衍射光栅刻划机的闭环控制系统 被引量：14

1

作者 蔡锦达 王英 +2 位作者 颜廷萌 秦绪祥 王亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2416-2423,共8页

以S3C2440A为控制核心,设计了衍射光栅刻划机的高精度运动控制系统,实现了现场显示、实时控制等功能。用S3C2440A微控制器控制伺服电机和步进电机完成光栅刻划的分度运动和刻划运动,通过SiGNUMTM RELM直线光栅尺反馈和PD加前馈控制算法... 以S3C2440A为控制核心,设计了衍射光栅刻划机的高精度运动控制系统,实现了现场显示、实时控制等功能。用S3C2440A微控制器控制伺服电机和步进电机完成光栅刻划的分度运动和刻划运动,通过SiGNUMTM RELM直线光栅尺反馈和PD加前馈控制算法补偿由于惯性等原因造成的分度误差,并用MATLAB对使用PD加前馈控制算法的分度运动进行仿真。采用RON225增量式角度编码器反馈以补偿执行刻划运动的步进电机因失步造成的误差,通过分析和处理实验数据获得分度运动最佳速度和伺服电机在此分度运动速度下停止时的过冲距离。最后,对可能产生控制误差的原因进行了初步分析,并提出了需要进一步改进和完善之处。 展开更多

关键词 衍射光栅 刻划机 运动控制 S3C2440A 刻划光栅 PD加前馈控制

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大口径非球面Ronchi光栅测量方法 被引量：7

2

作者 雷柏平 伍凡 陈强 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期140-144,共5页

在对非球面加工过程中常用检测方法的优缺点进行比较的基础上，介绍了Ronchi光栅法的系统组成、工作原理和数据处理方法，并进行了光栅频率和灵敏度分析．通过对Ronchi光栅的频率、灵敏度的分析比较，发现可以通过改变其频率来实现犬口... 在对非球面加工过程中常用检测方法的优缺点进行比较的基础上，介绍了Ronchi光栅法的系统组成、工作原理和数据处理方法，并进行了光栅频率和灵敏度分析．通过对Ronchi光栅的频率、灵敏度的分析比较，发现可以通过改变其频率来实现犬口径非球面不同加工阶段2～200μm范围内的误差检测。该方法制作简单，使用方便。它的深入研究，将为犬口径非球面精磨和初抛光阶段提供一种有效、可靠的定量检测手段。 展开更多

关键词 郎奇光栅 郎奇条纹 补偿光栅 大口径非球面

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高精度控制光电光栅刻划机的光栅外差干涉仪 被引量：9

3

作者 王芳 齐向东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期474-476,526,共4页

为提高光电式光栅刻划机的控制精度,设计了一种自准直式激光光栅外差干涉仪的新型测量系统。以光栅衍射和偏振光学为理论基础,结合电子学的相关知识对系统进行了理论分析,设计了基准光栅,并进行了大量的实验研究。由实验研究可知,这种... 为提高光电式光栅刻划机的控制精度,设计了一种自准直式激光光栅外差干涉仪的新型测量系统。以光栅衍射和偏振光学为理论基础,结合电子学的相关知识对系统进行了理论分析,设计了基准光栅,并进行了大量的实验研究。由实验研究可知,这种利用光栅的自准直衍射和以光栅栅距作为计量基准的干涉测量系统,具有受环境因素的影响低,结构简单、装调方便等优点;采用双频激光得到的测量信号增益大,信噪比高;该系统用于光栅刻划,得到的栅线间距刻划偏差优于10nm,在3mm行程内累积误差约为0.3μm。结果表明,该系统具有纳米级分辨力,用于实时测量控制系统,测量误差很小,完全达到了中阶梯光栅等特种光栅对刻划机的高精度分度要求。 展开更多

关键词 测量与计量 光栅干涉仪 位移测量 自准直衍射 刻划机 双频激光

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制作高密度衍射光栅的光电式刻划控制的研究 被引量：7

4

作者 时轮 马春翔 +1 位作者 胡德金 郝德阜 《光学技术》 EI CAS CSCD 2004年第3期340-342,共3页

高精度的光电式刻划控制系统是制作高密度母光栅的关键技术,以光栅干涉仪为控制核心,设计了光电式的光栅刻划控制系统,并对可能产生的加工误差进行了初步的分析;采用该控制系统的光栅刻划实践表明,所设计的光电式刻划控制系统已完全达... 高精度的光电式刻划控制系统是制作高密度母光栅的关键技术,以光栅干涉仪为控制核心,设计了光电式的光栅刻划控制系统,并对可能产生的加工误差进行了初步的分析;采用该控制系统的光栅刻划实践表明,所设计的光电式刻划控制系统已完全达到了高密度衍射光栅的亚微米栅距分度要求。 展开更多

