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渐进多焦点镜片的设计与慢刀伺服车削 预览
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作者 牛恒泰 康敏 +1 位作者 王兴盛 杨军 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期722-727,共6页
为解决自由曲面眼镜片设计加工的难题,进行了渐进多焦点镜片的设计和加工。提出了渐进多焦点曲面的参数化设计方法,通过控制曲面曲率来控制曲面的面型,避免了复杂的数学计算。在对曲面光焦度和像散分布进行计算的基础上对曲面进行评价... 为解决自由曲面眼镜片设计加工的难题,进行了渐进多焦点镜片的设计和加工。提出了渐进多焦点曲面的参数化设计方法,通过控制曲面曲率来控制曲面的面型,避免了复杂的数学计算。在对曲面光焦度和像散分布进行计算的基础上对曲面进行评价。提出了离散曲面的刀触点生成方法,将慢刀伺服车削技术用于该渐进多焦点曲面的加工。实验结果证明了设计方法的正确性和加工方法的可行性。 展开更多
关键词 自由曲面 多焦点镜片 参数化 离散曲面 慢刀伺服
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紧凑型离轴三反光学系统的自由曲面设计 预览
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作者 潘思豪 潘枝峰 陈建发 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第3期97-102,共6页
光学加工和检测技术的提高为自由曲面的应用开拓了新的领域,紧扣空间光学对压缩系统体积和实现系统性能提升的需求,提出一种可快速获得的紧凑型离轴三反光学系统初始结构,通过3个镜面折叠交叉排布,极大地压缩了系统体积;另外,节点像差... 光学加工和检测技术的提高为自由曲面的应用开拓了新的领域,紧扣空间光学对压缩系统体积和实现系统性能提升的需求,提出一种可快速获得的紧凑型离轴三反光学系统初始结构,通过3个镜面折叠交叉排布,极大地压缩了系统体积;另外,节点像差理论为自由曲面应用提供了强大的理论基础,在优化过程中,两片镜子采用了泽尼克多项式面形。通过设计实例验证发现,最终系统具有结构紧凑、大视场、小F数等优点,同时该设计方法的优化过程具有收敛速度快等特点。 展开更多
关键词 离轴三反光学系统 自由曲面 紧凑型 泽尼克多项式曲面
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自由曲面铣削表面形貌仿真方法研究 预览
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作者 周晓勤 谢雪范 +3 位作者 马伟 孙厚野 薛迪 吴凯 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第1期19-22,共4页
鉴于表面形貌仿真对于自由曲面零件表面质量控制和工艺参数优化的重要意义,文章从运动学角度出发分别建立自由曲面工件和刀刃扫掠点的数学模型,然后运用Z-map法对上述模型进行逻辑求交以获取表面形貌特征点,并基于特征点完成自由曲面铣... 鉴于表面形貌仿真对于自由曲面零件表面质量控制和工艺参数优化的重要意义,文章从运动学角度出发分别建立自由曲面工件和刀刃扫掠点的数学模型,然后运用Z-map法对上述模型进行逻辑求交以获取表面形貌特征点,并基于特征点完成自由曲面铣削表面形貌仿真。此外,文章提出一种用于求解切削时刻与其对应刀位点位置之间映射关系的新型矢量检索算法,该算法无需建立描述刀具轨迹的三向运动方程,具有编程简单、易于实现的优点。通过仿真实例可以证明,基于新型检索算法的表面形貌仿真模型是合理有效的,可广泛用于自由曲面零件铣削加工表面质量的预测。 展开更多
关键词 铣削加工 自由曲面 表面形貌 检索算法
