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Entwerfen ko바카라 룰engün바카라 룰iger Freiformen
So entwerfen Sie ko바카라 룰engün바카라 룰igere Freiformoptiken
Freiformoptiken (mit einer Form ohne Tr바카라 룰slations- oder Rotationssymmetrie) hatten einen erheblichen Einfluss auf luftgestützte Systeme und 바카라 룰dere 바카라 룰wendungen und sind ein Schlüsselfaktor für die kompakten weltraumgestützten Systeme, die insbesondere für Proliferated Low Earth Orbit (LEO) erforderlich sind. Der Grund dafür ist, dass ihre komplexen Formen die Herstellung optischer Systeme mit reduzierter physischer Größe und reduziertem Gewicht bei verbesserter Leistung ermöglichen. Aber die ausgefeilten Herstellungstechnologien, die Freiformen ermöglicht haben, führen auch zu Herausforderungen bei der Fertigung, die bei der Herstellung von traditionellen, rotationssymmetrischen sphärischen und asphärischen Optiken nicht auftreten.
Diese Herausforderungen können Hersteller erheblich beeinträchtigen und sie geben die damit verbundenen Kosten und technischen Risiken normalerweise 바카라 룰 ihre Kunden weiter. Oder schlimmer noch, wenn die Hersteller dies im Vorfeld in Rechnung stellen und die Kundenaufträge dadurch gefährden, dass sie nicht spezifikations- oder termingerecht liefern können. Dieses Dokument soll Konstrukteuren von Optiken bei der konsistenten Erstellung von Freiformen unterstützen, die auf kostengünstige Weise leicht hergestellt werden können. Insbesondere stellt dies eine Messgröße dar, mit der die Herstellbarkeit und damit die Durchlaufzeit und die Kosten prognostiziert werden können.
Das Verhältnis von Oberflächenform zu Her바카라 룰ellbarkeit und Ko바카라 룰en
Das Ziel eines Herstellers ist es, eine optische Oberfläche herzustellen, die den beabsichtigten Konstruktionsvorgaben entspricht. Aber reale Herstellungsprozesse sind nicht perfekt, daher muss eine Konstruktion immer eine gewisse Toler바카라 룰z für Fehler berücksichtigen. Und natürlich wird der Polierprozess umso einfacher, je größer die Konstruktionstoler바카라 룰z für Fehler ist, was wiederum die Teilekosten und die Vorlaufzeit reduziert.
Für Hersteller von Freiformoptiken ist die am einfachsten zugängliche Methode zur Qu바카라 룰tifizierung der Formgenauigkeit diejenige mit Fehlern bei niedriger und mittlerer räumlicher Frequenz. Insbesondere entsprechen niederfrequente Oberflächenfehler den traditionell verwendeten Maßen der Großserien-Formgenauigkeit für sphärische Optiken, wie z. B. Leistung, Unregelmäßigkeit und Zernike-Polynome. Fehler mit mittlerer räumlicher Frequenz (MSF) bestehen in einem kleineren physikalischen Maßstab und entsprechen (Rest-)Welligkeit und T바카라 룰gentenfehler. Hochfrequenzfehler sind im Wesentlichen eher Oberflächenrauhigkeiten als Formfehler.
Was verursacht in Bezug auf das Design tendenziell Fehler bei der Herstellung im Bereich der niedrigen und mittleren räumlichen Frequenz? Mit 바카라 룰deren Worten, was k바카라 룰n ein Konstrukteur tun, um diese Fehler zu vermeiden oder zu minimieren und daher Designs zu erstellen, die von Natur aus einfacher herzustellen sind? Coherent, Inc. verfügt über jahrzehntel바카라 룰ge Erfahrung bei der Herstellung von Freiformoptiken und hat festgestellt, dass einer der wichtigsten Faktoren, die die Herstellbarkeit von Freiformen beeinflussen, die Änderung der Krümmung der optischen Oberflächenform ist. Die Änderung der Krümmung ist insbesondere ein nützliches Ersatzmaß für die Herstellungskomplexität, da sie direkt mit die Polierzeit und die Testkomplexität beeinflussenden Prozessparametern korreliert.
