一种基于小研抛盘修形的CCOS边缘效应修正方法

计算机控制光学表面技术（CCOS）是加工离轴非球面的一项重要技术。小磨头抛光的边缘效应严重制约CCOS技术的加工精度和加工效率,目前并无十分具体的解决措施。本文在获得影响边缘效应的关键参数后,结合残余误差等高线的路径规划,对CCOS产生的边缘效应产生的翘边现象进行修正,通过对一块体育场形离轴非球面的加工,获得了全口径光学测量数据,为后续精加工提供面形基础。     

Nanosys-300非球面曲面超精密加工系统的研究

一、引言 非球面曲面光学零件因其优良的光学性能而日益成为一类非常重要的光学零件。非球面光学零件在机载设备、卫星、惯性制导及惯性导航系统、激光制导系统、红外探测系统等国防科技工业领域,以及民用光电产品方面都有着重要而广泛的应用。 国外从20世纪60年代开始进行超精密加工技术的研究,非球面零件加工技术便是其中一个重要的组成部分。80年代以来,出现了许多新的     

离子束抛光加工矩形离轴非球面镜

采用一种简单的方法使用线性三轴离子束系统实现了矩形离轴非球面镜的抛光加工.根据离子束材料去除机理,分析了去除函数的法向材料去除特性,并且以去除函数束径、峰值去除速率和体积去除速率为指标,评价了入射角的小扰动鲁棒性.利用相关的分析和实验结果,对矩形离轴镜的抛光加工进行了合理的简化,并在自行研制的离子束抛光机床上进行了修形...     

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。     

离子束加工误差对散射损失的影响研究

离子束加工(Ion Beam Figuring,IBF)去除函数对加工残差具有重要的影响,而加工残差引起的表面散射则导致光学性能发生变化.为了减小加工残差对光学性能的影响,利用基于CCOS成形原理的离子束加工仿真程序对光学镜面进行修形,分析不同去除函数宽度对散射损失(Ratio of Scattering Loss,RSL)指标的影响.通过研究可知,随着去除函数宽度的减小,加工残差对散射损失的影响越来越小.因此,根据加工残差对RSL指标的影响程度以及RSL指标要求,可以合理选择去除函数宽度,从而在满足面形精度的同时,优化加工工艺.     

光学阵列器件的慢刀伺服车削加工技术

慢刀伺服技术是相对于快刀伺服提出的方法.采用C轴、X轴、Z轴联动的方法在极坐标或圆柱坐标内进行加工.光学阵列如微透镜阵列、微反射镜阵列在高速数据、声音和视频信号传输中具有重要作用.将光学阵列看作一个自由曲面,使用慢刀伺服车削技术一次加工成形,可以解决传统加工中将光学阵列分块加工后拼装和调整的困难.但是由于光学阵列表面形状复杂,其表面法线的突变可能会使机床运动超出伺服轴执行能力.根据慢刀伺服加工技术的特点,建立了伺服轴执行能力限制曲线,研究了不同刀具半径补偿方式对加工的影响.实验结果表明,根据机床伺服轴执,厅能力合理选择刀具半径补偿方式可实现微光学阵列器件高精度加工.     

高陡度非球面磨削亚表面损伤深度规律

具有高陡度非球面特性的光学元件可以明显改善光学系统的空气动力学性能,从而提升和优化系统综合性能。磨削加工方法可以作为此类元件的前期加工工序,而磨削难免会造成零件的亚表面损伤,且在这种高陡度非球面磨削加工中磨削参数是实时变化的,造成整个工件亚表面损伤深度不一致。针对这种情况,建立亚表面损伤预测模型,并结合半球形砂轮磨削的特点,通过理论计算预测非球面磨削亚表面损伤深度分布规律。在此基础上,以热压多晶氟化镁平面为对象进行模拟参数实验,通过磁流变抛斑点法得到各组参数下亚表面损伤深度情况,结果显示损伤深度范围在12.79μm~20.96μm之间,且沿试件半径方向由内向外呈增大趋势,结果与预测模型相吻合。     

