光學(xué)工程的研究方向精選(九篇)

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第1篇：光學(xué)工程的研究方向范文

2013年1月中旬，這樣一條消息進(jìn)入人們的視野：國(guó)防科大精密工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自主研制的磁流變和離子束兩種超精拋光裝備，創(chuàng)造了光學(xué)零件加工的納米精度，并通過國(guó)家權(quán)威部門驗(yàn)收。

據(jù)專家介紹，這一成果使我國(guó)成為世界上少數(shù)掌握這兩種高精度光學(xué)零件制造裝備技術(shù)的國(guó)家，該團(tuán)隊(duì)成為唯一同時(shí)具有小工具數(shù)控拋光、磁流變和離子束拋光裝備研發(fā)能力的團(tuán)隊(duì)。

1月18日，“超精密光學(xué)零件可控柔體拋光技術(shù)與裝備”在國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，榮獲2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

帶著好奇和喜悅，本刊記者采訪了國(guó)防科大精密工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人李圣怡教授。

“納米精度”精確到什么程度？李圣怡教授通俗地打比方：一個(gè)2米口徑而精度為9納米的大鏡加工，如果將我國(guó)960萬平方公里的國(guó)土面積等同于整個(gè)鏡面，它就相當(dāng)于一個(gè)直徑3500公里的大鏡，精度要達(dá)到不大于17.5厘米的高差。

“盡善盡美，精益求精，創(chuàng)造卓越”，是這個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的精神內(nèi)核；“琢玉成大器，磨礪亮人生”，是李圣怡追求的人格境界。他希望能夠打造出一支屬于中國(guó)精密領(lǐng)域的“夢(mèng)之隊(duì)”。他說，他們現(xiàn)在只爬到了這一領(lǐng)域“珠峰”的山腰，“現(xiàn)在還在爬?！?/p>

微米、亞微米，納米、亞納米，這是李圣怡追求的微境界；攀登、再攀登，攻堅(jiān)、再攻堅(jiān)，這是李圣怡不舍的大情懷。

記者：您能否為我們介紹一下磁流變和離子束這兩種超精拋光裝備，它的應(yīng)用價(jià)值，以及它在提升我國(guó)精密制造水平方面的意義？

李圣怡：從2000年開始，我們一直關(guān)注世界上最先進(jìn)的光學(xué)制造領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)的加工手段就是簡(jiǎn)單機(jī)械加上老師傅的手藝經(jīng)驗(yàn)，所用的原理和工藝還是牛頓、伽俐略那個(gè)時(shí)代的，己沿用了一二百年了，現(xiàn)在還在用。要靠手藝，憑手感的加工方法，無疑是非確定性的，這算第一代加工技術(shù)。隨著光學(xué)零件的形狀越來越復(fù)雜，精度越來越高，上世紀(jì)70年代小工具數(shù)控技術(shù)引入到光學(xué)加工中，使非確定加工變成確定性加工，但材料去除的原理仍未改變，仍不是精確可控的加工。

上世紀(jì)末，世界上陸續(xù)出現(xiàn)一些新原理的加工技術(shù)。例如，磁流變拋光技術(shù)是美國(guó)在前蘇聯(lián)解體后，引進(jìn)蘇聯(lián)的科學(xué)家開發(fā)完善的。1998年，美國(guó)推出第一臺(tái)商品化磁流變拋光機(jī)床，取得很好的效果，引起全世界的關(guān)注和跟蹤研究。

我們2000年也開始投入這一領(lǐng)域的跟蹤研究。隨著研究的深入，我們敏銳地感覺到，小工具數(shù)控的加工技術(shù)，可劃分為第二代技術(shù)。我們發(fā)現(xiàn)新一類技術(shù)都可以用計(jì)算機(jī)控制拋光盤或拋光膜的剛度或柔度，這是第一、二代技術(shù)不具備的特色，是否可以稱之為第三代技術(shù)？我們把它稱之為“可控柔體制造技術(shù)”，目的是總結(jié)第三代技術(shù)的共性，找出與第一、二代技術(shù)不同的研究思路和方法。因此，我們選擇了磁流變拋光和離子束拋光作為第三代技術(shù)兩個(gè)典型實(shí)例來研究。

我們的研究都是國(guó)家急需的，比如說，衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)的相機(jī)就需要大口徑鏡光學(xué)元件，制造大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵設(shè)備是光刻機(jī)，它的鏡頭是由很多片精度優(yōu)于納米級(jí)的鏡片組成。另外，激光慣性約束聚變的研究，可為人類將來解決能源問題，也需要大批量、高精度的光學(xué)元件。

現(xiàn)在很多光學(xué)元件，如非球面、自由曲面等，用傳統(tǒng)加工己做不來了，我們用磁流變加工技術(shù)，不但精度非常高，而且效率也很高，滿足了重大工程需求。而離子束拋光技術(shù)是目前光學(xué)加工中精度最高的一種手段，比如光刻機(jī)鏡頭的鏡片加工，要想達(dá)到納米和亞納米精度，非離子束拋光機(jī)莫屬。

能掌握第三代的可控柔體加工技術(shù)，使我國(guó)光學(xué)制造領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的變化，我們現(xiàn)在可以說，我們掌握了國(guó)際上最好的裝備的研發(fā)技術(shù)，具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。它把我們的光學(xué)制造，從第一代、第二代提升到第三代，一下子上了一個(gè)臺(tái)階，做到了世界一流。

如果說以前的精度水平，是處于喜馬拉雅山山腳下的5200米大本營(yíng)的水平，那么現(xiàn)在我們就算到了山腰處7790米的大風(fēng)口C4營(yíng)地水平，我們把登頂?shù)奈镔|(zhì)裝備送到C4營(yíng)地，為登頂8848米的主力部隊(duì)，中科院長(zhǎng)光所和成都光電所服務(wù)，現(xiàn)在正在朝頂端進(jìn)發(fā)。原來我們差距太大，沒辦法攀登，現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了充足的基礎(chǔ)，有了技術(shù)設(shè)備，相信經(jīng)過努力，我們國(guó)家光學(xué)制造業(yè)一定能到達(dá)最高的山頂。將來我們的高端光刻機(jī)誕生那天，才能算是達(dá)到了頂峰，現(xiàn)在我們還在爬。

記者：精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展直接影響尖端技術(shù)和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，世界各國(guó)都極為重視。但是，您在進(jìn)入這一領(lǐng)域的時(shí)候，我國(guó)在這方面可以說是相對(duì)落后的。您為什么會(huì)選擇這一領(lǐng)域來進(jìn)行科研攻關(guān)？

李圣怡：1968年，我從中南大學(xué)的前身中南礦冶學(xué)院畢業(yè)分到鞍鋼，做了10年機(jī)電技術(shù)員?！啊苯Y(jié)束后，我作為第一屆研究生，來到浙江大學(xué)科學(xué)儀器系學(xué)習(xí)，1981年畢業(yè)來到國(guó)防科技大學(xué)工作。國(guó)防科技大學(xué)精密機(jī)械系是1979年在錢老（錢學(xué)森）指導(dǎo)下重新組建的。錢老認(rèn)為，精密機(jī)械在國(guó)防領(lǐng)域中非常重要，但加工制造還是用傳統(tǒng)辦法，比較落后。他敏銳地看到，盡管當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)剛剛發(fā)展，但計(jì)算機(jī)一定能夠在新的機(jī)械制造技術(shù)中起到重大作用。針對(duì)機(jī)械系的科研方向怎么選擇，他建議將精密陀螺儀表作為研究對(duì)象，開展計(jì)算機(jī)控制下的超精密加工的研究。1981年，我正好趕上超精密加工研究室剛剛成立，成了這個(gè)團(tuán)隊(duì)最年輕的成員。那個(gè)時(shí)候，我們做的是微米和亞微米水平的精密制造。后來，到90年代，我成了這個(gè)團(tuán)隊(duì)的第二代帶頭人。當(dāng)時(shí)非常困難，也沒有多少人，大家對(duì)超精密加工方向能不能堅(jiān)持下去也沒有信心。

31年過去了，現(xiàn)在我國(guó)己經(jīng)是世界制造大國(guó)，大批的制造業(yè)轉(zhuǎn)移到中國(guó)來，但是如果我們只能做低端制造，高端的做不了，就永遠(yuǎn)成不了世界制造強(qiáng)國(guó)。國(guó)家的需求是我們科技工作者的動(dòng)力，而以提高精度為目標(biāo)的精密、超精密制造是機(jī)械學(xué)科發(fā)展的主干方向，一定要堅(jiān)持下去，儲(chǔ)備力量，一定會(huì)有好的前景。困難大，對(duì)科研工作者是一個(gè)機(jī)遇，要瞄準(zhǔn)最高的水平去做，要跨越式發(fā)展，才能盡快縮短與先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的距離，現(xiàn)在看來當(dāng)時(shí)的堅(jiān)持是正確的。

記者：作為精密和超精密加工技術(shù)領(lǐng)域的知名專家，您怎么看我國(guó)在這一領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)和前景？能否為我們介紹一下這個(gè)領(lǐng)域目前的研究狀態(tài)，您認(rèn)為未來的研究發(fā)展方向又在哪里？

李圣怡：我國(guó)的精密超精密加工，走過曲折的路。老一代產(chǎn)品和技術(shù)，由于工業(yè)基礎(chǔ)差，與先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家很多方面差距很大。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)需求只好把希望寄托在進(jìn)口上，而真正急需的高科技，外國(guó)又禁運(yùn)、限制我們。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在我們雖然仍存在差距，但是進(jìn)步也很大，而且進(jìn)步還在加速，因?yàn)楣I(yè)基礎(chǔ)在不斷提高，科研人員在不斷努力。目前在局部的點(diǎn)上，我們已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，相信隨著國(guó)家投入的增加，全社會(huì)的努力，我們一定能夠全面達(dá)到世界先進(jìn)水平。

現(xiàn)在我們的團(tuán)隊(duì)形成了三個(gè)研究方向，分別是納米精度光學(xué)超精密加工、微機(jī)電系統(tǒng)、精密傳動(dòng)和機(jī)電測(cè)控。其中發(fā)展最好的是納米精度光學(xué)超精密加工方向。我們抓到了光學(xué)零件的最高的水平的加工技術(shù)進(jìn)行研究，把我國(guó)光學(xué)制造裝備水平一下子提上來了，可以說，我們沒有白努力。

我們希望通過努力，把我們的實(shí)驗(yàn)室打造成一個(gè)高端制造研究的基地。希望我們的實(shí)驗(yàn)室成為開放的基礎(chǔ)研究中心，我們以基礎(chǔ)研究為主，與工業(yè)部門協(xié)作解決難題。另一方面，希望我們的實(shí)驗(yàn)室能成為新設(shè)備、新工藝開發(fā)的中間實(shí)驗(yàn)基地，使我們掌握的技術(shù)開發(fā)成產(chǎn)品、裝備，使技術(shù)工程化，提供給工業(yè)界和社會(huì)使用。

記者：榮譽(yù)是對(duì)一個(gè)階段的肯定，也是對(duì)下一個(gè)階段的激勵(lì)。您在未來有哪些相應(yīng)的研究設(shè)想？

李圣怡：未來，我們正在做兩方面研究工作，正在執(zhí)行的研究計(jì)劃有一項(xiàng)國(guó)家“973”重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃，我們組織了四所大學(xué)和中科院兩個(gè)研究所的國(guó)家隊(duì)，針對(duì)空間用的兩米口徑碳化硅反射鏡的加工，精度要達(dá)到面形誤差小于9納米的制造技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究，其尺度與精度之比高達(dá)2×108，難度非常大。如果將我國(guó)960萬平方公里的國(guó)土面積等同于整個(gè)鏡面，它就相當(dāng)于一個(gè)直徑3500公里的大鏡，精度要達(dá)到不大于17.5厘米的高差。目前雖然兩米的大鏡還沒有馬上上天的需求，但是這是將來的方向，因此我們的基礎(chǔ)研究要先走一步，通過這個(gè)研究使大型光學(xué)鏡制造水平再提高一步。

另外，現(xiàn)在我們開發(fā)的設(shè)備基本可以滿足深紫外光刻機(jī)鏡組的加工要求，但是極深紫外光刻機(jī)鏡組的加工要求更高，要達(dá)到亞納米精度。我們正在國(guó)家重大專項(xiàng)中和其他研究單位合作，希望在原有基礎(chǔ)上再提高一步，瞄準(zhǔn)國(guó)家需求，提升研究水平和理論深度。

