基准离焦偏差控制技术

一种新的采用基准离焦信号的针孔调焦方案,用于激光直写的自动对焦子系统。通过在离焦曲线上提取参考离焦信号,建立基准离焦判据,它能容易地区分前离焦或后离焦,有效地克服了原有针孔调焦方案难于根据离焦信号来分辨离焦方向的弱点。借助微处理器和模拟电路实现了这一方案,并因此获得了均匀的1靘线宽的线条。     

临界角法探焦静态特性实验研究

临界角法探焦分辨力高、动态范围适中、结构简单、系统调试容易。采用临界角棱镜、光电探测器等器件组成光路得到离焦信号便可计算出离焦量。实验采用单光路临界角法 ,用四象限探测器探测输出信号 ,物面微位移采用压电陶瓷作为驱动元件。通过对离焦误差信号FES的分析 ,得出临界角法探焦静态分辨力优于0 0 2 μm、线性范围可达± 4 5 μm。     

激光直写光刻工艺技术研究

研究了利用激光直写技术制作微细图形的工艺方法，应用ＩＳＩ－２８０２型激光直写系统，通过实验，分析了激光曝光机理以及提高实用分辨力的途径。得到了激光直写系统参数与处理工艺参数之间的匹配关系，实验数据对研究制作各种掩模版、衍射光学元件以及ＡＳＩＣ电路都有应用价值。     

基于椭圆光斑的离轴微位移计量

提出一种基于离轴法并采用椭圆光斑的光学微位移计量手段。模拟分析给出了椭圆光斑在线性度、灵敏度和动态范围等方面对探测性能带来的影响。基于这一微位移计量原理,在激光直写设备上制作了具有实用价值的圆光栅,这也表明半导体激光器可以取代传统的氦氖激光器并无需光斑整形。     

基于极值点概率密度和听觉模型的瞬态信号提取方法研究

零件间的碰撞会诱发瞬态振动信号成分,所以发现和提取瞬态信号有助于设备故障的识别。人类听觉系统对于突发声音具有本能的敏感性,因此,基于听觉系统的运行机制提出了一种瞬态信号提取方法。提出了信号极值点幅值概率密度曲线中存在小幅值局部波动这一含瞬态成分信号的重要特征,并结合频带连续性和起始同步性做为瞬态信号提取的线索。基于三种线索,首先对信号进行Gammatone带通滤波、相位调整和极值点提取,继而计算各滤波信号极值点的幅值概率密度,并判断各滤波信号中是否存在瞬态成分,根据判断结果提取可能与瞬态成分有关的极值点,但因背景信号和干扰噪声的影响,所提取到的极值点会有一部分与瞬态成分无关,因此,将无关点分为四类并设计了相应的筛选方法。最终,利用筛选后所得极值点生成瞬态信号。数值仿真和实测数据验证的结果表明,所提方法对于瞬态信号提取具有良好的性能,且在干扰噪声和背景信号较强时也可实现较好的提取效果。     

二元光学元件横向加工误差对衍射效率的影响

横向加工误差包括对准误差和线宽误差,加工误差对衍射效率的影响是二元光学元件研究的重要问题.本文基于标量衍射理论,提出了一种与MATLAB相结合的分层计算方法,重点分析了4阶和8阶二元光学元件横向加工误差和衍射效率的关系.结果表明,控制8阶二元光学元件对准误差,可抑制衍射效率的迅速下降,适当调整线宽能够减小对准误差造成的...     

极坐标激光直写径向漂移理论研究

为了进一步提高光学元件的线条制作精度,建立了极坐标激光直写时线条中心径向漂移的补偿模型.首先推导了极坐标激光直写的曝光量分布模型,分析了径向漂移产生的原因,然后针对数值孔径为0.5 的光刻物镜建立了线条展宽模型和径向漂移模型,并分析了线条展宽和径向漂移的耦合关系,在此基础上分别建立了线条展宽补偿模型和径向漂移补偿模型.仿真结果表明,补偿前的径向漂移量是线条展宽量的3 倍,对径向漂移进行补偿可以很好地减小系统原理误差,提高极坐标激光直写的制作精度.     

