工程和应用科学学院(海洋)哈佛大学需要一个计量仪器,以量化的关系自然昆虫翅膀欧洲杯线上买球,一个微机械硅模具,和合成制作的翅膀(图1)。这一要求遭到了明显OLS4000激光共焦系统实验室的罗伯特·伍德教授专家的设计、制造、分析和控制的移动微机器人。
使用明显OLS4000激光共焦系统,精确的形态学测量进行创建micromolds和人工昆虫翅膀。
图1所示。这张图片显示了真正的翼和翼制作的。
仪表
田中购物罗伯特·伍德教授和博士弘人创造了一个人工昆虫翼使用聚合物铰链与碳纤维(图2)。三维机翼结构特征是至关重要的理解昆虫翅膀的灵活性和空气动力学性能在飞行。准确的细节和轮廓测量特别是制造人工翅膀是至关重要的。
对于这个任务,明显LEXT OLS4000激光扫描共焦显微镜(图3)是首选的SEM和针表面光度仪。OLS4000能够进行快速、准确的测量深腔和85°倾斜的墙壁。
图2。机器昆虫的翅膀
图3。明显的LEXT OLS4000激光扫描共焦显微镜
娱乐的昆虫翅膀
食蚜蝇的团队首先创建了一个正式的设计,在生产模具。这是一个艰苦的努力复制复杂的地貌上发现翼的顶部和底部硅模具。硅模具材料的选择是基于其兼容激光烧蚀腐蚀过程。具体的细节被反复转载为多次使用激光消融。
错综复杂的水平参与这个项目可以被理解的微尺度特点需要复制:100µm制波纹高度,50 - 125µm静脉山庄,10µm薄的膜。这些微尺度特性被OLS4000集成作为一个快速检查在消融。
的OLS4000提供每个消融后腐蚀深度的细节在一个可接受的偏差±0.3µm /步骤和扫描时间低于1分钟。这是一个快速的过程,允许团队决定是否需要进一步消融。表面轮廓测量的结果自然昆虫翅膀,硅模具和合成人工翅膀显然证明了高精度复制成型工艺技术的能力。
测量广场的通道
捏造的拓扑翅膀也需要与自然翅膀因为机翼剖面也有助于飞行性能。气动升力和阻力的大小影响机翼剖面,这也决定了灵活性和合成变形机翼在飞行着。的敏感性LEXT OLS4000高是由于双共焦针孔和探测器的使用,使成像和胎侧测量85°。
田中博士的模具设计要求深腐蚀u形渠道高纵横比。这些关键的表面特征可以准确地测量与OLS4000(图4)。
OLS4000能够使测量和观察结构特点在一个广泛的视野,由于缝合能力。此功能允许一个凝聚力剖面测量整个翼剖面。
图4。a的翅膀,光滑的一面,二维;b的翅膀,光滑的一面,3 d;c .装配式翼静脉端,3 d;d .装配式翼静脉,2 d。
验证碳铰链的质量
人工翼有一个铰链。铰链包括两部分:一个非常狭窄的白色薄膜弯曲和黑色颜色的刚性碳纤维部件。激光烧蚀后获得的宽度和厚度是十分重要的。
宽度富达至关重要枢纽的整体刚度受到这个因素的影响,并观察到的brightfield CCD non-confocal成像模式OLS4000加上校准统治者特性(图5、6和7)。此外,厚度验证了使用激光扫描图像。厚度是80µm±5µm。
图5。Cabon铰链概述。OLS4000 Brightfield CCD non-confocal模式中,物镜MPLFLN 2.5 x
图6。碳铰链。OLS和颜色叠加4000激光共焦模式。
图7。碳铰链。OLS 4000激光共焦模式,3 d。
结论
伍德博士的实验室目前正在参与的设计组件能够复制昆虫飞行的机器人应用程序。他们现在有能力复制昆虫飞行设备的结构和功能。使用OLS4000提供的表面扫描测量,研究小组能够确认模具之间的复制精度,捏造翼,自然翼是几乎相同的。此外,项目提前完成,感谢的快速、准确测量OLS4000。
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