汽车照明系统的设计及超精密自由曲面加工技术

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玻璃制造中的自由曲面成型技术

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汇报人：
建筑玻璃：自由曲面成型技术可以制造出更美观、更坚固的建筑玻璃，提高建筑品质。
光学玻璃：自由曲面成型技术可以制造出更精密的光学玻璃，用于制造望远镜、显微镜等光学仪器。
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自由曲面成型技术的关键技术
模具设计与制造技术
模具设计：根据玻璃制品的形状和尺寸，设计出合适的模具结构
抛光技术则是通过机械加工去除玻璃表面的应用，可以提高玻璃制品的质量和性能，使其更加美观耐用。
质量检测与控制技术
检测方法：光学检测、激光检测、超声波检测等
质量检测的重要性：确保产品质量，提高生产效率
控制技术：反馈控制、前馈控制、自适应控制等
质量管理体系：建立完善的质量管理体系，确保产品质
量稳定可靠
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自由曲面成型技术的未来发展
自由曲面成型技术的技术发展趋势
技术进步：不断提高成型精度和效率
智能化：实现成型过程的自动化和智能化
添加标题
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材料创新：开发新型成型材料，提高成型质量
环保节能：降低能耗，减少废弃物排放，实现绿色制造
热压成型：通过加热玻璃使其软化，然后在压力作用下
成型
热熔合：将玻璃加热至熔点，使其成为熔融状态，然后在压力作用下与其他材料熔合
表面处理与抛光技术
自由曲面成型技术中，表面处理与抛光技术是关键技术之一。
表面处理技术包括化学处理、物理处理和机械处理等，可以改善玻璃表面的性能和外观。
自由曲面成型技术对玻璃制造业的影响与变革
提高生产效率：自由曲面成型技术可以快速、准确地制造出复杂的玻璃制品，大大提高了生产效率。

自由曲面光学技术概述

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1、经典研抛法
铣磨成型
即经过铣磨，将毛坯加工成需要的形状。该形状需要提前做一计算，得到最大去除量形状，从而减轻后续过程任务量，程任务量。该过程需要用到铣磨机，属于下面要提到的粗磨的铣削加工，又称范成法加工。
研磨
即用研磨剂，研磨光学元件表面以减少成形过程中产产生的下表面损伤。这一过程根据添加研磨剂尺寸不同，分为粗磨和精磨。精磨过程中还需要使用冷却液，起到冷却、润滑、清洗和化学反应等作用。精磨后的光学元件由于有凹凸层的存在而形成不透明的表面，这也是抛光的必要性所在。
优缺点
传统的轨迹成形法加工自由曲面，共同的特点是加工效率高，但一般难于加工高精度的自由曲面，其根本原因在于加工所依据的轨迹的准确性差，轨迹转移精度不高，而且模具或机构等的轨迹单一，只能加工一种尺寸一种形状的非球面，且可加工的材质有限，通用性差，通常只用于中低精度非球面零件的批量生产。由于该方法已经比较成熟，并且很传统，目前，国外对这方面研究的报道很少。国内主要是中科院长春光机所和长春理工大学在做这方面的研究工作。
1972年
发展历程 1980年
摩尔公司首先开发出了用3个坐标控制的 M―18AG非球面加工机床，这种机床可加工直径356mm的各种非球面的金属反射镜。英国RankPneumo公司向市场推出了利用激光反馈控制的两轴联动加工机床，该机床可加工直径为350mm的非球面金属反射镜，加工工件形状精度达0.25-0.5μ m，表面粗糙度 Ra在0.01-O.025μ m之间。随后又推出了 ASG2500、ASG2500T、Nanoform300等机床
3、CNC磨削、研磨和抛光技术
优缺点
其加工过程大致可以概述为计算机控制的精密机床先将工件表面磨削成一个最接近自由曲面的球面，在不改变工件面形精度的前提下，通过研磨加工去除偏离量，最后通过抛光的方法达到曲面的表面质量要求，左图即为CNC磨削、研磨和抛光流程图。此加工过程的特点是阶段多、周期长，起始球面的选择对偏离量及工艺的制定起着决定性作用；适合加工高精度、大及超大口径的光学元件；对碳化钨、光学玻璃等脆硬材料有明显的优势。不过，这种方法也有很多不足之处，如果要加工不同的自由曲面零件，由于工件表面的光洁度和成形精度都需要通过磨削、研磨和抛光来改善，就需要大量的研磨盘，提高了成本，同时也增加了维护的难度；还有就是抛光过程中不可避免的会产生一些形状误差，自由曲面的不对称度越大，误差也就越大。

