能动抛光磨盘的有限元法分析

能动磨盘在光学抛光时随磨盘移动位置和旋转角度不同而产生不同的变形以实时与大口径被抛光工件表面实现良好的吻合。模拟了能动磨盘的工作过程,探讨了用于光学抛光的可行性。以加工直径1.5m,f1/2的抛物面光学元件为例,用有限元法对能动磨盘能够产生的变形进行了仿真计算,结果表明能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的二次曲面。     

能动抛光磨盘的变形实验研究

能动抛光磨盘实时产生不同的表面变形,在对大口径非球面光学元件进行精磨和抛光时实现与工件表面良好的大尺寸吻合,可以消除传统光学加工采用小尺寸磨头时带来的高频残余误差并提高加工效率。以加工直径1.3m左右,F/2的抛物面光学元件为例,对能动磨盘在不同离轴度时能够产生的变形进行了计算和实验。结果表明,能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的抛物面形状。对能动磨盘产生变形后的残余误差进行了分析。     

能动抛光磨盘的变形实验研究

 能动抛光磨盘实时产生不同的表面变形，在对大口径非球面光学元件进行精磨和抛光时实现与工件表面良好的大尺寸吻合，可以消除传统光学加工采用小尺寸磨头时带来的高频残余误差并提高加工效率。以加工直径1.3m左右，F/2的抛物面光学元件为例，对能动磨盘在不同离轴度时能够产生的变形进行了计算和实验。结果表明，能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的抛物面形状。对能动磨盘产生变形后的残余误差进行了分析。     

φ1.8m轻质镜能动磨盘技术抛光的柔性限位支撑设计仿真与优化分析

大口径轻质反射镜采用柔性支撑结构可以降低外界力载荷、惯性载荷及热载荷的负作用,从而保证光学系统的成像质量。为消除加工、检测与系统装调过程的定位误差,研究了应用于计算机控制能动磨盘加工(CCAL)技术抛光的柔性限位支撑模型。利用有限元分析软件(Ansys),分析φ1.8m轻质镜采用柔性限位支撑时,CCAL技术抛光引起轻质镜的最大倾斜量、最大主应力以及主镜面变化范围,对支撑盘的口径及位置进行了优化设计,模拟仿真18点弹簧在不同压缩量下的镜面变形。仿真分析结果表明,柔性限位支撑的结构刚度、轻质镜底板倾斜量满足能动磨盘加工条件,最大主应力强度远小于主镜的许用应力,主镜面变形符合加工要求。     

基于CMAC神经网络的能动磨盘智能控制实验研究

 针对能动磨盘面形控制系统的非线性和多变量特点,提出了基于CMAC神经网络的能动磨盘面形智能控制方法,以CMAC神经网络来映射磨盘面型和控制脉冲之间复杂的关系。为验证上述智能控制方法,搭建了由有效变形口径为420 mm能动磨盘和60路微位移阵列传感器组成的3单元能动磨盘面形检测实验平台,在该实验平台上进行了多组实验,利用微位移阵列传感器分别检测出能动磨盘在1单元、2单元和3单元驱动器作用下实验面形相对于理论面形的偏差,其中峰谷值分别为0.99,2.34和2.68 mm,均方根值分别为0.19,0.59和0.57 mm,实验结果验证了能动磨盘CMAC神经网络智能控制的可行性。     

基于CMAC神经网络的能动磨盘智能控制实验研究

针对能动磨盘面形控制系统的非线性和多变量特点,提出了基于CMAC神经网络的能动磨盘面形智能控制方法,以CMAC神经网络来映射磨盘面型和控制脉冲之间复杂的关系。为验证上述智能控制方法,搭建了由有效变形口径为420 mm能动磨盘和60路微位移阵列传感器组成的3单元能动磨盘面形检测实验平台,在该实验平台上进行了多组实验,利用微位移阵列传感器分别检测出能动磨盘在1单元、2单元和3单元驱动器作用下实验面形相对于理论面形的偏差,其中峰谷值分别为0.99,2.34和2.68 mm,均方根值分别为0.19,0.59和0.57 mm,实验结果验证了能动磨盘CMAC神经网络智能控制的可行性。     

