投影式振镜扫描激光刻蚀控制算法及工艺研究

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1、分类号学号M201172964学校代码10487密级硕士学位论文投影式振镜扫描激光刻蚀控制算法及工艺研究学位申请人：柯善浩学科专业：物理电子学指导教师：蒋明答辩日期：2014.01.22万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonProcessandControllingAlgorithmOf3DLaserProjectiveAblationby

2、GalvanometerScanningSystemCandidate:KeShanhaoMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:JiangMingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果

3、。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学

4、位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着航空航天技术的飞速发展，通常要在飞机机翼、雷达罩、及船用螺旋桨等大尺寸复杂曲面零部件表面加工三维微结构图形，通过传统的五轴联动数控机床进行精密铣/磨削的方式存在高精度和高效率难以兼顾以及无法加工柔性材料等不足之处。三维激光加工技术以特定的激光加工头代替传统机械加工中刀具，利用聚焦激光高能量的特点，通过多轴电机的三维插补定位功能，对空间曲线或曲面的扫描标刻，实现材料的改性或移除，能很好弥补传统机械加工的不足，本文针

5、对投影式振镜扫描激光刻蚀系统进行了深入研究，主要进行了以下下几方面研究内容：(1)根据机器人运动学原理，研究了五+三轴投影式振镜扫描激光刻蚀系统中FIDIA机床的正逆向运动学方程，利用空间矩阵变换原理，设计实现了五轴机床的正逆向运动精确控制算法。(2)利用空间刚性变换原理，研究了投影式振镜扫描激光刻蚀中数模与工件模具定位匹配算法，提出了基于4定位孔的定位匹配算法，实现工件模具的高效率高精度匹配。(3)针对双振镜扫描畸变问题，采用双线性插值的校正算法，设计和实现了基于五轴机床的振镜校正系统，该系统包括五轴机

6、床的运动控制，扫描图形测距和振镜校正等功能。(4)针对投影式激光刻蚀系统，详细研究分析了五轴机床运动误差、空间工件定位误差、投影分层刻蚀误差以及振镜校正误差，对整个激光刻蚀系统的加工误差做了评估。(5)进行了三维曲面激光刻蚀工艺的研究，研究了三维曲面激光束与材料作用受扫描速度、曲面曲率等时空约束因素的影响，研究表明：针对一定激光功率密度范围和加工材料，三维曲面刻蚀线宽随着振镜速度增加而变小，随着激光功率增大而增加。关键词：三维激光刻蚀工件定位振镜校正误差分析I万方数据华中科技大学硕士学位论文Abstrac

7、tWiththerapiddevelopmentinmodernaerospaceindustry,itisusuallynecessarytoprocessthree-dimensionalmicrotextureonthesurfaceoflargecomplexsurfacepartssuchasairplanewings,radarcoverandothermarinepropellers.Thecommontechniqueisusingfive-axisCNCmachinetoolsforpr

8、ecisionmilling/grinding,butitisdifficulttoacquirehighprecisionandefficiencyprocessingperformance,andalsoitisimpossibletoprocessflexiblematerials.Becausethelaserprecisionmachiningcanmakeupfortheseshortcomings,thispap