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双光子聚合加工系统的误差辨识及对体元位姿的影响

王冬雪  
【摘要】:双光子聚合加工技术可实现大面积超材料快速结构化加工,是微纳器件行之有效的加工方式之一。近年来在航空电子、医疗器械、传感器技术等领域受到了广泛的关注。双光子聚合加工系统中存在的误差是影响加工精度的重要因素之一。系统误差的辨识以及系统误差对体元位姿影响关系的分析,是实现误差补偿和校正体元位姿,提高加工精度的重要前提。本文基于课题组搭建的双光子聚合加工系统,分析加工系统的各个组成部分的误差项及系统误差的主要来源,可知系统的几何误差对加工精度的影响最大。为了实现系统误差的辨识并建立系统误差对体元位姿的影响分析关系,本文主要研究内容为:(1)运用多体系统理论,建立从主光线焦点到样件材料内部体元预期位置的运动链模型,其中将系统主要组成部分简化,对理想情况下与有误差情况下的两相邻体之间特征变换矩阵变化情况作出分析,进一步演变到各个特征体间,最后建立了双光子聚合加工系统的几何误差模型。(2)搭建实验测量系统并测量微动台的几何误差,包括定位误差与直线度误差,然后采用改进型的9线辨识法对其它几何参数进行辨识,得到加工系统的各项几何误差参数。(3)建立双光子聚合加工固化点体元的数学模型,结合系统加工参数进行分析,揭示系统运动轴的平动误差和转动误差对所形成体元位姿的影响规律,建立从系统运动轴的平动误差与转动误差到体元位姿的映射关系。


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