对称工件定位算法:收敛性及其改进

Symmetric workpiece localization algorithms combine alternating optimization and linearization. The iterative variables are partitioned into two groups. Then simple optimization approaches can be employed for each subset of variables, where optimization of configuration variables is simplified as a linear least-squares problem (LSP). Convergence of current symmetric localization algorithms is discussed firstly. It is shown that simply taking the solution of the LSP as start of the next iteration may result in divergence or incorrect convergence. Therefore in our enhanced algorithms, line search is performed along the solution of the LSP in order to find a better point reducing the value of objective function. We choose this point as start of the next iteration. Better convergence is verified by numerical simulation. Besides, imposing boundary constraints on the LSP proves to be another efficient way.     

光学表面的分形结构和表征算法

根据光学表面在微观结构上呈现出的统计自相似性，利用与尺度无关的分形模型描述了光学表面的结构特征，采用结构函数法对分形维数进行计算，分析了抛光表面的分形特点。在此基础上，提出了采用一阶自回归分形模型对抛光表面进行模拟的新方法，分析了界定尺度、模型参数对分形特征和分形维数的影响规律。     

Study on precision cutting technology of complex shape microparts

Relatively to non-traditional and high-energy-beam micro-manufacturing technique, the micro-cutting technology has many merits. For instance, the machining range is bigger, the cost of equipments is much lower, and the productivity and machining accuracy are higher. Therefore, the micro-cutting technology will take an important effect on the machining technique of complex shape microparts. In this paper, based on selfly-developed machine tool, the precision cutting technology of complex shape microparts made of metal material was studied by analyzing the modeling method on complex shape, the means of toolpaths layout and the optimal selection for cutting parameters. On the basis of above work, a typical duralumin specimen of high precision, low surface roughness and complex shape micropart was manufactured. This result will provide favorable technical support for farther research on the micro-cutting technology.     

基于三轴测量机拓扑结构的单项几何误差模型

基于刚体模型和小角度假设,传统的几何误差模型采用传递矩阵建立几何误差与测量机空间误差的关系。但通过传递矩阵建立的几何误差模型难以清晰揭示各单项几何误差对空间误差的影响关系。为了更清楚地表达单项几何误差对空间误差的影响关系,基于三轴测量机拓扑结构建立了各单项几何误差模型,分析了测量机各项阿贝误差产生机制。利用所建立的单项几何误差模型分析各单项几何误差的影响权重,对自研测量机高权重几何误差进行辨识与补偿,结果表明,补偿后测量机测量直径150 mm平面与直径60 mm凹球面的PV值分别达到344.32 nm和161.74 nm,面形误差与波面干涉仪测量结果基本一致。单项几何误差模型有助于了解阿贝误差的产生机理;提出的几何误差权重计算方法有助于实现对测量机敏感误差的精确控制,指导高精度测量机结构设计与测量精度的提升。     

亚微米并行激光直写系统的建模及仿真研究

提出了一种基于强度调制型空间光调制器（SLM）的并行激光直写系统，建立了该系统的数学模型，并以闪耀光栅的制作为例，给出了该并行激光直写系统的仿真分析结果。研究表明，该系统可实现的最小特征尺寸达到亚μm级，采用逐个图形进行曝光的方式使其具有内在的并行特性，可大大提高激光直写的速度；该系统所制作的二元光学器件类似连续轮廓器件，理论上可达到80%以上的衍射效率。     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律。采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证。     

磁射流抛光技术研究

磁射流抛光技术是一种新型的确定性精密抛光方法.磁射流抛光利用局部外加轴向磁场固化含有磨料的磁流变液射流,产生准直的硬化射流束进行相对远距离的确定性精密抛光.介绍了该工艺的工作原理,聚束射流形成的理论分析,并通过一系列实验验证了该工艺的优势.实验结果表明磁射流集束性好,对于抛光距离不敏感,因此在高陡度的凹形光学零件和内腔等复杂形面的确定性精密抛光中具有潜在的独特优势.     

单圈非重复性主轴回转精度评价

与工件圆度的误差评价相比,实现对不具有单圈重复性的主轴回转精度的评价较为困难.在分析主轴轴线定义及理想轴心可观测性的基础上,建立单圈非重复性主轴回转精度评价的数学模型,针对该数学模型,进行主轴回转误差的集合转换,使得转换后的集合能够适应于计算机处理的误差评价方法.然后利用极差极小化的原理,建立最小区域法的误差评定统一准则和作用表面的统一判别准则.利用这两个评判准则,可以顺利实现对主轴回转误差的最小区域法评价、最小外切圆法评价和最大内接圆法评价,从而提高单圈非重复性主轴回转误差的评价精度,同时也提高误差评价的效率.     

非球面加工机床的设计

随着科学技术的发展,对高性能大型非球面零件的需求越来越迫切,同时对大型非球面零件的加工设备和加工工艺的要求也越来越高.文章介绍了一种集铣磨成型、研磨抛光为一体的大型非球面加工机床的设计过程.从分析大型非球面零件加工需求出发,介绍了机床的总体方案及关键零部件的设计,并给出了设计结果.结果表明该机床能够满足非球面加工的要求.     

用于光纤对准的柔性铰链微位移机构

提出了一种新型的微位移机构。该机构用步进电机驱动 ,柔性铰链和弹性平板作为传动导向机构 ,可以实现纳米级的运动分辨率。该机构已经应用于光纤对准中的精密调整。