摘要：航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下,会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形,必须对结构作受力分析。利用MSC/Nastran,MSC/Patran有限元分析软件,首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型,并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度,结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形,达到了面型精度;最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形,以及在不同空间位置时,随温度的变化和在自重条件下的面型变化,分析得出:在扫描反射镜不同的工况中,反射镜均满足面型要求。以上分析表明,此反射镜的柔性支撑结构的设计,消除或减小了反射镜内的应力和变形,达到反射镜面型的变化不能大于[PV]=63nm的预期目标。

摘要：硫系玻璃镜片是新型温度自适应红外光学系统的重要组件之一。随着红外热成像民用市场的日益成熟,对硫系玻璃镜片的产业化技术需求越来越迫切。文中进行了As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压实验,研究并优化出口径Φ21 mm硫系镜片的模压工艺参数。通过模具的补偿修正,获得了完全满足镜片设计要求(PV值小于0.7μm)的模压镜片。此外,研究了模压处理对As2Se3玻璃物理性质的影响,发现模压后As2Se3玻璃的密度、硬度和玻璃转变温度Tg降低,最大透过率提高。通过拉曼光谱测试,分析并讨论了造成这种反常现象的微观结构原因。为今后较大口径非球面硫系镜片的批量制造提供了科学数据和参考。

摘要：鉴于全视角高精度三维测量仪中现有光学成像系统无法同时满足大视角、高分辨率和低畸变等技术指标,为此设计了一种能够同时克服上述缺陷的光学成像和畸变校正系统。采用复杂化双高斯结构形式进行f-θ镜头设计,引入非球面提高系统成像质量。实验结果表明,设计的光学系统为长焦广角低畸变高分辨率光学系统,在环境温度-10℃~70℃下,视场角达到90°,畸变小于-0.001 67%,传递函数达到0.4@100lp/mm,可实现工作距离3m^100m成像清晰。同时,光学系统中非球面镜片的面型精度会对成像质量产生很大的影响,根据公差分析,非球面的面型精度PV值小于0.17μm时系统成像质量满足要求,实际加工过程中非球面面型PV值达到0.158μm,传递函数达到设计指标要求,提高了系统的成像质量。

摘要：针对光学动态靶标进行光电跟踪光端机的跟踪精度的测试时,旋转的光电平行光管由于离心场的存在导致主镜面型误差过大的问题,提出了一种基于挠性梁减小旋转平行光管离心工况下主镜面型误差的方法。文章首先针对主镜支撑点径向位置最优布局进行求解,其次在Isight优化平台上对主镜背部支撑挠性梁的关键设计参数进行尺寸优化,最终利用Sigfit软件分析了离心工况下主镜面型误差。采用优化后的主镜支撑方案,反射镜在1.64g离心力作用下,主镜面型精度RMS优于0.03λ(λ=632.8nm),组件一阶固有频率为167Hz。采用4D干涉仪对平行光管的波像差进行检测,检测结果表明,平行光管光机系统的波像差RMS值优于0.067λ。经过仿真分析与检测实验证明,采用挠性支撑的旋转平行光管镜的动态刚度与面形精度满足光学动态靶标的应用要求。

摘要：轴对准测试系统是一种应用大口径平行光管法来测量光轴平行性的重要仪器,系统焦距为4800mm,口径为600mm。在测试过程中,由于焦距长、口径大,环境温度的变化引起的各元件的微小变形都会影响系统的成像质量及测试精度。因此,需要对该系统进行光机热集成分析。建立了轴对准测试系统的有限元分析模型,分析了稳态温度场、温度梯度场下系统的热变形,利用Zernike多项式对热变形后的镜面进行面型拟合,将拟合系数导入光学设计软件,得到不同温度变化下对轴对准测试系统的影响,通过实验验证了仿真结果的准确性。结果表明:稳态温度场下,在设计参数要求的温度范围内,光学系统波像差均小于λ/10(λ=632.8 nm),光轴平行性检测精度满足0.02 mrad;温度梯度场对系统影响更大,需将系统内外温差控制在±3℃内。

摘要：通过系统分析轴对称中大口径方形光学非球面包络法加工原理,提出了非球面磨削加工机床各轴系运动的数学控制模型,设计并研制了非球面精密磨削加工机床及机床速度、位移双闭环控制系统,在研制的加工机床上进行了330×300mm的方形光学非球面镜片磨削试验,并采用数字型电感测微仪设计了非球面在线检测系统,通过对加工后的光学非球面进行在线检测,试验结果表明设计并研制的光学非球面磨削加工机床加工精度满足光学非球面镜片加工面形精度PV值达到4μm的要求,且加工效率高,适用于中大口径非球面磨削加工。

摘要：精密非球面零件是光学仪器中的关键器件之一,由于其形状复杂,精度高,采用离线测量难以保证其加工精度和加工效率。论文提出并开发了一套精密非球面零件接触式在位测量系统。通过采集测头触发时非球面零件表面的坐标数据,运用最小二乘法多项式拟合算法对误差分离后的测量数据进行拟合,然后与其设计曲面进行对比得到其面型误差。建立了在位测量系统试验平台,对轴对称非球面零件进行了单点重复测量试验,保证了系统的稳定性;对轴对称非球面零件进行了子午线测量试验,得到了其拟合方程,在此基础上对轴对称非球面零件局部进行了弓字型轨迹的在位测量试验,拟合出了其曲面形状,并与海克斯康三坐标测量机测得的结果进行了对比,二者z方向最大测量误差为0.00396mm。试验结果表明,使用该系统进行工件加工在位测量其测量精度可以满足工件加工要求,且大大降低了加工成本,提高了加工效率。

摘要：大口径激光发射窗口窗口镜由于径厚比高,刚度低,在自身重力下会发生变形,即镜面峰谷值(PV值)与均方根值(RMS)值过大,窗口镜会形成透镜,改变了激光发射输出端的发散角,不能满足激光发射系统的精准命中和能量集中的需求。建立了硒化锌材料的光学窗口的有限元仿真模型,计算分析在窗口镜径向支撑与底部安装支撑点结合轴向支撑作用时窗口镜的变形情况,并优化支撑体的材料、数量、位置分布。进行有限元仿真分析后,窗口镜面形精度满足PV值λ≤632.8nm与RMS低于λ/5≤126.56nm,支撑结构设计满足激光发射窗口需求。

摘要：研究和开发了实现注射压缩的结构,并做相关实验考察该结构是否能够达到设计和制造的要求以及满足实际生产需要。

摘要：叶缘作为航空发动机叶片的关键部位,其加工精度直接影响叶片的气动性能,降低叶缘表面粗糙度和轮廓度对延长发动机服役寿命至关重要。为此,设计并开发了固结树脂金刚石弹性抛光轮,基于机器人平台研究钛合金叶片叶缘的抛光工艺。采用正交试验法探索主轴转速、进给速度、加工压力、磨料粒径4个主要工艺参数对叶缘表面粗糙度及轮廓度的影响规律。试验确定的最佳工艺参数组合是:主轴转速为800 r/min,进给速度为6 mm/min,加工压力为4 N,磨料粒径为10~14μm。在此最佳参数组合下,钛合金叶片叶缘抛光的综合效果较好,其表面形貌得到改善,面型精度提高,表面粗糙度由初始的1.165μm降为0.213μm,轮廓度由初始的0.048 mm降为0.016 mm,可满足使用要求。