增材制造中STL模型的自适应分层算法研究

增材制造技术是一种先进的智能加工技术,并且通过其制造原理"分层—叠加"来加工实体。为了满足增材制造成型实体阶梯误差的要求,提出一种基于STL三角形网格法向量的自适应分层算法。首先根据三维实体成型后出现正、负偏差原理,得到统一正偏差截面轮廓的选择方法;其次以阶梯效应为依据,根据三角形网格法向量以及所允许的阶梯高度,确定自适应分层的分层厚度;最后对该算法进行实例验证。结果表明该算法符合自适应分层的要求,可有效减少阶梯效应并使得后处理工序更为方便。     

压电微动平台的精密运动控制

宏微复合精密定位平台主要应用于微电子制造以实现高速、高精度、大行程定位。压电微动定位平台主要表现出滞后非线性,是实现精密运动控制的巨大障碍。主要针对双光子聚合加工系统中压电微动平台定位精度较低以及会产生抖动等问题进行分析,采用一种新颖的使用具有不确定性和干扰估计的RBF网络自适应鲁棒滑模控制方案,该方案可以实现压电微动定位平台的精确运动控制。并对所辨识的模型采用Matlab的Simulink模块进行仿真,其仿真结果证实了所提出控制方案的优越性,验证了模型的有效性。此外,也验证了存在模型干扰和外部干扰的情况下该控制器具有良好的鲁棒性和自适应能力。报告的RBF网络自适应鲁棒滑模控制方法也可以扩展到其他类型系统的鲁棒控制中。     

双光子聚合加工系统的误差建模及辨识

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,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。系统误差的来源以及系统误差的辨识分析是实现误差补偿,提高加工精度的重要前提。为了研究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,对系统误差进行辨识分析,从而建立双光子聚合加工系统的误差模型,并搭建实验测量系统,对微动台的几何误差进行测量,包括定位误差与直线度误差,然后采用改进九线辨识法对其它几何参数进行辨识,得到了加工系统的各项几何误差参数。对加工系统的误差项及其主要来源分析,可知系统的几何误差对加工精度的影响最大,同时对其误差参数进行辨识,对提高加工精度有重要意义。     

双光子聚合加工均匀木堆结构方法的研究

由于双光子聚合所具有的纳米级加工分辨率以及真三维制造能力,被广泛应用于微米纳米制造领域。利用双光子聚合加工的三维木堆结构是实现生物支架、光子晶体、超材料等功能器件的重要途径之一。但是加工结构在经过后处理之后产生的不均匀收缩成为获得高质量木堆结构的重要阻碍,严重时会导致失去其结构的功能性。为了实现木堆结构的均匀性加工,提出一种通过降低加工结构与基底附着力的方法,来实现均匀木堆结构的加工。此外,采用Ormocomp光敏材料以及双光子聚合加工技术,对基底高附着力和低附着力的木堆结构分别进行了加工。通过对加工所得木堆结构的各层尺寸的测量,验证了所提出方法的有效性。     

可降解Gel-MA水凝胶双光子聚合加工技术研究

可降解甲基丙烯酰胺改性明胶(Gel-MA)具有良好的生物兼容性和可降解性,被广泛应用于生物支架、药物输送载体和软骨替代物等方面,在生物医疗领域具有极大的应用前景.分别将Gel-MA和苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)作为单体和光引发剂,合成了一种具有生物兼容性的可降解光刻胶,并改进了双光子聚合加工过程中...     

压电陶瓷驱动器建模与控制技术的研究

由于压电致动器(PA)具有高带宽、高纳米位移分辨率和零机械摩擦等优点,其广泛应用于微/纳米操作、微/纳米定位和光学系统。然而,压电致动器的迟滞非线性却严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳。为了模拟具有不对称特性的压电致动器的滞后特性和频率相关性,使用广义Bouc-Wen模型来描述压电致动器的滞后性并对该模型进行了参数辨识。然后,使用基于该模型的线性化反馈滑模控制器来改善压电致动器的迟滞非线性,最后采用MATLAB对压电致动器的位移与速度进行跟踪控制仿真,并对其位移误差进行仿真,以验证该模型的有效性,其显著提高了压电致动器的位移控制精度,有效提高了系统的鲁棒性,进而可显著提高双光子聚合加工系统的定位精度。     

猪笼草捕虫笼滑移区表面结构仿生加工研究

猪笼草捕虫笼表面具有着特殊的疏水性能，为广大学者在亲疏水性能研究方面提供了许多重要的启示，其表面仿生结构在微液检测、微流控、自清洁以及芯片散热等方面有着重要的应用前景。报告利用白光干涉仪对红瓶猪笼草捕虫笼滑移区表面形貌进行了检测，获取了新月体结构的特征尺寸，利用双光子聚合加工技术对其结构进行了仿生加工，通过分区域定位法实现了新月体结构的大面积阵列加工，并分别对滑移区表面组织以及其仿生新月体阵列结构进行了接触角测量，验证了微纳结构对液滴疏水性能的影响。此项工作为双光子聚合加工微纳结构应用于调控表面亲疏水性能的研究提供了参考。