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超短焦投影系统中自由曲面的多视场优化迭代设计方法 预览
4
作者 于百华 田志辉 +3 位作者 苏东奇 高松涛 隋永新 杨怀江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期40-47,共8页
为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭... 为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭代计算得到自由曲面反射面的形貌.采用基于该方法得到的自由曲面优化设计了一种折反式超短焦投影物镜,可将0.65inch的数字微镜器件芯片在230mm投影距离处放大为100inch的投影画面.物镜的调制传递函数在0.43lp/mm处优于0.4,最大畸变优于1%.该方法简单易行,可为大视场成像系统中自由曲面的设计提供有益参考. 展开更多
关键词 几何光学 光学设计 设计方法 自由曲面 超短焦投影系统
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自动打捆机的关键自由曲面数控加工技术应用 预览
5
作者 林源 《农机化研究》 北大核心 2019年第4期223-227,共5页
为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误... 为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误差补偿、刀具路径、切削刀具、加工顺序及CNC程序编制5个方面逐一按照加工工艺要求选择,并融入约束条件核心算法,进行关键自由曲面数控加工仿真试验。结果表明:整体加工时间较常规加工方法有明显减少,由4.71min缩短至3.79min;同时,切削长度经合理的规划与计算,由1821.59mm缩短至1546.23mm,空刀路径由245.32mm缩短至86.12mm,加工效率约提升12%,关键曲面数控加工优化效果明显,具有一定的推广价值。 展开更多
关键词 自动打捆机 数控技术 自由曲面 理论函数 误差补偿
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基于Grasshopper的复杂自由曲面空间网格结构几何模型建立及修改方法 预览
6
作者 徐国洲 阮祥炬 《工程建设与设计》 2019年第3期46-47,51共3页
针对结构设计中所面临的复杂自由曲面空间网格结构几何模型建立及修改问题进行了研究。提出了采用Grasshopper编程将基于平面建立的空间网格结构几何模型投影至目标曲面的建模方法,以及通过Grasshopper编程调整节点坐标的模型修改方法,... 针对结构设计中所面临的复杂自由曲面空间网格结构几何模型建立及修改问题进行了研究。提出了采用Grasshopper编程将基于平面建立的空间网格结构几何模型投影至目标曲面的建模方法,以及通过Grasshopper编程调整节点坐标的模型修改方法,并结合工程实例验证了上述方法的可行性。 展开更多
关键词 自由曲面 空间网格结构 建模 GRASSHOPPER
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自由曲面平头立铣刀五轴加工铣削力预报
7
作者 郭明龙 魏兆成 +2 位作者 王敏杰 李世泉 刘胜贤 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期225-233,共9页
