作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
计算机控制光学表面成形技术(CCOS)广泛应用于反射镜的研抛过程,其去除函数通常选用去除效率高、去除稳定的近高斯形函数,但在加工过程中容易出现边缘翘边现象,严重影响反射镜的加工效率和面形收敛率。针对CCOS研磨过程中出现的边缘效应问题,提出一种应用于多自由度机械手的无偏心加工技术,对无偏心工具头的去除函数进行了分析,采用控制变量法研究加工压力、磨头转速和驻留时间等工艺参数对去除效率的影响,并对无偏心盘修边效果进行了试验验证。结果表明,通过对加工压力、磨头转速、磨盘悬挂比以及加工区域等加工参数进行合理调控,无偏心盘可以对翘边进行有效去除,且加工后面形平坦,可以很好地解决边缘效应问题。最后,针对研磨阶段提出了新的工艺流程:采用有偏心修形和无偏心修边相结合的工艺加工方式,可以快速提高反射镜面形加工的收敛效率,实现高效、高精度加工。
光学加工 边缘效应 CCOS 反射镜 optical processing edge effect CCOS mirror 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220711
Author Affiliations
Abstract
1 Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, 1630 E. University Blvd., Tucson, AZ 85721, USA
2 Department of Astronomy and Steward Observatory, University of Arizona, 933 N. Cherry Ave., Tucson, AZ 85721, USA
3 Large Binocular Telescope Observatory, University of Arizona, 933 N. Cherry Ave., Tucson, AZ 85721, USA
4 School of Mechanical and Automotive Engineering, Xiamen University of Technology, Xiamen 361024, China
5 National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), Brookhaven National Laboratory, PO Box 5000, Upton, New York 11973, USA
Significant optical engineering advances at the University of Arizona are being made for design, fabrication, and construction of next generation astronomical telescopes. This summary review paper focuses on the technological advances in three key areas. First is the optical fabrication technique used for constructing next-generation telescope mirrors. Advances in ground-based telescope control and instrumentation comprise the second area of development. This includes active alignment of the laser truss-based Large Binocular Telescope (LBT) prime focus camera, the new MOBIUS modular cross-dispersion spectroscopy unit used at the prime focal plane of the LBT, and topological pupil segment optimization. Lastly, future space telescope concepts and enabling technologies are discussed. Among these, the Nautilus space observatory requires challenging alignment of segmented multi-order diffractive elements. The OASIS terahertz space telescope presents unique challenges for characterizing the inflatable primary mirror, and the Hyperion space telescope pushes the limits of high spectral resolution, far-UV spectroscopy. The Coronagraphic Debris and Exoplanet Exploring Pioneer (CDEEP) is a Small Satellite (SmallSat) mission concept for high-contrast imaging of circumstellar disks and exoplanets using vector vortex coronagraph. These advances in optical engineering technologies will help mankind to probe, explore, and understand the scientific beauty of our universe.
computer controlled optical surfacing; CCOS multiplexing dwell time optimization optical metrology telescope alignment large binocular telescope MOBIUS pupil segmentation OASIS nautilus hyperion CDEEP vector vortex coronagraph 
Opto-Electronic Advances
2021, 4(6): 06210040
作者单位
摘要
1 四川大学制造科学与工程学院,四川 成都 610065
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
在非球面及自由曲面加工中,应用最为成熟的是计算机控制光学表面成型(CCOS)技术。现有CCOS 技术普遍采用恒压力研抛方法,加工过程中研抛压力保持恒压,通过控制驻留时间实现所需的去除量。本文研究了基于变压力的CCOS研抛方法,增加了调控维度,通过同时控制研抛压力和驻留时间实现所需的去除量。首先,对该方法建立了加工控制的数学模型。然后,测量分析了磨头输出力的稳定性和响应速度,去除函数的稳定性。最终,在K9 材料平面镜上开展了正弦压力抛光的材料去除实验。结果表明,实测与理想正弦研抛压力周期一致,力误差标准差约为0.35N,对去除面形PV和RMS的影响均不到9%;实际与仿真加工的面形轮廓周期一致,加工区域的面形误差在17%以内。本文实现了变压力研抛,验证了基于变压力的CCOS研抛方法在光学加工中的有效性。
光学加工 变压力 研抛 optical processing CCOS CCOS variable pressure grinding and polishing 
光电工程
2018, 45(4): 170642
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 长春130033
将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法, 对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究, 并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工, 并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布, 通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例, 对一口径为292 mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工, 其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8 nm).
