光刻机多项式扫描运动轨迹规划算法

针对于步进扫描投影光刻机提出了一种多项式扫描运动轨迹规划算法。为实现工程中特定的应用场景,在三阶扫描轨迹算法的基础上设计出多项式扫描运动轨迹规划算法。多项式扫描运动轨迹速度曲线段采用贝塞尔曲线原理实现。根据给定的动力学约束,以保证最大加速度与最大速度不超限且多项式运动轨迹加、减速段与速度曲线段位移、速度衔接要求,建立多项式扫描运动轨迹规划的约束基准。依据该基准,推导出多项式扫描运动加、减速段轨迹拐点公式。由三阶步进运动辅助完成轨迹位移衔接。最后仿真实验证明了该算法的可行性与合理性。     

基于遗传算法的移动机械臂轨迹优化研究

根据移动机械臂运动学和动力学约束,为优化其工作性能,提出了一种基于遗传算法的移动机械臂轨迹优化方法,以时间-冲击最优、运行的时间、移动的空间距离和轨迹长度作为优化指标,同时考虑关节速度、加速度及力矩的约束,为提高关节轨迹的平滑性,采用三次样条曲线拟合关节轨迹,实验结果表明所规划轨迹的关节位移、速度、加速度曲线是连续的,冲击曲线是有界的,间接的限制了关节力矩的变化率,提高了轨迹跟踪的准确性并证明了算法的有效性。     

光刻机步进扫描运动轨迹重叠规划算法

研究一种步进扫描投影光刻机的步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。根据给定的系统动力学约束,以保证最大加速度与最大速度不超限为目标,建立步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的约束基准。依据该基准,分析步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的各种可能情形,推导在最大程度上缩短运动执行时间的轨迹拐点调整计算公式。以此为基础,提出步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。通过仿真计算验证算法的正确性与有效性。实际应用证明该算法能在保证运动精度基础上,极大地提高生产率。该算法已被100 nm步进扫描投影光刻机工作台超精密运动控制系统所采用。     

基于改进遗传算法的时间最优轨迹规划

提出一种工业机器人时间最优轨迹规划方法.将机器人关节空间的轨迹视为拟合关键点的三次样条曲线,以最优时间为目标建立最优时间轨迹规划的数学模型,同时考虑关节轨迹速度、加速度和加加速度的约束,结合目标函数值和约束条件提出一种用于进化算法的排序方法,以改进遗传算法为例优化关节空间的三次样条轨迹.应用谢菲尔德(Sheffield...     

多约束条件下的机器人时间最优轨迹规划

提出了一种工业机器人时间最优轨迹规划及控制的新方法。对于笛卡尔空间中给定路径上的离散路径点,通过运动学逆解求得与之对应的关节节点序列,采用三次样条插值方法构造各关节位移、速度、加速度均连续的轨迹。在考虑关节空间中速度、加速度、加加速度约束条件的同时,确保机器人在笛卡尔空间各离散路径点处满足由给定路径所决定的速度约束条件,减小机器人运动路径与给定路径之间的误差。采用序列二次规划法求解上述非线性约束优化问题,进而规划出沿特定曲线方程运动的机器人时间最优轨迹。最后将上述算法应用于剪带机器人,证明了该算法的有效性和可行性。     

改进鲸鱼优化算法在机械臂时间最优轨迹规划的应用

针对机械臂时间最优轨迹规划问题,提出一种改进鲸鱼优化算法的最优轨迹规划方法。首先把机械臂各个关节的角度、角速度、角加速度作为约束参数,在关节空间中采用五次多项式插值构造机械臂的轨迹,然后建立以机械臂运行时间最优为目标的目标函数,采用改进的鲸鱼优化算法（IWOA）来对时间进行优化,提高机械臂的运行效率。最后通过MATLAB进行仿真,结果表明,改进的鲸鱼优化算法相较于其它同类算法求解精度更高,收敛速度更快,并且经过IWOA和轨迹优化结合得到的机械臂的位移、速度和加速度曲线都是平滑的且没有明显的突变,验证了该轨迹规划方法的有效性。     

步进扫描光刻机扫描运动轨迹规划及误差控制

研究一种步进扫描投影光刻机工作台扫描运动超精密轨迹规划算法及误差控制策略。在分析三阶扫描运动与步进运动轨迹规划异同点的基础上,提出三阶扫描运动轨迹规划算法。针对扫描运动精确性与严格同步性要求,分析扫描运动轨迹规划误差补偿的几个关键问题。根据扫描运动轨迹算法离散实现存在的误差,结合内部整数积分策略,提出扫描运动轨迹规划加减速段与扫描速度稳定段运动距离的离散积分策略误差控制方法。此外,为克服切换时间圆整引起的扫描曝光匀速段位置误差,提出一种基于常速扫描运动段位置修正因子的误差补偿方法。以上方法共同实现光刻机工作台扫描运动轨迹规划精度控制。实例证明提出算法是有效和精确的。该算法成功应用于100nm步进扫描投影光刻机工作台的超精密运动控制系统中。     

