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2017年度技术发明奖公示内容
2017 年度技术发明奖公示内容
项目名称 面向电子制造装备点位操作的高速精密测量与运动实现技术
推荐单位(专家)意见
该项目围绕电子制造装备多点位操作高速精密测量与运动实现,发明了宏微复合绝
对光栅尺新原理,解决了非均匀绝对编码栅格信号难以快速高精度细分、高速精密测量
中速度与精度难以兼顾等行业共性技术难题。发明了多点高速精密定位运动规划及控制
新方法,突破原有方法每个启动点均按静止状态的局限,解决了运动平台多目标点高速
精密定位难题。发明了多类宏微复合平台及切换控制方法,实现了高速大行程运动的精
密定位。获授权发明专利45件(美国专利2件)、PCT8件、著作权5件,主专利授权转
让。开发的高速精密宏微复合光栅尺、运动平台及控制器等核心基础件,产品多项技术
指标优于国际同类知名品牌,实现产业化,广泛应用于系列电子制造装备与测量设备,
经济社会效益显著,推动了行业整体技术进步。
推荐该项目为国家技术发明奖 二 等奖。
项目简介(限 1200 字)
电子制造是国家支柱产业,封装与检测等高速精密点位操作的电子制造装备种类多、
需求大,其高端装备长期依赖进口,特别是高速精密光栅尺、运动平台及控制器等核心
关键零部件受制于人。主要技术挑战是高速条件下(速度2-5m/s,加速度3-5g)频繁的
多点精密测量与定位(精度1-3μm)。
在国家基金、973等项目资助下,重点围绕多点位操作的高速精密测量与运动实现开
展技术攻关,形成了较为系统的发明专利群,已授权转让和实际应用。获授权发明专利
45件(其中美国专利2件)、PCT8件、著作权5件,SCI/EI收录30篇。
1.发明了高速精密宏微复合绝对光栅尺及其实现技术。包括:宏微交替、互为校验
的里程碑/增量式、增量/绝对式两种复合模式,单轨双码道宏微复合编码、P元M序列伪
随机编码方法;高速图像读码解码技术及电路,三模态扫描、多级细分光学放大系统;
矢量偏角纠正辅助安装技术、差异化滑轮高速滑车,预置目标点邻域温度补偿方法等。
解决了非均匀绝对编码栅格信号难以快速高精度细分、高速精密测量中的速度/精度/可
靠性冲突等基础性技术难题。开发的两类高速精密光栅尺测量精度(2.5μm/ 0.74μm)优
于国际同类知名产品(3μm),高速多点位测量优势明显。
2.发明了离散多目标点高速精密定位的运动规划及控制新方法,从非线性动力学及
运动学优化的角度建立优化模型,突破了传统运动规划时每个启动点均按静止状态的局
限性,提出了目标点间的非对称变加速运动规划方法与启动相位优化方法,获得了各段
最优运动曲线参数和最佳启动时机。研发了多种适应离散多点高速精密定位的运动平台
及控制器,产品速度、加速度性能(5m/s、5.25g)达到国际同类先进水平(5m/s、5g);
在定位精度为3μm约束时,平台运动定位所需时间比国际通用对称型加速度运动规划方
法缩短振动衰减时间22.1%,离散多点定位优势明显。
3.发明了宏微复合运动平台及其切换控制方法,包括多种宏微复合平台构型、误差
分级补偿、切换过程反向施力振动抑制等,补偿后定位过程中最大弹性振动振幅在2ms
内从15μm降到1μm以下;发明了微动平台动态特性匹配调节方法及装置。开发的超精
密微点阵列机床的精度(微动Z轴定位精度0.2μm)和速度(最大65点/秒)优于国际同类
先进水平(最大30点/秒)。
研发的绝对光栅尺、运动平台及其控制器等核心基础件实现了产业化,并广泛应用
于电子制造装备与测量仪器中。成果获国际同行高度认可,德国布鲁克公司首席研发官
Matt Novak博士认为宏微复合高速精密光栅尺对主流光栅尺制造商来说是重大突破。两
位院士参加的专家鉴定结论:项目整体水平达到国际先进水平,部分关键技术指标优于
国际同类水平。近三年新增销售7.6亿,经济社会效益显著,引领了行业整体技术进步。
客观评价
(1) 技术成果鉴定专家意见
2015年12月以雒建斌院士、林忠钦院士等专家的鉴定结论:成果创新性强,理论与
技术体系较为系统,项目整体水平达到国际先进水平,部分关键技术指标优于国际同类
水平。成果对解决离散多点位高速精密操作工程技术难题提供了有效途径,对推动电子
制造装备跨越发展起到了重要的引领与支撑作用。
(2)
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