高精度步进压印机热误差的建模分析

为了消除由紫外光曝光所引起的步进压印机的热误差，以提高压印机的套刻对准精度，运用逐步回归分析法选取了压印机上温度测量点的数量，将压印机上布置的温度传感器从15个减少到6个，并建立了压印机温度测量关键点处的温度与压头在x、z方向热误差关系的数学模型．实验结果与模型计算结果的对比分析表明，模型的热误差预测精度在x方向可以达到899／6，而在z方向可以达到939／6．应用表明，该方法是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法，可避免热误差建模过程中的变量耦合问题，从而提高了模型的精确性．     

高精度压印机热误差补偿中温度变量的辨识

为了提高压印机在压印光刻工艺中的套刻对准精度，提出了采用因子分析方法来选取压印机热误差模型中的温度变量，根据变量之间的相关性分组后，再根据各变量与热误差之间的相关性在每一组中选取一个代表变量，最终将压印机上布置的温度传感器从15个减少到3个．在压印机温度测量关键点处建立了温度与模具在x、z方向热误差关系的数学模型，模型的热误差预测精度达到了98％以上．实验结果表明，该方法不仅保证了模型的精度，而且大大地减少了模型的计算时间，是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法．它不仅避免了热误差建模过程中的变量耦合问题，而且提高了模型的精确性，经过补偿，压印机的热误差在x、z方向都减小到200nm以内．     

基于遗传RBF神经网络的高速电主轴热误差建模

针对高速电主轴热误差建模,对HMC80加工中心电主轴单元进行了热误差测量实验,综合利用模糊聚类法和灰色关联度分析法对测温点进行优化,使测温点数量从8个减少到3个,该方法同时考虑了温度变量之间的复共线性和测温点温度与热误差之间的相关性.以优化后的温度变量为输入,热误差为输出,建立基于遗传算法径向基函数(RBF)神经网络预测模型,并与其他方法进行比较.分析结果表明:相比于传统RBF神经网络法和多元线性回归法,遗传RBF神经网络建立的热误差预测模型精度更高、鲁棒性更强.     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

压印光刻中模具空间位姿的识别及仿真

在纳米压印光刻中,为了减小模具与晶片的平行度误差,将精对正光栅标记的相对误差校正到半栅距范围之内,并建立了点光源映射的数学模型,对模具空间位姿的投影进行图像识别.在算法设计的基础上,建立了纳米压印光刻系统中的粗对正系统及其控制流程,通过仿真计算,可以将模型的转角计算精度控制在10-6rad以下,位置偏移量计算精度控制在1 nm以下,所建立的粗对正系统的检测精度可达到1μm以下,因此满足了压印光刻中下一步精对正系统的要求.     

车床主轴与进给轴耦合热误差建模及补偿研究

针对车床实际加工中主轴与进给轴的热误差相互耦合共同影响工件精度的问题,建立了综合热误差模型并进行了有效补偿。以海德曼HTC500/500精密车床为研究对象,对车床主轴与进给轴热误差的耦合关系进行了解耦;利用模糊聚类理论实现了车床测温点的优化分组,建立了主轴与进给轴的耦合热误差多元线性回归模型,并在精密车床上得到实际应用。结果表明:车床耦合热误差模型符合实际工况,模糊聚类有效降低了温度变量之间的多重共线性,提高了模型的预测精度;主轴x/z方向的预测精度达88.4%、90.7%,进给轴x/z方向的预测精度达82.9%、71.3%;补偿后车床x/z方向精度分别提高了60.3%、56.6%,证明了耦合热误差模型的准确性。     

选择性激光烧结系统精确控温方法研究

针对选择性激光烧结(SLS)工作缸内温度场不均匀和测温不准确的问题.根据HRP-Ⅳ型快速成形机建立了管式加热辐射系统数学模型,模拟加热管安装位置,计算工作区内各点角系数,并引入均匀度系数和最大偏差率两个指标来评价温度场均匀性和测温精度,同时对模拟状态进行实验分析.结果表明合理选择加热管安装位置和测温点可有效提高温度场均匀性和温度测量精度,最终实现SLS精确控温.在本研究条件下,温控误差在2 ℃以内,零件成形精度误差小于0.2 mm,且无翘曲变形.     

