(完整word版)光学自由曲面制造的基础研究
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
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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。
光学自由曲面面形误差评定
光学自由曲面面形误差评定光学自由曲面面形误差评定是光学工业中非常重要的一项技术任务，其目的是对制造的光学自由曲面进行精确的测量和评估，以确保光学系统的性能和质量满足设计要求。
在进行光学自由曲面面形误差评定之前，我们首先需要了解什么是自由曲面面形误差。
自由曲面是没有旋转对称性的曲面，其形状可以是二次曲线、非旋转对称的非二次曲面或复杂曲率曲面。
面形误差是指光学自由曲面与理想曲面之间的形状偏差。
这种形状偏差可能会导致光学系统的成像质量下降，因此我们需要对其进行准确的评定。
光学自由曲面面形误差的评定方法可以分为直接测量法和间接评定法。
直接测量法主要包括干涉测量法、光栅测量法和轮廓测量法等。
干涉测量法是其中最常用的方法之一，它基于干涉现象来测量光学自由曲面的形状误差。
光栅测量法则利用光栅的光学特性对曲面形状进行测量。
轮廓测量法则是通过测量曲面上一系列截面的形状来评定整个曲面的形状误差。
这些直接测量法能够提供高精度的测量结果，但对于复杂的曲面形状可能会存在一定的困难。
间接评定法则是通过测量光学自由曲面的光学性能来推断其面形误差。
常见的间接评定法有相散法、波前传递函数法和光学薄片法等。
相散法通过测量光学系统的色差对曲面形状误差进行评定。
波前传递函数法则通过测量光学系统的波前传递函数来评估光学自由曲面的面形误差。
光学薄片法则是通过在光学系统中插入不同厚度的光学薄片，观察其对成像质量的影响来推断曲面形状误差。
这些间接评定法相对直接测量法来说更加简便，但对于高精度的评定可能存在一定的局限性。
除了测量方法，光学自由曲面面形误差评定还需要考虑评价指标。
常用的评价指标有均方根误差（RMS）、PV值、直径误差等。
均方根误差是光学自由曲面实际形状与理想曲面之间的平均偏差的均方根值。
PV值则是曲面最高点与最低点之间的高差。
直径误差则是侧视图中曲面与理想圆的径向偏差。
不同的评价指标可以提供不同的面形误差信息，我们可以根据具体需求选择合适的评价指标。
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。
自由曲面的基本原理
自由曲线曲面的基本原理（上）浙江黄岩华日（集团）公司梁建国浙江大学单岩1 前言曲面造型是三维造型中的高级技术，也是逆向造型（三坐标点测绘）的基础。
作为一个高水平的三维造型工程师，有必要了解一些自由曲线和曲面的基本常识，主要是因为：（1）可以帮助了解CAD/CAM软件中曲面造型功能选项的意义，以便正确选择使用；（2）可以帮助处理在曲面造型中遇到的一些问题。
由于自由曲线和自由曲面涉及的较强的几何知识背景，因此一般造型人员往往无法了解其内在的原理，在使用软件中的曲（线）面造型功能时常常是知其然不知其所以然。
从而难以有效提高技术水平。
针对这一问题，本文以直观形象的方式向读者介绍自由曲线（面）的基本原理，并在此基础上对CAD/CAM软件中若干曲面造型功能的使用作一简单说明，使读者初步体会到背景知识对造型技术的促进作用。
2 曲线（面）的参数化表达一般情况下，我们表达曲线(面)的方式有以下三种：（1） 显式表达曲线的显式表达为y=f(x)，其中x坐标为自变量，y坐标是x坐标的函数。
曲面的显式表达为z=f(x,y)。
在显式表达中，各个坐标之间的关系非常直观明了。
如在曲线表达中，只要确定了自变量x，则y的值可立即得到。
如图1所示的直线和正弦曲线的表达式就是显式的。
图1（2） 隐式表达曲线的隐式表达为f(x,y)=0，曲面的隐式表达为f(x,y,z)=0。
显然，这里各个坐标之间的关系并不十分直观。
如在曲线的隐式表达中确定其中一个坐标（如x）的值并不一定能轻易地得到另外一个（如y）的值。
图2所示的圆和椭圆曲线的表达式就是隐式的。
图2（3） 参数化表达曲线的参数表达为x=f(t);y=g(t)。
曲面的参数表达为x=f(u,v);y=g(u,v);z=g(u,v)。
这时各个坐标变量之间的关系更不明显了，它们是通过一个（t）或几个（u,v）中间变量来间接地确定其间的关系。
这些中间变量就称为参数，它们的取值范围就叫参数域。
显然，所有的显式表达都可以转化为参数表达，如在图1所示的直线表达式中令x=t则立即可有y=t。
科技部关于发布国家重点基础研究发展计划（含重大科学研究计划）2015年结题项目验收结果的通知
科技部关于发布国家重点基础研究发展计划（含重大科学研究计划）2015年结题项目验收结果的通知文章属性•【制定机关】科学技术部•【公布日期】2016.10.26•【文号】国科发基〔2016〕328号•【施行日期】2016.10.26•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】基础研究与科研基地正文科技部关于发布国家重点基础研究发展计划（含重大科学研究计划）2015年结题项目验收结果的通知国科发基〔2016〕328号各有关项目依托部门：按照《国家重点基础研究发展计划（973计划）管理办法》和《国家重点基础研究发展计划专项经费管理办法》有关规定，科技部组织完成了973计划（含重大科学研究计划）2010年立项的3个项目、2011年立项的176个项目和2013年立项的1个项目的结题验收。
现将项目验收结果通知如下：1.“主要粮食作物骨干亲本遗传效应和利用的基础研究”等180个项目自立项实施以来，总体执行情况较好，达到了预期目标，予以通过验收。
2.“重要园艺作物果实品质形成机理与调控”等50个项目验收结果为“优秀”，“作物养分高效利用的信号转导和分子调控网络”等130个项目验收结果为“良好”。
3.“II族氧化物半导体光电子器件的基础研究”等8个项目财务验收结果为通过财务验收（优秀），“作物多样性对病虫害生态调控和土壤地力的影响”等172个项目财务验收结果为通过财务验收。
对于973计划（含重大科学研究计划）课题结余资金的处理，科技部将按照财政科研项目资金管理的有关规定执行。
特此通知。
