Разработка объективов тепловизионных прицелов, исследование методов контроля асферических и дифракционных линз
ВВЕДЕНИЕ
Тепловизионные приборы — это устройства для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Они используются в различных областях, таких как охота, военное дело, спасательные операции и медицина. Тепловизоры позволяют видеть объекты в условиях низкой освещенности, дыма, тумана и других атмосферных помех. Однако приборы имеют ряд недостатков, связанных с качеством изображения, точностью измерения температуры, размером, весом и стоимостью устройств, производители стремятся усовершенствовать свои разработки, решить все проблемы и привнести что-то новое – это обеспечивается различными исследованиями, новейшими технологическими процессами.
Одним из способов улучшения характеристик тепловизионных прицелов является использование асферических и дифракционных поверхностей в оптической системе. Асферические поверхности — это поверхности, отличающиеся от сферических по форме. Они позволяют уменьшить количество линз в оптической системе, снизить сферическую аберрацию
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. Обзор современного рынка и предложений. Сравнение современных прицелов и их аналогов 7
1.1. Изучение популярных и востребованных тепловизионных прицелов и монокуляров различных производителей 8
1.2. Сравнительный анализ производителей тепловизионных приборов 17
1.3. Тенденции и перспективы развития тепловизионных приборов 19
Глава 2. Разработка и усовершенствование технологического процесса производства объективов для тепловизионной техники 22
2.1. Составление технического задания и переход к разработке оптики 23
2.2. Изучение стандартного окуляра для тепловизионных приборов и оценка его оптических характеристик в ПО Zemax 25
2.3. Создание чертежа и переход к производственным операциям на станках 32
2.3 Разработка экономичного окуляра с высоким разрешением и высоким значением диаметра выходного зрачка 5мм и более 41
2.4 Разработка тепловизионной системы F55 с использованием дифракционной поверхности и оценка его оптических характеристик 45
2.5 Расчет допусков тепловизионного объектива 50
2.6 Применение халькогенидного стекла в двулинзовых тепловизионных объективах 53
2.7. Терморасчет дифракционного объектива F55 67
2.8. Оформление чертежей, требования 70
2.9. Процесс выполнения центрировки на станке с целью увеличения точностей изготовления асферических и дифракционных линз 71
Глава 3. Оптимизация процесса контроля и усовершенствование за счет калибровки тепловизионного модуля при сборке тепловзизора 76
3.1 Контроль асферической поверхности с помощью интерферометра. Применение голограмм и компенсатора 76
3.2 Калибровка тепловизионного модуля с помощью АЧТ 82
Глава 4. Контроль качества контраста объектива в сравнении с рассчитанным значением модуляционно передаточной функции 86
4.1. Проведение испытания тепловизионных объективов на коллимационном стенде для контроля ИК оптики 87
4.2. Развитие проекта тепловизионного монокуляра на основе разработанных объектива F55 и окуляра F16 93
Глава 5. Внедрение новых технологий в производственный процесс создания тепловизионных приборов. Проведение апробации и испытаний тепловизионного комплекса Дозор 97
5.1. Проведение испытаний в ходе апробации тепловизионного комплекса Дозор 99
5.2. Заключение по практическому применению тепловизионного комплекса «Доzор 1» 105
5.3. Проект разработки тепловизионных очков Стрекоза 107
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ 120
Список использованной литературы 123
Приложение 1. Фотографии с испытаний по апробации, выставок. Информационные карточки проектов и отзывы 128
Список использованной литературы
1. Сокольский М.М. Допуски и качество оптического изображения. Ленинград, Машиностроение, 1989, 221 с.
2. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978. 414 с.
3. Производство приборов и систем с новейшими источниками. Микаева С.А. Москва, 2018.
4. Современные электронные системы и устройства. Микаева С.А., Микаева А.С. Москва, 2019
5. Андреев Л.Н., Ежова В.В., Дегтярева Г.С. Модульное проектирование оптических систем // Известия вузов. Приборостроение. 2014. № 3. С. 57-62.
6. Промышленная электроника. Промышленные электронные устройства. Процессы контроля промышленных электронных устройств. Микаева С.А., Микаева А.С. Москва, 2023
7. Калинин, Р. Г. Расчет и конструирование оптико-механической системы зрительной трубы Ньютона с ортоскопическим окуляром / Р. Г. Калинин, Д. Т. Валиев, Н. А. Агапов // Труды Международной конференции по компьютерной графике и зрению "Графикон". – 2018. – № 28. – С. 428-431.
8. Пинчук, С. В. Вариант схемотехнического решения построения тепловизионного прицела с улучшенными характеристиками / С. В. Пинчук, А. В. Федотов, О. А. Аверьянов // Проблемы и приоритеты развития науки в XXI веке : Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. В 2-х частях, Смоленск, 30 декабря 2017 года. Том Часть 2. – Смоленск.
9. Батшев, В. И. Определение аберрационных характеристик оптических систем, содержащих акустооптические дифракционные элементы / В. И. Батшев, А. С. Мачихин, В. Э. Пожар // Письма в Журнал технической физики. – 2017. – Т. 43, № 4. – С. 72-79. – DOI 10.21883/PJTF.2017.04.44300.16388.
10. Симонян В.И., Микаева С.А. Разработка окуляра для современных оптических приборов с использованием программного обеспечения Zemax с учетом технического задания // В сборнике: Оптические технологии, материалы и системы («Оптотех 2021»). Сборник докладов конференции. Москва, 2021. С. 214-220.
11. Кузнецов-Фетисов, И. Н. Разработка инструментария для анализа оптических систем в области аберраций третьего порядкав программе Zemax / И. Н. Кузнецов-Фетисов, С. В. Якубовский // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2022. – Т. 66, № 4. – С. 101-115.
12. Инго Шуберт, Справочник по точной оптике. Германия. 2014
13. Быков, Б. З. Оформление рабочих чертежей оптических деталей и выбор допусков на их характеристики.
В работе, которую вы читаете, я рассказал о том, как разрабатывать, рассчитывать и чертить заготовки для производства линз с помощью современных программ. Я также привел пример ТЗ для прицела с фокусом 50 мм и расчет своего простого окуляра. Эта работа может быть полезной для студентов, так как она дает дополнительные знания по курсу «Оптические материалы и технологии» и по практике на предприятиях. В ней также приведены все данные и описания, необходимые для того, чтобы понять современный процесс изготовления оптики.
Работа, которую вы читаете, может быть полезной для студентов, так как она дает дополнительные знания по курсу «Оптические материалы и технологии» и по практике на предприятиях. В ней рассказывается о том, как разрабатывать, рассчитывать и чертить заготовки для производства линз с помощью современных программ. В ней также приведены все данные и описания, необходимые для того, чтобы понять современный процесс изготовления оптики. Прежде чем приступить к расчету и чертежу заготовки для линзы, нужно понять, откуда берутся исходные данные, кто их предоставляет и какие критерии используются для оценки и контроля качества линзы. На первом этапе заказчик составляет ТЗ (техническое задание), в котором указывает все условия, которым должен соответствовать объектив или окуляр в том или ином устройстве. Сегодня такими устройствами могут быть оптические прицелы, ПНВ (приборы ночного видения), тепловизоры, бинокли, телескопы, объективы для фото и видеокамер, окуляры для VR-очков.
Рассмотрим простой пример ТЗ для прицела с фокусом 50мм. В ТЗ входят: цели расчета, общие требования