記者：搞軍工科研不像做其他領(lǐng)域，面臨國(guó)外的嚴(yán)密封鎖，一點(diǎn)可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)都沒有。作為這一領(lǐng)域首屈一指的專家，您在研究工作中面臨過哪些困難，是如何解決的？請(qǐng)您結(jié)合自身研究經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勗鯓硬拍茏龅阶灾鲃?chuàng)新？您又是如何帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)保持如此優(yōu)越的創(chuàng)新能力的？

李圣怡：借鑒人家資料很重要，但是關(guān)鍵部分人家不告訴你。我們當(dāng)初每走一步都很難，我們通過實(shí)踐，在實(shí)踐中遇到問題，開始認(rèn)識(shí)并不深刻，遇到問題不知道人家怎么解決的。

一般做機(jī)械研究的人，認(rèn)為把機(jī)床做好就行了。通過研究發(fā)現(xiàn)，這樣的思路影響和制約了我們的研究水平。盡管我們機(jī)械系也學(xué)習(xí)了一些光學(xué)工程的基礎(chǔ)知識(shí)，但這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一定要通過學(xué)科的深度交叉，向光學(xué)加工的工程技術(shù)人員請(qǐng)教，一起來研究光學(xué)工藝。現(xiàn)在我們實(shí)驗(yàn)室不但機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床控制和機(jī)械零件制造做得非常好，光學(xué)零件加工也達(dá)到一流水平，這得益于研究思路的拓展。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問題，通過理論指導(dǎo)實(shí)踐，再通過實(shí)踐反饋過來，克服困難。

創(chuàng)新是基礎(chǔ)，也是前進(jìn)的動(dòng)力。創(chuàng)新要以國(guó)家需求為努力方向。創(chuàng)新要產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用。有些研究很重要，但是往往只注重、拿到專利，卻與應(yīng)用脫節(jié)。我們希望自己的基礎(chǔ)研究要形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)要走下去，成為原理樣機(jī)、工程樣機(jī)，能為用戶提供很好的服務(wù)。

我們這次獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)的項(xiàng)目，一共申請(qǐng)了40多項(xiàng)發(fā)明專利，己授權(quán)了20多項(xiàng)。這些創(chuàng)新就是想辦法解決工作中遇到的特殊問題得來的，這樣的創(chuàng)新并不難。有需求，有背景，有難題，而想辦法解決這些難題，就是創(chuàng)新。

以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)為目標(biāo)，提供有用的創(chuàng)新，將成果推廣到應(yīng)用中去。這套思路和創(chuàng)新結(jié)合起來，成為我們創(chuàng)新的主流。

記者：能否介紹一下您所在的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)？這個(gè)團(tuán)隊(duì)為什么能夠具備這樣一種拼搏的勁頭？

李圣怡：我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)叫精密工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，1981年建立，有31年的歷史了。當(dāng)時(shí)是在錢老的直接授意下組建的精密機(jī)械系。他通過親自調(diào)研，指引了精密機(jī)械系的研究方向。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)走過了三個(gè)階段：第一個(gè)階段，在老科學(xué)家的關(guān)懷帶動(dòng)下，艱難起步，初創(chuàng)輝煌的10年；第二階段，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期，學(xué)校為軍隊(duì)服務(wù)遇到困難，老一代教師退休，面臨人才的斷層，這10年，是人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)打基礎(chǔ)的10年；第三個(gè)10年，我們又創(chuàng)造了一個(gè)輝煌的轉(zhuǎn)折，確定了納米精度的光學(xué)制造、微納尺度機(jī)電系統(tǒng)制造為主攻方向，并把這個(gè)方向調(diào)整好，把超精密加工推向更高的水平。

目前我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)由青年教師、碩士和博士研究生、技術(shù)工人等80多人組成。我們的團(tuán)隊(duì)精神是：“盡善盡美，精益求精，創(chuàng)造卓越?！?/p>

所謂“盡善盡美”，就是做到極致，這是對(duì)我們團(tuán)隊(duì)成員在技術(shù)上和思想作風(fēng)上的要求；所謂“精益求精”，從30年前的亞微米精度，到納米精度，現(xiàn)在追求亞納米精度，這個(gè)追求永無休止。我們要在這種追求中“創(chuàng)造卓越”，就是要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)跨越式發(fā)展。

“琢玉成大器，磨礪亮人生”，就是希望我們的團(tuán)隊(duì)成員和學(xué)生，不但精雕細(xì)刻，制造出超精密光學(xué)器件，還要經(jīng)過雕琢造就一批批有用的人材。我們的團(tuán)隊(duì)研磨、拋光了光學(xué)鏡面，也打磨了發(fā)亮了自己的人生。

我們之所以能夠刻苦攻關(guān)，靠的就是頑強(qiáng)拼搏。國(guó)防科大有兩個(gè)傳統(tǒng)，一是哈軍工的優(yōu)良傳統(tǒng)，核心就是把國(guó)家重任放在肩上，艱苦奮斗，自力更生，奮發(fā)圖強(qiáng)。這是陳庚將軍任院長(zhǎng)時(shí)我們就遵循的一貫原則。

1971年，國(guó)防科技大學(xué)遷到長(zhǎng)沙之后，在新的以科研為主的條件下，與時(shí)俱進(jìn)，銀河巨型計(jì)算機(jī)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了“銀河精神”。

我們團(tuán)隊(duì)作為國(guó)防科技大學(xué)“銀河系”的一個(gè)“子集”，在這兩個(gè)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，形成了我們自己的特點(diǎn)，把精度作為永不停止的追求，從而提高、帶動(dòng)了其他技術(shù)。

首先，我們學(xué)校具備軍校的優(yōu)良傳統(tǒng)，執(zhí)行力很強(qiáng)，我們也以此來組織團(tuán)隊(duì)。研究方向確定后，我們團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力很強(qiáng)，這是我們的優(yōu)勢(shì)。

其次，我們有重大項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)。舞臺(tái)和平臺(tái)大，就決定了我們的團(tuán)隊(duì)建設(shè)體量比較大，科研經(jīng)費(fèi)比較多，能夠團(tuán)結(jié)更多優(yōu)秀的人才為我們的研究事業(yè)作貢獻(xiàn)。在這個(gè)平臺(tái)上，年輕人脫穎而出的幾率也大。

再次，團(tuán)隊(duì)靈魂很重要。我們有哈軍工的優(yōu)良傳統(tǒng)，有銀河精神，有正確的思想指導(dǎo)，是為了國(guó)家做事情，這就使我們團(tuán)隊(duì)凝聚力很強(qiáng)。

第2篇：光學(xué)工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞:樹脂鏡片;AR增透膜;石英監(jiān)控;真空蒸發(fā)鍍膜;后續(xù)鍍膜

中圖分類號(hào):O484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2010)01-0024-01

一、實(shí)驗(yàn)過程

1.因設(shè)備故障或石英監(jiān)控異常導(dǎo)致鍍膜不能再繼續(xù)下去,要馬上停止鍍膜,則對(duì)已鍍了部分膜的產(chǎn)品如何處置呢?首先放氣打開真空腔門抽取整套鏡片中-2.00鏡片一片,或接近此度數(shù)的鏡片,通過眼鏡片專用的分光儀檢測(cè)其光學(xué)厚度,然后用簡(jiǎn)易模擬軟件(如macleod或filmstar等)對(duì)缺省進(jìn)行曲線模擬,算出少鍍的膜厚值,再用一片鏡片(接近-2.00)試做,做完后(如果鍍出來的鏡片顏色和光學(xué)性能有些偏差,則還需要再做各層膜厚參數(shù)微調(diào)),再對(duì)其它產(chǎn)品全部投入生產(chǎn)。這里要注意的是:對(duì)已鍍膜的鏡片,不能放入保溫爐內(nèi)保溫,再鍍膜時(shí)要重新檢查鏡片表面是否有粉塵等工作,如有粉塵要用高壓靜電除塵風(fēng)除去方能生產(chǎn),這樣補(bǔ)救的鏡片才能保證質(zhì)量。如見圖1所示:

2.先記下設(shè)備上顯示的鍍膜厚度,然后可以通過鍍膜時(shí)間和鍍膜速率來推算實(shí)際的鍍膜厚度。在異常的情況下,特別是速率和功率不正常的情況下,這種推算會(huì)有較大的偏差,這里介紹一種較為實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)處理方法,即通過監(jiān)控的圖形中的面積和正常情況下算得的面積進(jìn)行比較,然后算上修正系數(shù)加以矯正,也可以較準(zhǔn)確的推算出多鍍和少鍍的膜厚值,具體請(qǐng)參考圖2:

如圖2中的圓圈的這層鍍膜監(jiān)控,從鍍膜曲線看,功率較異常,功率從52線性上升到72,速率穩(wěn)定以曲線面積算,應(yīng)該這層多鍍了15%左右,最終的結(jié)果是鏡片顏色因多鍍而全部報(bào)廢。

3.在生產(chǎn)AR鍍膜,因?yàn)槟由?我們可以通過設(shè)計(jì)軟件模擬出同層layer中多鍍5%～10%和少鍍5%～10%特征光譜曲線圖,作為現(xiàn)場(chǎng)控制光譜曲線的參考,對(duì)于每一層曲線的微小變化,我們可以判斷出是在哪一層出現(xiàn)了問題,這樣有針對(duì)性的對(duì)鍍膜參數(shù)進(jìn)行必要的修改,以期達(dá)到鍍膜的曲線和標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)譜線的統(tǒng)一,光學(xué)性能控制在范圍內(nèi)。下面舉例的是第一層Z1(折射率高的)的特征光譜圖以及光學(xué)特性,其前提是其它幾層是按設(shè)計(jì)要求鍍的。圖3的GRIO02紅線是鍍膜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)線:

二、結(jié)論

在實(shí)際的生產(chǎn)中,上面幾種方法我們可能要同時(shí)用到,以確定判斷的準(zhǔn)確性。當(dāng)然同時(shí)也要考慮鍍膜的環(huán)境和狀態(tài),以及石英監(jiān)控時(shí)的偏差,產(chǎn)品檢測(cè)上的偏差,在測(cè)試時(shí)要考慮產(chǎn)品的溫度(要讓鏡片趨于室溫,這樣測(cè)得值校準(zhǔn)),反應(yīng)氣體變化而造成材料折射率的偏差等,各種因數(shù)的綜合考慮和實(shí)際中的融會(huì)貫通,反復(fù)使用和總結(jié),就會(huì)運(yùn)用得更為嫻熟,最終以產(chǎn)品的顏色和光學(xué)性能符合要求為準(zhǔn)。

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第3篇：光學(xué)工程的研究方向范文

生物醫(yī)學(xué)工程是將工程學(xué)與生物、醫(yī)學(xué)緊密結(jié)合，旨在探索生命的產(chǎn)生、演化規(guī)律，并利用工程技術(shù)手段，為人類生命健康問題提供有效的解決方案，包括疾病的診斷、監(jiān)測(cè)、控制、預(yù)防和治療等。生物醫(yī)學(xué)工程作為交叉學(xué)科，它涉及生命、電子、光學(xué)、信息、材料、藥學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的交叉性和綜合性，在生命科學(xué)中占有重要的地位。[1]長(zhǎng)春理工大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)成立于1995年，主要以生物醫(yī)學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)成像及信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)光學(xué)為主要教學(xué)研究方向。涉及的領(lǐng)域含有若干分支與廣泛內(nèi)容，發(fā)展速度相當(dāng)迅速。一方面，這些相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，為培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)人才不斷提供新的理念、理論、知識(shí)與手段；另一方面，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)不斷面臨各種新的挑戰(zhàn)。

為了貫徹長(zhǎng)春理工大學(xué)教學(xué)研究型大學(xué)的教學(xué)理念與實(shí)施創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，滿足日益提高的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以培養(yǎng)具備理、工、醫(yī)、電、算、才、光等多學(xué)科交叉知識(shí)的專門人才為主線，把學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式都是以理論課為主，實(shí)驗(yàn)課為輔，依附于理論課程。專業(yè)課程的學(xué)時(shí)是其相應(yīng)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的3-5倍，理論課程講授后，只是實(shí)際操作驗(yàn)證1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果相當(dāng)差，學(xué)生只是通過幾個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間驗(yàn)證理論課程當(dāng)中的一兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于整個(gè)專業(yè)課程的認(rèn)識(shí)大多是還是停留在理論認(rèn)識(shí)，不要說創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，就是簡(jiǎn)單的應(yīng)用也不能夠完成。在各個(gè)學(xué)科都飛速發(fā)展的時(shí)代，還停留在以往的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是行不通的，生物醫(yī)學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革迫在眉睫。

