弱特征表面形貌测量的低成本渐进式匹配方法

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作者 房长帅 刘赵阳 +1 位作者 王倩雯 张效栋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期169-178,共10页

弱特征连续表面的匹配问题是计算机视觉和图像处理中的一个挑战性问题,基于标准夹具的特征辅助可以准确地实现测量数据与模型的匹配,但该方法成本较高。针对该问题,提出了一种低成本的渐进式的匹配算法,首先基于带有边界罚函数的“点到... 弱特征连续表面的匹配问题是计算机视觉和图像处理中的一个挑战性问题,基于标准夹具的特征辅助可以准确地实现测量数据与模型的匹配,但该方法成本较高。针对该问题,提出了一种低成本的渐进式的匹配算法,首先基于带有边界罚函数的“点到面”ICP算法实现粗配准,接着通过对测量数据进行两步微调即可对标工业常用评价结果。以汽车玻璃的面形误差评价为例,仿真和实验结果表明,基于所提方法匹配后的面形误差接近传感器本身的误差级别。对于40 cm×40 cm的汽车玻璃,基于所提方法匹配线结构光测量的玻璃数据与三坐标数据,两者偏差在-0.06/0.08 mm,基本满足工业需求。 展开更多

关键词 仪器科学与技术 弱特征表面配准 渐进式匹配算法 汽车玻璃 ICP算法

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自由曲面超精密车削加工路径优化设计 被引量：13

2

作者 张效栋 房丰洲 程颖 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期278-282,共5页

加工路径优化设计是提高自由曲面超精密车削表面质量和形状精度的关键技术.采用NURBS插补模型进行自由曲面的描述,提出柱面坐标加工模型进行自由曲面超精密车削加工分析,借助矢量数学对刀位点进行刀具参数的优化补偿,并采用螺旋投影驱... 加工路径优化设计是提高自由曲面超精密车削表面质量和形状精度的关键技术.采用NURBS插补模型进行自由曲面的描述,提出柱面坐标加工模型进行自由曲面超精密车削加工分析,借助矢量数学对刀位点进行刀具参数的优化补偿,并采用螺旋投影驱动方式实现加工路径的规划.对各种类型自由曲面进行加工实验,表面粗糙度达到5.16 nm,路径优化设计后加工形状精度提高近10倍.实验结果表明,提出的路径优化设计方法可以高效可靠地加工光学质量表面的自由曲面. 展开更多

关键词 自由曲面 超精密加工 柱面坐标 车削

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复杂非球面镜高效超精密车削加工法(英文) 被引量：7

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作者 张效栋 房丰洲 +1 位作者 程颖 魏桂爽 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2010年第4期346-351,共6页

本文中对复杂面形的非球面镜进行了分类,并从加工方法和加工路径优化设计等方面研究了复杂非球面镜的超精密车削方法.对回转对称的复杂非球面镜进行了加工实验,并借助超精密测量技术对各段曲面进行面形测量,依据测量结果实现面形补偿加... 本文中对复杂面形的非球面镜进行了分类,并从加工方法和加工路径优化设计等方面研究了复杂非球面镜的超精密车削方法.对回转对称的复杂非球面镜进行了加工实验,并借助超精密测量技术对各段曲面进行面形测量,依据测量结果实现面形补偿加工.最终粗糙度Ra达5.14 nm,形状精度P-V值达200 nm.采用提出的方法对非回转对称的非球面阵列进行加工路径设计,根据具体面形进行加工参数选择和实际加工,得到粗糙度Ra为7.81nm的表面.实验结果证明了提出的加工方法高效实用,可以满足大部分复杂非球面的应用需求. 展开更多

关键词 非球面 超精密加工 车削 非球面阵列

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电路板锡膏均匀性参数检测系统 被引量：5

4

作者 张效栋 孙长库 +2 位作者 刘斌 马俊 邓小兵 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2008年第4期278-283,共6页

