光学自由曲面快速刀具伺服车削误差的补偿

发布时间：2018-11-09 12:14

【摘要】：受各种误差因素以及周期性变化的切削力的影响,快速刀具伺服金刚石车削技术往往难以用一次车削获得满足光学性能要求的自由曲面。本文提出了一种利用线性差动传感器(LVDT)实现高精度接触式自由曲面在位测量的方法。该方法结合两自由度快速刀具伺服系统,实现了基于快速刀具伺服(FTS)的自由曲面车削加工的误差补偿。试验结果表明,该技术将自由曲面的加工精度提高了20%,表面粗糙度降低18.1%,解决了FTS系统与机床运动的同步问题,可补偿机床xyz三向运动误差,可用于自由曲面加工误差的修正。该方法还可用于不对称幅度较大的曲面或硬脆性材料的加工等,故促进了高精度光学自由曲面的推广应用。
[Abstract]:Due to the influence of various error factors and periodically varying cutting forces, it is often difficult to obtain free-form surfaces that meet the requirements of optical performance by using a single turning technique for rapid tool servo diamond turning. In this paper, a method of high precision contact-free surface in-situ measurement using linear differential sensor (LVDT) is presented. This method combines two degrees of freedom fast tool servo system to realize the error compensation of free-form surface turning based on fast tool servo (FTS). The experimental results show that the machining accuracy of free-form surface is increased by 20%, the surface roughness is reduced by 18.1g, the synchronization between FTS system and machine tool is solved, and the three-direction motion error of xyz can be compensated. It can be used to correct the machining error of free-form surface. The method can also be used for machining surfaces with large asymmetrical amplitude or hard brittle materials, thus promoting the popularization and application of high-precision optical free surfaces.
【作者单位】： 吉林交通职业技术学校;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.51175221) 吉林省科技攻关项目(No.20130522155JH)
【分类号】：TG51

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 关朝亮;王建敏;戴一帆;尹自强;;基于Zernike多项式拟合的自由曲面车削误差补偿技术[J];国防科技大学学报;2010年02期

2 王健;刘英;郭帮辉;孙强;卢振武;;离轴回转对称棱镜式头戴显示器目镜的研制[J];光学精密工程;2012年07期

3 张伟,刘剑峰,龙夫年,王治乐;基于Zernike多项式进行波面拟合研究[J];光学技术;2005年05期

4 李灿;宋淑梅;刘英;李淳;李小虎;孙强;;折反式眼底相机光学系统设计[J];光学精密工程;2012年08期

5 仇谷烽;余景池;黄启泰;倪颖;王毅;;接触式三坐标测量自由曲面轮廓的数据处理模型[J];光学精密工程;2013年11期

6 杨佳文;黄巧林;韩友民;;Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真[J];航天返回与遥感;2010年05期

相关博士学位论文 前1条

1 刘强;利用快速刀具伺服车削光学自由曲面的研究[D];吉林大学;2012年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 廖志远;邢廷文;刘志祥;;矩形孔径上折射率均匀性数据拟合研究[J];光电工程;2011年11期

2 吕保斌;杨利华;马臻;李英才;;光学窗口形变对平行光管像质影响[J];光电技术应用;2009年02期

3 王瑞林;张丽霞;邢廷文;;不同针孔直径下衍射波面的标量和矢量分析[J];光电技术应用;2011年06期

4 石进峰;吴清文;张建萍;黄勇;杨献伟;丁亚林;;高空高速航空相机光学窗口的热光学分析[J];光学学报;2012年04期

5 李庆国;权贵秦;马卫红;;一种快速检测非球面面形的新方法[J];光学仪器;2008年01期

6 兰明强;林健;王敏;詹明媚;;基于MATLAB的球面干涉仪图像处理系统设计[J];光学仪器;2013年01期

7 方煜;相里斌;吕群波;景娟娟;;光学窗口厚度设计及形变对相机性能影响[J];光学学报;2013年04期

8 杨飞;安其昌;张景旭;李洪文;;二阶矩过程在大口径反射镜面形质量分析中的应用[J];电子测量与仪器学报;2014年01期

9 王富国;安其昌;;30m望远镜三镜镜面面形误差的斜率均方根评价[J];光学精密工程;2014年05期

10 李春才;巩岩;李晶;廖家胜;;可诱导人眼自动调焦的眼底相机光学系统设计[J];光学学报;2014年04期

相关博士学位论文 前10条

1 王毅;超精密车削工艺研究[D];苏州大学;2011年

2 刘强;利用快速刀具伺服车削光学自由曲面的研究[D];吉林大学;2012年

3 巩盾;温度对遥感器光学系统成像质量的影响[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

4 张少迪;远距离漫反射激光光斑位置精确测量关键技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

5 陈新东;应用于空间相机的主动变形镜研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

6 张哲;正电荷修饰的非标记核酸荧光探针的研究及其在中药抗肿瘤研究中的应用[D];吉林大学;2012年

7 权贵秦;光干涉法检测光学非球面面形研究[D];西安电子科技大学;2012年

8 陈钦芳;离轴非球面反射镜检测技术的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年

9 倪磊;红外材料低温折射率测量技术研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2013年

10 周京博;非回转对称微结构表面超精车削轨迹生成及形状误差评价[D];哈尔滨工业大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 周智强;光学自由曲面设计数据共享及软件开发[D];吉林大学;2011年

