衍射光学元件车削误差控制技术

衍射光学元件在光学系统中的应用越来越广泛,对衍射结构的加工质量提出了更高的要求。单点金刚石车削可直接加工出高精度衍射微结构表面,但衍射结构的位置误差和表面质量对其光学性能有较大影响。为了提高衍射光学元件的性能,需要精确控制其车削误差。基于此,分析了影响衍射元件加工质量的因素,建立了揭示位置误差、衍射面形状和刀具半径之间的关系的数学模型,揭示了衍射带位置精度影响规律。通过补偿加工提升基底表面质量来提高衍射曲面面形精度。结合仿真模型与粗糙度影响参数,指导车削刀具半径的选取。最后,基于仿真结果,选择半径为0.02 mm的半圆弧刀具加工,最终加工的衍射元件面形误差为292 nm,衍射环带位置误差最大为55 nm,高度误差最大为16 nm,粗糙度为5.6 nm。实验结果表明,该预测模型可以指导衍射光学元件高精度表面形貌的获取,有利于提高光学系统的成像质量,为高精度衍射光学元件的批量生产提供了技术支持,具有广泛的工程应用价值。

激光测量标定机器人坐标系位姿变换的正交化解算

针对大型装备智能制造中的机器人在线位姿激光跟踪测量与实时引导需求,提出了一种机器人坐标系与激光测量坐标系标定转换和解算方法。设计了基于距离原则的机器人末端光学工具中心点TCP(Tool Center Point)位置标定算法。通过运用空间点坐标重心化配置算法和基于罗德里格矩阵变换的最小二乘优化算法解算出了具有单位正交性的位姿变换旋转矩阵。进行了机器人坐标系位姿变换激光测量标定和优化对比实验,旋转矩阵初值和正交优化值进行点坐标转换后的综合RMSE分别为0.579 0mm和0.501 5mm。结果表明该方法能够有效改进姿态旋转矩阵正交性,并提高位姿变换解算精度。

基于激光位移传感器的钻具接头形位尺寸测量系统

钻具接头形位尺寸测量一直是困扰现代化工业生产的一个重要技术难题,为此,设计了一种基于激光位移传感器的非接触式自动测量系统。该系统克服了传统的人工检测方法效率低下、检测精度低的缺点,具有稳定可靠的导轨机构和高灵敏度信号处理算法等特性。系统采用自适应平滑法进行信号预处理,提出一种基于点特征提取算法准确定位形位尺寸,最后对测量仪器的误差进行综合分析。实验结果表明该仪器具有较高的测量重复性和测量精度,具有很高的应用价值和广泛的应用前景。

飞机数字化测量辅助装配技术及应用

先阐述了数字化测量辅助装配技术的作用与优势,并对该技术实施所需分析的问题和主要原则进行说明,然后详述和分析其实施过程。最后,针对大型飞机机身段对接装配,举例说明数字化测量辅助装配技术在其中的应用。

以激光焊接头ALO3为例浅析机器人应用工具维修测试方法

总结了机器人应用工具的特点,并以激光焊接头ALO3为例设计了应用工具维修测试方案及机器人工具参考点偏差的补偿办法,实践验证该方案及方法可以满足维修测试需求。其维修测试方法对于机器人应用工具的测试与维修具有普遍适用性。

机身部件对合台的设计与制造

首先分析了机身部件对合台的功能、特点,以便人们准确把握机身对合台的设计和制造方向。然后,完整地介绍了机身部件对合台的研制过程,并详细地分析了技术难点,这对工装数字化的研制具有广泛的借鉴意义。通过技术难点分析,企业可以有效提高制造过程的可操作性和制造准确性。

眼科光学相干断层扫描成像设备关键参数计量技术研究

光学相干断层扫描成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种新兴的三维成像技术,在眼科诊断领域已得到广泛临床应用。基于OCT技术准确有效诊疗的前提是OCT设备输出的量值精准可靠,而这又离不开对OCT设备关键参数的准确计量与有效评价。针对眼科OCT设备,本研究设计、制作并测试了几种计量校准工具:基于国际标准ISO16971:2015设计的校准工具,基于3D打印技术制作的三维分辨率模型眼,基于自旋涂覆薄膜技术制作的层状结构模型眼和基于点扩散函数(Point Spread Function,PSF)理论制作的PSF模体。对比不同校准工具在检测OCT设备横向分辨率、轴向分辨率、视场角、深度测量准确性、信噪比、OCT扫描与眼底预览图像匹配程度等关键参数时的特点与差异。结果表明,现有的这几种校准工具适用于不同的参数检测,一种集成度更高、适用范围更大、具备完整溯源链且能够较长时间保持性能稳定可靠的校准工具依然值得期待。

基于机器视觉的刀具轮廓在线检测方法的研究

超精密单点金刚石车削过程中需要对刀具参数进行检测。基于机器视觉原理,采用新型的机械结构设计了新型刀具在线检测系统。通过垂直放置的两组由同轴远心镜头和CMOS相机组成的光学系统来获取车刀刀尖正面及侧面的图像,再经图像处理系统来获取刀具的轮廓及位置信息,完成对刀具轮廓及位置的在线检测,实验验证可实现测量的重复性定位精度达1μm。在线检测的方式借助了超精密车床自身的高精度和运动机构,可以保证相机焦点和机床主轴之间的相对位置关系,弥补了目前刀具检测系统稳定性差和重复性精度低的不足,提高了加工的整体效率。

精密镜面的加工及其快速微动伺服刀架的研制

论述采用数控单刃金刚石车削（ＮＣＳＰＤＴ）技术加工非轴对称光学精密镜面的原理、系统结构及其实现，介绍了实现加工的执行机构———快速微动伺服刀架的研制。

超精密车削中精度层次渐进的两步对刀法

为了进一步提高单点金刚石超精密车削的加工精度,满足现代光学元件对高精度制造的要求,对单点金刚石超精密车削过程中高精度的对刀方法进行研究。基于车削加工原理分析创成光学元件时对刀误差对加工表面面形精度的影响。结合传统对刀方法以及误差影响理论分析,提出一种精度层次渐进的两步对刀法,以减小或彻底消除对刀误差,进一步提高加工精度。实验结果表明:相较于传统对刀法,采用所提出的精度层次渐进的两步对刀法对刀所加工出的球面反射镜表面面形均方根(RMS)值和峰谷(PV)值分别降低了52.03%和58.86%,证明高精度的对刀方法是实现光学元件超精密车削加工的重要前提。为提高光学表面车削精度所提出的精度层次渐进的两步对刀法是有效的。