建构了电路板锡膏的三维测量系统,实现了印刷锡膏均匀性参数的获取,从而达到对表面贴装质量进行监控和评价的目的.该系统基于线结构光测量原理,借助扫描技术实现三维轮廓测量.利用Tsai的径向排列约束法标定摄像机参数,由特制的棱角标定... 建构了电路板锡膏的三维测量系统,实现了印刷锡膏均匀性参数的获取,从而达到对表面贴装质量进行监控和评价的目的.该系统基于线结构光测量原理,借助扫描技术实现三维轮廓测量.利用Tsai的径向排列约束法标定摄像机参数,由特制的棱角标定块实现光平面参数的标定.提出了电路板基层面自动确定方法,即根据图像特性实现锡膏和基层面的分离;并采用主元素分析法进行平面拟合,实现锡膏均匀性参数的计算和统计.采用该实验设备在半导体生产线上进行了大量测量,实验结果表明该系统操作简单、稳定可靠. 展开更多

关键词 结构光测量 系统标定 锡膏均匀性参数 平面拟合

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采用微刀具的菲涅耳器件超精密制造方法 被引量：3

5

作者 张效栋 房丰洲 +3 位作者 程颖 徐宗伟 张少婧 魏桂爽 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期502-505,共4页

菲涅耳器件是红外传感器等领域不可或缺的高性能光学元件。其高效和高精度的制造方法是目前研究的重点。文中借助单点金刚石切削技术实现菲涅耳器件加工,采用半圆头型刀具有效减小不可切削区域,并基于聚焦离子束微加工方法进行微刀具制... 菲涅耳器件是红外传感器等领域不可或缺的高性能光学元件。其高效和高精度的制造方法是目前研究的重点。文中借助单点金刚石切削技术实现菲涅耳器件加工,采用半圆头型刀具有效减小不可切削区域,并基于聚焦离子束微加工方法进行微刀具制备。对所提出方法的关键技术和制造工艺进行了详细论述。对不同应用领域的两类菲涅耳器件进行加工实验,并建立光学测试平台进行光学性能分析,实验结果表明:所提出的方法可满足菲涅耳器件的应用需求。 展开更多

关键词 菲涅耳镜加工 超精密车削 微刀具

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新型方向性平面靶标及拓扑定位算法 被引量：6

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作者 张效栋 孙长库 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第11期104-106,共3页

设计了一种新型方向性平面靶标。区别于现有方向性靶标,该靶标仅由简单的圆组成,因此,设计和加工简单。针对靶标结构特点,提出了基于共线性规则的拓扑定位算法,实验证明,该算法处理准确、稳定可靠。根据应用需求,靶标易于改型使用,并提... 设计了一种新型方向性平面靶标。区别于现有方向性靶标,该靶标仅由简单的圆组成,因此,设计和加工简单。针对靶标结构特点,提出了基于共线性规则的拓扑定位算法,实验证明,该算法处理准确、稳定可靠。根据应用需求,靶标易于改型使用,并提供了球和圆环型靶标的应用实例。 展开更多

关键词 计算机视觉 方向性靶标 拓扑定位 共线性 系统标定

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微透镜阵列超精密切削正弦过渡路径优化设计 被引量：3

7

作者 张效栋 王志诚 +1 位作者 曾臻 刘现磊 《纳米技术与精密工程》 CSCD 北大核心 2017年第4期239-245,共7页

微透镜阵列由于具有质量轻、结构小、视场大、分辨率高等优点,被广泛应用于光学领域.微注塑成型是实现其低成本批量生产的主要方法.如何高效、高精度、低成本加工模芯一直是研究的重点与难点.本文在传统微透镜阵列加工路径基础上,提出... 微透镜阵列由于具有质量轻、结构小、视场大、分辨率高等优点,被广泛应用于光学领域.微注塑成型是实现其低成本批量生产的主要方法.如何高效、高精度、低成本加工模芯一直是研究的重点与难点.本文在传统微透镜阵列加工路径基础上,提出了一种正弦过渡加工路径,并对其过渡正弦的振幅和波长进行了分析,该方法有效避免了传统加工路径的不连续与突变问题.进行了正弦过渡路径优化设计和实际对比加工实验,实验结果表明该路径优化方法能有效地消除加工表面纹理,提高表面质量和加工效率. 展开更多

关键词 超精密加工 微透镜阵列 模芯 正弦过渡 路径优化

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波前编码中立方相位板的装配及加工误差对成像性能的影响 被引量：2