基于灰色GM(1,4)模型的数控机床热误差补偿技术

为降低机床加工过程中温度场变化对机床加工精度的影响,分析了数控机床生产过程中热源组成及热误差产生机理,根据灰色关联度理论从原设定的8个温度测量点中计算选定4个机床温度关键测量点,建立了灰色GM(1,4)预测模型。该模型搭建了4个关键测温点的温度变化情况与机床热误差值之间的映射关系,能在生产过程通过获取关键点温度实时预测机床热误差值,再通过数控系统将预测值补偿到刀具进给位置,以此形成机床热误差补偿机制。最后,以精密卧式加工中心THM6380为实验对象,检验GM(1,4)模型预测结果与实际热误差值间的差距,拟合残差在±1μm以内,拟合效果良好。     

精密坐标镗床进给系统热误差分析与预测

为了预测数控机床运行时热误差对进给系统定位精度的影响,以精密坐标镗床为研究对象,采用红外热像仪和激光干涉仪分别测量进给系统在每个测点的丝杠温度和定位精度,提出进给系统热误差的最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测方法,建立了关于温度与位置的预测模型。模型引入最小二乘支持向量机方法对机床进给系统热误差进行预测分析,较好地描述了进给轴热误差与温度、位置之间的非线性关系,且对样本的依赖度小,有很好的泛化能力,解决了目前线性拟合模型用特征平均温度替代当前测点温度进行计算而存在较大误差的问题。实验结果表明,与目前已经在数控机床上实际应用的线性预测模型相比,LS-SVM模型对进给系统热误差的预测精度可达90%,预测精度提高30%以上,取得了非常好的预测效果,具有较高的现实应用价值。     

基于气泡的缸盖水腔沸腾传热仿真研究

从气泡核化条件及沸腾起始点要求出发,提出相变判定条件,从而准确界定沸腾区域. 基于沸腾均相流计算模型框架,建立了沸腾传热数值计算模型,并利用Robinson实验数据对该计算模型的准确性进行了校核. 利用该数值模型对缸盖温度场进行了预测,与实机测温结果进行实验比对,证明新沸腾数值模型计算结果更接近实机测试温度,火力面测点最大误差不超过7%.      

基于Hough变换的印鉴差值匹配识别

提出了一种根据差值图像的线段参数进行印章识别的方法．首先完成目标图像与模板图像的精配准,然后对图像进行差值计算,用霍夫变换得到差值图像的直线段数．并用此直线段数作出判决．实验结果表明,利用该算法进行识别时正确性高,且所用时间短,效果好．所提供的方法在对6类目标60幅图像进行识别时总识别正确率高于85％．     

在印鉴识别中的配准方法

提出了在中文印鉴识别中两幅印鉴图象的配准方法．它包括对印鉴图象的预处理，该方法在保留图象边缘的同时对图象进行了平滑处理，利用聚类算法提取标准和待识别印鉴的特征点集，依据最小均方差变换实现两个点模式的匹配．通过实验获得了两幅印鉴图象的高精度配准结果．     

多层冷压印光刻中超高精度对正的研究

为满足多层冷压印光刻中套刻的超高精度要求,提出了基于斜纹结构光栅的对正技术.利用光电接收器件阵列组合接收光栅产生莫尔条纹的零级光,得到条纹平面内X、Y方向的对正误差信号.通过调整光栅副的间隙来提高误差信号的对比度.利用高对比度和灵敏度的误差信号作为控制系统的驱动信号,对承片台进行宏微两级驱动控制,并由激光干涉仪作为控制系统的反馈环节在驱动过程中进行全程监测,实现自动对正.最终使在X、Y方向上的重复对正精度达到了±20nm,满足了100nm特征尺寸压印光刻的对正精度要求.     

