纳米级精度分光路双频干涉度量系统的设计

为完成快速、精确的外观轮廓度量,设计了一种新型纳米级精度分光路双频干涉度量系统。系统由低频差双频激光干涉度量模块和微探头及二维工作台两部分组成。微探针以轻敲式接近样品至几十纳米时,受原子力作用发生偏转,利用双频干涉模块度量其纵向偏转量,并对样品进行梳状式度量得到外观形貌。根据双频激光的实际光源,对原有双频干涉度量理论进行了改进提高。进行了系统组建和实验验证。结果表明:系统具有纳米级精度,可用于超精样品外观轮廓度量。     

高精密运动工作台控制系统的设计与研究

设计并研制了用于母盘刻录机的高精密运动工作台及其控制系统。工作台控制系统采用线光栅作为工作台位移检测工具。采用数字位置环和模拟电流环组成双闭环随动系统,其中位置控制器是带有速度前馈和加速度前馈的数字PID伺服滤波器。实验结果表明,该系统可以满足母盘刻录机的要求。     

运动偏心对圆光栅副测量的影响及误差补偿

研究了一种由长光栅演变而来的新型圆光栅副存在运动偏心时的正常工作条件和由运动偏心所造成测量误差的补偿方法.阐述了该圆光栅的组成结构和工作原理; 推导了其莫尔条纹曲线的表达式; 着重研究了运动偏心对圆光栅测量影响的分析方法,即莫尔条纹随运动偏心变化的定量分析方法; 推导了由于偏心引起的测量误差的补偿公式; 通过实例分析证明,对精密测量圆光栅进行偏心误差补偿是十分必要的.研究结果表明,偏心较小时,由于不影响系统正常工作,因此会掩盖这种误差的存在,通过理论分析及补偿可确保这种新型圆光栅的测量精度.     

精密工作台的设计与实验研究

微器件装配技术是实现组合结构的微机械电子学系统(MEMS)的关键技术之一,精密工作台系统则是微装配系统的一个重要组成部分。精密工作台系统包括粗动工作台和微动工作台:粗动工作台包括精密机械及其传动系统、光栅定位系统、直流力矩电机驱动系统及计算机控制系统;微动工作台包括微动台、压电陶瓷驱动电源和电感测微移。实验结果表明,粗动台系统的最高速度为5mm/s,最低速度为3.4μm/s,系统的重复定位精度为±1μm;微动台系统的定位精度可达到±1μm。     

深亚微米飞行系统滑块的数值仿真

提高光和磁存储系统的存储密度,需要减小读写头和盘面之间的距离。为了仿真滑块读写头的工作状态,在VC6.0平台上开发了一种基于修正Reynolds方程的专用飞行滑块仿真软件——AirSlider。采用Fukui-Kaneko模型、Patankar有限体积法和矩形网格离散控制方程,对滑块产生的气浮力进行了数值求解。为了提高收敛速度,引入逐行扫描算法。该软件能对目前在硬盘和光盘领域广泛应用的各种形状滑块进行仿真。该文中,SIL和TPC两种滑块的仿真结果和实测数据之间的误差在±3%以内。     

近场光存储的深亚微米微型飞行头设计

为提高固体浸没透镜(SIL)和盘面之间的近场耦合效率,设计并研制了一种基于流体力学微流动理论的近场光存储深亚微米微型飞行头.建立了承载微飞行头的力学模型,并借助有限体积法对飞行头的动态特性进行了数值仿真.该微型飞行头将聚焦透镜和SIL集成于一个承载微飞行头,克服了光盘高速旋转过程中,二者距离改变而导致离焦的影响;微型飞行头采用了正负压力并存的结构,极大提高了飞行头的承载刚度,并有效消除了工作过程中气流的不断变化对飞行高度的影响,增加了飞行头的动态稳定性;将SIL作为承载微飞行头轨道的设计获得了良好的近场耦合效率.试验表明,微型飞行头在转速18 m/s时,承载达到88mN,飞行高度小于65nm,满足近场光存储系统的需要.     

EAST���ʴ���λ�Ʋ��������

为了测量EAST磁体位移的变化,采用计算机视觉处理方法构筑三维测量模型,利用边缘检测算法对图像采集系统获得的图片进行识别和检测,最终得出位移的变化值,从而可以在等离子体磁场位形控制中通过补偿修正这些变化。该测量方法解决了EAST装置冷质磁体位移测量的难题。     

一种基于光学三角法的形貌测量系统

提出了一种基于光学三角原理的物体形貌测量方法。从理论上推导出了被测点的相对高度与像点距离的线性公式,通过这个公式可以由像点距离计算出被测点的高度。在实际的测量系统中,通过工作台的精确位移和像点的移动距离可标定出线性公式中的未知系数。把被测物体放在工作台上,先测出被测点的像的相对位移,然后再通过公式计算出被测点相对屏幕的距离。试验中测量了一个圆柱体上的一些点的三维坐标,通过这些数据绘出了圆柱体的三维形貌。