汽车车灯结构及工艺优化设计

汽车车灯结构及工艺优化设计摘要：随着我国经济的不断发展，各种汽车的产量都很高。

对汽车的需求不再仅仅取决于汽车本身性能，也是取决于它的外观。

对汽车多维度的需求导致了汽车市场的不断多样化。

汽车灯是汽车的补充，突出了汽车的优雅，在汽车的整体结构和设计中起着至关重要的作用。

本文对汽车灯的结构和工艺设计进行了总结，为汽车灯的设计提供了一些参考。

关键词：汽车灯；结构设计；工艺优化；前言;前照灯是汽车设计的重要组成部分，使夜间安全驾驶成为可能。

因此，车辆的设计应符合基本的视觉要求。

随着时间的推移，汽车工业蓬勃发展。

目前，汽车的基本性能不再符合人们要求，对汽车前照灯的美观要求也更高。

1 汽车车灯结构和功能1.1 机动车前照灯由配光镜、光源和反射镜组成大多数反射镜的表面形状呈旋转抛物面状的，反射镜内部用真空镀铝覆盖。

光源被放置在反射镜抛物面的焦点处,通电后，光源发出的大部分光线经反射镜配光花纹面反射后，成为平行光束射向远方，再经配光镜对平行光进行折射到前方道路，使得车辆前方的路面有良好而均匀的照明，提高车辆行驶的安全性。

1.2 光学系统是车灯的核心，它的效率决定了它的亮度完整的光学系统包括了光源、各种光学元器件。

其中光源包括LED灯珠、卤素灯泡、氙气灯、OLED等。

在过去，大多数汽车灯泡都是高强度卤素灯，其发光原理与长丝灯相同。

近年来，由于LED灯的功率和持续的照明，LED灯得到了惊人的发展，并被广泛应用于汽车灯具的照明。

氙气HID照明灯通常放置在没有灯丝的豪华汽车前照灯前，惰性气体放电灯在灯的内部被激活，成为美丽的白光。

HID灯的高亮度使驾驶员能够在夜间驾驶，视野更广，提高夜间驾驶的安全性。

前照灯通常直接安装在汽车的前部的左侧和右侧，一些越野车辆将前照灯设计成能够到达汽车的顶部。

良好的照灯位置设计将提高车辆的照明性能和美观性。

其安装位置需要满足法规GB4785-2019《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》。

Micro_LED_车灯投影光学系统设计与优化

文章编号 2097-1842（2024）01-0089-11Micro LED 车灯投影光学系统设计与优化李香兰1,2，金　霞3，吕金光1，郑凯丰1 *，陈宇鹏1，赵百轩1，赵莹泽1，秦余欣1，王惟彪1，梁静秋1 *（1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林长春 130033；2. 中国科学院大学, 北京 100049；3. 中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220）摘要：本文提出了一种基于Micro LED 阵列的车灯投影方案，设计了以像素尺寸为80 μm×80 μm 的200×150白光Micro LED 阵列作为显示光源，视场角为16°×34°的车灯投影光学系统，并对物面倾斜角度和光学系统结构进行了优化。

此外，分别采用反向畸变处理方法和像素灰度调制方法用以解决车灯投影图像的梯形畸变和照度均匀性问题，并搭建了投影实验平台，对图像校正方法进行了验证。

实验结果表明：校正后图像梯形畸变系数p 1，p 2分别从0.093 2和0.368 0下降至0.083 5和0.037 3，像面照度均匀性从83.2%提高到93.2%。

本文通过对基于Micro LED 的倾斜投影车灯光学系统进行优化设计及采用图像校正方法，实现了高光效、低畸变的车灯投影。

关键词：车灯投影光学系统；光学设计；Micro LED ；照度均匀性；梯形畸变中图分类号：TP394.1;TH691.9 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2023-0063Design and optimization of Micro LED vehicle lightprojection optical systemLI Xiang-lan 1,2，JIN Xia 3，LV Jin-guang 1，ZHENG Kai-feng 1 *，CHEN Yu-peng 1，ZHAO Bai-xuan 1，ZHAO Ying-ze 1，QIN Yu-xin 1，WANG Wei-biao 1，LIANG Jing-qiu 1 *（1. Changchun Institute of Optics , Fine Mechanics and Physics , Chinese Academy ofSciences , Changchun 130033, China ；2. University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China ；3. The 46th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation , Tianjin 300220, China ）* Corresponding author ，E-mail : *********************.cn ; ****************.cnAbstract : This article presents a vehicle headlight projection scheme based on Micro LED arrays. A 200×150 white Micro LED array with pixel size of 80 μm×80 μm is designed as the display light source, and a headlight projection optical system with a field of view of 16°×34° is designed. The object plane tilt angle and optical system structure are optimized. In addition, the inverse distortion processing method and pixel grayscale modulation method are used to solve the trapezoidal distortion and uniformity of illumination of the headlight projection image. A projection experimental platform is built to verify the image correction收稿日期：2023-04-11；修订日期：2023-05-04基金项目：国家重点研发计划（No. 2022YFB3604702）；吉林省科技发展计划（No. 20200401056GX ）Supported by National Key Research and Development Program (No. 2022YFB3604702); Jilin Province Sci-ence and Technology Development Plan (No. 20200401056GX)第 17 卷　第 1 期中国光学（中英文）Vol. 17　No. 12024年1月Chinese OpticsJan. 2024method. Experimental results show that after correction, the image trapezoidal distortion coefficients p1 and p2 decrease from 0.093 2 and 0.368 0 to 0.0835 and 0.0373, respectively, and the image plane illumination uniformity increases from 83.2% to 93.2%. This article achieves high light efficiency and low distortion of vehicle headlight projection by optimizing the design of the inclined projection headlight optical system based on Micro LEDs and using image correction methods.Key words: headlight projection optical system；optical design；Micro LED；illumination uniformity；trapezoidal distortion1 引　言随着自动驾驶、智能网联等技术的兴起，汽车产品不断向“信息化、智能化、安全化”发展。

