計算機(jī)控制離軸非球面制造技術(shù)研究提綱

　　在保證像質(zhì)的前提下，非球面元件的采用可以減少光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性、尺寸以及重量，特別針對大口徑空間遙感器，非球面元件的采用意義尤為重要。目前，隨著民用資源調(diào)查以及國防軍事要求的提高，要求空間相機(jī)的視場越來越大、分辨力越來越高，以美國最先進(jìn)的KH-13空間相機(jī)為例，其地面分辨力可達(dá)到了0.1米的水平。我們正在開展研制的寬覆蓋詳查相機(jī)其技術(shù)指標(biāo)也瞄準(zhǔn)了國際最為先進(jìn)的技術(shù)水平，作為相機(jī)中的關(guān)鍵部件-大尺寸離軸非球面光學(xué)元件的制造是相機(jī)研制的關(guān)鍵攻關(guān)技術(shù)。 本文采用以計算機(jī)控制光學(xué)表面成形(Computer ControlledOptical Surfacing)技術(shù)為核心的大尺寸非球面光學(xué)元件制造技術(shù)，依靠自行研制的非球面數(shù)控加工中心、雙測頭面形輪廓儀等關(guān)鍵設(shè)備，在對以往非球面數(shù)控制造技術(shù)繼承與發(fā)展的基礎(chǔ)上開展了對大尺寸離軸非球面元件制造技術(shù)的研究。本文以空間寬覆蓋詳查相機(jī)中關(guān)鍵光學(xué)元件—離軸三鏡試驗(yàn)件的制造任務(wù)為主線開展了以下幾個主要方面的研究工作。

　　第一章 緒 論13-32

　　1.1 引言13-14

　　1.2 課題研究目的及意義14-16

　　1.3 非球面加工方法介紹16-27

　　1.3.1 輕量化技術(shù)16-19

　　1.3.1.1 復(fù)制技術(shù)(Replication Lightweight Technology)17-18

　　1.3.1.2 “面片”技術(shù) (Facesheet Lightweight Technology)18

　　1.3.1.3 蜂窩狀結(jié)構(gòu)(Honeycomb technology)18-19

　　1.3.2 非球面的銑磨成型技術(shù)19-21

　　1.3.3 非球面的研磨、拋光技術(shù)21-27

　　1.3.3.1 計算機(jī)控制拋光(Computer Controlled Optical Surfacing)21-23

　　1.3.3.2 應(yīng)力拋光技術(shù)(Stress Lap Polishing)23-24

　　1.3.3.3 磁流變拋光技術(shù)(Magnetorheological Finishing)24-26

　　1.3.3.4 離子束拋光(Ion Beam Milling)26-27

　　1.3.3.5 離軸非球面鏡制造技術(shù)27

　　1.4 非球面面形檢測方法27-30

　　1.4.1 輪廓測量27-29

　　1.4.2 斜率測量29

　　1.4.3 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)29-30

　　1.4.4 非零位檢驗(yàn)30

　　1.5 本文的主要研究內(nèi)容30-32

　　第二章 離軸非球面初始球面及磨盤參數(shù)的確定32-54

　　2.1 簡 介32-35

　　2.2 離軸非球面度及最接近球面曲率半徑的求解35-39

　　2.3 CCOS制造技術(shù)中小磨頭的結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計39-53

　　2.3.1 計算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù)的數(shù)學(xué)模型39-41

　　2.3.2 磨頭工作函數(shù)的計算機(jī)模擬及優(yōu)化設(shè)計41-53

　　2.3.2.1 行星運(yùn)動磨頭參數(shù)及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計41-47

　　2.3.2.2 平轉(zhuǎn)動方式下拋光盤的去除函數(shù)47-51

　　2.3.2.3 研磨材料工藝實(shí)驗(yàn)51-53

　　2.4 本章小結(jié)53-54

　　第三章 研磨階段測量方法的研究54-79

　　3.1 簡 介54-55

　　3.2 雙測頭輪廓儀的構(gòu)成55-60<div

　　3.2.1 測量單元55-57

　　3.2.2 控制單元57

　　3.2.3 軟件單元57-60

　　3.3 雙測頭輪廓儀測量原理60-71

　　3.3.1 測量過程描述60-61

　　3.3.2 測量原理61-63

　　3.3.3 測量結(jié)果中線性誤差的去除63-66

　　3.3.4 測頭直徑的三維補(bǔ)償66-67

　　3.3.5 雙測頭輪廓儀測量精度分析67-71

　　3.4 面形誤差的SHEPARD插值處理71-74

　　3.5 基于SHEPARD插值模型的CCOS研磨實(shí)驗(yàn)74-78

　　3.6 本章小結(jié)78-79

　　第四章 拋光階段面形檢測方法的研究79-97

　　4.1 簡 介79-80

　　4.2 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)的原理80-81

　　4.3 零補(bǔ)償器的類型81-83

　　4.4 補(bǔ)償檢驗(yàn)中的一些注意事項83-84

　　4.5 零位補(bǔ)償器的設(shè)計84-91

　　4.6 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)中調(diào)整誤差對測量結(jié)果的影響91-96

　　4.7 本章小節(jié)96-97

　　第五章 矩形離軸非球面的制造97-114

　　5.1 簡介97

　　5.2 離軸三鏡的研磨97-104

　　5.2.1 初始球面的確定97-100

　　5.2.2 離軸非球面的研磨100-104

　　5.3 離軸三鏡的拋光104-113

　　5.3.1 溫度可控拋光盤的制備106-107

　　5.3.2 三鏡的拋光107-113

　　5.4 本章小結(jié)113-114

　　第六章 結(jié)論及工作展望114-116

　　參考文獻(xiàn)116-125

　　致 謝126

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