关键词 衍射光栅 光电 刻划

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基于图像清晰度检测的光栅刻划平台调平装置 被引量：3

5

作者 丁健生 史国权 石广丰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期819-825,共7页

针对制备衍射光栅时刻划平台倾斜导致的光栅槽型误差,提出了一种基于图像清晰度检测与电动倾斜台调节的光栅刻划平台在线调平装置。建立了图像清晰度与光栅刻划平台倾角间关系的模型,应用该模型,控制光栅刻划平台在一定范围内实现了闭... 针对制备衍射光栅时刻划平台倾斜导致的光栅槽型误差,提出了一种基于图像清晰度检测与电动倾斜台调节的光栅刻划平台在线调平装置。建立了图像清晰度与光栅刻划平台倾角间关系的模型,应用该模型,控制光栅刻划平台在一定范围内实现了闭环动态调平。对上述理论研究进行了试验验证。试验结果表明,该调平装置简单可行;对于50mm×50mm的光栅毛胚,调平装置可控制刻划平台的水平倾角在4″以内,满足光栅刻划对平台定位精度的要求。该装置既可用于刻划前的调平准备,也可推广应用于光栅刻划过程中的实时检测。 展开更多

关键词 光栅刻划 光栅刻划平台 调平装置 图像清晰度测量 评价函数

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基于有限元与正交试验法的机械刻划光栅研究 被引量：4

6

作者 史国权 倪坤 +1 位作者 宋林森 石广丰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2011年第1期80-82,共3页

在有限元软件DEFORM中建立了金刚石弧形刻刀刻划光栅的数值模型,得到了刻划过程的刻划力曲线。通过数值模拟和正交试验方法,对刻划过程的4个主要因素(刃口半径、主刃轮廓半径、方位角、刻划速度)进行了分析,得到了各因数对刻划力的影响... 在有限元软件DEFORM中建立了金刚石弧形刻刀刻划光栅的数值模型,得到了刻划过程的刻划力曲线。通过数值模拟和正交试验方法,对刻划过程的4个主要因素(刃口半径、主刃轮廓半径、方位角、刻划速度)进行了分析,得到了各因数对刻划力的影响次序及显著性。极差分析表明:方位角对x向刻划力影响显著,主刃轮廓半径对y向、z向刻划力影响显著。最后采用综合平衡法进行结果评定,确定了光栅机械刻划的合理方案。 展开更多

关键词 光栅 机械刻划 刻划力 有限元 正交试验

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光栅机械刻划摩擦型颤振机理 被引量：3

7

作者 石广丰 吕杨杨 +2 位作者 史国权 吉日嘎兰图 肖为 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3061-3066,共6页

研究了光栅机械刻划过程中弹性刀架和金刚石刻刀系统的摩擦型颤振机理.建立了光栅机械刻划摩擦型颤振动力学模型,并对颤振系统进行了稳定性分析,提出了系统的稳定性条件和“稳定性阈”.从能量角度对颤振进行了分析,获得了相同的稳定性条... 研究了光栅机械刻划过程中弹性刀架和金刚石刻刀系统的摩擦型颤振机理.建立了光栅机械刻划摩擦型颤振动力学模型,并对颤振系统进行了稳定性分析,提出了系统的稳定性条件和“稳定性阈”.从能量角度对颤振进行了分析,获得了相同的稳定性条件.在刻划工艺试验装置上单一改变刻划速度进行了光栅刻划试验,通过对刻划力的测量和分析,验证了竖直方向刻划力相对于刻划速度具有下降特性,即满足了摩擦型颤振的前提条件.最后,通过对2、6、10和13 mm/s 4组不同刻划速度下所刻光栅槽形轮廓的检测,验证了该系统在超过临界刻划速度（在6～10 mm/s）的情况下会有颤振发生.验证实验证明了该摩擦型颤振动力学模型的有效性和稳定性阈的存在性,为深入量化分析并抑制颤振的发生奠定了理论基础. 展开更多

