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．     

大视场大相对孔径长波红外物镜

介绍适用于非致冷焦平面阵列(FPA)探测器的大视场大相对孔径长波红外物镜设计与研制.由三块非球面锗透镜组成,采用"负-正-正"像方远心光路,全视场角和相对孔径分别达135°和F/0.8.镜头的成像性能接近于衍射受限,具有体积小、重量轻、像面辐照度均匀等优点.给出非球面锗透镜的研制、测试结果和用此光学系统得到的室内目标热辐射成像图片.     

小半径柱面镜光学加工工艺研究

针对某新型导弹激光系统提出的小半径柱面镜,通过对传统柱面镜加工方法的综合分析比较,选择合适的加工方法、用不同抛光模层进行抛光比较,对多种分离器材料和分离器槽的长短、模具的摆动幅度等进行工艺试验,使小圆棒柱面镜的表面粗糙度最小值达到Ra 0.005 m,优于设计图纸表面粗糙度Ra 0.01 m的要求,后续再磨去多余的半个圆柱,形成并达到平面的技术要求,满足了此半圆柱状的小半径柱面镜全部技术条件,形成稳定批产加工能力。     

光学零件加工主要难点的分析

本文根据光学零件在当今科学技术中的重要作用,阐述了球面及非球面光学零件的各种加工方法及其难点,讨论解决加工难点的方向和可行方法。     

基于斜率非球面度的非球面最接近比较球面定义

为了准确表征非球面偏离球面的程度,并适用非球面检测技术,提出了采用斜率非球面来定义非球面最接近比较球面。分析了最小最大斜率非球面度相关与计算全息板的加工难度及非球面检测难度,并有利于减小激光束偏转法的测量误差。根据定义推导了最接近比较球面计算模型,分析了不同比较球面下的斜率非球面度分布、不同非球面的最接近比较球面位置、非球面参数对计算结果的影响及各种非球面度定义下的最接近比较球面。结果表明,不同非球面的最接近比较球面球心为非球面0.85～0.87口径法线与光轴的交点,从而优化了计算过程。定义求得的最接近比较球面不同于现有各种方法,是适应非球面检测需求的。     

基于影像处理的子孔径拼接算法研究

大口径天文望远镜传递的影像信息是人们认识与了解宇宙的重要手段,因此大口径望远镜面形质量的好坏决定了系统的分辨率。本文介绍了检测大口径光学元件面形的一种方法,即子孔径拼接检测方法。首先分别检测元件各个子孔径的面形数据,最后通过影像处理算法复原面形信息。利用MATLAB软件进行了子孔径拼接算法的仿真,复原抛物面元件的面形。提出了利用数字影像处理和立体视觉影像的方法提高检测面形的精确度。展望了拼接后得到的面形的影像处理算法仍需考虑的因素,对后续研究提出新的挑战。     

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。