光学加工 光学检测 凸非球面 计算机控制光学表面成形 磁流变抛光 子孔径拼接 Optical fabrication Optical testing Convex asphere Computer Controlled Optical Surfacing(CCOS) Magneto Rheological Finishing (MRF) Subaperture Stitching Interferometry (SSI) 
光子学报
2016, 45(7): 070722001
陈伟 *
作者单位
摘要
西安科技大学 通信与信息工程学院, 陕西 西安 710054
精密光学系统对光学元件的表面频谱误差的分布提出了控制要求,在加工中如何检测和控制光学元件表面的频谱分布成为一个新的问题。利用功率谱密度对频率的定量化描述功能,对检测数据进行样条插值,在同一极坐标系下计算功率谱密度,求取功率谱密度比值信息,分析小磨具技术的加工工具性能、形状及其运动方式对光学元件表面的频率分布影响。指出在加工中合理地改变加工参数可以快速有效地控制元件表面频谱的分布特征。在670 mm大口径非球面镜加工中做了验证。
光学检测 小磨具加工(CCOS) 功率谱密度 空间频率 optical detection computer controlled optical surfacing power spectral density spatial frequency 
应用光学
2011, 32(5): 967
张峰 *
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室,吉林 长春 130033
为了提高离轴凸非球面反射镜的面形精度和光轴精度,研究了离轴凸非球面反射镜的加工与检测技术。首先,描述了离轴三反消像散(TMA)光学系统以及作为该光学系统次镜的离轴凸非球面反射镜的光学参数和技术指标。然后,介绍了非球面计算机控制光学表面成型(CCOS)技术及FSGJ非球面数控加工设备。最后,给出了非球面研磨阶段检测用的轮廓测量法和离轴凸非球面抛光阶段检测用的背部透射零位补偿检测法,并对背部透射零位补偿检测中离轴凸非球面反射镜光轴精度的控制技术进行了研究。检测结果表明:采用背部透射零位补偿检测法检测得到的离轴凸非球面反射镜的面形精度为0.017λ(均方根值,λ=0.632 8 μm); 用Leica经纬仪测量反射镜的光轴精度其结果达到9.4″,满足光学设计技术指标要求。
凸离轴非球面 计算机控制光学表面成型 轮廓测量 背部透射零位补偿检测 光轴精度 off-axis convex aspheric surface Computer-controlled Optical Surfacing(CCOS) contour testing back transmission null testing optical axis accuracy 
光学 精密工程
2010, 18(12): 2557
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Space Optical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
2 National Facility of Ultra Precision Surfaces, OpTIC Technium, Ffordd William Morgan, StAsaph Business Park, North Wales, LL17 0JD, UK
Theoretical and experimental research on the deconvolution algorithm of dwell time in the technology of computer controlled optical surfacing (CCOS) formation is made to get an ultra-smooth surface of space optical element. Based on the Preston equation, the convolution model of CCOS is deduced. Considering the morbidity problem of deconvolution algorithm and the actual situation of CCOS technology, the weighting spatial deconvolution algorithm is presented based on the non-periodic matrix model, which avoids solving morbidity resulting from the noise induced by measurement error. The discrete convolution equation is solved using conjugate gradient iterative method and the workload of iterative calculation in spatial domain is reduced effectively. Considering the edge effect of convolution algorithm, the method adopts a marginal factor to control the edge precision and attains a good effect. The simulated processing test shows that the convergence ratio of processed surface shape error reaches 80%. This algorithm is further verified through an experiment on a numerical control bonnet polishing machine, and an ultra-smooth glass surface with the root-mean-square (RMS) error of 0.0088 \mum is achieved. The simulation and experimental results indicate that this algorithm is steady, convergent, and precise, and it can satisfy the solving requirement of actual dwell time.
空间光学 CCOS 气囊抛光方法 Preston方程 反卷积 边缘效应 240.0240 Optics at surfaces 220.0220 Optical design and fabrication 
Chinese Optics Letters
2009, 7(7): 07627
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
2 长春理工大学 机电工程学院,长春 130022
介绍了计算机控制光学表面成形法的原理,分析了几种非球面度的测量方法,研究了非球面度的不同计算方法对采用计算机控制光学表面成形法加工非球面的影响。从光学零件加工的角度对计算机控制光学表面成形法初值的确定进行了探讨。
计算机控制光学表面成形法(CCOS) 非球面 非球面度 CCOS aspherical surface asphericity 
光学技术
2006, 32(6): 0939
作者单位
摘要
Dept. of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, CHN
Departure aspherics Removal function Motion in planar model CCOS 
半导体光子学与技术
2003, 9(4): 251
作者单位
摘要
1 四川大学 光电科学技术系,四川 成都,610064
2 成都精密光学工程研究中心,四川 成都,610041
国内现有的高功率固体激光装置所使用的非球面聚焦透镜都是用传统方式手工加工而成的,由于手工加工方式的加工精度和进度对人的依赖性很大,势必影响大批量制造时的工程进度.而采用新兴的小磨头数控加工技术则可以避免这些缺点.介绍了首次将小磨头数控加工技术用于非球面聚焦透镜的加工,对其中各项技术,包括典型靶镜参数、机床控制方式、加工运动方式、实验使用参数、检测方式进行了分析,并得到了预期的实验结果.
小磨头数控抛光 非球面 透镜 Computer controlled optical surfacing (CCOS Aspherical Lens 
强激光与粒子束
2003, 15(10): 951

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