自由曲面超精密加工技术疑难点

自由曲面超精密加工技术疑难点自由曲面是指非对称性、不规则、不适合用统一的光学方程式来描述的光学曲面。

自由曲面光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛。

采用多轴超精密金刚石机床加工自由曲面，可达到亚微米级形状精度和纳米级表面粗糙的高精度水平。

文章介绍了自由曲面的超精密加工技术及其在光电产品领域的应用，并开发适合几种典型自由曲面超精密加工的刀具轨迹自动生成软件。

数码相机、传真机、扫描仪、激光雕刻机、光电显示器、光纤通讯等光电产品和光通讯产品已形成了一个数以万亿计的全球市场。

自由曲面光学元件已成为用于光电及通讯产品的关键零部件。

本文主要讨论V形槽列阵、微镜列阵和f-theta透镜等几种具有代表性的自由曲面。

微透镜阵列是指在一个平面基体上制作成一系列微透镜阵列,主要用于做显示设备的背光组模。

f-theta透镜主要用于扫描系统进行读取和打印。

对于一般的光学透镜，当一束激光射向处于透镜焦点的反射镜时，光线通过反射镜反射和透镜折射后汇聚于透镜的像面上，其理想像高y=f·tanθ(其中:y为像高，θ为入射角，f为透镜焦距)，即像高y与入射角θ的正切值成正比。

这种透镜用于激光扫描系统时，由于理想像高与扫描角θ之间不成线性关系，因此以等角速度偏转的入射光束在焦平面上的扫描速度并不是常数。

为了实现等速扫描，应使聚焦透镜产生一定的负畸变，使它的实际像高比几何光学确定的理想像高小并与扫描角θ成线性关系，为此必须用两个或两个以上的镜片组成的镜片组来取代单个镜片。

