Введение к работе
Актуальность темы
Метзлло-диэлектрические криволинейные поверхности вращения (КПВ) находят широкое применение в оптико - электронном и электровакуумном приборостроении. В качестве КПВ чаще используют полусферу, конус, параболоид, гиперболоид, а также и более сложные КПВ, например, гиперболоид, переходящий в конус. Иэготавливеат КПВ из неорганических и органических стекол, керамики, ситалла, сапфира и других материалов, при этом поверхность покрывают внутри или снаружи тонким слоем металла или сплава. Этот тонкий слой в последующем является носителем рисунка различной топологии, то есть совокупности прямых и кривых линий разной толщины с разрывами между ними, а также содержащем кружки, эллипсы, окружности и т.п. непрерывные или с разрывами кривые линии. Дорожки различной ширины прорезает тонкий слой либо полностью, лкйо частично. Рисунок может Сыть как на внутренней, тач и на внеткей КПВ.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что имехиагеся в настоящее ьремя методики получения рисунков на подобных конфигурациях весьма трудоемки и обладают целым рядом недостатков. К ним относятся: подпилы при вакуумном напылении, сложность изготовления объемных шаблонов, невозможность технологической доводки полученной конфигурации и другие.
Все эти Г'роблемі в той или иной степени репает методика, основанная на обработке лобой криволинейной поверхности определенным образом сформированным лазерным пучком через специально рассчитанный плоский фотоааблон (маску). В данной методике реализована принципиально новач физическаа вдея, суть которой в том, что перенос изображения рисунка на носителе из пространства предметов на реальную криволинейную поверхность вращения осуществляется не по способу проекционной"оптики (проекция), а по способу фильтрации изображения рисунка на носителе когерентным лучком лазера. Топология рисунка при получении изображения на реальной поверхности вращения сохраняется четкой в пределах дифракционных ограничений.
Однако, реализация тачого метода требует рэвения некоторых задач, которые косят принципиальный характер. Главной из них является выбор методики расчета конкретней маски для переноса изображения с ее плоскости на криволинейную поверхность, для чего необходимо рассмотреть методы вычислительней геометрии.
Целью работы является разработка общего алгоритма переноса изображения с использованием лазерного излучения различной расходимости с любой поверхности, описываемой уравнением второго порядка, на плоскую маску для восстановления её изображения на поверхности.
Алгоритм переноса изображения реализован так, что задавая параметры поверхности и рисунка, а также расстояние от точки проецирования до плоскости проекции, можно получить уравнения проекций заданного рисунка с КПВ на плоскость.
Научная новизна работы состоит в том, что создан общий алгоритм переноса изображения с поверхности, описываемой уравнением второго порядка на плоскую маску в параллельных, расходящихся и сходящихся лучах; с помощь» этого алгоритма получены общие уравнения проекций рисунков со сферической, цилиндрической, конической и гиперболической поверхностей на плоскость; разработан алгоритм кодирования заданного рисунка ьа КПВ сложной формы и его обратное отображение в плоскость маски; реализована лазерная технология формирования металло-диэлектрических структур на КПВ и установлено, что подбором технологических редимов получения рисунка на поверхности можно значительно снизить влияние дифракции ка неровность края линий изображения.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанный алгоритм является универсальным не только для получения проекций с криволинейных поверхностей вращения, но и с любой поверхности, заданной уравнением второго порядка, на плоскость, что делает возможным его использование в других областях техники.
С помощью общего алгоритма получены уравнения проекций рисунков с различных КПВ, составлена программа для расчета плоской маски при переносе изображения с поверхности сложной формы (конус, переходящий в двуполостной гиперболоид вращения). Полученный алгоритм и програша внедрены на Красноярском радиозаводе с экономическим эффектом.
Основные положения выносимые на защиту:
общий алгоритм переноса рисунков с криволинейной поверхности второго порядка на плоскую маску в параллельных, расходящихся и сходящихся лучах;
общие уравнения проекций сечения сферы, двуполостного гиперболоида вращения, конуса и кругового цилиндра произвольной плоскостью на плоскую маску в расходящихся и сходящихся лучах;
изменение параметров в уравнениях переноса изображения перечисленных выше поверхностей в пределах, допускаемых геометрическими условиями;
алгоритм расчета и кодирования рисунка на поверхности сложной формы (конус, переходящий в двуполостной гиперболоид вращения) , коррекция размеров рисунка, возникающая из-за кривизны поверхности, и обратное отображение рисунка с КПВ на плоскую маску;
устранение влияния дифракции путём подбора технологических режимов обработки поверхностей.
Личный вклад автора. Автором разработан общий алгоритм переноса-изображения с криволинейной поверхности второго порядка; общие уравнения проекций сечения сферической, цилиндрической, конической и гиперболической поверхностей плоскостью общего вида и рассмотрены изменения параметров в этих уравнениях. Алгоритм кодирования и переноса изображения с поверхности сложной формы на плоскую маску разработан совместно с Подъяпольским Ю.В. Установка и технология для лазерной размерной обработки КПВ разработана в лаборатории НИС кафедры прикладной оптики.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: IV Международной конференции и технической выставке (Болгария, Пловдив, 1990); Всесоюзном семинаре "Метрология в прецизионном машиностроении" (Саратов, 1990); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Применение лазеров в производстве радиоэлектронной аппаратуры" (Ростов Великий, 1991); Международной конференции "Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства сптико-электронных приборов в машиностроении (Новосибирск, 1995); профессорско-преподавательских научно-технических конференциях НИИГАиК, НОВАГО и НТО "Горное".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы (50 библиографических наименований); содержит 121 страницу текста, 42 рисунка и 5 таблиц.