三、科研引領(lǐng)多學(xué)科融合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

想要提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量與效果，首先，必須提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位，使其不再是理論教學(xué)的附屬，這樣，學(xué)生才會(huì)從思想意識(shí)上真正重視實(shí)踐學(xué)習(xí)[2]。2010年起，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)帥先將生物醫(yī)學(xué)電子儀器、智能儀器、生物醫(yī)學(xué)分析儀器等課程的實(shí)驗(yàn)部分與其理論課分離出來，單獨(dú)設(shè)立了2門生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)系列課程，且確定為必修考試課程，為實(shí)驗(yàn)課程編制了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。增加了實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)， 為原來幾門專業(yè)課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)總和的一倍。在實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課以后，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的制定猶為重要。

獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需要涵蓋多門專業(yè)課程的核心內(nèi)容，需要教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師歸納和制定。而最簡(jiǎn)潔最為有效的方式即為由指導(dǎo)教師在科研課題中提煉出一系列科學(xué)問題，通過這些科學(xué)問題的側(cè)重、難易、特點(diǎn)將其設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因?yàn)槿魏我粋€(gè)科研活動(dòng)都是一個(gè)系統(tǒng)的工程。以生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的采集、處理為例，實(shí)驗(yàn)部分可能包括傳感器的設(shè)計(jì)、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)接口設(shè)計(jì)、上位機(jī)通信設(shè)計(jì)、及上位機(jī)軟件編程（包括數(shù)據(jù)的分析、處理、識(shí)別、計(jì)算）等。在這些步驟中，研究的核心可能只是其中1或2個(gè)步驟，其余部分則應(yīng)該是經(jīng)典和成熟的方法和手段，對(duì)這些方法和手段，可以通過篩選、論證和驗(yàn)證后[3]，將其成熟部分先期轉(zhuǎn)化為驗(yàn)證、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而將其中較有難度的問題作為設(shè)計(jì)性或開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可以認(rèn)識(shí)到自己所做實(shí)驗(yàn)是正在進(jìn)行的專業(yè)前沿性科研的一部分，不僅在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí)，而且對(duì)專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)有了深入了解；另外通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，又可反過來檢驗(yàn)此方法和手段的成熟合理程度， 啟發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的新想法和新思路，并讓學(xué)生以思考題的方式參與討論，能否進(jìn)一步修改或創(chuàng)新等，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次及實(shí)驗(yàn)教材改革

按照循序漸進(jìn)、因材施教的原則，“生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)系列課程”建立了四個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，1.驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)：由教師提出實(shí)驗(yàn)方案及具體步驟，由學(xué)生具體操作驗(yàn)證；2.綜合型實(shí)驗(yàn)：包括兩門及以上課程知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即為綜合性，在整合多個(gè)專業(yè)課程后開設(shè)的獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)均為綜合性實(shí)驗(yàn)；3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：由教師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及步驟，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材；4.研究型實(shí)驗(yàn)：通過前期實(shí)驗(yàn)的積累，由學(xué)生提出一個(gè)感興趣的專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的科研活動(dòng)，進(jìn)行資料查詢、方案設(shè)計(jì)、理論論證分析等全過程。

針對(duì)前三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要有配套的實(shí)驗(yàn)教材來為學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程提供第一手材料，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和了解程度直接影響著實(shí)驗(yàn)的操作過程。所以要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師要根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行編寫，并不斷更新。改革實(shí)驗(yàn)教材必須改變從前實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書只是交待實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法的寫法，應(yīng)該加入實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論知識(shí)、器件的基本知識(shí)和測(cè)試及數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，自成體系，同時(shí)融合多學(xué)科教學(xué)研究和教學(xué)改革的最新成果。

第4篇：光學(xué)工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：LED路燈;自由曲面透鏡;二次光學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN31;O43

      文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-3824（2014）05-0013-05

0 引 言

發(fā)光二極管（light emitting diode）作為新一代的綠色光源，具有壽命長(zhǎng)、體積小、電光效率高、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于景觀裝飾照明、汽車尾燈、顯示屏等領(lǐng)域^[1]。不同于傳統(tǒng)光源，LED不含汞、鉛等有害金屬;其出射光中沒有紫外和紅外光;其壽命是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍，LED也因此成為21世紀(jì)最有價(jià)值的第4代新型光源^[2-3]。

LED路燈大部分采用的是白光LED光源，光源的輻射角分布為11001200的朗伯分布，表現(xiàn)為中心照射區(qū)域的光斑亮度很高，但隨著照明區(qū)域的半徑增大亮度衰減得很快^[4]。如果不經(jīng)過配光，LED路燈將會(huì)在照明路面上形成一個(gè)不均勻的圓形光斑，約50%的光將會(huì)散落到馬路之外，造成光浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)遠(yuǎn)處的行人和車輛造成眩光，達(dá)不到照明要求^[5]。所以，對(duì)LED路燈進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)，使其照明區(qū)域的光照均勻度、形狀等滿足道路照明要求，是LED路燈設(shè)計(jì)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)。二次光學(xué)設(shè)計(jì)屬于非成像光學(xué)領(lǐng)域，利用非成像光學(xué)理論設(shè)計(jì)自由曲面透鏡對(duì)LED路燈進(jìn)行配光^[5]，以達(dá)到均勻照明的目的，是目前LED路燈二次配光設(shè)計(jì)常用方法。而對(duì)于自由曲面透鏡的設(shè)計(jì)，目前常用的主要有試錯(cuò)法、裁剪法、數(shù)值優(yōu)化法、偏微分方程法、網(wǎng)格法以及SMS法^[6]，前5種方法主要針對(duì)點(diǎn)光源，最后的SMS法則多用于擴(kuò)展光源。

1 LED路燈配光特點(diǎn)及要求

LED的光強(qiáng)輻射一般以蝙蝠翼型、朗伯型、聚光型以及側(cè)射型等類型分布，其中大部分都為近似朗伯分布，即光分布是以垂直于發(fā)光面的軸線為零度角的余弦分布，其光強(qiáng)變化規(guī)律為

I（）=I0×cos（）（1）

其中：I0為主軸上的光強(qiáng);為光線與LED主光軸的夾角。

沒有經(jīng)過配光的LED光源一般產(chǎn)生的為圓形光斑，這樣的光源容易產(chǎn)生斑馬效應(yīng)，而且會(huì)造成路面以外的光浪費(fèi)，因此，需要通過對(duì)LED進(jìn)行二次配光，使得LED路燈發(fā)出的光在路面上形成一個(gè)矩形光斑，同時(shí)兼顧眩光控制與照度均勻度，達(dá)到道路照明要求。

在城市道路照明設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)道路照明的不同場(chǎng)合，把道路分為主干道、次干道、快速道和支路等。不同的道路有不同的照明要求，具體設(shè)計(jì)要求如表1。

2 基于非成像光學(xué)的LED路燈配光技術(shù)

2.1 非成像光學(xué)簡(jiǎn)介

與傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)不同，LED路燈的配光設(shè)計(jì)，不需要在路面上形成清晰的像，而是要求把圓形光斑變成矩形光斑，盡可能使光線都分布在路面上，即二次光學(xué)設(shè)計(jì)。二次光學(xué)設(shè)計(jì)主要考慮怎樣把LED發(fā)出的光線集中到期望的照明區(qū)域上，進(jìn)而讓整個(gè)系統(tǒng)發(fā)出的光能滿足照明要求。二次光學(xué)設(shè)計(jì)屬于非成像光學(xué)的研究范疇。不同于傳統(tǒng)成像光學(xué)系統(tǒng)，非成像光學(xué)不再以獲得最好的物象為目的，所以不需要在目標(biāo)照明面上形成清晰的像，而是追求光能利用率的最大化，另一個(gè)不同于成像光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)在于，不再使用像差理論和成像質(zhì)量來評(píng)判系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，在非成像光學(xué)系統(tǒng)中，光能利用率被用來作為系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。目前，為了滿足道路均勻照明要求，對(duì)LED路燈進(jìn)行二次配光的一種行之有效的方法是利用非成像光學(xué)理論構(gòu)建自由曲面透鏡。

表1 機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)^[7]

2.2 自由曲面透鏡常用設(shè)計(jì)方法

為了讓配光過程中的能量損失較少，普遍采用光學(xué)面數(shù)量較少、對(duì)光線的反射折射較少的透鏡來對(duì)LED進(jìn)行二次配光，透鏡的配光能力決定于其光學(xué)面的面型。要達(dá)到均勻照明的配光效果，這種光學(xué)面的面型需要有足夠的自由度，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的光強(qiáng)分配和照明空間角的改變，稱之為自由曲面。自由曲面透鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配光效果好，是目前為止LED均勻照明最理想的配光光學(xué)元件。

目前，常用的自由曲面設(shè)計(jì)方法主要分為兩大類，一類是針對(duì)點(diǎn)光源的，包括試錯(cuò)法、裁剪法、數(shù)值優(yōu)化法、偏微分方程法和網(wǎng)格法，另一個(gè)類是針對(duì)面光源的SMS法（多重表面同步設(shè)計(jì)法）。其中，試錯(cuò)法的可變參數(shù)多，沒有固定的優(yōu)化模式，大多依賴于設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，主要通過三維建模軟件solidworks、PROE或UG等繪制出光學(xué)元器件結(jié)構(gòu)，再在非成像光學(xué)分析軟件中，通過非序列光線追跡來判斷照明面的照度及整個(gè)光強(qiáng)的分布^[8];裁剪法通過對(duì)光學(xué)透鏡的面形進(jìn)行裁剪來控制波前走向，以此獲得均勻的照度或能量分布;數(shù)值優(yōu)化法結(jié)合幾何近似方法與變分積分方法，對(duì)非線性二階Monte-Amphere方程進(jìn)行求解，此方法最先由J.Bortz、N.Shatz等人應(yīng)用于LED配光透鏡設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于只有一個(gè)光學(xué)面的給定照度分布問題;SMS方法^[9]是針對(duì)擴(kuò)展光源設(shè)計(jì)而言的，對(duì)一個(gè)配光光學(xué)透鏡，可以同時(shí)設(shè)計(jì)出透鏡的2個(gè)或多個(gè)表面的面型，通過多個(gè)光學(xué)面，控制擴(kuò)展光源2端發(fā)出的2個(gè)波面，變換成給定的2個(gè)輸出波面;而對(duì)于點(diǎn)光源而言，常采用偏微分方程法和網(wǎng)格法，下面本文將對(duì)這2種方法做詳細(xì)介紹與比較。

2.3 自由曲面透鏡常用設(shè)計(jì)方法

偏微分方程法，系統(tǒng)效率高于82%。

圖1 自由曲面透鏡與配光效果圖

通過偏微分方程法來求解自由曲面面型，本質(zhì)上是建立入射、出射和自由曲面法向矢量3者之間的矢量關(guān)系方程組，同時(shí)添加限制條件，限制條件根據(jù)光 源的發(fā)光特性以及所需照明來設(shè)定，這樣，使得方程有唯一解或者有限個(gè)解。自由曲面是一空間曲面，求解自由曲面面型數(shù)據(jù)時(shí)，首先在空間中建立三維坐標(biāo)系，設(shè)LED光源位于空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，自由曲面上的任意一點(diǎn)坐標(biāo)為qθ，φ，ρθ，φ，目標(biāo)照明面上的點(diǎn)為wx，y，z，入射光線、出射光線以及q點(diǎn)處的法向矢量分布用In、Out和N表示，根據(jù)Snell定律可以建立起自由曲面上點(diǎn)q和目標(biāo)照明面上點(diǎn)w的關(guān)系表達(dá)式，再由能量守恒定律求得自由曲面上點(diǎn)q的分量與光線出射角之間的關(guān)系表達(dá)式，由此得到qθ，φ，ρθ，φ在θ，φ的一階偏微分方程，最后運(yùn)用數(shù)值方法求解出自由曲面面型數(shù)據(jù)。

2.4 網(wǎng)格法

網(wǎng)格法的設(shè)計(jì)思想具有直觀的物理意義。在忽略能量損失的情況下，由能量守恒原理可知，光源發(fā)出的能量等于目標(biāo)照明面上獲得的能量，采用相同的規(guī)則對(duì)光源和目標(biāo)照明面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)所對(duì)應(yīng)的能量相等，根據(jù)這個(gè)映射關(guān)系，建立能量分配的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)迭代求解出自由曲面表面離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)，以及所對(duì)應(yīng)的法矢量，從而確定了自由曲面的表面。