所谓f-theta镜，就是经过严格的设计，使像高与扫描角满足关系式y=f·θ的镜头，因此f-theta镜又称线性镜头。

自由曲面超精密加工技术自由曲面光学元件的设计和制造与传统光学元件有很大的差别。

传统的球面和非球面光学透镜有回转对称轴，用传统的2轴超精密车床就可以加工。

传统的加工设备和加工技术很难满足高精度光电产品中复杂自由曲面的加工要求。

汽车灯具的光学设计与照明效果优化

汽车灯具的光学设计与照明效果优化在现代社会，汽车已经成为了人们生活中不可或缺的交通工具。

然而，随着汽车行业的不断发展，人们对于汽车照明系统的要求也越来越高。

好的汽车灯具不仅要具备良好的照明效果，还要满足美观、节能等方面的需求。

因此，汽车灯具的光学设计与照明效果优化成为了汽车工程技术领域的热点研究课题。

一、汽车灯具的光学设计光学设计是汽车灯具研发中不可忽视的环节。

它通过优化灯光的反射、折射等物理过程，使得光线能更好地聚焦在道路或者是其他目标物上。

在汽车灯具的光学设计中，常用的方法包括反射法、折射法等。

1. 反射法反射法是一种常用的光学设计方法。

通过合理设计灯具的反射面曲线，可以实现光线的有效反射，提高灯具的照明效果。

在反射法中，不同材质的反射杯也会对光线的反射效果产生影响，因此，在灯具的光学设计中，选择合适的反射材料也是非常重要的。

2. 折射法折射法是通过光线经过灯具表面的折射来实现照明效果的。

灯具的折射率与灯具的照明效果密切相关。

较高的折射率可以使得光线更好地扩散，提高照明的均匀性。

在折射法中，设计合适的灯罩结构也是重要的一环，它能够使得光线朝着需要照明的目标物集中，减少能量损失。

二、照明效果优化除了光学设计外，照明效果的优化也是汽车灯具设计中非常重要的一个方面。

优化照明效果不仅可以提高驾驶者的视野，提升行车安全性，还可以提升汽车的外观美观度。

下面将从照明类型、灯具布局和照明亮度等三个方面介绍如何优化汽车灯具的照明效果。

1. 照明类型根据不同的用途，汽车灯具可以分为远光灯、近光灯、示宽灯、制动灯等。

不同类型的照明需要具备不同的特点。

例如，远光灯需要具备强大的照明能力，以满足在夜间行驶时的远距离照明需求；而近光灯则需要在保证照明效果的同时，不会对前方来车造成干扰。

因此，在汽车灯具的设计中，照明类型的选择与设计要素的协调是非常关键的。

2. 灯具布局灯具布局是指汽车上各个灯具的摆放位置以及数量。

合理的灯具布局可以使得汽车在不同场景下都能达到良好的照明效果。

光学自由曲面

光学自由曲面一、概述光学自由曲面（Freeform Optics）是指在自由曲面上设计和制造的光学元件。

传统的光学元件大多是基于球面或非球面的形状，而自由曲面则可以实现更加复杂和多样化的光学设计。

自由曲面技术已经被广泛应用于汽车、医疗、机器人、航空航天等领域。

二、原理传统的光学元件是基于球或非球形状制造的，这种形状限制了它们的功能和性能。

而自由曲面技术则可以通过任意形状来设计和制造光学元件，从而实现更加灵活和高效的光学系统。

三、优点1. 更高效：相比于传统的球面或非球面光学元件，自由曲面可以实现更加复杂和多样化的光学设计，从而提高系统效率。

2. 更小巧：自由曲面可以将多个元件集成到一个单一组件中，从而减小整个系统体积。

3. 更轻便：相比于传统的玻璃材料，自由曲面可以使用轻量化材料来制造，从而减轻整个系统重量。

4. 更灵活：自由曲面可以根据特定的需求进行设计和制造，从而实现更加灵活的光学系统。

四、应用领域1. 汽车：自由曲面技术可以用于汽车头灯、后视镜等部件，从而提高安全性和驾驶体验。

2. 医疗：自由曲面技术可以用于医疗成像设备中的透镜、反射器等部件，从而提高成像质量和诊断准确性。

3. 机器人：自由曲面技术可以用于机器人视觉系统中的透镜、反射器等部件，从而提高机器人感知能力。

4. 航空航天：自由曲面技术可以用于卫星光学系统、太阳能电池板等部件，从而提高航空航天系统的性能。

五、制造工艺1. 设计：自由曲面元件的设计需要通过计算机辅助设计软件进行模拟和优化。

2. 加工：自由曲面元件的加工需要采用先进的数控加工设备，如腐蚀加工机床、超精密加工机床等。

3. 检测：自由曲面元件的检测需要采用高精度光学检测设备，如干涉仪、激光干涉仪等。

六、未来发展趋势随着科技的不断进步和人们对高质量光学系统需求的不断增加，自由曲面技术将会得到更加广泛的应用。

同时，随着制造工艺的不断优化和成本的不断降低，自由曲面元件将会逐渐取代传统的光学元件成为主流。

自由曲面光学技术

目前
待续
面型加工技术
美国的Precitech公司，仍无自己的自由曲面刀具轨迹自动生成、预报及优化软件，虽然 Moore公司目前开发了自由曲面刀具轨迹生成软件，仍未有配套的加工过程和策略优化模型及相应的面形测量软件，并且其软件局限于该公司自己生产的机床，不具通用性。英国Zeeko 公司开发了自由曲面刀具轨迹生成软件，只适用于抛光机，其切削机理及表面生成过程完全不同于切削加工，不可应用于自由曲面的飞刀铣削过程。
1972年
发展历程
1980年
代表当今员高水平的超精密金刚石车床是美国劳伦斯.利弗莫尔(LLNL)实验室研制成功的 LODTM，它可加工直径达2100mm，重达 4500kg的工件其加工精度可达0.25μm，表面粗糙度RaO.0076μm，该机床可加工平面、球面及非球面，主要用于加工激光核聚变工程所需的零件、红外线装置用的零件和大型天体反射镜等。
加工技术发展历史
80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。
1
简介
精度
采用多轴超精密金刚石机床加工光学自由曲面 ,可达到亚微米级形状精度和纳米级表面粗糙的高精度水平。
优点
在成像系统中，该技术可以矫正像差、提高成像质量、减小系统单元数量及重量；在高性能照明系统设计中，该技术不仅可以有效提高光能利用率，更可消除系统对照明方向性的严格要求，并且提供了很大的设计自由度。

自由曲面光学的超精密加工技术及其应用

自由曲面光学的超精密加工技术及其应用自由曲面光学指的是将光学元件的表面形状设计为任意曲面，而不是传统的平面或球面。

这种技术的应用非常广泛，包括天文望远镜、激光器、显微镜等。

超精密加工技术是指在高精度、高效率、高质量的基础上实现自由曲面光学元件的加工。

这种技术通常采用数控磨削、激光切割、电火花加工等方法。

超精密加工技术在自由曲面光学领域的应用主要有以下几点：
天文望远镜：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高望远镜的解析度和成像质量。

激光器：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高激光器的能量转换效率和光束质量。

显微镜：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高显微镜的成像质量和放大倍数。

总之，自由曲面光学的超精密加工技术是一种关键技术，在提高光学元件的性能和增强光学系统性能方面发挥着重要作用。

自由曲面光学技术..

