大口径非球面光学元件测量调心调平工作台系统研究

为避免大口径高精度非球面光学元件在进行离线测量时存在位姿误差,提出一种精密调心调平工作台设计方案,解决了非球面镜在离线测量时因装卡不当造成的X、Y、Z方向偏差的问题。通过分析转台与非球面在空间6个自由度上存在的相对位姿误差,并以最小二乘法为基础数学理论、模型参数评估为导向,建立基于最小二乘法的优化模型。结果表明:该模型在校正上述误差源上具有极高的精度,验证了所提出的精密调心调平工作台可作为一个独立附件来改善大口径非球面光学元件的加工与测量环境,提高磨削加工精度。

中大口径非球面光学元件小工具数控抛光技术通过鉴定

中国兵器工业集团公司所属长春工艺设备研究所承担的“十五”支撑技术预研项目“Ф500mm中大口径非球面光学元件小工具数控抛光技术”通过成果鉴定。

非球面光学元件的快速制造技术

为满足光学行业的市场需求,非球面光学元件的快速制造技术是实现低成本、批量化、高精度生产的最佳解决方案之一。本文主要介绍了非球面光学元件的快速制造技术,包括精密光学玻璃模压成型技术和精密光学塑料注射成型技术,并对两种技术与其他非球面光学元件的制造技术进行了对比,阐述了模具材料种类、模具加工方法、成型材料、成型过程等内容。最后总结了近年来非球面光学元件的快速制造技术的发展现状,并对未来发展进行了展望。

非球面光学元件的面形检测专利技术现状

非球面光学元件是表面形状偏离球面的光学元件,具有自由度高、灵活性强的特点,具有广泛的应用前景,但其检测方法是阻碍其发展的一大难题。以非球面光学元件的面形检测技术的专利申请作为分析对象,本文重点分析全球范围内关于非球面光学元件的面形检测技术的申请量、技术发展状况以及重点技术分支发展路线。

大口径非球面元件可控气囊抛光系统

根据大口径非球面光学元件的实际加工需要,设计并制造可控气囊抛光系统,并对机构进行运动学仿真,仿真结果表明,气囊自转轴的运动空间可以满足大口径非球面光学元件的连续进动加工要求。为了证明所设计系统的可加工性,以直径320mm的圆形平面光学元件进行加工实验。经过该气囊抛光工具24h的抛光后,工件达到较好的面型精度,光学元件的表面粗糙度由0.272λ减小到0.068λ(λ=632.8nm),PV值从1.671λ降低到0.905λ。对光学元件的实际加工实验结果表明:可控气囊抛光系统在加工过程中结构稳定性好,符合设计要求,可有效提高加工工件面型精度。

大口径光学非球面镜先进制造技术概述

在光学系统中使用非球面可以有效校正像差,改善像质,进而简化系统结构;并且增大系统口径可以从根本上提高系统的分辨本领,因此在基础科学研究、天文学宇宙探测以及国防安全等领域都对大口径非球面镜有着迫切需求。大口径非球面的制造在现代光学制造工程中扮演着重要的角色。本文以大口径非球面镜的先进制造为主题,对大口径非球面镜的光学加工技术,特别是研磨抛光技术及其过程中所采用的面形检测方法进行了综述,特别总结了新一代先进光学制造的技术特征,展望了未来大口径非球面镜的制造策略。

光学非球面元件非球面度计算方法

详细介绍光学非球面元件非球面度计算的牛顿迭代法、近似法、最小二乘法 3种方法 ,并根据工程实践比较了 3种方法的优缺点 ,得出了工程应用中的结论 :近似法适用于一些相对孔径较小的非球面 ,否则误差会较大 ;牛顿迭代法的精度较高 ,但计算量大也最复杂 ,且不能直接得到最接近参考圆的圆心位置坐标 ;最小二乘法的计算方法简单 ,不涉及求导、积分、迭代 ,适合编写计算程序 。

制作在非球面基底上的红外衍射光学元件

用金刚石车床车削的方法在锗材料上成功地加工了折射 衍射混合式红外光学透镜 ,其中的衍射面制作在非球面的基底上 ,是国内首个制作在曲面基底上的混合成像元件 .对折 衍射混合透镜和不带衍射环带的对比透镜的测试结果表明 ,衍射面加工效果良好 ,有效地减小了此单片镜系统的色差 ,明显提高了系统的成像质量 。

中小口径非球面元件加工技术的探讨

结合非球面轮廓检验和抛光工艺技术设备的研究 ,探讨了一种规范化的针对中小口径非球面元件的加工方法 ,并具体分析了实现非球面高效率批量化生产的技术途径 ,为中小非球面元件的广泛应用提供了有利的技术支持。

