تجزیه و تحلیل توسعه و وضعیت موجود در فن آوری پیشرفته پردازش نوری

اکنون دشوار است دریابید که تقریباً همه سیستمهای تسلیحاتی نظامی به دستگاههای مختلف حسگر فوتوالکتریک مجهز هستند و در این دستگاههای حسگر فوتوالکتریک ، کم و بیش سبکهای مختلفی از اجزای نوری استفاده شده است. از مطالب گزارش پیمایشی که توسط ارتش ایالات متحده ساخته شده است ، می دانیم که از سال 1980 تا 1990 ، لیزر ارتش ایالات متحده و محصولات تصویربرداری حرارتی مادون قرمز به 1،147،700 قطعه از انواع مختلف نوری نیاز داشتند که از این تعداد 635،900 قطعه قطعه نوری کروی استفاده نشده است. 234،600 قسمت نوری کروی ، 181،000 قسمت نوری تخت و 96200 آینه اسکن چند وجهی وجود دارد. مخزن M1 را به عنوان مثال در نظر بگیرید. از حدود 90 لنز ، 30 منشور و آینه های مختلف ، پنجره ها و اجزای لیزر استفاده می کند. یک مثال دیگر یک عینک دید کوچک شبانه خلبان AN / AVS-6 است که از 9 قسمت نوری کروی و 2 قسمت نوری کروی استفاده می کند.

از دهه 1970 ، فناوری نوری نظامی که توسط تصویربرداری حرارتی مادون قرمز و لیزرهای پر انرژی نشان داده می شود ، به سرعت توسعه یافته است. سیستم های نوری نظامی نه تنها به کیفیت تصویر خوب ، بلکه به اندازه کوچک ، وزن سبک و ساختار ساده نیز نیاز دارند. این یک آزمایش شدید برای صنعت پردازش نوری است. به منظور همگام شدن با پیشرفت زمان و طراحی و تولید سیستمهای تصویربرداری نوری با کیفیت بالا ، صنعت پردازش قطعات نوری در دهه 1970 فعالیتهای انقلابی و نوآوری در مقیاس بزرگ را انجام داده و بسیاری از پردازش های جدید قطعات نوری را تحقیق و توسعه داده است روشها ، مانند سطوح کروی. روش پردازش قطعات نوری. در 10 سال گذشته ، فناوری جدید پردازش قطعات نوری بیشتر ترویج و رواج یافته است. در حال حاضر ، فناوری های پردازش قطعات نوری که معمولاً در خارج از کشور مورد استفاده قرار می گیرند شامل موارد زیر است:

فناوری عددی تک نقطه ای کنترل عددی رایانه ای ، فناوری قالب گیری لنز شیشه ای نوری ، فناوری قالب گیری پلاستیکی نوری ، فناوری سنگ زنی و پرداخت کنترل عددی کامپیوتر ، فناوری تکثیر رزین اپوکسی ، فن آوری الکتروفرمینگ ... و فن آوری سنتی سنگ زنی و پرداخت.

2. فناوری عددی کنترل نقطه ای کنترل عددی کامپیوتر

فناوری عددی تک نقطه ای کنترل عددی رایانه ای یک فناوری پردازش قطعه نوری کروی است که اولین بار توسط موسسه تحقیقات دفاع ملی ایالات متحده در دهه 1960 توسعه یافت و در دهه 1980 ترویج و اعمال شد. از ابزارهای طبیعی تک برلیان بر روی تراشهای فوق العاده دقیق CNC استفاده می کند. تحت کنترل دقیق ابزار ماشین و محیط پردازش ، مستقیماً از ابزارهای الماس برای چرخش تک نقطه ای برای پردازش قطعات نوری کروی استفاده می کند که از نظر کیفیت نوری مطابقت دارند. این فناوری عمدتا برای پردازش بلورهای مادون قرمز کوچک و متوسط ​​و قطعات نوری مواد فلزی استفاده می شود. مشخصات آن بهره وری تولید بالا ، دقت پردازش بالا ، تکرارپذیری خوب ، مناسب برای تولید انبوه و هزینه های پردازش به طور قابل توجهی کمتر از فن آوری های سنتی پردازش است. قطعات نوری با قطر کمتر از 120 میلی متر توسط این فناوری تراشکاری الماس دارای دقت سطح 1/2 ～ 1 لیتر هستند و میانگین ریشه مربع مقدار زبری سطح 0.06 6 0.06 میلی متر است.

