微透镜阵列超精密加工实验教学探索

发布时间：2021-11-10 19:20

　　微透镜阵列被广泛应用于军用及民用领域的许多新型光学系统中,其结构尺寸为微米级,加工精度要求高。为了培养机械类学生的工程实践能力及动手能力,基于广东省微纳加工技术与装备重点实验室研发的微结构微冲压机床,探讨了其工艺过程及原理,学生通过掌握微冲压机床的工作原理、加工技术,设计加工工件参数及实验方法,在模具钢上加工微米级的微透镜阵列,并用在位测量系统测量其加工精度。通过本实验有助于学生掌握机械领域的先进知识,锻炼学生的动手能力、设计能力。 

【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(12)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

实验加工结果

本实验采用实验室研发的在位测量系统进行精度测量，该系统已与Bruker公司的白光干涉仪进行精度对比，可以达到检测精度要求。测量系统的硬件由同轴蓝色点光源、CCD、镜头、工控机和CCD微调装置等组成。在VS2010和MFC的编译环境中，对halcon中图像处理和边缘检测的程序进行封装，可以进行读入图像和图像处理操作[13-14]。测量系统的界面及图像获取如图4所示，测量输出结果如图5所示。图5(a)为白光干涉仪测量的微透镜阵列三维形貌，图5(b)为在位测量系统测量的微透镜阵列尺寸精度图。由图5可知，实验加工的微透镜阵列开口直径和间距精度均在亚微米级，达到了设计精度。3 结语

实验教学是培养学生创新能力和动手能力的重要手段，超精密加工[15-16]是机械学科重要研究方向，并且日益受到重视。本文基于实验室研发的超精密微透镜阵列加工机床，设计教学实验，并且可使学生设计阵列参数、调试设备的控制参数及加工参数，加工不同阵列。锻炼学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新思维能力。本文分析了机床的结构及加工原理，设计了微透镜阵列的加工参数，在高硬度、高耐磨性的模具钢上加工了开口直径为46μm、间距为100μm的微透镜阵列，利用在位测量系统对其进行了测量，结果表明该机床可以加工亚微米级的微透镜阵列，可以满足加工和实验的要求。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于学科竞赛的应用型本科院校创新能力培养模式探索与实践[J]. 顾涵,钱斌,张惠国,范瑜,徐健.  实验室研究与探索. 2019(08)
[2]面向产品创新设计的逆向工程技术实验教学[J]. 成思源,张中宝,杨雪荣,张湘伟,王小康.  实验室研究与探索. 2019(04)
[3]高校大学生创新能力提升的途径[J]. 吕迎,李俊刚,吴明忠,庄明辉,黄金侠.  经济师. 2018(06)
[4]精密测量仪器在超精密加工实验室中的作用[J]. 王素娟,成思源,周春强.  实验技术与管理. 2017(07)
[5]基于机器视觉的滑动轴承缺陷检测系统设计[J]. 陈琦,阮鸿雁.  组合机床与自动化加工技术. 2017(05)
[6]接口综合设计实验平台的开发与实践[J]. 陈真,王钊.  实验室研究与探索. 2016(04)
[7]化工安全教育体系的建设与实践[J]. 杜奕,陈定江,林章凛,赵劲松,张翀.  实验技术与管理. 2015(11)
[8]基于显微机器视觉的微纳米级构件的精密检测[J]. 杨晓京,王思琪.  计算机工程与应用. 2017(05)
[9]PSD在超精密加工实验数据分析的应用[J]. 王素娟,陈新度,李克天.  实验技术与管理. 2015(05)
[10]LCD导光板微结构成型技术及发展趋势[J]. 王海雄,李积彬.  液晶与显示. 2012(04)



本文编号：3487802