Novel Mathematical Techniques for Advanced Tool-paths to Transform High-value Optical Fabrication

用于先进刀具路径的新颖数学技术,以改变高价值光学制造

基本信息

  • 批准号:
    ST/L001950/2
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2016 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Precision lenses and mirrors are used for a host of applications - ground-based telescopes for astronomy, satellites looking up at space or down at the ground, machines to make semiconductor 'chips' (for computers to mobile phones...), defence systems, laser-systems and numerous other applications.The manufacture of precision optics is basically a two-stage process. First a glass blank is ground with a hard grinding wheel that cuts the material, to hog out the glass to the basic curved form. The glass is then polished using some form of pad that rubs the surface, using a water-slurry of a polishing compound - red rouge in the old days, white cerium oxide powder today. Over the last decade, the optics industry has experienced a revolution in computer numerical control (CNC) of both the grinding and polishing processes. The project involves two partner companies pre-eminent in both types of machine and processes. Zeeko Ltd (originally spun out of UCL research in this field) manufactures CNC polishing machines and measurement equipment. Cranfield Precision Ltd (a division of Cinetic Landis) produces CNC grinding machines. Such CNC machines almost always move the grinding or polishing tool across the surface in a standard back-and-forth raster pattern, or in a spiral path (by rotating the work-piece). A raster or spiral is a special case, because it crosses itself nowhere, and this simplifies calculating how the removal adds up. But, just like a tractor ploughing a field, these paths leave regular 'furrows' in the surface. Whilst these might be only nanometres deep (just tens of atoms) they cause stray light around an image in a telescope or camera. There are various ways of smoothing surfaces to remove these regular features, but this takes additional times. Moreover, each extra process leaves its own signature, which itself has to be removed ... in what sometimes seems like an endless circle!The new research will break out of this mould by using advanced mathematical methods to generate more complex tool-paths, which cross each other at myriads of points, and give a natural averaging effect. We call these 'hyper-crossing paths'. Furthermore, the polishing machines are able to change the polishing spot size 'on the fly'. In principle (and with the right mathematics) spot-size could be actively tuned to attack different sizes of surface-feature as the tool moves across a surface. We plan to develop this new idea, and are confident it will lead to a break-through in superior surfaces in less time.And what of the results? These will be incorporated in the standard software of the partner companies, enhancing their competitive position. The results will also be used on the machines at the National Facility for Ultra-precision Surfaces in North Wales, operated by Glyndwr University in partnership with University College London. This will give enhanced capability for manufacturing optics to support British Science and our overseas collaborators. Beyond this we plan to disseminate the findings to the wider UK academic and and manufacturing communities to collaborate on and develop applications and prototypes for applications in high precision surfaces outside of the optics sector e.g. medical - prosthetic joints.
精确镜头和镜子用于多种应用 - 地面望远镜用于天文学,仰望空间或地面上的卫星,用于制造半导体“芯片”的机器(用于计算机到移动电话...),防御系统,激光系统和许多其他应用程序。首先,玻璃空白是地面的,用坚硬的砂轮切割材料,将玻璃刺入基本弯曲形式。然后,使用某种形式的垫子将玻璃杯抛光,该垫子使用抛光化合物的水浸泡 - 在过去,红色胭脂,如今白色氧化葡萄粉。在过去的十年中,光学行业经历了磨削和抛光过程的计算机数值控制(CNC)的革命。该项目涉及两家合作伙伴公司在两种类型的机器和流程中均出名的公司。 Zeeko Ltd(最初是在该领域的UCL研究中脱颖而出)生产CNC抛光机和测量设备。 Cranfield Precision Ltd(Cinetic Landis的一个部门)生产CNC研磨机。这样的CNC机器几乎总是以标准的来回栅格模式或螺旋路径(通过旋转工作人员)将磨削或抛光工具跨越地表。栅格或螺旋是一种特殊情况,因为它无处可去,这简化了计算拆卸的方式。但是,就像拖拉机耕地一样,这些路径在表面上留下了常规的“犁沟”。虽然这些可能只是纳米深(仅数十个原子),但它们会在望远镜或相机中的图像周围引起流浪光。有多种平滑表面以删除这些常规功能的方法,但这需要更多时间。此外,每个额外的过程都会留下自己的签名,该签名本身必须被删除……有时似乎是无尽的圆圈!新的研究将通过使用先进的数学方法来产生更复杂的工具path,从而在无数的点上互相交叉,并产生自然的平均效果。我们称这些“超跨道路”。此外,抛光机能够“飞行”更改抛光点大小。原则上(以及正确的数学)点尺寸可以积极调整以攻击不同尺寸的表面特征,因为该工具在表面上移动。我们计划发展这个新想法,并有信心会在更少的时间内导致出色表面的突破,以及什么结果?这些将纳入合作伙伴公司的标准软件中,从而提高其竞争地位。该结果还将在由Glyndwr University与伦敦大学学院合作运营的国家北威尔士国家超精美表面的机器上使用。这将为支持英国科学和我们的海外合作者的制造光学元素提供增强的能力。除此之外,我们计划向更广泛的英国学术和制造社区传播发现,以在光学领域以外的高精度表面上的应用程序进行合作和开发应用程序和原型,例如医学 - 假体关节。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mid-spatial frequency removal on aluminum free-form mirror.
  • DOI:
    10.1364/oe.27.024885
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Hongyu Li;D. Walker;Xiao Zheng;Xing Su;Lunzhe Wu;Christina Reynolds;Guoyu Yu;Tony Li;Peng Zhang
  • 通讯作者:
    Hongyu Li;D. Walker;Xiao Zheng;Xing Su;Lunzhe Wu;Christina Reynolds;Guoyu Yu;Tony Li;Peng Zhang
Closing the metrology/process loop in CNC polishing
CNC 抛光中的计量/工艺闭环
  • DOI:
    10.1117/12.223553
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Walker D.D.
  • 通讯作者:
    Walker D.D.
Robotic automation in computer controlled polishing
Process Automation in Computer Controlled Polishing
计算机控制抛光的过程自动化
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.1136.684
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Walker D
  • 通讯作者:
    Walker D
Insight into aspheric misfit with hard tools: mapping the island of low mid-spatial frequencies
用硬工具洞察非球面失配:绘制低中空间频率岛
  • DOI:
    10.1364/ao.56.009925
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Walker D
  • 通讯作者:
    Walker D
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