附件：973计划（含重大科学研究计划）2015年结题项目验收结果科技部2016年10月26日附件973计划（含重大科学研究计划）2015年结题项目验收结果项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门项目验收结果财务验收结果973计划农业等9个领域2011CB100100主要粮食作物骨干亲本遗传效应和利用的基础研究李立会中国农业科学院作物科学研究所农业部良好通过2011CB100300作物养分高效利用的信号转导和分子调控网络凌宏清中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院良好通过2011CB100400作物多样性对病虫害生态调控和土壤地力的影响朱有勇云南农业大学云南省科学技术厅良好通过2011CB100500粮食主产区农田地力提升机理与定向培育对策张佳宝中国科学院南京土壤研究所中国科学院农业部良好通过2011CB100600重要园艺作物果实品质形成机理与调控邓秀新华中农业大学教育部湖北省科学技术厅优秀通过2011CB100700植物免疫机制与作物抗病分子设计的重大基础理论何祖华中国科学院上海生命科学研究院中国科学院农业部优秀通过2011CB100800牛奶重要营养品质形成与调控机理研究王加启中国农业科学院北京畜牧兽医研究所农业部良好通过2011CB109300油料作物优异亲本形成的遗传基础和优良基因资源合理组配与利用张天真南京农业大学教育部良好通过2011CB201000碳酸盐岩缝洞型油藏开采机理及提高采收率基础研究李阳中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院中国石油化工集团公司优秀通过2011CB201100中国西部叠合盆地深部油气复合成藏机制与富集规律庞雄奇中国石油大学（北京）教育部中国石油天然气集团公司中国科学院良好通过2011CB201200深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论谢和平中国矿业大学教育部良好通过2011CB201300中低阶煤分级转化联产低碳燃料和化学品的基础研究刘振宇北京化工大学教育部良好通过2011CB201400褐煤洁净高效转化的催化与化学工程基础王建国中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院良好通过2011CB201500可燃固体废弃物能源化高效清洁利用机理研究严建华浙江大学教育部浙江省科学技术厅良好通过2011CB209400交直流特高压输电系统电磁与绝缘特性的基础问题研究陈维江中国电力科学研究院国家电网公司优秀通过2011CB301700超高速低功耗光子信息处理集成芯片与技术基础研究陈建平上海交通大学上海市科学技术委员会教育部良好通过2011CB301900半导体固态照明用超高效率氮化物LED芯片基础研究张荣南京大学教育部优秀通过2011CB302000II族氧化物半导体光电子器件的基础研究申德振中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院良好通过（优秀）2011CB302100微纳光机电系统的仿生设计与制造方法梅涛中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院良好通过2011CB302200网络海量可视媒体智能处理的理论与方法胡事民清华大学教育部优秀通过（优秀）2011CB302300面向复杂应用环境的数据存储系统理论与技术基础研究冯丹华中科技大学教育部良好通过2011CB302400数学机械化方法及其在数字化设计制造中的应用高小山中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院良好通过2011CB302500高通量计算系统的构建原理、支撑技术及云服务应用李国杰中国科学院计算技术研究所中国科学院良好通过2011CB302600高效可信的虚拟计算环境基础研究卢锡城中国人民解放军国防科学技术大学中国人民解放军国防科学技术大学良好通过2011CB309500MEMS规模制造技术基础研究王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国科学院上海市科学技术委员会良好通过2011CB309700适应于千万亿次科学计算的新型计算模式陈志明中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院优秀通过2011CB403000中国陆块海相成钾规律及预测研究刘成林中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部良好通过2011CB403100青藏高原南部大陆聚合与成矿作用侯增谦中国地质科学院地质研究所国土资源部中国科学院优秀通过2011CB403300黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理拓万全中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院良好通过2011CB403400气溶胶-云-辐射反馈过程及其与亚洲季风相互作用的研究张小曳中国气象科学研究院中国气象局良好通过2011CB403500南海海气相互作用与海洋环流和涡旋演变规律王东晓中国科学院南海海洋研究所国家海洋局优秀通过中国科学院2011CB403600中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应孙松中国科学院海洋研究所中国科学院山东省科学技术厅良好通过2011CB409800多重压力下近海生态系统可持续产出与适应性管理的科学基础张经华东师范大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB503700电磁辐射危害健康的机理及医学防护的基础研究余争平中国人民解放军第三军医大学中国人民解放军总后勤部卫生部重庆市科学技术委员会良好通过2011CB503800空气颗粒物致健康危害的基础研究邬堂春华中科技大学湖北省科学技术厅教育部良好通过2011CB503900动脉粥样硬化发病机制及其诊治与干预的基础研究刘德培中国医学科学院基础医学研究所卫生计生委良好通过2011CB5040002型糖尿病病理生理变化的分子机理研究贾伟平上海交通大学上海市科学技术委员会教育部良好通过2011CB504100帕金森病发病机制和干预策略的基础研究王晓民首都医科大学教育部卫生计生委良好通过2011CB504200恶性肿瘤发生、发展的尚永丰北京大学教育部优秀通过细胞表观遗传机制2011CB504300病毒致癌机制与干预的基础研究曾益新中山大学教育部良好通过2011CB504400中枢神经损伤修复与功能重建中胶质细胞的作用及意义段树民浙江大学教育部浙江省科学技术厅良好通过2011CB504500感音神经性聋发病机制及干预措施的基础研究李华伟复旦大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB504600近视发病机理及干预的基础研究瞿佳温州医学院浙江省科学技术厅良好通过2011CB504700重要病毒跨种间感染与传播致病的分子机制研究高福中国科学院微生物研究所中国科学院优秀通过2011CB504800病毒潜伏感染的分子机制刘奋勇武汉大学教育部湖北省科学技术厅良好通过2011CB504900重要病原体变异规律与致病机制研究金奇中国医学科学院病原生物学研究所卫生计生委良好通过2011CB505100基于“肝藏血主疏泄”的脏象理论王庆国北京中医药大学教育部国家中医药管理局良好通过2011CB505200针刺对功能性肠病的双向调节效应及其机制朱兵中国中医科学院针灸研究所国家中医药管理局良好通过2011CB505300中药“十八反”配伍理论关键科学问题研究段金廒南京中医药大学国家中医药管理局江苏省科学技术厅良好通过2011CB505400中医原创思维与健康状态辨识方法体系研究王琦北京中医药大学国家中医药管理局良好通过2011CB510000神经变性的分