光学自由曲面误差评定中匹配方法的研究 被引量：22

1

作者 杜建军 高栋 +1 位作者 孔令豹 姚英学 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期133-138,共6页

研究了光学自由曲面轮廓误差评定中被测曲面和设计曲面的匹配方法。在曲面中心重合和近似法矢重合的基础上,提出了五点预定位法,即先定义曲面中心,然后利用搜索的方法得到相互间距离最大的4个角点,通过这5个点的匹配实现曲面的预定位。... 研究了光学自由曲面轮廓误差评定中被测曲面和设计曲面的匹配方法。在曲面中心重合和近似法矢重合的基础上,提出了五点预定位法,即先定义曲面中心,然后利用搜索的方法得到相互间距离最大的4个角点,通过这5个点的匹配实现曲面的预定位。在精调整中,提出了二次优化方法,即综合运用最小二乘法和最小条件原则进行曲面的高精度匹配,并进行了仿真实验。实验结果表明,匹配精度可达纳米级。最后通过一个非球面实测实验,证明了算法的有效性。 展开更多

关键词 光学自由曲面 曲面匹配 五点预定位 二次优化

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基于自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统设计 被引量：9

2

作者 叶井飞 徐凯迪 +7 位作者 杨明珠 宋真真 裴世鑫 卜令兵 陈露 高志山 余俊 沈正祥 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期273-280,共8页

头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用,离轴反射式头戴显示光学系统是头戴显示系统的一种设计形式,既能满足小型化和结构紧凑的需求,又能实现宽光谱成像,无需校正色差;然而,现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难... 头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用,离轴反射式头戴显示光学系统是头戴显示系统的一种设计形式,既能满足小型化和结构紧凑的需求,又能实现宽光谱成像,无需校正色差;然而,现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难以满足大出瞳直径和小F数相兼容的要求。针对该问题,提出基于光学自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统,实现了大出瞳直径和小F数。该自由曲面头戴显示光学系统分别采用双曲率基面自由曲面和XY多项式自由曲面,出瞳直径为10mm,F数为3.0,视场角为28°,出瞳距大于15mm。该系统的成像性能满足要求且优于现有设计结果。 展开更多

关键词 光学设计 头戴显示光学系统 光学自由曲面 大出瞳直径 小F数

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光学自由曲面研抛机床的综合误差建模与补偿 被引量：7

3

作者 张恩忠 赵继 +2 位作者 冀世军 林洁琼 李刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1587-1597,共11页

为提高光学自由曲面的加工精度,本文基于多体系统理论建立了五轴数控研抛机床综合误差模型。采用直接测量方式对各轴的移动误差和转角误差进行重复测量与分析,发现不同进给速度和测量间距对移动误差和转角误差没有显著影响。把误差数据... 为提高光学自由曲面的加工精度,本文基于多体系统理论建立了五轴数控研抛机床综合误差模型。采用直接测量方式对各轴的移动误差和转角误差进行重复测量与分析,发现不同进给速度和测量间距对移动误差和转角误差没有显著影响。把误差数据代入综合误差模型中,得出研抛机床综合误差在x轴、y轴和z轴轴向上的移动误差和转角误差分量的变化规律,进而获知线性位移误差是影响综合误差最主要的因素。依据综合误差模型进行补偿实验,补偿后x轴、y轴和z轴的线性位移误差分别下降88%、89%和84%,补偿效果显著。实验结果证明本文所提出的综合误差建模及补偿方法具有较高的精度和较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 光学自由曲面 五轴研抛机床 多体系统 综合误差模型 误差补偿

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机器人光学自由曲面气囊抛光工具的位姿研究 被引量：4

4

作者 曾灿灿 倪磊 +2 位作者 向北平 叶科伟 艾攀华 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期22-25,35,共5页

为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根... 为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根据气囊抛光工具与工件表面的数学关系,提出一种气囊抛光工具的位姿求取算法。在此基础上,以六轴工业机器人为实验平台,对确定的自由曲面进行计算验证,规划出抛光路径,推导了气囊抛光工具姿态控制算法。结果表明,该位姿求取算法满足机器人气囊抛光技术的要求,能够实现理想的抛光工具姿态控制。 展开更多

