并联机构在磁流变抛光装置中的应用

论述了非球面光学元件在现代工业领域中的重要性及其面型修整与抛光中存在的困难,在分析了传统磁流变抛光装置原理的基础上,提出了将Stewart并联机构应用于磁流变抛光装置的方法,该方法对于非球面光学元件的精密抛光具有重要的参考价值.     

微机控制光学非球面加工

光学非球面加工控制系统是由主机IBM-PC与直接控制(单板机)两级组成的分布式控制系统。IBM-PC完成对非球面面形误差的分析与计算进而自动生成加工程序;单板机控制装置控制抛光机,带动抛光模按加工程序要求,在非球面表面运动。本文主要介绍数控装置的实现,系统安全,断电保护措施以及IBM-PC与单板机双机通讯等。 1.系统的组成及工作原理在光学系统中,应用非球面能够校正像差,改善像质,简化光学系统结构,减轻重量。因而在航空航天光学系统,天文观测,红外技术等诸多方面都有广泛的应用价值。但由于非球面加工与检测的困难,使其应用受到阻碍。对高精度的大型非球面,目前国内一般采用普通研磨抛光法,用刀口仪测量根据阴影图来定性判断误差,在抛光机上,由人工修正抛光模,来控制加工精度。     

离轴非球面的计算全息图高精度检测技术

为了实现离轴非球面高精度定位、光路对准及面形检验,提出了一种使用计算全息图(CGH)技术实现离轴非球面高精度光学检测的方法.将被检非球面倾斜平移后作为轴上自由曲面进行CGH补偿检测设计,从而减小了检测光路的相对口径和CGH所需补偿像差,提高了CGH检测精度.使用自行开发的CGH专用设计计算软件,设计完成的CGH同时具有...     

确定性抛光非球面光学元件残余误差的评价方法

研究非球面光学元件确定性抛光中表面残余误差的评价方法。对两种非球面残余误差的评价方法,分别为轴向误差法和法向误差法,进行理论研究。指出非球面的残余误差理论上应使用法向误差法来评价,并提出一种基于轴向残余误差求解法向残余误差的方法,继而对二者进行比较发现两者存在一定的偏差,并且差值从非球面的中心向边缘方向逐渐增大。以气囊抛光和数控小磨头抛光为例,通过试验表明使用轴向误差法评价残余误差,进行确定性抛光引入了不同程度的加工误差,引入的加工误差的大小与非球面光学元件的口径和顶点曲率半径的比值(即"相对孔径")成正相关,故对于相对孔径较小的非球面光学元件在确定性抛光中可使用轴向误差法替代法向误差法作为残余误差的评价方法,反之,则应使用法向误差法。     

刀具摆动法加工轴对称非球面光学零件新技术的研究

为了解决非球面光学零件加工难的问题,就轴对称二次非球面提出了刀具摆动非球面加工的新方法,通过对该方法的理论说明,以抛物面为例对其进行了理论验证,并在给定的表面粗糙度下对机床进行运动分析,进而说明了该技术的优点.     

《非球面加工与检测技术》专题文章导读

非球面光学元件与球面光学元件相比具有诸多优点，例如：在不增加独立像差个数的前提下，增加了自变量个数，从而增加了像差校正的自由度。这一特点在实际工程应用中的意义在于：合理采用非球面的光学系统在体积、重量方面远小于球面系统，而成像质量却优于后者。以空间相机为例，采用全反射非球面光学结构，系统在保证高成像质量的同时，体积、重量、可靠性、发射成本等方面均优于球面系统。正因如此，非球面在航空、航天、国防以及高科技民用领域得到了广泛的应用。     

光学玻璃非球面元件模压过程仿真与实验

为了分析光学玻璃非球面元件模压工艺过程并选择出最优的加工工艺参数,采用有限元分析模型,对L-BAL42光学玻璃非球面元件的模压过程进行了预先工艺仿真。基于有限元分析软件MSC.Marc仿真了非球面光学玻璃模压工艺过程,讨论了模压速率、模压温度对光学玻璃非球面元件模压成型后等效应力的影响,并获得了最优的工艺参数。最后使用GMP-415V光学玻璃模压设备,实验给出一个非球面透镜的模压结果,其面形精度PV值优于0.3,表面粗糙度Ra小于3nm。其结果表明,采用有限元仿真光学玻璃非球面元件的模压工艺工程是可行的,可用于各种光学材料和各种非球面元件的预先仿真工艺分析,为各种元件的模压快速成型提供技术保障。实验研究达到了高精度光学玻璃非球面元件模压快速成型的目的。     

基于MFC与OpenGL的光学非球面仿真

本文研究了基于MFC和OpenGL的光学非球面仿真平台的设计方法,给出了MFC下对话框控件中绘制二维图形和OpenGL绘制三维图形的一般方法和步骤,实现了对轴对称非球面、非轴对称非球面的仿真以及非球面测量数据的读取与显示。     

红外光学元件的单点金刚石精密数控车削加工技术研究

针对我国红外热像仪、探测仪及惯性约束核聚变工程对红外晶体类非球面光学元件的需求,开展单点金刚石精密数控车削加工技术研究,分析单点金刚石精密数控车削加工的技术特点及应用范围、机床整体布局及内部结构型式;介绍该项技术国内外发展现状与趋势,对该项技术的应用发展前景做出分析和预测。在消化和引进国外先进制造技术和最新研究成果的基础上,突破单点金刚石精密数控车削加工关键制造技术,解决我国非球面精密数控车削加工技术和设备依赖引进的问题,实现单点金刚石精密数控车削加工技术及设备国产化,提高我国精密加工技术水平和设备制造能力。     

