在保證像質(zhì)的前提下，非球面元件的采用可以減少光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性、尺寸以及重量，特別針對(duì)大口徑空間遙感器，非球面元件的采用意義尤為重要。目前，隨著民用資源調(diào)查以及國防軍事要求的提高，要求空間相機(jī)的視場(chǎng)越來越大、分辨力越來越高，以美國最先進(jìn)的KH-13空間相機(jī)為例，其地面分辨力可達(dá)到了0.1米的水平。我們正在開展研制的寬覆蓋詳查相機(jī)其技術(shù)指標(biāo)也瞄準(zhǔn)了國際最為先進(jìn)的技術(shù)水平，作為相機(jī)中的關(guān)鍵部件-大尺寸離軸非球面光學(xué)元件的制造是相機(jī)研制的關(guān)鍵攻關(guān)技術(shù)。 本文采用以計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形(Computer ControlledOptical Surfacing)技術(shù)為核心的大尺寸非球面光學(xué)元件制造技術(shù)，依靠自行研制的非球面數(shù)控加工中心、雙測(cè)頭面形輪廓儀等關(guān)鍵設(shè)備，在對(duì)以往非球面數(shù)控制造技術(shù)繼承與發(fā)展的基礎(chǔ)上開展了對(duì)大尺寸離軸非球面元件制造技術(shù)的研究。本文以空間寬覆蓋詳查相機(jī)中關(guān)鍵光學(xué)元件—離軸三鏡試驗(yàn)件的制造任務(wù)為主線開展了以下幾個(gè)主要方面的研究工作。
第一章 緒 論13-32
1.1 引言13-14
1.2 課題研究目的及意義14-16
1.3 非球面加工方法介紹16-27
1.3.1 輕量化技術(shù)16-19
1.3.1.1 復(fù)制技術(shù)(Replication Lightweight Technology)17-18
1.3.1.2 “面片”技術(shù) (Facesheet Lightweight Technology)18
1.3.1.3 蜂窩狀結(jié)構(gòu)(Honeycomb technology)18-19
1.3.2 非球面的銑磨成型技術(shù)19-21
1.3.3 非球面的研磨、拋光技術(shù)21-27
1.3.3.1 計(jì)算機(jī)控制拋光(Computer Controlled Optical Surfacing)21-23
1.3.3.2 應(yīng)力拋光技術(shù)(Stress Lap Polishing)23-24
1.3.3.3 磁流變拋光技術(shù)(Magnetorheological Finishing)24-26
1.3.3.4 離子束拋光(Ion Beam Milling)26-27
1.3.3.5 離軸非球面鏡制造技術(shù)27
1.4 非球面面形檢測(cè)方法27-30
1.4.1 輪廓測(cè)量27-29
1.4.2 斜率測(cè)量29
1.4.3 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)29-30
1.4.4 非零位檢驗(yàn)30
1.5 本文的主要研究內(nèi)容30-32
第二章 離軸非球面初始球面及磨盤參數(shù)的確定32-54
2.1 簡 介32-35
2.2 離軸非球面度及最接近球面曲率半徑的求解35-39
2.3 CCOS制造技術(shù)中小磨頭的結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)39-53
2.3.1 計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù)的數(shù)學(xué)模型39-41
2.3.2 磨頭工作函數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)41-53
2.3.2.1 行星運(yùn)動(dòng)磨頭參數(shù)及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)41-47
2.3.2.2 平轉(zhuǎn)動(dòng)方式下拋光盤的去除函數(shù)47-51
2.3.2.3 研磨材料工藝實(shí)驗(yàn)51-53
2.4 本章小結(jié)53-54
第三章 研磨階段測(cè)量方法的研究54-79
3.1 簡 介54-55
3.2 雙測(cè)頭輪廓儀的構(gòu)成55-60<div
3.2.1 測(cè)量單元55-57
3.2.2 控制單元57
3.2.3 軟件單元57-60
3.3 雙測(cè)頭輪廓儀測(cè)量原理60-71
3.3.1 測(cè)量過程描述60-61
3.3.2 測(cè)量原理61-63
3.3.3 測(cè)量結(jié)果中線性誤差的去除63-66
3.3.4 測(cè)頭直徑的三維補(bǔ)償66-67
3.3.5 雙測(cè)頭輪廓儀測(cè)量精度分析67-71
3.4 面形誤差的SHEPARD插值處理71-74
3.5 基于SHEPARD插值模型的CCOS研磨實(shí)驗(yàn)74-78
3.6 本章小結(jié)78-79
第四章 拋光階段面形檢測(cè)方法的研究79-97
4.1 簡 介79-80
4.2 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)的原理80-81
4.3 零補(bǔ)償器的類型81-83
4.4 補(bǔ)償檢驗(yàn)中的一些注意事項(xiàng)83-84
4.5 零位補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)84-91
4.6 零位補(bǔ)償檢驗(yàn)中調(diào)整誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響91-96
4.7 本章小節(jié)96-97
第五章 矩形離軸非球面的制造97-114
5.1 簡介97
5.2 離軸三鏡的研磨97-104
5.2.1 初始球面的確定97-100
5.2.2 離軸非球面的研磨100-104
5.3 離軸三鏡的拋光104-113
5.3.1 溫度可控拋光盤的制備106-107
5.3.2 三鏡的拋光107-113
5.4 本章小結(jié)113-114
第六章 結(jié)論及工作展望114-116
參考文獻(xiàn)116-125
致 謝126
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