同樣，跟偏微分方程法一樣，LED視為點(diǎn)光源，位于原點(diǎn)處，建立如圖2所示的空間坐標(biāo)系。其中，θ為光線與Y軸所組成的平面和Z軸的夾角，φ為光線與Y軸的夾角。由光源的余弦分布可知，沿著光線i→的光強(qiáng)為I0cosθsinφ^[12]，其中I0為中心光強(qiáng)。

圖2 LED光源空間坐標(biāo)

2.4.1 劃分網(wǎng)格

設(shè)目標(biāo)照明面如圖3所示，是一個(gè)長(zhǎng)為a，寬為b的矩形區(qū)域，LED光源的總光通量為，目標(biāo)照明面的平均照度為Ev，中心光強(qiáng)為I0=/π。在X軸方向已步長(zhǎng)k等分為m份，Y軸方向上也以同樣的步長(zhǎng)k等分為n份，這樣就得到了xm和ym的數(shù)組，對(duì)應(yīng)于光源立體角來說，則在θ角上等分成m份，角等分成n份。

圖3 目標(biāo)照明面網(wǎng)格圖

2.4.2 迭代計(jì)算

經(jīng)過網(wǎng)格劃分后，在X軸方向有m條矩形區(qū)域，通過能量守恒定律，可以建立起光源出光方向與目標(biāo)照明面上點(diǎn)的一條縱向?qū)?yīng)關(guān)系，以此求得步長(zhǎng)Δθ1～Δθm，Δφ1～Δφn。其具體步驟如下：

首先計(jì)算X軸方向上每條矩形區(qū)域所對(duì)應(yīng)的能量：

EΔx=Ev·k·b（2）

每一份θ角內(nèi)，以LED光源發(fā)出的能量作為研究對(duì)象，根據(jù)能量守恒定律可得：

∫θ1θ0∫π0I0cosθ·sin2φdθdφ=EΔx（3） 

則：

Δθ1=EΔxI0cosθ∫π0sin2φdφ（4）

由θ1=θ0+Δθ1，x1=x0+Δx可以得到一條光線與目標(biāo)照明面上的一個(gè)點(diǎn)的能量對(duì)應(yīng)關(guān)系：θ1，φ1→x1，y0。按照這樣的步驟依次迭代可計(jì)算出Δθ2，…，Δθm，并可得到光源光線與目標(biāo)照明面上的點(diǎn)的縱向?qū)?yīng)關(guān)系θφ0=fxy0，即

θ1，φ1→x1，y0

θ2，φ1→x2，y0

θ3，φ1→x3，y0

……

θm，φ1→xm，y0

按照以上建立縱向?qū)?yīng)關(guān)系的方法，建立能量橫向?qū)?yīng)關(guān)系，以此得到步長(zhǎng)Δφ1～Δφn。

在目標(biāo)照明面的Δx，Δy范圍內(nèi)，由能量守恒可得：

∫θ1θ0∫φ1φ0I0cosθ·sin2φdθdφ=Ev·k2（5）

則：

Δφ1=EΔx，ΔyI0∫θ1θ0cosθsin2φ0（6）

由φ1=φ0+Δφ1，y1=y0+Δy可以得到一條光線與目標(biāo)照明面上的一個(gè)點(diǎn)的能量對(duì)應(yīng)關(guān)系：θ0，φ1→x0，y1。按照這樣的步驟依次迭代可計(jì)算出Δφ2，…，Δφm，并可得到光源光線與目標(biāo)照明面上的點(diǎn)的縱向?qū)?yīng)關(guān)系φθ0=gyx0，即：

θ0，φ1→x0，y1

θ0，φ2→x0，y2

θ0，φ3→x0，y3

……

θ0，φn→x0，yn

這樣，可以依次迭代求出光源光線在整個(gè)空間坐標(biāo)系中與目標(biāo)照明面上點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：即θm，φn→xm，yn。

迭代計(jì)算時(shí)，首先確定透鏡的一個(gè)初始計(jì)算點(diǎn)，應(yīng)用反射定律求得自由曲面初始點(diǎn)的法向量，從而確定該點(diǎn)的切平面，再由該切平面與第二點(diǎn)的入射光線相交確定第二點(diǎn)?？傮w思想是，通過前一個(gè)點(diǎn)的切平面與下一條光線相交求得下一點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)迭代計(jì)算出自由曲面所有點(diǎn)的坐標(biāo)，由此得到自由曲面的面型。

3 LED路燈自由曲面透鏡設(shè)計(jì)方法的比較  

無論采用哪種自由曲面透鏡設(shè)計(jì)方法，最終的目的都是要讓LED路燈的配光達(dá)到道路照明要求。上述的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如表2所示。

其中，偏微分方程法求解自由曲面，目的性強(qiáng)，計(jì)算速度很快，可以很快得到面型的數(shù)據(jù)，而且沒有試錯(cuò)法中反復(fù)優(yōu)化的過程，但是，由于偏微分方程組復(fù)雜，求解過程麻煩，這類方程的可解性也很低，要求設(shè)計(jì)人員有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底和編程能力，并且偏微分方程法多適合點(diǎn)光源，對(duì)于擴(kuò)展光源，多用SMS法。

網(wǎng)格法比較直觀，根據(jù)能量守恒，建立光源與目標(biāo)照明面的映射關(guān)系來求解面型數(shù)據(jù)，并且可以通過對(duì)網(wǎng)格的細(xì)化，可以得到更加精確的結(jié)果。網(wǎng)格法可以解決復(fù)雜照度分布的問題，求解上比偏微分方程法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)效率高，不用進(jìn)行誤差校驗(yàn)，是一種行之有效的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)方法，具有良好的研究前景。

4 結(jié) 論

近年來，LED路燈的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)LED路燈二次光學(xué)設(shè)計(jì)的要求也越來越高，二次光學(xué)設(shè)計(jì)也逐漸成為非成像光學(xué)中的一個(gè)重要研究方向。本文簡(jiǎn)要介紹了LED路燈自由曲面透鏡的設(shè)計(jì)方法，并就現(xiàn)在最常用的2種設(shè)計(jì)方法做了詳細(xì)介紹與對(duì)比，認(rèn)為網(wǎng)格法具有良好的發(fā)展前景。目前，對(duì)于點(diǎn)光源的二次配光設(shè)計(jì)問題，已經(jīng)有相當(dāng)成熟的解決辦法，但是對(duì)于擴(kuò)展光源來說，還需要進(jìn)一步提出比較成熟的解決方案，加快LED路燈應(yīng)用于更加廣闊的領(lǐng)域。

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第5篇：光學(xué)工程的研究方向范文

3月17日，阿里巴巴宣布成立VR實(shí)驗(yàn)室，瞄準(zhǔn)的是VR購(gòu)物。同時(shí)，它會(huì)聯(lián)合旗下的阿里影業(yè)、阿里音樂、優(yōu)酷土豆，制作VR內(nèi)容。而今年下半年，騰訊將基于PC端和移動(dòng)端的兩款VR頭部顯示器。

根據(jù)美國(guó)風(fēng)險(xiǎn)投資數(shù)據(jù)公司CB Insights的數(shù)據(jù)，2017年第一季度，AR/VR領(lǐng)域的投資項(xiàng)目超過80個(gè)，同比增長(zhǎng)60%。報(bào)告還披露了Facebook和蘋果分別為其A/VR工作招聘了一千多名員工。

所謂VR，就是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)為用戶模擬出逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境。其沉浸式體驗(yàn)和交互方式帶來的新的娛樂方式，吸引了從硬件技術(shù)到內(nèi)容生產(chǎn)和分發(fā)的多個(gè)公司。除了阿里巴巴、騰訊、Facebook和蘋果，HTC、三星、索尼等公司都在這個(gè)領(lǐng)域展開業(yè)務(wù)。

目前，這個(gè)行業(yè)的人才供應(yīng)遠(yuǎn)低于需求。人力資源平臺(tái)領(lǐng)英去年的一份針對(duì)全球范圍內(nèi)VR人才的報(bào)告顯示，在領(lǐng)英的人才庫(kù)里，有18%的人才需求來自VR行業(yè)，僅次于美國(guó)，但合適的VR人才只有2%。

熬過資本的冬天并存活下來的公司變得更加務(wù)實(shí)，而且開發(fā)了更多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景―除了去年的影視、游戲產(chǎn)業(yè)，今年它們還進(jìn)入到了醫(yī)療行業(yè)、制造業(yè)、零售業(yè)等新領(lǐng)域。

如果你對(duì)VR行業(yè)感興趣或者看好它的前景，我們將告訴你這個(gè)領(lǐng)域正在找哪些人、薪水怎么樣，以及怎樣可以加入。

AVRO備的核心職位主要有3種

VR硬件的核心技術(shù)很復(fù)雜，涉及算法、光學(xué)、系統(tǒng)開發(fā)、交互、圖形圖像等多個(gè)領(lǐng)域，核心職位圍繞的都是這些方向。它們也多是HTC、三星等硬件公司的VR業(yè)務(wù)范圍。

算法工程師

這是VR領(lǐng)域最基礎(chǔ)的職位。VR的功能是通過一副眼鏡，讓人既看到人眼看不到的東西，又能在虛擬空間中移動(dòng)，還能對(duì)虛擬景象形成真實(shí)感，因此需要一套算法把這些感官上的功能都實(shí)現(xiàn)。通常，算法工程師關(guān)注的是如何解決某一類特定問題或?qū)崿F(xiàn)某一特定功能。在VR領(lǐng)域，這一職位主要需要懂計(jì)算機(jī)視覺、空間定位、交互技術(shù)、圖形圖像等算法。

計(jì)算機(jī)視覺主要是指以攝像頭代替人眼識(shí)別目標(biāo)和提取特征，工程師需要探索最新的算法以及技術(shù)的可行性，負(fù)責(zé)視覺和圖像的處理；空間定位指的是通過VR設(shè)備使用者能確定自己在空間中的位置，高精度的空間定位可以為用戶帶來更好的沉浸感并降低眩暈程度；接下來，交互算法工程師負(fù)責(zé)手勢(shì)識(shí)別、視線估計(jì)、動(dòng)作捕捉、追蹤等相關(guān)計(jì)算機(jī)視覺算法的研發(fā)，研究實(shí)際空間中的動(dòng)作如何延伸到虛擬空間中；然后是圖形圖像的處理，它要求在滿足性能的前提下提高畫質(zhì)，用更快的速度和更少的資源去畫像。

光學(xué)和人體工學(xué)工程師

光學(xué)要解決的是讓VR設(shè)備的鏡片在保證沉浸感和清晰度的同時(shí)，盡可能加大視場(chǎng)角，讓人在佩戴VR設(shè)備時(shí)看得更清晰；人體工學(xué)關(guān)注的則是人在佩戴VR眼鏡時(shí)的舒適度，設(shè)備是否透氣、不漏光、足夠輕盈等。目前消費(fèi)級(jí)的VR產(chǎn)品在這方面仍處于初級(jí)階段，如何讓人更舒適持久地使用VR設(shè)備，是行業(yè)發(fā)展的瓶頸之 一。系統(tǒng)架構(gòu)師

與成熟的智能手機(jī)、智能手表的開發(fā)系統(tǒng)不同，VR的系統(tǒng)架構(gòu)到目前為止并沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，面對(duì)陌生的領(lǐng)域，系統(tǒng)架構(gòu)師需要駕馭和設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)VR頭部顯示器及整個(gè)主機(jī)設(shè)備的集成。

BVR產(chǎn)業(yè)鏈上的工作還有這些

要實(shí)現(xiàn)VR體驗(yàn)，只有一部VR硬件設(shè)備可不夠，可以觀看的內(nèi)容、節(jié)目效果，以及應(yīng)用場(chǎng)景的開發(fā)，這些需要硬件公司以外的公司參與，F(xiàn)acebook等公司涉及的主要是這部分內(nèi)容。

3D引擎開發(fā)和3D美術(shù)

3D引擎開發(fā)人員主要負(fù)責(zé)VR場(chǎng)景的搭建―戴上VR眼鏡后你看到的“新世界”，就是所謂的VR場(chǎng)景。市場(chǎng)上主流的開發(fā)引擎有兩種，一種是可以快速開發(fā)的Unity3D引擎，一種是可以制作恢弘場(chǎng)景和細(xì)致光效的虛幻4引擎，這種引擎在游戲開發(fā)中常使用。