8

作者 张效栋 张林 +1 位作者 刘现磊 姜丽丽 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期134-140,共7页

在波前编码技术中,通过立方相位板的光学调制和后续图像处理,扩展了系统景深.其中系统的光学调制过程,可以用广义光瞳函数描述.系统的广义光瞳函数描述了光通过立方相位板后相位的变化过程.立方相位板是波前编码技术的关键器件,装配及... 在波前编码技术中,通过立方相位板的光学调制和后续图像处理,扩展了系统景深.其中系统的光学调制过程,可以用广义光瞳函数描述.系统的广义光瞳函数描述了光通过立方相位板后相位的变化过程.立方相位板是波前编码技术的关键器件,装配及加工误差直接影响系统的成像性能.本文通过推导不同误差情况下的广义光曈函数,得到了立方相位板装配及加工误差对点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)的变化规律.评估这些规律,得到了装配和加工误差对系统成像性能的变化规律,为装配和加工过程提供了基本的指导.文中分析了不同装配误差和加工误差对于系统性能的影响,其中围绕Z轴的装配误差和加工中振动引起的正弦形状误差对于MTF的影响最大.因此,在装配和加工中应尽量避免围绕Z轴的装配误差和正弦形状误差,正弦形状误差的PV值应保持在0.5μm之内. 展开更多

关键词 波前编码 装配偏转 加工误差 面型形状误差

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离轴非球面镜子母同体超精密车削加工法 被引量：2

9

作者 张效栋 房丰洲 +1 位作者 魏桂爽 程颖 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第11期1438-1442,共5页

离轴非球面镜是高精度测量和制造装备不可或缺的光学器件。目前其制造技术的难点在于同时实现高效和高形状精度的加工。笔者借助"子母同体"结构设计和超精密车削技术实现高精度离轴非球面镜加工。利用该结构设计,借助非球面... 离轴非球面镜是高精度测量和制造装备不可或缺的光学器件。目前其制造技术的难点在于同时实现高效和高形状精度的加工。笔者借助"子母同体"结构设计和超精密车削技术实现高精度离轴非球面镜加工。利用该结构设计,借助非球面车削加工可实现多个离轴非球面的加工,并从加工路径优化设计和补偿加工技术的研究方面,论述了提高面形精度的方法。实验结果表明:离轴非球面镜的面形精度P-V可在200nm之内,粗糙度Ra约为6nm。 展开更多

关键词 离轴非球面 超精密加工 车削 补偿加工

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新型简易三维数字化全貌测量系统 被引量：2

10

作者 张效栋 孙长库 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1798-1803,共6页

设计了一种新型三维全貌测量系统,系统结构简单,仅由单传感器系统和方向性平面靶标组成。传感器基于数字光栅投影轮廓测量法实现,可以进行快速整视场三维数据采集。平面靶标不仅可以对传感器进行物相标定,还可以帮助求解位置转换参数,... 设计了一种新型三维全貌测量系统,系统结构简单,仅由单传感器系统和方向性平面靶标组成。传感器基于数字光栅投影轮廓测量法实现,可以进行快速整视场三维数据采集。平面靶标不仅可以对传感器进行物相标定,还可以帮助求解位置转换参数,实现全局标定;在三维拼接环节,还可以用于确定重叠区域,有效缩减匹配点搜寻算法的时间。通过实验验证,该全貌测量系统不仅具有简单实用、成本低的特点,而且还具有较好的测量能力和效率。 展开更多

关键词 三维数字化 全貌测量 方向性平面靶标 全局标定 重叠区域

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结构光视觉传感器标定靶标的自动处理算法 被引量：2

11

作者 张效栋 房丰洲 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1426-1431,共6页

设计了一种新型平面靶标,基于Zhang摄像机标定法和投影变换中的交比不变性,进行结构光视觉传感器系统的标定。针对靶标结构特点,开发了一套进行特征圆和光条中心提取的图像处理算法,提出基于映射变换的拓扑定位算法,实现了平面靶标拓扑... 设计了一种新型平面靶标,基于Zhang摄像机标定法和投影变换中的交比不变性,进行结构光视觉传感器系统的标定。针对靶标结构特点,开发了一套进行特征圆和光条中心提取的图像处理算法,提出基于映射变换的拓扑定位算法,实现了平面靶标拓扑定位和特征识别的自动化处理过程。实验证明,该算法处理准确、稳定可靠,可有效地进行结构光视觉传感器的系统标定。 展开更多