铣削力是优化工艺参数,设计机床、刀具和夹具的重要依据。针对自由曲面平头立铣刀五轴宽行加工,提出了一种基于空间限定法的刀刃接触区间解析算法,建立了考虑刀具偏心的铣削力预报模型。基于微分离散思想,自由曲面看成一系列微小斜平面... 铣削力是优化工艺参数,设计机床、刀具和夹具的重要依据。针对自由曲面平头立铣刀五轴宽行加工,提出了一种基于空间限定法的刀刃接触区间解析算法,建立了考虑刀具偏心的铣削力预报模型。基于微分离散思想,自由曲面看成一系列微小斜平面,以斜平面平头立铣刀五轴加工为研究对象,参数化定义刀具几何、进给方向和工件三者间的任意关系,界定刀刃微元参与切削的条件,沿刀刃曲线搜索获得整个刀刃接触区间,结合微元铣削力模型,构建了平头立铣刀斜平面五轴加工铣削力模型,即可实现对自由曲面平头立铣刀五轴加工的铣削力预报,并推导出铣削力由刀具坐标系到工件坐标系的转换矩阵。刀刃接触区间仿真表明,该空间限定法与刀具接触区域限定法相比算法更简单,通用性更强;与实体法相比效率更高。铣削力试验表明,测量铣削力与预报铣削力在趋势和幅值上总体吻合良好,证明了该铣削力预报模型的有效性。 展开更多
关键词 铣削力预报 刀刃接触区间 五轴宽行加工 自由曲面 平头立铣刀
基于面结构光自由曲面形面测量技术研究综述 预览
8
作者 靳硕 张铁犁 王蕾 《舰船电子工程》 2019年第3期10-14,共5页
面结构光自由曲面形面测量具有快速、全场、非接触、高密度点云、现场测量、非合作目标等优点而被广泛应用到逆向工程、磨具设计、工业检测、质量控制、文物保护、医学成像、农业测绘、水下探测等领域。论文综述了面结构光自由曲面形面... 面结构光自由曲面形面测量具有快速、全场、非接触、高密度点云、现场测量、非合作目标等优点而被广泛应用到逆向工程、磨具设计、工业检测、质量控制、文物保护、医学成像、农业测绘、水下探测等领域。论文综述了面结构光自由曲面形面测量国内外研究发展历程和现状以及国内外仪器设备发展水平。研究指出我国由于起步较晚,测量技术较为薄弱,且产品相对较少,整体水平较国外还比较落后,尤其是在测量精度和系统稳定性两方面。因此,面结构光自由曲面形面测量技术在工业产品中的创新设计及广泛应用还需进一步的努力和更加深入的研究。 展开更多
关键词 面结构光 自由曲面 形面测量
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含有自由曲面的卡塞格林系统光学设计
9
作者 王婕妤 马丹丹 +3 位作者 范君柳 王军 柳军 陈宝华 《激光杂志》 北大核心 2019年第1期112-114,共3页
自由曲面具有较高的自由度,在保证光学系统成像质量的同时有效地减少光学元器件的数量。根据三级像差理论设计一套传统卡塞格林望远镜系统。将次镜由双曲面替换为X-Y多项式表征的自由曲面,增大系统视场,通过ZEMAX软件对系统进行优化,并... 自由曲面具有较高的自由度,在保证光学系统成像质量的同时有效地减少光学元器件的数量。根据三级像差理论设计一套传统卡塞格林望远镜系统。将次镜由双曲面替换为X-Y多项式表征的自由曲面,增大系统视场,通过ZEMAX软件对系统进行优化,并对系统成像质量进行分析。设计结果表明:在未加入任何类型视场校正器前提下,通过优化,该望远镜的对角线视场达到1. 7°。在1. 7°视场范围内,系统点列图的最大RMS半径为13. 15μm。在奈奎斯特频率25 lp/mm处,系统的调制传递函数值均大于0. 4。系统衍射能量的80%集中在直径为30μm的包围圆内,小于两个像素尺寸宽度。该系统结构简单,体积小,重量轻,适用于航空遥感环境。 展开更多
关键词 光学设计 自由曲面 卡塞格林 调制传递函数
机器人抛磨自由曲面的分片路径规划研究 预览
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作者 于淼 刘新星 《长春大学学报》 2019年第4期6-9,13共5页
针对机器人抛磨自由曲面精度不高的问题,根据计算机图形信息、曲面构造特点以及机器人抛磨的最佳路径,提出基于曲率和加工工艺相结合的自由曲面二次分片规划。首先,构造自由曲面,由计算机获取自由曲面的图形信息,计算整个自由曲面的曲... 针对机器人抛磨自由曲面精度不高的问题,根据计算机图形信息、曲面构造特点以及机器人抛磨的最佳路径,提出基于曲率和加工工艺相结合的自由曲面二次分片规划。首先,构造自由曲面,由计算机获取自由曲面的图形信息,计算整个自由曲面的曲率。按曲率的某一范围,把曲面分成若干个不规则的子曲面片。其次,依据机器人的轨迹是等间距矩形时,加工效率最高,进一步把不规则曲率子曲面片分成规则的矩形子曲面片,完成二次分片。根据分片规划进行仿真实验,结果表明,按照这种二次分片规划,可以提高机器人抛磨的加工效率和加工精度。 展开更多
