申请/专利权人：长春理工大学

申请日：2024-01-23

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117926379A

主分类号：C25D21/12

分类号：C25D21/12;G05B11/42;C25D17/10;C25D5/00;B33Y30/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：基于磁场辅助沉积的闭环原子力伺服反馈控制系统及方法属于高精度定域微增材制造技术领域。本发明采用磁场辅助电沉积技术，加速沉积速率，提高沉积层的均匀性和致密性；通过实时监测探针针尖与沉积体之间的作用力，并通过微悬臂的变形来反应力的大小，将通过位置感知检测器PSD的反馈实时调整Z轴位置，从而实现对原子力探针的原子力伺服闭环控制，达到持续高质量沉积的效果；通过对电解液的控制能够实现对金属原子析出过程的精确感知、增强增大沉积过程的稳定性和重现性；经过原子力伺服闭环控制的原子力探针，在调控尺寸精度和表面粗糙度方面具有显著优势。

主权项：1.基于磁场辅助沉积的闭环原子力伺服反馈控制系统，包括增材制造装置主体，所述增材制造装置主体包括控制器、恒电位仪、电极单元、双向X-Y-Z轴移动单元、电解液压力控制单元、原子力探针单元8以及位于原子力探针单元8下方的电镀槽，所述原子力探针单元8包括原子力探针和微悬臂803，其特征是：还包括Z向反馈控制单元、Z向微位移单元和磁场辅助系统，所述Z向微位移单元包括三维压电陶瓷扫描器伺服电机和压电陶瓷陶管致动器；所述三维压电陶瓷扫描器伺服电机分别与压电陶瓷陶管致动器以及控制器连接；所述Z向反馈控制单元在原子力探针单元8的探针与沉积体元处于接触状态下对微悬臂803进行Z向位移的闭环控制，Z向反馈控制单元包括Z向反馈控制器802、固体激光二极管804、位置感知检测器PSD805、锁相放大器和功率放大器801；所述固体激光二极管804发射激光照射到原子力探针单元8的原子力探针微悬臂803上；所述微悬臂803上具有金涂层，具有金涂层的微悬臂803反射回的信号照射到位置感知检测器PSD805；所述位置感知检测器PSD805对接收的信号进行光电转换，并将转换后的电压信号反馈到锁相放大器；所述锁相放大器实时获得的电压信号为微悬臂803变形引起的直流电压值并传输给Z向反馈控制器802；所述Z向反馈控制器802传输微悬臂803变形引起的直流电压值给增材制造装置主体的控制器。增材制造装置主体的控制器将接收的微悬臂803变形引起的直流电压值以及控制器的程序电压设定值取差值，通过获取的差值、探针的实时位置数据，然后将两者分别与设定阈值和目标位置进行比较，生成控制信号，控制三维压电陶瓷扫描器伺服电机进而控制压电陶瓷陶管致动器带动微悬臂803沿Z向上升，直至微悬臂803变形引起的直流电压值小于设定阈值，实现微悬臂803变形的闭环在线监测；所述磁场辅助系统包括直流电源控制系统1和由圆形漆包铜导线绕制形成的呈空心圆筒形的线圈11，所述直流电源控制系统1的正负极分别与线圈11的两端连接；所述增材制造装置主体的电镀槽中设置有绝缘塑料腔12；所述电极单元包括碳纤维阳极2、参比电极AgAgCl9和工作电极10；所述绝缘塑料腔12的内底部安装工作电极10，绝缘塑料腔12的上部边缘设置有碳纤维阳极2和参比电极AgAgCl9；所述线圈11套装在绝缘塑料腔12外侧壁上。

全文数据：

权利要求：

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