激光直写系统图形编辑软件

简要描述了一套针对激光直写系统，适用于衍射光学元件和精密码盘及其它图形的图形辅助编辑软件——ＭＡＳＫ软件，简单介绍了其功能和结构。     

影响球面激光直写线宽均匀度的关键技术

为提高球面激光直写图形线宽均匀度,提出了球面激光直写四轴同心结构和同心扫描光学系统的方案。这种方案使得激光束经水平轴、垂直轴、光轴和工件中心轴相交于球心,经球心反射镜反射到球面工件表面上,形成激光曝光光斑。采用微小离焦探测和复合闭环控制的自动调焦技术与计算机并行工作的控制方法,确保了球面工件以垂直轴为轴心沿水平方向精密匀速旋转;激光笔绕水平轴以俯仰弧形轨迹移动且精准定位;激光束经写入物镜和调焦系统始终以圆形光点聚焦在球面上,实现了对球面任意纬度连续激光直写线条精度的可靠控制。原子力显微镜检测分析结果表明,在球面上激光直写出约3μm宽线条,线宽均匀度10%左右。     

X2010C龙门铣床控制系统改进

针对X2010C龙门铣床使用年代长,控制系统元件、线路损坏和老化而不能使用的问题,采用可编程逻辑控制器和直流调速器对原系统硬件和软件分别进行改进。使用可编程控制器作为继电器、接触器的核心控制各电机启停,实现逻辑控制;直流调速器调节直流电机两端电压进而控制工作台进给和垂直主轴箱的移动速度;并给出了根据铣床动作要求和硬件设计所编写的PLC程序图。控制系统通过调试和长时间运行后,最终能实现铣床两个水平主轴和垂直主轴正反转、速度调节、快速行走等功能,且性能稳定,具有一定的实际应用价值。     

提高零件轮廓测量机偏心调整精度的方法

为了满足研制的零件轮廓测量机实现回转体零件的非接触自动测量，利用激光测头等部件设计了偏心自动调整机构．由于系统中有交流伺服电机驱动器干扰信号，激光测头容易受到环境电磁干扰，造成偏心调整的定心误差较大．为此，在介绍偏心调整控制原理的基础上，针对干扰信号的特点，设计了一种滤除干扰信号的电路，给出了电路框图和关键电路．实验结果表明：偏心调整的定心误差由原来的0．6mm降至0．1mm，能够提高偏心调整的精度．对交流伺服电机驱动器干扰信号的处理具有实际的指导意义．     

电液伺服系统的微分与积分滑模变结构控制

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制(DI-SVSC)策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象。在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

Head-disk spacing variation suppression via active flying height control

A novel active flying height control method is proposed for the suppression of head-disk spacing variation in hard disk drives under shock or vibration conditions. The thermal signal detection method is used for real-time derivation of the spacing variation signal for feedback control. Design details of the servo control system are given. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the method.     

调速型TMD及其地震控制效果的数值模拟

提出一种调速型TMD,调速装置由冲量发生装置和离合装置组成.冲量由电磁铁和弹簧的组合体产生,离合装置采用磁流变阻尼器实现.在分析TMD工作原理的基础上,制订了半主动TMD的速度调整策略,并编制了相应的程序.以单自由度结构的地震响应控制为例,采用数值模拟的方法分析了调速型TMD的地震控制效果,结果表明:不同的地震波对被动TMD的控制效果有很大的影响,而调速型TMD在常见地震波的作用下,控制效果都明显好于被动TMD;并且在结构屈服引起TMD失调的情况下,调速型TMD也可以明显减小结构的地震响应.提出的调速型TMD原理清晰,算法简单,装置易于实现;与主动控制相比所需能量很少.     

可调压力激光焊接工艺地面模拟装置的研制

目的 针对普通激光焊接实验装置无法用于非常压极端环境下激光焊接工艺的难点,研发设计一种可用于模拟环境压力变化的激光焊接地面模拟装置,使得在地面上模拟深海高压环境激光焊接和太空负压环境激光空间制造过程成为可能。方法 针对非常压极端环境下激光焊接实验成本高以及危险性大等问题,并综合考虑高压力、低真空,以及水下高盐度、低温度和微生物等环境特点,对模拟装置的压力调节集成系统、激光入射孔以及可移动运动平台3个主要方面进行设计。自主设计研发一套具备从负压到高压压力范围可调的激光焊接地面模拟装置,并对模拟装置进行实验和性能验证。结果 研制装置压力测试的结果表明,该装置能够开展5.2 Pa(真空环境)至13.13 MPa(深海环境)压力范围条件下的激光焊接实验,为深海高压激光焊接过程以及空间负压激光制造过程提供实验基础。基于该模拟装置进行了不同压力环境下的激光焊接实验,结果表明,大气环境中随着压力的增大,焊缝熔深逐渐增大,而熔宽呈减小趋势;水下环境中随着焊接速度的增大,焊缝熔深和熔宽均逐渐减小。结论 实验结果与现有研究结果相近,可调压力激光焊接地面模拟装置的可行性和有效性得到了验证。该装置能够为未来深海高压和外太空负压激光焊接实验进一步研究提供设备支撑,具有良好的应用前景。     

