2017年度技術(shù)發(fā)明獎公示內(nèi)容

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1、2017年度技術(shù)發(fā)明獎公示內(nèi)容項目名稱面向電子制造裝備點位操作的高速精密測量與運動實現(xiàn)技術(shù)推薦單位（專家）意見該項目圍繞電子制造裝備多點位操作高速精密測量與運動實現(xiàn)，發(fā)明了宏微復(fù)合絕對光柵尺新原理，解決了非均勻絕對編碼柵格信號難以快速高精度細(xì)分、高速精密測量中速度與精度難以兼顧等行業(yè)共性技術(shù)難題。發(fā)明了多點高速精密定位運動規(guī)劃及控制新方法，突破原有方法每個啟動點均按靜止?fàn)顟B(tài)的局限，解決了運動平臺多目標(biāo)點高速精密定位難題。發(fā)明了多類宏微復(fù)合平臺及切換控制方法，實現(xiàn)了高速大行程運動的精密定位。獲授權(quán)發(fā)明專利45件（美國專利2件）、PCT8件、著作權(quán)5件，主

2、專利授權(quán)轉(zhuǎn)讓。開發(fā)的高速精密宏微復(fù)合光柵尺、運動平臺及控制器等核心基礎(chǔ)件，產(chǎn)品多項技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國際同類知名品牌，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，廣泛應(yīng)用于系列電子制造裝備與測量設(shè)備，經(jīng)濟社會效益顯著，推動了行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步。推薦該項目為國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。項目簡介（限1200字）電子制造是國家支柱產(chǎn)業(yè)，封裝與檢測等高速精密點位操作的電子制造裝備種類多、需求大，其高端裝備長期依賴進(jìn)口，特別是高速精密光柵尺、運動平臺及控制器等核心關(guān)鍵零部件受制于人。主要技術(shù)挑戰(zhàn)是高速條件下（速度2-5m/s，加速度3-5g）頻繁的多點精密測量與定位（精度1-3μm）。在國家基金、973等項

3、目資助下，重點圍繞多點位操作的高速精密測量與運動實現(xiàn)開展技術(shù)攻關(guān)，形成了較為系統(tǒng)的發(fā)明專利群，已授權(quán)轉(zhuǎn)讓和實際應(yīng)用。獲授權(quán)發(fā)明專利45件（其中美國專利2件）、PCT8件、著作權(quán)5件，SCI/EI收錄30篇。1.發(fā)明了高速精密宏微復(fù)合絕對光柵尺及其實現(xiàn)技術(shù)。包括：宏微交替、互為校驗的里程碑/增量式、增量/絕對式兩種復(fù)合模式，單軌雙碼道宏微復(fù)合編碼、P元M序列偽隨機編碼方法；高速圖像讀碼解碼技術(shù)及電路，三模態(tài)掃描、多級細(xì)分光學(xué)放大系統(tǒng)；矢量偏角糾正輔助安裝技術(shù)、差異化滑輪高速滑車，預(yù)置目標(biāo)點鄰域溫度補償方法等。解決了非均勻絕對編碼柵格信號難以快速高精度細(xì)分

4、、高速精密測量中的速度/精度/可靠性沖突等基礎(chǔ)性技術(shù)難題。開發(fā)的兩類高速精密光柵尺測量精度(2.5μm/0.74μm)優(yōu)于國際同類知名產(chǎn)品(3μm)，高速多點位測量優(yōu)勢明顯。2.發(fā)明了離散多目標(biāo)點高速精密定位的運動規(guī)劃及控制新方法，從非線性動力學(xué)及運動學(xué)優(yōu)化的角度建立優(yōu)化模型，突破了傳統(tǒng)運動規(guī)劃時每個啟動點均按靜止?fàn)顟B(tài)的局限性，提出了目標(biāo)點間的非對稱變加速運動規(guī)劃方法與啟動相位優(yōu)化方法，獲得了各段最優(yōu)運動曲線參數(shù)和最佳啟動時機。研發(fā)了多種適應(yīng)離散多點高速精密定位的運動平臺及控制器，產(chǎn)品速度、加速度性能（5m/s、5.25g）達(dá)到國際同類先進(jìn)水平（5m/

5、s、5g）；在定位精度為3μm約束時，平臺運動定位所需時間比國際通用對稱型加速度運動規(guī)劃方法縮短振動衰減時間22.1%，離散多點定位優(yōu)勢明顯。3.發(fā)明了宏微復(fù)合運動平臺及其切換控制方法，包括多種宏微復(fù)合平臺構(gòu)型、誤差分級補償、切換過程反向施力振動抑制等，補償后定位過程中最大彈性振動振幅在2ms內(nèi)從15μm降到1μm以下；發(fā)明了微動平臺動態(tài)特性匹配調(diào)節(jié)方法及裝置。開發(fā)的超精密微點陣列機床的精度(微動Z軸定位精度0.2μm)和速度(最大65點/秒)優(yōu)于國際同類先進(jìn)水平(最大30點/秒)。研發(fā)的絕對光柵尺、運動平臺及其控制器等核心基礎(chǔ)件實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并廣泛應(yīng)

6、用于電子制造裝備與測量儀器中。成果獲國際同行高度認(rèn)可，德國布魯克公司首席研發(fā)官MattNovak博士認(rèn)為宏微復(fù)合高速精密光柵尺對主流光柵尺制造商來說是重大突破。兩位院士參加的專家鑒定結(jié)論：項目整體水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國際同類水平。近三年新增銷售7.6億，經(jīng)濟社會效益顯著，引領(lǐng)了行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步?？陀^評價(1)技術(shù)成果鑒定專家意見2015年12月以雒建斌院士、林忠欽院士等專家的鑒定結(jié)論：成果創(chuàng)新性強，理論與技術(shù)體系較為系統(tǒng)，項目整體水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國際同類水平。成果對解決離散多點位高速精密操作工程技術(shù)難題提

7、供了有效途徑，對推動電子制造裝備跨越發(fā)展起到了重要的引領(lǐng)與支撐作用。(2)第三方產(chǎn)品檢測大族運動平臺LMU-300-B經(jīng)國家機械產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，運動平臺在定位精度為±3um約束時，目標(biāo)點定位所需時間縮短了22.1%；定位精度為±1um約束時，縮短了16.1%，明顯優(yōu)于與國內(nèi)外通行的對稱加速運動規(guī)劃效果。該平臺定位精度3um、重復(fù)定位精度達(dá)1um時，最大速度（5m/s）、最大加速度（5.25g），達(dá)到國際知名產(chǎn)品水平（ACT115DL：精度等級相同，最大速度5m/s，最大加速度5g）三軸超精密微點密集陣列加工機床經(jīng)廣東省質(zhì)量監(jiān)督機械檢驗站檢

8、測：X/Y軸定位精度0.8um；微動Z軸定位精度0.2um；最大加工速度65點/s，優(yōu)于國際同