摘要：由共用镜坯、径向折叠的多个环带反射镜组成的成像系统具有紧凑化、免装调的特点。为确保各反射镜的面形精度和相互位姿精度,提出了计算全息(Computer Generated Hologram,CGH)补偿干涉测量方法。针对可见光/近红外成像需求,基于共轴折叠思路设计了环带四反射镜成像系统;应用金刚石车削工艺加工了多环带共体反射镜;重点针对其中共体的主镜、三镜和次镜、四镜分别设计了CGH补偿器,通过合理选择离焦载频和CGH轴向位置,有效分离了干扰衍射级次的鬼像,实现了多个反射镜面形与相互位姿误差的同步检测。干涉测量结果表明,多个反射镜同时达到接近零条纹状态,面形精度和相互位姿精度较高,且无鬼像干扰。系统对100 m远处目标探测实验表明,反射镜不需要额外装调即可实现良好成像,具有集成度高、研制周期短、成像质量高的优点。

摘要：车齿加工由于其兼具滚齿的连续切削运动和插齿的端面切削模式,对于内齿结构和双联齿轮结构具有卓越的加工性能。相较于圆锥型车齿刀由于前刀面刃磨引发切削刃改变,圆柱形车齿刀可以确保刀具全生命周期内的无理论误差刃型,但是其零度后角更易于造成加工过程中刀齿侧面与工件齿槽面的干涉。然而目前国际主流圆柱型车齿刀的安装模型都封装在计算机辅助制造(Computer aided manufacturing,CAM)系统中,限制了国内圆柱型车齿刀的设计开展与推广应用。因此,研究圆柱型车齿刀偏位安装模型形成无干涉设计对于打破国外技术垄断至关重要。针对通用的5轴车齿机配置,提出了一种圆柱型车齿刀的安装模型,并给出了从安装模型参数确定、切削刃求解和切削仿真、刀齿切削干涉判定的完整计算流程,进而形成圆柱型车齿刀的无干涉设计方法,最终通过针对内齿圈的设计和加工仿真验证了该方法的有效性。

摘要：非球面反射镜通常使用零位补偿器配合干涉仪进行面形检测,因此零位补偿器的加工和装配精度直接决定了检测结果的可靠性。提出一种具备良好通用性的基于计算全息片(CGH)的补偿器误差标定方法。以一块Φ856 mm、f/1.54的双曲面反射镜作为待测非球面镜,首先设计反射式CGH,运用光线追迹法得到CGH的相位函数,使其引入的球差与待测非球面主镜的法线像差相同,再由ZEMAX仿真计算验证该设计的正确性,并根据相位函数加工出主全息。在同一块玻璃基片上设计和加工对准全息带用于标定光路的调整。实验结果表明,所制作的CGH标定零位补偿器的精度达到λ/80。可见对于大口径、快焦比的凹非球面反射镜,所提方法仍然适用,因此可用于指导多数正轴非球面镜的零位补偿器标定。

摘要：复杂曲面光学元件应用于光学系统中可以增大系统设计自由度,同时减少系统所需元件数量,有利于实现光学系统的紧凑化、轻量化,被誉为现代光学系统的变革性元件,被广泛应用于空间光学、光刻系统、汽车照明等领域,极大推动了航天、国防及高科技民用事业的发展。然而,复杂曲面光学元件对面形精度要求较高,如何对其面形进行高精度检测从而指导加工成为限制该类元件大范围应用的瓶颈。文章对10余种常用的复杂曲面光学元件面形检测方法进行了分类梳理,按照是否采用干涉原理,将检测方法分为非干涉检测法和干涉检测法两大类,分别介绍了各种检测方法的原理和适用范围,回顾了各方法的发展历程,着重分析了几种典型方法进行面形检测的特点,并对未来复杂曲面光学元件高精度面形检测技术的发展趋势加以展望。