基于凸优化的举高消防车时间最优轨迹规划

为提高举高消防车作业的及时性、可靠性与安全性,提出一种考虑动作平稳、无冲击的时间最优轨迹规划算法。引入伪位移参量s表示路径,利用B样条曲线对举高消防车臂架系统各个关节运动离散点进行拟合,构造连续运动几何路径。结合连续路径,以s及其对于时间的各阶导数表示时间最优目标函数与各个关节速度、加速度约束,建立时间最优轨迹规划的凸优化模型。利用B样条曲线以有限维矢量x表示轨迹,采用内点法对凸优化模型进行求解,在保证速度、加速度、加加速度连续的条件下求得最优解,进而得到各个关节的运动轨迹。利用提出的方法对大高度举高消防车进行轨迹规划,经仿真表明,在满足动作平稳性的同时得到时间最优运动轨迹。     

考虑关节摩擦的并联机器人平滑轨迹规划

针对一种空间3自由度并联机器人,提出一种近似时间最优的平滑轨迹规划算法。与基于动力学模型的传统轨迹规划算法相比,所提出的算法模型综合考虑了所有运动关节的摩擦力矩,通过虚功原理建立了运动机构完整的动力学模型,并将运动学和动力学约束条件转换为伪速度极值曲线,同时计算出伪加速度零值边界曲线,二者相结合能更准确地反映出规划轨迹应遵循的约束条件。利用五次样条曲线分段构建相平面下伪状态、伪速度和伪加速度的平滑运动轨迹曲线,从而保证了驱动力矩、关节速度和加速度的连续性。最后利用所提出的规划方法对一种并联机器人进行轨迹规划,并通过试验验证了该方法的有效性,指出了并联机器人与串联机器人轨迹规划存在的差异,该算法可用于同类工业机器人的在线轨迹规划。     

工业机器人最小代价的轨迹规划

提出了一种工业机器人的最小代价轨迹规划方法.将机器人的轨迹视为由机器人关节空间中一系列的关键点构成,关键点的两点之间通过3次样条曲线进行连接.使用加权系数法定义代价函数,从而使机器人在运动过程中的运动时间、消耗能量、奇异点的避让、关节加速度和关节二次加速度在某种程度上达到综合最优,同时考虑关节位置、速度、加速度、二次加速度以及力或力矩的约束条件.采用差分进化算法(DE)和基于精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)来处理非线性约束的优化问题.斯坦福机器人(捡拾操作)的仿真结果显示,两种算法运行良好,然而DE算法比NSGA-Ⅱ收敛速度更快,解的质量更好.     

超精密点对点运动3阶轨迹规划算法研究

研究了一种优化的超精密点对点运动3阶轨迹规划算法及其精度补偿方法。首先阐述了超精密轨迹规划具有可实用性所必须具备的特征以及实现轨迹时间优化的基本要求。后以系统动力学限制为基础,考虑运动轨迹的全过程,提出了一种通过预处理以获得时间优化的3阶轨迹直接规划算法。提出了一种适当降低系统动力学限制的时间圆整方法,有效补偿了算法计算机离散实现时所带来的精度损失。实例证明了本文提出算法的有效性和可靠性。该算法也成功应用于纳米级精度的半导体加工装备的研发中。     

基于规则推理的数控线切割路线规划技术

研究了数控线切割路线影响因素相关知识,从穿丝点选取、起切点定位、切割方向规划等方面对线切割路线知识规则进行描述,提出了基于规则推理的数控线切割加工中电极丝切割路线规划方法.     

超精密点对点运动4阶轨迹规划算法研究

研究了一种优化超精密点对点运动的4阶轨迹规划算法及其精度补偿方法。首先阐述了超精密轨迹规划具有实用性所必须具备的特征以及实现轨迹时间优化的基本要求。然后以系统动力学为基础，考虑运动轨迹的全过程，提出了一种通过预处理以获得时间优化的4阶轨迹直接规划算法。提出了一种适当降低系统动力学限制的时间圆整方法，有效补偿了该算法在计算机离散实现时所带来的精度损失。通过实例验证了所提算法的有效性和可靠性。     

摩托车车体模具的数字化设计与制造

开发了摩托车车体模具数字化设计与制造流程。利用反求设计和曲面重构理论 ,提出了车体、弯管件和复杂型面的测量规划 ,结合三坐标与常规测量数据建立了车体CAD模型和弯管弯曲模具CAD/CAM模型 ,实现了摩托车车体模具的数字化设计与制造 ,为复杂焊接组合件模具的反求设计与制造提供了一种切实可行的方法。     

Optimal curvature-smooth transition and efficient feedrate optimization method with axis kinematic limitations for linear toolpath

