Автоматизированная система формообразования асферических крупногабаритных оптических деталей

• Автор: Абдулкадыров, Магомед Абдуразакович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Анализ управляемых методов формообразования крупногабаритных асферических поверхностей оптических деталей

1.1. Методы и системы изготовления крупногабаритных оптических деталей

1.2. Методы и средства контроля, устройства разгрузки и качество стекла крупногабаритных оптических деталей
1.3. Процесс «финишной» доводки асферических поверхностей крупногабаритных оптических деталей

Выводы по главе

Глава 2. Управление процессом формообразования асферических крупногабаритных оптических деталей
2.1. Оптимизация параметра управления и обоснование кинематической схемы автоматизированной системы формообразования
2.2. Автоматизированная обработка интерферограмм
2.3. Методики определения технологических параметров процесса полирования
2.4. Алгоритмическая модель (АлгртмМ) итерационного процесса расчёта съёма материла при автоматизированном полировании оптических поверхностей
Выводы по главе
Глава 3. Анализ погрешностей процесса автоматизированного формообразования асферических крупногабаритных оптических деталей
3.1. Погрешности интерференционного контроля формы оптической детали
3.2. Погрешности технологического цикла
3.3. Анализ деформаций поверхностей обрабатываемых деталей и схем базирования высокоточных крупногабаритных оптических деталей (ВКОД)
Выводы по главе

Глава 4. Изготовление и экспериментальные исследования высокоточных крупногабаритных оптических деталей на основе созданной автоматизированной системы формообразования
4.1. Экспериментальное определение технологической постоянной и профиля съёма под инструментом
4.2. Изготовление и экспериментальные исследования крупногабаритных асферических зеркал, изготавливаемых на основе методики автоматизированного формообразования оптических поверхностей
4.3. Крупногабаритные плоские, сферические и асферические зеркала, изготовленные в рамках комплекса международных проектов
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы
В настоящее время благодаря разработке новейших высокоточных асферических крупногабаритных оптических деталей, предназначенных для систем наземного и космического базирования, получены принципиально новые научно-технические результаты в области астрономических и космических исследований. Такие системы обеспечивают высококачественное изображение наблюдаемого объекта, в предельном случае - дифракционного качества [1,2]. Это соответствует отклонению волнового фронта, формируемого системой по среднеквадратическому критерию равному Х/14 (критерий Марешаля) [3]. Наибольшее влияние на формируемое изображение оказывает качество поверхности изготавливаемых оптических деталей, которое определяется среднеквадратическим отклонением (СКО) формы оцениваемой поверхности от ближайшей поверхности сравнения и размахом полной ошибки (обозначаемым Р - V). Вышеуказанное является причиной резкого возрастания требований к качеству поверхности, в частности, для многокомпонентных оптических систем, имеющих диаметры от 500 до 4000 мм, среднеквадратическое отклонение ст = Х/60...Х/30.
Дополнительно возрастают габариты оптических деталей. В последнее время в ряде стран уже изготовлено несколько монолитных 8-ми метровых зеркал [4 - 6], составных 10... 11 метровых зеркал [7] и ведутся работы по созданию адаптивных телескопов, имеющих составные главные зеркала диаметром 42 м и 30 м [8,9], рабочие части которых представляют собой сферические и асферические поверхности. Кроме зеркал классической круглой формы в настоящее время изготавливаются крупногабаритные асферические зеркала с произвольной внешней конфигурацией и видом внутреннего отверстия. Это приводит к усложнению конструкции оптических деталей.
Для уменьшения массы крупногабаритных оптических деталей переходят к изготовлению облегченных зеркал, ведутся работы по созданию тонких и сверхтонких активных и адаптивных зеркал, в которых стремятся к максимальному уменьшению их деформаций при сохранении высокого разрешения. При этом наряду с традиционными материалами, используемыми в оптическом производстве

ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ АСФЕРИЧЕСКИХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
2.1. Оптимизация параметра управления и обоснование кинематической схемы автоматизированной системы формообразования
2.1.1. Выбор оптимального параметра управления процессом формообразования В главе 1 выделены три основных технологических параметра: траектория
движения инструмента S по обрабатываемой поверхности, относительная скорость V инструмента по заготовке и время пребывания t инструмента в зоне обработки. Найдено, что для управления процессом удаления избыточного слоя материала с обрабатываемой поверхности заготовки наиболее перспективным является управление одним из этих трёх параметров.
Поскольку траектория движения инструмента § (v, I) представляет собой
функцию двух независимых переменных, то применение характеристики S в качестве управляемого параметра приводит к значительному усложнению алгоритма, используемого при проектировании автоматизированной системы обработки. Поэтому практически управление процессом формообразования целесообразно осуществлять на основе регулирования либо относительной скорости инструмента v, либо времени t его пребывания в зоне обработки (формообразования). Сравнительный анализ этих параметров позволит выбрать оптимальный.
Проанализируем процесс полирования, рассматривая работающий инструмент как систему автоматического регулирования [64.65]. Для этого исследуем изменение во времени t отклонения произвольной обрабатываемой поверхности F(x,y, t) (см. (1.1)) от идеальной поверхности. Если f(x,y, t) - совокупность внешних, вообще говоря случайных, воздействий, то элементарный закон износа можно идентифицировать с помощью дифференциального уравнения [66]
тинРц —— + KycF(x,у,t) = f(x,у, t) , (2.1)
где Т„„рц [с] - эмпирическая постоянная времени, характеризующая инерционность процесса формообразования; кус - коэффициент пропорциональности, представляющий собой коэффициент усиления системы автоматического регулирования. Приf(x,y,t) -fo(x,y),F(x,y, t)=Fi)(x,y) решение уравнения (2.1) имеет вид