卡尔曼预测滤波对跟踪传感器延迟补偿的算法研究

针对跟踪传感器延迟对伺服系统的精度和稳定性的不利的影响,本文提出了一种补偿方法。根据已延迟的跟踪传感器信号通过卡尔曼预测滤波来计算当前的目标位置和速度信号,并将这两个信号分别作为伺服系统的位置引导信号和速度顺馈信号进行闭环跟踪。理论分析和仿真数据表明,卡尔曼预测滤波能够在几帧内预测得到较准确的目标位置和速度信号,该补偿方法能够有效地提高伺服系统的跟踪精度和稳定性。     

永磁同步电动机位置伺服系统的自适应神经网络控制

针对需要考虑参数不确定和负载扰动的永磁同步电动机位置伺服系统,提出了一种新型的自适应神经网络控制方法。首先,利用神经网络建立永磁同步电动机的智能模型。其次,针对模型特点,在反步递推设计框架下,应用神经网络基函数的本质特征,并引入动态面控制技术克服控制设计中存在的“复杂性爆炸”问题,设计基于自适应神经网络动态面控制的位置跟踪算法。最后,仿真结果表明该控制方案是有效可行的,与反步递推控制方案相比,基于神经网络动态面控制的位置伺服系统的跟踪误差具有更快的收敛速度。通过设计新的神经网络自适应律,提出的自适应神经网络控制方法可以避免现有反步递推控制设计中存在的代数环问题。此外,提出的控制算法不仅能够克服不确定性因素对系统性能的影响,而且算法结构简单,易于实现。     

伺服驱动凸轮滑块分离装置联合仿真研究

目的研究某包装机械凸轮滑块分离装置的性能,利用机电联合仿真方法对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。方法提出一种独立伺服驱动凸轮滑块分离装置机电联合仿真分析方法。建立分离装置的动力学模型,并研究其动力学特性;对控制系统进行分析,建立三环控制模型,整定控制参数;进行ADAMS/Matlab联合仿真研究。结果从仿真结果可知,由于系统存在负载波动,导致最大位置跟随误差达到4.1709°。对控制系统进行改进后,最大位置跟随误差减小到0.0440°。系统稳态跟随误差在允许范围之内,与仿真结果基本一致。结论利用机电联合仿真方法能够对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。     

提高光电经纬仪跟踪快速运动目标能力的一种方法

考虑到系统稳定性，光电经纬仪跟踪伺服系统一般设计成Ⅰ型系统。Ⅰ型系统存在速度、加速度动态滞后误差。动态滞后误差的大小不但与跟踪系统有关，还与目标运动特性有关。在跟踪快速运动目标时，会因速度、加速度动态误差的增大，导致目标脱离视场，丢失目标。因此提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力，一直是光电跟踪伺服系统努力的方向。本文给出了一种提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力的方法：动态1 Ⅰ控制法，并利用SIMULINK建立了跟踪伺服系统动态1 Ⅰ控制法仿真模型。仿真结果表明动态1 Ⅰ控制法是一种提高光电经纬仪踊跃快速运动目标能力的有效方法。     

飞机舱段数字化装配控制原型系统的研究

以飞机的数字化装配定位为研究对象,以飞机舱段的装配为例,以探索飞机数字化装配的方法为目的,通过对基于激光测量的飞机舱段数字化装配定位控制原型系统结构的研究,采用运动控制芯片LM629、单片机ATmega128和功率放大芯片LMD18200构成了伺服系统控制随动装置,并开发了相关软件系统,完成了基于舱段大部件装配的数字化装配定位控制原型系统的设计开发.