自由曲面慢刀伺服车削及刀具参数确定方法

自由曲面光学元件具有优越的光学性能,在现代光学系统中得到越来越广泛的应用。慢刀伺服是单点金刚石车削自由曲面的新技术。由于自由曲面面形的复杂性以及慢刀伺服车削技术的特殊性,刀具与工件的相对位置关系也更加复杂,必须对刀具与工件表面的相对几何关系深入研究,从而确定合适的刀具参数。从原理上对慢刀伺服车削技术的特殊性进行了分析。分别基于过轴心截面曲线特性和基于NURBS曲面整体特性研究了刀具参数确定方法。以正弦阵列表面工件为例,验证了这两种分析方法。     

光纤通信系统用减反膜的研究

针对WDM光纤通信系统对具有极高透过率的光学薄膜元件的需要,系统地研究了增透膜的设计与镀制.采用统计实验求总极值法和Powell最小二乘法相结合的多级优化方法编制程序,完成了以BK7玻璃为基底的增透膜的膜系设计,采用多种监控方法完成了此类非规整膜系的镀制实验.测试结果表明,采用变过正量极值法监控非规整膜系的镀制,可精确控制各层膜的光学厚度,获得在1550nm波段附近具有很高透过率的光学薄膜元件.     

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。     

长方体类光学元件形位误差高精度测量方法

如何实现长方体元件光学面形位误差的高精度测量以及怎样利用测量数据对这些误差进行修正加工是制造过程中的主要问题。提出一种基于波面干涉的长方体类光学元件形位误差测量方法,借助大口径干涉仪和高精度端齿盘搭建测量系统,实现了长方体类光学元件1μm/400mm精度的平行度和垂直度测量,获得了高精度的形位误差综合分布数据,并利用磁流变、小磨头数控抛光等现代光学加工手段实现了此类光学元件的高精度加工。     

基于Zernike多项式拟合的自由曲面车削误差补偿技术

慢刀伺服车削技术是一种特殊的创成加工方法,采用C轴、X轴、Z轴联动的方式在极坐标或圆柱坐标内可车削加工自由曲面光学元件。但是由于各种误差因素的影响,使用慢刀伺服技术仅加工一次获得的光学元件可能不满足精度指标。为此需要研究能够进一步提升慢刀伺服车削加工精度的误差补偿技术。Zernike多项式是面形分析与光学分析之间的理想接口工具,因此本文使用Zernike多项式拟合的方法处理慢刀伺服车削加工的误差,并根据慢刀伺服加工技术的特点,建立慢刀伺服车削加工的误差补偿算法。实验结果表明,基于Zernike多项式拟合的慢刀伺服车削加工误差补偿技术可有效地针对加工中产生的特定误差进行补偿,从而提高自由曲面车削加工精度。     

二次曲面全息元件的光线追迹

本文应用光栅理论导出二次曲面全息元件子午、弧矢及空间光线的追迹公式,并用实例说明用法,为曲面全息光学系统设计提供了依据。     

LED均匀准直光学系统设计

为了获得均匀准直光,设计了一种LED光学系统。该光学系统由一个全内反射(TIR)透镜和一个自由曲面透镜组成,可以用于水下光通信和水下成像系统的照明。其中,TIR透镜入射曲面将LED发出的球面波准直为平面波然后使之均匀分布;自由曲面透镜将均匀分布的光线转换为平面波。同时,设计了三种不同出射光斑直径的光学系统。经仿真实验表明:该光学系统可以实现大于0.76的均匀度和89%的出射光效(TOE)。为了保持较高的均匀性和出射光效,自由曲面透镜的半径不应小于TIR透镜。     

阻拦索张力控制方法

飞机阻拦装置是机场保证飞机正常降落和拦阻因意外原因冲出跑道的飞机的重要保障设施。针对现有机械型阻拦装置难以适应未来多种机型阻拦需求的现状,提出一种以阻拦电机为吸能元件的电磁阻拦装置,搭建考虑阻拦索弯折波影响在内的电磁阻拦装置模型,设计电磁阻拦装置的闭环控制算法,并利用仿真进行了验证。     

一种新颖的头盔显示器光学系统

介绍一种新型的５０°×６０°宽视场头灰显示器的光学系统,该系统属工程设计,它可以克服大视场头盔显示器中存在的眼点距离小、边缘现场有渐晕、组合玻璃大、显示效率和透过率低等问题,其设计思想新颖,构思巧妙。     

音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统的性能研究

基于快刀伺服系统的超精密金刚石车削加工技术是光学自由曲面高效率、高精密的加工手段。本文介绍了一种新的音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统,行程达到30mm,最大加速度为920m/s₂。通过实验手段获得了系统的运动模型,来用于控制器的设计。针对一类典型的光学自由曲面-微透镜阵列进行了加工,并对加工结果进行了测试与分析。测试结果表明,所研制的快刀伺服系统达到了加工技术要求,为以后该系统在实际加工中更广泛的应用研究打下了基础。     

音圈式快速伺服刀架的分析与设计

自由曲面光学零件面形复杂,快刀伺服车削加工是其高效加工手段.针对压电陶瓷型伺服刀架行程小,加工能力有限的问题,提出一种基于音圈式直线电机驱动的快刀伺服方案.音圈式快速伺服刀架行程大,可大大拓宽快刀伺服加工范围.以典型光学零件加工为例,对快速伺服刀架所应具备的关键性能指标进行分析,给出了音圈电机的结构,对音圈式伺服刀架进行了理论建模、控制器设计以及实际性能测试.测试结果表明,所设计的音圈式伺服刀架行程大、频响高,在刀架行程为±100μm时可达到300Hz的频响能力,同样行程下的频响指标优于国外同类产品.     

