大中型光學(xué)非球面鏡制造與測量新技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書共分上、下兩篇，上篇為制造技術(shù)篇、下篇為測量技術(shù)篇?！洞笾行凸鈱W(xué)非球面鏡制造與測量新技術(shù)》重點(diǎn)介紹了作者科研團(tuán)隊(duì)在國家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目支持下，對大中型光學(xué)非球鏡制造與測量新方法的研究成果。
　　上篇首先介紹了光學(xué)非球鏡加工的基本原理和基于子孔徑的光學(xué)非球面確定性研拋加工的核心理論。然后，以作者科研團(tuán)隊(duì)研制的小工具ccos拋光、離子束和磁流變等三種拋光機(jī)床為對象，著重介紹了小研拋盤工具ccos、離子束和磁流變高精度拋光修形加工的基本原理、理論及其應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模方法、裝備設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)選擇等關(guān)鍵技術(shù)和進(jìn)行的工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后還介紹了作者科研團(tuán)隊(duì)在確定性光學(xué)加工誤差的評價方法方面的研究成果。
　　下篇首先介紹了大中型光學(xué)非球鏡測量的基本原理和國內(nèi)外的一些具有參考價值的典型測量實(shí)例。然后，本書針對加工過程中需要的成本低、精度高、適合加工現(xiàn)場使用的測量方法，著重介紹了作者科研團(tuán)隊(duì)研究的直角坐標(biāo)和擺臂式極坐標(biāo)測量；基于波面干涉儀的子孔徑拼接測量和基于衍射原理的相位恢復(fù)面形測量等三種技術(shù)，介紹了它們的基本原理、數(shù)學(xué)建模方法、裝備設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)選擇等關(guān)鍵技術(shù)和進(jìn)行的工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，本書還描述了我們在光學(xué)零件制造中的亞表面質(zhì)量檢測與保障方面的研究成果。
　　本書可供從事光學(xué)加工、超精密加工、精密儀器和測量等精密工程領(lǐng)域研究的科技人員參考，也適合大專院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

