人工仿生復(fù)眼的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真及其數(shù)控加工工藝研究.pdf

1、光學(xué)成像系統(tǒng)作為智能機(jī)器人、微飛行器、精確制導(dǎo)武器、預(yù)警衛(wèi)星的“眼睛”，是這些大型系統(tǒng)感知外界信息的主要來(lái)源。目前，光學(xué)成像系統(tǒng)的發(fā)展方向是越來(lái)越趨于小型化、輕量化和大視場(chǎng)，而仿生復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)正好具有這些優(yōu)勢(shì)，因此吸引了國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行研究，并取得了一些研究成果。但目前制造出的仿生光學(xué)復(fù)眼大多采用平面結(jié)構(gòu)或球面微透鏡陣列，限制了仿生光學(xué)復(fù)眼視場(chǎng)擴(kuò)大和成像精度進(jìn)一步提高；此外，仿生復(fù)眼加工工藝仍存在不足，難以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。因此，

2、對(duì)仿生復(fù)眼的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化并對(duì)其加工工藝進(jìn)行深入研究具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
　　首先，對(duì)現(xiàn)有的曲面仿生光學(xué)復(fù)眼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上采用了非球面微透鏡代替原有的球面微透鏡，以提高仿生復(fù)眼中單眼的成像性能。設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了逐次接近法并結(jié)合ZEMAX軟件中的光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化模塊完成了非球面的設(shè)計(jì)，并獲得了仿生復(fù)眼模型；通過(guò)光線追跡進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明優(yōu)化后的小眼透鏡的像差有了較顯著的減小，同時(shí)整個(gè)曲面仿生復(fù)眼的邊緣成像質(zhì)量明

3、顯提高。
　　然后，研究并規(guī)劃了仿生復(fù)眼微銑削加工的走刀軌跡。通過(guò)分析各種走刀方式的優(yōu)劣，并綜合考慮仿生復(fù)眼加工表面形狀和刀具形狀、尺寸等具體因素，確定出了粗、精加工策略和加工參數(shù)，計(jì)算出走刀軌跡并通過(guò)后置處理獲取G代碼；在VERICUT軟件中建立逼真的虛擬加工環(huán)境對(duì)仿生復(fù)眼的加工過(guò)程進(jìn)行仿真，驗(yàn)證G代碼的正確性，確保加工過(guò)程無(wú)任何干涉。
　　最后，在國(guó)內(nèi)率先采用精密微銑削方法加工出較好表面質(zhì)量的曲面仿生光學(xué)復(fù)眼樣件，表面粗