碳化硅基底改性硅表面的磁流变抛光

为克服传统抛光方法在硅改性的碳化硅表面抛光存在的不足,采用磁流变抛光在精抛光阶段实现面形误差高效去除和快速收敛。基于实际应用中的对磁流变抛光液的需求,提出了磁流变液的性能要求,并配制了适合改性硅表面抛光的磁流变抛光液,检测所配制的抛光液体的流变特性和分散稳定性,证明了液体具有良好的性能。对口径为130 mm(有效口径为120 mm)的硅改性的同轴非球面碳化硅工件进行实际抛光。经过两个周期约3 h的抛光,面形误差均方根(RMS)从0.051λ(λ=632.8 nm)快速收敛至0.012λ,粗糙度Ra达0.618 nm。验证了所配制的磁流变抛光液满足碳化硅基底改性硅表面的抛光需求,证明了磁流变抛光技术在镜面硅改性后精抛光阶段具有独特的优势。     

圆弧砂轮修整评价及非球面磨削误差补偿技术

利用杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并采用非接触式位移传感器实现对圆弧砂轮的测量,提出将修整后圆弧砂轮的圆跳动误差值与圆弧半径误差值网格化后用于评价修整效果。根据磨削加工原理,计算匹配的修整测量参数并利用修整误差进行补偿加工。修整实验表明,杯形砂轮修整方式是一种理想的修整方式,对比传统的磨削加工,修整误差的补偿加工效果明显,两次补偿加工后的面形误差分别减小了36.5%和28.1%。     

基于运动控制技术的非球面测量系统

为满足非球面光学元件表面精度的测量要求，设计和实现了一种高效数控非球面测量系统．系统基于运动控制技术，构建了四轴联动的测量工作平台．根据数据采集原理，实现对非球面工件表面形位参数进行连续采样．整个系统采用工控微机作为上位机非实时控制，下位机采用高速DSP进行实时控制．在Windows操作系统下，用Visaul C＋＋开发工具完成了测量系统的软件开发．最后通过实验对测量系统的稳定性及其误差进行了分析．实验结果表明，系统行程为100～120mm，系统误差小于5μm，能满足普通光学非球面元件测量精度的要求，同时系统体现了较好的通用性和可靠性．     

基于DSP的伺服控制系统在非球面检测平台上的研究

根据高精度非球面表面检测的要求,提出一种用于微纳精度测量的非球面检测平台伺服控制系统.系统基于高性能数字信号处理器(以下简称DSP)芯片控制技术,采用德州仪器(Ti)公司的TMS320F2812运动控制开发板对三轴伺服电机进行实时控制.系统硬件上设计了DSP外围驱动电路,实现了对交流伺服系统的控制.反馈电路采用模块化设计,完成了对电机编码器和直线光栅尺输出信号的采集.在Windows操作系统下,用CCS2.0开发工具完成了DSP芯片软件上编程,包括数字比例-积分-微分(以下简称PID)算法,数字测速M/T法等,简化了外围硬件设计.系统具有完整的DSP芯片的运动函数编程以及硬件模块的扩展功能.最后通过实验在双轴工作平台上进行定位分析和稳定性仿真,系统达到较高的位置控制.     

小型非球面超精密加工建模及控制技术研究

根据高精度小型非球面制造的需要,探讨了一种针对小型非球面元件的加工方法,并分析了实现数控加工控制的技术途径.根据非球面加工理论,基于工控机和Windows系统,用VB.NET开发实现了小型非球面数控加工控制软件.     

二次非球面镜参数求解模型及求解算法研究

摘要：零位补偿检测的结果常作为非球面元件加工过程中的标准,当零位补偿器可能存在问题时能否保证非球面顶点曲率及二次曲面常数的精度是一个重要问题。本文基于二次曲面方程,建立了非球面顶点曲率半径R以及二次曲面常数k的求解模型并推导了基于奇异值分解SVD方法的求解算法。通过对一块孔径为1229mm的非球面反射镜进行模拟仿真计算,经过优化,该算法的求解精度可以达到△R＝0.1%,△k＝0.14%,从而实现对非球面镜零位补偿检测的有效补充。     

工业机器人在离轴非球面抛光中的坐标变换

提出了利用工业机器人模拟人工手修在光学器件抛光过程中的应用技术,并分析该技术的优势。在工业机器人加工过程中,对于曲面方程已知的自由曲面,要保持加工工具与被加工工件表面法线方向一直,提出了针对这种需求的空间坐标转换算法,并通过转换成机器人内部编程代码来实现。试验结果证明该算法稳定可靠,在机器人对自由曲面加工过程中保持路径上每个离散点保持工具垂直于镜面。     

非球面复制成型技术的研究

光学非球面复制成型技术是一种通过面形转移的方法成型光学非球面的技术,即将高精度非球面光学元件(母模)的表面利用脱模膜和胶粘剂转移到球面光学元件(基体)的表面上,并保持原非球面光学元件的光学品质,使球面变成非球面。介绍了该技术的基本原理以及所进行的工艺实验(镀膜、脱模、胶合等),给出了母模和复制件的面形图,证明了该技术用于中小口径非球面光学元件的制造具有较高的精度。