子病理机制张灼华中南大学教育部良好通过2011CB510100表观遗传变异在肺癌发生发展中的作用和机制孔祥银中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会良好通过2011CB510200年龄相关性黄斑变性的发病机制及其干预策略的研究黎晓新北京大学教育部良好通过2011CB605500轻质高温TiAl金属间化合物合金及其制备加工的科学技术基础林均品北京科技大学教育部良好通过2011CB605600超高性能与低成本聚丙烯腈碳纤维的科学基础及共性问题研究徐坚中国科学院化学研究所中国科学院优秀通过2011CB605700高性能碳纤维相关重大问题的基础研究杨玉良复旦大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB605800高性能炭／炭复合材料高效制备与服役基础研究熊翔中南大学教育部良好通过2011CB606000高性能热塑性弹性体制备及加工应用中的科学问题李伯耿浙江大学教育部浙江省科学技术厅良好通过2011CB606100高性能芳纶纤维制备过程中的关键科学问题余木火东华大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB606200生物医用材料组织诱导作用的分子机制与设计原理顾忠伟四川大学教育部四川省科学技术厅优秀通过2011CB606300高性能金属材料控制凝固与控制成形的科学基础谢建新北京科技大学教育部优秀通过2011CB606400基于集成计算的材料设计基础科学问题杨锐中国科学院金属研究所中国科学院良好通过2011CB610300超轻多孔材料及其构成结构多功能化应用的基础研究卢天健西安交通大学教育部良好通过2011CB610400多组元合金及其结构件铸造过程的凝固基础研究介万奇西北工业大学工业和信息化部陕西省科学技术厅良好通过2011CB610500核电关键材料及焊接部位在微纳米尺度下的环境行为与失效机理韩恩厚中国科学院金属研究所中国科学院优秀通过2011CB706500复杂空气分离类成套装备超大型化与低能耗化的关键科学问题谭建荣浙江大学教育部浙江省科优秀通过学技术厅2011CB706600高性能滚动轴承基础研究王煜西安交通大学教育部良好通过2011CB706700光学自由曲面制造的基础研究房丰洲天津大学教育部天津市科学技术委员会良好通过2011CB706800难加工航空零件的数字化制造基础研究丁汉华中科技大学教育部优秀通过2011CB706900危险化学品事故全过程遥测预警的关键科学问题研究郑小平北京化工大学教育部国家安全生产监督管理总局良好通过2011CB707000复杂低空飞行的自主避险理论与方法研究张军北京航空航天大学工业和信息化部优秀通过2011CB707100空天地一体化对地观测传感网的理论与方法张良培武汉大学教育部湖北省科学技术厅良好通过2011CB707200高效、节能、低碳内燃机余热能梯级利用基础研究舒歌群天津大学教育部天津市科学技术委员会良好通过2011CB707300二氧化碳减排、储存和资源化利用的基础研究袁士义中国石油集团科学技术研究院中国石油天然气集团公司良好通过2011CB707400木质纤维素资源高效生物降解转化中的关键科曲音波山东大学教育部山东省科良好通过学问题研究学技术厅2011CB707500视觉功能修复的基础理论与关键科学问题任秋实北京大学教育部良好通过2011CB707600基于微纳制造的第三代基因测序系统的基础理论研究易红东南大学江苏省科学技术厅良好通过2011CB707700多模态分子影像关键科学问题研究田捷中国科学院自动化研究所中国科学院优秀通过2011CB707800基于影像的脑网络研究及其临床应用蒋田仔中国科学院自动化研究所中国科学院良好通过2011CB707900聚焦超声无创治疗肿瘤的关键科学问题研究王智彪重庆医科大学重庆市科学技术委员会良好通过2011CB710600重大工程灾变滑坡演化与控制的基础研究唐辉明中国地质大学（武汉）教育部湖北省科学技术厅良好通过2011CB710700锅炉低温烟气余热深度利用的基础研究徐进良华北电力大学教育部良好通过2011CB710800生物制造手性化学品的科学基础杨立荣浙江大学教育部浙江省科学技术厅良好通过2011CB710900（微）重力影响细胞生命活动的力学-生物学耦合规律研究龙勉中国科学院力学研究所中国科学院良好通过2011CB711000面向长期空间飞行的航天员作业能力变化规律陈善广中国航天员科研训练中心中国人民解放军总良好通过及机制研究装备部2011CB711100高速列车基础力学问题研究杨国伟中国科学院力学研究所中国铁路总公司中国科学院良好通过2011CB711200高性能分布式驱动电动汽车关键基础问题研究余卓平同济大学上海市科学技术委员会良好通过2011CB808000信息及相关领域若干重大需求的应用数学研究马志明中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院良好通过2011CB808100极端强场超快科学重要前沿与应用开拓李儒新中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院优秀通过2011CB808200超高压下凝聚态物质的新结构与新性质崔田吉林大学教育部优秀通过2011CB808300新概念、高效率X射线自由电子激光（FEL）物理与关键技术研究赵振堂中国科学院上海应用物理研究所中国科学院良好通过2011CB808400分子电子学的基础与应用探索研究姚建年中国科学院化学研究所中国科学院良好通过2011CB808500溶液、界面及蛋白微环境中分子结构与化学反应的理论方法和计算模拟方维海北京师范大学教育部良好通过2011CB808600不饱和烃高效转化中的前沿科学问题史一安中国科学院化学研究所中国科学院良好通过2011CB808700若干功能体系的定向设计与构筑于吉红吉林大学教育部中国科学院优秀通过2011CB808800若干重大地质环境突变的地球生物学过程谢树成中国地质大学（武汉）教育部良好通过2011CB808900二叠纪地幔柱构造与地表系统演变徐义刚中国科学院广州地球化学研究所中国科学院良好通过2011CB809100细胞信号时空动态的前沿研究和关键技术王世强北京大学教育部良好通过2011CB809200全基因组高分辨率中国（东亚）人群遗传变异图谱的绘制王俊深圳华大基因研究院深圳市科技创新委员会良好通过2011CB811300人类微RNA的调控机制及在细胞功能与命运决定中的作用屈良鹄中山大学教育部优秀通过2011CB811400日地空间天气预报的物理基础与模式研究甘为群中国科学院紫金山天文台中国科学院良好通过2011CBA00100高温超导材料与物理研究闻海虎中国科学院物理研究所中国科学院优秀通过2011CBA00400人类智力的神经基础蒲慕明中国科学院上海生命科学研究院中国科学院良好通过2011CBA00600超低功耗高性能集成电路器件与工艺基础研究张兴北京大学教育部优秀通过2011CBA00700高效低成本新型薄膜光伏材料与器件的基础研究戴松元中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院良好通过2011CBA00800人工合成细胞工