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Entwerfen kostengünstiger Freiformen
So entwerfen Sie kostengünstigere Freiformoptiken
Freiformoptiken (mit einer Form ohne Translations- oder Rotationssymmetrie) hatten einen erheblichen Einfluss auf luftgestützte Systeme und andere Anwendungen und sind ein Schlüsselfaktor für die kompakten weltraumgestützten Systeme, die 확산된 저지구 궤도(LEO)에 대한 insbesondere erforderlich sind. Der Grund dafür ist, dass ihre komplexen Formen die Herstellung optischer Systeme mit reduzierterphyscher Größe und reduziertem Gewicht bei verbesserter Leistung ermöglichen. Aber die ausgefeilten Herstellungstechnologien, die Freiformen ermöglicht haben, führen auch zu Herausforderungen bei der Fertigung, die bei der Herstellung von traditionalellen,rotationssymmetrischen sphärischen und asphärischen Optiken nicht auftreten.
Diese Herausforderungen können Hersteller erheblich beeinträchtigen und sie geben die damit verbundenen Kosten und technischen Risiken Normalerweise an ihre Kunden weiter. Oder schlimmer noch, wenn die Hersteller dies im Vorfeld in Rechnung stellen und die Kundenaufträge Dadurch gefährden, dass sie nicht spezifikations- oder termingerecht liefern können. Dieses Dokument soll Konstrukteuren von Optiken bei der konassiten Erstellung von Freiformen unterstützen, die auf kostengünstige Weise leicht hergestellt werden können. Insbesondere stellt dies eine Messgröße dar, mit der die Herstellbarkeit und damit die Durchlaufzeit und die Kosten prognostiziert werden können.
Das Verhältnis von Oberflächenform zu Herstellbarkeit und Kosten
Das Ziel eines Herstellers ist es, eine optische Oberfläche herzustellen, die den beabsichtigten Konstruktionsvorgaben entspricht. Aber reale Herstellungsprozesse sind nicht perfekt, daher muss eine Konstruktion immer eine gewisse Toleranz für Fehler berücksichtigen. Und natürlich wird der Polierprozess umso einfacher, je größer die Konstruktionstoleranz für Fehler ist, was wiederum die Teilekosten und die Vorlaufzeit reduziert.
Für Hersteller von Freiformoptiken ist die am einfachsten zugängliche Methode zur Quantifizierung der Formgenauigkeit diejenige mit Fehlern bei niedriger und mittlerer räumlicher Frequenz. Insbesondere entsprechen niederfrequente Oberflächenfehler den traditionalell verwendeten Maßen der Großserien-Formgenauigkeit für sphärische Optiken, wie z. B. Leistung, Unregelmäßigkeit und Zernike-Polynome. Fehler mit mittlerer räumlicher Frequenz(MSF)는 einem kleinerenPhysikalischen Maßstab und entsprechen(Rest-)Welligkeit und Tangentenfehler에서 최고입니다. Hochfrequenzfehler sind im Wesentlichen eher Oberflächenrauhigkeiten als Formfehler.
Bezug auf das Design Tendenziell Fehler bei der Herstellung im Bereich der niedrigen und mittleren räumlichen Frequenz의 verursacht가 있었습니까? Mit anderen Worten, was kann ein Konstrukteur tun, um diese Fehler zu vermeiden oder zu minimieren und daher Designs zu erstellen, die von Natur aus einfacher herzustellen sind? 바카라 카지노, Inc.는 Erfahrung bei der Herstellung von Freiformoptiken und hat festgestellt, dass einer der wichtigsten Faktoren, die die Herstellbarkeit von Freiformen beeinflussen, die änderung der Krümmung der optischen Oberflächenform ist를 확인했습니다. Die änderung der Krümmung ist insbesondere ein nützliches Ersatzmaß für die Herstellungskomplexität, da sie direkt mit die Polierzeit und die Testkomplexität beeinflussenden Prozessparametern korreliert.
Das nächste Diagramm fasst die Beziehung zwischen Oberflächenfehler (kombinierte niedrige und mittlere räumliche Frequenzen) und der änderung der Krümmung für eine Anzahl verschiedener tatsächlicher optischer Kompontenen zusammen. Es enthält Messungen von Optiken, die bei 바카라 카지노 unter Verwendung verschiedener Produktionsverfahren und Substratmaterialien hergestellt wurden.
Die y-Achse des Diagramms zeigt den in vertikaler Richtung abnehmenden Oberflächenfehler. Je näher는 또한 Punkt am oberen Rand des Diagramms liegt, desto besser ist die Gesamtoberflächengenauigkeit입니다. Auf der x-Achse ist die änderung der Krümmung und nicht die Krümmung selbst aufgetragen. Beachten Sie, dass beide Achsen logarithmisch sind.
Die inhärente Herstellungsschwierigkeit nimmt von untenlinks (geringste änderung der Krümmung und größter Oberflächenfehler) nach oben rechts (schnellste änderung der Krümmung und geringster Oberflächenfehler) im Diagramm zu. Wie vorhersehbar, tentieren die tatsächlichen, gemessenen Daten von oben link nach unten rechts. Je höher nämlich die änderung der Krümmung ist, desto größer ist der resultierende Oberflächenfehler in der fertigen Optik.
