冷却间隙对小口径双非球面硫系玻璃镜片模压成型质量的影响

为实现小口径双非球面硫系玻璃镜片的高精度批量制造,通过仿真与实验,对镜片模压成型冷却阶段的冷却间隙进行了研究,揭示了其对镜片成型质量的影响规律。首先,对硫系玻璃模压成型的高温粘弹性力学模型、结构松弛模型以及界面热传递模型进行了分析,并将其应用于仿真研究;其次,对目标镜片进行了模压成型仿真,探讨了冷却间隙条件对镜片内部温度、应力分布以及轮廓偏移量的影响;最后,进行了与仿真研究相对应的模压成型实验,分析了冷却间隙条件对成型镜片表面形状精度PV、表面粗糙度Ra及轮廓偏移量的影响,并将仿真与实验结果进行了对比研究,以验证仿真模型和结果的有效性。仿真分析结果表明:冷却间隙为0.1 mm时,镜片冷却后应力最小,为3.897 MPa;成型镜片非球面ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为1.054 m和0.858 m。实验结果表明:冷却间隙为0.1 mm时,模压得到的成型镜片表面质量最好,ASP1和ASP2的PV值分别为170.8 nm和223.6 nm,Ra值分别为22.7 nm和24.9 nm,轮廓偏移量最大值分别为0.896 m和0.738 m。因此,可确定最小冷却间隙为0.1 mm。仿真与实验结果具有较好的一致性,冷却间隙对小口径双非球面硫系玻璃镜片的成型质量有一定的影响,确定最小冷却间隙可有效提高成型镜片的表面质量。     

一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高.针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究.利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线.根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法.利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm.     

ELID镜面磨削加工技术研究进展

在线电解修整(ELID)镜面磨削技术作为一种低成本高效率的超精密镜面加工技术,广泛应用在现代超精密加工领域中。综述了ELID镜面磨削技术的历史发展和研究现状,介绍了该技术的加工机理和镜面形成过程,重点讨论了在不同条件下几种不同ELID镜面磨削的形式,最后就该技术的深入研究工作作了展望并指出了产业化推广需要解决的问题。     

相位解包裹算法中基于调制度的新质量图

在移相法测量光学波面或物体形貌过程中,相位解包裹是条纹自动分析中的关键技术,而质量图对解包裹相位算法起着至关重要的作用。用计算机模拟干涉图获得相位导数偏差质量图,指出其在标识相位数据质量方面的不足,并根据调制度结合相位梯度构造出新的质量图(称之为调制度-相位梯度偏差质量图)来弥补此缺陷。再以新质量图数据为权值,采用加权最小二乘解包裹算法验证新质量图的可靠性。最后通过实验数据,比较新质量图和相位导数偏差质量图在解包裹相位算法中的作用,得到新质量图的解相结果均方根(RMS)值为2.652 rad,而相位导数偏差质量图的解相结果均方根值为5.151 rad,由此证明前者有更好的可靠性。     

基于改进YOLOv5的推力球轴承表面缺陷检测算法

为了提高推力球轴承表面缺陷检测的精确率和召回率,增强模型抗干扰能力,提出自动提取检测区域预处理和改进Transformer中的多头自注意力机制模块. 在特征网络引入所提模块,忽略无关噪声信息而关注重点信息,提升中小表面缺陷的提取能力. 使用实例归一化代替批量归一化,提高模型训练时的收敛速度和检测精度. 结果表明,在推力球轴承表面缺陷检测数据集中,改进YOLOv5模型的准确率达到87.0%,召回率达到83.0%,平均精度达到86.1%,平均每张图片检测时间为14.96 ms. 相比于YOLOv5s模型,改进模型的准确率提升1.5%,召回率提升7.3%,平均精度提升7.9%. 与原模型相比,改进YOLOv5模型有更好的缺陷定位能力和较高的准确度,能够减小检测过程中的异物对检测结果造成的干扰,检测速度满足工业大批量检测的要求.     

小口径非球面玻璃透镜模压成形

随着消费电子行业的增长和人们对轻便易携带的高性能产品的需求,非球面玻璃透镜的需求量持续增长。与传统冷加工方法相比,模压成形技术因具有低成本、批量生产的能力而成为一种更有前途的加工方法,尤其适合中小口径非球面透镜的生产。非球面玻璃透镜的模压成形技术是一项涉及玻璃材料、超精密模芯加工、镀膜、模压成形工艺及成仿真等诸多领域的综合技术。因此,有必要对其中影响成形质量的关键技术进行系统分析和深入研究,探讨模压成形技术现状和存在的问题。对光学玻璃的物理化学性质、主要构成成分、粘弹性、低熔点及环保的发展趋势、预形体的选择进行综合分析;对模芯材料的开发、非球面模芯的单点金刚石车削技术、纳米磨削技术、超精密研抛技术、复合加工技术、镀膜材料、镀膜技术做了详细介绍;阐述模压成形技术及仿真技术的研究现状及最新进展;并对未来发展趋势进行预测与展望。     

条纹周期动态可调的通用型干涉仪

提出一种新型结构的通用型干涉仪,用于实现不同结构、不同形状的光学透镜、光学晶体等元件的快速目视观察与精确测量。该干涉仪利用可相对旋转的双光楔对条纹周期进行动态调制完成实时检测。以两块雅敏干涉平板为主体结构,在双光路中各自放入一对楔角完全相同的光楔对,建立条纹周期和条纹倾斜方向与光楔对相对旋转角度之间的关系,并采用光学晶体畴反转实时检测验证干涉仪的测量性能。试验结果表明,干涉仪的相位检测精度约为0.2 rad(λ/30),条纹周期(一对黑白条纹)为0.105~5.993 mm/pair,光路中光楔对的相对转角可在0~179°调节。干涉仪具有完全对称的光路结构,由于较高的稳定性和抗干扰能力,可针对不同类型光学元件的结构特点进行条纹周期的实时调制,并可达到较高的检测精度。     

基于角谱插值的数字全息在任意斜面的重建方法

为了在任意非平行斜面上重建数字全息像,提出了一种基于角谱旋转变换和插值的数字处理方法,用角谱衍射理论进行了分析,给出了正反旋转两种数字插值方法,基于旋转变换信息量不变的原则分析了倾斜面上的抽样间隔取值范围,其大小取决于斜面带宽和全息图空间带宽积大小。实现了在71°倾斜物面上的全息重建,消除了倾斜造成的局部离焦现象,同时验证了算法在斜面上抽样间隔取值范围。     

一种超精密非球面在位测量方法

高面形精度非球面加工,离不开面形测量和误差补偿加工。离线测量容易导致工件装夹误差,并带来非加工时间增加。为解决这一问题,采用一种利用接触式的微小测头与激光干涉位移测量计相结合的在位形状测量装置,直接对磨削后的工件表面进行在位形状误差测量。介绍了该在位测量方法的原理及非球面测量过程,探讨了回转对称轴在半径方向的误差与测头倾角误差对测量误差的影响,并进行了补偿加工实验。对加工后的微小非球面进行了在位测量,并与超精密离线测量系统测量结果进行了比较。     

机器视觉中的微分测距方法研究

从全光函数的角度分析了利用全光微分即全光函数对各函数变量偏微分之间的关系来估计视场中物体距离，并给出了全光微分方法在机器视觉中的几个具体实施范例。结合估计算法简单地比较了几种方法的优劣。