关键词 机器视觉 方向性靶标 结构光视觉 椭圆拟合

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三维视觉测量技术中的双目纹理映射技术

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作者 张效栋 孙长库 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1383-1387,共5页

设计了基于双目摄像机的三维纹理映射系统,单色和彩色摄像机分别负责三维坐标和颜色信息的采集;建立了双目摄像机的像素匹配模型,并设计了简单的标定方法,确定模型中的内部和结构参数,建立高精度的像素对应关系,配合实现三维数据的纹理... 设计了基于双目摄像机的三维纹理映射系统,单色和彩色摄像机分别负责三维坐标和颜色信息的采集;建立了双目摄像机的像素匹配模型,并设计了简单的标定方法,确定模型中的内部和结构参数,建立高精度的像素对应关系,配合实现三维数据的纹理映射。还对双目纹理映射方法的测量过程进行了详细描述。经过实验验证,该方法不仅简单易用,还具有高于0.1个像素的匹配精度。 展开更多

关键词 三维数字化 纹理映射 像素匹配 双目视觉

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光学自由曲面加工理论及方法 被引量：3

13

作者 张效栋 《天津科技》 2014年第4期6-7,共2页

光学自由曲面是一类特殊的自由曲面,由于全新的光学设计理念,能有效地改善光学系统性能。以国民经济和国防领域的重大需求为背景,深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题,掌握和研究光学自由曲面高效、高精度加工工艺... 光学自由曲面是一类特殊的自由曲面,由于全新的光学设计理念,能有效地改善光学系统性能。以国民经济和国防领域的重大需求为背景,深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题,掌握和研究光学自由曲面高效、高精度加工工艺技术及装备的共性基础问题。 展开更多

关键词 光学 自由曲面 基础科学

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基于单一平面靶标的非共面点阵列建立方法

14

作者 张效栋 孙长库 《科学技术与工程》 2008年第8期1984-1988,共5页

开发了一种非共面点阵列的建立方法。该方法仅需一个平面靶标,利用映射矩阵求解各平面的位置参数,摆脱了现有方法对精密定位装置的依赖。为了正确确定平面靶标特征点的拓扑位置,设计了新型平面靶标,借助特殊设计和共线不变性规则实现靶... 开发了一种非共面点阵列的建立方法。该方法仅需一个平面靶标,利用映射矩阵求解各平面的位置参数,摆脱了现有方法对精密定位装置的依赖。为了正确确定平面靶标特征点的拓扑位置,设计了新型平面靶标,借助特殊设计和共线不变性规则实现靶标拓扑定位的自动化。经试验验证,该方法建立的非共面点阵列具有较高精度,可以应用于视觉测量系统。 展开更多

关键词 平面靶标 非共面点 视觉测量 拓扑定位 标定

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北京市方庄社区70岁以上男性骨质疏松症患病率及其临床危险因素调查 被引量：10

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作者 费琦 张效栋 +14 位作者 林吉生 王炳强 孔慜 杨雍 马钊 王奇 吴浩 贾鸿雁 赵新颖 刘新颖 王丽 刘晓辉 彭伟 张晓蕾 杨京香 《中国全科医学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第35期4344-4348,共5页

