اشتراک گذاری با دوستان
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

وضعیت: باز

  شماره سند:

  تاریخ انتشار: 1401/07/17

  مهلت ارسال پیشنهاد: 1401/09/30

  فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

 تماس : 02166530680 – 02166533864

  ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir

ضرورت مسئله

دستگاه‌‌های اندازه‌گیری جابجایی مبتنی بر روش تداخل‌سنجی (DMI) به طور گسترده در صنعت استفاده می‌شوند. از جمله کاربردهای این دستگاه می‌توان به اندازه‌گیری جابجایی در کالیبراسیون، کنترل حرکت خطی جابجاگرهای مکانیکی در میکرولیتوگرافی، ماشین‌کاری دقیق، مبدل‌های پیزوالکتریک و انکودرها اشاره کرد. کارکرد اصلی این دستگاه‌، بازخورد موقعیت ماشین‌‌آلات صنعتی و ابزارهایی بادقت بالا است. لازم به ذکر است تمامی شرکت‌های سازنده سیستم‌های جابجاکننده مانند تولیدکنندگان لیزر برش و CNC نیاز به این تجهیز دارند. همچنین در بسیاری از کارگاه‌ها استفاده از این تجهیز برای کالیبراسیون دوره‌ای تجهیزاتی مانند CMM و LASER CNC الزامی است.

در حال حاضر دستگاه‌های کالیبراسیون صنعتی، وارداتی هستند و در صورت بروز مشکل از سرویس‌دهی خارج می‌شوند؛ بنابراین در صورت توسعه این دستگاه در داخل کشور، می‌توان باکیفیت بالاتری نسبت به کالیبراسیون دستگاه‌های صنعتی اقدام نمود و با توجه به کسب دانش فنی تجهیز، از استاندارد همیشگی دستگاه اطمینان حاصل کرد.

مشروح مسئله تحقیقاتی

دستگاه‌ها‌ی مبتنی بر تداخل‌سنجی،‌ که امروزه بطور وسیعی در صنایع و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی استفاده می‌شوند، می‌توان به نوعی تعمیمی از اختراع تداخل‌سنج مایکلسون در نظر گرفت. بازتعریف متر استاندارد برحسب طول‌موج نور توسط مایکلسون منجر به افزایش دقت دستگاه‌‌های مبتنی بر تداخل‌سنجی شد. همچنین ابداع لیزر برای اولین بار دسترسی به چشمه‌های نوری شدید با درجه همدوسی فضایی و زمانی بالایی را فراهم ساخت که تحولی بزرگ در تداخل‌سنجی را آغاز کرد.

مکانیزم عملکرد دستگاه اندازه‌گیری جابجایی، اصل تداخل است. بر اساس اصل تداخل، چنانچه دو باریکه نوری همدوس (فوتون‌های گسیل شده از چشمه همدوس دارای فرکانس، قطبش و فاز یکسانی دارند و در یک مسیر منتشر می‌شوند.) در بخشی از فضا برهم‌نهی شوند، نواحی تاریک و روشنی ایجاد خواهند شد. به این نواحی تاریک و روشن که به صورت متناوب تکرار می‌شوند، فریز یا الگوی تداخلی گفته می‌شود. . براساس تئوری تداخل، فاصله بین دو ناحیه روشن متناسب با طول‌موج نور لیزر استفاده شده است، بنابراین در تداخل‌سنجی می‌توان از طول‌موج لیزر بعنوان استاندارد دقیق طول استفاده کرد و هر فاصله‌ای که قرار است اندازه‌گیری شود با این استاندارد مقایسه و با دقت بالایی تعیین شود.

یک چیدمان ساده برای دستگاه اندازه‌گیری جابجایی، می‌تواند استفاده از دو ریترورفلکتور (منشورهایی که نور را در جهت موازی مسیر آمدن آن بازمی‌تابانند) به‌جای آینه‌های تخت تداخل‌سنج مایکلسون باشد. مطابق شکل 1، موقعیت یکی از این ریترورفلکتورها نسبت به باریکه‌شکن ثابت است (بازوی مرجع) و دیگری متحرک می‌باشد، تا تغییر فاصله آن نسبت به بازوی مرجع اندازه‌گیری شود.

باریکه لیزر (1) در باریکه‌شکن به دو باریکه بازتابی (2) و عبوری (3) تقسیم می‌شود. این باریکه‌ها از دو ریترورفلکتور بازتاب شده و در باریکه‌شکن بازترکیب می‌شوند. فاصله بین هر دو فریز روشن متوالی (گام تداخل) متناظر با نصف طول‌موج منبع نور است. بنابراین مقدار جابه‌جایی بازوی متحرک با شمردن تعداد تغییرات دوره‌ای فریزهای تداخل با رابطه زیر قابل تعیین است:

 

شکل 1: نمونه چیدمان دستگاه اندازه‌گیری جابجایی مبتنی بر تداخل‌سنجی

در این پژوهش، از مجری تحقیق انتظار می‌رود تا ابتدا به بررسی چیدمان‌های اپتیکی قطعات بپردازد و با توجه به منابع خطا و دقت اندازه‌گیری آن‌ها بهترین چیدمان را طراحی کند، در ادامه، روش‌های تحلیل فریزهای تداخلی را ارزیابی کرده و بهترین روش را تعیین نماید. پس از تأمین قطعات توسط شرکت متقاضی، به پیاده‌سازی چیدمان و ارزیابی چیدمان برای دستیابی به‌دقت 350-50 نانومتر و در فاصله کاری حداقل 1 متر بپردازد. پس از توسعه چیدمان اپتیکی، الگوریتم تحلیل نتایج و رفع عیوب بخش‌های اپتیکی و مکانیکی دستگاه، روشی جهت کالیبراسیون بخش‌های مختلف چیدمان ارائه دهد. در نهایت، لازم است به روشی جهت صحت‌سنجی دقت چیدمان دستگاه دست یابد که از جمله چالش‌های پژوهش است.