优缺点
传统的轨迹成形法加工自由曲面，共同的特点是加工效率高，但一般难于加工高精度的自由曲面，其根本原因在于加工所依据的轨迹的准确性差，轨迹转移精度不高，而且模具或机构等的轨迹单一，只能加工一种尺寸一种形状的非球面，且可加工的材质有限，通用性差，通常只用于中低精度非球面零件的批量生产。由于该方法已经比较成熟，并且很传统，目前，国外对这方面研究的报道很少。国内主要是中科院长春光机所和长春理工大学在做这方面的研究工作。
1972年
发展历程 1980年
摩尔公司首先开发出了用3个坐标控制的 M―18AG非球面加工机床，这种机床可加工直径356mm的各种非球面的金属反射镜。英国RankPneumo公司向市场推出了利用激光反馈控制的两轴联动加工机床，该机床可加工直径为350mm的非球面金属反射镜，加工工件形状精度达0.25-0.5μ m，表面粗糙度 Ra在0.01-O.025μ m之间。随后又推出了 ASG2500、ASG2500T、Nanoform300等机床
代表当今员高水平的超精密金刚石车床是美国劳伦斯.利弗莫尔(LLNL)实验室研制成功的 LODTM，它可加工直径达2100mm，重达 4500kg的工件其加工精度可达0.25μ m，表面粗糙度RaO.0076μ m，该机床可加工平面、球面及非球面，主要用于加工激光核聚变工程所需的零件、红外线装置用的零件和大型天体反射镜等。
抛光
可以分为初抛光和精抛光等两个过程。光学零件的抛光是获得光学表面的工序。其目的首先是去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病要求，其次是精修面形，达到要求的光圈，形成透镜规则的表面。
2、轨迹成型法
类别
轨迹成形法主要包括使用成形工具的轨迹成形法、使用仿形靠模的轨迹成形法和使用机构轨迹的成型法等几种。

自由曲面光学的超精密加工技术分析

自由曲面光学的超精密加工技术分析发布时间：2022-10-25T02:30:12.072Z 来源：《科技新时代》2022年10期作者：夏正华[导读] 通过对相关工艺技术进行系统研究，能够为相关零件加工提供有效参考信息。

富泰华工业（深圳）有限公司 518109摘要：现代化背景下进一步打破传统光学成像系统设计方法，在光学成像系统中引入自由曲面，能够有效提升系统能量传输效率和成像质量。

文章先分析了自由曲面光学的超精密加工技术，包括技术特征和技术框架，随后介绍了自由曲面光学的超精密加工技术方案，包括光学自由曲面超精密设计、刀具轨迹生成、加工仿真优化、自由曲面超精密测量，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：自由曲面光学；超精密加工；技术方案引言：在信息时代下，随着超精密加工技术创新发展，能够对非球面光学透镜进行直接加工，并为光电信息产业提供各种高质量光学组件。

合理应用自由曲面能够优化系统设计自由度，改善成像质量，降低系统重量，通过对相关工艺技术进行系统研究，能够为相关零件加工提供有效参考信息。

一、自由曲面光学的超精密加工技术（一）技术特征自由曲面光学元件相关设计、加工技术完全不同于传统元件。

自由曲面光学的超精密加工技术能够针对非对称轴相关光学自由曲面进行加工制作，无需抛光等后续处理便能够使元件加工精度达到纳米级粗糙度和亚微米级形状精度。

自由曲面光学元件是新型技术元件，广泛应用于各种光电装置当中。

自由曲面和非球面镜、传统求面镜比起来拥有突出优势，自由曲面从光学面形相关理论层面分析可以通过不规则以及非对称任意曲面组成，并为设计者提供多样设计自由度。

自由曲面因为整体结构形状较为独特，能够促进光学系统结构实现轻量化，改善产品性能结构。

合理应用自由曲面能够基于有限空间内支持高质量成像、清晰视场，提升能量传输效率，优化光学均匀性。

在自由曲面光学持续应用发展背景下，提升自由曲面光学的超精密加工技术以及检测技术水平成为我国工业领域发展基础要求。

发展精密和超精密加工技术的重要性

发展精密和超精密加工技术的重要性精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，通常，按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工，精密加工，超精密加工三个阶段精密加工；加工精度在0.1 -1um，讲表面粗糙度在Ra 0.02-0.1um之间的加工方法称为精密加工超精密加工；加工精度高于0.1um，加工表面粗糙度小于Ra 0.01um的加工方法称为超精密加工。

(微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等)二提高加工精度的原因提高制造精度后可提高产品的性能和质量，提高产品稳定性和可靠性；促进产品小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。

三发展超精密加工的重要性1 超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一超精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之一。

金刚石刀具切削刃钝圆半径的大小是金刚石刀具超精密切削的一个关键技术参数，日本声称已达到2nm，而我国尚处于亚微米水平，相差一个数量级(国际上公认0.1nm~100nm为纳米尺度空间，100nm~1000nm为亚微米体系，小于1个纳米为原子团簇)；金刚石微粉砂轮超精密磨削在日本已用于生产，使制造水平有了大幅度提高，突出地解决了超精密磨削磨料加工效率低的问题。

2 精密和超精密加工是先进制造技术的基础和关键计算机工业的发展不仅要在软件上，还要在硬件上，即在集成电路芯片上有很强的能力，我国集成电路的制造水平约束了计算机工业的发展。

美国制造工程研究者提出的汽车制造业的“两毫米工程”（车身尺寸变动量控制在２ｍｍ以内）使汽车质量赶上欧、日水平，其中的举措都是实实在在的制造技术。

3 国防工业上的需求陀螺仪的加工涉及多项超精密加工，导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率，1kg的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.0005μm，则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。

