Analyysi kehittyneen optisen prosessointitekniikan kehityksestä ja nykytilasta 1

Nyt ei ole vaikeaa havaita, että melkein kaikki sotilasasejärjestelmät on varustettu erilaisilla valosähköisillä anturilaitteilla, ja näissä valosähköisissä anturilaitteissa käytetään enemmän tai vähemmän erilaisia ​​optisten komponenttien tyylejä. Yhdysvaltain armeijan tekemän tutkimusraportin materiaaleista tiedämme, että vuosina 1980-1990 Yhdysvaltain armeijan laser- ja infrapuna-lämpökuvauslaitteet tarvitsivat 1 147 700 kappaletta erilaisia ​​optisia osia, joista 635 900 kappaletta pallomaisia ​​optisia osia ei käytetty. Pallomaisia ​​optisia osia on 234600, litteitä optisia osia 181000 ja pyyhkäisypeittejä 96200. Otetaan esimerkiksi M1-säiliö. Se käyttää noin 90 linssiä, 30 prismaa ja erilaisia ​​peilejä, ikkunoita ja laserkomponentteja. Toinen esimerkki on pieni AN / AVS-6-pilottilinssi, jossa käytetään 9 asfääristä optista osaa ja 2 pallomaista optista osaa.

1970-luvulta lähtien sotilasoptinen tekniikka, jota edustavat infrapunalämpökuvaus ja suurenergiset laserit, on kehittynyt nopeasti. Sotilasoptiikkajärjestelmät eivät vaadi vain hyvää kuvanlaatua, vaan myös pienen koon, keveyden ja yksinkertaisen rakenteen. Tämä on vakava testi optiselle jalostusteollisuudelle. Ajan kehityksen seuraamiseksi ja korkealaatuisten optisten kuvantamisjärjestelmien suunnittelun ja tuottamisen kannalta optisten osien jalostusteollisuus toteutti laajamittaista teknologista vallankumousta ja innovaatiotoimintaa 1970-luvulla ja tutki ja kehitti monia uusia optisten osien käsittelyjä menetelmiä, kuten asfäärisiä pintoja. Optisten osien käsittelymenetelmä. Viimeisten 10 vuoden aikana uutta optisten osien käsittelytekniikkaa on edelleen edistetty ja suosittu. Tällä hetkellä ulkomailla yleisesti käytettyjä optisten osien käsittelytekniikoita ovat pääasiassa:

Tietokoneen numeerinen ohjaus yhden pisteen timanttisorvaustekniikka, optisen lasilinssin muovaus tekniikka, optisen muovin muovaus tekniikka, tietokoneen numeerinen ohjaus hionta- ja kiillotustekniikka, epoksihartsin replikointitekniikka, sähkömuovaustekniikka ... ja perinteinen hionta- ja kiillotustekniikka.

2. Tietokoneen numeerinen ohjaus yhden pisteen timanttisorvaustekniikka

Tietokoneen numeerisen ohjauksen yhden pisteen timantti sorvaustekniikka on asfäärinen optisten osien käsittelytekniikka, jonka Yhdysvaltain kansallisen puolustusalan tutkimuslaitos kehitti ensimmäisen kerran 1960-luvulla ja jota edistettiin ja sovellettiin 1980-luvulla. Se käyttää luonnollisia yksikiteisiä timanttityökaluja erittäin tarkoissa CNC-sorveissa. Konetyökalun ja käsittelyympäristön tarkassa valvonnassa se käyttää suoraan timanttityökaluja yhden pisteen kääntämiseen prosessoimaan asfäärisiä optisia osia, jotka täyttävät optiset laatuvaatimukset. Tätä tekniikkaa käytetään pääasiassa pienten ja keskisuurten infrapunakiteiden ja metallimateriaalien optisten osien käsittelyyn. Sen ominaisuudet ovat korkea tuotantotehokkuus, korkea käsittelytarkkuus, hyvä toistettavuus, sopivat massatuotantoon, ja jalostuskustannukset ovat huomattavasti pienemmät kuin perinteiset jalostustekniikat. Tällä timanttisorvaustekniikalla käsiteltyjen optisten osien, joiden halkaisija on alle 120 mm, pintatarkkuus on 1/2 x 1 l ja pinnan karheuden neliökeskiarvo on 0,02 - 0,06 mm.

