基于UMAC加工非球面光学零件PVT控制轨迹研究

本文论述了基于UMAC运动控制卡的控制系统构成,阐述了切线回转法加工非球面光学零件的基本原理,针对常用的非球面光学零件子午剖面曲线方程,给出了基于UMAC运动控制卡加工非球面光学零件PVT控制轨迹形成的具体计算方法,并计算出了三轴联动系统中各轴的运动轨迹方程,运用MATLAB对各轴的位移·时间关系和速度.时间关系进行了仿真,同时将各轴的位移-时间关系曲线和速度-时间关系曲线做了对比分析,从而得出了采用UMAC运动控制卡的PVT控制算法加工任意非球面面型的方法.     

切线法数控加工高次非球面新原理的提出

分析了当前数控加工非球面技术中产生环带波纹误差的主要原因,在此基础上提出了切线法数控加工高次非球面新原理。该切线法加工原理能使加工工具始终沿设计给定的非球面轨迹曲线的切线方向移动,从而能减少或消除非球面曲面成形过程中的环带波纹误差的产生,可获得高精度连续光滑的光学表面,进而提高非球面光学零件的加工效率并降低加工成本。     

光学非球面度的探讨

非球面度是描述非球面光学零件的重要参数,其值大小将影响到采用的加工方法、加工量的大小等.本文分析了几种非球面度的定义,研究了不同定义方法对采用计算机控制光学表面成形法指导加工的影响,从光学零件加工的角度探讨了光学非球面度的合理确定.     

光学非球面柔性抛光表面粗糙度的研究

为了研究FRP-1型非球面柔性抛光机加工非球面零件的可行性,利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光实验.采用单因素工艺研究法对抛光机的工件轴转速、非球面工件的口径和其最接近圆曲率半径等工艺参数对表面粗糙度的影响进行了分析.实验表明提高工件轴转速可提高抛光效率,且抛光小口径大曲率工件的效率要优于大口径小曲率的工件.在上述研究基础上对K9玻璃材料的非球面工件进行抛光实验,60 min后工件的表面粗糙度由最初的Ra150 nm收敛到Ra8.55 nm.利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光效果良好能够满足非球面光学零件的加工精度的要求.     

用切线法数控加工高次非球面

论述了切线法数控加工非球面的新原理,详细分析了实施该原理的三种可行的加工方法,即以工件轴为回转中心的成形方法、以磨轮轴上磨轮的几何中心Q点为回转中心的成形方法和以磨轮轴上M点为回转中心的成形方法,并建立了3种成形方法的轨迹成形数学模型。根据非球面加工性能的要求、保证机床构件精度的难易、机床动态特性的合理性和机床结构的合理性等问题考虑,确定了其中一种最合理的成形方法,即以磨轮轴上的M点为回转中心的成形方法。     

列表轴截形回转面电解磨削研究

用圆弧形砂轮中极法电解磨削列表轴截形回转面的方法,在对列表型值点进行三次样条拟合的前提下,对砂轮中心运动轨迹及靠模方程进行了求解,较为详细的论述了被加工表面的理论粗糙度,并给出了数学模型和具体实例。     

列表轴截形回转面电解磨削研究

用圆弧形砂轮中极法电解磨削列表轴截形回转面的方法，在对列表型值点进行三次样条拟合的前提下，对砂轮中心运动轨迹及靠模方程进行了求解，较为详细的论述了被加工表面的理论粗糙度，并给出了数学模型和具体实例。     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究--轨迹成形法加工新原理提出的依据

本文论述了光学非球面零件加工难的原因;分析了解决非球面零件加工难的关键;并指出了数控加工工艺系统对非球面加工造成误差的影响因素,以此得出探索和研究更为有效的加工非球面技术的必要性.     

