非球面光学零件利于获得高品质光学特性和高质量图像效果,并使镜组小型化设计成为可能,在航空、航天、国防以及高科技民用领域应用越来越广泛。传统光学制造技术已经远远不能适应非球面光学零件的广泛需求,光学制造已开始向现代先进光学制造方向转变。对先进光学制造技术体系与基础理论进行探讨,将引领该领域的科学研究向纵深发展。通过总结分析...
光刻物镜制造是当前超精密光学加工领域的发展前沿,其加工精度要求达到纳米甚至亚纳米量级。围绕光刻物镜纳米精度制造、超光滑表面生成和特殊材料加工等要求,提出纳米精度制造的关键性理论和方法。基于Sigmund溅射理论,研究高效原子量级材料去除可控性,为纳米精度生成提供了基础;提出材料添加和去除相结合的方法,克服传统误差高点去除光学制造...
目前对于光学元件气囊抛光系统驻留时间的求解都是基于静态的去除函数,然而实际抛光过程中,抛光头不断地移动,故对于动态去除函数的研究显得尤为必要。通过有限元仿真分析的方法得到动静态接触区的轮廓和接触应力分布数据,发现对于平面工件,动静态接触区均为圆形,而且大小基本一致,且动态接触区应力分布与静态接触区应力分布相比,其峰值点沿抛光...
为摆脱传统圆弧刃金刚石车刀制造对操作者技能熟练程度和经验的依赖,并克服制造过程中需反复离线测量的缺点,利用在线图像测量方法代替传统制造方法中的离线测量,将获取的切削刃的形状信息和位置信息实时反馈给控制系统,直接驱动研磨系统带动金刚石车刀按照最优的加工策略针对性的进行切削刃轮廓自动研磨和修整。通过比较三种车刀切削刃圆弧获取...
为增进亚洲地区机构与机器科学及其相关学科研究人员、行业专家以及学生间的学术交流,第三届IFToMM机构与机器科学会议于2014年7月9-10日在中国天津召开。本次会议由天津大学和中国机械工程学会共同主办,IFToMM中国委员会承办。
随着各种小口径非球面零件的广泛应用,其加工要求也日益提高。针对目前小口径非球面零件存在抛光困难、精度和一致性差等问题,提出一种适合于小口径非球面加工的斜轴磁流变抛光技术。结合该抛光技术的基本原理和加工特点,保持抛光点处的法线在加工过程中始终与抛光头轴线成45°夹角,分析和计算小口径非球面的斜轴磁流变抛光加工路径,设计一种外部...
离轴非球面反射镜是高分辨率、大视场空间相机的核心元件,其镜面的形状精度和表面质量要求极高,加工难度很大,一直是光学系统先进制造技术的瓶颈。针对国家对空间大型SiC光学元件制造技术的重大需求,开展以大口径、高陡度、大离轴量和大偏离量为特点的离轴非球面反射镜的精密铣磨加工技术研究。开发非球面反射镜计算机辅助数控编程技术,提出五轴...
针对紫外光学系统对氟化钙（Calcium fluoride,CaF2）晶体高精度、超光滑表面的加工要求,提出通过化学机械抛光（Chemically mechanical polishing,CMP）获得超光滑的表面,并利用离子束抛光（Ion beam figuring,IBF）进一步提升其面形精度的超精密加工工艺新方法。对CaF2晶体表面粗糙度和表面形貌随着CMP去除深度的演化规律进行试验研究,发现CMP...
基于三组激光干涉光路与一台自准直仪的光学扫描检测方法,开发可用于大尺寸平面镜二维轮廓的高精度测量技术。通过联立线性方程式与最小二乘法结合的计算算法,可得到平面镜二维轮廓的测量结果及整个测量过程的不确定度值。利用建模仿真整个测量过程,分析不同采样点数N下不确定度数值的变化趋势。此外,搭建基于高精度三坐标测量仪平台上的光学检...
针对微小非球面光学透镜模具的纳米单点斜轴误差补偿磨削进行研究。通过分析比较传统的直交轴磨削法,提出微小非曲面光学模具的单点斜轴磨削方式,有效避免微细砂轮在加工微小非球面时发生干涉情况;采用单点恒定磨削方式提高微小非球面磨削的稳定性及精度。通过分析磨削区域内微细砂轮与微小非球面的干涉情况,从而合理计算并选用较高强度的微细砂...
