摘要：本文基于ybar-y图,建立了计算光学系统一阶结构的数学模型,并利用粒子群优化算法对模型进行了求解,可以自动优化出各种光学系统的一阶结构.编写了一套含图形用户界面(GUI)的软件,将光学系统的基本设计要求进行处理后导入GUI,求解之后利用商用光学设计软件如ZEMAX等,将一阶结构转换为实际透镜结构,然后经过透镜优化,就可以设计出满足要求的光学系统.根据本文所提出的光学结构计算方法,首先进行了1300万像素手机摄像物镜的设计,该物镜使用了4片非球面,各项性能指标能够满足设计要求.然后设计出一套头盔显示光学系统的目镜,使用了两片非球面透镜实现了90的视场角,其他的性能指标也都满足要求.两类光学系统的设计实例验证了该方法是一种可靠的光学系统一阶结构获取方法.

摘要：深紫外(DUV)光刻机照明系统普遍采用衍射光学元件(DOE)实现光瞳整形。根据光刻机的指标要求,衍射光学元件应具有高衍射效率和高均匀性的特点。传统的相位恢复算法如Gerchberg-Saxton(GS)及其改进算法,一般只能通过降低均匀性来提高衍射效率,无法得到最优的解。而全局优化算法如模拟退火法、遗传基因法等需要大量的计算时间,难以实现像素数目多的深紫外DOE的设计。为了克服上述困难,提出了一种基于GS的混合梯度下降算法,在迭代过程中对每次迭代的振幅进行加权反馈修正,在加快收敛速度的同时,减少误差,同时实现高效率和高信噪比。利用该算法对光刻需要的传统、四极照明光瞳、定制照明光瞳的DOE进行了设计,结果表明,实现传统和四极照明光瞳的16阶量化相位DOE的衍射效率均超过92%,而非均匀性分别为3.98%和2.3%。实现定制照明光瞳的DOE的衍射效率为91%,图形恢复误差为5.8%。该方法为获得高性能深紫外DOE提供一条可行的途径。

摘要：虚拟现实头戴显示器(HMD)的光学系统应具有较大的视场角和出瞳,同时应具有重量轻和厚度薄的特性,从而适应人体的佩戴需要。为了同时满足这些要求,详细描述了一种基于初级像差理论的头戴显示器光学系统设计方法。根据这个方法,用两种聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC),设计了双片式的头盔系统,其出瞳直径为8 mm,视场角为70°。系统总长小于70 mm,镜头的总质量小于30 g。全视场相对照度大于0.4,其轴上像差和轴外像差都得到了有效校正,边缘视场点列图光斑半径在70μm左右,各个视场的调制传递函数(MTF)曲线分布较为均匀,同时中心视场和边缘视场的MTF值在8 cycle/mm处分别为0.6和0.4左右,最大畸变小于2%,实际加工的系统对标准分辨率板的成像像质能够满足使用要求。

摘要：立柱作为数控立式车床的关键部件,承受来自切削力等各种载荷作用,对机床加工精度、工作稳定性都着较大影响。以立柱内部结构设计为研究对象,提取多种不同筋板布局单元结构,并运用ANSYS Workbench有限元分析软件进行分析计算,找出最优筋板布局型式,从而改进立柱结构,数据显示优化后的立柱结构动力学性能得到提高,间接提高了机床加工精度和稳定性。

摘要：车铣复合加工中心把车削和铣削加工工艺集成到同一台加工机床,可实现工件的同基准多工序集成加工,有利于提高零件的制造精度。而影响该类机床加工精度的核心零件之一,就是机床的床身。本文针对MJ-520MC/Y数控车铣复合加工中心的斜床身进行高刚性设计分析,探讨建立有利于仿真分析的数字样机的方法;对斜床身数控车铣复合加工中心的受力情况进行分析,将典型工况下的切削力、床身上方各机床零部件的重力折算到床身上,得出斜床身的载荷参数;运用有限元方法对斜床身零件进行静力学分析,得到斜床身静态特性,探讨外部静力载荷对斜床身应力应变的影响;提出了斜床身改进优化的基本思路,为斜床身车铣复合加工中心的结构设计与改进提供技术支持。

摘要：本文针对MJ-520MC/Y斜床身数控车铣复合加工中心,首先三维实体建模斜床身;其次,计算斜床身载荷参数,运用有限元软件ANSYSWorkbench14.0进行模态分析,得出斜床身前六阶的固有频率和振型,根据模态分析结果优化改进;最后,再次模态分析优化后结构,并进行对比,前三阶的固有频率分别提高15.61%、14.63%和16.07%,有效提高机床稳定性,提高对工件的加工精度,为下一步斜床身车铣复合加工中心的改进设计打下基础。