检索结果-内蒙古大学图书馆

清华大学学报（自然科学版） 2015年第11期55卷 1258-1263页

作者：李志军刘成颖孟凡伟周凯张智清华大学机械工程系北京100084 精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

直线电机进给系统中,外界干扰如推力、负载力和参数波动等严重影响了直线电机进给系统的性能。加速度控制是一种抑制外界干扰力作用的有效手段,其中获得相位滞后小的加速度信号是加速度控制中的关键内容。光栅尺是直线电机进给系统中最... 详细信息

直线电机进给系统中,外界干扰如推力、负载力和参数波动等严重影响了直线电机进给系统的性能。加速度控制是一种抑制外界干扰力作用的有效手段,其中获得相位滞后小的加速度信号是加速度控制中的关键内容。光栅尺是直线电机进给系统中最常用的位置传感器,研究基于光栅尺离散脉冲位置的加速度估计方法具有广泛意义。提出了一种基于约束最小二乘曲线拟合的加速度估计方法,该方法首先对直线电机初级的历史位置进行最小二乘曲线拟合,同时要求拟合曲线通过最新位置,然后根据拟合的二次曲线求得加速度。将该方法与基于最小二乘曲线拟合法进行对比,理论分析和仿真实验均表明:该方法在估计快速变化的加速度信号时,具有更小的相位滞后。在估计加速度时,该方法相当于一个有限冲激响应(FIR)滤波器,易于在实时控制系统中实现。

关键词：直线电机加速度控制加速度估计约束最小二乘法

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扫描干涉光刻机的超精密移相锁定系统

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光学精密工程 2019年第8期27卷 1765-1773页

作者：王磊杰张鸣朱煜鲁森杨开明清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

扫描干涉光刻机移相锁定是实现大面积高精度全息光栅曝光拼接的关键之一。为了实现大面积高精度全息光栅高精度曝光拼接,针对扫描干涉光刻机步进扫描拼接轨迹,重点开展了移相锁定系统的研究。在零差移频式相位锁定分系统和外差利特罗式... 详细信息

扫描干涉光刻机移相锁定是实现大面积高精度全息光栅曝光拼接的关键之一。为了实现大面积高精度全息光栅高精度曝光拼接,针对扫描干涉光刻机步进扫描拼接轨迹,重点开展了移相锁定系统的研究。在零差移频式相位锁定分系统和外差利特罗式光栅位移测量干涉仪的基础上,阐述了扫描干涉光刻机的新型移相锁定系统原理。针对新型的移相锁定系统原理,构建了移相锁定控制系统实验装置。最后,基于移相锁定控制实验装置,针对移相锁定定位性能,开展了移相锁定定位控制实验以及影响控制精度的因素分析,实现了±3.27 nm(3σ,Λ=251 nm)的定位控制精度;针对移相跟踪控制性能,在移相跟踪控制精度实验分析的基础上,利用陷阱滤波&PID控制实现了±4.17 nm(3σ,Λ=251 nm)的跟踪控制精度。

关键词：扫描干涉光刻零差移频式相位锁定外差利特罗光栅干涉仪移相锁定控制陷阱滤波

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当前中国机构学面临的机遇

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机械工程学报 2015年第13期51卷 2-12页

作者：刘辛军谢福贵汪劲松清华大学机械工程系清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

工业4.0以及智能制造是工业发展的必然趋势,但它们的发展必然是要建立在单元化装备尤其是机器人和高端制造装备的高品质基础之上的。近两年,机器人高调卷土重来,市场前景巨大;高端制造装备尤其是高档数控机床在我国需求依旧迫切。但不... 详细信息

工业4.0以及智能制造是工业发展的必然趋势,但它们的发展必然是要建立在单元化装备尤其是机器人和高端制造装备的高品质基础之上的。近两年,机器人高调卷土重来,市场前景巨大;高端制造装备尤其是高档数控机床在我国需求依旧迫切。但不管机器人还是高档数控机床在我国的发展仍然不容乐观,它们仍然低迷的共同特征是所必需的基础元器件和数控系统依赖舶来品,受制于人,关键功能部件例如摆角头、高性能减速器(例如RV减速器)等制造技术缺失,导轨、丝杠等部件可靠性和性能保持性不足。尤其是,由于结构原理以及实现技术的原因,摆角头和高性能减速器均是串联式高端机床和机器人的核心功能部件,极大地决定了机床和机器人的功能和性能,也是机床和机器人行业能否达到和赶超世界先进水平的重要屏障。机构学是装备结构设计的基础学科,机构创新是装备创新的根本,在我国机床与机器人需要跨越式发展的当前,机构学领域担负着重要的创新责任。结合机床与机器人的结构、功能和应用特点,分析和探讨我国机构学在现阶段面临的机遇,为我国机构学者的研究与工业界对高端装备的需求实现有效结合提供参考。