运用刚体运动学理论和坐标变换,建立高精度平面磨床的通用误差模型。针对大尺寸轴对称非球面工件的高精度加工要求,采用光栅式平行磨削的加工方式。根据这种非球面磨削方式和高精度平面磨床的结构,给出影响大尺寸非球面加工精度的主要误差因素,并建立基于这些主要误差因素的大尺寸非球面误差模型。对主要单项误差的分析表明,磨床的直线度及定位...
第三届并联机构关键问题与未来发展方向国际会议将于2014年7月7-8日在中国天津召开。会议由天津大学和中国机械工程学会共同主办,IFToMM中国委员会承办。广大业界科研工作者将以此为平台,分享经验并讨论并联机构与机械手未来的发展方向。本次研讨会将邀请世界各地的专家,介绍最新的研究成果并确定并联机构今后最有发展的研究方向。
采用磁性混合流体（Magnetic compound fluid,MCF）对光学镜头模具的镍-磷（Nickel phosphorus,Ni-P）镀层表面进行抛光研究。试验中使用两种构成成分的MCF：常用的BASF制HQ铁粉（Carbonyl-iron-particles,CIPs）和Al2O3磨粒基MCF1以及新型的表面ZrO2磨粒（50~100 nm）涂层铁粉基MCF2。两种成分的MCF都消除了Ni-P镀层表面单晶金刚石车削残留的螺...
针对光学玻璃抛光效率和抛光精度不断提高的需求,提出采用磁性复合流体（Magnetic compound fluid,MCF）抛光轮进行抛光加工的方法,并自行研制出相应的抛光试验装置。运用标量磁位法、矢量叠加原理,建立MCF抛光轮外部空间磁场分布的解析表达式,通过对比分析磁铁磁场强度的解析计算结果和实际测量结果,说明解析表达式能较好地反映抛光轮外部空间...
采用基于空间误差矢量链的误差建模方法,对一种新型虚拟中心并联机构进行了误差建模,获得各几何误差参数与终端输出误差参数之间的映射函数,在所建立的误差模型的基础上,分析各几何误差参数对终端输出误差参数的局部灵敏度系数和全局灵敏度系数,并将相应的误差灵敏度以图谱的形式直观的展现出来,通过对相应的分布图谱进行分析,得出各关键几何参...
针对模块化可重构机器人模块级参数标定问题开展相关研究。采用旋量的指数形式对关节模块、连杆模块、模块间装配方位及由关节模块和连杆模块组成的子装配体进行数学描述,分别给出基于模块和子装配体的模块化机器人运动学模型,并对关节模块、连杆模块、子装配体及机械臂进行误差分析。建立子装配体和机械臂间的误差模型,给出一种用子装配体标定...
以折叠式6自由度并联机构为例,提出一种非惯性系舰载稳定平台机构建模及分析方法。该方法通过分析舰船及稳定平台在惯性系中的运动,导出动平台位姿、速度及加速度由惯性系到非惯性系的合成变换公式,并给出了伴随变换矩阵;基于并联机构影响系数法建立并联式稳定平台输入运动与非惯性系及动平台广义运动之间的映射,获得表征这种映射关系的非惯性系...
提出回转副精度特性的弹性冗余空间机构模型,将实际回转副中的弹性约束等效映射为多个从动件弹性冗余支承,实际回转副零件的几何误差特性等效映射为刚性凸轮轮廓曲面,形成以多组从动件弹性悬浮刚性凸轮几何轮廓的弹性冗余空间机构,从而较真实地反映实际回转副结构及其零件的几何、运动、材料物理性质与工况载荷特性等因素的耦合关系。建立弹性冗...
由于冗余支链和冗余约束力的存在,过约束并联机构的动力学建模一直未能得到很好的解决。以一台平面两自由度过约束并联机构为例,在运动学分析的基础上,利用牛顿-欧拉法并结合达朗贝尔原理,得到了该机构的力和力矩平衡方程,但由于方程少于未知数个数而无法直接进行求解。为此,提出变形协调性分析的方法,通过建立约束力与终端平台位置误差之间的关...
提高三维表面扫描机器人的本体定位精度是其用于制造加工质量控制的关键,提出一种基于三坐标测量机和二进制人工蜂群（Binary artificial bee colony,BABC）算法优化的机器人本体最优形位标定方法。该方法设计并加工一个测量转接件,利用三坐标测量机获得在多个机器人位姿下的转接件上精确的球心坐标,同时通过串口获得机器人的6个关节角度值。利...