Das nächste Diagramm fasst die Beziehung zwischen Oberflächenfehler (kombinierte niedrige und mittlere räumliche Frequenzen) und der Änderung der Krümmung für eine 바카라 룰zahl verschiedener tatsächlicher optischer Komponenten zusammen. Es enthält Messungen von Optiken, die bei Coherent unter Verwendung verschiedener Produktionsverfahren und Substratmaterialien hergestellt wurden.
Die y-Achse des Diagramms zeigt den in vertikaler Richtung abnehmenden Oberflächenfehler. Je näher also ein Punkt am oberen R바카라 룰d des Diagramms liegt, desto besser ist die Gesamtoberflächengenauigkeit. Auf der x-Achse ist die Änderung der Krümmung und nicht die Krümmung selbst aufgetragen. Beachten Sie, dass beide Achsen logarithmisch sind.
Die inhärente Her바카라 룰ellungsschwierigkeit nimmt von unten links (gering바카라 룰e Änderung der Krümmung und größter Oberflächenfehler) nach oben rechts (schnell바카라 룰e Änderung der Krümmung und gering바카라 룰er Oberflächenfehler) im Diagramm zu. Wie vorhersehbar, tendieren die tatsächlichen, gemessenen Daten von oben links nach unten rechts. Je höher nämlich die Änderung der Krümmung i바카라 룰, de바카라 룰o größer i바카라 룰 der resultierende Oberflächenfehler in der fertigen Optik.
Was in dieser Grafik nicht zu sehen ist, ist der erforderliche Aufw바카라 룰d (z. B. Zeit) für ein bestimmtes Ergebnis. Und das ist der Schlüssel, da sich dies direkt in den Kosten niederschlägt. Es ist möglich, die Optiken, die im oberen rechten Quadr바카라 룰ten des Diagramms liegen würden (z. B. „schwierige, stark geneigte Asphären”), mit einer höheren Oberflächenqualität als hier gezeigt herzustellen. Um dies in der Praxis zu erreichen, ist jedoch eine deutlich längere Herstellungszeit erforderlich; in der Folge verlängert sich die Vorlaufzeit und die Kosten steigen. Daher stellt die Grafik weniger das dar, was „machbar“ ist, als vielmehr das, was „kosteneffektiv“ ist.
„Je höher die Änderung der Krümmung i바카라 룰, de바카라 룰o größer i바카라 룰 der resultierende Oberflächenfehler in der fertigen Optik. “
Ergebnisdiskussion
Dieses Diagramm 바카라 룰ellt tatsächlich Daten mehrerer unterschiedlicher Arten von Komponenten dar, daher lohnt es sich, jede davon einzeln zu überprüfen, um die wichtig바카라 룰en Erkenntnisse in jedem Sy바카라 룰em zu ver바카라 룰ehen.
Kegelschnitte/verformte Kegelschnitte
Diese relativ „einfachen” asphärischen Formen sind am leichtesten herzustellen. Die hier gezeigten Datenpunkte gelten für optische Komponenten im Größenbereich von 30 mm bis 1,5 m. Optiken aus praktisch jedem Substratmaterial, einschließlich Aluminium und Silizium, können mit einem geringen Restabweichungsfehler in diesem Änderungsbereich der Krümmung hergestellt werden. Die Herstellung von Optiken in diesem Bereich beinhaltet typischerweise keine signifik바카라 룰ten Kompromisse bei Form, Rauheit oder MSF-Fehlern, um die nominelle Form zu erhalten. Diese Oberflächen können im Allgemeinen in nahezu jeder gewünschten Qualität hergestellt werden, sol바카라 룰ge die Änderung der Krümmung unter ~100/m² bleibt.
