不同压力模型下边缘去除函数对比分析

在计算机控制光学表面成形(CCOS)技术中,由于边缘处压力分布的不均匀,会在工件边缘产生边缘效应,边缘效应会严重阻碍面形误差的收敛,边缘效应问题已成为数控加工技术中亟待解决的关键问题之一。针对边缘处压力阶跃分布模型和线性分布模型进行了理论仿真及实验验证,实验结果表明,对于方形工件,在露边量较大(实验中露边量为去除函数束径的1/3)和露边量较小(实验中露边量为去除函数束径的1/24)的情况下,两种模型得到的去除函数结果相差不大,都能够在一定程度上反映出实际结果;当露边量适中(实验中露边量为去除函数束径的1/6)时,线性模型下的去除函数更接近实验结果,阶跃模型在去除函数中心区域与实验结果偏离较大。     

光学反射镜CCOS研磨阶段边缘效应控制技术

计算机控制光学表面成形技术(CCOS)广泛应用于反射镜的研抛过程，其去除函数通常选用去除效率高、去除稳定的近高斯形函数，但在加工过程中容易出现边缘翘边现象，严重影响反射镜的加工效率和面形收敛率。针对CCOS研磨过程中出现的边缘效应问题，提出一种应用于多自由度机械手的无偏心加工技术，对无偏心工具头的去除函数进行了分析，采用控制变量法研究加工压力、磨头转速和驻留时间等工艺参数对去除效率的影响，并对无偏心盘修边效果进行了试验验证。结果表明，通过对加工压力、磨头转速、磨盘悬挂比以及加工区域等加工参数进行合理调控，无偏心盘可以对翘边进行有效去除，且加工后面形平坦，可以很好地解决边缘效应问题。最后，针对研磨阶段提出了新的工艺流程：采用有偏心修形和无偏心修边相结合的工艺加工方式，可以快速提高反射镜面形加工的收敛效率，实现高效、高精度加工。     

非球面光学元件面形误差边缘处理方法（特邀）

计算机控制光学元件面形修复（Computer Control Optics Surfacing, CCOS）需要通过计算驻留时间,反复迭代,从而得到更小的误差。因为干涉测试过程中边缘面形测试的条件限制,只能得到更小孔径的误差分布图,所以面形的预测性延拓是磁流变抛光、离子束抛光等加工方式的基础技术。基于面形误差的相似性和边缘误差的连续性为出发点,开发了采用基于Zernike拟合和Laplace方程配合的方法进行光学元件面形误差边缘延拓技术。开展了相关理论分析,设计相关算法并实现了延拓过程,延拓结果符合面形相似形和连续性的加工要求,采用直接法和残余误差计算方法对延拓结果进行评估,结果证明了延拓方法的有效性。     

大型非球面能动磨盘精磨技术

计算机控制能动磨盘加工技术是集传统加工技术、能动技术和数控技术为一体的大型非球面光学元件先进制造技术。基于Preston方程，通过对能动磨盘结构的研究，建立了工件的能动磨盘磨削函数；分析了能动磨盘分别位于工件中心孔和外缘处产生的边缘效应，并建立相应的边缘效应函数；由此得到用于描述能动磨盘加工的数学模型。在该模型的指导下完成了Φ1 200 mm（F/1.5）非球面主镜能动磨盘精磨加工，实现了主镜面形误差的均方根值从4.5 μm（峰谷值26.8 μm）收敛到0.36 μm（峰谷值2.8 μm）。     

实例推理在光学加工参数优化中的研究与应用

为解决光学加工CCOS模型固有的缺陷,将实例推理CBR引入到光学加工中.给出了CBR中光学加工实例的具体表达形式,并对CBR系统中的关键技术一一匹配算法,即相似度的求解进行详细的说明,在此基础上,建立了CBR原型系统.实践证明,该系统运行良好.     