关键词 工业机器人 光学自由曲面 气囊抛光 位姿

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前沿光学技术的新发展 被引量：3

5

作者 金国藩 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第3期1-4,共4页

近几十年,光学这门古老的学科得到了迅速发展。文章从近几年诺贝尔化学奖和物理奖的获奖课题谈起,介绍了光学技术的发展脉络,梳理了纳米光学、超表面、压缩感知、深度学习、太赫兹、光学自由曲面等光学前沿新技术的发展情况。文章最后指... 近几十年,光学这门古老的学科得到了迅速发展。文章从近几年诺贝尔化学奖和物理奖的获奖课题谈起,介绍了光学技术的发展脉络,梳理了纳米光学、超表面、压缩感知、深度学习、太赫兹、光学自由曲面等光学前沿新技术的发展情况。文章最后指出,从事科研研究不能从文章到文章,要与社会的需求相结合,科研只有服务于企业、服务于社会,才能将技术的发展落实到实处。 展开更多

关键词 纳米光学 超表面 压缩感知 深度学习 太赫兹 光学自由曲面 光学

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一种基于光学自由曲面的通道分光元件的设计与检验 被引量：2

6

作者 于清华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期260-265,共6页

针对小F数、短后工作距的Cook型光学结构,设计了一种基于光学自由曲面的通道分光方案以及相应的检测方案。该分光方案利用光学自由曲面的多自由度来修正通道分光元件倾斜引入的像散,使透反两通道光学像质均接近衍射极限。采用计算全息... 针对小F数、短后工作距的Cook型光学结构,设计了一种基于光学自由曲面的通道分光方案以及相应的检测方案。该分光方案利用光学自由曲面的多自由度来修正通道分光元件倾斜引入的像散,使透反两通道光学像质均接近衍射极限。采用计算全息检测技术实现分光元件光学自由曲面的面形检测,检测光路的系统波前峰谷值为0.0096λ,均方根为0.0017λ。分光元件及检测方案均满足设计需求,且对小F数、短后工作距的光学系统的通道分光具有借鉴和实用参考价值。 展开更多

关键词 光学设计 光学自由曲面 计算全息 光学检测

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基于光学自由曲面的三维位移测量系统 被引量：2

7

作者 房丰洲 万宇 +1 位作者 朱朋哲 程颖 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期934-942,共9页

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普... 针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测. 展开更多

关键词 光学自由曲面 三维位移测量 数学模型标定 多轴系统

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基于子曲面分割和迭代的自由曲面光线追迹方法 被引量：1

8

作者 朱进 高志山 +2 位作者 袁群 叶井飞 张聪旸 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期686-692,共7页

根据光学自由曲面数学描述复杂,但面形较为平滑的特点,提出一种新的基于子曲面分割和迭代的自由曲面光线追迹方法。通过离散点分割形成子曲面阵列,根据三角形内角和定理确定目标子曲面,对目标子曲面进行切平面迭代完成光线追迹。通过数... 根据光学自由曲面数学描述复杂,但面形较为平滑的特点,提出一种新的基于子曲面分割和迭代的自由曲面光线追迹方法。通过离散点分割形成子曲面阵列,根据三角形内角和定理确定目标子曲面,对目标子曲面进行切平面迭代完成光线追迹。通过数值仿真,采用所提方法分别对偶次非球面、双圆锥曲面、扩展多项式面和单透镜无像散系统进行光线追迹,并与ZEM-AX追迹结果进行比对。结果表明:该方法在离散点采样密度很低的情况下(降低了计算机的内存消耗和运算时间)仍然可以保证光线追迹的精确性,与ZEMAX中光线和自由曲面交点的偏差达到10-3(nm)量级,出射光线角度的偏差达到10-3(")量级。 展开更多

关键词 光学自由曲面 子曲面 光线追迹 迭代算法 ZEMAX

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基于非均匀有理B样条插值及等残留高度法的光学自由曲面刀具轨迹规划 被引量：1