大型天体望远镜的透镜、直径达 2.4m，形状精度为0.01μm，如著名的哈勃太空望远镜，能观察140亿光年的天体（六轴CNC研磨抛光机）（图）。

超精密自由曲面轮廓测量方法综述

超精密自由曲面轮廓测量方法综述自由曲面广泛应用于汽车、航空航天以及各类模具制造等领域，有着平面、球面等无法比拟的优势。

随着超精密制造技术的发展，自由曲面零件的精度得到大幅度提升，但超精密加工极易受到外界环境的干扰，对加工环境和加工稳定性有很高的要求，而对于复杂结构纳米加工表面的自由曲面，更是难以一次达到加工精度的要求，所以要对加工表面采取多次“成型测量——补偿”的生产过程，最终获得满足精度要求的零件。

纳米级精度测量是自由曲面加工中面形评价和修正的基础，但是超精密加工后表面轮廓测量难、测量成本高、表面表征理论不完善，急需有效的测量方法来检验评价。

目前，对于自由曲面轮廓的测量方法主要分为离线测量和原位测量两种方式。

离线测量是借助已商业化生产的测量机器，如三坐标测量机（CMM），各类轮廓仪等，这种方法不仅能够测量已知轮廓，而且能够测量未知的复杂自由曲面轮廓，具有高精度和良好的重复性，缺点是评价结果极易受到测头的精度的影响，并且重复装卡零件会带来较大的归位误差。

而原位测量是在被加工件加工完成时进行测量，对其误差进行整体补偿修正，也叫在位测量或在机测量，避免了反复装卡带来的误差，是一种高效集成化测量方法，特别适合于面形精度要求高的自由曲面超精密制造中。

一、离线测量1.基于三坐标机类CMM有其机器坐标系，而自由曲面的零件自身具有设计坐标系，要利用CMM上对超精密自由曲面零件轮廓检测，目前研究的重点主要在于将CMM的测量坐标系与设计坐标系进行匹配、对定位方法的研究、求解变换矩阵的参数和建立误差评定模型等。

何改云等人1提出了一种求解最优化问题找到变换矩阵的参数值从而将测点从测量坐标系下变换到设计坐标系的方法，并用“S”形试件的自由曲面对提出的误差评定方法进行了验证，扩展不确定度为3.8μm（k=2）；对于具有复合自由曲面特征的零件，通常都是由多个自由曲面片组成，表面情况复杂，何雪明等人2采用降阶思想，将复合自由曲面先分解为多个自由曲面片，进行合理的边界划分和自由曲面片间测量次序规划，然后对每个自由曲面片应用双参数向自适应测量法，使测点可随被测曲面自身曲率变化特性而疏密分布，实现了CMM自动测量复合自由曲面，对具有自由曲面特征的叶片等零件进行实际测量，结果表明测量精度可达μm级，相对于均匀跨距扫描方式精度提高了一个数量级；仇谷烽3等人以最小二乘法为基础，建立了能够根据测量结果精确分析出两个坐标系统之间的偏离量的数据处理模型，结果表明，该模型可精确地恢复１cm以下的偏心和0.1°以下的旋转量，从而为进行高精度的面形误差分析提供了工具分析。

大功率LED汽车尾灯曲面光学系统的设计

2019.08科学技术创新-177-大功率LED汽车尾灯曲面光学系统的设计吴洋(天津斯坦雷电气科技有限公司，天津300457)摘要：为了提高大功率LED在汽车尾灯中的应用水平，提出一种基于自由曲面的大功率LED汽车尾灯光学系统设计方法。

利用该方法进行汽车尾灯设计，无需在光学系统中额外配备透光镜，可根据汽车尾灯的功能设计出既相互独立又协调统一的曲面反射镜,光能利用率高，且易于控制光强和反射角度。

为大功率LED汽车尾灯的设计提供了重要参考。

关键词：LED;汽车尾灯；曲面光学系统中图分类号:U463.65文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)08-0177-021概述汽车尾灯的作用是，在夜间驾驶车辆时提醒后车的司机前方有车辆存在，后车司机可以凭借前车尾灯获知前车的宽度以及与前车之间的距离等信息。

因此，汽车尾灯是汽车重要的安全提示部件，其性能直接影响到汽车的安全行驶。

汽车尾灯的功能包括后转向灯、后倒车灯、后刹车灯、后示宽灯和后雾灯等功能，但是这些功能并非都集成在同一灯腔内，而是分布在不同的灯腔内。

因此，汽车尾灯的结构较为复杂，且多为不规则的形状。

汽车灯具光源发展到现在，已经从第一代燃料式光源发展到第四代的LED光源。

随着时代的发展，人们对节能、环保的要求越来越高,LED光源在汽车尾灯中得到了越来越广泛的应用叫由于单个LED的功率较小，照度较低，在实际的应用中通常将多个LED集成在一起，以形成大功率、高照度的LED光源。

在进行大功率LED汽车尾灯设计的过程中，不但要保持LED光源的稳定性，还要保持较高的光源利用率，因此，选择合现在我国社会发展水平还在不断提高，同时地质岩矿测试工作的服务范围也大大拓宽了，在这种情况下,如果继续应用传统的地质岩矿测试标准.无疑是无法适应于具体应用需要的，所以就需要不断街头地质岩矿测试工作体系，保证工作质量,提高精确性。