گام‌های تحقیق

  • بررسی چیدمان‌های اپتیکی مختلف، منابع خطا، دقت اندازه‌گیری آن‌ها و تعیین بهترین چیدمان
  • ارزیابی روش‌های تحلیل فریزهای تداخلی، دقت هر روش و تعیین بهترین روش تحلیل
  • تعیین مشخصات قطعات اپتیکی و مکانیکی چیدمان پیشنهادی
  • توسعه چیدمان اپتیکی قطعات دستگاه و آزمون اولیه آن و دستیابی به‌دقت در محدوده 350-50 نانومتر و در فاصله کاری حداقل 1 متر
  • توسعه الگوریتم تحلیل نتایج حاصل از دستگاه اندازه‌گیری جابجایی
  • رفع عیوب بخش‌های اپتیکی و مکانیکی دستگاه جهت رسیدن به‌دقت در محدوده 350-50 نانومتر و در فاصله کاری حداقل 1 متر
  • توسعه روش جهت کالیبراسیون بخش‌های مختلف چیدمان
  • توسعه روش صحت‌سنجی دقت چیدمان دستگاه اندازه‌گیری جابجایی

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • چیدمان اپتیکی با دقت اندازه‌گیری جابجایی در محدوده 350-50 نانومتر و در فاصله کاری حداقل 1 متر
  • الگوریتم تحلیل داده‌های دستگاه، جهت دستیابی به جابجایی بادقت محدوده 350-50 نانومتر و فاصله کاری حداقل 1 متر
  • روش صحت سنجی جهت بررسی دقت بادقت محدوده 350-50 نانومتر و فاصله کاری حداقل 1 متر

الزامات تحقیق

  • ستاپ آزمایش قبل از اجرا در برنامه‌هایی مانند زیمکس شبیه‌سازی گردد.
  • استفاده از چشمه نور لیزر با همدوسی بالا در چیدمان که توانایی تشکیل فریزهای تداخلی در فاصله کاری 1 متر را دارد.
  • تعیین منابع خطا شامل خطای محیطی (تأثیر دما، فشار، رطوبت) بر طول موج لیزر، انحراف زاویه‌ای آینه متحرک، خطای ناشی از کیفیت سطح آینه، انبساط حرارتی قطعات، نویز الکترونیک و ارتعاشات مکانیکی و تأثیر کمی هر پارامتر در اندازه‌گیری فاصله، مشخص و تصحیح شود.
  • تست‌های کالیبراسیون طراحی و انجام شود.
  • تست‌های صحت‌سنجی نتایج دستگاه اندازه‌گیری جابجایی طراحی و انجام شود.
  • اسکن و داده‌گیری فاصله کاری یک متر در حدود 1 الی 2 دقیقه انجام شود.
  • برنامه تحلیل، با استفاده از نرم‌افزارهایی همچون R، MATLAB یا PYTHON نوشته شود. به‌طوری‌که بتواند تمامی تحلیل مربوط به اسکن فاصله کاری یک متر را در حدود 2 تا 5 دقیقه انجام دهد.
  • برنامه تحلیل قابل توسعه باشد (کدهای نوشته شده همراه با توضیحات هر بخش را کارفرما دریافت می‌نماید).

تجهیزات و زیرساخت‌هایی که متقاضی تحقیق می‌تواند در اختیار مجری قرار دهد

  • شرکت متقاضی، پس از مشخص شدن چیدمان نهایی، قطعات اپتیکی را تأمین می‌نماید.
  • پس از صحت‌سنجی و کالیبراسیون توسط مجری، مرحله ساخت و طراحی صنعتی چیدمان نهایی توسط شرکت متقاضی انجام خواهد شد.

 

 

راهکارهای غیرجذاب

  • کارکرد صرفاً آزمایشگاهی، قابل‌قبول نیست.
  • روش‌هایی که به اپراتور متخصص نیاز دارند، مطلوب نیستند.
  • ارائه روش‌هایی که منجر به قطعات اپتیکی (بجز لیزر) و مکانیک با هزینه مجموعا بیش از 5 هزار دلار شود، مطلوب نیست.

معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری

  • ·        تحصیلات و سوابق تیم تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله (اپتیک و نرم‌افزار)

    ·        رویکرد فنی تیم تحقیقاتی به مسئله

    ·        دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق

    ·        زمان و هزینه اجرای تحقیق

تسهیم مالکیت فکری

  • مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
  • مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.
  •  

روش ارسال پیشنهاد

پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 1401/09/30در سامانه غزال به آدرس https://ghazal.inif.ir ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیرازآن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.