关键词：机器人高端制造装备高档数控机床基础元器件关键功能部件

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基于Wiener过程的数控转台极小子样可靠性分析

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清华大学学报（自然科学版） 2019年第2期59卷 91-95页

作者：张云姜楠王立平清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

针对数控转台性能退化过程较为缓慢且存在波动的特点,采用Wiener过程进行数学建模,利用极大似然法结合试验数据分析模型中各未知参数的特点。根据分析结果将模型中的漂移系数和扩散系数设为恒定值,假设性能退化初值服从正态分布,得出数... 详细信息

针对数控转台性能退化过程较为缓慢且存在波动的特点,采用Wiener过程进行数学建模,利用极大似然法结合试验数据分析模型中各未知参数的特点。根据分析结果将模型中的漂移系数和扩散系数设为恒定值,假设性能退化初值服从正态分布,得出数控转台的相关可靠性函数,并与基于伪寿命分布法得出的结果进行比较。结果表明:基于Wiener过程得出的结果较基于伪寿命分布法得出的结果更加符合实际情况。

关键词：数控转台 Wiener过程极大似然估计可靠性估计

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面向浸没式光刻机的超精密光学干涉式光栅编码器位移测量技术综述

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光学精密工程 2019年第9期27卷 1909-1918页

作者：王磊杰张鸣朱煜叶伟楠杨富中清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

超精密平面光栅编码器位移测量技术是32~7 nm节点浸没式光刻机的核心技术。通过分析浸没式光刻机平面光栅位置系统的需求和布局,提出了光刻机专用超精密平面光栅编码器的基本需求。针对现有的光栅编码器,开展了基本测量光路方案、相位... 详细信息

超精密平面光栅编码器位移测量技术是32~7 nm节点浸没式光刻机的核心技术。通过分析浸没式光刻机平面光栅位置系统的需求和布局,提出了光刻机专用超精密平面光栅编码器的基本需求。针对现有的光栅编码器,开展了基本测量光路方案、相位探测方案、分辨率增强光路方案、离轴/转角允差光路方案、死程误差抑制光路方案的综述分析,提出了现有设计方案面向光刻机应用所需要解决的关键问题。面向亚纳米级测量精度的需求,针对光栅编码器的仪器误差,对周期非线性误差、死程误差、热漂移误差和波前畸变误差进行了综述分析,提出了平面光栅编码器实现亚纳米精度所需要解决的关键问题。本综述为光刻机专用超精密平面光栅编码器的研制提供了参考。

关键词：浸没式光刻机光学干涉式光栅编码器位移测量

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超精密外差利特罗式光栅干涉仪位移测量系统

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光学精密工程 2017年第12期25卷 2975-2985页

作者：王磊杰张鸣朱煜鲁森杨开明清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

开展了扫描干涉光刻机工作台超精密位移测量的实验研究,以提高扫描干涉光刻机的环境鲁棒性。针对扫描干涉光刻机工作台位移测量精度,提出了新型高环境鲁棒性外差利特罗式光栅干涉仪测量系统。介绍了系统测量原理,设计了测量系统,提出了... 详细信息

开展了扫描干涉光刻机工作台超精密位移测量的实验研究,以提高扫描干涉光刻机的环境鲁棒性。针对扫描干涉光刻机工作台位移测量精度,提出了新型高环境鲁棒性外差利特罗式光栅干涉仪测量系统。介绍了系统测量原理,设计了测量系统,提出了基于Elden公式的系统死程误差建模方法。设计制造了尺寸仅为48mm×48mm×18mm的光栅干涉仪。基于误差模型计算了死程误差,计算结果表明:对于1.52mm死程的光栅干涉仪,宽松的环境波动指标(温度波动为0.01℃、压力梯度为±7.5Pa、相对湿度波动为1.5%、CO2含量波动为±50×10-6)仅引起±0.05nm的死程误差。最后,设计了基于商用双频激光平面镜干涉仪的测量比对系统,开展了光栅干涉仪原理验证实验和测并量稳定性实验。原理验证实验表明:光栅干涉仪原理正确且系统分辨率达0.41nm。测量稳定性实验表明:常规实验室环境下,环境波动引起的死程误差为7.59nm(3σ)@<0.9Hz&1~10Hz,优于同等环境条件下平面镜干涉仪的31.11nm(3σ)@<0.9Hz&1~10Hz。实验结果显示系统具有很高的环境鲁棒性。