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。

大口径非球面光学研抛压力控制系统

根据大口径非球面光学元件研抛工艺的需求,基于行星式研抛装置设计了一种新型的双路气压平衡研抛压力控制系统。该系统利用低摩擦气缸,压力传感器和两个电气比例阀构建研抛气压闭环回路。分析了系统工作原理,建立了压力控制系统的非线性模型。为了实现恒压控制,运用前馈控制及双模态PID控制算法设计了复合控制器。实验结果表明,该系统能实现研抛压力的平缓过渡,可完成研抛压力的无级调节和柔性控制,输出研抛压力在0到350N可调,稳态压力波动小于1N,对气缸活塞位移波动干扰有较强的鲁棒性。该系统基本满足研抛系统对研抛压力稳定性和精确度的要求。

异形口径离轴非球面光学加工与测试技术

针对离轴非球面制造的难点,研究分析了碳化硅非球面尤其是异形离轴非球面加工和检测的各项关键技术。首先利用加工中心DMG对离轴非球面进行了铣磨和表面成形,然后运用实验室自行研制的非球面加工中心FSGJ-2对离轴非球面进行了研磨和抛光,最后利用离子束对其进行了精抛光,并分别利用三坐标测量仪和激光跟踪仪对非球面进行面形轮廓测定和光学参数及几何量的精确控制。结合工程实践对一口径为600mm×270mm的类八角形离轴碳化硅非球面反射镜进行了超精加工与检测,并专门设计研制了光学补偿检测装置,对其进行了零位补偿干涉测量,其最终面形PV值为0.219λ,RMS值为0.018λ。

中大口径轴对称光学非球面超精密磨削数控机床的研制

通过系统分析轴对称中大口径方形光学非球面包络法加工原理,提出了非球面磨削加工机床各轴系运动的数学控制模型,设计并研制了非球面精密磨削加工机床及机床速度、位移双闭环控制系统,在研制的加工机床上进行了330×300mm的方形光学非球面镜片磨削试验,并采用数字型电感测微仪设计了非球面在线检测系统,通过对加工后的光学非球面进行在线检测,试验结果表明设计并研制的光学非球面磨削加工机床加工精度满足光学非球面镜片加工面形精度PV值达到4μm的要求,且加工效率高,适用于中大口径非球面磨削加工。

小口径非球面光学模具斜轴磨削加工试验研究

小口径非球面光学模具采用超精密斜轴磨削加工避免传统直交磨削法中砂轮轴与工件发生干涉的问题.选用碳化钨和不锈钢材料作为工件,采用斜轴磨削法,对小口径非球面光学模具磨削加工进行试验研究.结果表明:碳化钨模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a1 nm和PV 182 nm,不锈钢模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a4 nm和PV 304 nm,说明碳化钨模具的磨削效果明显优于不锈钢模具,且磨削后表面质量随工件转速、砂轮转速及砂轮粒度增加而变好,随磨削深度及进给深度增加而变差.

小口径非球面光学玻璃透镜模具超精密数控复合机床的研发与应用

一、概述传统的非球面光学玻璃透镜制造一般采用材料去除的机械加工法。通过粗磨、精磨、抛光、磨边等十几道工序加工而成，制造周期长，加工精度不稳定，生产效率和工艺稳定性无法满足迅速发展的行业需求。因此，

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。

小型非球面光学元件测量技术研究

非球面光学元件应用越来越广泛,其测量技术非常关键。本文研究了小型非球面光学元件的各种面形测量方法,针对其测量原理进行了分类和对比,对其优缺点和适用范围进行了讨论,同时分析了各种测量方法实现的关键技术和面临的挑战。

非球面光学元件的制造技术(英文)

非球面光学元件广泛用于不同领域,但它们的成功应用主要取决于其质量和制造费用。近几年来,通过开发计算机数控光学加工机械和新的制造技术,已经取得了大的进展。本文涉及制作非球面所用的主要技术。总结将指明适合的用途和这些方法中的每一项的技术成就。两个实际的例子表明非球面光学元件的挑战和光明未来。

大量程高精度非球面光学元件检测平台设计

针对目前高精度，大量程的非球面检测需求，综合考虑各部件对平台精度的影响，完成了对平台的机械系统，探测系统和运动控制系统的设计．该非球面光学元件检测平台采用花岗岩框架结构，以增加整体结构的刚度，减小自身热变形引起的几何误差．系统的探测系统采用了接触／非接触式双重测量的检测方法，既提高了测量的速度，又增加了测量数据的可靠性．运动控制系统则采用运动控制卡＋伺服电机的三轴联动的开放式运动控制方式，满足了高精度非球面光学元件的检测需要．

我国首座非球面光学元件产业化基地在昆明建成

我国第一座非球面光学元件产业化基地于今年三月在云南昆明建成,目前已进入产业化生产,该基地的建成填补了我国非球面镜片产业化生产技术的空白。 所谓非球面光学元件,是指面形由多项高次方程决定、面形上各点的半径均不相同的光学元件。