Tällä hetkellä timantti sorvaustekniikalla voidaan käsitellä seuraavia aineita: ei-rautametalleja, germaniumia, muoveja, optisia infrapunakiteitä (elohopea kadmiumtelluridi, kadmiumantimonidi, polysilika, sinkkisulfidi, sinkkiselenidi, natriumkloridi, kaliumkloridi, kloridi Strontium, magnesiumfluoridi, kalsiumfluoridi, litiumniobaatti, KDK-kide) elektrolyyttiä nikkeli, berylliumkupari, germaniumpohjainen kalkogenidilasi jne. Edellä mainitut materiaalit voivat suoraan täyttää optisen pinnan laadun vaatimukset. Tämä tekniikka voi myös käsitellä lasia, titaania, volframia ja muita materiaaleja, mutta tällä hetkellä se ei voi suoraan täyttää optisen pinnan laadun vaatimuksia ja vaatii edelleen hiomista ja kiillotusta.

Pallomaisten ja asfääristen optisten osien suoran käsittelyn lisäksi tietokoneiden numeerisen ohjauksen yhden pisteen timantti sorvaustekniikkaa voidaan käyttää myös erilaisten optisten osien muodostavien muottien ja optisten osien kappaleiden prosessointiin, kuten lasin muovausmuottien, kopiomuottien ja optisten muovien käsittelyyn. Ruiskuvalumuotti ja koneen runko epoksioptiikkaosien jne. Käsittelyyn ja jäljentämiseen. Tämä tekniikka yhdistetään ionisuihkun kiillotustekniikkaan tarkkojen asfääristen optisten osien prosessoimiseksi; yhdessä kovahiilipäällystysprosessin ja epoksihartsin replikointitekniikan kanssa se voi tuottaa suhteellisen halpoja tarkkoja asfäärisiä peilejä ja linssejä. Jos timanttisorviin lisätään hiontatarvikkeita tai käytetään keraamisia työkaluja, asennetaan tarkkuuslaitteita ja timanttileikkaus suoritetaan alhaisessa lämpötilassa -100 ° C, tämän tekniikan käyttöaluetta laajennetaan edelleen. Tällä hetkellä Arizonan yliopiston optinen keskus on käyttänyt tätä tekniikkaa korvaamaan perinteisen manuaalisen prosessointitekniikan, mutta lasin optisten osien käsittelyssä sitä ei voida jauhaa suoraan laatuvaatimuksia vastaavaksi optiseksi peiliksi, ja joustava kiillotus on edelleen vaaditaan.

Optisten osien yhden pisteen timanttisorvauksen tekniset ja taloudelliset vaikutukset ovat hyvin ilmeisiä. Esimerkiksi kun käsitellään 90 °: n poikkiakselista parabolista peiliä, jonka halkaisija on 100 mm, pintatarkkuus voi olla jopa 3 mm (5 l), jos käytetään perinteistä hionta- ja kiillotusprosessia, ja käsittelyaika kestää 12 Kuukausittain, kunkin parabolisen peilin käsittelykustannukset ovat 50000 dollaria.

Timanttisorvausmenetelmällä se voidaan valmistaa 3 viikossa, käsittelykustannukset ovat vain 4 tuhatta Yhdysvaltain dollaria ja pinnan tarkkuus voi olla 0,6 μm (1λ). Yhdysvaltain Honeywell käytti tätä tekniikkaa AN / AAD-5-infrapunatutkimuslaitteen tetraedraalisen skannauspeilin käsittelyyn. Pyörivän peilin kummankin sivun koko on 88,9 '' 203,2 mm, kummankin sivun tasaisuuden on oltava 1/2 ja kulmatarkkuus 90 ° ± 42. Sorvilla 124 pyyhkäisevää peiliä käsiteltiin 15 kuukaudessa ja laatu vastasi suunnittelun teknisiä vaatimuksia. Jokainen pyörivä peili säästää 2770 dollaria verrattuna käsittelyyn perinteisillä käsittelymenetelmillä. Honeywell käytti tätä prosessia 200 tetraedrisen pyörivän peilin tuottamiseen, mikä säästää yhteensä lähes 900 000 dollaria. Lisäksi AN / AAD-5-infrapunatutkintalaitteelle käsiteltiin 100 000 lentopeiliä, mikä säästää yli 10 miljoonaa dollaria. Kymmenen vuoden aikana vuosina 1980-1990 4 erilaisten sotilaallisten optisten osien, mukaan lukien taso (50 \'' 50mm), monikulmio (halkaisija 90mm), pallomainen pinta (halkaisija 100mm), ja asfäärinen pinta (halkaisija 125 mm), perustui konservatiiviseen talouteen. Laskentatulosten mukaan Yhdysvaltain puolustusministeriö on säästänyt noin 400 miljoonaa dollaria.