文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
光栅印制机设计与实现
姓名:张光弢
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:高有行
20050101
摘要光栅是一种高精度定位检测器件,在工业领域中应用非常广泛。根据“十·五”期间,我校承担的大幅面喷墨绘图机喷墨定位检测技术的需要,选用~透射光栅作为喷墨定位检测器件。透射光栅图形主要由全息光刻产生,但由于受光栅生产设备的限制,使得生产的光栅长度有限,因此,提出分段曝光、连续印制的思想生产光栅,以使光栅的长度不受限制。曝光时,用电机控制装有母光栅的模板压下,利用拉伸辊、真空泵和负压腔等使光栅白坯平展无气泡,采用单片机内部定时器进行计时控制,使曝光时间更精确,保证曝光质量;连续印制过程中,用单片机实现伺服电机的位置闭环控制系统完成光栅胶片位移控制,机械方面采用传动轴变比连接、电气设计采用脉冲倍频电路、软件设计选用惴ǖ却胧┍Vそ浩灰凭ǘ嚷闵计要求。另外,直观的操作面板设计可以使用户方便的对光栅长度和曝光时间等参数进行设定。光掇码盘是绘图枧使用的又一定位检测器件,圆形光栅根据定位标记安装在码盘底盘上构成光栅码盘,码盘安装合格是保证光码盘质量的前提。采用单片机实现伺服电机的位置闭环控制系统控制被测光码盘旋转一定角度,对被测码盘输出的脉冲数进行排序,根据排序规律就可以判断光栅码盘安装是否合格。实验证明,光栅印制机可以完成~条形光栅和圆形光栅的自动生产,光栅码盘安装精度测试仪能够完成~光栅码盘安装精度测试。关键词:透射光栅曝光伺服系统
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论第一章绪透射式光栅印制机研制的必要性光栅测量技术发展回顾测量和周期外的增量式测量结合了起来,测量单位不是像激光一样的是光波波长,而是通用的米制蛴⒅标尺。它们有各自的优势,相互补充,在竞争中都得到了发展。由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他郑而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低,因此光栅发展得最快,技术性能最高,市场占有率最高,产业最大。光栅在栅式测量系统中的占有率己超过%,光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级,测量速度从痬,到/2饬砍ざ却觢锏和理学家甊紫忍岢稣庵滞及傅墓こ碳壑担钡兰甏复制””工艺,也就是在玻璃基板上蒸发镀铬的光刻复制工艺,这才能制造高精度、廉价的光栅刻度尺,光栅计量仪器才能为用户所接受,进一个莫尔条纹周期实现镀导嗉际酰枪庹げ饬肯低车幕。⒁恢广泛应用至今。随着工艺技术的不断提高,相继出现了分辨率较高的直线光栅尺和圆光栅测量系统,并推出了封闭式编码器和开启式编码器。现在目前,计算机彩色图形图像硬拷贝设备的主流设备是彩色喷墨绘图机“凇笆の濉逼诩洌倚3械A烁没嫱蓟难芯靠翁狻6杂诟叻直媛实大幅面彩色喷墨绘图机,欲使墨迹分布均匀,高精度定位技术是尤其关键的,光栅是目前最有效的精密检测方法之一。光栅根据光路不同分为反射式光栅和透射式光栅两大类。反射式光栅是在长条形金属镜面上制成全反射与漫反射间隔相等的密集线纹制品。由从上个世纪年代到年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅,这植饬肯低扯际墙桓稣ぞ嘀芷谀诘木允计量光栅技术的基础是莫尔条纹,年由英国物们才开始利用光栅的莫尔条纹进行精密测量。年德国首创入商品市场。年英国公司提出了一个嘈藕畔低常梢栽光栅测量系统已经十分完善,应用领域很广泛。第一章绪论。
本论文的工作及现实意义海光学精密研究所等单位研制了若干透射光栅,取得了一系列实验结果,射式光栅的设备一一透射式光栅印制机。于采用反射原理,其信号幅度小,而且工艺复杂,价格昂贵,另外,光栅长度受限,不适合于超大幅面喷绘机。透射式光栅是用光刻机在光学玻璃或透光介质上刻出大量的宽度和距离都相等的平行线条矗嚎毯制成的。其特点是光源可以采用直射光,光电元件能够直接接收到,因此信号幅值比较大,信噪比高,光电编码器结构简单。另外,每毫米可以刻条甚至更多条线,从而可以减轻电子线路的负担,并达到很高的精度。通过对这两种光栅构成的各种位置检测技术比较,结合大幅面喷墨绘图机的设计要求,选用分辨率为~的条形透射式光栅作为位置检测透射光栅图形产生的方法”’“”谢悼袒⒌缱邮毙光刻腿息光刻,但机械刻划的条件极为苛刻,不仅刻划时间长且不能很好的刻划微小周期的光栅;电子束直写需要很长时间、面积小;所以真正实用的透射光栅图形主要由全息光刻产生。最先致力于透射光栅研制的是麻省理工学院空间微结构实验室,其光栅制作工艺及其产品代表了当前世界最高水平,国外很多厂商在透射光栅制作方瓦已有投产;就国内而言,中国科学技术大学国家同步辐射实验室在国内较早的开展了透射光栅的研制工作,并为中国工程物理研究院、上但目前尚无产品出售。国外订货,价格太高,高达元/米。因此,根据