采用混合光学系统的宽视场头盔显示器

本文描述了采用玻璃和聚合物光学元件（包括非球面）的混合光学系统在宽视场头盔显示器（HMD）中的模拟和可视化。     

空间相机主支撑结构拓扑优化设计

针对目前空间相机主支撑结构设计中难于同时保证重量轻且刚度高的问题,提出了采用拓扑优化方法对空间相机光学系统主支撑结构进行优化设计的方案,并采用有限元分析法对两种空间相机主支撑结构优化设计的结果进行了检验。对卡塞格林光学系统和TMA光学系统主支撑结构进行拓扑优化后做了比较,卡塞格林光学系统主支撑结构一阶固有频率从41 Hz提高到72 Hz,重量降低了15%;TMA光学系统主支撑结构在一阶固有频率不降低的情况下,重量降低了35% 。结果表明,采用拓扑优化设计方法缩短了设计周期,提高了空间相机主支撑结构的性能,有效降低了支撑结构重量,满足了系统设计要求。     

混合田口法和有限元法的竹根挖掘机支架结构优化设计

竹根挖掘机可以去除土壤中残余竹根,提高土地资源的利用率。支架结构是竹根挖掘机工作机构的主要支撑和工作部件,其结构强度对于竹根挖掘工作的保证至关重要。混合田口法和有限元法对支架结构进行多目标结构优化设计,在保证结构刚度的同时,进一步优化结构的材料分布。优化设计结果表明,优化后的支架最大偏移量比原方案减少了3.22%,同时质量减少了0.33%,优化了支架结构的同时有效提高了支架的性能,最后还制作了支架的物理样机。该研究为竹根挖掘机等农业机械的优化设计提供了参考。     

Bipod柔性结构在小型反射镜支撑中的应用

设计了一种由3组Bipod组成的柔性支撑结构,用于提高在实际工作条件下小型反射镜的面形精度。首先,利用伴随变换建立了Bipod及由其组成的支撑结构的柔度矩阵;利用MATLAB优化Bipod的结构参数,以满足径向刚度最小时轴向刚度最大的要求。然后,对优化后的支撑结构施加力和热载荷进行了仿真验证。最后,利用zygo干涉仪验证该支撑结构的热稳定性。结果表明,Bipod柔性支撑结构在保证反射镜良好热稳定性的同时,可以有效降低外界动态载荷对反射镜的影响;不仅具有良好的动态特性,且能在力热耦合载荷下保持较好的面形。分析显示其1阶固有频率达到1 781.7Hz,与理论计算相比,相对误差约为1%。     

一种并联结构的显示器移动支持系统

提出一种基于并联机构的显示器移动支持系统。分析了并联机构运动学模型的正反解,建立了工作空间模型并利用MATLAB对机构参数进行了设计。分析结果对显示器移动支持系统的结构设计和控制系统设计提供了重要理论依据。     

双机立体合成器支撑结构改进与分析

分析两种支撑结构工艺特点,采用SolidWorks软件[1]的SimulationXpress模块,对两种支撑结构进行计算机仿真分析,通过比较分析确定相对最优支撑结构,并对其进行优化改进,对改进后支撑结构进行模拟,将模拟应变值与实验测得的应变数值进行对比,通过软件仿真模拟与实验测试相结合的方法可以减少实际加工成本,提高...     

大口径轻量化主镜边缘侧向支撑的优化设计

对大口径主镜的侧向支撑结构进行了优化,以便最大限度地降低重力作用下的镜面变形。首先,从理论上给出了一种优化主镜边缘侧支撑结构的判据和思路,然后,引入边缘切向剪切侧支撑原理,阐述了这种支撑形式的优化思想和优势。以口径为2060mm的扇形轻量化主镜作为分析实例,采用16个边缘离散支撑点,优化设计等角间距侧向支撑,并针对轻量化主镜的结构特点和等角间距支撑下支撑力值相差较大的缺点,将等角间距改为不等角间距侧向支撑,分析推导了相应的支撑力公式。结果显示,改进后的支撑形式提高了系统的支撑刚度,镜面变形由原来的1.723nm降为1.633nm。所研究的边缘切向剪切支撑方式很大程度上保证了主镜镜面面形,对不同口径的扇形孔轻量化主镜的设计有普适性。     

数控加工中心丝杠专用轴承单元

通过分析现有丝杠支撑轴承结构及其组配、安装方式,提出了数控加工中心丝杠专用轴承单元化设计理念,介绍了轴承单元结构设计、主参数优化设计和预载间隙设置等方法。     

高机动雷达载车平台结构强度分析与优化

文中采用边界位移补偿法优化某高机动雷达载车平台多撑腿结构强度。通过调整撑腿的边界位移,分析不同载荷工况下影响载车平台强度的因素,优化载车平台撑腿调平方案,提高结构强度性能。仿真结果表明,优化方案显著提高载车平台的强度性能,满足雷达载车平台风载荷环境下的强度要求。     

联运液化天然气（LN G）罐箱内容器与外壳连接结构优化设计

对一台联运LNG罐式集装箱的内容器外壳连接结构进行了强度计算和应力分析。根据计算结果,对应力水平较高的内容器固定端支撑座结构和外壳下部滑动端支撑罩结构进行了改进,改进后的罐箱内容器和外壳支撑罩结构最大应力水平有较大幅度的降低,能够满足设计工况的要求。     

架空索道塔架的有限元建模与分析计算

运用ANSYS软件为主要工具,结合某架空索道塔架有限元模型详细的建立过程,准确地计算出该塔架的应力及变形情况,全面分析它的整体力学性能,为结构优化设计提供可靠的理论依据.