能动磨盘变形检测中的各误差因素分析

针对现有f530 mm能动磨盘的检测系统（有效检测口径f420 mm）,系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差,并给出了各项误差对检测精度的影响。同时,还针对检测基座不完全水平的问题建立模型,应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况,结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据,补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。     

能动磨盘变形检测中的各误差因素分析

针对现有f530 mm能动磨盘的检测系统（有效检测口径f420 mm）,系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差,并给出了各项误差对检测精度的影响。同时,还针对检测基座不完全水平的问题建立模型,应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况,结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据,补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。     

蓝牙技术在大型镜面能动磨盘加工中的应用研究

利用蓝牙无线通信方式解决大型光学镜面加工中对能动磨盘的控制。该方法利用单片机控制蓝牙模块，采用基于HCI层的单片机对蓝牙模块控制的方法及PC机端通过RS232接口连接蓝牙模块互相配合，实现PC机与能动磨盘之间的通信。单片机根据蓝牙HCI层协议对蓝牙接收和发送数据进行处理。在蓝牙传输协议的基础上给出了应用于镜面能动磨盘加工中的软硬件实现方案。该技术克服了现在使用导电环带来的易磨损、成本高的缺点，对降低加工成本，减少复杂的工业布线有很大的意义。可以替代其他镜面加工中的导电环来进行控制数据传输，也可应用在其他无线串行通信领域。     

自适应光学与能动光学

自适应光学和能动光学是近２０年来发展起来的光学新技术，它赋予光学系统以能动可控的能力，为解决困扰光学界几百年之久传统光学技术无法克服动态干扰的老问题，成为高分辨率成像和强激光传输中的关键技术。文章介绍了自适应光学和能动光学原理、技术难点和解决办法。还介绍了我国在激光核聚变和高分辨率天文成像方面应用自适应光学的成果。     

基于弹性力学的应力加工方法有限元分析

基于弹性力学理论,对应力加工方法的原理、算法及玻璃薄板对复杂面型的模拟进行了研究。在球面镜周边分布力和力矩的状态下对球面变形为轴对称非球面进行了分析,以抛物面镜为例,采用有限元法对玻璃薄板周边施加均布弯矩后产生的变形量和最大应力进行了模拟、分析和仿真计算,得出的仿真结果与球面和抛物面之间的理想变形量进行比较,验证了基于弹性力学的应力加工方法加工旋转对称非球面理论的正确性。     

基于弹性力学的应力加工方法有限元分析

基于弹性力学理论,对应力加工方法的原理、算法及玻璃薄板对复杂面型的模拟进行了研究。在球面镜周边分布力和力矩的状态下对球面变形为轴对称非球面进行了分析,以抛物面镜为例,采用有限元法对玻璃薄板周边施加均布弯矩后产生的变形量和最大应力进行了模拟、分析和仿真计算,得出的仿真结果与球面和抛物面之间的理想变形量进行比较,验证了基于弹性力学的应力加工方法加工旋转对称非球面理论的正确性。     

主动抛光盘磨制非球面镜面控制技术的研究

介绍了抛光盘机械结构和基本运动方式,探讨了主动抛光盘的控制系统和面形检测,重点对变形技术进行了数学分析,并给出了实验结果。根据实验结果分析了面形误差产生的原因,讨论了主动抛光盘的动态响应和校正,给出了直径910mm,焦比为F/2的实验镜面磨制结果。     

基于PZT的非球面能动抛光盘设计优化

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,能够在PZT驱动器的作用下改变面形,用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,利用有限元分析方法,计算各驱动器的影响函数,计算非球面能动抛光盘的输出面形,与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例,当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm,分别计算比较,极头直径为Φ10mm时,19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差;以及19单元PZT圆形排布时,极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明,非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此,基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。     

Finite element analysis of nonsynchronous directional couplers

An accurate vector finite element solution of the nonsynchronous directional coupler problem is presented, illustrating coupling lengths and supermodes of the complete structures.