1 中国科学院 光电技术研究所， 成都 610209
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
针对现有530 mm能动磨盘的检测系统(有效检测口径420 mm)，系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差，并给出了各项误差对检测精度的影响。同时，还针对检测基座不完全水平的问题建立模型，应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况，结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据，补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。
能动磨盘 变形检测 误差分析 去倾斜 误差补偿 active lap deformation measurement error analysis tilt removing error compensation
中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
大口径轻质反射镜采用柔性支撑结构可以降低外界力载荷、惯性载荷及热载荷的负作用，从而保证光学系统的成像质量。为消除加工、检测与系统装调过程的定位误差，研究了应用于计算机控制能动磨盘加工(CCAL)技术抛光的柔性限位支撑模型。利用有限元分析软件(Ansys)，分析1.8 m轻质镜采用柔性限位支撑时， CCAL技术抛光引起轻质镜的最大倾斜量、最大主应力以及主镜面变化范围，对支撑盘的口径及位置进行了优化设计，模拟仿真18点弹簧在不同压缩量下的镜面变形。仿真分析结果表明，柔性限位支撑的结构刚度、轻质镜底板倾斜量满足能动磨盘加工条件，最大主应力强度远小于主镜的许用应力，主镜面变形符合加工要求。
光学制造 柔性限位支撑 能动磨盘 轻质镜 有限元
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院研究生院，北京 100049
利用齐次坐标变换理论分析了计算机数控能动磨盘加工大口径离轴非球面反射镜时磨盘底面需要形成的实时面形，给出了通用的盘面实时轮廓的计算方法。以 NST(新太阳望远镜 )的离轴抛物面主镜参数为例，给出了用现有能动磨盘加工时盘面形状及磨盘变形量的计算结果，并将该方法用于两块轴对称非球面 (Φ1 030 F/1.6椭球面和 Φ1 250 F/1.5抛物面)反射镜的研磨中，加工结果表明该方法可以准确描述加工中磨盘的面形。理论分析、计算和实验结果为今后开展能动磨盘加工大口径离轴非球面反射镜奠定了基础。
能动磨盘 离轴非球面加工 磨盘面形计算 坐标变换 active lap off-axis aspheric mirror fabricating lap surface profile calculation coordinates transform
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 电子科技大学, 四川 成都 610054
利用蓝牙无线通信方式解决大型光学镜面加工中对能动磨盘的控制。该方法利用单片机控制蓝牙模块,采用基于HCI层的单片机对蓝牙模块控制的方法及PC机端通过RS232接口连接蓝牙模块互相配合,实现PC机与能动磨盘之间的通信。单片机根据蓝牙HCI层协议对蓝牙接收和发送数据进行处理。在蓝牙传输协议的基础上给出了应用于镜面能动磨盘加工中的软硬件实现方案。该技术克服了现在使用导电环带来的易磨损、成本高的缺点,对降低加工成本,减少复杂的工业布线有很大的意义。可以替代其他镜面加工中的导电环来进行控制数据传输,也可应用在其他无线串行通信领域。
无线传输 蓝牙技术 单片机 能动磨盘 wireless communication bluetooth technology MCU active lap
中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
计算机控制能动磨盘加工技术是集传统加工技术、能动技术和数控技术为一体的大型非球面光学元件先进制造技术.基于Preston方程,通过对能动磨盘结构的研究,建立了工件的能动磨盘磨削函数;分析了能动磨盘分别位于工件中心孔和外缘处产生的边缘效应,并建立相应的边缘效应函数;由此得到用于描述能动磨盘加工的数学模型.在该模型的指导下完成了Φ1 200 mm(F/1.5)非球面主镜能动磨盘精磨加工,实现了主镜面形误差的均方根值从4.5μm(峰谷值26.8 μm)收敛到0.36μm(峰谷值2.8 μm).
光学加工 计算机控制能动磨盘 非球面
1 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
2 中国科学院研究生院,北京,100039
针对现有能动磨盘在工程加工应用中存在的问题,利用有限元法对不同结构的能动磨盘建立了静力学模型,并进行计算和分析.以加工Ф1800mm,F/1.5的大口径抛物面主镜为参照,分别对三种结构模型在不同基盘厚度时进行了变形仿真计算.通过分析能动磨盘的变形精度与对应的驱动器产生弯曲力大小的关系,优化设计出适用于Ф1800mm,F/1.5主镜加工的能动磨盘结构,并已投入应用.
光学加工 能动磨盘 有限元法 结构设计
中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
光学加工中边缘问题很难处理,数控加工也是如此.计算机数控能动盘光学加工技术具有高加工效率和抑制中高频能力,而小磨头光学加工技术则有很强的局部误差修正能力.介绍了将这两种数控光学加工技术处理大口径非球面镜面边缘区域误差修正的加工模型算法,并进一步结合二者特点提出大口径边缘加工组合工艺方法.首先使用能动盘加工技术初步磨削工件边缘,接着用小磨头技术进行局部修磨,再使用能动磨盘技术进行表面平滑.这种加工策略能够有效地实现工件边缘区域的定量磨削去除加工.对圆对称工件的细磨试验证明了这一点.
边缘效应 能动磨盘 小磨头加工 光学加工
针对能动磨盘面形控制系统的非线性和多变量特点,提出了基于CMAC神经网络的能动磨盘面形智能控制方法,以CMAC神经网络来映射磨盘面型和控制脉冲之间复杂的关系.为验证上述智能控制方法,搭建了由有效变形口径为420 mm能动磨盘和60路微位移阵列传感器组成的3单元能动磨盘面形检测实验平台,在该实验平台上进行了多组实验,利用微位移阵列传感器分别检测出能动磨盘在1单元、2单元和3单元驱动器作用下实验面形相对于理论面形的偏差,其中峰谷值分别为0.99,2.34和2.68 μm,均方根值分别为0.19,0.59和0.57 μm,实验结果验证了能动磨盘CMAC神经网络智能控制的可行性.
光学加工 能动磨盘 神经网络 智能控制 CMAC
中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
能动磨盘加工(CCAL)与数控加工(CCOS)是大型非球面主镜加工有别于经典加工的两种新型加工工艺，针对这两种主镜加工工具，建立了各自的加工去除函数模型，从理论上分析了两者的加工特性，并在直径1300 mm非球面主镜加工实验的基础上，根据主镜面形ZYGO干涉仪和哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)传感仪的检测数据，利用功率谱密度(PSD)和相位梯度进一步探讨了这两种加工工艺对主镜面形中高频差的影响,提出了将能动磨盘加工与数控加工相结合的主镜加工工艺方法。
光学设计 能动磨盘 能动磨盘加工 数控加工 功率谱密度
中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209
能动抛光磨盘实时产生不同的表面变形,在对大口径非球面光学元件进行精磨和抛光时实现与工件表面良好的大尺寸吻合,可以消除传统光学加工采用小尺寸磨头时带来的高频残余误差并提高加工效率.以加工直径φ1.3m左右,F/2的抛物面光学元件为例,对能动磨盘在不同离轴度时能够产生的变形进行了计算和实验.结果表明,能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的抛物面形状.对能动磨盘产生变形后的残余误差进行了分析.
能动磨盘 非球面反射镜 光学加工 残余误差 变形 Active lap Aspherical mirror Optical polishing Residual errors Deforming