同时现在生态文明建设也成为了人们越来越关注的内容，所以工作的广度和深度都有所拓展，在未来,地质岩矿测试工作也会形成一套包含更多元素、有更强综合性的体系。

光学自由曲面精准控光技术及其应用

光学自由曲面精准控光技术及其应用光学自由曲面（Freeform）技术是近年来光学设计领域的一个重要突破，它的出现让人们对于光学元件的设计和制造有了更大的自由度和灵活性。

而光学自由曲面精准控光技术作为这一革新技术的重要应用之一，更是为光学元件的功能与性能提升带来了全新的可能性。

现今，许多光学系统需要具备更高的精准度和控制能力，以满足各种不同的光学需求。

而传统的光学曲面设计往往受到栅格化的束缚，很难实现对光线的精细控制。

而光学自由曲面则打破了传统的限制，可以通过非常细致的曲面形状来达到想要的光学控制效果。

光学自由曲面精准控光技术的应用可以从多个角度来考虑。

它可以用于制造高级别的光学透镜和反射镜，以满足激光系统、高清摄像系统和天文望远镜等领域对光学性能的要求。

它也可以应用于激光焦耳成像系统，提高成像分辨率和对焦速度。

光学自由曲面精准控光技术还可以用于制作自适应光学元件，满足高能激光器、全息成像和光通讯等领域对光学系统的高要求。

在实际制造中，光学自由曲面的精准控光通常涉及到复杂的加工工艺和设备，比如高精度数控机床、超精密加工工艺和表面质量检测系统等。

为了实现曲面的精细控制，通常还需要先进的光学设计和仿真软件来辅助优化曲面形状，以实现所需的光学效果。

除了在高端光学系统中的应用，光学自由曲面精准控光技术还可以在医疗、军事和航空航天等领域发挥作用。

例如，在医疗领域，它可以用于制造高性能的医学成像设备，提高诊断准确度；在军事领域，它可以用于制造高精度的光电传感器和激光武器系统；在航空航天领域，它可以用于制造轻巧、高精度的光学仪器和航天器件，提高航天任务的执行效率。

光学自由曲面精准控光技术的发展给光学技术带来了新的突破与可能性，它不仅可以满足当前光学系统对于精准度和控制的需求，还可以为未来的光学应用开辟更广阔的空间。

相信随着技术的不断进步和发展，光学自由曲面精准控光技术将会在更多领域展现其独特的价值和作用。

精密和超精密加工技术发展现状

精密和超精密加工技术发展现状摘要：精密和超精密加工技术的发展过程和现状，以及对于精密和超精密加工技术未来的展望。

关键词：精密加工技术;超精密加工技术;非球面曲面超精密加工一引言国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、德国和日本发达国家中，美国、日本、德国等在高技术领域（如国防工业、集成电路、信息技术产业等）之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。

由于加工技术水平的发展，精密和超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有确切的定义。

被加工零件的尺寸精度在1.0～0.1μm，表面粗糙度Ra在0.1～0.03μm之间的加工方法称为精密加工。

超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。

二国内外发展现状（一）国外发展现状国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、英国和日本。

美国最早成立了Nano研究中心,英国制订了NION(National Initiative on Nanotechnology)计划,日本制订了ERATO(Exploratory Research for Advanced Technology)规划等。

美国率先发展超精密加工技术,20世纪80年代后期,美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”,对超精密金刚石切削机床的开发研究,投入了巨额资金和大量人力,实现了大型零件的微英寸超精密加工。

如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已经研制出一台大型光学金刚石车床(Large Op tics Diam ond Turn ing Machine, LODTM ), 是一台最大加工直径为1.63m的立式车床,定位精度可达28nm,借助在线误差补偿能力,它已实现了距离超过1m而直线度误差只有±25nm的加工。