David Walker其他文献

The Unanticipated Challenges Associated With Implementing an Observational Study Protocol in a Large-Scale Physical Activity and Global Positioning System Data Collection
在大规模体育活动和全球定位系统数据收集中实施观测研究协议所带来的意外挑战
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    P. McCrorie;David Walker;A. Ellaway
  • 通讯作者:
    A. Ellaway
Impact of quenched random fields on the ferroelectric-to-relaxor crossover in the solid solution (1-x)BaTiO3−xDyFeO3
淬火随机场对固溶体 (1-x)BaTiO3−xDyFeO3 中铁电体到弛豫交叉的影响
  • DOI:
    10.1103/physrevb.98.174104
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Jian Zhuang;Alexei A. Bokov;Nan Zhang;David Walker;Siqi Huo;Jie Zhang;Wei Ren;Zuo-Guang Ye
  • 通讯作者:
    Zuo-Guang Ye
The Effect of Repetition Rate on Air-Conducted Ocular Vestibular Evoked Myogenic Potentials (oVEMPs).
重复率对气导眼前庭诱发肌源电位 (oVEMP) 的影响。
  • DOI:
    10.1044/2015_aja-15-0011
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Jamie M. Bogle;D. Zapala;Brittany Burkhardt;Kurt Walker;L. Lundy;Janet Shelfer;Terri L. Pratt;Millicent Garry;David Walker
  • 通讯作者:
    David Walker
Benign prostate hyperplasia as a potential protective factor against prostate cancer: Insights from a magnetic resonance imaging study of compositional characteristics
良性前列腺增生作为前列腺癌的潜在保护因素:成分特征磁共振成像研究的见解
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. Nandalur;Robert Colvin;David Walker;S. Nandalur;B. Seifman;David Gangwish;J. Hafron
  • 通讯作者:
    J. Hafron
THE IMPLICATIONS OF FREE AND COMMERCIAL DISTRIBUTION FOR CONDOM USE: EVIDENCE FROM CAMEROON
免费和商业分发对安全套使用的影响:来自喀麦隆的证据
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Meekers;J. Tchupo;M. Abbo;S. Agha;P. Harvey;G. Stallworthy;David Walker;Julia Miele
  • 通讯作者:
    Julia Miele

