本文關(guān)鍵詞：飛秒激光雙光子聚合大面積結(jié)構(gòu)化加工控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：微納米精度級(jí)別的加工技術(shù)目前已經(jīng)被用于航空航天、組織工程、生物醫(yī)療、微納機(jī)電系統(tǒng)、微流控器件、微納光學(xué)器件、生物芯片、新材料和新能源等諸多領(lǐng)域。其中飛秒激光雙光子聚合(Two-Photon Polymerization,簡(jiǎn)稱TPP)微納米加工技術(shù)能夠制備微納米級(jí)的三維立體結(jié)構(gòu),是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)中超精密加工的研究熱點(diǎn)之一。由于復(fù)雜三維微納米結(jié)構(gòu)有著巨大的產(chǎn)業(yè)需求,隨之對(duì)微納結(jié)構(gòu)器件的加工精度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)提出的要求越來越苛刻。因此飛秒激光雙光子聚合微納米加工系統(tǒng)的研究是目前急需解決的問題,國(guó)內(nèi)目前的加工系統(tǒng)多處于實(shí)驗(yàn)研究階段,其所能加工的工件尺寸精度、加工速度、三維結(jié)構(gòu)的加工能力都有很大的限制,尚且沒有推出成型的加工設(shè)備系統(tǒng)。本文在此基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)室自主研制出一套飛秒激光雙光子聚合大面積快速結(jié)構(gòu)化加工系統(tǒng),有效提高了飛秒激光微納加工的質(zhì)量和效果,為之后飛秒激光雙光子聚合加工技術(shù)的研究提供了保障。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)實(shí)驗(yàn)室自主研制的飛秒激光雙光子聚合大面積快速結(jié)構(gòu)化加工系統(tǒng),包括激光光路系統(tǒng)、宏-微定位系統(tǒng)、二維X-Y振鏡系統(tǒng)、激光快門和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)加工系統(tǒng)用大理石床身和氣浮平臺(tái)作為減振裝置,以減小加工過程中的顫振對(duì)加工效果的影響。(2)以基于Aerotech的A3200系統(tǒng)為基礎(chǔ),通過虛擬儀器平臺(tái)LabVIEW開發(fā),實(shí)現(xiàn)了飛秒激光雙光子聚合大面積快速結(jié)構(gòu)化加工系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。從而極大提升了加工的效率,保證了加工精度,同時(shí)使加工系統(tǒng)具備了加工復(fù)雜三維立體結(jié)構(gòu)的能力。(3)以加工系統(tǒng)中的宏-微定位系統(tǒng)為分析對(duì)象,建立動(dòng)力學(xué)模型,利用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法,對(duì)宏-微定位系統(tǒng)進(jìn)行了控制律運(yùn)算和控制器設(shè)計(jì),通過滑�？刂破鲗�(duì)其加工過程進(jìn)行滑模控制,提高了加工精度。同時(shí)運(yùn)用Matlab中Simulink模塊進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了控制器的有效性,并在后續(xù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(4)利用加工系統(tǒng)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該系統(tǒng)的加工能力,在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的聯(lián)動(dòng)控制和對(duì)宏-微定位系統(tǒng)進(jìn)行滑�？刂坪�,加工效果有明顯提高和改善。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273;TN249

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本文編號(hào)：1272774