研究能感知发动机叶片热工参数,为发动机设计提供实验数据支撑与健康监测的PDC薄膜传感技术,具有极大的发展潜力与战略意义。然而受限于薄膜传感器制造工艺及技术,当前国内外关于在叶片等一类复杂曲面上通过直写工艺快速制备薄膜传感器的研究尚且处于起步阶段,缺乏图案化直写集成系统开发的相关研究。本文通过结合直写工艺技术的改造五轴运动平台,设计一种集成直写工艺特点的高精度轨迹规划新算法软件,搭建五轴直写集成软硬件系统,开展曲面图案化直写验证实验研究,具体研究内容包括:1.五轴直写平台的运动学模型研究。改造五轴数控机床,利用坐标变换法与机器人学连杆坐标D-H法建立运动学模型,获得运动学正解。分别反求运动学逆解,获得五轴直写平台各轴运动量数学方程。通过试验结果对比验证改造机床模型的正确性,并在文中总结分析两种方法的适用条件范围、计算难易程度等建模关键问题,为设计复杂多体系统提供理论依据。2.提出一种直接用于离散点曲面计算的高精度位姿轨迹快速提取的贴覆映射算法,利用Matlab软件进行轨迹仿真验证。根据五轴直写软件系统代码格式以及改造机床数学模型,开发基于五轴喷印平台包含防干涉轨迹规划、Pmac-G代码识别的后置处理文件,完成五轴直写系统加工一体化算法集成开发。3.开发集成算法功能软件,通过复杂离散曲面模型测试试验,验证软件算法准确性。搭建多工艺平台外架跟随式激光系统,并对悬臂布置结构的强度与承重极限进行数值分析,以验证设计结构可靠性。4.分析五轴直写平台误差项来源,提出减小误差新方法。探究曲面薄膜直写百微米尺度级别线宽一致性参数规律,针对不同曲面模型、不同图案化轨迹直写制备进行功能性验证,完成在变曲率曲面、发动机涡轮叶片等一类复杂自由曲面模型上直写功能实验验证。