从“陶土娃娃”到“变形金刚”——西航推广先进工艺装备提升质量效益纪实

每一个组合夹具在完成零件加工后,都可以分解还原为元件,重新组合装配成新的夹具并周而复始的循环使用。从“专用工装”到“组合夹具”就犹如“陶土娃娃”变成“变形金刚”白美国莱特兄弟制造出世界上第一架真正的飞机,一百多年未．飞机的动力装置——航空发动机．由初期的活塞发动机向涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机等快速发展。航空发动机快速的更新换代,形成研制与生产的独特方式和规模．即技术指标严、零部件精度高、质量要求高、型号变化快、研制周期长、生产批量小。     

层次分析法在民用客机项目供应商选择中的应用

本文根据项目评价的一般原则,结合大飞机项目的特点,建立了大飞机项目的评价指标体系,确立了企业能力、服务程度、合作水平等三项指标,设计了大飞机项目供应商选择的程序和方法,并给出了应用范例。     

塑性状态下光学及电子镜面的亚纳米级精密磨削

本文讲述了由PC机控制的多用途超精机床(MPUMT)的设计及光学镜平滑表面的加工。已研制出的机床可用于磨削、切削、研磨或抛光塑性状态下的硬脆材料。作为建立新的加工系统的关键部分,采用了大型磁致伸缩调节器(GMA),在没有放大器元件的情况下,它具有大功率的输出和大于压电陶瓷调节器几倍的纳米级的位移。切削DOC的深度和控制塑性状态过程的微塑性区域能够被调节器设置为具有高于1nm的精度,并能用金刚石磨削砂轮研磨。在当前研究中所用到的镜为多晶体、非晶体,也有加固玻璃。磨削实验的结果表明,已研制出来的超精机床能够实现对塑性状态下的玻璃和陶瓷材料的加工。材料特性参数和微裂纹之间的关系已被检测到,适用于大多数被研究玻璃的脆性到塑性磨削方式的转换已经确定。运用AFM、SEM和ZYGO对磨削表面进行了分析,例如BK7和TRC5(新材料;加固玻璃)的磨削表面分别具Ra=0.15nm和Ra=0.32nm的表面粗糙度。     

大型光学表面纳米精度制造

纳米精度光学表面在光刻技术、同步辐射、空间观测和惯约聚变等领域有重大需求。随着装备性能需求的不断提升,这些光学系统对光学零件面形精度和表面质量的要求几乎接近于物理极限,对光学制造技术提出了更高挑战,使光学制造成为纳米制造技术的发展前沿。通过攻克纳米量级材料去除的稳定性、复杂曲面可控补偿和装备运动轴性能设计等关键问题,掌握了以磁流变和离子束抛光技术为代表的可控柔体抛光技术,利用自主研发的抛光制造装备和工艺实现了典型光学零件的纳米精度制造,为国家相关科技项目的顺利实施提供有力的制造技术支撑。     

基于参数均衡的大规模光纤水听器阵列设计

针对当前水声目标探测使用需求,以及光纤水听器阵列大规模组阵时其均衡性难以保证的问题,开展了大规模阵列光学参数均衡、PGC调制解调等关键技术研究,并进行了大规模光纤水听器阵列光学参数均衡控制设计,应用PGC调制解调技术有效解决了信号衰落.阵列测试表明:阵列元件参数挑选范围扩大的同时,512基元阵列的相位一致性较好;设计的...     

全反射棱镜式激光陀螺应力检测技术研究

光学元件的装配应力和加工应力是制约高精度激光陀螺稳定工作的重要因素．考虑各向同性材料在应力作用下介电常量变化的情况,利用弹光效应和琼斯矩阵得到了复杂应力与穿过全反射棱镜的激光束偏振态改变之间的关系．通过实验,提出一种通过记录棱镜布儒斯特角反射光椭偏度配合光斑质量分析应力水平的筛选方法,对棱镜式激光陀螺装配过程中光学元件应力的早期筛查有突出作用,并设计专用工装以适应棱镜相关产品的应力检测需要．     

Z—元件性能初探

简要介绍了Z元件工作原理及其电学性能,光学性能 辐射性能的部分研究工作,并对Z元件的研制提出了初步建议。     

飞机总体参数多目标优化设计方法

提出飞机总体参数多目标优化的设计方法,并建立了相应的计算机程序.该方法可避免单目标优化的片面缺陷,从而更加合理地评价飞机总体参数的最佳组合.以起飞总重、燃油重量、航程和最大升阻比为优化设计目标对飞机总体参数多目标优化进行了研究.最后通过算例进行验证,获得了较好的结果,为实际应用提供了有力依据.     

应用细小离子束加工小型精密光学零件

随着现代光学技术的发展,全频段误差控制已成为高精度光学零件制造的一个基本要求.基于小磨头抛光原理的先进修形技术虽然能有效修正低频面形误差,但对于中高频段的面形误差难以修正.中高频误差成为了现代光学加工普遍关注的难点.理论研究表明,减小小磨头尺寸可以提高工艺对中高频误差的修正能力,进一步提高光学加工精度.本文针对中高频面形误差的控制问题,开展细小离子束修形工艺研究,研究了获取小束径离子束的引束机理和引束结构,初步实现了稳定的细小离子束,针对某小型精密光学元件的具体加工问题,仿真研究了不同束径的加工效率和加工残差,并选择最优束径对元件进行了加工试验,使元件的精度从初始的0.111λrms减小到了0.015λrms(λ=632.8nm).