微透鏡陣列被廣泛應(yīng)用于軍用及民用領(lǐng)域的許多新型光學系統(tǒng)中,其結(jié)構(gòu)尺寸為微米級,加工精度要求高。為了培養(yǎng)機械類學生的工程實踐能力及動手能力,基于廣東省微納加工技術(shù)與裝備重點實驗室研發(fā)的微結(jié)構(gòu)微沖壓機床,探討了其工藝過程及原理,學生通過掌握微沖壓機床的工作原理、加工技術(shù),設(shè)計加工工件參數(shù)及實驗方法,在模具鋼上加工微米級的微透鏡陣列,并用在位測量系統(tǒng)測量其加工精度。通過本實驗有助于學生掌握機械領(lǐng)域的先進知識,鍛煉學生的動手能力、設(shè)計能力。 

【文章來源】：實驗室研究與探索. 2020,39(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

實驗加工結(jié)果

本實驗采用實驗室研發(fā)的在位測量系統(tǒng)進行精度測量，該系統(tǒng)已與Bruker公司的白光干涉儀進行精度對比，可以達到檢測精度要求。測量系統(tǒng)的硬件由同軸藍色點光源、CCD、鏡頭、工控機和CCD微調(diào)裝置等組成。在VS2010和MFC的編譯環(huán)境中，對halcon中圖像處理和邊緣檢測的程序進行封裝，可以進行讀入圖像和圖像處理操作[13-14]。測量系統(tǒng)的界面及圖像獲取如圖4所示，測量輸出結(jié)果如圖5所示。圖5(a)為白光干涉儀測量的微透鏡陣列三維形貌，圖5(b)為在位測量系統(tǒng)測量的微透鏡陣列尺寸精度圖。由圖5可知，實驗加工的微透鏡陣列開口直徑和間距精度均在亞微米級，達到了設(shè)計精度。3 結(jié)語

實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要手段，超精密加工[15-16]是機械學科重要研究方向，并且日益受到重視。本文基于實驗室研發(fā)的超精密微透鏡陣列加工機床，設(shè)計教學實驗，并且可使學生設(shè)計陣列參數(shù)、調(diào)試設(shè)備的控制參數(shù)及加工參數(shù)，加工不同陣列。鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。本文分析了機床的結(jié)構(gòu)及加工原理，設(shè)計了微透鏡陣列的加工參數(shù)，在高硬度、高耐磨性的模具鋼上加工了開口直徑為46μm、間距為100μm的微透鏡陣列，利用在位測量系統(tǒng)對其進行了測量，結(jié)果表明該機床可以加工亞微米級的微透鏡陣列，可以滿足加工和實驗的要求。

【參考文獻】：
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本文編號：3487802