9

作者 黄鸿辉 丁辉 +1 位作者 程凯 赵亮 《机械制造》 2017年第9期53-55,59,共4页

鉴于光学自由曲面存在非回转对称、不规则、难以用统一数学方程式描述的特点,提出了基于非均匀有理B样条插值理论的光学自由曲面构造方法。在此基础上,将传统等残留高度法与非均匀有理B样条插值方法相结合,得到一种改良的光学自由曲面... 鉴于光学自由曲面存在非回转对称、不规则、难以用统一数学方程式描述的特点,提出了基于非均匀有理B样条插值理论的光学自由曲面构造方法。在此基础上,将传统等残留高度法与非均匀有理B样条插值方法相结合,得到一种改良的光学自由曲面加工刀具轨迹规划方法。 展开更多

关键词 光学自由曲面 非均匀有理B样条 等残留高度 加工

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自由曲面抛光机器人的位姿规划和控制

10

作者 明恒强 殷跃红 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2023年第5期11-16,23,共7页

针对当前机器人气囊抛光自由曲面的位姿求解困难、加工运行状态较差等问题,提出一种机器人抛光自由曲面位姿求解和控制的新方法。通过分析工件面形和抛光轴位姿的变换关系,对抛光轴进行位姿求解计算,然后针对自研机器人进行运动学求解,... 针对当前机器人气囊抛光自由曲面的位姿求解困难、加工运行状态较差等问题,提出一种机器人抛光自由曲面位姿求解和控制的新方法。通过分析工件面形和抛光轴位姿的变换关系,对抛光轴进行位姿求解计算,然后针对自研机器人进行运动学求解,在此基础上,对确定的面形进行计算并修整轨迹,最后通过ROS系统仿真验证并进行抛光实验。结果表明,该位姿求解算法能够满足气囊抛光机器人对自由曲面的加工需求,获得理想的刀具位姿控制效果。 展开更多

关键词 机器人 气囊抛光 光学自由曲面 运动学 ROS

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光学自由曲面的加工参数对光散射的影响 被引量：1

11

作者 李迎春 李欣 +4 位作者 李吉祥 孙江波 王增路 张壮壮 刘非 《长春工业大学学报》 CAS 2022年第6期635-644,共10页

椭圆振动车削加工是实现光学自由曲面高精度加工的有效方法之一。文中通过构建椭圆振动车削加工光学自由曲面的表面形貌模型与以Harvey-Shack散射理论为基础的光学性能模型,研究分析了椭圆振动车削加工过程中的进给量和刀尖圆弧半径对... 椭圆振动车削加工是实现光学自由曲面高精度加工的有效方法之一。文中通过构建椭圆振动车削加工光学自由曲面的表面形貌模型与以Harvey-Shack散射理论为基础的光学性能模型,研究分析了椭圆振动车削加工过程中的进给量和刀尖圆弧半径对自由曲面光学元件光散射的影响。研究结果表明,随着进给量a_(f)的增大和刀尖圆弧半径r的减小,加工后表面粗糙度将会增大,像面能量将更加分散,光学零件的成像质量将降低。 展开更多

关键词 光学自由曲面 椭圆振动车削 进给量 刀尖圆弧半径 Harvey-Shack散射理论

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车铣加工光学自由曲面表面粗糙度研究

12

作者 王金磊 王晓军 任衍涛 《机械工程师》 2016年第8期76-78,共3页

针对光学自由曲面加工的困难,将车铣复合加工应用于光学自由曲面加工中。采用正交试验极差分析法,研究了铣刀转速、进给速度、铣削深度与表面粗糙度之间的关系。试验结果表明:铣削参数对表面粗糙度的影响按照从大到小依次为工件材料、... 针对光学自由曲面加工的困难,将车铣复合加工应用于光学自由曲面加工中。采用正交试验极差分析法,研究了铣刀转速、进给速度、铣削深度与表面粗糙度之间的关系。试验结果表明:铣削参数对表面粗糙度的影响按照从大到小依次为工件材料、进给速度、铣削深度、铣刀转速;增大铣刀转速和进给速度,减小铣削深度,可以获得较好的加工表面。当铣刀转速为9000 r/min,进给速度为400 mm/min,铣削深度为0.06 mm,工件材料为黄铜时,车铣复合加工光学自由曲面的表面加工质量最优。 展开更多

