【摘要】：曲面復(fù)眼透鏡是仿生復(fù)眼系統(tǒng)中重要的光學(xué)元件,具有體積小、重量輕、視場角大和時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn),在軍事、醫(yī)療、航天航空、特殊目標(biāo)搜索及均勻照明等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。目前,曲面復(fù)眼的應(yīng)用逐漸由球面基底向非球面基底方向發(fā)展,因此,對曲面復(fù)眼透鏡陣列的超精密加工提出了更高的要求。本文研究工作就是基于以上背景提出,以拋物面基底的曲面復(fù)眼為對象,研究曲面復(fù)眼透鏡陣列快刀伺服加工軌跡規(guī)劃、仿真及加工方法。首先,針對曲面復(fù)眼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出四軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)走刀加工方法;接著,進(jìn)行曲面復(fù)眼快刀伺服車削軌跡規(guī)劃;然后,基于MATLAB軟件對曲面復(fù)眼刀具軌跡和三維形貌進(jìn)行仿真;最后,實(shí)現(xiàn)了非球面基底曲面復(fù)眼的加工及檢測。論文主要內(nèi)容包括:(1)曲面復(fù)眼軌跡規(guī)劃。根據(jù)自由曲面組合理論,將曲面復(fù)眼透鏡陣列分解為拋物面基底和球面基底曲面復(fù)眼透鏡陣列,并結(jié)合走刀方式、刀觸點(diǎn)和刀位點(diǎn)的位置關(guān)系,分別對拋物面和球面基底曲面復(fù)眼進(jìn)行刀具軌跡的計(jì)算;進(jìn)一步分析了過渡區(qū)對加工質(zhì)量的影響,提出過渡區(qū)刀具軌跡優(yōu)化方案。(2)曲面復(fù)眼加工仿真。為了驗(yàn)證刀具軌跡規(guī)劃的可行性,基于MATLAB軟件對曲面復(fù)眼刀具軌跡和三維形貌進(jìn)行仿真。首先,根據(jù)刀具軌跡的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)離散;然后,綜合切削參數(shù)、刀尖圓弧半徑補(bǔ)償以及走刀方式等,對曲面復(fù)眼加工刀具軌跡和三維形貌仿真,并對過渡區(qū)刀具軌跡和三維形貌進(jìn)行了優(yōu)化分析;最后,分析B軸轉(zhuǎn)速和采樣點(diǎn)數(shù)等主要仿真參數(shù)對加工質(zhì)量的影響。(3)曲面復(fù)眼加工實(shí)驗(yàn)及檢測。通過刀具設(shè)定、主軸輔助平衡、加工參數(shù)選擇及曲面復(fù)眼參數(shù)設(shè)計(jì)等一系列實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,完成了PC和PMMA兩種材料曲面復(fù)眼透鏡陣列樣品的加工。對加工樣品的幾何特性、表面粗糙度和光學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了檢測和分析,結(jié)果顯示曲面復(fù)眼具有良好的面形精度,粗糙度滿足光學(xué)元件表面質(zhì)量要求,透鏡陣列聚焦效果良好,成像清晰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了四軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)走刀加工方式和快刀軌跡規(guī)劃的可行性。
【學(xué)位授予單位】：廈門理工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH74

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本文編號(hào)：2766280