关键词：扫描干涉光刻位移测量光栅干涉仪外差干涉仪环境鲁棒性

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平面电机散热器热流建模与尺寸-拓扑并行优化设计

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第3期62卷 400-407页

作者：赵家琦张鸣朱煜成荣李鑫王磊杰胡楚雄清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

为了提高平面电机水冷散热器热流性能,该文构建了散热器热流模型并开展了"结构尺寸-流道拓扑"并行优化设计。首先,构建了散热器3层热流模型,该模型囊括了盖板与流固混合层的流动/传热耦合效应以及散热器厚度方案对热流场的影... 详细信息

为了提高平面电机水冷散热器热流性能,该文构建了散热器热流模型并开展了"结构尺寸-流道拓扑"并行优化设计。首先,构建了散热器3层热流模型,该模型囊括了盖板与流固混合层的流动/传热耦合效应以及散热器厚度方案对热流场的影响。其次,基于3层热流模型,引入孔隙度域来描述流道拓扑,构建了包含流道拓扑变量与层厚变量的连续伴随结构优化模型,并提出了相应的散热器层厚与流道拓扑并行优化方案。最终,数值案例部分评估了3层热流模型准确性及计算效率、"层厚-流道拓扑"并行优化设计结果热流性能和"尺寸-拓扑"并行优化方案。结果表明:相较于全3D热流模型,所构建的3层热流模型仅需少于10%的计算时间获得了近乎一致的温度场;相较于基准设计,所优化的散热器结构新颖且展现出高达30.82%的目标性能改善;相较于离散优化方案,所提出的并行优化方案高效且取得了具有竞争力的设计。

关键词：散热器热流建模多层模型拓扑优化尺寸优化并行优化

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零差移频式干涉图形相位锁定系统的超精密控制

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光学精密工程 2017年第5期25卷 1213-1221页

作者：王磊杰张鸣鲁森朱煜杨开明清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理... 详细信息

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理论建模及模型辨识的基础上,针对非线性系统模型进行了高阶线性化拟合,并结合系统振动测试实验结果,设计了系统控制器。然后,对设计的控制器进行了实际控制调试,实现了系统的超精密控制。最后,针对系统控制误差纹波,采用频域分析方法揭示了影响系统控制精度的主要因素,提出了未来提升系统控制精度的方法。测试结果显示:系统相位锁定控制精度可达±0.046 1rad(3σ)且以高频误差纹波形式呈现。分析了高频误差纹波的成因,指出受系统噪声、延迟、控制器参数等因素限制,控制器很难完全抑制频段跨度大而连续的高频微振动引起的干涉图形相位漂移。

关键词：全息曝光零差移频式干涉图形相位锁定系统系统辨识高阶线性拟合微振动 PID控制

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单体大尺寸高精度全息光栅制造技术综述

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光学精密工程 2021年第8期29卷 1759-1768页

作者：王磊杰张鸣朱煜清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

单体大尺寸高精度全息平面光栅是高端浸没式光刻机、惯性约束核聚变等高端装备和重大工程的核心器件,制造难度极高。本文综述了单体大尺寸高精度全息平面光栅的主要制造技术,介绍了基于单次大尺寸干涉光刻技术和干涉光刻步进拼接技术的... 详细信息

单体大尺寸高精度全息平面光栅是高端浸没式光刻机、惯性约束核聚变等高端装备和重大工程的核心器件,制造难度极高。本文综述了单体大尺寸高精度全息平面光栅的主要制造技术,介绍了基于单次大尺寸干涉光刻技术和干涉光刻步进拼接技术的单体大尺寸高精度全息平面光栅制造技术的研究进展以及存在的问题,并着重对基于扫描干涉光刻技术的单体大尺寸高精度全息光栅制造技术的研究进展进行论述。最后,总结了大尺寸高精度平面光栅制造技术——扫描干涉光刻技术的发展趋势。

关键词：全息平面光栅扫描干涉光刻条纹锁定栅距/方向/相位控制

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干涉条纹相位锁定系统

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光学精密工程 2017年第1期25卷 1-7页

作者：鲁森杨开明朱煜王磊杰张鸣清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的... 详细信息

干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的关系曲线,并以此为依据提出了条纹锁定精度的目标值。针对所要达到的锁定精度,给出了系统硬件的选型方法,搭建了基于RTX的干涉条纹相位锁定系统。利用闭环辨识的方法得到了系统的参数模型,完成了反馈控制器的设计,最终实现了实时锁定条纹相位的功能。实验结果表明,在400Hz的控制频率下,干涉锁定系统能够有效抑制0~5Hz的低频扰动,干涉条纹相位漂移的3σ值可以控制在±0.04个条纹周期内,满足干涉光刻的曝光对比度要求。

关键词：干涉曝光相位锁定曝光对比度声光调制器 RTX

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