关键词 光栅 机械刻划 摩擦型颤振 稳定性分析

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衍射光栅机械刻划过程的有限元仿真分析 被引量：3

8

作者 石广丰 史国权 +1 位作者 张垒垒 姜伟平 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第5期103-106,共4页

研究关于衍射光栅机械刻划的槽形精度控制问题。衍射光栅机械刻划是一种在超精密刻划机上利用金刚石刀具对光栅铝膜进行微细挤压的成形技术,表面成形精度要求高。但是由于光栅机械刻划工艺复杂,刻划过程中铝膜材料的成形机理难以掌握,... 研究关于衍射光栅机械刻划的槽形精度控制问题。衍射光栅机械刻划是一种在超精密刻划机上利用金刚石刀具对光栅铝膜进行微细挤压的成形技术,表面成形精度要求高。但是由于光栅机械刻划工艺复杂,刻划过程中铝膜材料的成形机理难以掌握,内部流动规律和变形特征无法认识。为了解决上述问题,首先根据铝膜压痕实验建立拟实条件,在Deform 3D金属成形仿真环境下通过实体模型导入时的缩小比例功能实现尖劈刻划刀的微刃口建模,并建立了机械刻划光栅铝膜的有限元仿真模型。通过和实验槽形结果的对比,验证了仿真模型的精确性。最终获得了铝膜材料在刻刀及其刀尖钝圆作用下的流动规律,揭示了机械刻划光栅过程中铝膜的弹塑性变形特征,为衍射光栅机械刻划工艺的研究提供了依据。 展开更多

关键词 衍射光栅 机械刻划 有限元 流动规律

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基于应变梯度理论的光栅铝膜本构关系表征及纳米压痕实验 被引量：2

9

作者 丁健生 史国权 石广丰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2843-2851,共9页

基于应变梯度理论,提出了一种玻璃基底光栅铝膜本构关系的表征方法。建立了包含基底参数和铝膜参数的本构关系数学模型,并逐一表征了相关参数。进行了79g/mm中阶梯光栅铝膜的纳米压痕实验,验证了上述本构关系表征过程的正确性。提出了... 基于应变梯度理论,提出了一种玻璃基底光栅铝膜本构关系的表征方法。建立了包含基底参数和铝膜参数的本构关系数学模型,并逐一表征了相关参数。进行了79g/mm中阶梯光栅铝膜的纳米压痕实验,验证了上述本构关系表征过程的正确性。提出了光栅薄膜材料和基底材料都具有尺度效应的假设,并应用纳米压痕实验对铝膜的尺度效应和基底效应进行了实验表征。对光栅铝膜压痕实验与含基底压深实验的结果进行了比较,结果显示,在有无基底条件下,压痕结果在应力方向上相差0.8倍,在应变方向上相差3倍。进行了光栅刻划实验,结果显示压痕实验对刻划实验具有重要的指导作用。研究过程及研究结果表明:理论分析和两种实验可有效地分析光栅刻划过程,有助于在实际光栅刻划过程中减小误差,对光栅刻划的工艺过程具有较好的理论指导意义。 展开更多

关键词 光栅刻划 光栅铝膜 玻璃基底 本构关系 纳米压痕

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郎奇法检测大口径光学非球面镜 被引量：2

10

作者 王刚 周晨波 +2 位作者 王同乐 赵亚伟 郭冰 《光学与光电技术》 2010年第2期46-49,共4页

提出了一种用朗奇法定量检测大口径非球面的新技术。主要以大口径非球面镜的加工表面为研究对象,设计了大口径非球面检测系统,该系统由CCD摄像机、He-Ne激光器、郎奇光栅、微型计算机等组成。并利用大口径非球面检测系统对一个顶点曲率... 提出了一种用朗奇法定量检测大口径非球面的新技术。主要以大口径非球面镜的加工表面为研究对象,设计了大口径非球面检测系统,该系统由CCD摄像机、He-Ne激光器、郎奇光栅、微型计算机等组成。并利用大口径非球面检测系统对一个顶点曲率半径为1638.69 mm,被测曲面半通光口径为315 mm的光学元件的面形进行了实际测量,给出了光学元件标准偏差和峰谷值测量结果。最后对测量结果进行了讨论。研究结果表明:基于郎奇法的几何原理,利用CCD摄像系统定量检测大口径非球面的方法具有较高的精度。 展开更多