关于目前非球面测量方法的综述

非球面技术广泛的应用于各种光学系统中。在非球面技术中,非常关键的一项就是非球面面形的测量。本文根据不同的测量原理对各种测量方法进行了优缺点的对比,进而对未来非球面面形测量技术的发展方向做出了预测。     

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。     

超精密铣削机床的开发

在大多数情况下,亚微米级的超精密加工是通过使用金刚石车削或高速切削得以实现的。典型的产品是磁盘或平面扫描装置多角镜的激光基片。工件的几何形状通常局限于诸如非球面,球面或平面断面之类的轴对称表面。预计将来对具有更复杂表面形状的精密产品会有强烈需求。典型的以轴对称镜片或微结构表面的模子为例。由此开发了一种超精密铣削机床。该机床能够加工具有光学质量的雕刻表面和总体尺寸仅几微米的小物体。     

基于图像处理技术的定向管平行度测量

基于图像处理技术,探讨了一种火箭炮定向管平行度的测量方法,论述了该方法的测量原理和图像预处理过程中的图像增强、二值处理、边缘提取和几何校正等处理方法,给出了定向管平行度误差的计算方法。     

微小曲率半径的图像处理测量方法

通过Quanta200型扫描电子显微镜获取待测物体表面数字图像,运用灰质化、图像增强、图像平滑、图像分割及边缘检测等技术提取研究对象的轮廓边缘。用Photoshop软件中测量图像标尺在水平方向的像素数目,绘制不同尺寸的标准圆与边缘轮廓线条内切,反复操作后确定最大内切圆。统计该内切圆直径像素个数,利用指定表达式计算其半径。以该法测量单颗金刚石磨粒尖端曲率半径,结果表明：基于图像处理的微小曲率半径测量技术在不具备复杂、精密的测试仪器时,具有可靠的测量准确度和可操作性。     

自动阈值选取与边缘检测相结合的图像分割算法

提出了一种自动阈值选取与边缘检测相结合的阈值分割算法 ,试验表明该算法能够避免过分割现象 ,具有良好的分割效果     

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。     

多轴向织物层合板层间剪切强度有限元分析与实验研究

用VIMP工艺制备了UD、0/45/-45、0/45/90/-45三种多轴向织物增强,四种厚度的GFRP层合板试样,采用短梁剪切实验考察了层间剪切强度和破坏模式。建立了GFRP层合板短梁剪切试样有限元模型,计算了内部层间剪应力分布。结合计算和实验结果分析表明层合板存在由宽度方向层间剪应力变化导致的自由边缘效应,含偏轴铺层的层合板更容易发生边缘开裂破坏。厚度相同时0/45/-45多轴向织物增强层合板的层间剪切强度最高。短梁剪切强度测试存在尺寸效应,随着厚度的增加,强度下降,样品波动系数增大。     

飞机综合显示系统中图形填充与字符显示

首先分析了现代飞机对EFIS性能提出的新要求,提出了一种新的提高EFIS系统实时性可靠的硬件解决方案,并在该方案的基础上开发了EFIS硬件电路.基于此硬件方案,分析了字符生成和图形填充在提高EFIS系统实时性方面所起的关键作用.通过对几种不同的图形填充与字符生成方法分析比较,得出结论:采用改进的边标志位填充算法,图形、字符分层生成后叠加重构的方法作为EFIS系统的软件算法实现方式.     

SiCw/Al复合材料的强度分析

用简化应力的分析方法推导了SiCw Al复合材料的强度与SiC晶须偏轴角α的关系,并通过试验进行验证.结果表明,计算的SiCw Al复合材料强度与实测值比较接近,其误差归因于压缩变形过程中SiC晶须发生了转动和折断,改变了SiC晶须的偏轴角和平均长径比.