目的调查北京市丰台区方庄社区70岁以上老年男性原发性骨质疏松症（OP）患病率及其相关的临床危险因素。方法根据入选和排除标准于2014年1—10月在北京市丰台区方庄社区采用广告招募的抽样方法,收集接受双能X线骨密度仪骨密度检查并完... 目的调查北京市丰台区方庄社区70岁以上老年男性原发性骨质疏松症（OP）患病率及其相关的临床危险因素。方法根据入选和排除标准于2014年1—10月在北京市丰台区方庄社区采用广告招募的抽样方法,收集接受双能X线骨密度仪骨密度检查并完成《北京市老年男性原发性骨质疏松症高危人群临床危险因素调查问卷》调查的北京地区70岁以上老年男性人群150例。测量并记录所有患者的腰椎总（L1~4）、左侧股骨颈和左侧髋部总的骨密度值。根据WHO诊断标准诊断OP患者,将研究对象分为OP组和非OP组,分析各临床危险因素与OP发生的相关性。结果 150例老年男性OP患病率为20.7%（31/150）,骨量减少者占55.3%（83/150）,骨量正常者占24.0%（36/150）。150例老年男性腰椎总骨密度、左侧股骨颈骨密度、左侧髋部总骨密度比较,差异有统计学意义（F=96.106,P〈0.001）;其中腰椎总骨密度高于左侧股骨颈骨密度和左侧髋部总骨密度,左侧股骨颈骨密度高于左侧髋部总骨密度,差异均有统计学意义（P〈0.001）。OP组和非OP组吸烟史、饮酒史、既往骨折病史、糖尿病史、饮茶、饮咖啡、饮碳酸饮料、食用醋情况比较,差异均无统计学意义（P〉0.05）;OP组和非OP组体质指数和体质量比较,差异有统计学意义（P〈0.05）。以体质量评价OP时,AUC值为0.701,最佳诊断截断值为70.0 kg,灵敏度为48.7%,特异度为83.9%;以体质指数评价OP时,AUC值为0.661,最佳诊断截断值为23.8 kg/m2,灵敏度为62.2%,特异度为74.2%。结论方庄社区70岁以上老年男性OP患病情况不容忽视,低体质指数和低体质量是OP相关的临床危险因素,其中体质量因素有中度预测价值,但有待进一步深入研究。 展开更多

关键词 骨质疏松 骨密度 危险因素 男性 老年人

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物体位姿单目视觉传感测量系统 被引量：16

16

作者 陈杉 周涛 +1 位作者 张效栋 孙长库 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期2011-2015,共5页

物体位置与姿态的测量在航空航天、汽车车轮定位等领域都有着重要的应用价值.基于单目红外图像传感测量系统,通过对靶标图像特征的有效提取以及数据最优化方法,实现物体位姿测量.设计了专用于物体姿态测量的平面靶标,并介绍了单目传感... 物体位置与姿态的测量在航空航天、汽车车轮定位等领域都有着重要的应用价值.基于单目红外图像传感测量系统,通过对靶标图像特征的有效提取以及数据最优化方法,实现物体位姿测量.设计了专用于物体姿态测量的平面靶标,并介绍了单目传感器测量基本原理、测量模型及数据处理方法.系统具有结构简单、速度快,稳定性好等特点.实验结果表明,转角测量的重复性误差小于8″;平移测量的重复性误差小于0.02mm. 展开更多

关键词 单目视觉 姿态测量 CCD摄像机 图像传感

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金刚石刀具单点切削单晶硅加工表面特性 被引量：14

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作者 徐飞飞 张效栋 房丰洲 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2013年第6期485-491,共7页

本文利用超精密机床对单晶硅进行了斜切及车削实验,采用拉曼光谱仪测量单晶硅材料切削表面的损伤,利用高斯和洛伦兹分布拟合拉曼光谱得到单晶硅表面相变层厚度及残余应力信息.结果表明,单晶硅切削表面与磨削、纳米划擦表面不同,除了非... 本文利用超精密机床对单晶硅进行了斜切及车削实验,采用拉曼光谱仪测量单晶硅材料切削表面的损伤,利用高斯和洛伦兹分布拟合拉曼光谱得到单晶硅表面相变层厚度及残余应力信息.结果表明,单晶硅切削表面与磨削、纳米划擦表面不同,除了非晶相外,测不到其他高压相.随着切削厚度的增大,单晶硅表面非晶层的厚度和表层的残余应力也会相应增加.较大的切削厚度使得残余应力变得不均匀,最终导致单晶峰退简并分裂成2个或3个峰.一般单晶硅的塑性车削生成表面由于切削厚度相对较小,其表面非晶层相对较薄,表面存在轻微残余压应力.当车削生成表面的切削厚度较大时,表面有脆性凹坑,非晶层相对较厚,残余压应力较大.车削过程是对已加工表面的切削,由于已加工表面非晶硅的存在,采用较高的切削速度可以增加切削区域温度,提高单晶硅表面非晶层的塑性,可加工出更好的光学表面. 展开更多