3D美術(shù)人員則需要制作3D美術(shù)素材，將素材置入場(chǎng)景后，再配合引擎程序員優(yōu)化游戲的性能。

內(nèi)容制作

你知道，無論電影還是游戲，當(dāng)你想要通過VR眼鏡獲得這些娛樂的時(shí)候，它們除了像一般的電影和游戲產(chǎn)品那樣需要腳本，還需要影視制作人員使用360度全景視頻的拍攝技術(shù)去拍攝和剪輯，這是二者在內(nèi)容制作方法上的不同之處。

銷售運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品經(jīng)理

不同于剛起步的人工智能，VR已經(jīng)邁入產(chǎn)業(yè)化階段，公司除了需要尖端技術(shù)人員，對(duì)市場(chǎng)銷售、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方面的人才同樣有需求。要求與其他領(lǐng)域大同小異，都是負(fù)責(zé)開拓市場(chǎng)和客戶，增加產(chǎn)品的銷售范圍等。因VR企業(yè)希望快速打開市場(chǎng)，銷售人才目前高居中國(guó)VR領(lǐng)域人才需求的第二位，高于全球水平。

產(chǎn)品經(jīng)理的職責(zé)也很共通，負(fù)責(zé)其他VR公司與本公司部門的配合，制定和推進(jìn)合作項(xiàng)目，把控整體合作項(xiàng)目的時(shí)間，并對(duì)最終合作質(zhì)量負(fù)責(zé)。

常規(guī)開發(fā)

和任何智能硬件一樣，VR也需要內(nèi)置一套系統(tǒng)，其中包括App Store一樣的平臺(tái)以及應(yīng)用軟件，這部分工作與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)行業(yè)的開發(fā)工作相似，即在實(shí)現(xiàn)VR設(shè)備的智能化的同時(shí)，保證軟件在不同平臺(tái)間能流暢交互。

C要進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，需要你有這些能力和資歷

技術(shù)崗位碩博優(yōu)先

VR行業(yè)的崗位主要指向三個(gè)方面：硬件、軟件和內(nèi)容制作。

硬件領(lǐng)域涉及到計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子、機(jī)械、生物學(xué)、自動(dòng)化等方向。軟件需要計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法設(shè)計(jì)與分析等相關(guān)背景。這兩個(gè)方面對(duì)工科背景的人才需求更大。VR內(nèi)容包括游戲、影視等，需要3D美術(shù)、拍攝方面的學(xué)術(shù)背景。

由于VR產(chǎn)業(yè)相對(duì)細(xì)分，產(chǎn)業(yè)上游硬件、軟件開發(fā)的崗位會(huì)以碩士、博士學(xué)歷優(yōu)先，因?yàn)榇T士和博士在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究方向更為明確，企業(yè)在篩選簡(jiǎn)歷時(shí)更容易適配崗位。

“如果畢業(yè)論文方向是圖形圖像、計(jì)算機(jī)視覺，就會(huì)非常搶手，不僅是VR行業(yè)，在人工智能領(lǐng)域也會(huì)受到歡迎?！笨其J國(guó)際高科技行業(yè)總監(jiān)田丹說。

VR行業(yè)的核心技術(shù)崗位中，招人要求最高的是算法工程師，這也是最難招聘的崗位。學(xué)歷必須是碩士以上，同時(shí)是模式識(shí)別、信號(hào)處理等科班出身。另外，對(duì)深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)有了解是加分項(xiàng)。

至于市場(chǎng)銷售、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)甚至內(nèi)容領(lǐng)域的人才，這個(gè)行業(yè)對(duì)學(xué)歷背景要求不高，更看中經(jīng)驗(yàn)、人脈以及辦事的靈活度。畢竟，新興行業(yè)最需要資源嫁接能力。

應(yīng)屆生也有機(jī)會(huì)，尤其是海歸

打開招聘網(wǎng)站，VR技術(shù)崗位的招聘一般以最少一年工作經(jīng)驗(yàn)起步，往上的話，有的職位要求3到5年的工作經(jīng)驗(yàn)，有的甚至要求10年以上的經(jīng)驗(yàn)。這個(gè)門檻主要是因?yàn)閂R技術(shù)雖然還不怎么成熟，但它是高集成性產(chǎn)品，需要在算法、架構(gòu)、光學(xué)和人體工學(xué)等成熟技能的基礎(chǔ)上再提出應(yīng)用上的高要求。

但應(yīng)屆畢業(yè)生并非完全沒有機(jī)會(huì)。對(duì)國(guó)內(nèi)的VR公司來說，開放應(yīng)屆畢業(yè)生招募主要有兩種情況。一是已經(jīng)在行業(yè)里挖到技術(shù)領(lǐng)域的大牛，需要為其配備團(tuán)隊(duì)，因此會(huì)招聘一定比例的應(yīng)屆畢業(yè)生。二是產(chǎn)品經(jīng)理這類崗位入門門檻不高，公司也愿意花時(shí)間培養(yǎng)。

相較而言，海歸會(huì)比較受到這個(gè)行業(yè)的歡迎。微鯨VR人力資源總監(jiān)Tony在為3D場(chǎng)景交互崗位招聘時(shí)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)很少有這方面的專業(yè)人才，但德國(guó)的3D場(chǎng)景交互領(lǐng)域向硅谷輸送了不少人。他后來意識(shí)到，這是因?yàn)榈聡?guó)的高校有對(duì)口專業(yè)，所以即使是剛畢業(yè)的應(yīng)屆生，Tony也會(huì)第一時(shí)間把對(duì)方請(qǐng)到公司來。

再說到內(nèi)容領(lǐng)域，VR內(nèi)容領(lǐng)域要制作哪些內(nèi)容并沒有明確標(biāo)準(zhǔn)。畢竟，還沒有人敢下結(jié)論說：VR只能用來做什么、不能做什么。這個(gè)行業(yè)眼下正是需要?jiǎng)?chuàng)意和研究拍攝方式的時(shí)候。

D這些領(lǐng)域，跨行到VR更容易

游戲

游戲是VR最早被應(yīng)用的場(chǎng)景之一。雖然VR游戲一度遇冷，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，從游戲行業(yè)跳到VR行業(yè)嘗試新的游戲形態(tài)未嘗不可。擅長(zhǎng)技術(shù)的話，可以繼續(xù)走Unity3D開發(fā)、3D建模和3D美術(shù)的路。即使有大量游戲公司仍在觀望，但VR游戲帶來的體驗(yàn)感確實(shí)是電腦、手機(jī)無法取代的。這也是HTC Vive、PS VR、Oculus等公司目前大量需求的產(chǎn)品。

互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體

互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體是VR行業(yè)人才來源的兩大核心區(qū)域。VR行業(yè)缺少的系統(tǒng)架構(gòu)人才在微軟、IBM、AMD、英特爾或者高通都能找到。

工業(yè)設(shè)計(jì)

截至目前，用戶對(duì)于VR硬件設(shè)施的體驗(yàn)普遍是抱怨“長(zhǎng)久佩戴時(shí)頭顯過重，舒適感不夠”。這就需要人體工程學(xué)領(lǐng)域的人才來改進(jìn)產(chǎn)品，他們一般會(huì)從設(shè)計(jì)領(lǐng)域找人，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)。

影視

影視行業(yè)從業(yè)者主動(dòng)跳到VR行業(yè)的比例相對(duì)更高?！八麄儗?duì)整個(gè)行業(yè)的理解和感知更多，當(dāng)他們意識(shí)到有新的拍攝方式可以嘗試，主動(dòng)投身的人就會(huì)更多?！盩ony說。他以微鯨一位制片人為例，對(duì)方在電視臺(tái)累積了多年經(jīng)驗(yàn)，有自己的工作室，同時(shí)還在高校任教，最終選擇進(jìn)入VR領(lǐng)域就是想嘗試不一樣的東西。

E哪些公司在尋找人才？

初創(chuàng)公司

新技術(shù)面前，全球企業(yè)處于同一起跑線。以技術(shù)為核心的初創(chuàng)公司為了站穩(wěn)腳跟，同樣在該領(lǐng)域爭(zhēng)奪人才。暴風(fēng)魔鏡、蟻視、大朋、微鯨等國(guó)內(nèi)VR廠商熬過資本嚴(yán)冬，對(duì)招聘也有了更高需求?！俺跫?jí)崗位不難招，要招就招核心算法，特別是如果我們想超越海外同行，招人就更重要?！贝笈骎R合伙人兼首席戰(zhàn)略官章立說。

大公司

雖然無論是Facebook，還是HTC、索尼，都沒有將技術(shù)研發(fā)落地中國(guó)，但巨頭們?yōu)榱嗽靹?shì)，頻頻聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，發(fā)起各類聯(lián)盟，為開發(fā)者提供諸多便利，這從另一個(gè)角度為從業(yè)者帶來了更多機(jī)會(huì)。

Fa c e b o o k今年4月宣布建立首個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）平臺(tái)，同時(shí)VR社交平臺(tái)Facebook Spaces的Beta版；微軟于5月10日宣布將開放Windows Mixed Reality開發(fā)者套件預(yù)購(gòu)。5月18日，Google也宣布要在今年年底推出Daydream VR一體機(jī)，其首批合作伙伴是HTC和聯(lián)想。

還有蘋果，在6月6日的WWDC大會(huì)上，蘋果宣布Mac將支持HTC Vive，開發(fā)者可在MacBook上使用SteamVR平臺(tái)。同時(shí)，AR方面推出開發(fā)套件ARKit。

從這些大公司的策略中也能看出，VR已經(jīng)不僅是它們手中的一張牌，混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）、AR以及人工智能日后都將聯(lián)合起來。

F這行的薪水到底怎么樣？

去年5月，拉勾網(wǎng)了一份《VR/AR行業(yè)薪酬報(bào)告》，報(bào)告顯示，技術(shù)職位在過去幾年始終是核心訴求職位，即使崗位需求在2016年有所下降，也在總體崗位中占比50.5%。同時(shí)，市場(chǎng)方面的人才需求明顯提高，2016年占比12.3%，兩年間增長(zhǎng)了一倍。

根據(jù)報(bào)告，在VR行業(yè)，無論是技術(shù)、產(chǎn)品還是市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)等崗位，薪酬水平皆高于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。去年5月，全行業(yè)技術(shù)崗位月平均薪資為1.35萬元，而VR/AR行業(yè)技術(shù)崗位的月平均薪資達(dá)到了1.85萬元。即使是最弱勢(shì)的職能部門，薪資也高于行業(yè)平均值7100元，達(dá)到8300元/月。

Tony證實(shí)了這一現(xiàn)象。物以稀為貴，VR行業(yè)里技術(shù)崗薪水最高，而在技術(shù)崗里，算法工程師的薪酬排名第一。算法工程師如具備碩博學(xué)歷，年薪一般在30萬元至60萬元，3D引擎開發(fā)人才的年薪也在30萬元至40萬元。這還不包括公司為留住人才發(fā)放的期權(quán)和獎(jiǎng)金。非技術(shù)職位的薪水也會(huì)比原行業(yè)略高，但總體上相差不大。

科銳國(guó)際在《2017年薪酬指南》中也指出，在新技術(shù)領(lǐng)域里，計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)方向薪酬漲幅最快。人才儲(chǔ)備主要在幾家跨國(guó)公司和頂級(jí)高校，VR行業(yè)的人才薪酬已經(jīng)在高點(diǎn)，人才流動(dòng)的吸引力更多來自職位前景。不過若遇到急缺位，跳槽漲幅可能高達(dá)50%以上甚至100%，比如算法類的崗位就是如此。

G進(jìn)這行前，你得有點(diǎn)心理準(zhǔn)備

如果你有興趣進(jìn)入這個(gè)新興行業(yè)試一試，章立和Tony提醒你：

第6篇：光學(xué)工程的研究方向范文

［關(guān)鍵詞］實(shí)踐課類精品課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 產(chǎn)學(xué)研合作

［作者簡(jiǎn)介］石堅(jiān)（1974- ），男，四川射洪人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院電計(jì)系實(shí)驗(yàn)中心主任，兼工程訓(xùn)練中心電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部主任，副教授，碩士，研究方向?yàn)殡娮优c信息技術(shù)；嚴(yán)東海（1941- ），男，四川眉山人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任，教授，研究方向?yàn)闊o線電；柳建（1975- ），男，四川渠縣人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院電子信息與計(jì)算機(jī)工程系主任，副教授，博士，研究方向?yàn)楣鈱W(xué)工程。（四川 樂山 614007）