در حال حاضر ، موادی که با استفاده از فناوری تراشکاری الماس قابل پردازش هستند عبارتند از: فلزات غیر آهنی ، ژرمانیوم ، پلاستیک ها ، کریستال های نوری مادون قرمز (تلورید کادمیوم جیوه ، آنتیمونید کادمیوم ، پلی سیلیکون ، سولفید روی ، سلنید روی ، کلرید سدیم ، کلرید پتاسیم ، کلرید استرانسیم ، فلوراید منیزیم ، فلورید کلسیم ، نیکلات لیتیوم ، کریستال KDK) نیکل بدون برق ، مس بریلیم ، شیشه کالکوژنید بر پایه ژرمانیم و ... مواد فوق می توانند به طور مستقیم نیازهای سطح سطح نوری را برآورده کنند. این فناوری همچنین می تواند شیشه ، تیتانیوم ، تنگستن و سایر مواد را پردازش کند ، اما در حال حاضر نمی تواند مستقیماً الزامات کیفیت سطح نوری را برآورده کند و نیاز به سنگ زنی و پرداخت بیشتر دارد.

علاوه بر پردازش مستقیم قطعات نوری کروی و کروی ، از فناوری تبدیل عددی الماس تک نقطه ای کنترل عددی کامپیوتر همچنین می توان برای پردازش قطعات مختلف نوری قالب های تشکیل دهنده و اجزای سازنده قطعات نوری ، مانند پردازش قالب های قالب گیری شیشه ، قالب های کپی ، و پلاستیک های نوری استفاده کرد. قالب قالب تزریقی و بدنه دستگاه برای پردازش و تکثیر قطعات نوری اپوکسی و غیره همراه با فرآیند پوشش کربن سخت و فناوری تکثیر رزین اپوکسی ، می تواند آینه ها و لنزهای کروی با دقت نسبتاً ارزان قیمت تولید کند. اگر لوازم سنگ زنی به تراش الماس اضافه شود یا از ابزارهای سرامیکی استفاده شود ، تجهیزات دقیق نصب شده و برش الماس در دمای پایین -100 درجه سانتیگراد انجام شود ، دامنه کاربرد این فناوری بیشتر گسترش می یابد. در حال حاضر ، مرکز نوری دانشگاه آریزونا از این فناوری برای جایگزینی فن آوری سنتی پردازش دستی استفاده کرده است ، اما هنگام پردازش قطعات نوری شیشه ، نمی توان آن را مستقیماً به آینه نوری تبدیل کرد که از نظر کیفیت مطابقت داشته باشد و پرداخت انعطاف پذیر هنوز ضروری.

اثرات فنی و اقتصادی چرخش الماس تک نقطه ای قطعات نوری بسیار مشهود است. به عنوان مثال ، هنگام پردازش آینه سهموی 90 درجه خارج از محور با قطر 100 میلی متر ، اگر از فرآیند سنگ زنی و پرداخت سنتی استفاده شود ، دقت سطح می تواند تا 3 میلی متر (5 لیتر) برسد و زمان پردازش 12 ماهانه طول می کشد ، هزینه پردازش هر آینه سهمی 50000 دلار است.

با استفاده از روش تراش الماس ، می توان آن را در 3 هفته به پایان رساند ، هزینه پردازش فقط 4 هزار دلار است و دقت سطح می تواند به 0.6μm (1 λ) برسد. هانی ول از ایالات متحده از این فناوری برای پردازش آینه اسکن چهار ضلعی دستگاه شناسایی مادون قرمز AN / AAD-5 استفاده کرد. اندازه هر طرف آینه چرخان 88.9 "203.2 میلی متر است ، صافی هر طرف 1/2 و دقت زاویه ای 90 ° ± 42 لازم است. با استفاده از تراش ، 124 آینه چرخان در حال اسکن در مدت 15 ماه پردازش شدند ، و کیفیت مطابق با الزامات فنی طراحی بود. هر آینه چرخان در مقایسه با پردازش با روش های پردازش سنتی ، 2770 دلار پس انداز می کند. هانی ول از این فرآیند برای تولید 200 آینه چرخان چهار ضلعی استفاده کرد و در مجموع نزدیک به 900000 دلار پس انداز کرد. علاوه بر این ، 100000 آینه هواپیما برای دستگاه شناسایی مادون قرمز AN / AAD-5 پردازش شد و بیش از 10 میلیون دلار پس انداز شد. در طی 10 سال از 1980 تا 1990 ، هزینه پردازش 4 نوع قطعات نوری نظامی ، از جمله هواپیما (50 \&# 39؛&# 39؛ 50 میلی متر) ، چند وجهی (قطر 90 میلی متر) ، سطح کروی (قطر 100 میلی متر) و سطح کروی (قطر 125 میلی متر) ، بر اساس اقتصاد محافظه کارانه استوار بود. طبق نتایج محاسبه ، وزارت دفاع ایالات متحده در مجموع حدود 400 میلیون دلار پس انداز کرده است.