Fourier描述符的印鉴识别方法

基于手刻或机刻两枚具有相同字符内容的印鉴其字符骨架线的空间分布不可能完全相同,介绍了用匹配字符轮廓线的测度方法,并选用字符的包络线作为匹配的骨架线．提出了基于Ｆｏｕｒｉｅｒ描述符的轮廓匹配的印鉴识别方法,其主要优点是可以在很少约束条件下获取印鉴图象．     

冷压印光刻中高分辨率抗蚀剂的研究

在集成电路的冷压印光刻中，为了获得高分辨率抗蚀剂，着重对溶剂挥发固化型、化学交联固化型和紫外光照交联固化型材料，从复形分辨率、涂铺均匀性、脱模性、流动性、物理粘度、刻蚀比率、固化速度、固化方式和固化收缩率等方面进行了分析和研究。经过对比，得出低粘度光固化树脂具有薄膜厚度容易控制且均匀(误差为O．3％)、固化速度快(小于O．2min)和固化收缩率小(3％)等特性，其对冷压印光刻工艺的匹配性明显优于溶剂挥发固化型和化学交联固化型材料。因此，最终决定采用低粘度光固化树脂作为冷压印光刻工艺中的抗蚀剂。     

纳米压印光刻中的多步定位研究

在步进重复式压印光刻中，为了避免承片台支撑绞链结构间隙及微观姿态调整往返运动导致的表面材料不规则形变，建立了单调、无振荡、多步逼近目标位置的宏微两级驱动系统，并提出了径向基函数一比例、积分、微分（RBF-PID）及单调位置控制算法．控制结果证明，使用具有强鲁棒性的RBF-PID非线性控制模式，使得驱动过程呈现无超调、无振荡的单调过程，因此避免了由于系统微观振荡调节而引入的间隙误差和材料表面形变误差．此控制方式可使步进重复式压印系统的定位精唐左满足100mm行程驱动的前提下，达到小干10nm的定位枝术指标．     

步进闪光压印光刻模具制作工艺研究

由于硅橡胶具有良好的自适应性和优异的脱模性，所以选取硅橡胶作为模具材料，并确定使用硅橡胶加石英硬衬作为压印光刻工艺的模具．分析了硅橡胶模具制作工艺中真空辅助浇铸的成型过程，以及交联固化反应过程的各个工艺参数对硅橡胶模具性能的影响，通过大量实验，具体分析了硅橡胶单体和固化荆配比、浇铸真空压力、固化温度及固化时间等工艺参数，并由此得到了优化的硅橡胶固化工艺参数，提高了硅橡胶模具的物理性能．实验表明，硅橡胶模具具有良好的自清洁功能，其表面图形完好，图形转移效果优异，完全能够满足300nm特征尺寸图形复型转移压印的要求。     

Imprint Lithography at Room Temperature with Novolak Resin and Its Application

1 Results Imprint lithography[1] has attracted considerable attention from the viewpoint of low cost fabrication,because light exposure systems are not required. Up to now,polymethylmethacrylate (PMMA) films and hard molds were often used in imprint lithography.In this paper,we report on the successful demonstration of imprint lithography using novolak resin (OFPR-800),which is more suitable than PMMA for dry etching,and a soft mold such as a soft polyester sheet,which has a two-dimensional (2D) square ...     

压印光刻对准中阻蚀胶层的设计及优化

针对高速旋涂造成标记区阻蚀胶薄膜覆盖不对称和压印曝光造成标记区薄膜聚合的问题，利用压印光刻压印曝光固化脱模的工艺原理，提出了用压印预处理标记表面薄膜来优化阻蚀胶层厚度和形貌的工艺方法．该方法采用下压力约束薄膜，使阻蚀胶在标记区的栅格间重新分布，从而削弱了覆盖膜的不对称性，获得了相应的薄膜厚度．采用旋涂厚度为1．1μm的覆盖膜对压印预处理工艺方法进行了试验，发现下压力大于0．48MPa时，薄膜结构具有较好的对称性，下压力为1．12MPa时，对准信号的对比度达到最大．试验结果表明，压印预处理对于压印光刻系统具有较好的工艺适应性，利用该方法优化标记区的阻蚀胶层不仅能够有效削弱覆盖膜不对称和压印曝光的影响，而且对准精度可满足100nm压印光刻的要求．