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。     

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。     

常温纳米压印软模具变形机理研究

通过对软模具变形的理论分析、数值模拟和实验验证的系统研究,以期揭示模具变形的机理、规律和关键影响因素,为探索减小模具变形策略和方法,提高纳米压印复型精度奠定理论基础,以实现高保真度纳米或亚纳米图型的转移．     

利用布尔运算的定制化下颌骨替代物设计方法

为了使下颌骨替代物体具有特定的形状,并与相邻骨骼具有正确的相对位置和精确的连接方式,提出了利用布尔运算的定制化下颌骨重建方法.采用医用CT扫描的方法获得原始骨骼数据,从而保证了骨替代物的数据原始性以及与原骨骼形状的匹配性.以布尔运算为主要的重建设计手段,始终采用原始数据进行假体的设计,将STL的文件格式贯穿整个设计过程,从而避免了数据因格式转换而失真,确保了假体与原骨骼形状的匹配,使以人骨骼表面的自由曲面进行骨替代物的空间定位成为可能.该方法设计出来的人工下颌骨假体定位正确、连接精确,其形状与原骨骼匹配良好,因此可成功应用于临床实践.     

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.     

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．     

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．     

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.     

基于微压印成形的三维微电子机械系统制造新工艺

针对目前微电子机械系统(MEMS)制造中存在的三维加工能力不足的问题,将压印光刻技术和分层制造原理相结合,研究了三维MEMS制造的新工艺.采用视频图像原理构建了多层压印的对正系统,对正精度达到2μm.通过降低黏度和固化收缩率,兼顾弹性和固化速度,开发了适用于微压印工艺的高分辨率抗蚀剂材料,并进行了匀胶、压印和脱模工艺的优化实验.通过原子力显微镜对压印结果进行了分析,分析结果表明,图形从模具到抗蚀剂的转移误差小于8%,具有制作复杂微结构的能力,同时也为MEMS的制作提供了一种高效低成本的新方法.     

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．