自由曲面反射式照明光學系統(tǒng)計算機輔助設計的研究項目摘要

在國內首次從模型建立、結構優(yōu)化、質量評價、公差分析等各方面系統(tǒng)地開展對照明光學系統(tǒng)的計算機輔助設計方法的研究。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、照明性能的準確分析計算、系統(tǒng)結構參數(shù)的自動確定、針對實際（擴展）光源的結構優(yōu)化、制造工藝的誤差分析等一系列關鍵問題。研制出的實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，推動我國汽車工業(yè)的發(fā)展；同時在道路、室內、裝飾、舞臺照明等各個方面也有廣闊的應用前景。此外，它還將為我們進一步研制具有獨立知識產權的通用照明系統(tǒng)CAD軟件、解決其它各類照明問題（如激光光束整形、光刻機精確曝光、液晶背光板設計等）打下堅實的基礎，提供良好的工作平臺。對提高我國各類照明光學系統(tǒng)的設計水平、推動相關的生產和科研的發(fā)展具有十分重要的意義。 2100433B

自由曲面是工程中最復雜而又經(jīng)常遇到的曲面，在航空、造船、汽車、家電、機械制造等部門中許多零件外形，如飛機機翼或汽車外形曲面，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)機械零件屬于這一類?？梢杂卯嫹◣缀闻c機械制圖完全清楚表達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，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械制圖表達清楚，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鍵，而對于形狀復雜的自由曲面零件，如何解決NC軌跡生成過程中的干涉處理又是其中的關鍵。過程大致總結如下: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，在給定的步距點上檢查干涉情況，消除干涉確定該步距點上所要求的刀位點。沿著刀具路徑，計算出每一步距上刀位點，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

主要用于汽車拉伸模型、注模、輪機葉片、艦船螺旋槳及各種玩具成型塑料模等，隨著自由曲面應用的日益廣泛，對自由曲面的設計、加工越來越受到人們的關注己成為當前數(shù)控技術和CAD/CAM的主要應用和研究對象。