关键词 自由曲面 二次规划 曲率 加工工艺
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应用光学自由曲面的曲面结构大视场仿生复眼系统
11
作者 庞阔 宋乐 房丰洲 《光电子.激光》 CSCD 北大核心 2018年第1期8-13,共6页
受限于制造技术,大多数仿生复眼的传感器为平面结构,与生物复眼的曲面结构存在差异,限制了其成像质量和视场扩展。本文设计制造了一个模拟生物复眼结构的大视场仿生复眼,将16块8.5mmCCD传感器组成2×8的曲面阵列,并设计制造... 受限于制造技术,大多数仿生复眼的传感器为平面结构,与生物复眼的曲面结构存在差异,限制了其成像质量和视场扩展。本文设计制造了一个模拟生物复眼结构的大视场仿生复眼,将16块8.5mmCCD传感器组成2×8的曲面阵列,并设计制造了配套的单层结构的曲面2×8透镜阵列,各透镜与传感器成——垂直对应关系,贴合了生物复眼的结构特征,消除了传统复眼的离轴像差。通过引入光学自由曲面和非球面,保证了单层结构透镜阵列的成像质量,单层透镜阵列降低了系统的制造及装配难度。系统实现了180°×75°视场范围内无盲区的图像采集。实验结果表明,与传统鱼眼镜头相比,本文系统畸变更小,分辨率更高。 展开更多
关键词 复眼 大视场 自由曲面 曲面透镜阵列
多种参数对自由曲面形态优化的影响研究 预览
12
作者 伞冰冰 俞钱辉 贺海云 《能源与环保》 2018年第4期104-107,111共5页
自由曲面结构的形态优化通常是在给定材料参数和曲面厚度的情况下进行的,因此有必要对材料参数和曲面厚度取值对曲面形态优化的影响进行研究。基于梯度法,采用非均匀有理B样条(NURBS)技术生成自由曲面,以最小应变能为优化目标,对自由曲... 自由曲面结构的形态优化通常是在给定材料参数和曲面厚度的情况下进行的,因此有必要对材料参数和曲面厚度取值对曲面形态优化的影响进行研究。基于梯度法,采用非均匀有理B样条(NURBS)技术生成自由曲面,以最小应变能为优化目标,对自由曲面进行形态优化,并研究了材料弹性模量、泊松比和曲面厚度对优化结果的影响。研究表明,弹性模量的取值对曲面的优化结果几乎没有影响,而材料泊松比和曲面厚度的取值对曲面形态优化均有影响,其中曲面厚度的影响最为显著。 展开更多
关键词 自由曲面 NURBS 形态优化 材料参数 曲面厚度
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多表面LED二次光学透镜设计的偏折能力分配法 预览
13
作者 周士康 陈春根 《照明工程学报》 2018年第1期47-51,共5页
分析了多透镜系统的优点,提出了LED透镜的两个或多个自由曲面同时设计的新方法,称为偏折能力分配法。从已知的LED光强分布和希望的照度分布出发,设置透镜的多个表面对偏折光线能力的权重,利用非成像光学的光通量线设计方法,可以进行多... 分析了多透镜系统的优点,提出了LED透镜的两个或多个自由曲面同时设计的新方法,称为偏折能力分配法。从已知的LED光强分布和希望的照度分布出发,设置透镜的多个表面对偏折光线能力的权重,利用非成像光学的光通量线设计方法,可以进行多个曲面LED透镜面型的逆向计算,一次性求得透镜的多个自由曲面的形状,而且只要简单地改变权重就可以控制透镜的总体形状。我们还给出了用本方法进行的无影灯双透镜设计的实例。本文的方法简单直观,通用性较强。 展开更多
关键词 曲面透镜 光通量线 二次光学设计 自由曲面 LED
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建筑自由曲面三角形划分单元优化研究 预览
14
作者 董曙光 邢凯 孙惠萱 《城市建筑》 2018年第11期42-46,共5页