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（港理工大学，业及系统工程学系，进光学制造中心）香工先
摘
要：随着汽车产业的高速发展和市场的激烈竞争，代汽车照明系统对发光效率、全性能、现安以及美观的要求也
越来越高。汽车照明中的自由曲面反射镜及ＬＤ照明系统的设计和加工是至关重要的。有别于传统光学系统的设Ｅ计，车照明系统的非成像光学的设计是个多学科、杂的过程。设计结果的好坏直接影响到照明系统的发光效率、汽复能耗、以及汽车的安全性能。随着光学系统设计和超精密加工技术的进步，来越多的光学元件采用了非球面以及越自由曲面，车照明系统的效率以及性能得以极大的提高。本文阐述了汽车照明的非成像光学系统的设计和超精密汽
ＡｕｔｍｏｉｅＬｉｈｉｇＳｓｅｏｔｖｇｔｎｙｔｍ
ＪａｇＪｎｏＴａｄＷ．ｉｎｉｂｏＳｎｙＢ．Ｌｅｅ
（ｄａｃｄ０ｔｓｎａｔｒｇＣｎｅｅａｔｅｔｆＩｄｓａａｄＳｓｍｎｉｅｎＡｖｎｅｐｃＭａｕｃｉｅｔ，Ｄｐｒｎｏｎｕｔｌｎｙｔｓｇｅｒｇ，ＴｅＨｎｏｇＰｌｅｎｎｅｉ）ｉｆｕｎｒｍｉｒｅＥｎｉｈｏｇＫｎｏｔｈｉＵｉｒｔｙｃｃｖｓｙ
ｄｓｇｅｉｎ，ｆｂｃｔｎｎｍｅｓｒｍｅｔｆｆｅｆｒａｒａｉａｄｉｏａｕｅｎｏｒｅｍｒｆｅｔｒａｄＥＤｓｃｎａｙｐｉｓｒｃｔａｉｓｅｆｒｏｅｃｏｓｎＬｌｅｏｄｒｏｔｃａｅｒｉｌｓｕｓｏｉｃ
２００８年９月
照明工程学报
ＺＨＡ０ＭＩＮＧＧ０ＮＧＣＨＥＮＧＸＵ．９Ｎｏ．１１３
第１９卷
第３期
汽车照明系统的设计及超精密自由曲面加工技术
蒋金波杜雪李荣彬
Ｍｅｎｗｉ，ｉｃｕａｙｆｅｒｆｃｒｏｌｏｂａｅｂｏｖｎｏａｍｎｆｃｒｇｐｏｅ，ｌａａｈｅｈｇａｃｒｃｅｆｍｒｌｔｕｄｎｔｅｍｄｙｃｎｅｔｎａｕａｔｉｒｓｕｔ — ｌｈｒｏｅｅｏｃｉｌｕｎｃｓｒ
ｐｅｉｉｎｍａｈｎｎｓｔｅｍｅｈｄ．Ａｎｅｍｅｓｒｍｅｔｏｈｒｅｒｓｒａｅｉｓｅａｅｒｃｓｏｃｉｉｇｉｈｔｏｄｔａｕｅｎｆｔｅｆｅｆｍｕｆｃｓａｏａｎｗｒａ．Ｉｉｈｏｌｎｔｓｈｐｐｒｔｅｏｔｃｌｄｓｇａｅ，ｈｐｉａｅｉｎ，ｆｂｒｃｔｏｄｔｅｍｅｓｒｍｅｔｏｈｒｅｏｍｅｅｔｒｈａｌｍｐｒｎｅｔｇｔｄ．ａｉａｉｎａｈａｕｅｎｆｔｅｆｅｆｒｒｆｃｏｅｄａｓａｅｉｖｓｉａｅｎｌＫｅｒｓ：ｔｍｏｉｅｌｇｔｇｓｓｅ；ＬｙｗｏｄＡｕｏｔｉｈｉｙｔｍｖｎＥＤｅｏｄｒｐｉｓＦｅｆｒｒｆｅｔｒＡｓｈｒｃｌｎ；Ｕｌａｓｃｎａｏｔｃ；ｒｅｏｍｅｃｏ；ｙｌｐｅｉｅｓｔ－ｒ
加工技术。
关键词：车照明系统；Ｅ汽ＬＤ二次光学器件；自由曲面；球面；超精密加工技术非
ＤｅｉｎａｄＦａｒｃｔｎｏｅｆｒｆｅｔｒｆｒｓｇｎｂｉａｉｆＦｒｅｍＲｅｃｏｏｏｏｌ
ａｔｍｏｉｅｉｌｍｉａｉｎｓｓｅ．Ｔｅｎｎｉｇｎｐｉａｅｉｏｈｕｏｔｅｌｇｔｇｓｓｅ，ｗｈｃｅａｔｕｏｔｌｕｎｔｏｙｔｍｓｈｏ —ｍａｉｇｏｔｃｌｄｓｇｆｒｔｅａｔｍｏｉｉｈｉｙｔｍｖｎｖｎｉｈｄｐｒｓｆｏｔｅｍｅｈｄｆｔａｉｉｎｌｏｔｃｌｄｓｇ，ｉｎａｓｎｉｔｒｉｃｐｉａｙｆｅｄ．Ｉｒｅｏｍｅｔｔｅｔａｉｒｍｈｔｏｓｏｒｄｔｏａｐｉａｅｉｎｓａｒｅｎｅｄｓｉｌｎｒｌｉｉｎｏｄｒｔｅｈｒｆｃｒｇｌｔｏｓｎｑｅｆｅｆｒｓａｅｎｅｍｅｒｅｈｕｄｂｄｐｅｏｃｅｔｈｐｃａｅａｉｈａｔｒ．ｅｕａｉｎ，ｕｉｕｒｅｏｍｈｐｓａｄｇｏｔｓｓｏｌｅａｏｔｄｔｒａｅｔｅｓｅｉｌｇｌｇｔｐｔｎｉｌｌｅ
Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ｍｏｅａｔｍｏｉｅｉｕｎｔｎｓｓｅｅｕｒｉｈｒｅｃｅｙ，ｓｆｔａｄｇｏｅｔｅｉｅｔｒｓＴｅｄｍｕｏｔｖｌｍｉａｉｙｔｍｓｒｑｉｅｈｇｅｆｉｎｃｌｏｉａｅｙ，ｎｏｄａｓｈｔｃｆａｕｅ．ｈ