关键词 超精密切削 单晶硅 拉曼光谱 相变 残余应力

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基于面形斜率的高斯径向基自由曲面优化设计及公差分析 被引量：3

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作者 赵星 肖流长 +2 位作者 张赞 王灵杰 张效栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2499-2508,共10页

基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型在面形表征和系统设计中具有优势,但基函数数目较多,导致优化效率低、公差分析困难等问题。本文对基于面形斜率的高斯径向基模型优化设计和公差分析方法开展研究,利用模型的面形表征局域特性,将全... 基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型在面形表征和系统设计中具有优势,但基函数数目较多,导致优化效率低、公差分析困难等问题。本文对基于面形斜率的高斯径向基模型优化设计和公差分析方法开展研究,利用模型的面形表征局域特性,将全局优化和局部优化相结合,提出了一种新的优化设计方法。利用数学统计的方法,确定了基函数系数和自由曲面面形矢高之间的线性关系,直接设定系数公差范围初值,通过大样本统计后确定自由曲面的合理面形公差。将该优化设计和公差分析方法应用到基于面形斜率的高斯径向基自由曲面型头戴显示系统,设计结果表明头戴显示系统全视场内在23 lp/mm处大于0.3,系统最大畸变为3.45%,达到了系统设计指标,并基于公差分析结果进行实验系统集成,成功实现了图像显示。本文所提出的优化设计方法和公差分析方法为基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型和其他局域型自由曲面模型的应用提供了重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 光学自由曲面 高斯径向基 面形斜率 设计 公差

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基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法 被引量：4

19

作者 魏桂爽 张效栋 +1 位作者 房丰洲 胡小唐 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期829-833,共5页

原位测量是提高光学自由曲面面形精度的重要手段,对于提高加工效率、实现加工过程自动化具有重要意义。由于面形的复杂性,光学自由曲面原位测量一直是超精密测量领域的难题。提出了一种基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法,测量... 原位测量是提高光学自由曲面面形精度的重要手段,对于提高加工效率、实现加工过程自动化具有重要意义。由于面形的复杂性,光学自由曲面原位测量一直是超精密测量领域的难题。提出了一种基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法,测量系统由LVDT气浮式传感器、红宝石探针和数据采集部件组成,采用螺旋线方式进行加工及测量路径的设计,通过运动控制接口实现机床坐标和测量数据的实时同步采集,快速精确地获取测量数据。实验结果表明,所加工的双正弦自由曲面的面形误差在±0.5μm范围内。 展开更多

关键词 超精密加工 自由曲面 原位测量 LVDT

原文传递

基于自抗扰控制算法的麦克斯韦快刀伺服控制系统 被引量：8

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作者 房丰洲 陈晓菲 +1 位作者 张效栋 李泽骁 《纳米技术与精密工程》 CSCD 北大核心 2017年第5期335-341,共7页

使用麦克斯韦力驱动的快速伺服刀具加工自由曲面,可以获得表面质量更优的加工效果.在快刀控制系统中引入适当的控制方式能够改善快刀的频响性能.本文针对麦克斯韦快刀,搭建包括软硬件在内的控制系统,硬件控制结构采用FPGA+DSP嵌入式控... 使用麦克斯韦力驱动的快速伺服刀具加工自由曲面,可以获得表面质量更优的加工效果.在快刀控制系统中引入适当的控制方式能够改善快刀的频响性能.本文针对麦克斯韦快刀,搭建包括软硬件在内的控制系统,硬件控制结构采用FPGA+DSP嵌入式控制架构,并加入自抗扰先进控制算法实现系统良好的抗干扰性能.为验证闭环控制系统性能,在自主搭建的精密位移测试平台进行系统位移分辨力和闭环带宽的测试,测试结果表明系统位移分辨力为5 nm,对频率108 Hz、峰峰值16μm正弦信号的跟踪误差为0.136μm,对频率540 Hz、峰峰值16μm正弦信号的跟踪误差为0.094μm.快刀系统行程50μm,闭环带宽4 kHz.线下仿真加工实验验证了快刀系统对常规面型的加工能力. 展开更多

关键词 快速伺服刀具 自抗扰控制算法 闭环控制系统

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