書籍目錄

上篇 制造技術(shù)
　第一章 現(xiàn)代非球面光學(xué)研拋技術(shù)基礎(chǔ)
　　1.1 光學(xué)非球面的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
　　1.2 光學(xué)非球鏡制造的特點(diǎn)
　　1.3 超光滑表面制造技術(shù)
　　1.4 先進(jìn)非球面光學(xué)研拋技術(shù)
　　參考文獻(xiàn)
　第二章 非球面光學(xué)研拋技術(shù)的基礎(chǔ)理論
　　2.1 光學(xué)機(jī)械研拋技術(shù)的preston方程及其應(yīng)用
　　2.2 非球面加工的確定性成形原理
　　2.3 非球面加工的成形過程理論分析
　　2.4 全口徑線性掃描方式面形修正理論
　　2.5 極軸掃描方式面形修正技術(shù)
　　2.6 成形的頻域分析
　　2.7 熵最大研拋原理
　　參考文獻(xiàn)
　第三章 基于小研拋盤工具的ccos技術(shù)
　　3.1 基于小研拋盤工具的ccos技術(shù)綜述
　　3.2 aocmt光學(xué)非球面加工機(jī)床
　　3.3 去除函數(shù)的建模與分析
　　3.4 ccos技術(shù)中駐留時間算法及分析
　　3.5 邊緣效應(yīng)下的去除函數(shù)建模
　　3.6 光學(xué)表面小尺度制造誤差的產(chǎn)生原因與修正方法
　　3.7 大中型非球面研拋加工控制策略及實(shí)驗(yàn)
　　參考文獻(xiàn)
　第四章 離子束拋光技術(shù)
　　4.1 離子束拋光技術(shù)概述
　　4.2 光學(xué)鏡面離子束拋光的基本理論
　　4.3 離子束拋光去除函數(shù)建模分析
　　4.4 離子束加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析
　　4.5 離子束拋光面形誤差收斂與精度預(yù)測預(yù)報(bào)
　　4.6 離子束拋光的小尺度誤差演變
　　4.7 離子束拋光試驗(yàn)
　　參考文獻(xiàn)
　第五章 磁流變拋光技術(shù)
　　5.1 磁流變拋光技術(shù)概述
　　5.2 磁流變拋光材料去除機(jī)理與數(shù)學(xué)模型
　　5.3 磁流變拋光機(jī)床
　　5.4 磁流變拋光液及其性能測試研究
　　5.5 磁流變拋光工藝參數(shù)優(yōu)化
　　5.6 磁流變拋光的光學(xué)表面成形技術(shù)及加工實(shí)例
　　5.7 磁射流拋光技術(shù)研究
　　參考文獻(xiàn)
　第六章 確定性光學(xué)加工誤差的評價方法
　　6.1 概述
　　6.2 常用的光學(xué)加工誤差評價方法
　　6.3 光學(xué)加工誤差分布特征的分析方法
　　6.4 光學(xué)加工誤差的散射性能評價方法
　　6.5 基于光學(xué)性能分析的頻帶誤差評價方法
　　參考文獻(xiàn)
下篇 測量技術(shù)
　第一章 大中型光學(xué)鏡面制造中的測量技術(shù)
　　1.1 緒論
　　1.2 大中型光學(xué)鏡面制造中的坐標(biāo)測量技術(shù)原理
　　1.3 大中型光學(xué)鏡面制造中的干涉零位測量技術(shù)
　　1.4 大中型光學(xué)鏡面制造中的非零位測量技術(shù)
　　1.5 相位恢復(fù)技術(shù)
　　1.6 亞表面質(zhì)量檢測技術(shù)
　　1.7 大中型光學(xué)鏡面制造中的測量實(shí)例
　　參考文獻(xiàn)
　第二章 光學(xué)非球面坐標(biāo)測量技術(shù)
　　2.1 光學(xué)非球面坐標(biāo)測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
　　2.2 大口徑非球面直角坐標(biāo)測量技術(shù)研究
　　2.3 大型非球面擺臂式測量技術(shù)研究
　　2.4 基于多段拼接的高陡度非球面坐標(biāo)檢測理論與算法
　　參考文獻(xiàn)
　第三章 子孔徑拼接測量方法
　　3.1 概述
　　3.2 子孔徑拼接基本算法
　　3.3 子孔徑拼接迭代算法
　　3.4 子孔徑劃分方法
　　3.5 子孔徑拼接測量工作站
　　3.6 子孔徑拼接測量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
　　3.7 子孔徑拼接測量方法的發(fā)展趨勢
　　參考文獻(xiàn)
　第四章 大中型光學(xué)鏡面相位恢復(fù)在位檢測技術(shù)
　　4.1 相位恢復(fù)檢測技術(shù)綜述
　　4.2 相位恢復(fù)測量的基本原理和算法
　　4.3 球面波的相位恢復(fù)檢測
　　4.4 亞像素分辨率相位恢復(fù)測量研究
　　4.5 非球面鏡的相位恢復(fù)檢測技術(shù)
　　4.6 非球面鏡相位恢復(fù)測量實(shí)驗(yàn)
　　參考文獻(xiàn)
　第五章 光學(xué)零件制造中的亞表面質(zhì)量檢測與保障
　　5.1 亞表面質(zhì)量概述
　　5.2 亞表面損傷的產(chǎn)生機(jī)理
　　5.3 磨削和研磨亞表面損傷檢測技術(shù)
　　5.4 亞表面損傷表征方法
　　5.5 亞表面損傷深度預(yù)測方法
　　5.6 加工參數(shù)對亞表面損傷深度的影響規(guī)律研究
　　5.7 亞表面質(zhì)量保障技術(shù)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   并行算法的意義在于，當(dāng)APR用于口徑和相對口徑較大的非球面鏡檢測時，由于非球面度隨口徑的增大而增大，會使計(jì)算的采樣數(shù)據(jù)量大幅增加。雖然對鏡面進(jìn)行遮光后部分照明有利于降低每個子孔徑內(nèi)的非球面度，從而在一定程度上減少了采樣數(shù)據(jù)，但從可操作性上考慮，對鏡面的遮光區(qū)域劃分不能太多。因此，整個鏡面的整體計(jì)算量依然可能較大。采用多CPU的并行算法有利于實(shí)現(xiàn)快速的算法處理，提高APR的實(shí)用性。 4.6非球面鏡相位恢復(fù)測量實(shí)驗(yàn) 4.6.1光源和圖像定位 在進(jìn)行APR測量時，首先需要調(diào)節(jié)光源與鏡面的位置關(guān)系。要精確地確定光源所處的位置，才能將其準(zhǔn)確地放置在事先規(guī)劃好的位置上。另外，在進(jìn)行圖像采集時，也要獲得圖像相對于光源或鏡面的距離才能準(zhǔn)確地構(gòu)建鏡面光場與圖像光場的衍射計(jì)算關(guān)系。這兩點(diǎn)對于APR而言都非常重要。 對于球面波測量而言，由于存在唯一的焦點(diǎn)，且不需要變化光源的位置，一般只要使入射點(diǎn)光源與反射光焦點(diǎn)重合就可以確定光源的位置，并通過尋找焦點(diǎn)確定圖像的位置。但對非球面鏡檢測而言，建立測量系統(tǒng)時由于不存在統(tǒng)一的焦點(diǎn)，無法直接確定光源和圖像的位置。特別是光路較長時，一般很難準(zhǔn)確地確定光源和圖像相對于鏡面的距離。 因此在進(jìn)行APR檢測之前，需要引入一段預(yù)處理過程，如圖4.39所示，專門對光源的位置進(jìn)行測量，得到一個準(zhǔn)確的值來確定測量系統(tǒng)原點(diǎn)。并在以后的測量中，根據(jù)此原點(diǎn)來將光源移動至規(guī)劃好的位置。然后在每次測量中，再根據(jù)光源的位置和圖像的尺寸來計(jì)算圖像的采樣位置。 在進(jìn)行光源位置測量時，首先將光源大致放置在鏡面的頂點(diǎn)曲率中心或某環(huán)帶的最佳擬合球曲率中心附近處，記為O1。其方法為先用光闌遮光，使光束只照亮被測鏡中心或某一環(huán)帶。由于鏡面中心或環(huán)帶處的非球面度不大，所以可以近似地看作球面，因而可以將反射光匯聚到一個焦點(diǎn)。利用此性質(zhì)，通過使反射光點(diǎn)與入射光點(diǎn)重合的方法，將光源大致放置在鏡面曲率中心或環(huán)帶的曲率中心上，從而確定Ot。 放置好光源后，用CCD沿光軸拍攝一系列圖像。記錄下每張圖像之間的相對位置。設(shè)第一張圖像的絕對位置，即圖像到鏡面的距離，為a1。這樣對于測量系統(tǒng)而言。

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