关键词 光学自由曲面 车铣复合加工 正交试验 表面粗糙度

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基于AKIMA插值的光学自由曲面刀具路径优化

13

作者 徐军龙 蔡洪彬 +1 位作者 史国权 肖建国 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第1期148-152,共5页

FTS金刚石车削技术是加工复杂光学自由曲面加工的主要方法之一。为解决自由曲面难加工,效率低,插值误差波动大的问题,设计曲面离散出刀触点,采用AKIMA插值法对金刚石刀具圆弧半径进行刀具轨迹补偿,生成机床可识别的刀位点轨迹。通过MAT... FTS金刚石车削技术是加工复杂光学自由曲面加工的主要方法之一。为解决自由曲面难加工,效率低,插值误差波动大的问题,设计曲面离散出刀触点,采用AKIMA插值法对金刚石刀具圆弧半径进行刀具轨迹补偿,生成机床可识别的刀位点轨迹。通过MATLAB仿真实验表明,AKIMA插值法总体上更能逼近理想轨迹,虽然提出的插值方法计算相对复杂,但是插值精度显著提高,能够很好地控制曲面轮廓,保证了曲面的面型精度,同时也满足加工效率方面的要求。 展开更多

关键词 AKIMA插值 路径优化 快刀伺服 光学自由曲面

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光学自由曲面铣床静动态特性研究

14

作者 李奇 于天彪 王宛山 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期674-680,共7页

根据光学元件的加工工艺特点对光学自由曲面铣床进行了设计,并对光学自由曲面铣床进行了有限元(FE)建模及静动态特性分析.结果表明:在重力载荷条件下铣床原点位置时,重力平衡装置未工作时导轨直线度为0.7μm,重力平衡装置工作时导轨直... 根据光学元件的加工工艺特点对光学自由曲面铣床进行了设计,并对光学自由曲面铣床进行了有限元(FE)建模及静动态特性分析.结果表明:在重力载荷条件下铣床原点位置时,重力平衡装置未工作时导轨直线度为0.7μm,重力平衡装置工作时导轨直线度为0.035μm,重力平衡装置未工作时丝杠直线度为2.3μm,重力平衡装置工作时丝杠直线度为0.2μm.提取了不同结构方案及材料方案光学自由曲面铣床的固有频率,振型显示影响加工精度的铣床首阶振型为第三阶,最优的动态特性设计方案为铣床Z轴电机安装在顶板上及铣床结构材料采用天然花岗岩,铣床结构材料采用天然花岗岩相比于铸铁可以显著提升铣床动态特性. 展开更多

关键词 光学自由曲面铣床 静动态特性 力学分流 重力平衡 有限元

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光学自由曲面数控化加工方法 被引量：17

15

作者 李全胜 成晔 +1 位作者 张伯鹏 冯之敬 《光学技术》 EI CAS CSCD 1998年第6期77-81,共5页

在光学系统中，为了满足特殊的成像要求，需要使用自由曲面光学零件，但由于自由曲面是一类非常复杂的曲面，用传统的光学加工方法很难加工。本文概要介绍了光学非球面的多种加工方法，探索了这些方法加工光学自由曲面的可能性，提出了... 在光学系统中，为了满足特殊的成像要求，需要使用自由曲面光学零件，但由于自由曲面是一类非常复杂的曲面，用传统的光学加工方法很难加工。本文概要介绍了光学非球面的多种加工方法，探索了这些方法加工光学自由曲面的可能性，提出了用数控化加工方法加工光学自由曲面，并利用这种方法加工了一块自由曲面透镜。 展开更多

关键词 光学非球面 光学自由曲面 数控加工

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