2 李灿;全光二维负反馈系统关键技术研究[D];重庆大学;2011年

3 黄根旺;斐索型移相式激光干涉仪研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 司丽娜;用于激光发射的水平跟踪架四通设计与分析[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

5 朱进;光学自由曲面面形描述方法和光线追迹模型的研究[D];南京理工大学;2012年

6 郑显锋;基于相移干涉的大平面测量关键技术研究[D];西安工业大学;2012年

7 王响;反射式准直系统设计与检测[D];长春理工大学;2007年

8 高端贵;高分辨率全视场光学相干层析术研究[D];南京理工大学;2007年

9 于伟莉;激光光斑中心位置计算方法的研究[D];长春理工大学;2008年

10 温敬阳;光机热集成分析方法与技术研究[D];西安电子科技大学;2008年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张晓兵,安新伟,刘璐,尹涵春;头盔显示器的发展与应用[J];电子器件;2000年01期

2 M.Weck ,H.Oezmeral ,K.Mehlkopp ,T.Terwei ,罗兵;采用空气轴承的大行程快速刀具伺服系统[J];国防科技参考;1997年03期

3 关朝亮;铁贵鹏;尹自强;;光学阵列器件的慢刀伺服车削加工技术[J];国防科技大学学报;2009年04期

4 杨帆;杨海宽;陈志华;王贵林;;音圈式快速伺服刀架的分析与设计[J];国防科技大学学报;2009年04期

5 关朝亮;王建敏;戴一帆;尹自强;;基于Zernike多项式拟合的自由曲面车削误差补偿技术[J];国防科技大学学报;2010年02期

6 高栋,姚英学,袁哲俊;用于误差补偿的二维微量进给刀架[J];工具技术;2001年01期

7 鄢静舟,雷凡,周必方,高志强;用Zernike多项式进行波面拟合的几种算法[J];光学精密工程;1999年05期

8 单宝忠,王淑岩,牛憨笨,刘颂豪;Zernike多项式拟合方法及应用[J];光学精密工程;2002年03期

9 孙强,柳荣,朴仁官,葛振杰,赵秋玲;塑料非球面透镜在头盔3D显示中的应用[J];光学精密工程;2005年01期

10 杜建军;高栋;孔令豹;姚英学;;光学自由曲面误差评定中匹配方法的研究[J];光学精密工程;2006年01期

相关博士学位论文 前1条

1 张海军;基于FTS的微结构表面金刚石切削加工若干技术问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

相关硕士学位论文 前8条

1 张海洋;金刚石车削光学自由曲面刀具路径规划的研究[D];吉林大学;2011年

2 聂雅慧;麦克斯韦力刀具伺服系统[D];天津大学;2010年

3 李春;三坐标测量机的曲面匹配与测头半径修正[D];天津大学;2003年

4 郝翔;基于自由曲面的LED照明系统研究[D];浙江大学;2008年

5 庞开航;快速电磁伺服刀具系统的马达设计与研究[D];天津大学;2007年

6 刘强;一种新型快速刀具伺服装置及其性能研究[D];吉林大学;2009年

7 铁贵鹏;自由曲面光学元件慢刀伺服加工关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

8 江程;自由曲面在LED道路照明灯具中的应用研究[D];复旦大学;2010年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张新;许英朝;;光学自由曲面的检测方法[J];中国光学与应用光学;2008年Z1期

2 张效栋;;光学自由曲面加工理论及方法[J];天津科技;2014年04期

3 林洁琼,赵继,王义强,张代治;虚拟轴机床研抛模具自由曲面的分片规划[J];农业机械学报;2005年09期

4 程灏波;;基于六自由度机构平台实施自由曲面确定性抛光[J];光学技术;2006年S1期

5 赵继,詹建明,祝佩兴,金仁成;机器人超声弹性研磨自由曲面的过程识别与优化[J];机械工程学报;2000年01期

6 李剑,王文,陈子辰;自由曲面测量若干关键问题的研究[J];机械科学与技术;2001年05期

7 张瑞乾,沈兵,王小椿,吴序堂;用二阶密切曲率法加工自由曲面[J];机械工程学报;1998年02期

8 吴广宽,席光;自由曲面三元叶轮5轴数控粗加工刀位生成算法[J];西安交通大学学报;2005年07期

9 吴晓君;孙树栋;喜田┖，

本文编号：2320381