厂马延和中国科学院微生物研究所中国科学院良好通过2011CBA00900光合作用与“人工叶片”常文瑞中国科学院生物物理研究所中国科学院良好通过蛋白质研究等6个重大科学研究计划2011CB910100蛋白质主要降解途径-细胞自噬的分子机制及功能刘玉乐清华大学教育部优秀通过2011CB910200代谢生理活动与病理过程中信号转导网络的系统生物学研究李亦学中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会良好通过2011CB910300重要生命活动中关键膜蛋白及蛋白质复合物的结构与功能研究张凯中国科学院生物物理研究所中国科学院良好通过（优秀）2011CB910400活体蛋白质功能的光学分子成像新技术新方法研究骆清铭华中科技大学教育部良好通过2011CB910500重要蛋白质复合物的结构与功能研究隋森芳清华大学教育部优秀通过（优秀）2011CB910600肝病发生发展中的蛋白质翻译后修饰及其调控的定量蛋白质组学研究徐平中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所中国人民解放军总后勤部卫生部良好通过2011CB910700实体肿瘤的微环境蛋白质组研究徐宁志中国医学科学院肿瘤研究所卫生计生委良好通过2011CB910800糖脂代谢稳态调控的分子机制林圣彩厦门大学教育部优秀通过2011CB910900亚细胞代谢调控及其相关老年痴呆症等疾病机理李伯良中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会优秀通过2011CB911000基于核酸适配体的蛋白质研究新技术和新方法谭蔚泓湖南大学教育部良好通过2011CB911100基于上海同步辐射光源的结构生物学技术和方法研究张荣光中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会良好通过2011CB915400高等植物蛋白质修饰与降解调控的分子机理研究谢旗中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院良好通过2011CB915500重要生理功能和重大疾病相关蛋白质研究公共资源库建设何大澄中国科学院生物物理研究所中国科学院良好通过2011CB921200量子通信网络和量子仿真关键器件的物理实现何力新中国科学技术大学中国科学院优秀通过2011CB921300基于光与冷原子的量子物理和量子信息潘建伟中国科学技术大学中国科学院优秀通过2011CB921400分子尺度的量子设计与杨金龙中国科学技术中国科学良好通过调控大学院2011CB921500基于超冷原子、分子体系的新物态和量子仿真研究刘伍明中国科学院物理研究所中国科学院良好通过2011CB921600冷原子分子系综的量子调控与量子信息技术张卫平华东师范大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB921700关联电子系统量子调控研究王玉鹏中国科学院物理研究所中国科学院优秀通过2011CB921800复杂电子体系的超敏量子调控沈健复旦大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB921900以Dirac系统为代表的低维量子体系的新奇量子现象研究段文晖清华大学教育部良好通过2011CB922000光子带隙调控、新效应及其应用陈鸿同济大学教育部上海市科学技术委员会良好通过2011CB922100固态电子系统的量子效应、量子结构设计和量子计算邢定钰南京大学教育部优秀通过2011CB922200固态微结构中光诱导集体激发、光电耦合效应及其原型器件研究林海青中国工程物理研究院中国工程物理研究院良好通过2011CB925600小量子体系光-电量子态互作用及其调控陆卫中国科学院上海技术物理研究所中国科学院上海市科学技术委员会良好通过2011CB932300功能导向大面积、有序纳米结构可控制备和应用基本科学问题研究李玉良中国科学院化学研究所中国科学院良好通过2011CB932400金属与金属间化合物纳米晶的可控合成与催化反应李亚栋清华大学教育部中国科学院优秀通过2011CB932500功能导向的纳米超分子组装体结构调控与可控制备刘育南开大学教育部天津市科学技术委员会良好通过2011CB932600碳纳米管的可控制备方法及规模应用关键技术研究成会明中国科学院金属研究所中国科学院优秀通过2011CB932700石墨烯的可控制备、物性与器件研究陈小龙中国科学院物理研究所中国科学院良好通过2011CB932800纳米测量技术标准的基础研究王琛国家纳米科学中心中国科学院良好通过2011CB932900新型图像传感器及并行图像处理芯片的研究与集成郑厚植中国科学院半导体研究所中国科学院教育部良好通过2011CB933000碳基无掺杂纳电子器件和集成电路彭练矛北京大学教育部优秀通过2011CB933100基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究张宁天津医科大学天津市科学技术委员会良好通过2011CB933200基于纳米技术的神经信息检测相关基础研究蔡新霞中国科学院电子学研究所中国科学院良好通过2011CB933300基于纳米结构的新型柔性纤维基可编织光伏器件重要基础问题研究邹德春北京大学教育部良好通过2011CB933400重要纳米材料的生物效应机制与安全性评价研究赵宇亮中国科学院高能物理研究所中国科学院优秀通过2011CB933500生物医学纳米材料对血细胞作用的研究顾宁东南大学苏州研究院教育部江苏省科学技术厅优秀通过2011CB933600量子点标记技术研究病毒侵染过程及宿主应答庞代文武汉大学教育部湖北省科学技术厅良好通过2011CB933700应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究刘锦淮中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院良好通过2011CB935700仿生纳米通道能量转换材料体系及器件危岩清华大学教育部良好通过（优秀）2011CB935800多模态智能化纳米分子影像探针及其在结直肠癌诊断与研究中的应用高明远中国科学院化学研究所中国科学院良好通过2011CB935900纳米材料与技术在智能电网储能用二次电池中应用基础研究陈军南开大学教育部天津市科学技术委员会良好通过2011CB936000纳米材料的水处理器件化方法及其应用基础研究郭良宏中国科学院生态环境研究中心中国科学院良好通过2011CB943800重要亲源分子对胚层诱导和分化的调控孟安明清华大学教育部优秀通过（优秀）2011CB943900发育过程中形态发生素梯度形成和信号转导的调控机制林鑫华中国科学院动物研究所中国科学院良好通过（优秀）2011CB944000哺乳动物后肾发育重要环节及关键调控因子的研究谢院生中国人民解放军总医院中国人民解放军总后勤部卫生部良好通过2011CB944100小型猪和小鼠等医学实验哺乳动物模型建立与基础数据集成于军中国科学院北京基因组研究所中国科学院良好通过2011CB944200发育与生殖重要哺乳动物模型的建立赖良学中国科学院广州生物医药与健康研究院中国科学院良好通过2011CB944300精子遗传信息稳定传递的分子机理沙家豪南京医科大学江苏省科学技术厅优秀通过2011CB944400妊娠建立和维持的分子机制研究王海滨中国科学院动物研究所卫生计生委中国科学良好通过。
