【摘要】：曲面復眼透鏡是仿生復眼系統(tǒng)中重要的光學元件,具有體積小、重量輕、視場角大和時間分辨率高等優(yōu)點,在軍事、醫(yī)療、航天航空、特殊目標搜索及均勻照明等領域都有重要應用。目前,曲面復眼的應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眼為對象,研究曲面復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,針對曲面復眼的結構特點,提出四軸聯(lián)動旋轉走刀加工方法;接著,進行曲面復眼快刀伺服車削軌跡規(guī)劃;然后,基于MATLAB軟件對曲面復眼刀具軌跡和三維形貌進行仿真;最后,實現(xiàn)了非球面基底曲面復眼的加工及檢測。論文主要內容包括:(1)曲面復眼軌跡規(guī)劃。根據自由曲面組合理論,將曲面復眼透鏡陣列分解為拋物面基底和球面基底曲面復眼透鏡陣列,并結合走刀方式、刀觸點和刀位點的位置關系,分別對拋物面和球面基底曲面復眼進行刀具軌跡的計算;進一步分析了過渡區(qū)對加工質量的影響,提出過渡區(qū)刀具軌跡優(yōu)化方案。(2)曲面復眼加工仿真。為了驗證刀具軌跡規(guī)劃的可行性,基于MATLAB軟件對曲面復眼刀具軌跡和三維形貌進行仿真。首先,根據刀具軌跡的數學模型,進行數據點離散;然后,綜合切削參數、刀尖圓弧半徑補償以及走刀方式等,對曲面復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行了優(yōu)化分析;最后,分析B軸轉速和采樣點數等主要仿真參數對加工質量的影響。(3)曲面復眼加工實驗及檢測。通過刀具設定、主軸輔助平衡、加工參數選擇及曲面復眼參數設計等一系列實驗準備,完成了PC和PMMA兩種材料曲面復眼透鏡陣列樣品的加工。對加工樣品的幾何特性、表面粗糙度和光學質量進行了檢測和分析,結果顯示曲面復眼具有良好的面形精度,粗糙度滿足光學元件表面質量要求,透鏡陣列聚焦效果良好,成像清晰。實驗結果驗證了四軸聯(lián)動旋轉走刀加工方式和快刀軌跡規(guī)劃的可行性。
【學位授予單位】：廈門理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH74

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本文編號：2766280