曲面仿生光學(xué)復(fù)眼建模設(shè)計(jì)及其加工路徑規(guī)劃研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)成像系統(tǒng)在國(guó)防尖端裝備及民用工業(yè)中應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，人們對(duì)其要求也不斷提高。如智能武器、智能機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)以及微型飛行器等，期望整個(gè)系統(tǒng)重量輕、體積小、視場(chǎng)大以及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)更敏感。近年來(lái)，由于系統(tǒng)的機(jī)械裝置和電子器件進(jìn)一步小型化，輕量化已變得越來(lái)越困難。因此許多科研機(jī)構(gòu)想通過(guò)縮小光學(xué)系統(tǒng)部位從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到輕量化與小型化。仿生光學(xué)復(fù)眼具有體積小、重量輕、視場(chǎng)大、靈敏度高、可測(cè)速等優(yōu)點(diǎn)，因而引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)

2、注。各國(guó)學(xué)者紛紛對(duì)光學(xué)復(fù)眼展開(kāi)研究，并取得了一定的研究成果，但其成像仍然存在一定的缺點(diǎn)。因此，怎樣進(jìn)一步提高光學(xué)復(fù)眼的成像特性變得尤為重要，給仿生光學(xué)復(fù)眼的研究提出了新的挑戰(zhàn)。
　　本文首先通過(guò)對(duì)仿生光學(xué)復(fù)眼進(jìn)行光學(xué)理論分析，得到了仿生光學(xué)復(fù)眼小眼的三維空間函數(shù)關(guān)系式。該仿生復(fù)眼小眼采用高次擬合曲面取代球面陣列小眼，提高小眼在近光軸以外部分的成像特性，克服了球面小眼成像過(guò)程中中間清晰邊沿模糊的缺點(diǎn)，改善了復(fù)眼的成像效果。
　

3、　其次，通過(guò)小眼三維空間函數(shù)生成的點(diǎn)云，利用Pro/E逆向工程實(shí)現(xiàn)了小眼的初始網(wǎng)格化。采用基于三角形遞歸分割插補(bǔ)算法的RecurSurface（重構(gòu)曲面）系統(tǒng)完成了小眼的重構(gòu)，重構(gòu)精度達(dá)到2nm。通過(guò) RecurSurface（重構(gòu)曲面）系統(tǒng)與Pro/E的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)復(fù)眼的造型。該仿生光學(xué)復(fù)眼整體尺寸為19×17×3mm，由七個(gè)近似六邊形的小眼組成，以中間小眼為基準(zhǔn)，其余六個(gè)小眼分別繞中間小眼六條邊旋轉(zhuǎn)20°。近似六邊形的小眼組合，

4、消除了球面小眼組合過(guò)程中存在的間隙，克服了球形小眼復(fù)眼成像過(guò)程中存在“麻點(diǎn)”的不足，進(jìn)一步改善了復(fù)眼的成像特性。
　　最后，研究了加工路徑及加工參數(shù)對(duì)仿生光學(xué)復(fù)眼加工精度的影響，并應(yīng)用Pro/E數(shù)控仿真模塊對(duì)構(gòu)建的仿生光學(xué)復(fù)眼模型進(jìn)行數(shù)控仿真及代碼后置處理，生成了可用于實(shí)際加工的復(fù)眼G-代碼。同時(shí)，為了消除實(shí)際加工中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，利用Vericut對(duì)Pro/E仿真生成的G-代碼進(jìn)行驗(yàn)證。將G-代碼進(jìn)行格式變化，生成PMAC控制器