In industrial areas, the machining performance with linear G01 code is a crucial indicator to evaluate the computer numerical control (CNC) systems and many researchers have presented various methods to deal with the corner tracking issue. However, the axis jerk limitations are not satisfied well and the different axis kinematic limitations are not considered in most researches, which will reduce the machining efficiency and machining quality simultaneously. In this paper, a novel method including trajectory planning, feedrate scheduling, and interpolating is proposed to obtain better machining quality and higher machining efficiency. In trajectory planning, a B-spline curve is utilized to smooth the linear toolpath and obtain a curvature-smooth trajectory, which is third-order geometry continuous. Thereby, a time-optimal method for the geometric continuous trajectory is proposed based on linear programming algorithm in the feedrate scheduling and the bounded multi-constraints, including axis velocity, axis acceleration, axis jerk, and feedrate. Moreover, it can be seen that the proposed method is near Bang-bang control. To reduce the computation time of the optimal numerical method, an efficient method with a look-ahead window around the transition B-spline curve is applied. In the interpolation stage, a novel interpolation method about arc-length is proposed to improve computation efficiency. Finally, simulation and experiment are conducted to show superiorities of the proposed method to the already existing approaches. The results show that the cycling time of the proposed method is reduced by more than 7% than G² method and 20% than G³ method with better contour performance.     

孔系组合夹具定位方案通用设计方法

提出一个面向孔系组合夹具的定位方案通用设计方法,该方法的通用性体现在以下几个方面:1)工件的侧面定位 基准可以是平面和圆柱面,以及两者的各种组合。2)定位元件的类型可以是圆柱销和V形块、半V形拼块,以及同一次 装夹中采用不同形式定位元件的混合定位。3)可以进一步扩展到适用于任意曲线柱面作为定位基准。     

Free vibration of cantilevered symmetrically laminated thick trapezoidal plates

To account for the effect of transverse shear deformation, the p-Ritz method incorporating Reddy’s third-order shear deformation theory has been developed for the vibration analysis of cantilevered, thick, laminated, trapezoidal plates. In the p-Ritz method, a set of uniquely defined polynomial functions, consisting of the product of a two-dimensional function and a basic function, are used as the admissible trial displacement and rotation functions in the Ritz minimization procedure. The energy integral is formulated based on Reddy’s third-order shear deformation theory. From the p-Ritz method, the governing eigenvalue equation is derived which is used to compute the vibration frequency parameters and mode shapes of the laminated plate. Convergence and comparison studies have been presented to demonstrate and verify the accuracy of the results.     

Definition and estimation of joint-space contour error based on generalized curve for five-axis contour following control

Five-axis contour following is one of the main tasks for five-axis CNC machine tools. The contour following accuracy directly determines the final machining precision. Therefore, control of the five-axis contour error is significant. Currently, most existing definitions of five-axis contour error are in the Cartesian task space, and this inevitably requires direct and inverse Jacobian transformations between the task-space contour-error computation and the joint-space contour-error control. Different from them, this paper defines the five-axis contour error in the ℝ⁵ joint space through adjusting uniform units of five joints, and accordingly proposes a third-order estimation algorithm for the defined joint-space contour error, with the help of the concept of generalized curve. Based on the joint-space contour-error definition and estimation, a joint-space five-axis cross-coupling control scheme is finally provided. Simulation and experimental results demonstrate that the presented third-order joint-space contour-error estimation algorithm has a satisfactory estimation accuracy, and the presented joint-space five-axis contour control method can decrease both of the joint-space and the task-space five-axis contour errors by more than 49%. It is also analyzed and verified that comparing with routine task-space five-axis contour control method, the presented joint-space method not only needs not the direct and inverse Jacobian transformations during error estimation, which saves the computational burden, but also generates minimum axial contour-control commands, which enhances the control stability, thus resulting in better contour-following performances.     

基于电流模的荧光信号放大器和滤波器的设计

提出了一种采用基于电流模的放大器和滤波器电路设计方法,并利用第二代电流传输器CCⅡ实现了三阶巴特沃思低通电流模滤波器。在对第二代电流传输器结构和原理进行分析的基础上,利用CCⅡ设计了三阶巴特沃思低通电流模滤波器,并把R和C提取到CCⅡ芯片外面使它更好应用于低频荧光信号测量。电路经过Pispice的仿真证明了电路的可行性,从而提高了荧光信号检测电路的速度和信噪比,使得检测精度大大提高。本文提出的方法正确、原理清楚、电路可行。并且,电流模技术为微弱荧光信号的低噪声测量、放大和滤波提供了一条可行的技术路线。     

计算机辅助工艺设计任务分派与管理

提出工艺设计任务的指派和抢选分派方式,基于任务分派方式定义工艺设计任务和子任务,建立工艺设计任务模型,介绍计算机辅助工艺任务分派与管理方法。提出的理论与方法在Web CAPP系统中得到实现。