科技和社会的进步带来人类审美观念的转变,自由曲面形态逐渐被运用在建筑造型中。然而在实际建造中,自由曲面建筑会出现施工难度大、建造周期长、建造成本高和效果不理想等问题。本文以自由曲面为研究对象,基于拓扑几何理论,采用参数化... 科技和社会的进步带来人类审美观念的转变,自由曲面形态逐渐被运用在建筑造型中。然而在实际建造中,自由曲面建筑会出现施工难度大、建造周期长、建造成本高和效果不理想等问题。本文以自由曲面为研究对象,基于拓扑几何理论,采用参数化设计方法以平面几何单元为核心,将复杂的自由曲面划分成简单的三角形单元,并进一步对划分单元进行优化,使其规格尺寸更加统一,减少单元种类。本文通过对优化前后划分单元尺寸数据分析和实体模型搭建,验证优化策略的可行性和适用性。 展开更多
关键词 自由曲面 曲面划分 拓扑优化 规格统一
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基于等参数线采样的自由曲面优化测量方法 预览
15
作者 崔艺恒 曹利新 《内燃机与配件》 2018年第10期35-40,共6页
研究了三坐标测量机(CMM)进行自由曲面精度检测时,如何制定采样方案的问题。在已有算法的基础上,提出了两种优化算法:基于法向误差和平均曲率变化的混合采样法,以及自动寻向采样法。前者采样方向给定,由替代曲面与原曲面间的法向误... 研究了三坐标测量机(CMM)进行自由曲面精度检测时,如何制定采样方案的问题。在已有算法的基础上,提出了两种优化算法:基于法向误差和平均曲率变化的混合采样法,以及自动寻向采样法。前者采样方向给定,由替代曲面与原曲面间的法向误差与曲面平均曲率变化的线性组合决定采样线的位置;后者则依据u、v方向曲率变化大小确定采样线的方向,由最大法向误差确定采样线位置。通过与已有算法进行算例对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 CMM 线扫描 检测 自由曲面 MATLAB
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紧凑型自由曲面离轴三反系统设计 预览
16
作者 李元 李艳 +4 位作者 何玉兰 宫经珠 王楠茜 强华 康文莉 《应用光学》 CSCD 北大核心 2018年第6期780-784,共5页
针对小型化反射式光学系统的设计要求,采用新型的离轴三反光路形式和自由曲面,实现了F^#为1.8,对角线视场角7.5°的紧凑型自由曲面离轴三反系统,光线在系统内多次重叠,系统波像差全视场平均值为0.017λ(λ=10 μm)。相比非... 针对小型化反射式光学系统的设计要求,采用新型的离轴三反光路形式和自由曲面,实现了F^#为1.8,对角线视场角7.5°的紧凑型自由曲面离轴三反系统,光线在系统内多次重叠,系统波像差全视场平均值为0.017λ(λ=10 μm)。相比非球面离轴三反系统,该系统具有体积小、透过率高、大视场、无中心遮拦、多波段成像等优点。 展开更多
关键词 光学设计 自由曲面 波像差 离轴三反系统
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基于激光位移传感器的自由曲面精密测量方法
17
作者 董祉序 孙兴伟 +2 位作者 刘伟军 杨理践 王雷 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期30-38,共9页
针对数据采集误差严重影响激光位移传感器(LDS)测量精度的问题,基于激光三角法测量原理,分析了激光束和会聚光斑质心对系统测量精度的影响,建立了定量计算LDS物面倾角误差和感光元件倾角误差的数学模型。采用该模型,可对LDS采集数据进... 针对数据采集误差严重影响激光位移传感器(LDS)测量精度的问题,基于激光三角法测量原理,分析了激光束和会聚光斑质心对系统测量精度的影响,建立了定量计算LDS物面倾角误差和感光元件倾角误差的数学模型。采用该模型,可对LDS采集数据进行实时补偿。实验结果表明,引入两个补偿模型对测量结果进行修正后,不仅大幅提高了LDS的数据采集精度,使其测量误差控制在0.008 mm以内,而且提升了LDS在自由曲面中的测量精度。 展开更多
关键词 激光位移传感器 自由曲面 精密测量 在机测量