自由曲面加工理论与应用(第02讲--自由曲面加工基础)
一、自由曲面加工概述
SSM系统的信息处理需要解决的问题
根据SSM系统的3个输出，对应3个信息处理阶段 • 基于特征的处理阶段（feature-based processing stage）
以最小的P/M-rate生成UMOs
• 几何处理阶段（geometric processing stage）
自由曲面加工理论与应用 第02讲--自由曲面加工基础
一、自由曲面加工概述 二、自由曲面加工数学基础 三、刀具路径生成基础
一、自由曲面加工概述
自由曲面（Sculptured Surface or Free Formed Surface）
The term “sculptured surface” denotes those surface shapes which “cannot be continuously generated ” and have the arbitrary character of the forms traditrs —— Duncan and Mair （1983） 随着自由曲面复杂程度的增加，需要数控编程技术 的发展
基于特征的信息处理 (feature-based processing) • 特征提取：由设计曲面提取加工特征 • CAPP（ computer-automated process planning）： 根据加工特征产生一系列UMO。
需解决的问题：如何定义加工特征，如何根据特征定义和生成UMO
一、自由曲面加工概述
几何信息处理（Geometric information processing）
• 刀具路径规划（ Tool-path planning）：根据设计曲面为每个UMO生 成刀触点轨迹（CC-paths）或初始刀位点轨迹（initial CL-paths） • 刀位计算（CL-data computation）：由CC-paths计算CL-paths • 加工仿真（Cutting simulation） • 干涉检查（过切检查，Gouge detection）
天津大学科技处2010 年工作总结
天津大学科技处2010年工作总结2010年，我校科技工作紧密围绕学校“三个突破”的中心工作，按照“两个聚焦”的战略要求，调整工作思路、改进工作方法，瞄准大项目好项目，在“十一五”收官之年，以天津大学科技工作会议召开为契机，“973”、“863”、“支撑计划”等项目数量和经费数再创新高，产学研合作不断加强，国家自然科学基金获资助项目和经费不断增加，国家级、省部级科研基地建设持续加强，国家科技奖励与重大标志性成果显著。
各项科技指标全面提升、质量全面提高，为我校“十二五”期间科技工作健康快速持续稳定发展奠定了坚实的基础。
一、科技总经费2010年天津大学科技总经费突破10亿元。
截至2010年12月23日各学院实到科研经费6.2亿元，新立项目1580项，其中百万元以上项目114项。
二、纵向科研（一）科技部项目申报1、973计划科技部于2010年1月20日发布了973计划申报指南，我校建议指南列入2项，均属于综合交叉领域。
共申报973计划10项，机械学院舒歌群教授担任首席科学家的“高效、节能、低碳内燃机余热能梯级利用基础研究”项目和精仪学院房丰洲教授担任首席科学家的“光学自由曲面制造的基础研究”项目，化工学院赵广荣教授承担的“酵母功能模块抽提与底盘细胞构建”课题和化工学院张卫文教授的“小基因组蓝细菌的基因组功能分析”课题等4项获得资助。
同时，科技部于2010年10月发布了2011年基础研究重大需求方向征集指南通知，我校共征集17项指南建议。
2.国家高新技术项目组织申报情况在863计划申报方面，2010年，我校在生物和医药技术领域、先进能源技术领域、现代交通技术领域、新材料技术领域等申报863计划10项，目前均在待审状态。
在国家科技支撑申报方面，组织申报“十二五”国家科技计划农村领域首批预备项目，本年度我校共申报7项，其中1项获得立项资助，资助额度1200万，1项获得支持，支持力度为200万。
在重大专项获资助方面，由建工学院余建星教授和机械学院王树新教授领衔的大型油气田及煤层气开发和深水AUV 系统设计与制造技术研究分别获得1060万元和1969万元。
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。
渐进片：从模铸法到自由曲面
渐进片：从模铸法到自由曲面刘亚威1996年，自由曲面技术在美国首次应用于镜片车房，从此，渐进镜片开始进入自由曲面时代。
目前，全球最重要的镜片供应商，包括依视路、豪雅、蔡司、罗敦司得等均已经在中国市场推出自己的自由曲面产品，并已获得了相当的成功。
研读渐进镜片的发展的历史，我们可以深切地感受到光学加工技术和计算机技术在其中的推动作用尽管业内公认依视路集团在1959年推出的第一代万里路渐进片是第一款获得商业成功的渐进多焦点片（Progressive Addition Lens，PAL，下称渐进片），但其实早在20世纪初，即有多位视光师或光学工程师开始提出渐进片的设计理念。
例如，英国视光师欧文（Owen Aves）在1906年首次提出渐进多焦点镜片的设想，并取得一项英国专利。
欧文的设计非常有创意，他将镜片的前表面设计成椭球面的一部分，将后表面设计成圆锥面的一部分，这样，对于前表面，垂直方向上的曲率自上而下逐渐变大；对于后表面，水平方向上的曲率自上而下逐渐变大；整体而言，自上而下，光度逐渐变正。
但遗憾的是，早期由于加工工艺的限制，似乎越天才的光学设计创意，越难以实现商品化。
很长时间里，渐进片仅仅停留在设计图纸上或者实验室里。
而依视路之所以能实现渐进片的商品化，是因为同时还解决了渐进片的加工工艺。
事实上，依视路于1953年即获得了渐进片设计的专利，但是直到1959年才解决了生产工艺，生产渐进片的3种机器获得了专利。
模铸法加工技术常规的镜片磨削工艺只能在镜片表面研磨出球面或球柱面。
所以，传统的渐进片（树脂材料）一般采用模铸法先行制造出渐进胚料，渐进胚料的前表面为渐进面，已经具有了阅读加光度（ADD）。
然后根据顾客的远用处方，在胚料的后表面磨削出相应曲率的球面或球柱面即可（图一）。
图一：传统渐进片采用渐进片坯料加工，前表面为渐进面，后表面为球面或托力克面渐进胚料有两个特征参数，即ADD和基弯。
基于这两个参数，通常一个系列的渐进片需要准备65～90种胚料。
自由曲面加工技术的研究与应用
自由曲面加工技术的研究与应用随着科技的进步和工业的发展，自由曲面加工技术已经成为了现代制造业中不可或缺的一部分。
自由曲面加工技术是一种可以对任意形状的曲面进行加工的技术，它能够满足各种复杂几何形状的加工需求，提高了工业的生产效率和质量。
自由曲面加工技术主要应用于金属加工、陶瓷加工、塑料加工等领域。
现在，随着人们对工业制造质量要求的提高和对自由曲面加工技术不断研究，它的应用范围正在不断扩大，比如在航空航天、汽车制造、船舶制造以及医疗等领域都有着重要的应用。
