Синтез алгоритмов управления и планирования микромеханическими системами.
3.1 Прогнозирующее управление микросборочными процессами.
3.2 Разработка генетического алгоритма планирования оптимальных
маршрутов для группы микророботов в среде с препятствиями
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4 Разработка структуры, архитектуры и
методик использования системы виртуальной реальности СВР.
4.1 Структура имитационнотехнологического комплекса с элементами виртуальной реальности
4.2 Режимы обработки информации и иерархическая программная архитектура СВР.
4.3 Алгоритмы разработки виртуальных моделей микросистем
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5 Разработка прикладного программного обеспечения и проведение вычислительных экспериментов
5.1 Программная реализация системы виртуальной реальности.
5.2 Эксперименты по отработке и апробации алгоритмов планирования и управления
5.3 Разработка и моделирование новых микросборочных устройств
5.4 Натурные эксперименты и перспективы дальнейшего развития СВР 3 Выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, для создания гибридных МЭМС недостаточно существующих технологий микрообработки и возможностей микроэлектронного производства. По мнению ведущих экспертов использование микроманипу-ляционных систем (микророботов) станет основой технологических операций при изготовлении, сборке и модернизации сложных микросистем [7]. Низкая производительность ручного труда и практически полное отсутствие автоматизации технологических процессов сборки конечной продукции являются главными причинами того, что цена гибридных МЭМС сегодня составляет от $0 до $ []. Традиционные технологии автоматизированной сборки позволяют значительно снизить стоимость, повысить надежность и качество конечной продукции. Возрастает производительность труда, и упрощаются технологические процессы изготовления конечной продукции, сложные комплексные изделия изготавливаются из более простых компонентов, а те, в свою очередь, могут производится по совершенно различным технологиям, из различных материалов и т. Также облегчается последующее обслуживание сложных изделий: диагностика, ремонт и замена составляющих деталей. На достижение указанных преимуществ направлены и современные исследования по разработке методов автоматизированной сборки на микроуровне, которые получили наиболее широкое распространение в конце века. Именно тогда шло бурное становление производственных методов, прежде всего, связанных с производством ИС и направленных на миниатюризацию и функциональную интеграцию выпускаемых изделий. МЭМС развитие микросборочных технологий получило наибольший толчок. За последние четыре десятилетия было разработано большое разнообразие методов пакетирования/корпусирования (литьевая пластика, многослойная керамика, BGA и др. Однако из-за отсутствия надежных, эф-фективных и доступных по стоимости сборочных систем их использование для производства МЭМС затруднено. С расширением производственных технологий на микро- и даже нано-масштабный уровень впервые был введен термин «микросборка» (на англ. З мм) []. В [] формальное определение микросборки приводится следующим образом, - это сборка объектов с микро- и (или) мезомасштаб-ными габаритными характеристиками, либо выполняемая с микронными допусками. МЭМС. Кроме непосредственно монтажа, к микросборке также относятся пакетирование и создание комплексных (механических, гальванических, оптических и т. Как уже отмечалось, основным отличием изготовления МЭМС от модульных ИС является то, что при их производстве требуется формирование сложных 3D-механических структур [, , , ,,]. Технологии микрообработки (LIGA, MUMPS, SUMMiT и др. Все существующие технологии монтажа элементов микросистем можно разделить на две основные группы: последовательные и параллельные []. Последовательная микросборка предполагает использование микроманипуляторов и сенсорных устройств для обратной связи. В каждый момент времени собирается только один элемент микросистемы. Основной идеей параллельной микросборки является одновременная сборка сразу множества микросистем или нескольких элементов микросистемы. В зависимости от физических эффектов, лежащих в основе операций, параллельная микросборка, кроме того, может быть детерминированной или стохастической [, ]. Детерминированная микросборка связана исключительно с производством планарных микросистем [, , , , ]. Для монтажа и других операций изготовления гибридных и сложноинтегрированных МЭМС, когда необходимо управление микроинструментами, имеющими большое число степеней свободы, наиболее подходящими являются последовательные технологические процессы микросборки. Существенно ограничивают широкое применение последовательных методов их главный недостаток - низкая производительность, а также недостаточная теоретическая и экспериментальная проработка. Определенная часть существующих сегодня микротехнологических систем, используемых для сборки, пакетирования и других технологических операций, основаны на традициях промышленного изготовления ИС [, , ]. Автоматизированное производство более сложных микросистем требует разработки другой системной архитектуры, основу которой составляют принципы последовательной микросборки.