为了提取被强噪声淹没的表征机械故障的微弱冲击特征信号,提出一种改进的小波相邻系数降噪方法。改变传统小波相邻系数的收缩因子计算方法以便更好地提取冲击信号特征。进行不同信噪比的轴承仿真信号降噪试验,试验结果表明,改进的小波相邻系数降噪方法与传统的小波相邻系数降噪方法相比,可以更好地提取强噪声背景下的冲击信号特征。将改进的小波...
针对大型数控龙门导轨磨床的拓扑结构,运用多体系统理论和坐标变换方法,构建包括21项参数的几何误差传递模型,并通过试验验证模型具有理想的预测精度。在几何误差传递模型的基础上建立满足磨床设计要求的加工精度可靠性极限状态函数。对磨床工作行程内的25组位置进行误差取样,采用响应面法建立可靠性近似模型,分析每组工作位置加工精度的可靠性...
根据功率超声波的应用要求,提出一种两端辐射双频超声换能器。为了其具体应用,通过对两端辐射双频超声换能器振动特性分析,建立其机电等效电路图,并推导出共振频率方程组。设计两款辐射块形状不同的两端辐射双频超声换能器,根据两个设计工作频率,使用频率方程组计算出各部分尺寸。利用ANSYS软件对其中一款换能器模型进行模态分析和频响分析,验证...
针对分布式小卫星系统对姿控单元小型化的要求,提出基于轴向磁通电动机的反作用飞轮系统设计方案。运用有限元法分析轴向磁通电动机的三维气隙磁场分布,建立基于印制电路板（Printed circuit board,PCB）绕组的反电动势参数计算模型。采用多学科优化设计方法,以反作用飞轮系统质量最小为目标,在同时满足飞轮系统结构强度、刚度和电动机气隙磁通...
圆筒型深海钻井储油平台（Floating drilling storage offloading,FDSO）是未来深水石油钻探平台的发展趋势,其建造方式采用直接在水上＂分层划分,漂浮叠加＂的浮态制造方法,具有成本低、效率高、适应性强的优点。在分段分层划分的工艺规程中,一方面需要减少分段数量,以满足精度要求,保证建造质量,另一方面又不能使分段数目过少,各分段质量过大,...
在映射法生成有限元网格的过程中引入具有严格数学模型的网格模板能够实现指定区域内网格的疏密过渡同时保证网格的质量。网格模板的设计需要保持健壮和保证生成的网格过渡均匀,针对现有模板在应用的过程中出现的网格节点局部集中和退化失效问题,提出一种新的模板设计方法。该方法利用疏密均匀、网格形式固定的基本模块构建三角形模板,根据三角...
在板材三维曲面成形中,由于卸载后的回弹、工件定位等因素,成形后的工件曲面与目标曲面之间存在误差,通过采用激光扫描测量技术获得成形后工件的三维曲面数据,利用鲁棒曲面重构技术重构出测量曲面,运用改进的迭代对应点（Iterative corresponding point,ICP）曲面匹配技术将测量曲面与目标曲面在空间进行最优化匹配,根据匹配结果计算曲面误差,进...
为进一步改善移动式电化学光整加工的整平效果,依据实际工作中工件阳极与工具阴极的表面微观几何轮廓特性,对电化学光整加工（Electrochemical finishing,ECF）中的误差复制效应和在两种假设情形下的电化学阳极溶解进行理论分析和试验研究。理论分析结果表明,当工件阳极表面中的高点与工具阴极表面中的高点相遇时,将有助于提高阳极的整平效果。...
针对高铁列车和汽车等结构件的特点和三维拉弯成形工艺要求,研究一种可重构的柔性拉弯成形模具,并提出一种通过迭代修正该模具型面从而达到精确成形的方法。采用离散的方法,将拉弯模具型面分为若干段,每段均作为成形模具的一个单元体。通过对单元体进行位移调整,以及旋转单元体上的成形滑块,可以重构模具型面。以复杂T型材为研究对象,对柔性拉弯...
针对3轴铣床的半精铣削加工,提出一种降低加工成本的刀具序列优选方法。假设粗加工完成后,残留量已经足够小,半精加工中只需要一次切削就可完成。加工中为防止干涉,型腔表面每一点总对应一个最大的可用刀具;为提高效率,应尽可能使用大刀具。基于这些认识建立毛坯状态和状态转移方程,构建刀具序列优选的动态规划模型。从机时角度对动态规划中的关...
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