大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究

针对大型光学非球面制造难度大的缺点，根据非球面的轴对称性，在对非球面方程及曲率分析基础上，采用简便的二轴联动超精密磨削机床，给出两种砂轮加工光学非球面的几何模型，分析了形成光学非球面造型误差的主要影响参数，并通过计算机仿真，得到一系列有价值的结果，即：(1)调整平行砂轮安装角以获得最大行程，可明显提高加工效率和精度；(2)为提高加工精度与效率，在保证砂轮形状精度前提下，带角圆砂轮应采用较大的角圆半径；(3)在加工效率、精度以及质量的稳定性上，带角圆砂轮比平行砂轮有显著的优势；(4)平行砂轮加工成本低，在缓变非球面的粗磨阶段，可用其以较小的安装角度达到加工要求．从而为提高加工效率与精度提供工具选择的依据．     

球面柔性抛光机

该设备由陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室研制开发，通过压缩气体使柔性抛光材料表面产生变形，以达到抛光模和被抛光零件密切大面积接触的目的．通过调节支撑件的摆幅、角度以及气体压力，达到非球面光学零件表面的均匀柔性（不改变原有面形）抛光．主要用于光学零件加工及超精密加工装置，特别适合非球面研磨机床磨削成形后的非球面光学零件柔性抛光加工，     

计算全息用于非球面检测的研究

为了实现对非球面的高精确度检测,提出,采用计算全息补偿干涉测量原理检测二元旋转对称非球面,分析了检测光路,推导出全息图条纹位置计算公式,得到了用于非球面检测的计算全息图样,并对测量光路进行了仿真分析,结果表明,计算全息补偿干涉测量法测量的均方差值比传统的干涉测量法小．     

非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

运动目标自动跟踪系统的控制平台设计

针对人体运动目标的自动实时跟踪,通过对现有的云台跟踪系统的比较,设计了一种新的适用于室内的运动摄像头自动跟踪运动人体目标的闭环控制系统,整个系统由图像采集摄像机、控制计算机、基于P89V51的单片机系统和步进电机4部分组成,系统小巧实用、稳定可靠、价格低廉.为实现跟踪系统的稳定性,提出了基于极坐标下的模糊控制跟踪运动目标.实验结果表明,本系统在实际应用中能实时自动跟踪室内运动人体目标,完成对运动目标的安全监控.     

非球面光学系统的光路计算方法与编程实现

针对非球面光学系统的复杂性,给出了一种有效的光路计算方法,并导出了光路计算的通用公式和符号规则。该方法首先以光线与过折射面顶点的切平面的交点为起点,采取步进逼近的方法确定入射点在光线上的位置区间;然后利用二分法在该区间内高精度求解入射点的坐标。可高精度求得入射点法线和折射光线方位,并计算出累积光程和系统透过率。基于该方法编制的光路计算程序已应用于OCT(光学层析成像)系统的仿真研究,其计算精度和效率得到了验证。     

非球面并联仿形磨床的靠模原理与误差分析

本文介绍了并联仿形法加工光学非球面的靠模原理,并提出了一种加工测量一体化的非球面磨床的总体结构.运用齐次坐标转换法,对磨床的误差传动链进行了详细分析,建立了误差方程.结合实际,若线误差取0.2μm,角误差取0.2,″则最后的加工精度,按概率法合成可达1.65μm量级,具有实用价值.     

非球面镜超光滑加工控制软件的研究

根据非球面光学元件超光滑加工工艺的要求,研究并实现了非球面镜超光滑数控加工的磨头控制算法。首先,从加工的角度分析了软件的功能要求,提出了软件的整体结构以及路径规划及后置处理模块的处理流程;然后,研究了回转对称非球面的母线离散算法,并在此基础上研究了非球面母线的双圆弧拟合算法。针对超光滑机床的机械结构,给出了其后置处理算法;最后,利用所述的控制算法在VC＋＋环境下开发了超光滑加工控制软件,并成功应用于超光滑数控加工。     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究--轨迹成形法加工非球面光学零件新原理

本文主要论述轨迹成形法加工非球面光学零件新原理的理论依据、机床的基本结构和成形原理以及相对于数控加工的优点.     

一种新型光学非球面──渐开非球面

本文推导了一种新型光学非球面──渐开非球面的一般方程式。并分析介绍了它的几何特性、象差特性和工艺特性。它在光学系统中有良好的实用价值。