在这些领域中，自由曲面加工技术的应用可以有效地解决复杂曲面结构的加工难题，提高产品加工精度和工作效率。
在自由曲面加工技术中，数控加工机床是一种很重要的工具。
数控加工机床是一种通过计算机控制的自动化机床，可以对复杂曲面进行加工，实现高效、高质量的制造。
数控加工机床在自由曲面加工技术中的应用已经得到了广泛的认可，其无论在加工质量还是加工效率方面都有很高的评价。
除了数控加工机床，还有一种重要的自由曲面加工技术——激光曲面加工技术。
激光曲面加工技术是利用激光束在工件表面进行加工的一种技术，可以对不同材料的曲面进行高精度、高效率的加工。
激光曲面加工技术已经成为自由曲面加工技术中重要的组成部分，在汽车制造、模具制造、机械制造以及航空航天等领域有着广泛的应用。
自由曲面加工技术在现代制造业中的应用前景是非常广阔的。
未来随着工业制造的不断发展和自由曲面加工技术的不断完善，自由曲面加工技术会在更多的领域得到应用。
作为一种重要的制造技术，自由曲面加工技术将会不断为制造业的发展贡献力量。
在加工技术不断进步的今天，我们需要不断加强对自由曲面加工技术的研究和开发，探索新的加工方法和技术手段，在实践中不断完善自由曲面加工技术，提高其加工质量和效率。
只有这样，才能不断满足人们对工业制造质量的要求，为制造业的发展注入新的活力。
(完整word版)全息光学元件的设计与制作实验设计
全息光学元件的设计与制作小组成员：李贺谢佳衡杨森用全息图可再现光波的波前，或者说它对入射光具有相位调制的能力。
在某些场合,全息图有可能代替普通透镜、棱镜、光栅，作为成像、转像、准直、分光元件.这种全息图就称为全息光学元件（HOE）。
它使用感光记录介质制作的,其功能基于衍射原理,是一种衍射光学元件(DOE）。
普通光学元件是用透明的光学玻璃、晶体、或有机玻璃制成的,起作用基于光的直线传播、光的反射、折射等几何光学原理.全息光学元件主要有全息光栅、全息透镜、全息扫描器、全息滤波器等.我们这里要制作的是全息光栅和全息透镜。
实验一马赫-曾德干涉仪法（分振幅法)制作全息光栅【实验目的】1．学习掌握制作全息光栅的原理和方法。
2．学习掌握制作全息复合光栅的原理和方法，观察其莫尔条纹.3．通过实验制作一个低频全息光栅和一个复合光栅，并观察和分析实验结果。
【实验仪器】1。
光学防震平台一个，支架、支杆及底座若干，旋转平台一个，带三维调节架及φ15 ~25μm针孔的针孔滤波器组合两套。
2。
扩束透镜（20~40倍显微物镜）两个，已知焦距的透镜一个，反射镜若干,分束器一个,光束衰减器两套.3. 20mW He—Ne 激光器一台。
4. 全息干板，显影、定影设备和材料.5。
电子快门和曝光定时器一套。
【实验原理】全息光栅的制作原理是:两束具有特定波面形状的光束干涉，在记录平面上形成亮暗相间的干涉条纹，用全息记录介质记录干涉条纹,经处理得到全息光栅。
采用不同的波面形状可得到不同用途的全息光栅，采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅（如正余弦光栅、矩形光栅、平面光栅和体光栅）。
下面介绍制作平面全息光栅的光路布置、设计制作原理。
1、全息光栅的记录光路记录全息光栅的光路有多种,图 1 和图 2 是其中常见的两种光路。
在图 1 所示光路中，由激光器发出的激光经分束镜 BS 后被分为两束,一束经反射镜 M 1反射、透镜L 1 和 L 2 扩束准直后，直接射向全息干板 H；另一束经反射镜 M 2 反射、透镜 L 3和 L 4 扩束准直后，也射向全息干板 H.图中，S 和 A 分别为电子快门和光强衰减器,电子快门与曝光定时器相连，用于控制曝光时间。
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。
自由曲线和曲面 图形学 孔令德 计算机图形学基础教程 大学课件98页PPT文档
下面用已知条件求出Hermite曲线段的参数方程
11
通常用三次参数方程描述空间一条自由曲 线：
x(t) y(t)
axt3 ayt3
bxt2 byt2
cxt cyt
dx dy
，t∈[0,1]
z(t) azt3 bzt2 czt dz
其中，t为参数，且0<=t<=1时，t=0对应曲线段的起点，t ＝1时，对应曲线段的终点。
以直线为例：已知直线的起点坐标P1（x1，y1） 和终点坐标P2（x2，y2）,直线的显式方程：
yy1yx22 xy11(xx1)
9
直线的隐函数方程表示为：
f(x)yy1y x2 2 x y1 1(xx1)0
直线的参数方程表示为：
yxyx11
(x2 (y2
d
t∈〔0,1〕；
13
7.1.3 拟合和逼近
• 型值点 指通过测量或计算得到的曲线或曲面上少量描述曲线或 曲面几何形状的数据点。
• 控制点
指用来控制或调整曲线(面）形状的特殊点（不一定在曲线上）
• 插值点 求给定型值点之间曲线（面）上的点 要求建立的曲线与曲面数学模型，严格通过已知的每一
自由曲线曲面——
无法用标准方程描述的曲线曲 面，通常由一系列实测数据点 确定。如汽车的外形曲线曲面、 等高线等。
3
图7-1 汽车的曲面
4
7.1 基本概念
7.1.1 样条曲线曲面 7.1.2 曲线曲面的表示形式 7.1.3 拟合和逼近 7.1.4 连续性条件
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。
部分高校及科研院所基本情况简介中国科学院长春光学
附件3 :部分高校及科研院所基本情况简介一、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春光机所是我国光学领域科研水平最高、综合实力最强的研究所之一。
主要学科领域为：发光学、应用光学、光学工程、精密机械与仪器。
科研工作分为基础研究、应用基础研究和工程技术研究三个层面，三者之间相互牵引、相互依托、相互促进，形成了完整的科研体系。
基础研究工作以中科院激发态物理重点实验室为代表，在发光学、光与物质相互作用、新型光电子材料与器件、高功率半导体激光器、新一代平板显示技术、发光学在生命科学中的应用等研究领域具有优势和特色。
应用基础研究以应用光学国家重点实验室为代表，以解决光学发展中的重大前沿基础技术为发展方向，围绕短波光学、衍射光学、液晶光学、紫外/极紫外遥感技术、先进光学制造检测与装校技术、光学信息融合与信息安全技术、成像光谱及成像仿真等领域开展研究工作，取得了既有前瞻性和自主知识产权，又有广泛应用前景的创新成果。
二、中国科学院长春应用化学研究所长春应化所高擎发展应用化学，贡献国家人民的旗帜，坚持走基础研究和应用研究协调发展之路，共取得科技成果1200多项，创造了多项“中国第一”，其中包括镍系顺丁橡胶、火箭固体推进剂、稀土萃取分离、高分子热缩材料等重大科技成果440 多项，荣获国家自然、发明、科技进步奖58项，院省（部）级成果奖380多项；申请国内和国际专利1400多项、授权700多项；发表科技论文12000多篇，专利申请、授权数和论文被sci 收录引用数持续位居全国科研机构前列。
主要研究领域：聚焦资源与环境、先进材料和新能源三大领域；开发稀土、二氧化碳、植物、水四类资源；发展先进结构、先进复合、先进功能三类材料；开拓清洁能源、高密度存储、节能三类技术。