关键词 朗奇光栅 郎奇条纹 Zygo干涉仪 大口径非球面

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刻划光栅刻线弯曲误差在线修正技术研究 被引量：2

11

作者 杨超 周鹏 +2 位作者 周润森 高旭 薛常喜 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期658-662,共5页

刻划光栅存在刻线弯曲误差,将直接影响光栅的衍射波前质量。通过构建光栅刻线弯曲误差与衍射波前的映射关系,搭建了光栅刻线弯曲误差的实时测量光路,论述了光栅刻划机主动控制技术原理,将光栅刻划机主动控制技术用于光栅刻线弯曲误差的... 刻划光栅存在刻线弯曲误差,将直接影响光栅的衍射波前质量。通过构建光栅刻线弯曲误差与衍射波前的映射关系,搭建了光栅刻线弯曲误差的实时测量光路,论述了光栅刻划机主动控制技术原理,将光栅刻划机主动控制技术用于光栅刻线弯曲误差的在线补偿。通过对比光栅刻划实验验证该方法的可行性。上述方法能够准确提取并有效补偿光栅刻线弯曲误差,将光栅衍射波前由0.074 λ提高到0.038 λ,提高了48.6%,同时有效地解决了光栅表面弯曲问题。其研究结果可用于提高机械刻划光栅质量,具有重要的理论及应用价值。 展开更多

关键词 刻划光栅 测量光路 刻线弯曲 刻划误差

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光栅刻划系统等速凸轮机构设计 被引量：2

12

作者 宋楠 《长春工业大学学报》 CAS 2014年第5期511-515,共5页

从光栅刻划机的实际应用出发,推导了一种适用于低速运动的等速凸轮的轮廓线计算公式,并对凸轮的振动情况进行了模态分析及实验验证。

关键词 等速凸轮 光栅刻划 振动

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用动态全积分法提高圆分度精度 被引量：1

13

作者 叶大华 叶盛祥 《光电工程》 CAS CSCD 1994年第2期27-33,共7页

论述了动态全积分法的基本原理和误差分析，比较了几种基本结构和信号处理方法的优缺点，对实现方法的关键技术进行了讨论。组合装配成原理实验装置，并作了三个对比实验，取得了较好的初步结果。实验表明动态全积分法能很好地消除光栅... 论述了动态全积分法的基本原理和误差分析，比较了几种基本结构和信号处理方法的优缺点，对实现方法的关键技术进行了讨论。组合装配成原理实验装置，并作了三个对比实验，取得了较好的初步结果。实验表明动态全积分法能很好地消除光栅刻划误差及偏心的影响，提高了圆分度精度。此法适用于高精度测量系统。 展开更多

关键词 光栅刻划 圆光栅 编码度盘 积分法

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GFP自动调焦光栅动态光刻头系统

14

作者 魏相惠 《光电工程》 CAS CSCD 1992年第2期23-30,共8页

本文论述首次在光栅刻划机中,应用自动调焦传感技术的光栅动态光刻头系统(获得国家发明专利)。它具有调焦精度高,范围大,适用于研制生产高精度的光栅母尺以及高精度大尺寸的光栅尺。从而为刻划高分辨率、大量程的优质光栅尺找出了新途... 本文论述首次在光栅刻划机中,应用自动调焦传感技术的光栅动态光刻头系统(获得国家发明专利)。它具有调焦精度高,范围大,适用于研制生产高精度的光栅母尺以及高精度大尺寸的光栅尺。从而为刻划高分辨率、大量程的优质光栅尺找出了新途径。文章对动态光刻头系统设计参数的选择,主要技术途径及研制结果作了介绍。 展开更多

关键词 刻线机 光学头 光栅刻划 自动调焦

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圆光栅细分误差的动态测量

15

作者 方银东 戴兴庆 《上海机械学院学报》 1989年第3期55-58,80,共5页

本文讨论了圆光栅细分误差及其测量,提出了不采用高精度标准件的圆光栅细分误差测量法——时间平均法,并通过实际测试结果证明了时间平均法的可行性。

关键词 光栅刻划 平均误差 动态测量 光栅

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应用光栅刻线与CCD测量运动位移的研究

16

作者 王选择 李海华 杨练根 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期84-88,共5页

将计量光栅作为标准刻线,应用到对微细物体高精度定位的工作台上,并提出了一种新的直接获取运动位移的方法。调整光路使CCD获取清晰的光栅图像;对图像进行分析处理,计算出栅距与像素之间的映射关系;再对工作台移动前后的光栅图像进行对... 将计量光栅作为标准刻线,应用到对微细物体高精度定位的工作台上,并提出了一种新的直接获取运动位移的方法。调整光路使CCD获取清晰的光栅图像;对图像进行分析处理,计算出栅距与像素之间的映射关系;再对工作台移动前后的光栅图像进行对比,采用基于X-Y图的相位差比率算法获取像素位置差;从而计算出工作台的实际运行位移。实验结果表明,该方法能简单快速地实现微电子加工领域亚像素级的测量。 展开更多

