自由曲面反射式照明光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的研究

在國內(nèi)首次從模型建立、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、質(zhì)量評(píng)價(jià)、公差分析等各方面系統(tǒng)地開展對(duì)照明光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法的研究。選擇自由曲面反射式照明系統(tǒng)作為突破口，旨在解決光源和系統(tǒng)特性的精確描述、非順序光路的快速追跡、照明性能的準(zhǔn)確分析計(jì)算、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的自動(dòng)確定、針對(duì)實(shí)際（擴(kuò)展）光源的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造工藝的誤差分析等一系列關(guān)鍵問題。研制出的實(shí)用化自由曲面反射式照明系統(tǒng)CAD軟件將滿足我國車燈行業(yè)的急需，推動(dòng)我國汽車工業(yè)的發(fā)展；同時(shí)在道路、室內(nèi)、裝飾、舞臺(tái)照明等各個(gè)方面也有廣闊的應(yīng)用前景。此外，它還將為我們進(jìn)一步研制具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用照明系統(tǒng)CAD軟件、解決其它各類照明問題（如激光光束整形、光刻機(jī)精確曝光、液晶背光板設(shè)計(jì)等）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提供良好的工作平臺(tái)。對(duì)提高我國各類照明光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平、推動(dòng)相關(guān)的生產(chǎn)和科研的發(fā)展具有十分重要的意義。 2100433B

自由曲面是工程中最復(fù)雜而又經(jīng)常遇到的曲面，在航空、造船、汽車、家電、機(jī)械制造等部門中許多零件外形，如飛機(jī)機(jī)翼或汽車外形曲面，以及模具工件表面等均為自由曲面。工業(yè)產(chǎn)品的形狀大致上可分為兩類或由這兩類組成:一類是僅由初等解析曲面例如平面、圓柱面、圓錐面、球面等組成。大多數(shù)機(jī)械零件屬于這一類。可以用畫法幾何與機(jī)械制圖完全清楚表達(dá)和傳遞所包含的全部形狀信息。另一類是不能由初等解析曲面組成，而由復(fù)雜方式自由變化的曲線曲面即所謂的自由曲線曲面組成。例如飛機(jī)，汽車，船舶的外形零件。自由型曲線曲面因不能由畫法幾何與機(jī)械制圖表達(dá)清楚，成為擺在工程師面前首要解決的問題。

自由曲面加工包括曲面造型、曲面光順、軌跡規(guī)劃和數(shù)控編程等。其中NC軌跡的生成是自由曲面加工的關(guān)鍵，而對(duì)于形狀復(fù)雜的自由曲面零件，如何解決NC軌跡生成過程中的干涉處理又是其中的關(guān)鍵。過程大致總結(jié)如下:首先在被加工曲面上規(guī)劃刀具路徑，確定合理的走刀步距，在給定的步距點(diǎn)上檢查干涉情況，消除干涉確定該步距點(diǎn)上所要求的刀位點(diǎn)。沿著刀具路徑，計(jì)算出每一步距上刀位點(diǎn)，它們的有序集合就在被加工曲面上形成了一條數(shù)控刀具軌跡。 2100433B

主要用于汽車?yán)炷Ｐ?、注模、輪機(jī)葉片、艦船螺旋槳及各種玩具成型塑料模等，隨著自由曲面應(yīng)用的日益廣泛，對(duì)自由曲面的設(shè)計(jì)、加工越來越受到人們的關(guān)注己成為當(dāng)前數(shù)控技術(shù)和CAD/CAM的主要應(yīng)用和研究對(duì)象。