［課題項(xiàng)目］本文系2010年四川省精品課程“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝”建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：S2010135）和2009年成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院工程訓(xùn)練中心教改立項(xiàng)項(xiàng)目“電子設(shè)計(jì)與工藝實(shí)驗(yàn)室工程訓(xùn)練教學(xué)研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：C2011008）的階段性研究成果。

［中圖分類號(hào)］G642.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1004-3985（2013）06-0137-02

一、引言

我國(guó)高校精品課程已構(gòu)建起校級(jí)、省級(jí)、國(guó)家級(jí)的三級(jí)平臺(tái)模式，按照層次劃分為本科和高職高專不同的體系，按照課程類型又劃分為理論課（不含實(shí)踐類）、理論課（含實(shí)踐類）及實(shí)踐課不同的種類。總的來看，高校精品課程整體架構(gòu)業(yè)已構(gòu)建且形成數(shù)量上的規(guī)模。為了使精品課程工程持續(xù)產(chǎn)生示范輻射效應(yīng)，教育部明確提出還應(yīng)加大力量建設(shè)一批實(shí)踐課類精品課程，將實(shí)踐課類精品課程作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的突破口，有利于從整體上提升精品課程工程的品質(zhì)和內(nèi)涵。

實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)正處于方興未艾階段，存在著“層次劃分不細(xì)致”“內(nèi)涵建設(shè)不突出”“學(xué)校和學(xué)科分布不均衡”等政策面的問題。目前各級(jí)精品課程基本上只劃分為本科和高職高專兩個(gè)層次，一本、二本和三本院校的實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容設(shè)置和實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式?jīng)]有側(cè)重和區(qū)別；高校部分實(shí)踐課類精品課程普遍存在申報(bào)中只注重形式，而忽略內(nèi)涵建設(shè)的問題；從實(shí)踐課類精品課程分布的高校類型來看，主要集中在高職高專類學(xué)校，而本科院校的實(shí)踐課類精品課程又主要集中在理工科，這種在學(xué)校和學(xué)科分布上的不協(xié)調(diào)一定程度上阻礙了教育教學(xué)改革的進(jìn)程。這些問題已經(jīng)引起教育部領(lǐng)導(dǎo)的重視，正在通過完善精品課程評(píng)審相關(guān)辦法，制訂詳盡的管理細(xì)則并對(duì)各類高校加以正確引導(dǎo)來有效解決上述問題。

然而實(shí)踐課類精品課程目前最突出的問題卻是“如何創(chuàng)出特色”的問題，教育部在實(shí)施“質(zhì)量工程”的過程中，一直將學(xué)生的“實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”作為重要建設(shè)內(nèi)容，但現(xiàn)實(shí)情況是盡管教育部先后出臺(tái)文件以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，但實(shí)踐課類精品課程，尤其是本科層次的實(shí)踐課類精品課程仍鮮見亮點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革多集中于課程的局部和細(xì)節(jié)，缺乏宏觀把握。實(shí)踐課類精品課程創(chuàng)出特色，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成效，近年來已成為高校精品課程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。各級(jí)本科高校要將“創(chuàng)出特色”作為實(shí)踐課類精品課程建設(shè)的中心內(nèi)容，需要高校管理者具備較強(qiáng)的大局觀和長(zhǎng)遠(yuǎn)目光，大膽解放思想并創(chuàng)新改革，充分挖掘潛力，通過實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)加快教育教學(xué)改革的步伐。

二、創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心是實(shí)踐課類精品課程創(chuàng)出特色的重要舉措

教育部自2003年啟動(dòng)精品課程工程，2005年又開展了高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)和評(píng)審工作，提出了八個(gè)方面的建設(shè)內(nèi)容：先進(jìn)的教育理念和實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、內(nèi)容和方法，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)模式和組織結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的儀器設(shè)備配置思路和安全環(huán)境配置條件，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式和管理體制，先進(jìn)的運(yùn)行機(jī)制和管理方式，顯著的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，顯明的特色，這八項(xiàng)內(nèi)容為我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革指明了方向。實(shí)踐課類精品課程以實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心作為其建設(shè)平臺(tái)，一方面二者作為“質(zhì)量工程”的重要建設(shè)內(nèi)容齊頭并進(jìn)，能有效推動(dòng)高校教學(xué)質(zhì)量的提升；另一方面實(shí)踐課類精品課程可在充分發(fā)掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)示范中心“先進(jìn)示范性”的基礎(chǔ)上展現(xiàn)其特色。

建設(shè)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心首倡實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心應(yīng)摒棄 “實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)”的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性、綜合性、多元性、自主性，并注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的全面素質(zhì)，以此為前提根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)建立先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。近年來我國(guó)理工科大學(xué)相繼引入美國(guó)麻省理工學(xué)院所倡導(dǎo)的“大工程觀”及“CDIO工程教育理念”，主張為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，構(gòu)建“工程認(rèn)知、技能訓(xùn)練和綜合創(chuàng)新”不同層次的工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并以包含文、經(jīng)管、藝術(shù)、法學(xué)等學(xué)科的工程項(xiàng)目對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面知識(shí)的訓(xùn)練，其教學(xué)理念不僅使理工學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心受益，許多經(jīng)管和藝術(shù)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心也將其教學(xué)理念納入中心體系，如部分法學(xué)和藝術(shù)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心提出的“大法學(xué)”“大服裝”等人才培養(yǎng)理念正是由“大工程觀”工程教育理念演化而來，部分經(jīng)管學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心所提出的“實(shí)戰(zhàn)模擬”“多維復(fù)合”“合作學(xué)習(xí)”等嶄新理念無不體現(xiàn)出現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)“文理交融、全面綜合、開放創(chuàng)新”的特點(diǎn)。

在先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的其他幾項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容便有了較高的起點(diǎn)：在課程內(nèi)容的設(shè)置上，全面重組和更新本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本內(nèi)容，加強(qiáng)開放式、綜合性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而建立起獨(dú)立于理論課程的實(shí)踐課課程群勢(shì)在必行；在實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)上，有必要建立起一支年齡、職稱、學(xué)歷結(jié)構(gòu)合理的雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)；在實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備和環(huán)境配置上，要加大資金投入，引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)線和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立一批具有“項(xiàng)目訓(xùn)練及實(shí)戰(zhàn)模擬”功能的實(shí)驗(yàn)室；在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式和管理體制上，應(yīng)打破實(shí)驗(yàn)室由學(xué)科專業(yè)負(fù)責(zé)創(chuàng)建且歸教研室分管的傳統(tǒng)模式，而應(yīng)由實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源共享；在運(yùn)行機(jī)制和管理方式上，要建立開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的專業(yè)覆蓋面；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果上，應(yīng)建立有效的課程評(píng)價(jià)體系并積極組織學(xué)生參加全國(guó)有影響力的大學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效；在鮮明特色上，則可以通過先進(jìn)的理念、內(nèi)容、設(shè)備及管理等充分體現(xiàn)。由于以實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托，實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)相比其他類別的精品課程凸顯出鮮明的特色，其建設(shè)成果又可以反哺實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

三、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育是實(shí)踐課類精品課程創(chuàng)出特色的有效途徑

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育與實(shí)踐課類精品課程建設(shè)的融合為深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革開辟了道路。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的教學(xué)過程和形式均“寓教于行”，強(qiáng)調(diào)給學(xué)生提供“真實(shí)情境”，其實(shí)也就是在高校實(shí)驗(yàn)室里“模擬”企業(yè)的工作環(huán)境；部分高校采用的“項(xiàng)目訓(xùn)練驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)模式在項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)置上盡量與企業(yè)一致，在項(xiàng)目管理的方式上則充分吸收現(xiàn)代企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。如果產(chǎn)業(yè)（或企業(yè)）與高等學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合教育，將進(jìn)一步縮短高校學(xué)生與企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)的距離，更好地培養(yǎng)服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的人才。實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心作為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育本身就很容易找到契合點(diǎn)，如果再將這二者與實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)相結(jié)合，將極大地豐富實(shí)踐課類精品課程的內(nèi)涵。

我國(guó)的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育歷經(jīng)十余年探索，雖有一定發(fā)展，但進(jìn)展緩慢，究其原因，有觀念、制度和合作模式等方面的問題：在觀念問題上，我國(guó)各種不同類型的高校在開辦之初都有比較明確的辦學(xué)定位，但受辦學(xué)資源和經(jīng)費(fèi)等因素影響，部分高校尤其是部分地方本科院校并不安于這個(gè)定位，過分追求“規(guī)模效益”，使辦學(xué)模式有趨同化傾向；在制度問題上，高校與企業(yè)兩個(gè)利益主體的合作牽涉到獎(jiǎng)金、風(fēng)險(xiǎn)、效益、分配、管理、持續(xù)性等諸多問題，由于沒有具體的、操作性強(qiáng)的國(guó)家法律法規(guī)進(jìn)行責(zé)權(quán)分工，校企雙方的權(quán)利和義務(wù)得不到很好規(guī)范，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育無法深入；在合作模式問題上，一般中央部委所屬高校采用“科研合作”方式，以大學(xué)科技園作為產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)；高職高專院校則普遍采取“合作教育”模式，以校企合作共建實(shí)訓(xùn)基地為主要合作形式。而對(duì)于占高校主體的各類地方本科院校，“科研合作”可能受條件所限無法進(jìn)行，如高職高專院校般開展“合作教育”又有降低培養(yǎng)人才檔次之嫌，因此舉棋不定，制約了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育的進(jìn)展。

實(shí)踐課類精品課程建設(shè)與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育的融合為產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育注入了強(qiáng)力的推進(jìn)劑，也有效地解決了上述問題。實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念有助于地方本科高校準(zhǔn)確把握“高級(jí)應(yīng)用型人才”培養(yǎng)目標(biāo)的定位，在辦學(xué)特色上充分體現(xiàn)“地域經(jīng)濟(jì)”的特點(diǎn)，通過服務(wù)地方增強(qiáng)學(xué)校整體實(shí)力，探索出具有“地域經(jīng)濟(jì)”特色的“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育”道路；實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)追求一流的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，有助于學(xué)校結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心按照現(xiàn)代企業(yè)的管理模式制定科學(xué)的管理制度，通過嚴(yán)格的考核辦法提高學(xué)生的科研能力、安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)以及高度責(zé)任感；借助實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)平臺(tái)，各高校尤其是地方本科院?？梢愿鶕?jù)資金等實(shí)際情況探索產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育的模式問題，兩種合作模式均可采用，也可以采用“高校主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”的新模式，使校企合作的制度壁壘不復(fù)存在，這必然有利于將產(chǎn)業(yè)化服務(wù)于科研和學(xué)術(shù)，從而使實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)產(chǎn)生更為顯著的輻射示范作用。

四、結(jié)束語

建設(shè)有特色的高校實(shí)踐課類精品課程是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的、長(zhǎng)期的任務(wù)，各級(jí)高校應(yīng)順應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的潮流，加大資金投入，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，以現(xiàn)代的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念指導(dǎo)實(shí)踐課類精品課程的建設(shè)，選拔一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，通過政策導(dǎo)向營(yíng)造有利于教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新的條件與氛圍，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作，通過腳踏實(shí)地的工作，充分體現(xiàn)實(shí)踐課類精品課程的價(jià)值和內(nèi)涵，從而切實(shí)有效地深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，大力推進(jìn)高校教學(xué)質(zhì)量的提高。

［參考文獻(xiàn)］

［1］侯治富，金祥雷，谷樹嚴(yán)，等.精品課程建設(shè)目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)途徑的研究與實(shí)踐［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2006（1）.

［2］教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的通知（教高［2005］8號(hào)）［Z］.2005-05-12.

［3］教育部關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知（教高［2003］1號(hào)）［Z］.2003-04-08.

［4］教育部 財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見（教高［2007］1號(hào)）［Z］.2007-01-22.