关键词 位移测量 光栅刻线 图像处理 X-Y图

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机械刻划槽形过挤压临界状态分析

17

作者 李海超 石广丰 +1 位作者 史国权 张士峰 《工具技术》 2018年第4期120-123,共4页

衍射光栅是重要的光学元件,机械刻划过程中的过挤压现象在一定程度上会对其槽形质量产生影响。针对刻划过程中的过挤压现象,本文建立了槽形顶角分别为钝角、直角和锐角三种情况下的滑移线场模型,并结合塑性变形体积不变准则确定了槽形... 衍射光栅是重要的光学元件,机械刻划过程中的过挤压现象在一定程度上会对其槽形质量产生影响。针对刻划过程中的过挤压现象,本文建立了槽形顶角分别为钝角、直角和锐角三种情况下的滑移线场模型,并结合塑性变形体积不变准则确定了槽形过挤压临界点D的位置。得出了在光栅常数、槽形非闪耀角一定的条件下,D点的位置随着刻划深度和刻刀刀尖角度变化的规律。为光栅槽形过挤压现象的抑制以及槽形的控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 衍射光栅 机械刻划 过挤压 滑移线场 临界点

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机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制 被引量：18

18

作者 巴音贺希格 高键翔 齐向东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期391-395,共5页

对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹... 对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹面光栅曲率半径、光栅口径、金刚石刀头横向尺寸之间关系的数学表达式,理论分析了光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径的取值范围,研制了10.6μm激光系统用曲率半径为30 m的凹面金属光栅。检验结果表明,光栅的槽形质量较好,光栅的衍射效率可达96.8%以上。 展开更多

关键词 红外激光 凹面光栅 光栅刻划刀 刀架结构

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高精度的光电式衍射光栅刻划机 被引量：11

19

作者 时轮 郝德阜 齐向东 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期103-104,共2页

光栅刻划机被誉为“精密机械之王”,采用高精度的衍射光栅刻划机刻划依然是制作高质量母光栅最重要的手段 ,因此 ,对高精度的光电式光栅刻划机进行研究具有重要的现实意义。文中主要阐述了两类光电式刻划机的控制原理 。

关键词 光栅刻划机 控制原理 对比

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光栅刻划机300mm行程工作台研制及其自适应控制方法 被引量：9

20

作者 李晓天 于海利 +3 位作者 齐向东 朱继伟 于宏柱 巴音贺希格 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期169-176,共8页

光栅刻划机工作台性能及其控制算法是直接影响大面积光栅刻划精度的重要原因。为了提高光栅刻划机运行精度,研制了采用压电陶瓷进行微定位控制的300mm行程宏微两级工作台,建立了微定位工作台数学模型,仿真分析了工作台参数对系统动态性... 光栅刻划机工作台性能及其控制算法是直接影响大面积光栅刻划精度的重要原因。为了提高光栅刻划机运行精度,研制了采用压电陶瓷进行微定位控制的300mm行程宏微两级工作台,建立了微定位工作台数学模型,仿真分析了工作台参数对系统动态性能的影响。采用反向传播(BP)神经网络比例-积分-微分(PID)算法对微定位工作台进行闭环控制。仿真分析表明通过增大内外台连接刚度或内外台之间阻尼在总体趋势上均可改善与光栅质量密切相关的微定位工作台动态性能。工作台定位实验表明,在以双频激光干涉仪为纳米位移测量基准的情况下,进行刻线密度为35line/mm以上常用光栅空运刻划时,BP神经网络PID算法可实现宏微两级工作台定位误差3σ值不大于5.0nm。以上研究为大尺寸光栅刻划机宏微两级工作台结构设计及控制算法的选择提供了理论及技术指导。 展开更多

关键词 光栅 光栅刻划机 宏微两级工作台 BP神经网络 PID控制 自适应控制

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