摘要：飞机进气道采用基于自动铺丝工艺的复合材料整体成型方案,为分析进气道型面自动铺丝的可行性,对进气道型面与铺丝头的干涉问题进行了研究。首先,以进气道型面网格化的STL文件为对象,并结合铺丝头的边界条件,开发了基于VC++6.0的干涉检测计算程序,获得了型面上干涉区域的位置,并以点云进行标识。然后,在CATIA下对标识的干涉区域进行铺丝头外形轮廓的建模,并在Vericut仿真软件下对进气道型面进行自动铺丝运动仿真,验证了型面上标识的干涉区域的正确性。最后,将标识过干涉区域的进气道型面反馈给设计进行型面修正,获得了满足自动铺丝条件的进气道型面。

摘要：工业镜头元件口径小、数量多、精度要求高,将自由曲面用在镜头凸面上会导致面形复杂、偏离量大,对表面面形检测提出了很高的挑战。提出了基于计算全息板(Computer-Generated-Hologram,CGH)的干涉检测方法,并利用Zemax对光路进行优化设计,建立了镜头装夹误差对检测结果的影响分析模型,提出了镜头高精度干涉检测方案,并结合实验验证了分析模型和检测方案的可靠性。实验结果表明:利用CGH可实现凸自由曲面工业镜头的全口径干涉检测,检测结果为0.57μm PV (满足镜头检测需求),并结合轮廓仪对比验证了干涉测量的可靠性。

摘要：鉴于现有装配干涉检测方法仅限于利用包围盒排除不干涉的对象,提出轴向包围盒和方向包围盒的十字相交判断方法,使得基于包围盒即可检测出零件在平移过程中产生的硬干涉关系,从而有效缩短检测时间。利用基于扩展结构的层次包围盒逐渐逼近且紧密包覆几何模型、排除不可能干涉的零件并进行包围盒十字相交判断,可大幅度减少干涉检测的运算量并提高算法效率。基于包围盒十字相交判断与层次包围盒,提出面向零件平移的装配干涉检测算法和流程。在AeroAssem装配设计系统中实现了该方法,通过在装配干涉矩阵生成中的实例验证分析,说明所提方法是有效的和精确的,可广泛应用于装配规划与仿真等设计任务中。

摘要：针对大口径离轴光学非球面反射镜的特殊工艺性,在合理设计零补偿器结构形式的基础上,综合考虑零补偿器各组件的误差参量做进一步优化.利用零补偿器实施非球面元件面形干涉检测过程中,着重分析调整误差对检验精度的影响,建立误差标定模型.以一块二次离轴非球面反射镜为实例进行了计算机模拟分析,得到对应不同调整误差的干涉图样,可以为快速地调整补偿器与被检元件之间相互位置提供参考,有助于获得指导加工的真实面形结果.

摘要：针对激光扫描复杂构件受损面加工过程中,光束易与零件发生干涉的问题,提出复杂结构零件激光轨迹的干涉检测及修正算法。以逆向点云数据为基础,构建预期轨迹插补点数据结构。根据扫描轨迹采用法向投影建立碰撞域,快速排除非干涉激光束,粗检出可能发生干涉的路径点。构建四叉树索引精确搜索干涉点,计算干涉角,考虑光束半径补偿误差,确定相应修正量。满足再制造成形质量的前提下,调整光束姿态将干涉点转换为有效点,优化熔覆轨迹模型。设计干涉检测模块,实现用户可视化操作。该算法适用于曲面及结构复杂的零件,通过具体实例分析验证了该算法的可靠性与有效性。

摘要：推导并用实验验证了光强与入射波前在单位像元面积里成近似线性关系,从而得到入射波前经CCD采样后的功率谱密度(PSD)公式·根据该公式,模拟分析了影响CCD采集系统的系统传递函数的各个因素:入射波前、CCD的填充因子及CCD的曝光时间,得出了他们与系统传递函数的定性关系,并且通过实验明确CCD曝光时间对高空间分辨率波前检测不确定度的影响,为高空间分辨率干涉设计提供了理论依据·