大口径离轴非球面加工中能动磨盘面形分析

利用齐次坐标变换理论分析了计算机数控能动磨盘加工大口径离轴非球面反射镜时磨盘底面需要形成的实时面形,给出了通用的盘面实时轮廓的计算方法.以NST(新太阳望远镜)的离轴抛物面主镜参数为例.给出了用现有能动磨盘加工时盘面形状及磨盘变形量的计算结果,并将该方法用于两块轴对称非球面(Φ1 030 F/1.6椭球面和Φ1 250...     

能动磨盘的结构优化设计

针对现有能动磨盘在工程加工应用中存在的问题,利用有限元法对不同结构的能动磨盘建立了静力学模型,并进行计算和分析.以加工Ф1800mm,F/1.5的大口径抛物面主镜为参照,分别对三种结构模型在不同基盘厚度时进行了变形仿真计算.通过分析能动磨盘的变形精度与对应的驱动器产生弯曲力大小的关系,优化设计出适用于Ф1800mm,F/1.5主镜加工的能动磨盘结构,并已投入应用.     

超精密磨削大型光学非球面元件的研究

介绍了加工大型光学非球面的超精密数控磨削系统，给出了用来生成NC加工软件的加工非球面时砂轮的中心位置的求解模型，在此基础上讨论并给出了由砂轮安装产生的砂轮与工件主轴的偏心误差形成的加工工件面形误差的计算模型，并提出有效的工具路径补偿方法。通过计算机模拟验证了这种补偿方法的可靠性。     

大口径望远镜主镜支撑优化分析

大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一.光电系统中主镜轴向支撑点位置,对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量.本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究,利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型,对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化,从而给出了最佳支撑点的位置.优化分析结果表明了,主镜的面形精度满足系统的精度要求,并且轴向支撑对镜面的面形影响较大.     

提高大口径金属主镜面形精度的方法

分析了影响Ｒｉｔｃｈｅｙ－Ｃｈｒｅｉｔｉｅｎ光学系统中金属主反射镜面形精度因素，采用有限元法对立交易的加工过程及其安装进行了模拟，指出提高主镜的面形镜度，既要合理主镜材料的热处理工艺，也要对加工参数进行控制。良好的稳定化处理可以有效地消除材料内部的残余应力，保证主镜尺寸的稳定性。提高加工基准的精度，并采用组合加工镜面，可以大大提高主镜的面形精度，最后，给出了主镜的干涉仪检测结果。     

Φ1.05 m轻量化反射镜设计与制造

针对Ф1.05 m空间光学系统主镜的设计指标要求,提出了轻量化反射镜结构优化设计的新方法,并建立了反射镜结构自动化仿真分析与优化设计平台,基于此平台确定了性能优异的主镜结构设计方案。主镜重量小于50 kg,轻量化率已接近国外先进水平; 主镜在三球铰支撑下的第一阶模态频率为361.2 Hz,自由状态下的一阶非零模态频率为501.9 Hz; 在1 ℃均匀温度变化下,不去离焦和去除离焦之后的面形RMS分别为0.55 nm和0.10 nm; 主镜在30g过载加速度作用下的最大应力为16.1 MPa,均满足设计要求。采用目前最先进的第三代大口径反射镜加工工艺,路线为超精密铣磨—小磨头数控研抛—离子束精修,实现主镜面形误差的确定性去除。为保证面形检测结果的天地一致性,发展了重力卸载技术和面形误差数据后处理技术,剔除重力和其他系统误差对检测的影响。主镜最终面形精度达到0.011λ RMS,获得了高精度的光学面形,也证明了方案的合理性。     

复杂非球面镜高效超精密车削加工法(英文)

本文中对复杂面形的非球面镜进行了分类,并从加工方法和加工路径优化设计等方面研究了复杂非球面镜的超精密车削方法.对回转对称的复杂非球面镜进行了加工实验,并借助超精密测量技术对各段曲面进行面形测量,依据测量结果实现面形补偿加工.最终粗糙度Ra达5.14 nm,形状精度P-V值达200 nm.采用提出的方法对非回转对称的非球面阵列进行加工路径设计,根据具体面形进行加工参数选择和实际加工,得到粗糙度Ra为7.81nm的表面.实验结果证明了提出的加工方法高效实用,可以满足大部分复杂非球面的应用需求.     

基于干涉法的非球面测量技术

随着光学精密加工技术的发展,非球面光学元件在各种光学系统中广泛应用,高精度非球面检测技术对非球面光学元件的发展意义重大。论述了基于干涉法的非球面面形误差检测技术。根据检测原理,分别对零位干涉检验法与非零位干涉检验法进行了详细介绍。概述了近年来主流的非球面检测技术现状,展望了非球面面形检测技术的发展趋势。     

大口径轻质主镜热特性分析

为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响,对大口径轻质主镜建立了三维模型,利用有限元软件patran/nastran对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布,径向温差,轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影响。结果表明:在径向温差,轴向温差和外界温度变化情况下,主镜面形均受到很大的影响,且面形PV值和均方根值RMS随着温度梯度的增大,呈线性增加的趋势;环境温度在15℃到25℃以正弦规律变化时,在2.8 m主镜内部产生的温度梯度导致的镜面变形的PV值和RMS值波动范围为100~500 nm和25~150 nm;均匀温度分布对主镜面形的影响相对较小。     

基于轴对称非球面元件的加工模型研究

轴对称非球面元件具有优良的光学性能,在现代光学系统中的应用占有越来越大的比例,对其加工质量和加工精度的高要求给光学元器件的制造业带来更大的挑战。针对轴对称非球面的精密磨削加工系统中的金刚石砂轮加工要求,提出了合理的原理方案,给出了合适的加工模型,为平面砂轮加工非球面元件提供了可行的技术方案。