八角形离轴非球面反射镜加工

为了加工出高精度八角形离轴非球面反射镜,对离轴非球面反射镜的数控加工和检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ非球面数控加工中心,对数控加工过程中小磨头的运动方式和运动轨迹进行了研究,阐述了离轴非球面反射镜研磨阶段的轮廓测量方法和抛光阶段的零位补偿检测方法,采用数控加工方法对一块八角形离轴非球面反射镜进行了加工。最终的检测结果表明,八角形离轴非球面反射镜的面形精度均方根值为0.018λ（λ=0.6328μm）,满足光学设计技术指标要求。     

光学加工中边缘问题的数控处理方法

光学加工中边缘问题很难处理，数控加工也是如此。计算机数控能动盘光学加工技术具有高加工效率和抑制中高频能力，而小磨头光学加工技术则有很强的局部误差修正能力。介绍了将这两种数控光学加工技术处理大口径非球面镜面边缘区域误差修正的加工模型算法，并进一步结合二者特点提出大口径边缘加工组合工艺方法。首先使用能动盘加工技术初步磨削工件边缘，接着用小磨头技术进行局部修磨，再使用能动磨盘技术进行表面平滑。这种加工策略能够有效地实现工件边缘区域的定量磨削去除加工。对圆对称工件的细磨试验证明了这一点。     

一种用于硅基MEMS加工的深刻蚀技术

研究了光辅助电化学刻蚀技术，并特别研究了阵列和硅衬底之间的边缘效应。在阵列边缘由于电流分布不均匀以及空穴从孔的侧壁注入，因此可以在边缘区域观察到结构的坍塌，采用一个周期性变化的信号来调制光照的强度，边缘效应会得到一定的抑制。同时，也观察到了硅的电化学深刻蚀工艺中大电流情况下的抛光现象（阳极氧化条件下，硅表面在氢氟酸溶液中快速均匀溶解不形成孔的现象）。光学测试表明，制作的正方格子结构具有光予晶体行为，其光学禁带位于6μm附近。     

大口径导光板抛光及其功率谱密度分析

光学技术对于现代科学尤其是航天科学的发展起着越来越重要的作用。而具有高精度大口径光学元器件的跨尺度加工一直是现代光学技术的难点。超精密气囊抛光技术是基于计算机控制光学表面成形技术。其采用充气的柔性抛光气囊作为抛光工具,解决了传统数控抛光方法中抛光头不能很好地和工件吻合的缺点。以Preston方程为基础,研究了超精密气囊抛光的理论材料去除特性,建立了气囊抛光中进动运动方式下的材料去除模型,并针对气囊抛光工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正。在理论分析的基础上完成了一块口径为570 mm的平面楔形工件的抛光,使得工件的面形精度P-V值达到了1/8 ,RMS值达到1/75 。并分析了该元件的功率谱密度（PSD）曲线,窄带噪声及其产生原因。     

《非球面光学制造与测量技术文集》（内部资料）

《非球面光学制造与测量技术文集》介绍了目前非球面制造与测量技术的发展现状和趋势,涵盖了古典加工及现代先进制造技术中涉及光学非球面的优秀论文。内容包括：非球面光学系统设计、加工与检验;非球面光学加工;非球面零件光学检测技术研究;大口径透镜凸面零检验的补偿器设计;大口径离轴非球面制造技术一研磨、抛光技术;主动抛光盘磨制非球面的工艺与面形检测;主动抛光盘磨制非球面镜面控制技术的研究;大半径平凸柱面透镜的加工;光学零件柱面加工机研制;红外线聚光非球面透镜的单点金刚石镜面切削方法;计算机控制光学非球面的抛光等。     

Numerical Simulation on CCOS Controllable Variable

On the basis of Preston hypothesis, the motion relationship between tool and workpiece upon the tool‘s motion in planar model is analyzed. The effect on computer controlled optical surfacing (CCOS) caused by controllable variable is simulated except for the dwelling time, thus, some reference on theory is provided to optimize the former numerical control (NC) model, and fast manufacturing of large departure aspherics is realized.     

实现图像光学微分的方法研究

光学图像微分（边缘增强）是光学信息处理中突出信息的一种重要方法。本文介绍了全息复合光栅和光学子波变换在实现图像边缘增强中的应用,并进行了实验研究和原理分析。实验结果表明这两种方法都是实现图像边缘增强的有效方法,相比较而言,光学子波变换更为快速和实用。     

基于绝对关联度的图像目标边缘提取方法

针对传统边缘检测方法对光学经纬仪实际拍摄的含噪声图像边缘检测效果不理想的问题,将灰色系统理论引入图像边缘检测,通过绝对关联分析与边缘检测算子相结合,提出一种利用二阶微分算子作为参考序列,图像像素作为比较序列,通过计算灰色绝对关联度来检测图像边缘的方法。实验结果表明,该方法与现有方法相比,边缘检测效果更好,检测的边缘清晰、连续,对噪声图像边缘的检测精度较高,抗噪声能力强。     

