光栅刻划机刻划系统光机电集成优化方法研究.pdf

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1、第41卷第3期湖南大学学报(自然科学版)Vo1．41，No．32O14年3月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Mar_2014文章编号：1674—2974(2014)03—0043—06光栅刻划机刻划系统光机电集成优化方法研究申远，王俊杰。，竺长安，齐向东。(1．中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027；2．合肥师范学院电子信息工程学院，安徽合肥230601；3．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：针对大面积衍射

2、光栅刻划机在宏观尺度下进行微纳加工的工作特点以及纳米级刻线检测困难的问题，提出了一种光机电集成优化方法．此方法采用计算傅里叶光学和弦振动理论进行光栅刻线误差分析，结合振动实验及光学测量进行验证，最后采用智能优化方法对刻划系统进行结构参数优化．虚拟样机仿真结果表明，刻划系统的振动幅度降低了3O，验证了该集成优化方法的有效性．关键词：光栅刻划机；光机电集成优化；计算傅里叶光学；智能优化中图分类号：TH122文献标识码：AResearchonOpto—MechatronicsIntegrationOptimizat

3、ionMethodoftheScatchSystemoftheGratingRulingMachineSHENYuan·计，WANGJun-jie。，ZHUChang—an，QIXiang—dong。(1．DeptofPrecisionMachineryandInstrumentation，UnivofScienceandTechnologyofChina，Hefei。Anhui230027-China；2．SchoolofElectronicsandInformationEngineering。HefeiN

4、ormalUniv，Hefei-Anhui230601，China；3．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun-Jilin130033。China}Abstract：Toaddresslargediffractiongratingrulingenginescharacteristicsofmicronanoprocessingatthemacroscopicscaleandtos

5、olvetheproblemofnanometerscaledetection，thispaperproposedameth—odofopto—mechatronicsintegrationoptimization．Firstly．computationalFourieropticsandthetheoryofstringvibrationwereusedinerroranalysis．Then，theanalysisresultswereverifiedbyvibrationtestandopticalme

6、asurement．Finally，intelligentoptimizationmethodswereusedtooptimizestructuralparame—ters．Thevalidityoftheopto—mechatronicsintegrationoptimizationhasbeenverifiedbysireu1atingavirtu—alprototype，whichhasshownthatthevibrationamplitudeoftheScatchSystemhasreducedb

7、y30．Keywords：gratingrulingmachine；opto～mechatronicsintegrationoptimization；computationalFourieroptics；intelligentoptimmation收稿日期：2013-09-i0基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAK03A02)；国家重大科研装备研制项目(ZBYZ2008～1)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(WK2090090010)；安徽省自然科学基金资助项目(1308085Q

8、E92)；合肥师范学院人才基金资助项目(2013RCJJ04)作者简介：申远(1985一)，男，湖南怀化人，中国科学技术大学博士后，合肥师范学院讲师十通讯联系人，E-mail：shenyuan@ustc．edu．en44湖南大学学报(自然科学版)光栅制造技术作为当今最为精密的技术之一，机结构优化的时候结合光学分析和实验测量进行集使得光栅刻划机被称为“精密机械之王”口]．光栅刻成优化，总体的流程如图2