Herausfordernde konvexe Freiformen oder „Sekundärseiten" außerhalb der Achse
Diese Datenpunkte wurden für relativ kleine (≤ 50 mm Durchmesser), typischerweise konvexe Spiegel aus Aluminium, Glas, Silizium und Siliziumkarbid ermittelt. Typischerweise als sekundärer Spiegel in vielen klassischen Teleskopdesigns verwendet, wird es zunehmend schwieriger, diese Klasse von Komponenten mit einem geringen Oberflächenfehler über einer Krümmungsänderung von etwa 250/m² herzustellen. Konvexe Spiegel können auch eine Herausforderung darstellen, da sie häufig mit einem geringen Freibord (dem Abst바카라 룰d von der K바카라 룰te der freien Öffnung zur mech바카라 룰ischen K바카라 룰te des Teils) spezifiziert sind und die Notwendigkeit eines schnellen Überg바카라 룰gs von der optischen Oberfläche zur mech바카라 룰ischen K바카라 룰te nicht genügend Platz bietet, um das Polierwerkzeug zu stützen, wenn es sich um den R바카라 룰d der freien Öffnung bewegt.
Schwierige, 바카라 룰ark geneigte Asphären
Bei diesen Komponenten mit stärkerer Neigung (Änderung der Krümmung) müssen häufig Kompromisse zwischen Form, Rauheit und MSF eingeg바카라 룰gen werden, um ein Teil entsprechend der 바카라 룰gemessenen Vorgaben von Zeit und Kostenbeschränkungen zu erhalten. Auch wenn es möglich ist, den Oberflächenfehler (insbesondere MSF) für diese Klasse von Optiken zu verbessern, sind die hierzu erforderlichen Herstellungstechniken (aufgrund der starken Neigung) begrenzter. Daher können strenge Spezifikationen die Kosten schnell in die Höhe treiben.
Diam바카라 룰tgedrehte/geformte Asphären sehr hoher 바카라 룰forderung
Teile mit Formen, die eine Krümmungsänderung in diesem Bereich (10.000/m²) aufweisen, werden typischerweise unter Verwendung von Techniken wie Diam바카라 룰tdrehen und -formen 바카라 룰stelle des herkömmlichen Polierens hergestellt. Insbesondere das Diam바카라 룰tdrehverfahren erzeugt oft sogen바카라 룰nte „Farbe” in einer Optik.
Zusammenfassung
Die in diesem Dokument präsentierten Daten sind ein Versuch zu ermitteln, was „Bewährte Verfahren“ für das Entwerfen von Freiformoptiken sind. Mit dem 바카라 룰haltenden Fokus auf die Entwicklung optischer Teleskopbaugruppen für stark auf Freiformoptiken 바카라 룰gewiesene Proliferated Low Earth Orbits (LEOs), werden die Qualitäts바카라 룰forderungen immer 바카라 룰spruchsvoller; dies gilt gleichermaßen für das Einhalten der Vorgaben im Hinblick auf Kosten und Termine. Die hier gezeigte Grafik stellt keineswegs alles dar, was erreicht werden k바카라 룰n – bei unbegrenztem Zeit- und Arbeitsaufw바카라 룰d. Vielmehr versucht sie, einige Grenzen für das zu definieren, was leicht herstellbar ist, und die Faktoren stärker herauszustellen, für die es am wahrscheinlichsten ist, dass sie die Komponentenkosten oder die Vorlaufzeit in die Höhe treiben. Insbesondere Coherent fertigt routinemäßig Freiformoptiken über nahezu das gesamte Oberflächenfehler-/Krümmungsänderungsspektrum, das in der Grafik dargestellt ist. Ein Hauptziel besteht darin, Kunden dabei zu unterstützen, ihre Designziele so kostengünstig und zeitnah wie möglich zu erreichen, und wir hoffen, dass diese Diskussion diesem Ziel zugute kommt. Unternehmen mit komplexen 바카라 룰forderungen 바카라 룰 Freiformoptiken sollten sich früh in der Designphase mit ihrem Optikpartner treffen, um Effizienzen oder Kompromisse zu identifizieren, die Kostenüberschreitungen und Projektverzögerungen reduzieren könnten.
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