准分子激光微加工像面定位及Z轴跟踪系统的设计

发布时间：2017-09-14 02:25

  本文关键词：准分子激光微加工像面定位及Z轴跟踪系统的设计

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【摘要】：随着科学技术的不断发展,激光加工技术作为先进制造技术已经在工业、航空、机械制造、医疗等各个领域发挥着不可替代的作用,其对提高产品质量、实现自动化等也起到了重要的作用。准分子微加工技术更是以其功率密度高、成像分辨率高、吸收系数小、热效应小等特点被广泛的研究和使用,例如利用准分子激光进行材料表面抛光、生物芯片的制作、图形加工等等。在准分子微细加工过程中,加工系统若不能及时、准确的对像面位置做出判断并进行定位,将难以获得较高的加工速度和稳定的加工质量,而且费时费力。本论文主要研究的内容包括两部分,即准分子激光器微加工过程中的像面定位方法和Z轴跟踪系统。论文结合准分子激光刻蚀加工过程、Matlab曲线拟合理论、激光位移传感器的工作原理以及跟踪控制软件的编写进行了比较详细的研究和讨论。首先,调研了国内外激光加工系统中自动对焦跟踪的研究状况,讨论了目前的激光加工系统中自动对焦的研究发展方向以及所存在的问题;然后分析了准分子激光的特点及其在微加工领域中的应用,并确定了本论文的总体结构,展开具体内容的研究。其次,从实验室现有准分子激光微加工系统出发,根据加工平台的运动特点,提出了采用Matlab曲线拟合的方法,以实现对刻蚀加工过程中像面位置的判定,并对Matlab曲线拟合理论进行了详细的分析和研究;同时,深入地研究了激光位移传感器的内部结构及其工作原理,利用激光位移传感器结合六维电动位移台,搭建了Z轴跟踪系统,并通过计算机进行控制,以实现对Z轴的跟踪。最后,采用Windows作为操作平台、Microsoft Visual Basic作为开发软件,建立了准分子激光刻蚀加工光斑信息数据库,开发了Z轴跟踪控制软件;同时开展了像面定位及Z轴跟踪的相关实验,并达到了系统的总体要求。
【关键词】：准分子激光 微加工 像面定位 Z轴跟踪
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 准分子激光微加工15-18
• 1.3.1 准分子激光器15-16
• 1.3.2 准分子激光微加工的优点16
• 1.3.3 准分子激光微加工的方式16-17
• 1.3.4 准分子激光微加工系统17-18
• 1.4 本论文研究内容和目标18-19
• 1.5 论文结构19-21
• 第2章 像面定位方法研究21-35
• 2.1 Matlab曲线拟合理论21-23
• 2.2 准分子激光刻蚀实验数据曲线拟合23-30
• 2.2.1 实验设备23-24
• 2.2.2 实验过程及数据处理24-26
• 2.2.3 Matlab曲线拟合结果26-30
• 2.3 准分子激光刻蚀光斑图像信息库30-32
• 2.4 本章小结32-35
• 第3章 Z轴跟踪系统35-49
• 3.1 系统组成35-39
• 3.1.1 激光位移传感器35-39
• 3.1.1.1 激光三角法35-36
• 3.1.1.2 激光位移传感器的组成结构36-39
• 3.1.2 六轴电动平移台39
• 3.2 Z轴跟踪软件设计39-47
• 3.2.1 激光位移传感器示数随Z轴运动的变化规律40-41
• 3.2.2 跟踪控制软件的设计41-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第4章 像面定位及Z轴跟踪实验49-59
• 4.1 像面定位实验研究49-52
• 4.1.1 实验设备及过程49
• 4.1.2 实验结果及分析49-52
• 4.2 Z轴跟踪实验研究52-58
• 4.2.1 实验设备及方案52
• 4.2.2 实验过程、结果及分析52-58
• 4.3 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间所发表的科研成果65-67
• 致谢67

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本文编号：847314