采用折反式成像的超短焦距投影物镜设计 被引量:1
18
作者 李润芝 杨波 +2 位作者 张婧京 万新军 张薇 《光学技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期305-309,共5页
为了使投影设备具有超短投影距离,实现大尺寸高清显示画面,设计了一款采用折反式成像光路的具有大相对孔径和小投射比的超短焦距投影物镜。系统使用12mm(0.47in)DMD微显示芯片,在450mm距离处实现了2032mm(80in)的投影画面,采用远心... 为了使投影设备具有超短投影距离,实现大尺寸高清显示画面,设计了一款采用折反式成像光路的具有大相对孔径和小投射比的超短焦距投影物镜。系统使用12mm(0.47in)DMD微显示芯片,在450mm距离处实现了2032mm(80in)的投影画面,采用远心光路提高像面照度均匀性。基于微分几何原理和斯涅尔反射定律,建立自由曲面方程计算自由曲面轮廓线的离散点坐标,运用最小二乘法进行偶次非球面拟合得到非球面反射面,对大视场像差和畸变进行校正。物镜焦距为2.64mm、光学总长193mm、投射比0.25、F数1.83、视场角150°作为参数;各视场MTF值在单个像素对应的奈奎斯特频率处达到0.3以上,水平、垂直TV畸变小于0.5%,投影像面相对照度大于90%。各项指标满足系统设计要求,结构简单,易于加工和生产。 展开更多
关键词 应用光学 光学设计 超短焦投影物镜 自由曲面
基于多岛遗传算法的自由曲面层合壳铺层优化 预览
19
作者 肖志 伞冰冰 《河北工程大学学报:自然科学版》 CAS 2018年第4期1-5,10共6页
采用多岛遗传算法,以自振频率最大为优化目标,对自由曲面层合壳的铺层顺序进行优化研究。其中,自由曲面层合壳的几何形状通过非均匀有理B样条(NURBS)进行建模,结构有限元模型的创建和自振频率的计算通过ANSYS完成,多岛遗传算法通过软件I... 采用多岛遗传算法,以自振频率最大为优化目标,对自由曲面层合壳的铺层顺序进行优化研究。其中,自由曲面层合壳的几何形状通过非均匀有理B样条(NURBS)进行建模,结构有限元模型的创建和自振频率的计算通过ANSYS完成,多岛遗传算法通过软件Isight实现,并与ANSYS连接实现铺层顺序优化。最后,通过算例分别对正高斯、负高斯、正负高斯曲率自由曲面层合壳进行优化分析,获得了最优的铺层顺序。算例结果表明,提出的优化自由曲面层合壳铺层顺序方法是准确、有效的。 展开更多
关键词 自由曲面 层合壳 铺层顺序优化 自振频率 多岛遗传算法
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基于映射技术和双向等分的自由曲面网格生成方法 被引量:1
20
作者 王奇胜 李铁瑞 +1 位作者 吴慧 高博青 《建筑结构学报》 CSCD 北大核心 2018年第7期18-32,共15页
为了满足自由曲面网格结构对网格均匀、流畅的需求,提出了基于曲面映射技术和双向等分方法的网格自动生成方法,即映射等分法。建立曲面和平面的双向映射机制,并用四条边界线圈定网格划分区域;在两条相对的边界线之间按距离等分的原则生... 为了满足自由曲面网格结构对网格均匀、流畅的需求,提出了基于曲面映射技术和双向等分方法的网格自动生成方法,即映射等分法。建立曲面和平面的双向映射机制,并用四条边界线圈定网格划分区域;在两条相对的边界线之间按距离等分的原则生成一组曲线;按照选定的等长原则划分该组曲线,并将同一分位值的分段点拟合成另一个方向上的等分曲线;轮流地对这两组曲线进行分段、拟合等操作,直到分段点位置无明显变化;将这两组曲线的交点连接成空间网格。通过在该方法中加入对特定曲面的针对性操作,拓展方法的适用范围,改善网格划分的效果。结果表明:该方法适用范围广、自动化程度高、生成速度快,生成的网格大小均匀、线条流畅,使网格结构的设计更为经济合理。 展开更多
关键词 网格结构 自由曲面 映射技术 映射等分法 网格生成
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