Dieser Grafik nicht zu sehen ist, ist der erforderliche Aufwand (z. B. Zeit) für ein bestimmtes Ergebnis에 있었습니다. Und das ist der Schlüssel, da sich는 den Kosten niederschlägt에서 직접 사망합니다. Es ist möglich, die Optiken, die im oberen rechten Quadranten des Diagramms liegen würden (z. B. "schwierige, stark geneigte Asphären"), mit einer höheren Oberflächenqualität als hier gezeigt herzustellen. Um은 der Praxis zu erreichen, ist jedoch eine deutlich längere Herstellungszeit erforderlich에서 사망합니다. in der Folge verlängert sich die Vorlaufzeit und die Kosten steigen. Daher stellt die Grafik weniger das dar는 "machbar" ist였으며 vielmehr das도 "kosteneffektiv" ist였습니다.
"Je höher die änderung der Krümmung ist, desto größer ist der resultierende Oberflächenfehler in der fertigen Optik. "
Ergebnisdiskussion
Kegelschnitte/verformte Kegelschnitte
Diese relativ "einfachen" asphärischen Formen sind am leichtesten herzustellen. Die hier gezeigten Datenpunkte gelten für optische Kompontenen im Größenbereich von 30 mm bis 1,5 m. Optiken aus praktisch jedem Substratmaterial, einschließlich Aluminium und Silizium, können mit einem geringen Restabweichungsfehler in diesem änderungsbereich der Krümmung hergestellt werden. Die Herstellung von Optiken in diesem Beinhaltet typischerweise keine signifikanten Kompromisse bei Form, Rauheit oder MSF-Fehlern, um die nominelle Form zu erhalten. Diese Oberflächen können im Allgemeinen in nahezu jeder gewünschten Qualität hergestellt werden, solange die änderung der Krümmung unter ~100/m² bleibt.
Herausfordernde konvexe Freiformen oder "Sekundärseiten" außerhalb der Achse
Diese Datenpunkte는 상대 클라인(≤ 50mm Durchmesser)에 적합하며 typischerweise konvexe Spiegel aus Aluminium, Glas, Silizium 및 Siliziumkarbid ermittelt입니다. Typischerweise als sekundärer Spiegel in vielen klassischen Teleskopdesigns verwendet, wird es zunehmend schwieriger, diese Klasse von Kompontenen mit einem geringen Oberflächenfehler über einer Krümmungsänderung von etwa 250/m² herzustellen. Konvexe Spiegel können auch eine Herausforderung darstellen, da sie häufig mit einem geringen Freibord (dem Abstand von der Kante der freien Öffnung zur mechanischen Kante des Teils) spezifiziert sind und die Notwendigkeit eines schnellen Übergangs von der optischen Oberfläche zur mechanischen Kante nicht genügend Platz bietet, um das Polierwerkzeug zu stützen, wenn es sich um den Rand der freien Öffnung bewegt.
Schwieriege, stark geneigte Asphären
Bei diesen Kompontenen mit stärkerer Neigung (änderung der Krümmung) müssen häufig Kompromisse zwischen Form, Rauheit und MSF eingegangen werden, um ein Teil entsprechend der angemessenen Vorgaben von Zeit und Kostenbeschränkungen zu erhalten. Auch wenn es möglich ist, den Oberflächenfehler(insbesondere MSF) für diese Klasse von Optiken zu verbessern, sind die hierzu erforderlichen Herstellungstechniken(aufgrund der starken Neigung) begrenzter. Daher können strenge Spezifikationen die Kosten schnell in die Höhe treiben.
Diamantgedrehte/geformte Asphären sehr hoher Anforderung
Teile mit Formen, die eine Krümmungsänderung in diesem Bereich (>10.000/m²) aufweisen, werden typischerweise unter Verwendung von Techniken wie Diamantdrehen und -formen anstelle des herkömmlichen Polierens hergestellt. Insbesondere das Diamantdrehverfahren erzeugt sogenannte "Farbe" in einer Optik.
Zusammenfassung
Die in diesem Dokument präsentierten Daten sind ein Versuch zu ermitteln은 "Bewährte Verfahren" für das Entwerfen von Freiformoptiken sind였습니다. Mit dem anhaltenden Fokus auf die Entwicklung optischer Teleskopbaugruppen für stark auf Freiformoptiken angewiesene Proliferated Low Earth Orbits (LEOs), werden die Qualitätsanforderungen immer anspruchsvoller; dies gilt gleichermaßen für das Einhalten der Vorgaben im Hinblick auf Kosten und Termine. Die hier gezeigte Grafik stellt keineswegs alles dar, was erreicht werden kann – bei unbegrenztem Zeit- und Arbeitsaufwand. Vielmehr versucht sie, einige Grenzen für das zu definieren, was leicht herstellbar ist, und die Faktoren stärker herauszustellen, für die es am wahrscheinlichsten ist, dass sie die KomComponentenkosten oder die Vorlaufzeit in die Höhe treiben. Insbesondere 바카라 카지노 fertigt routinemäßig Freiformoptiken über nahezu das gesamte Oberflächenfehler-/Krümmungsänderungsspektrum, das in der Grafik dargestellt ist. Ein Hauptziel besteht darin, Kunden dabei zu unterstützen, ihre Designziele so kostengünstig und zeitnah wie möglich zu erreichen, und wir hoffen, dass diese Diskussion diesem Ziel zugute kommt. Unternehmen mit komplexen Anforderungen an Freiformoptiken sollten sich früh in der Designphase mit ihrem Optikpartner treffen, um Effizienzen oder Kompromisse zu identifizieren, die Kostenüberschreitungen und Projektverzögerungen reduzieren könnten.
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