自由曲面能有效地简化光学系统结构并提高其性能,在照明光学系统和成像光学系统中均具有良好的应用前景。为了实现自由曲面的高精度光学检测,分析了自由曲面的计算机全息图（CGH）检测方法并讨论了它的限制因素;探讨了使用基准CGH区域解决自由曲面检测时的对准问题;设计并制作了直径为180 mm的CGH对某三次方项波前编码自由曲面（口径150 mm,PV为6λ,λ@632.8 nm）进行了光学检测,该方法的检测结果（0.068λrms）与非零位检测方法的检测结果（0.067λrms）一致,实验验证了自由曲面的CGH检测方法。该方法具有易对准、精度高和效率高的优点。

SiC是目前空间用大口径反射镜的首选材料，随着空间光学系统的发展。出现了1m以上空间用SiC反射镜的需求。对该反射镜采用焊接拼接然后再进行加工可以节约成本，降低风险。作为演示实验件，首先，对直径为600mm的焊接SiC反射镜进行了焊接拼接，粗磨成型、精细研磨和粗抛光。然后。采用CCOS技术对反射镜进行了精抛光，并分析了加工过程中焊缝边缘优先去除的原因和抛光过程镜面变形对加工结果的影响。最后，反射镜面形收敛到RMS值1／20λ（λ=632．8nm）。结果表明，所采用的焊接技术和加工工艺制造的反射镜可以满足空间反射镜的需要。

对有限元法在反射镜组件模态分析中产生的误差进行了定量评价及试验验证。阐述了算法误差、材料参数误差以及连接关系的简化处理等3个主要误差源对分析结果带来的影响。从模态分析的基本原理出发,得出算法选择引入的误差〈1%;材料参数误差的传递因子可从公式推导以及试算数据拟合的方法得到,误差的参与权重因子可通过模态振型来获得;而螺钉连接关系简化处理引入的误差则通过简化处理螺钉连接关系与详细分析两种有限元模型的结果来获得。试验结果表明,在有限元分析中,若对连接关系进行了简化处理,反射镜组件模态分析结果的误差将达到10%左右;若对螺钉进行有限元建模,在组件的分析中考虑螺钉刚度的贡献,误差可以控制在5%以内。分析结果与试验结果基本吻合,表明对螺钉连接关系的处理方式是决定分析结果误差的关键因素,在高精度的...

为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验，研究了无像差点法以及补偿检验法方案。经过比较优选，确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器，设计精度为PV：0．008 2λ，RMS：0．0029λ（λ=632．8nm）。采用会聚光束，使用大口径数字干涉仪进行凸非球面正面检测，最终检测结果为0．022λ（RMS）。所述补偿器的设计方法和要求具有普遍性，设计结果也可用于同类型大口径凸非球面检验用补偿器的设计。采用该方法提高了凸非球面检测精度，并且在凸非球面镜的材料选择、结构设计、支撑方式等方面提供了更多的优化空间，为新型光学材料在凸非球面反射镜的应用奠定了基础。

对钉齿式残膜回收机的关键部件进行详细设计,对凸轮盘和圆盘耙进行受力分析,设计圆盘耙安装在捡拾装置的前端,可以起到碎土作用,为捡拾扎膜提供便利。作业机在捡拾装置后面安装一排起膜铲,可以增大扎膜机率。对起膜铲的铲刀进行受力分析,得出作业时铲刀的倾角越大,起膜铲所受到的阻力就越大。

为了使大孔径长条形空间反射镜支撑结构同时满足高刚度、高强度和良好的热尺寸稳定性要求,建立了反射镜支撑系统的模态解析数学模型,并对该模型所描述的反射镜沿各轴向的平动和转动模态特性进行了研究。根据模态解析解得出3个支撑点确保质量分布相对均匀时,系统的动-静态刚度最大的结论,并结合有限元分析技术确定了反射镜的支撑位置。此外,在支撑结构中设置了柔性环节,改善了反射镜在各工况下所受的应力环境以确保其光学性能。通过优化柔性铰链最薄处的厚度和圆弧半径两个参数来调节反射镜的面形精度,使面形精度满足设计要求。分析及试验结果表明：柔性铰链最薄处厚度为4 mm,圆弧半径为2 mm时,反射镜在重力和4℃均匀温升工况下的面形精度RMS值均优于12.3 nm;组件实际一阶固有频率为146 Hz,与有限元分析结果的误差小于5%;柔性支撑结构...

针对大口径非球面反射镜在研磨阶段后期其面形与理想面形存在较大偏差，且表面粗糙度较大、反射率较低，采用轮廓仪和普通干涉仪检测无法满足测试要求等问题，提出采用动态范围大且精度高的Shack—Hartmann波前传感器来检测大口径非球面反射镜。研究分析了Shack—Hartmann波前传感器检测系统的原理及系统误差并编写了相应的数据处理软件。为了验证该方法的可行性，对已经加工完成的350mm口径旋转对称双曲面面形进行了检测，测量得到的面形误差PV值、RMS值分别为0．388X、0．043k（k=632．8nm）；与干涉测量的标准结果进行了对比，得到的面形偏差PV值、RMS值分别为0．014x和0．001k。对比结果表明，Shack-Hartmann波前传感器的测量结果正确可靠，从而验证了Shack-Hartmann波前传感器检测大口径非球面反射镜的可行性。

为实现对用于红外侦察、预警相机中的非球面元件的快速加工,研制成功了具有两种运动方式、双磨头姿态的六轴联动型非球面数控光学加工中心FSGJ-Ⅱ。在系统多机构自由度的优势下,对系统加工、检测轨迹进行了优化设计。同时,基于对相邻点面形变化率的比较,借助于一实际矩形离轴非球面,构建了适用于非回转对称离轴非球面加工、检测轨迹的常规方程。

采用模式控制对能动光学系统的有效运行是十分重要的。针对1.2m能动镜,对常见的泽尼克模式、主镜的自由振荡模式和本征模式进行了分析,其中本征模借鉴于薄膜反射镜的模式分析,但尚未见到用于能动主镜的模式控制,从能动镜对各模式的拟合精度以及选用的模式数量与能动镜系统的校正能力的关系考虑,选择离焦、三阶彗差和9阶本征模作为1.2m能动光学系统的校正模式,其中离焦和三阶彗差由次镜的平移和倾斜进行校正,9阶本征模由主镜背面的力驱动器阵列进行校正。

为解决残膜回收时板结土壤与边膜粘结导致边膜回收率低的问题，根据圆盘开沟器的结构设计了一种圆盘扎辊式残膜回收机，通过分析碎土圆盘的工作原理和受力情况，建立了圆盘碎土时的力学模型。利用ANSYS Workbench软件对圆盘碎土过程进行有限元仿真分析，仿真分析表明：碎土过程中土壤的最大应力发生在土壤与圆盘的接触处；土壤所受的最大挤压应力随着圆盘倾角增大而增大，当圆盘碎土倾角为30°时，土壤所受最大挤压应力为817．56Pa。选取机具行进速度、圆盘半径和圆盘工作倾角为主要因素，对圆盘扎辊式残膜回收机碎土率及拾膜率进行田间正交试验，试验结果表明：圆盘工作倾角对拾膜率和碎土率影响显著；机具行进速度对拾膜率影响较显著；圆盘半径对拾膜率和碎土率影响不显著。