基于机械学习在双光子光刻历程中举行自动探测产物的质量

本文摘要：江苏激光同盟 导读：来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员接纳机械学习的措施攻克了双光子光刻（two-photon lithography (TPL)）历程中举行工业化生产中的重大障碍：生长并公布了基于机械学习的双光子光刻技术的基本数据；实现了基于机械学习的自动探测加工所需要的光能量；在双光子光刻历程中可以实现自动的举行质量探测；所得效果测试讲明质量探测精度到达95%响应时间≤2 ms。这一结果揭晓在近期揭晓的期刊《Additive Manufacturing》上。

江苏激光同盟导读：来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员接纳机械学习的措施攻克了双光子光刻（two-photon lithography (TPL)）历程中举行工业化生产中的重大障碍：生长并公布了基于机械学习的双光子光刻技术的基本数据；实现了基于机械学习的自动探测加工所需要的光能量；在双光子光刻历程中可以实现自动的举行质量探测；所得效果测试讲明质量探测精度到达95%响应时间≤2 ms。这一结果揭晓在近期揭晓的期刊《Additive Manufacturing》上。

•研究结果的亮点：

在双光子光刻打印中乐成的制品是指将光敏聚合物从液相实现到固相的固化转变而打印失效则是指要么制品受到损伤、要么固化不足（良）。

固化不足（良）发生在激光能量低的时候而制品受到损伤则是双光子光刻时激光能量过高而造成光敏质料的沸腾或损伤。理想的固化发生在激光能量恰好位于以上两种情况的中间。激光能量是指激光的强度和激光在特定点停留的时间。

对任一AM技术来说当加工质料发生改变时其所需要的激光能量数值将发生相应的改变。比力有意思的是当打印的尺寸形状发生了改变激光打印所需要的能量阈值也会发生改变。因此当打印的工具光聚合物质料发生了改变或打印工具的结构发生了改变都需要开展相应的实验来确定相应的窗口值。

简而言之就是要手动的来检查视频图像并从大量的可变参数条件下打印的制品中选取未固化、固化和打印受到损伤的效果及相应的得参数。

图1 研究结果的示意图

生长并公布了基于机械学习的双光子光刻技术的基本数据；实现了基于机械学习的自动探测加工所需要的光能量；在双光子光刻历程中可以实现自动的举行质量探测；所得效果测试讲明质量探测精度到达95%响应时间≤2 ms。

图2 双光子光刻打印时用于收集视频的实验装置示意图。

激光阈值通过扫描速度和激光强度来实现

双光子光刻（TPL）打印技术是一种制造三维纳米尺度制品的增材制造技术。双光子光刻应用的一大障碍就是需要履历乏味的且泯灭庞大人力的历程来获得适合的光辐照能量：即直写速度和激光能量密度以在较大的规模内的光固化聚合物中找到适宜的诱导光聚合参数。另外一个庞大的挑战就是在打印制造历程中的在线监控。在本文的研究事情中研究人员接纳机械学习（ML）模型的措施来加速识别优化光辐照能量的参数的历程并自动探测产物质量。

研究人员通过利用在差别光能量辐照条件下差别的制品所需要的参数来实现控制通过机械学习来识别相应地视频图像进而实现制品的质量探测。机械学习的历程是建设在差别的树脂和在空间漫衍的数据训练的基础上实现的。

研究效果也讲明机械学习可以实现产物的质量探测且准确率到达95.1%。响应时间为毫秒级。我们同时评估了制品的失效类型和识别了两种差别的操作模型：参数优化和部件质量探测。最后不能不提的是我们同时对外公布了这一数据以期对整个行业的生长起到推行动用。

我们生长的这一计谋：参数优化和部件质量对双光子光刻的工业应用至关重要其应用价值不仅仅限于双光子光刻同时对其他增材制造历程中所面临的同样的问题在工业化应用中也同样适用。

图3 样品的框架形貌特征展现差别的光聚合物在差别的结构设计和差别打印质料时的形貌

双光子光刻是一种很是有前途的增材制造技术在使用光聚合物制造微米级别特征的任意形状的庞大的微米尺度的三维物体很是有优势。只管这一制造历程是一种光增材制造技术双光子制造技术的精致水平要高于聚焦的光制造技术。

这一亚衍射能力是非线性双光子吸收历程在高能量密度的激光举行聚适时的焦平面所发生的效果。差别的研究学者已经充实使用双光子光刻技术的优势来制造功效性的微纳尺度的3。

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