投影光刻机硅片调焦调平测量模型

成像质量是光学光刻机的最主要指标,硅片调焦调平测量是光刻机控制成像质量的基础.为此建立了硅片调焦调平测量系统单个测量点的测量模型,并根据硅片形貌标准和集成电路尺寸标准,推导了近似运算规则,简化了曝光场高度与测量光斑在光电探测器上的位置之间的数学关系.运用最小二乘法和平面拟合曝光场曲面的方法,推导了基于多个测量点的曝光场高度和倾斜测量的数学模型.该模型能满足调焦调平实时测量和控制的需要,可用于测量精度优于10 nm的高精度调焦调平测量系统,能满足线宽小于100 nm投影步进扫描光刻机的需要.     

双轴转台的八位置调平及失准角估算

重力梯度旋转平台调制实验时要求旋转平台台面的水平失准角在一定范围之内。使用两位置正交方法对双轴转台进行调平时,能保证正交两个方向上水平精度,但无法保证在多个方向上的水平精度。对此,提出了一种八位置调平方法,即将整周360°分为八个位置,两个相邻位置的夹角为45°,依次测量八个位置的水平失准角,取最大值和最小值之和的二分之一作为中值,每个位置失准角与中值求差,通过差值的符号并结合八位置图确定调高或调低相应的地脚。同时,给出了一种通过匀速旋转调制来估算台面最大水平失准角的方法。实验表明:在目前实验条件下,八位置调平方法能将转台台面最大失准角控制在3″以内,旋转调制估算的水平失准角为2.9″。     

基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平

非球面光学元件在光学系统中的应用日益广泛。非球面点云数据调平坐标变换是非球面检测系统误差分析的一个重要环节。提出了一种基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平方法,通过计算Zernike多项式X和Y倾斜项系数确定调平旋转矩阵,通过迭代使其最小化,最终将点云数据回转轴调整至与坐标Z轴平行,使得非球面三维点云测量结果可以进行后续三维比对和截面误差分析。通过理论仿真和实验数据测试验证了方法的有效性,能够将非球面数据倾斜降低到可忽略的程度;方法计算过程简单,对于各类非球面和曲面点云数据的调平变换都具有较好的参考意义。     

标准金属量器液位图像识别装置的研制

在使用标准金属量器对液体进行计量过程中,传统的人工读取液位的方法测量效率和准确度都比较低。提出了一种高精度的标准量器液位图像识别装置,该装置主要由水平调整和图像处理两部分组成,选用S3C2440 ARM芯片和Linux嵌入式系统作为硬、软件平台。水平调整是通过SCA100T双轴倾角传感器测量量器的倾角并控制步进电机自动调整;对采集的液位图像,由OpenCV进行灰度化、滤波、边缘检测、液位提取,再经过标定计算转换成实际液位高度。实验结果表明该方法能快速测量液位,精度高,应用于燃油加油机计量检定装置上,有较好的推广价值。     

两种捷联惯导系统自对准方法的比较研究

在用调平方法实现水平姿态角的对准过程中，通过不同的参数设计可实现不同阶段的对准功能。方位对准采用可平滑噪声的方位误差估算法，通过计算机仿真和实际系统实验表明此方法有较高的对准精度，对准时间为十几分钟。若在精对准时采用卡尔曼滤波方法，可在相对较短的时间内完成初始对准，仿真结果验证了这种方法的有效性。     

承重试验台同步加载系统设计计算及模糊PID耦合调平控制

针对试验台加载系统需具有高效率、快响应和高同步精度的特点，设计了一套液压油路系统，并开发了一种模糊PID交叉耦合同步调平四缸的控制算法。通过对理论模型输出位移的实时跟踪，实现了试验台的同步加载和精确调平控制。基于AMESim建立的同步加载系统的仿真结果，验证了主从式控制与模糊PID交叉耦合控制方案设计的合理性和可靠性。调平系统实验进一步表明，改变四液压油缸负载值使液压油缸负载不同步，可明显提高系统的高精度同步性能。     

基于相关滤波算法的全姿态加速度计寻北方案

加速度计寻北仪由于其角速度测量原理采用的是动态测试方案.考虑到采用数据拟合的方法处理动态测试数据去噪效果不强,而相关滤波算法作为一种专门在动态测试中应用的相位检测算法,对随机噪声和谐波噪声都有很强的抑制作用,提出了利用相关滤波算法进行信号去噪并提取北向角信息的思想;在此基础上,通过分析平台姿态角与寻北角之间的解析关系,推导了可以消除姿态影响的姿态补偿算法,该算法需要再增加两个加速度计敏感姿态角.仿真结果显示,相关滤波算法对加速度计中的各类噪声有很好的抑制作用,而经过姿态补偿改进后的相关滤波算法,消除了姿态角造成的原理性寻北误差,可以实现全姿态加速度计寻北,最终的等效调平误差仅为仪表误差所引起.     

超声波传感器在摊铺机自动调平控制系统中的应用

针对摊铺机自动调平控制系统对测距精度的较高要求,设计了一种具有较高精度的基于超声波传感器的测距系统。实验结果表明,在常用的测距范围内,静态测距精度可达1mm。介绍了测距系统的原理以及系统的软、硬件实现方法。