光学镜片小磨头抛光工艺仿真分析

发布时间：2021-04-01 06:07

　　非球面光学镜片应用在光学系统中可以有效改善成像质量,减少系统中光学镜片的数量,使其体积减小、结构简化、重量减轻,因此被广泛地应用于航空航天、光学仪器等领域。关于非球面镜片的加工,当前最常见的是计算机控制小磨头抛光技术,其中轮式磨头抛光技术因其材料去除函数束径较小、轮廓趋于高斯分布且稳定性较高等特点,可以较好地修正光学表面面形误差、减小边缘效应的影响。但该技术存在加工时间长、加工精度有待提高等问题。为此,本文针对该磨头抛光技术中的驻留时间算法、抛光轨迹规划方法进行了优化。首先对磨头抛光材料去除函数进行建模及分析。基于Preston方程并运用矢量分析法对轮式抛光磨头材料去除函数进行建模,得出在转速比大于0.1的情况下生成的去除函数轮廓满足类高斯分布,且轮式抛光磨头由于其结构上的优势相较于传统的盘式抛光磨头具有去除函数束径小（可有效减少边缘效应）、加工过程稳定的优点。然后,基于轮式抛光磨头的去除函数对驻留时间求解算法进行优化。驻留时间求解是抛光中修正光学镜片表面面形误差的关键问题之一,根据小磨头抛光过程的实际物理意义,将驻留时间的求解过程由反卷积求解方式转化为矩阵方程求解。同时引入α正则化因... 

【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

麦哲伦望远镜

计制造出国内第一台数字控制非球面光学加工中心ＦＳＧＪ－１，并从此后相继研制??了?ＦＳＧＪ－２、ＦＳＧＪ－２Ａ以及ＦＳＧＪ－３等一系列光学数控加工中心，这些成果标志着??我国的ＣＣＯＳ加工技术已经迈入实质应用阶段［２（Ｗ３］。如图１－２所示为ＦＳＧＪ系列??ＣＣＯＳ加工设备：??ｍｍ??Ｍｍ??图１－２?ＦＳＧＪ系列光学数控加工中心??１．２．２应力盘抛光技术??应力盘抛光技术的提出可以看做是对ＣＣＯＳ技术的补充和发展，为了克服??ＣＣＯＳ技术中刚性抛光盘与光学镜片表面不贴合的缺点，在１９８４年，Ａｎｇｌｅｓ等??人发明了一种可在加工过程中对磨盘的变形量进行主动控制的方法，从而使磨盘??形状可以很好的贴合光学镜片的表面轮廓［２４，２５］。??其原理可描述为：在应力盘抛光加工过程中，计算机向驱动器（安装在应力??盘上）发送抛光盘相对光学镜片的位置、方向指令，在接收指令后驱动器改变抛??光盘边缘力矩的强度，从而使应力盘在加工过程中始终保持与光学镜片表面面形??相匹配。如图１－３所示为应力盘抛光加工图：??４??

国亚利桑那大学斯蒂瓦天文台大镜实验室Ｍａｒｔｉｎ等通过应力盘抛功加工了一系列的满足不同要求的光学镜片，通过对一大型双目望远口径为８．４米）进行加工后，得到了面形精度为ＲＭＳ１５ｎｍ的有效表在国内，南京天文台，成都光电研究所以及长春光机所等多家单位也径非球面加工应力盘加工技术的相关研究，他们的加工方法与创始人天文台Ｚｈｅｎｇ等对于应力盘抛光技术中形状控制策略进行了系统的讨应力盘抛光装置，完成对口径为９１０＿、Ｆ／２．０的抛物面的加工，得物面的面形精度ＲＭＳ＜２２ｎｍ［２７］。在２００６年成都光电所针对应力盘面非线性问题，提出了采用神经网络算法来解决的办法。同时采用应力制造一块口径１３００ｍｍｆ／２的抛物面，取得了较好的效果。??气囊抛光技术??２０世纪９０年代，英国ＺＥＥＫＯ公司和伦敦光学实验室联合提出了气术，并成功应用于非球面抛光加工中［２８］。图１－４所示为英国ＺＥＥＫＯ


本文编号：3112818