高分子物理与化学国家重点实验室、电分析化学国家重点实验室、稀土资源利用国家重点实验室和国家电化学和光谱研究分析中心、国家长春质谱中心以及高分子工程实验室、绿色化学与过程实验室等创新基地和科技平台。
科学曲率、自由曲率、自由成型
科学曲率、自由曲率、自由成型（最新版）目录1.科学曲率的概念和应用2.自由曲率的定义和特点3.自由成型的实现和影响正文一、科学曲率的概念和应用科学曲率，又称为数学曲率，是一种描述空间几何性质的数学概念。
它可以理解为空间中某一点处的曲率，即曲面的弯曲程度。
科学曲率在许多科学领域都有重要应用，例如物理学、工程学和计算机科学等。
在现代科学研究中，对曲率的深入理解和应用，有助于推动各领域的发展。
二、自由曲率的定义和特点自由曲率是指在给定空间中，曲面在每个点处的曲率可以自由取值。
自由曲率具有以下特点：1.适应性强：自由曲率能够根据实际需求和问题特点，自适应地调整曲面的曲率，从而实现更优的性能和效果。
2.灵活性高：自由曲率允许曲面在各个方向上的曲率不同，使得曲面具有较高的形状自由度，可以更好地满足复杂场景的需求。
3.可控制性：通过对自由曲率的调控，可以实现对曲面形状的精确控制，提高设计和制造的精度和效率。
三、自由成型的实现和影响自由成型是一种基于自由曲率的制造技术，它可以实现对复杂形状的精确制造。
自由成型的实现主要依赖于计算机辅助设计和制造技术，通过对曲率的精确计算和控制，使得制造出的产品具有更高的质量和性能。
自由成型技术的出现和应用，对许多行业产生了深远的影响。
例如，在航空航天、汽车制造、建筑设计等领域，自由成型技术可以大幅提高产品的性能和美观度，降低生产成本，提高生产效率。
同时，自由成型也为生物医学、能源等领域的创新研究提供了有力支持。
总之，科学曲率、自由曲率和自由成型是密切相关的概念，它们在现代科学研究和工程应用中发挥着重要作用。
科学曲率、自由曲率、自由成型
科学曲率、自由曲率、自由成型摘要：一、科学曲率1.定义与概念2.应用领域3.重要性二、自由曲率1.定义与概念2.应用领域3.重要性三、自由成型1.定义与概念2.应用领域3.重要性正文：一、科学曲率科学曲率是一种描述物体表面曲率的数学概念，它反映了物体在空间中的形状变化。
科学曲率的研究可以帮助我们更好地理解物体在不同条件下的行为和变化，从而在科学、工程和制造等领域中发挥重要作用。
1.应用领域科学曲率在许多领域都有广泛的应用，如天文学、物理学、工程学、材料科学等。
在天文学中，科学家通过研究星体的曲率来推测它们的质量分布；在物理学中，曲率被用来描述流体的流动和传热过程；在工程学和材料科学中，科学曲率可以帮助优化设计，提高产品的性能和寿命。
2.重要性科学曲率作为一个基本的数学概念，对于科学研究和实际应用具有重要意义。
通过分析物体的曲率，我们可以更好地理解物体的性质和行为，从而为各种实际问题提供解决方案。
二、自由曲率自由曲率是一种更一般化的曲率概念，它不仅包括了科学曲率，还包括了非平凡的曲率。
自由曲率在数学和物理学等领域中有着广泛的应用。
1.应用领域自由曲率在数学、物理学、工程学等领域中都有重要的应用。
在数学中，自由曲率被用来研究流形的性质；在物理学中，自由曲率可以用来描述引力场的弯曲；在工程学中，自由曲率可以帮助优化设计，提高产品的性能和寿命。
2.重要性自由曲率作为一种更一般的曲率概念，对于研究和理解物体的形状和性质具有重要意义。
自由曲率不仅包括了科学曲率，还包括了更复杂的曲率情况，使得我们可以更准确地描述物体的形状和性质。
三、自由成型自由成型是一种利用自由曲率进行物体形状设计和制造的方法，它可以在各种材料和尺度上实现复杂的形状。
自由成型在制造、艺术和建筑等领域中都有广泛的应用。
1.应用领域自由成型在制造、艺术和建筑等领域中都有重要的应用。
在制造领域，自由成型可以帮助优化产品设计，提高生产效率；在艺术领域，自由成型可以用来创作各种复杂的形状和图案；在建筑领域，自由成型可以帮助实现复杂的建筑造型。
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项目名称：光学自由曲面制造的基础研究首席科学家：房丰洲天津大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部天津市科委二、预期目标（1）总体目标针对国家发展的重大需求对光学自由曲面制造技术的要求，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，揭示自由曲面成型过程中纳观尺度材料迁移新理论，掌握和研究光学自由曲面高效、纳米级精度加工工艺技术及装备的共性基础问题，发展具有自主知识产权、具有国际先进水平的高精度、可控面形的光学自由曲面加工技术，培育我国光学自由曲面加工领域在国际上具有重要影响的学术带头人和创新团队，推动我国制造技术基础理论研究，确立在光学自由曲面制造领域国际竞争中的优势地位，增强光学自由曲面核心关键器件自主创新能力，并将光学自由曲面制造理论向更多领域纵深发展，推动我国科技进步。
（2）五年预期目标在理论研究方面：解决光学自由曲面制造中的关键科学问题，为实现高精度、高效率和高可靠性的光学自由曲面制造技术与装备提供理论基础，跻身于国际制造科学研究领域的前沿。
•揭示光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的扰动规律，建立几何/物理/材料关联约束条件下光学自由曲面的空间机构构型创新设计与优化理论；•揭示光学自由曲面非均匀变流向纳观材料迁移规律，建立曲面成形过程中跨尺度材料特性演变、表层及近表层材料结构变化等基础理论；•揭示光学自由曲面物理再构过程中加工工具在力、热和化学等多场耦合环境下与加工材料之间相互作用和微观力学行为，建立加工工具的失效形式及其加工性能的演变理论；•揭示多物理场辅助下纳米切削行为、离子注入表面改性后的硬脆材料切削规律，建立工具磨损抑制及材料学分析测试理论。
在技术应用方面：通过本项目研究，在若干关键技术上取得源头创新成果，提升我国光学自由曲面制造装备及关键应用零部件的制造水平。
•设计光学自由曲面离轴三反望远光学系统，并完成系统中自由曲面器件的制造和装配，系统视场角达到50 º－60 º以上，成像质量接近衍射极限，同时解决子午与弧矢面间放大倍率的不一致问题；•实现光学晶体复眼结构器件（材料为ZnS/ZnSe）的设计及加工，具体技术指标为：单元尺寸≤10mm，单元数量>40个，整体尺寸<150mm，面形精度PV<10um，表面粗糙度Ra<8nm；实现下一代IC装备SMO光源系统中核心光学自由曲面非球面微透镜阵列（材料为光学玻璃/塑料）的设计及加工，具体技术指标为：透镜口径<150mm，单元尺寸≤1mm，单元数量>50个，面形精度PV<8um，表面粗糙度Ra<10nm；•突破纳米级刃口微刀具创成技术难题，实现纳观材料迁移机理验证，完成圆弧、直线、锯齿、尖角等典型刃口半径在30nm以下微刀具；•突破加工工具磨损抑制技术难点，为光学自由曲面加工提供先进工具和加工液，建立多物理场辅助切削在线实验装置和材料学分析测试平台；•突破原位测量系统设计和装配技术难题，建立激光干涉接触式探针测量和多功能集成柔性光学式原位测量系统，量程为150mm，测量分辨率达20nm，测量精度0.3um，实现光学自由曲面的测量、分析和质量控制；•构建光学自由曲面建模与光学特性评价平台、加工质量综合评估与控制平台，建立光学自由曲面形成过程的智能仿真与表面质量数字化评价体系，实现零部件的高效制造与性能定量预测。
