单点金刚石微纳切削过程的跨尺度原位测量关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1709206
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    200.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

For the purpose of realizing the on-machine, multi-scale nanometrology as well as compensating the machining error during the ultra-precision machining process, a prototype apparatus has been specially designed and constructed for the purpose of rapid and large area 3D surface topography measurement. A research strategy was proposed to achieve the design of essential components, the system integration, the innovation of novel metrology techniques and its application in the ultra-precision machining process. First, the development of integrated high aspect ratio of scanning fast servo-track unit; Second, the integration of nanometrology and machining units; Third, to carry out the adaptive scanning path planning and high-speed servo tracking control strategy; The last, to realize multi-scale nanometrology, achieve multi-parameters extraction of surface morphology, decoupling, the integration algorithm, the separation of machining errors, compensation and so on. The proposal is an integration of the new instrumentation, application of novel metrology technology as well as error compensation process for the ultra-precision machining process. It will facilitate the rapid and large area nanostructures topography measurement and will open the way to on-machine surface profile measurement during the ultra-precision machining process.
本项目为实现单点金刚石微纳切削过程的跨尺度在位测量及加工误差的评价和补偿。研究内容集中在跨尺度原位测量关键基础理论与技术和面向单点金刚石微纳切削过程的应用等方面,拟采用如下研究策略:1)研究单点金刚石切削瞬态及加工微区域内的工艺参数嬗变过程的实时测量方法;2)开发在位自适应扫描路径规划及扫描探头高速随动跟踪控制技术;3)形成超精密测量单元与单点金刚石加工单元集成协同一体的跨尺度在位测量装置;4)实现微纳切削加工件表面特征形貌的跨尺度多参数的提取、解耦、表征一体化算法,跨尺度范围的测量以及加工误差分离、评定和补偿等技术。研制具有原创核心技术的面向单点金刚石微纳切削加工过程跨尺度原位测量关键技术及其仪器装备。本研究既面向超精密测量仪器装备的共性基础问题,又提供面向先进制造领域的特定仪器应用需求和技术,具有深远的学术意义和工程应用价值。

结项摘要

针对微纳加工过程制造精度和质量控制的重大需求,深入研究并解决了微纳加工过程的高速、跨尺度、在位微纳测量仪器关键技术,揭示了微纳表面的面型轮廓、特征几何尺寸等关键参数的测量、解耦、表征一体化理论,研究了微纳测量过程中扫描探头与元件表面之间跨尺度耦合作用规律,构建了微纳测量单元与加工单元的集成协同一体化工作方法与技术,发展了精度高、集成度好、鲁棒性强的微纳加工过程高精度测量技术及仪器,研究了单点金刚石切削加工现场在位测量仪器误差的综合评定及补偿方法,开发了具有自主知识产权的面向单点金刚石微纳切削加工过程的跨尺度在位测量技术与仪器,实现了面向超高精度复杂元件几何尺寸和三维形貌的跨尺度在位微纳测量和加工误差的综合评定,为微纳元件的制造提供了一种质量检测与控制的有效技术方法和仪器装备,本项目的研究既面向了微纳测量仪器装备的共性基础问题,又提供了面向先进制造领域的特定仪器应用需求和技术。.项目实施过程中,共发表SCI检索国际期刊论文18篇,授权发明专利6件。项目负责人排名第一获得2020年中国机械工业科学技术奖一等奖1项、2021年浙江省技术发明一等奖1项,部分成果在中国工程物理研究以及中航发涡轮研究院得到应用,经济社会效益显著。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Research on Asymmetric Hysteresis Modeling and Compensation of Piezoelectric Actuators with PMPI Model
PMPI模型压电执行器非对称磁滞建模与补偿研究
  • DOI:
    10.3390/mi11040357
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    MICROMACHINES
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang, Wen;Wang, Jian;Ju, Bingfeng
  • 通讯作者:
    Ju, Bingfeng
Non-equidistant scanning path generation for the evaluation of surface curvature in metrological scanning probe microscopes
用于评估计量扫描探针显微镜中表面曲率的非等距扫描路径生成
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/ac20b4
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Hu Yaoyuan;Ju Bingfeng
  • 通讯作者:
    Ju Bingfeng
Error Analysis of a Spherical Capacitive Sensor for the Micro-Clearance Detection in Spherical Joints.
用于球形接头微间隙检测的球形电容传感器误差分析
  • DOI:
    10.3390/mi11090837
  • 发表时间:
    2020-09-03
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang W;Qiu W;Yang H;Lu K;Chen Z;Ju B
  • 通讯作者:
    Ju B
Full-scale measurement of CNC machine tools
数控机床全尺寸测量
  • DOI:
    10.1007/s00170-020-05178-0
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang Wen;Chen Zhanfeng;Zhu Yewen;Yang He;Lu Keqing;Shi Guang;Xiang Kui;Ju Bingfeng
  • 通讯作者:
    Ju Bingfeng
Geometric analysis of measurement errors in a surface metrology class with closed-loop probes
使用闭环探头对表面计量类中的测量误差进行几何分析
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2021.109869
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    MEASUREMENT
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hu Yaoyuan;Zhao Ran;Ju Bingfeng
  • 通讯作者:
    Ju Bingfeng

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其他文献

金属薄膜导线的亚微米局域电导率精确测量技术
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  • 作者:
    吴蕾;葛耀峥;居冰峰
  • 通讯作者:
    居冰峰
陶瓷圆柱滚子超精研磨工艺试验
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    袁巨龙
Rapid measurement of a high step microstructure with 90deg; steep sidewall
90°快速测量高阶微观结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    居冰峰;陈远流;张威;房丰洲
  • 通讯作者:
    房丰洲

其他文献

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面向原子精度制造的极端时空测量与表征
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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