高倍速光盘抖晃测试系统设计

在脉冲计数法的基础上结合边沿检测技术,设计了一种可用于高倍速的光盘抖晃测试系统,代替传统的时间间隔分析仪(TIA)。系统最大测量误差仅504ps,最高可工作在32倍速下。基于现场可编程门阵列FPGA芯片实现,结构简单、精度高、成本低及测试速度快,在盘片质量检测和抖晃特性研究领域有广泛的应用前景和实用价值。     

基于三角面元模型的复杂目标棱边提取

等效边缘电磁流法是计算超电大目标电磁散射特性的有力工具之一。当目标为复杂目标时,目标棱边提取是分析中的重要一环。文中根据目标模型特征提出了一种棱边提取的方法。使用商业软件Hypermesh建模并输出模型三角面元数据,采用穷举法给出所有三角面元及与其相邻的三角面元信息,通过设定角度阀值确定属于目标棱边的三角面元,接着判断该面元所含棱边的凹凸性,完成棱边提取。数值结果表明,该方法可以精准提取复杂目标棱边的数据信息。     

光突发交换网络的突发包组装和调度

光突发交换(OBS)由于结合了光线路交换和光分组交换的优点并且改进了两者的不足之处,成为实现IP over WDM的重要手段。主要研究实现光突发包在边缘路由器的组装生成和调度机制。通过模拟的方法研究边缘路由器的输出性能,包括输出流量的形状和时延特性。结果显示,不同服务等级的时延要求可以通过组装控制输出流的最大时延得以保证。同时边缘路由器组装和分配信道缓冲区设置和优先分配机制可以影响到输出光突发包的长度和突发度。     

静态背景下的运动目标检测算法

运动目标检测是计算机视觉研究的重要组成部分。为了改进传统运动目标检测算法存在空洞、阴影和虚假边缘现象,提出一种静态背景下基于五帧差分与背景边缘差分相结合的运动目标检测算法。该算法首先利用优化的Canny边缘检测算法快速简单地构建稳定的背景边缘模型,同时利用背景边缘检测差确定运动目标边缘;之后与五帧差分法检测的结果相累加;最后通过同化填充和后期相关处理提取完整、准确的运动目标区域。实验结果表明,该算法准确率高,连通性好,能满足实时性检测的要求。     

猫眼光学系统的硬边光阑效应研究

采用矩阵分解以及将硬边光阑窗口函数展开为复高斯函数叠加的方法,研究了高斯光束猫眼光学系统后的光阑效应;通过数值计算,分析了激光的反射规律.研究表明,入射光束束腰距离猫眼光学系统越远,光学系统的光阑效应越大;调整合适的正离焦量,可以使猫眼光学系统回波光强更高.理论分析和数值计算对猫眼系统的研究具有一定的参考意义.     

TFT-LCD边角漏光不良机理分析及改善研究

目前,薄膜晶体管型液晶显示器(Thin-Film Technology Liquid Crystal Display,TFT-LCD)已成为显示领域的主流产品,而液晶面板是TFT-LCD的一个重要组成部分。LCD边缘漏光会导致画面失真,影响可视效果,造成画面显示品质下降、良率降低,因此改善边缘漏光成为急待解决的问题。本文研究了液晶与PI膜层取向异常对边角漏光的影响、LC Pattern设计对边角漏光的影响、Si-Ball型号对边角漏光的影响等,结果证明LC Pattern设计对边角漏光具有较好的改善效果,Pattern拉伸可改善边角漏光但更易造成液晶穿刺现象,小滴优化不仅能改善边角漏光而且也能防止液晶穿刺。另外小型Si-Ball对边角漏光改善效果最优,同时从信赖性验证等方面可以排除较小Si-Ball,限定出Si-Ball选择范围。     

利用液晶电视实现光学图像的实时边缘提取

通过对扭曲向列型液晶电视的光学调制特性研究,利用其位相调制模式下灰度图像与位相调制的映射关系和光学干涉效应,实现了实时光学图像边缘提取.该方法不仅实时处理效果好,而且系统紧凑、操作简单.