1 中国科学院海西研究院 厦门稀土材料研究中心,福建 厦门 361021
2 厦门市稀土光电功能材料重点实验室,福建 厦门 361021
3 天津津航技术物理研究所,天津 300308
为攻克高陡度球面光学零件成型技术,以半球及超半球红外光学整流罩为研究对像,提出了一种子孔径铣磨加工方法。对传统范成法铣磨成型理论进行拓展,将球面离散为一系列子孔径环带,砂轮沿环带“步进”运动,拼接成型得到完整的球面。分析了成型球面与三轴机床位置坐标之间的转换关系,对加工运动轨迹进行仿真,开展半径误差补偿验证实验及变速进给参数优化实验,提出变半径铣磨法解决超半球加工材料过切问题。对长径比分别为0.5(半球)和0.55(超半球)的热压硫化锌、镁铝尖晶石整流罩开展成型工艺试验,加工表面各点矢高差<4 μm,表面粗糙度Ra<1.5 μm。实验结果表明:该方法为高陡度球面加工提供了有效的解决方案。
光学加工 铣磨 范成法 超半球 optical processing grinding generating method hyper-hemisphere
1 山东交通学院信息科学与电气工程学院,山东 济南 250357
2 山东省科学院自动化研究所,山东 济南 250013
新冠肺炎疫情的暴发使得非接触式静脉注射机器人备受医务人员青睐,但目前对机器人入针角度的研究较少,多以粗略的角度进行入针操作,这会增加穿刺失败率,且由于患者本身存在的个体差异,有时会有明显疼痛感。为此,针对手背静脉注射机器人入针角度的确定展开研究,重点完成对手背测量数据的优化,以保证入针角度计算结果的准确性。首先通过单目相机与线结构光扫描相结合的方法获得手背入针区域空间点云,利用最小二乘法对手背点云进行拟合得到手背平面;在线结构光系统标定过程中,通过构造误差函数,采用最优化方法进行迭代求解来消除测量误差;然后以得到的入针区域平面为依据确定入针角度;最后设计实验,验证所提方法的准确性。实验结果表明,优化后结构光平面位置的平均误差约为0.1 mm,满足项目需求,为后续全自动注射奠定基础。
手背静脉 线结构光扫描 平面拟合 入针角度 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2411003
强激光与粒子束
2022, 34(11): 113001
山东大学,晶体材料国家重点实验室,济南 250100
光催化技术是一种将太阳能转换为化学能的新技术,基于该技术可利用半导体光催化材料实现光催化分解水制氢、二氧化碳还原制备有机物、降解有机污染物等,是解决未来能源和环境问题的潜在途径之一。然而,作为光催化技术的核心,光催化材料面临着光吸收范围窄、光生载流子分离效率低等问题,这些问题严重制约着光催化能量转化效率及其实际应用。针对制约光催化材料活性的关键科学问题,近年来本课题组从晶体学基本原理出发,基于半导体材料结构与性能的关系,通过对半导体材料的晶体结构、电子结构、微结构参数进行设计与调控,探索制备了一系列具有宽光谱响应范围、高载流子分离效率的新型高效光催化材料,为设计制备新型高效光催化材料提供了一些新的设计思路和材料制备方法。
光催化材料 晶体学 结构与性能关系 材料设计 制备方法 微结构调控 photocatalyst crystallography structure-property relationship material design synthesis method microstructure modulation
1 凯迈(洛阳)测控有限公司,河南 洛阳 471009
2 中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009
为适应新型1024×768元大面阵高分辨率非制冷红外探测器及红外热成像系统小型化的需求,采用机械正组补偿式连续变焦结构形式,并通过合理分配各透镜的光焦度,设计了一种焦距为25~75 mm、工作波段为8~12 m、 F数为1.2的非制冷红外连续变焦成像光学系统。该系统由五片透镜组成,总质量仅为255 g,光学总长度为125 mm。设计结果显示,该系统结构简单紧凑、体积小、成像良好,在探测器对应的36 1p/mm特征频率处的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)值大于0.3,满足应用需求。
小型化 光学设计 非制冷红外 连续变焦系统 miniaturization optical design uncooled infrared continuous zoom system
红外与激光工程
2020, 49(7): 20200212
单点金刚石车削技术广泛应用于红外脆性晶体材料光学表面的加工。然而, 受车削参数、材料特性、刀具参数等多因素的影响, 将会导致车削表面质量的不均匀。为了获得更为均匀优质的表面质量, 在分析单点金刚石车削影响因素的基础上, 提出了等距恒速的车削方法。详细介绍了等距恒速车削的原理, 分析了车削参数的确定过程, 得到了等距恒速车削的工件转速和进给速度曲线。最后应用一CVD ZnS 材料进行了车削试验, 获得了该材料车削最佳的线速度, 应用此参数进行车削, 得到了均匀优质的车削表面, 整体表面粗糙度由Ra=6.4 nm降低到了Ra=4.1 nm。
红外晶体 等距恒速 单点金刚石车削 infrared crystal Evenly tool marks Space and Constant linear Veloci Single Point Diamond Turning(SPDT) 红外与激光工程
2019, 48(7): 0742001
北京工商大学材料与机械工程学院, 北京 100048
采用选区激光熔化技术研究了扫描速度和线间距对316L不锈钢粉末成形的影响。结果表明,当激光功率为380 W,铺粉层厚为50 μm,线间距为90~130 μm,扫描速度为750 mm·s
-1时,成形试样的致密度最高达99.99%,屈服强度、拉伸强度和延伸率分别为625 MPa、537 MPa和38%。扫描速度对试样缺陷的形成有很大影响。适当增大扫描速度可细化试样的晶粒,提高其力学性能。
激光技术 选区激光熔化 高速率 成形缺陷 微观组织 力学性能 激光与光电子学进展
2019, 56(10): 101403
1 凯迈(洛阳)测控有限公司,河南 洛阳 471009
2 中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009
为了使微小型无人机光电吊舱能够实现红外热成像系统小型化并适应不同的环境条件,基于光学被动无热化方式,通过合理分配不同材料透镜的光焦度并同时引入衍射面,设计了一种工作波段为8~12 μm、视场为24.5°×19.7°、F数为1.0的非制冷无热化红外成像光学系统。该系统由四片透镜组成,其总重量仅为35 g。光学系统的总长度为38 mm。结果表明,本文系统具有结构简单紧凑、后截距大、成像良好等特点,在30 1p/mm空间频率处的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值大于0.3,满足应用需求。
微型吊舱 光学设计 红外光学 衍射光学 miniature POD optical design IR optics diffractive optics
1 凯迈(洛阳)测控有限公司, 河南 洛阳 471009
2 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009
为增大周视成像系统视场的同时有效降低红外光学系统的复杂度, 采用折反式光学结构, 通过反射镜及透镜光焦度的合理分配, 引入衍射面。分别设计了视场为360°×(-40°~50°)的折反式一次成像非制冷红外周视成像光学系统及视场为360°×(-30°~50°)的折反式二次成像光学系统。其工作波段为8~12 m, 光学系统F数为1.2。该系统可实现360°全方位和一定俯仰角度范围内凝视成像。设计结果表明, 该系统的结构简单紧凑, 后截距大, 成像良好, 在空间频率20 1p/mm处的调制传递函数(Modulated Transfer Function, MTF)值大于0.4, 能满足应用需求。
周视成像系统 光学设计 红外光学 衍射光学 panoramic imaging system optical design IR optics diffractive optics