激光金属直接成形中形貌自稳定效应的研究

为了在开环控制条件下直接制备出表面平整的薄壁零件,针对同轴送粉条件下粉末离焦对单道熔覆层厚度的影响,建立了理论模型,分析了成形表面出现的凹凸不平现象,对激光离焦和粉末离焦对单道熔覆层形貌的影响进行了实验研究.研究表明,激光离焦主要影响单道熔覆层的宽度,而粉末离焦主要影响单道熔覆层的厚度.在粉末负离焦条件下,激光金属直接成形过程具有形貌自稳定效应,能消除成形层的凹凸现象,从而制造出成形表面平整的薄壁零件样件.由于计算结果与实验结果的趋势能保持一致,形貌自稳定效应能够提高开环系统下薄壁零件的制造精度,因此具有实际的应用价值.     

高分辨率快速成形系统涂层厚度研究

涂层性能是影响高分辨率激光快速成形系统制作精度和制作分辨率的重要因素.为获得更薄的涂层厚度,高分辨率激光快速成形系统采用活塞式涂层系统.为提高活塞式涂层系统的涂层性能,研究了活塞式涂层系统涂层参数对涂层厚度的影响,建立了涂层厚度模型.实验研究表明:涂层厚度随添加树脂量及刮刀间隙的增加而增加,涂层厚度随刮刀速度及刮刀厚度的增加而减小.试验中还发现活塞式涂层系统的涂层厚度随制件高度增加而增大.为解决该问题,提出了通过实验方法在建立制作过程中涂层厚度关于制件高度及刮刀速度的经验模型;随着制件高度的增加,对刮刀速度进行动态优化,实现涂层厚度的均匀化.     

光固化快速成型中零件制作方向的多目标优化问题研究

阐述了快速成型中与制作方向相关的质量与经济性问题,对制作方向的优化目标进行了定义,并依据该目标建立了制作方向多目标优化模型,针对悬臂变形,台阶效应,过固化及制作时间,分别构造了子目标函数,利用评价函数法,把制作方向优化的多个目标函数化为一个数值目标的评价函数,并给出了优化模型的约束函数,最后,以该优化模型作为计算的理论依据,进行了应用实例的方向优化,计算结果表明：该模型准确地表达了快速成型中的制作方向优化问题,理论正确,方法可行。     

基于模板匹配的图像配准算法

在研究传统图像匹配方法和分色理论的基础上，提出了基于模板匹配的图像配准算法．在将标准图像和待测图像分别分色的基础上，采用序贯相似性检测算法对各色灰度图像分别进行模板匹配，并根据匹配数据，对图像进行平移、缩放及旋转操作，使两幅图像能够在空间上配准．实验表明，算法的效率和精度与采集设备的分辨率、模板选取以及匹配区域大小等因素有关，与传统图像配准算法相比，效率和精度分别提高了30％和35％以上，不仅满足了彩色精密印刷品质量检测的要求，而且还可应用于其他图像快速配准的过程中．     

超高精度定位系统及线性补偿研究

依据一个带有宏定位和微定位的超高精度定位系统设计，应用弹性力学理论进行精定位台的静、动参数的分析和估算，确定了系统的自然频率，并由此设计出双伺服环的控制系统。控制系统由2根循环滚珠丝杠构成宏定位，3个压电驱动器构成微定位。在系统软件中，采用Chebyshev数字滤波器进行去噪，使整个定位系统控制在200mm的行程中，其定位精度达到了8nm。对于由压电驱动器（PZT）的迟滞和非线性特性而产生的系统重复运动误差，系统采用EMM（Exact Model Matching)控制策略，最终实现正向和反向运行的误差量比补偿前降低5倍以上，使得正反向运动几乎落在同一曲线内，实现了对压印光刻工艺集成电路制造中的高精度定位要求。     

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.     

甘蔗剥叶机模糊评价系统的应用研究

运用模糊数学原理构造了一个多对象的评价模型，并对甘蔗剥叶机的设计方案进行了综合评价。在模型中，采用二元对比法和特征向量法对指标实现定量评价，将复杂的模糊设计信息进行量化，并经模糊变换得出了定量的评价结果。该模型兼顾了整体特性和局部特性，可对任意多个方案进行评价，因此为方案决策提供了科学理论依据。     

逆向工程技术及其工业应用

介绍了逆向工程的基本概念及其体系结构 ,详细阐述了数据获取方法、数字模型重建、快速响应制造等逆向工程的关键技术 .分析了该领域需要重点解决的问题 ,给出了一些工程应用实例     

紫外光快速成型中树脂固化过程的研究

为了确定快速成型中树脂固化线条的理论模型，对扫描动作和固化过程进行了详细分析．由于明确了实际扫描动作是由匀速运动和非匀速运动所组成的，因此实际扫描的固化线条是非均匀一致的．根据树脂曝光理论，建立了固化线条的横向和纵向截面形状的数学模型．揭示出整个固化线条呈哑铃形，其横截面轮廓呈抛物线形．在x轴上的位移等于光斑直径时，树脂微元的曝光时间最长，固化深度最深．采用实际的固化线条对数学模型进行了对比验证，其结果表明固化线条基本与理论模型一致，这对于改善成型质量具有理论指导意义。     

自然骨微管的三维仿生重建及两相流分析

采用MATLAB、Mimics和PROE软件对观察骨组织切片获得的骨组织微观数据进行了三维重建和辅助设计，获得了骨微管的三维结构．通过对骨微管结构的细胞及细胞悬液的两相流分析，得出了结构中细胞浓度的分布．骨微管重建结构与根据能量守恒定律设计的骨微管结构比较的结果表明，骨微管结构的孔隙率较高，管道间距较均匀，比表面积更大，但由于该结构的细胞体积分数（1．635％～2．131％）不如按照能量守恒定律设计的骨微管内细胞体积分数（1．960％～2．050％）均匀，因此在设计人工骨支架时应优先考虑体外培养所需的流场环境，并在此基础上保证流道间距尽可能均匀、比表面积尽可能大，以确保材料降解的同步性和充分性．