激光在太阳能单晶硅圆片上划槽控制的研究与应用

【摘要】： 根据产品市场化发展的需求,我们建立了PC机+单片机+D/A转换器+VC++操作系统+SNMARK软件+ LMC控制卡的系统方案。 与传统划槽法相比,激光划槽有很多优点。例如,它能开出狭窄的切口、几乎没有残渣、热影响区小、噪声小,并可以节省材料15%-30%。由于激光对划槽材料几乎不产生机械冲力和压力,加上激光光斑小、划缝窄。激光扫描加工与其他加工方式相比,具有速度高、精度高、控制容易等特点。激光扫描加工这种加工技术系统转动惯量小、机械运动引起的误差小、机构运动误差小、系统运动产生热量小、热漂移小、马达非线性误差影响小、轴承抖动误差小。激光扫描加工的实现通常有两种方式:一是,被加工工件固定;二是,通过旋转或摆动的反射镜实现激光的扫描。对于第一种实现方法,现在使用的已经很成熟.这种方法的优点是:设计简单、控制容易;缺点是:精度低、速度低。对于第二种实现方法,优点是:精度高、扫描速度快;缺点是:控制比较复杂、成本高。 随着应用太阳能技术的发展,要求在太阳能单晶硅上划出更细、更深、更均匀的划槽,因而第一种方法的使用受到了局限。在对传统激光扫描方法分析的基础上,在选用焦距比较大、焦深比较长的聚焦透镜同时,本课题新提出了TTAF(Trying to approach focus)算法确定加工焦距,同时利用MATLAB软件仿真相关参数函数图,求得最佳扫描位置。本课题对划槽宽度与扫描速度,电流,脉宽等关系做了深入的研究,总结出各个参数与宽度的经验关系式。同时,本课题对以后划槽方法的改进和解决方案进行了详细介绍,影响因素包括:机械装置,激光准直,光斑随功率的变化,水冷系统稳定性,激光器本身的稳定性等,并指出其改进方法。 【关键词】：激光划槽 激光扫描加工 TTAF
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TN304;TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• §1-1 引言8
• §1-2 激光加工的定义、分类和特点8-10
• §1-3 激光加工的发展趋势10-11
• §1-4 激光扫描加工的方式11
• §1-5 我国激光加工面临的机遇和挑战以及解决的政策和手段11-12
• §1-6 我国单晶硅应用于太阳能发电的现状12-13
• §1-7 本课题研究的意义与价值13-14
• 第二章 激光扫描加工系统14-24
• §2-1 激光产生原理14-18
• 2-1-1 激光产生相关概念14-17
• 2-1-2 激光产生机理17-18
• §2-2 激光扫描加工技术系统组成18-22
• 2-2-1 激光器18-20
• 2-2-2 冷却系统20-21
• 2-2-3 光学系统21
• 2-2-4 控制系统21
• 2-2-5 机械装置21-22
• §2-3 激光扫描加工系统方案的确定22-23
• §2-4 本章小结23-24
• 第三章 激光扫描加工光束质量改进系统24-30
• §3-1 激光扫描加工光束扩束系统24-25
• §3-2 激光扫描加工光束聚焦系统25-29
• §3-3 本章小结29-30
• 第四章 激光扫描加工TTAF焦距确定算法30-44
• §4-1 激光扫描加工控制算法30-33
• 4-1-1 激光扫描加工图形控制算法介绍30
• 4-1-2 激光扫描加工图形控制算法推导30-33
• §4-2 激光扫描加工f θ图形控制算法33-36
• 4-2-1 f θ图形控制算法推演33-35
• 4-2-2 f θ图形控制算法畸变误差分析35-36
• §4-3 激光扫描加工OEF图形控制算法36-41
• 4-3-1 OEF图形控制算法推演36-40
• 4-3-2 OEF图形控制算法畸变误差分析40-41
• §4-4 激光扫描加工TTAF焦距确定算法41-43
• §4-5 本章小结43-44
• 第五章 激光扫描加工控制系统44-53
• §5-1 硬件控制系统44-49
• 5-1-1 控制系统组成44-49
• §5-2 软件控制系统49-52
• 5-2-1 控制系统用户界面49-51
• 5-2-2 软件系统用户界面51
• 5-2-3 重要加工参数51-52
• §5-3 本章小结52-53
• 第六章 TTAF算法焦距确定实验及误差分析53-63
• §6-1 TTAF算法提出原理53-54
• §6-2 可靠性介绍54-55
• §6-3 系统中影响可靠性的因素55-57
• §6-4 激光扫描加工实验57-61
• §6-5 激光扫描加工实验分析61-62
• 6-5-1 划槽图象分析61-62
• 6-5-2 改变光斑大小的方法62
• §6-6 本章小结62-63
• 第七章 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果68

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