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。     

光学面形误差对环围能量比的影响

以发射光学系统为研究对象,假设面形误差为高斯平稳随机过程,建立了光学面形误差均方根梯度(GRMS)与远场靶面上环围能量比(EE)之间的数学关系模型,进行了仿真分析并对实际面形数据做了验证。研究表明,环围能量比随GRMS的增加呈指数衰减;同时面形误差低频和高频部分分别形成远场光强分布的中心核和边缘。在GRMS≤7 nm/mm时,理论计算与仿真结果非常吻合。与实际分析结果的比较表明,该数学关系模型是正确的,能够用来分析GRMS对EE的影响。     

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.     

光学表面中频误差的控制方法-确定区域修正法

提出了一种有效控制光学表面中频误差的方法——确定区域修正法。给出了确定区域修正法的基本思想和工作流程,并基于最大熵原理对抛光盘运动参数进行了优化选择(行星运动方式转速比为-1或0,偏心率为接近于0但不等于0)。最后,在Φ100 mm K9玻璃平面镜上进行了抛光对比实验。实验结果表明,应用确定区域修正法,在1.5 min内可使0.28 mm^-1频率误差对应的PSD值从14.76 nm²·mm下降到3.70 nm²·mm,有效地控制了光学表面的中频误差。与其他方法相比,确定区域修正法的突出优点在于其确定性和高效性。     

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.     

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.