Robust micro/nano- positioning by visual servoing - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Robust micro/nano- positioning by visual servoing

Micro et nano-positionnement robuste par asservissement visuel

Résumé

With the development of nanotechnology, it became possible to design and assemble nano-objects. For robust and reliable automation processes, handling and manipulation tasks at the nanoscale is increasingly required over the last decade. In this thesis, we address the issue of micro- and nano-positioning by visual servoing in a Scanning Electron Microscope (SEM). The SEM vision geometry models are studied at first. A nonlinear optimization process for SEM calibration has been presented considering both perspective and parallel projection model. In order to solve the problem that the motion along the depth direction is not observable in a SEM, the image defocus information is considered as a visual feature to control the motion along the depth direction. A hybrid visual servoing scheme has been proposed for 6-DoF micropositioning task. It has been validated using a parallel robot in a SEM. Based on the similar idea, a closed-loop control scheme for SEM autofocusing task has been introduced. In order to achieve the visual guidance in a SEM, a visual tracking and 3D pose estimation framework has been proposed.
Avec le développement de les nanotechnologies, il est devenu possible et souhaitable de créer et d'assembler des nano-objets. Afin d'obtenir des processus automatisés robustes et fiables, la manipulation à l'échelle nanométrique est devenue, au cours des dernières années, une tâche primordiale. Dans cette thèse, nous abordons la problématique du micro- et nano-positionnement par asservissement visuel via l'utilisation d'un microscope électronique à balayage (MEB). Dans un premier temps, les modèles géométriques de la vision appliqués aux MEB sont étudiés afin de présenter, par la suite, une méthode l'étalonnage de MEB par l'optimisation non-linéaire considérant les modèles de projection perspective et parallèle. Afin de résoudre le problème de la non-observabilité du mouvement dans l'axe de la profondeur du MEB les informations de défocalisation d'image sont considérées comme caractéristiques visuelles pour commander le mouvement sur cet axe. Une méthode d'asservissement visuelle hybride est alors proposée pour effectuer le micro-positionnement en 6 degrés de liberté. Cette méthode est ensuite validée via l'utilisation d'un robot parallèle dans un MEB. Finalement, un système de contrôle en boucle fermée pour l'autofocus du MEB est introduit, et une méthode de suivi visuel et d'estimation de pose 3D est proposée afin de réaliser le guidage visuel dans un MEB.
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Dates et versions

tel-01267585 , version 1 (04-02-2016)
tel-01267585 , version 2 (31-08-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01267585 , version 1

Citer

Le Cui. Robust micro/nano- positioning by visual servoing. Robotics [cs.RO]. Université de Rennes 1, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01267585v1⟩
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