David Walker的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('David Walker', 18)}}的其他基金

NeTS: Medium: Foundations and Applications of Modular Verification of Networks
NeTS:媒介:网络模块化验证的基础和应用
  • 批准号:
    2312539
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
A National Electron Diffraction Facility for Nanomaterial Structural Studies
用于纳米材料结构研究的国家电子衍射装置
  • 批准号:
    EP/X014606/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
IMR: MT: Tools for Programming Distributed Data-plane Measurements
IMR:MT:分布式数据平面测量编程工具
  • 批准号:
    2223515
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FMitF: Track I: Specifying and Verifying Network-wide Properties of Dynamic Data Planes
合作研究:FMitF:第一轨:指定和验证动态数据平面的网络范围属性
  • 批准号:
    2219862
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Under the skin of polishing - from nano to macro
皮肤下的抛光——从纳米到宏观
  • 批准号:
    EP/V029304/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
NeTS: Medium: Collaborative Research: Network Configuration Synthesis: A Path to Practical Deployment
NeTS:媒介:协作研究:网络配置综合:实际部署之路
  • 批准号:
    1703493
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Optimised polishing media - a new approach
优化的抛光介质 - 一种新方法
  • 批准号:
    ST/P003648/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
Novel Mathematical Techniques for Advanced Tool-paths to Transform High-value Optical Fabrication
用于先进刀具路径的新颖数学技术,以改变高价值光学制造
  • 批准号:
    ST/L001950/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
TC: Large: Collaborative Research: High-Level Language Support for Trustworthy Networks
TC:大型:协作研究:对可信赖网络的高级语言支持
  • 批准号:
    1111520
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF:Small:Language Support for Ad Hoc Data Processing
SHF:Small:对即席数据处理的语言支持
  • 批准号:
    1016937
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

分辨率极限的数学理论与一种新的超分辨率成像技术
  • 批准号:
    12371425
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    44.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内镜下膀胱肿瘤分子成像技术的数学方法与演化建模
  • 批准号:
    12271467
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内镜下膀胱肿瘤分子成像技术的数学方法与演化建模
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型显示薄膜喷墨打印技术的数学建模与分析
  • 批准号:
    12131010
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    252 万元
  • 项目类别:
    重点项目
基于用户参数学习的移动群智感知关键技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Protein Phosphorylation Networks in Health and Disease
健康和疾病中的蛋白质磷酸化网络
  • 批准号:
    10682983
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
Mechanistic dissection of allosteric modulation and nonproteolytic chaperone activity of human insulin-degrading enzyme
人胰岛素降解酶变构调节和非蛋白水解伴侣活性的机制剖析
  • 批准号:
    10667987
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
Integrating cell identities and morphodynamics through extracellular cues
通过细胞外线索整合细胞身份和形态动力学
  • 批准号:
    10644461
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
Unified, Scalable, and Reproducible Neurostatistical Software
统一、可扩展且可重复的神经统计软件
  • 批准号:
    10725500
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
Core 2: Ecological Core
核心2:生态核心
  • 批准号:
    10730409
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 6.31万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了