面向微流控芯片基于视觉的自动微装配研究

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1、独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同一[作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做r明确的说明并表示了谢意。大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完伞J’解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部fJ或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被奇阅和借阅。本人授权火连理】．大学可以将本学位论文

2、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：五弃由约跏虢磁．勿壁』年上月上H人连理工大学硕士学位论文摘要微流控芯片是一种全新的微全分析系统，它能够用于化学药品检测，并具有低耗、高效、快速等特点。目前较为常用的有紫外吸收、激光诱导荧光以及电化学法，紫外吸收检测是技术上较为成熟、价格相对较低的检测方法。然而制作芯片的聚合物材料PMMA只能有限地透过紫外线，这样就无法对样品做出精确的检测。解决这个问题的方法是在微流控芯片微通道的末端接上石英毛细管，样品的检测在毛细管上进行。微型功能器件以及接口器件在微流控芯片上的

3、应用，加快了微流控芯片实现产业化、商品化的进程。自动微装配系统是实现微型功能器件、接口器件与微流控芯片装配的关键设备。本课题是要把毛细管自动地装配到微流控芯片末端，实现毛细管与微通道的准确对接。搭建的微装配系统包括三维工作台、微夹持器、视觉装置(显微镜、图像采集卡、CCD摄像机)、用于粘接的自动点胶系统和紫外固化灯。结合开发的微装配系统，采用Visualp+编制出用于自动微装配作业的软件。视觉伺服的微装配方法实现了毛细管与微流控芯片相对位置的检测与识别，从而控制工作台精确定位。本文综述了微装配技术国内外现状及存在的问题和难点，对图像处理、检测与识别、深度信息提取的几

4、种算法进行了比较，确定了适合的视觉处理算法。通过对微装配系统和视觉系统的标定，得到图像坐标系和世界坐标系的关系。对图像采集卡采集到的图像经过预处理、二值化、边缘检测得到待识别物体的边缘图像，从而确定毛细管与微孔所选关键点的位黄坐标。竖直方向本文采用了自动调焦和立体视觉两种方法来实现深度方向信息的提取，并对两种方法的优缺点作了阐述。针对毛细管与微流控芯片装配问题作了实验研究，实验验证此自动微装配系统能够成功完成毛细管与微流控芯片的装配任务。关键词：微装配；视觉：微流控芯片；毛细管；联接{独钨：殛囊微流控，苎，；墼r褪觉的自动微装配研究ResearchOllVision

5、～basedAutomaticMicroassemblyOrientedtoMicrofluidicChipAbstractPlasticmicrofluidicchipisanovelkindofmicrototalanalysissystem．Itcanbeusedinchemicalanalysiswithrespecttosmallamountsofsamples，highanalysisspeedandgoodsensitivity．ItcanemploymanypopulardetectionmethodsincludingUVabsorption，la

6、serinducedfluorescenceandelectrochemistrydetection．AmongthemUVabsorptiondetectionisthemostpopularonewithlowcost．HoweverdetectionprecisionwillbedestroyedwhenUVradiationisabsorbedbypolymerPMMAmaterialofmicrofluidicchip．Tosolvethisproblemonemethodistoioinaquartzcapillarytotheendofthemicro

7、chmmelofplasticchip．InthiswaydetectioncanbecarriedOUtonthequartzcapillaryanddetectionprecisionisassuring．Miniaturefunctiondeviceandinterfacedeviceareappliedtomicrofluidicchip，whichhasacceleratedtheindustrializationandcommercializationprocessofmicmfluidicchip．Automaticmicroassemblysys