第7篇：光學(xué)工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：燈罩零件曲面測(cè)量 曲面重構(gòu) GeomagicStudio軟件

逆向工程（Reverse Engineering），又稱反求工程，與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造——從概念設(shè)計(jì)到圖樣設(shè)計(jì)，再制造出產(chǎn)品，稱之為正向工程（或順向工程）相反，它起源于精密測(cè)量，是將已有實(shí)物模型或產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)的CAD模型，特別適合于復(fù)雜的三維曲面的測(cè)量與重構(gòu)?？稍诖嘶A(chǔ)上對(duì)已有實(shí)物或者產(chǎn)品進(jìn)行分析、改造、再設(shè)計(jì)[1]，是在已有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的再設(shè)計(jì)，是集測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。

1 曲面的測(cè)量

逆向工程技術(shù)要從現(xiàn)有實(shí)體模型進(jìn)行再模仿和改進(jìn)設(shè)計(jì)，首先必須對(duì)于現(xiàn)有實(shí)體模型或者油泥模型進(jìn)行測(cè)量，因此曲面數(shù)據(jù)的采集是逆向工程的最重要的步驟和工作內(nèi)容。只有曲面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集測(cè)量到后，才能根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面的重構(gòu)和三D模型的再創(chuàng)建[2]。

1.1 曲面數(shù)據(jù)采集方法及其特點(diǎn)

曲面數(shù)據(jù)的采集方法大致可分為兩大類，一種是接觸式測(cè)量，另一種是非接觸式測(cè)量，這是按照被測(cè)量工件與測(cè)量設(shè)備儀器在具體測(cè)量過程中是否相接觸來進(jìn)行的一種基本分類方法，此外根據(jù)測(cè)量原理等的不同，在基本分類基礎(chǔ)上還可細(xì)分出一些不同的曲面數(shù)據(jù)采集測(cè)量方法。

曲面測(cè)量時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、方便性、快捷性是衡量比較測(cè)量方法的優(yōu)劣的主要指標(biāo)。如果需要高精度的數(shù)據(jù)采集，接觸式測(cè)量是最佳的選擇，不但接觸精度高抗干擾性好，操作也簡(jiǎn)便，總體的測(cè)量成本不高；但是接觸式測(cè)量由于存在工件與測(cè)量設(shè)備之間的接觸產(chǎn)生的接觸壓力，使得對(duì)于某些質(zhì)地柔軟的零件必然產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，且測(cè)頭半徑三維補(bǔ)償問題仍然存在。而在非接觸式測(cè)量中，因?yàn)闇y(cè)量設(shè)備與實(shí)測(cè)工件間，測(cè)頭與工件間是處于少接觸或者完全正確不接觸，僅僅通過中間介質(zhì)如：激光，聲波，電磁場(chǎng)等來傳遞信息，幾乎不存在接觸力的問題，同時(shí)也沒有測(cè)頭半徑三維補(bǔ)償問題，因而特別適合于采集那些質(zhì)地柔軟或彈塑性材料制成的零件的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2 光為介質(zhì)的非接觸式數(shù)據(jù)采集方法

光為介質(zhì)的非接觸式數(shù)據(jù)采集方法通常具有數(shù)據(jù)采集速度快、精度高，排除了由測(cè)量摩擦力和接觸壓力造成的測(cè)量誤差，避免了接觸式測(cè)頭與被測(cè)表面由于曲率干涉產(chǎn)生的偽點(diǎn)；能得的密集的數(shù)據(jù)點(diǎn)云，最大限度地反映被測(cè)表面的真實(shí)形狀，因而光學(xué)原理的方法來采集數(shù)據(jù)的方法在當(dāng)今逆向工程中獲得了大量的應(yīng)用。

1.3 天遠(yuǎn)三維光學(xué)掃描設(shè)備的構(gòu)成及數(shù)據(jù)采集

天遠(yuǎn)三維光學(xué)掃描儀是北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司與清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非接觸光學(xué)三維掃描儀，基于結(jié)構(gòu)光法原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。

1.3.1 系統(tǒng)關(guān)鍵操作

攝像機(jī)定標(biāo)。攝像機(jī)定標(biāo)是得到三維世界中物體點(diǎn)的三維坐標(biāo)與其圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系的過程。攝像機(jī)定標(biāo)的精度是決定系統(tǒng)掃描精度的重要因素。

通過改變標(biāo)定塊位置與角度或者是攝像機(jī)上下的位置與角度，將標(biāo)定塊光點(diǎn)拍攝六次，點(diǎn)位置定標(biāo)完成之后把定標(biāo)塊翻到背面拍攝三次進(jìn)行平面位置定標(biāo)，從而建立起默認(rèn)的空間座標(biāo)系。

標(biāo)志點(diǎn)設(shè)定與拼接。標(biāo)志點(diǎn)拼接掃描是利用兩次拍攝之間的公共標(biāo)志點(diǎn)信息來對(duì)實(shí)現(xiàn)兩次拍攝的數(shù)據(jù)的拼接。使用標(biāo)志點(diǎn)前，要對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行分析，在需要、合適的位置上貼上標(biāo)志點(diǎn)，通過多次的掃描及拼接得到需要的數(shù)據(jù)。標(biāo)志點(diǎn)貼法有如下注意事項(xiàng)：

標(biāo)志點(diǎn)只能貼在物體平面部分上，如果貼在不是平面部分，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

每?jī)纱螔呙璧墓矘?biāo)志點(diǎn)個(gè)數(shù)要不少于4個(gè)，如果公共標(biāo)志點(diǎn)個(gè)數(shù)少于4個(gè)，那么系統(tǒng)會(huì)提示拼接錯(cuò)誤。

1.3.2 燈罩零件點(diǎn)云數(shù)據(jù)的測(cè)量

燈罩工件是一個(gè)完全均勻的薄臂曲面工件，因而只需要實(shí)測(cè)出燈罩工件三維曲面的外部數(shù)據(jù)點(diǎn)云，在曲面重構(gòu)軟件上重構(gòu)外部曲面后，抽殼加厚就可以形成工件的三D實(shí)體模型，從而簡(jiǎn)化了測(cè)量過程。以下是利用天遠(yuǎn)三維測(cè)量系統(tǒng)完成并輸出的燈罩ASC點(diǎn)云文件格式-燈罩的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖。

2 曲面的重構(gòu)

2.1 曲面重構(gòu)方案的分類

按照最終生成曲面的類型來劃分，目前應(yīng)用最為廣泛的曲面重構(gòu)方案主要可分為二類，這二種方案重構(gòu)曲面的質(zhì)量、流程操作的方便性、適應(yīng)的實(shí)體模型的范圍都有所不同。

四邊形B-Spline或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方案。這類曲面較為適合通常的工業(yè)制成品如：汽車、飛機(jī)、輪船等對(duì)曲面品質(zhì)要求高的場(chǎng)合，數(shù)據(jù)的擬合對(duì)于點(diǎn)云數(shù)據(jù)要求較高，要求單向有序。曲面類型通常為Bezier、B-Spline、NURBS曲面，這三種曲面可以統(tǒng)一由NURBS曲面來表示，NURBS曲面可以通過控制點(diǎn)和權(quán)值方便靈活地控制修改曲面形狀，達(dá)到再設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造方案。此種方法最適合表現(xiàn)無規(guī)則曲率變化大、曲面變化密集的復(fù)雜型面的物體，特別是表面復(fù)雜的工業(yè)品、藝術(shù)品、玩具等對(duì)象，它的理論基礎(chǔ)是三角Bezier曲面，特點(diǎn)是構(gòu)造靈活，適應(yīng)性好。

2.2 快速曲面重構(gòu)造型方式

快速曲面造型方式順應(yīng)了當(dāng)前的CAD造型系統(tǒng)與快速原型多邊形表示的需要，簡(jiǎn)單直觀，適于快速和實(shí)時(shí)顯示領(lǐng)域，已經(jīng)成為目前曲面造型的一種主流。缺點(diǎn)是存在計(jì)算量大，對(duì)于計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)置要求高，所產(chǎn)生的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未考慮有實(shí)體的曲面拓?fù)潢P(guān)系，使得兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不相一致。曲面對(duì)于點(diǎn)云的快速適配要使用高階的NURBS曲面，面片間難以實(shí)現(xiàn)曲率連續(xù)。

通過對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化處理，建立多邊形化表面，是實(shí)現(xiàn)快速曲面造型的方式。其具體有以下幾個(gè)步驟：首先從處理好的數(shù)據(jù)點(diǎn)云中封裝好三角網(wǎng)格，再對(duì)多邊形的三角網(wǎng)格曲面進(jìn)行一系列編輯處理、分片，得到一系列有四條邊界的子網(wǎng)格曲面；后對(duì)四條邊界的子網(wǎng)格曲面逐一參數(shù)化；最后用NURBS曲面片來擬合每片子網(wǎng)格曲面，得到保持了一定連續(xù)性的曲面。

2.3 GeomagicStudio軟件與曲面重建的流程

由美國(guó)雨滴公司出品的GeomagicStudio逆向系統(tǒng)是當(dāng)今最流行的逆向工程專用軟件之一，從掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形網(wǎng)格并轉(zhuǎn)換為NURBS曲面可輕易實(shí)現(xiàn)。它能快速地整理點(diǎn)云數(shù)據(jù)并進(jìn)行封裝從而產(chǎn)生多邊形網(wǎng)格，并能夠方便地處理這些網(wǎng)格達(dá)到要求來構(gòu)建任何復(fù)雜模型的曲面。

用許多細(xì)小的空間三角片來逼近還原實(shí)體模型是GeomagicStudio軟件進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)的基本原理。在建模策略上，GeomagicStudio采用的是用NURBS曲面片擬合直接創(chuàng)建面模型的策略，其具體的曲面重建流程可劃分為點(diǎn)云處理-多邊形處理-曲面造型三個(gè)前后緊密聯(lián)系的階段來進(jìn)行[3]。

2.4 GeomagicStudio燈罩曲面重構(gòu)實(shí)例

對(duì)來自于天遠(yuǎn)三維數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)獲得的燈罩點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的降噪、等距采樣等處理，將燈罩點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理成整齊、有序，達(dá)到可提高處理效率的高質(zhì)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最后封裝三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

燈罩的多邊形處理階段必須對(duì)于已經(jīng)封裝好的點(diǎn)云處理數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除特征、砂紙打磨松馳、填充孔等方法對(duì)于表面數(shù)據(jù)進(jìn)行光順與優(yōu)化處理，以便獲得光順的、完整的三角片網(wǎng)格，提高后續(xù)的曲面重構(gòu)質(zhì)量。

在多邊形處理階段獲得燈罩光順完整的多邊形曲面后，在曲面重構(gòu)造型階段，完成探測(cè)輪廓邊界線并編輯，根據(jù)曲率的變化情況探測(cè)曲率線并編輯，構(gòu)造曲面片并編輯，定義面板達(dá)到均勻化曲面片，建構(gòu)柵格并編輯，最終擬合出NURBS燈罩曲面。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁根華.RE與RP技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用[J].模具制造，2011，2：85-90.

[2]黃誠(chéng)駒等.逆向工程項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

第8篇：光學(xué)工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：德國(guó)應(yīng)用科技大學(xué)；校企合作；代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)

中圖分類號(hào)：G710 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?搖 文章編號(hào)：1674-9324（2013）23-0224-02

2012年7月12日至8月10日期間，筆者有幸在德國(guó)代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)進(jìn)行了為期30多天的研修學(xué)習(xí)。現(xiàn)將本人研修學(xué)習(xí)期間所了解的代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)基本情況及人才培養(yǎng)相關(guān)情況進(jìn)行簡(jiǎn)要陳述，并提出自己的幾點(diǎn)啟示。

一、德國(guó)代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的情況簡(jiǎn)介

代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)是德國(guó)一所公立應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，位于德國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及科技十分發(fā)達(dá)的巴伐利亞州，坐落于德國(guó)東南部風(fēng)景秀麗的多瑙河及空氣清新的巴伐利亞大森林之間。州首府為慕尼黑，世界著名的企業(yè)西門子、寶馬、奧迪、Dasa航空航天公司和MAN公司的總部都設(shè)在該州，巴伐利亞州還擁有26所綜合性大學(xué)和應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、3個(gè)大型研究機(jī)構(gòu)、11所馬克斯-普朗克研究所。代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)成立于1994年，成立之初只有學(xué)生90余人，目前擁有在校生4800余人。該校位于下拜恩地區(qū)的代根多夫市，主要教學(xué)領(lǐng)域有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和傳媒應(yīng)用。代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)教學(xué)堅(jiān)持以人為本，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力和教學(xué)國(guó)際化為辦學(xué)導(dǎo)向，學(xué)術(shù)氛圍濃厚。該大學(xué)主要有以下行政機(jī)構(gòu)相互協(xié)作完成工作：職業(yè)服務(wù)中心、學(xué)生管理中心、繼續(xù)教育學(xué)院、人事部、國(guó)際辦公室、IT項(xiàng)目管理中心、遠(yuǎn)程教育中心、科研和技術(shù)轉(zhuǎn)讓中心、應(yīng)用研究學(xué)院等部門[1]。