在论文与人才培养方面：本项目研究过程中，拟发表论文200-240篇，其中三大检索收录论文占80%，申请专利10～20项；组织高水平的国际会议2~3次；形成具有重要国际影响的光学自由曲面制造技术研究队伍；涌现出一批优秀中青年人才，包括国际前沿学术带头人1～2人；培养博士生、硕士生50-80人。
三、研究方案光学自由曲面制造的关键技术中提炼出共性科学问题，分别从曲面建构、物理再构和精度改善三方面进行研究。
在研究方法上，通过理论与实验的紧密结合，将理论研究、技术开发和应用示范相结合，揭示材料在纳米尺度下相互作用的规律，建立光学自由曲面制造理论基础和关键技术平台，其成果适合应用于其他重大需求领域。
曲面建构：分析光学自由曲面的应用要求，借助光学理论将要求指标化，转换为具体的光学性能参数。
依据应用范围分为非成像和成像光学器件，结合计算机图形学进行光学性能参数和空间表达映射理论的分析。
针对非成像光学器件，利用非成像光学理论中的光学扩展量守恒定律和边缘光线原理，借助微分几何理论确定光学性能和空间表达的离散型映射模型；针对成像光学系统，建立自由曲面的直接光线追迹模型，综合多目标评价函数进行模型参数的最优化求解。
采用NURBS重构方法建构曲面型映射模型，重点考虑表达方式的一致性、高阶误差评定、空间特征解析等理论，进行空间表达的高精度建构、转型和特征解析。
结合以上研究成果和具体应用实例，建立光学自由曲面建模和光学特性评价体系及平台。
物理再构：建立几何/物理/材料（GPM）三元关联约束的多维集成光学自由曲面制造装备结构设计与开发理论，建立光学自由曲面加工精度关于加工装备多体多态动力学行为的反推演模型，研究提高精度稳定性的多态联合补偿策略。
基于光学自由曲面空间表达和空间特征解析理论，结合物理再构的运动学机制，实现加工区域划分策略和变行距轨迹及无缝衔接轨迹规划，并分析工具干涉检验与防干涉运动策略。
提取耦合动态特征对加工精度的扰动规律，建立基于耦合动态特征的控制参数与机械结构逆向优化匹配理论，研究控制参数的优化匹配对加工精度的调控机制。
综合以上研究成果及工艺试验结果，建立光学自由曲面智能成型仿真与表面质量数字化评价体系。
精度改善：该方面是本项目的研究重点之一，光学自由曲面的精度改善体现在表面质量和面形精度两个方面。
在表面质量的改善方面，重点依赖对纳观材料迁移行为和界面作用机理的透彻解析。
利用第一性原理和基于密度泛函平面波赝势方法，建立不同材料原子间的相互作用势能函数，进行纳米尺度材料迁移的分子动力学模拟，并通过桥尺度函数与利用连续域的离散单元方法的宏观模型仿真联合，获取成形过程中的宏观和微观物理信息，建立纳观非均匀变流向材料迁移理论。
利用现代摩擦学的理论与方法，进行纳观尺度的工具磨损机理的研究，分析多场耦合环境中加工工具与加工材料相互作用与微观力学行为，提出采用基于固结磨料化学机械磨削原理的光学自由曲面超精密加工新方法，利用加工过程中化学和机械复合作用实现高精度高表面质量表面的加工。
针对常用的硬脆性材料，采用多物理场辅助与离子注入表面改性技术，进行工具磨损抑制效应分析。
利用聚焦离子束进行纳米刃口工具的制备，完全符合模拟过程中的工具尺度，并采用锥面成形途径实现纳观材料迁移行为的分析验证。
同时辅以各种显微结构表征手段（如原子力显微镜、显微拉曼光谱分析等）对材料成形过程中表面/近表面微观结构的影响规律进行检测和观察。
原位测量系统的应用和补偿技术的开发是面形精度提高的重要手段。
利用激光干涉传感和激光共聚焦传感技术实现原位系统开发，建立测量方法及系统装配的精度模型，提高大量程原位测量系统的精度和稳定性，搭建光学自由曲面质量综合评估与控制平台，实现面形精度的评价和补偿。
以上立体布局使本项目研究方向构成一个整体，各研究方向较强的有机联系，有助于课题间交叉联合和项目持续推进，使研究向纵深发展。
四、年度计划一、研究内容光学自由曲面制造已成为提升国家经济发展的重要支撑技术，结合国家发展的重大需求和光学自由曲面制造的发展趋势，本项目以光学自由曲面空间构建与物理再构理论、再构过程的多态量耦合影响机制、纳米尺度多物理场材料成形机理、面形原位测量评价及面形可控工艺等关键共性技术为突破口，本项目围绕下列三个重要科学问题展开研究：1. 光学自由曲面性能要求与空间表达的映射规律及物理再构光学自由曲面给光学设计人员提供了很大的设计自由度，随着现代光学、生物医学、能源、通讯及微电子等领域应用需求的不断提高，新一代结构复杂的光学自由曲面也被纷纷提出。
设计的复杂性和随意性使其异于已有的传统光学器件，传统空间表达方式已很难胜任新型光学自由曲面描述。
这种面形的复杂性和高精度要求也给制造过程带来了众多工艺难点，同时，带来了至今仍无完善理论来系统解释的新现象，对先进制造领域提出了极大的挑战。
需要将机械学与数学、物理学、化学、计算机图形学、材料学等领域知识有机地结合起来，探索光学自由曲面制造中的性能要求和空间表达新规律，提出适应于应用需求变化的空间变化新方法，创建物理场复合作用机理以及物理再构的新原理和新工艺。
主要研究内容：①光学自由曲面形态学演变与空间表达新方法光学自由曲面的空间表达是制造过程中首要明确的基础问题。
自由曲面的形状任意性为空间表达的研究带来了众多难题，如自由曲面很难采用精确统一的空间表达策略进行可靠描述，仍无系统完善的自由曲面光学优化设计方法，光学像质评价及公差分析过程涉及到大量多目标约束等。
重点研究和解决以上关键基础问题，为光学自由曲面物理再构和测量评价补偿等提供有力支撑，主要的研究内容包括：•光学自由曲面空间表达一致性模型及空间特征解析；•光学自由曲面空间一致性模型重构高阶误差评定与规避策略；•照明系统多参数约束光学自由曲面高效数值解构及统筹优化；•成像系统光学性能与空间特征映射基础理论及像质评价体系；•光学自由曲面建模与光学特性评价平台。
②光学自由曲面成形过程的物理解析及再构策略随着光学自由曲面的精度、效率越来越高，高速、高加速度和变加速度成为加工装备动态行为的主要表现形式，装备的力学特性、热学特性、以及力、热耦合特性对加工质量和效率产生显著影响。
为最大限度提高自由曲面的面形精度、表面粗糙度等性能指标，研究光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的扰动规律，提供提高精度稳定性的多态联合补偿策略和控制参数与机械结构的优化匹配对加工精度的调控机制。
主要研究内容包括：•几何/物理/材料（GPM）三元关联约束下光学自由曲面成形的空间构型理论；•GPM约束下光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性模型；•光学自由曲面分域迭代加工理论与无缝变距轨迹规划；•时变工况激励下控制系统与机械机构耦合动态特征表达、对加工精度的扰动规律与调控机制；•光学自由曲面形成过程的智能仿真与表面质量数字化评价体系。
2. 光学自由曲面多场作用成形的材料迁移纳观物化行为与机制由于光学自由曲面加工过程的高速瞬态过程不宜表征和纳米尺度实验验证困难，被加工材料的原子级迁移行为尚不明确，成形过程中的界面作用机理也不完善，总之在世界范围内还没有形成以纳米精度为特征的光学自由曲面制造成熟理论。