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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 우주 항공, 전자, IT, 의료, 반도체 산업의 급속한 발달로 인하여 광학계를 이용한 초정밀 측정 기술의 중요성이 높아지고 있다. 광학계의 핵심 부품인 렌즈는 구면 렌즈 및 비구면 렌즈로 나누어지는데 구면 렌즈는 곡률반경과 재료의 굴절률만으로 초점거리를 쉽게 구할 수 있어 제작 및 측정이 용이하다. 하지만 구면 렌즈는 구면 수차 발생에 따른 문제점 해결을 위하여 여러 개의 구면 렌즈 조합을 통해 해결하고 있다. 또한 구면 렌즈는 고품질, 고성능의 상과 광학계의 소형 및 경량화에 한계가 있다. 이에 비해 비구면 렌즈는 계산된 곡선을 통해 하나의 렌즈를 사용하여 수차 발생 현상을 없애고 고성능의 상을 가지기 때문에 광학계의 소형 및 경량화를 가능하게 한다.
현재 비구면 렌즈는 사출 성형과 다이아몬드공구를 통한 절삭가공으로 제작되고 있다. 하지만 사출 성형은 수축률에 의한 변형 발생이 발생할 수 있고, 금형 제작에서 남아있는 가공 흔적과 표면 거칠기가 그대로 전사되는 문제점을 가지고 있다. 다이아몬드를 이용한 직접적인 절삭가공은 고체공구와 렌즈의 접촉에 의한 잔류응력 및 가공 흔적이 발생 되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 제작 방법은 고품위의 비구면 렌즈 제작에 있어서 한계가 있다. 따라서 고품위의 비구면 렌즈 제작을 위해 최종 마무리 공정인 연마공정이 반드시 필요하며 이에 대한 연구는 선진국들을 중심으로 활발하게 연구가 진행 중이다. 고품위 비구면 렌즈 제작을 위한 연마 방법 중 자기장을 이용해 유체의 점성 조절이 가능하며 전단응력을 통해 연마가 가능한 MR Polishing 공정이 있다. MR Polishing 공정은 유체를 이용한 공정이기 때문에 기존 고체 공구를 이용한 연마 방법 보다 우수한 표면 거칠기 및 형상 정밀도를 획득할 수 있다.
따라서 본 논문에서는 MR fluid를 이용한 비구면 렌즈 연마 시스템을 개발하였으며 비구면 렌즈 연마 가공을 위한 경로 생성 및 제어방법을 서술하였다. 최종적으로 비구면 렌즈 소재로 널리 이용되고 있는 PMMA 소재의 기초 실험을 통하여 MR Polishing 공정에 대한 최적 조건을 도출 하였으며 이를 통해 비구면 렌즈 연마 가공을 수행한 결과를 통하여 개발된 시스템을 검증하였다.
현재 비구면 렌즈는 사출 성형과 다이아몬드공구를 통한 절삭가공으로 제작되고 있다. 하지만 사출 성형은 수축률에 의한 변형 발생이 발생할 수 있고, 금형 제작에서 남아있는 가공 흔적과 표면 거칠기가 그대로 전사되는 문제점을 가지고 있다. 다이아몬드를 이용한 직접적인 절삭가공은 고체공구와 렌즈의 접촉에 의한 잔류응력 및 가공 흔적이 발생 되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 제작 방법은 고품위의 비구면 렌즈 제작에 있어서 한계가 있다. 따라서 고품위의 비구면 렌즈 제작을 위해 최종 마무리 공정인 연마공정이 반드시 필요하며 이에 대한 연구는 선진국들을 중심으로 활발하게 연구가 진행 중이다. 고품위 비구면 렌즈 제작을 위한 연마 방법 중 자기장을 이용해 유체의 점성 조절이 가능하며 전단응력을 통해 연마가 가능한 MR Polishing 공정이 있다. MR Polishing 공정은 유체를 이용한 공정이기 때문에 기존 고체 공구를 이용한 연마 방법 보다 우수한 표면 거칠기 및 형상 정밀도를 획득할 수 있다.
따라서 본 논문에서는 MR fluid를 이용한 비구면 렌즈 연마 시스템을 개발하였으며 비구면 렌즈 연마 가공을 위한 경로 생성 및 제어방법을 서술하였다. 최종적으로 비구면 렌즈 소재로 널리 이용되고 있는 PMMA 소재의 기초 실험을 통하여 MR Polishing 공정에 대한 최적 조건을 도출 하였으며 이를 통해 비구면 렌즈 연마 가공을 수행한 결과를 통하여 개발된 시스템을 검증하였다.
목차
Chapter 1 서 론 11.1 연구배경 및 현황 11.2 연구목적 및 개요 3Chapter 2 비구면 렌즈 62.1 비구면 렌즈 62.2 비구면 렌즈 제작 방법 9Chapter 3 MR fluid를 이용한 비구면 렌즈 연마 시스템 개발 143.1 MR fluid를 이용한 연마 원리 143.2 MR fluid를 이용한 비구면 렌즈 연마 시스템 173.2.1 자기장 해석을 통한 전자석 설계 193.2.2 연마 시스템 설계 및 제작 203.2.3 시스템 경로 생성 및 제어 22Chapter 4 비구면 렌즈 소재 기초 연마 실험 374.1 MR fluid를 이용한 연마 가공 374.2 PMMA 소재 기초 연마 실험 384.2.1 Spot 실험에 따른 재료 제거량 분석 394.2.2 이송 실험에 따른 표면 거칠기 분석 414.3 선속도 제어를 통한 기초 연마 실험 43Chapter 5 비구면 렌즈 연마 실험 61Chapter 6 결 론 67Reference 69감사의 글 72
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