二、代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及科技園區(qū)

代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)目前有嵌入式系統(tǒng)、信息技術(shù)、過程控制、機(jī)械數(shù)控加工、高精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)室等6個(gè)實(shí)驗(yàn)室；同時(shí)還擁有Technolgie Campus Teisnach園區(qū)、Technolgie Campus Freyung園區(qū)、Technolgie Campus Cham園區(qū)、Technolgie Anwender Zentrum Spiegelau園區(qū)、Campus Schloss Mariakirchen園區(qū)、Technolgie Campus Grafenau園區(qū)等8個(gè)科技園區(qū)，該園區(qū)都屬于代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)應(yīng)用研究學(xué)院管理，園區(qū)一般設(shè)置在校外。整個(gè)園區(qū)的科技研究、建筑和設(shè)備建設(shè)資金主要是高校、聯(lián)邦政府和當(dāng)?shù)卣馁Y金組成的，政府主要提供工業(yè)用地。

各園區(qū)的主要功能。其中Technolgie Campus Teisnach園區(qū)是德國(guó)傳統(tǒng)玻璃工業(yè)區(qū)域，主要進(jìn)行光學(xué)方面的研究工作，并和捷克的一些研究所進(jìn)行合作，比如測(cè)量技術(shù)（數(shù)字電鏡技術(shù)）；Technolgie Campus Freyung園區(qū)主要研究重點(diǎn)在地理信息學(xué)、生物學(xué)和嵌入技術(shù)等，嵌入技術(shù)主要在零總線等方面進(jìn)行研究，并進(jìn)行元器件的編程、電路板上裝配。Technolgie Campus Cham園區(qū)主要研究重點(diǎn)是機(jī)電一體化、機(jī)器人技術(shù)和控制技術(shù)。在自動(dòng)化方面進(jìn)行機(jī)器設(shè)備制造、機(jī)器人制造和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。Technolgie Anwender Zentrum Spiegelau園區(qū)是今年3月份成立，與一所大學(xué)合作建立，主要做玻璃工藝和壓制工藝的研究和制造；Campus Schloss Mariakirchen園區(qū)是瑪麗亞教堂（校區(qū)）和linerden公司合作成立的園區(qū)，資金主要基金會(huì)提供。主要進(jìn)行可持續(xù)建筑的研究，包括了雙層玻璃（大學(xué)里用）、三層玻璃（家里用），在可持續(xù)建筑中主要是節(jié)能、材料的優(yōu)選等研究，在職護(hù)理教育學(xué)學(xué)士學(xué)位專業(yè)的教學(xué)工作，醫(yī)院護(hù)理人員在職繼續(xù)教育學(xué)習(xí)，老年化問題的研究；Technolgie Campus Grafenau園區(qū)主要研究可持續(xù)的物流系統(tǒng)和戰(zhàn)略性的采購(gòu)等。

合作的相關(guān)企業(yè)。合作的相關(guān)企業(yè)有Edscha公司、日不落全球企業(yè)集團(tuán)、Linder公司等3個(gè)合作企業(yè)。其中Edscha公司主要是生產(chǎn)德系汽車敞篷、天窗及采暖系統(tǒng)配件，日不落全球企業(yè)集團(tuán)主要生產(chǎn)護(hù)照及身份證制作系統(tǒng)，Linder公司主要完成室內(nèi)外裝修材料等。

三、德國(guó)代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的校企合作模式

1.兩種學(xué)習(xí)模式。在德國(guó)，學(xué)校和企業(yè)之間的聯(lián)系非常緊密，相互協(xié)作，共同提高。主要有以下兩種模式可以借鑒。第一種是學(xué)生可以一邊在學(xué)校進(jìn)行本科階段學(xué)習(xí)，一邊在德國(guó)工商聯(lián)合會(huì)（IHK）進(jìn)行職業(yè)培訓(xùn)，完成雙元制的教學(xué)。如果是雙元制學(xué)習(xí)需要四年半的時(shí)間來完成。這種模式有助于學(xué)生將專業(yè)理論知識(shí)和企業(yè)工作時(shí)間有效地結(jié)合起來，形成互補(bǔ)關(guān)系，如電氣工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)好專業(yè)課程的同時(shí)可以在IHK進(jìn)行電器工程師的職業(yè)培訓(xùn)，機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生可以在IHK進(jìn)行機(jī)械工程師的培訓(xùn)，均可考取IHK職業(yè)認(rèn)證證書，取得上崗資格。第二種是學(xué)期三年半，假期在企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)。學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)方向，利用假期在企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，最后通過論文形成完成課程學(xué)習(xí)。這種模式比較靈活，適應(yīng)性比較強(qiáng)。在這兩種模式下，學(xué)生都可以得到500-1000每月的報(bào)酬，對(duì)學(xué)生來說很早進(jìn)入企業(yè)，能很快適應(yīng)企業(yè)的工作，在拜仁州學(xué)生家長(zhǎng)比較偏向這種模式。

2.校企合作模式。在德國(guó)，學(xué)生可以利用假期在企業(yè)進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐，公司可以對(duì)有某一方面專業(yè)技能的學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)。這對(duì)企業(yè)界來說，可以很早對(duì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行培養(yǎng)，企業(yè)能得到他們需要的專業(yè)技術(shù)人員。在德國(guó)也有員工跳槽的現(xiàn)象，這種模式對(duì)跳槽率來說比較低。這種模式可以縮短學(xué)生與企業(yè)之間的了解時(shí)間。企業(yè)可以選擇合適的員工去高校學(xué)習(xí)，入選者在大學(xué)可以申請(qǐng)一個(gè)合適的專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。企業(yè)也會(huì)招聘合適的學(xué)生參加公司的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，如果公司要招聘相關(guān)培訓(xùn)學(xué)院，一個(gè)渠道可以在網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)網(wǎng)站上點(diǎn)擊進(jìn)行選擇申請(qǐng)，在拜仁州報(bào)紙上也會(huì)刊登一些廣告，或者直接去學(xué)校招聘學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，也盡量會(huì)參加信息會(huì)，讓學(xué)生了解培訓(xùn)的信息，給學(xué)生發(fā)放培訓(xùn)的材料，增進(jìn)學(xué)生的了解。

四、德國(guó)校企合作給我們的幾點(diǎn)啟示

1.構(gòu)建完善的高等職業(yè)教育體系。中國(guó)高等職業(yè)技術(shù)教育體系高職教育作為高等教育的一種類型，應(yīng)該有其低、中、高的層次之分，不應(yīng)只局限在三年制這一種層次上，應(yīng)根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況，在目前的三年制的基礎(chǔ)上，增設(shè)四年制、研究生制，構(gòu)建完善的中國(guó)高等職業(yè)技術(shù)教育體系，這樣就可直接借鑒德國(guó)的成功辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，尤其是課程與教學(xué)體系方面[2]。

2.加強(qiáng)工程、技術(shù)項(xiàng)目訓(xùn)練實(shí)踐。將技術(shù)轉(zhuǎn)移作為現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的前提條件，在常規(guī)的實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，加大實(shí)習(xí)力度，同時(shí)適當(dāng)增加工程、技術(shù)項(xiàng)目訓(xùn)練內(nèi)容。這些項(xiàng)目應(yīng)來自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，有綜合性特點(diǎn)。如學(xué)生創(chuàng)新制作項(xiàng)目、校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和畢業(yè)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目等[3]。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：光學(xué)工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：微納制造技術(shù)；課程互動(dòng)平臺(tái)；學(xué)科交叉；教師職能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）21-0097-02

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類認(rèn)識(shí)和改造自然正在從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，微納米加工技術(shù)對(duì)于提升人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)具有非常重要的影響。微納米制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于微納電子和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文結(jié)合筆者在武漢大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)講授《微納制造技術(shù)》課程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)《微納制造技術(shù)》課程的教學(xué)方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述并就新時(shí)期提升本科教育質(zhì)量提了一點(diǎn)自己的看法。

一、《微納制造技術(shù)》課程教學(xué)情況簡(jiǎn)述

1.課程定位?！段⒓{制造技術(shù)》是一門為電子信息類和機(jī)械電子類等專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課。本課程重點(diǎn)講授各種微納加工工藝，如擴(kuò)散、光刻、刻蝕、納米壓印技術(shù)、晶圓鍵合、化學(xué)機(jī)械拋光、激光剝離、電鍍等工藝。通過這門課程的教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握微納制造技術(shù)的基本概念和基本理論，為學(xué)生將來從事相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.課程內(nèi)容。微納制造技術(shù)內(nèi)容包括晶圓清洗、擴(kuò)散、離子注入、熱退火、光刻（包括光學(xué)光刻和非光學(xué)光刻）、刻蝕（包括干法刻蝕和濕法刻蝕）、沉積（包括物理沉積和化學(xué)沉積）和晶圓鍵合等工藝。因此筆者在講授過程中結(jié)合自身的科研情況對(duì)基于Si材料的第一代半導(dǎo)體器件、基于GaAs材料的第二代半導(dǎo)體器件以及基于GaN材料的第三代半導(dǎo)體器件的制造工藝進(jìn)行詳細(xì)的介紹，引導(dǎo)學(xué)生將課程講授的內(nèi)容與半導(dǎo)體器件的加工過程緊密聯(lián)系起來，并綜合運(yùn)用微納米制造工藝制造半導(dǎo)體器件和微機(jī)電系統(tǒng)。

3.課程教學(xué)方法的選擇。研究型大學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生們探索知識(shí)的興趣，激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐的積極性，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、研究能力以及創(chuàng)新精神，全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。課程講授過程中讓本科生到相關(guān)企業(yè)的工藝車間參觀，同時(shí)邀請(qǐng)工業(yè)界經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師給本科生講授工藝流程，讓學(xué)生對(duì)微納制造流程有個(gè)大致的了解。其次，課程講授過程中可以從最新的與本課程相關(guān)的頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議中歸納總結(jié)出問題，形成習(xí)題或作業(yè)，讓學(xué)生在做習(xí)題的過程中思考理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。另外，及時(shí)從最新的微納米制造的文獻(xiàn)中挑選一些優(yōu)秀的中英文論文，讓學(xué)生將微納米制造技術(shù)中涉及到的單項(xiàng)工藝的中文表達(dá)和英文表達(dá)對(duì)應(yīng)起來，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生中文和英文寫作能力的訓(xùn)練，讓他們有能力將自己的想法用英文和中文完美的詮釋出來。在授課過程中同時(shí)要注意引導(dǎo)學(xué)生熱愛科學(xué)、追求真理，投入更多的課外時(shí)間到學(xué)習(xí)中。

作為階段性任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，可以吸引本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，從教師主持的與微納米制造相關(guān)的國(guó)家級(jí)課題中凝練中一些小課題，讓學(xué)生設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，并鼓勵(lì)他們將所學(xué)的微納米制造單項(xiàng)工藝進(jìn)行集成，制造出所設(shè)計(jì)的器件，讓本科生體驗(yàn)到科研的樂趣。

二、提升大學(xué)本科教育質(zhì)量的再思考

科學(xué)技術(shù)不斷向前推進(jìn)，學(xué)生必須不斷接受新知識(shí)、新技術(shù)。而以微納技術(shù)為代表的新一代技術(shù)涉及到物理、化學(xué)、材料等領(lǐng)域，對(duì)學(xué)生的要求越來越高。在《微納技術(shù)加工》授課過程中，筆者除了精心制作上課課件，花費(fèi)時(shí)間給學(xué)生補(bǔ)充必要的基礎(chǔ)知識(shí)，還采用企業(yè)參觀、課題練習(xí)等多種教學(xué)方式幫助學(xué)生理解，但學(xué)生普遍感覺課程太難，學(xué)習(xí)效果不佳，要適應(yīng)未來的發(fā)展，大學(xué)教育必須不斷反思并作出相應(yīng)改進(jìn)。

1.借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn) 逐步完善課程互動(dòng)平臺(tái)。傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生通常在書本上做筆記，當(dāng)碰到不懂的問題時(shí)，一般在課堂上問老師，特別好學(xué)的也可以在課后通過打電話或者發(fā)郵件的方式問老師，但礙于擔(dān)心打擾老師的考慮，采取這種請(qǐng)教方式的學(xué)生很少，很多學(xué)生就自我琢磨或是直接放過了。另一方面，同一個(gè)問題可能被不同單位學(xué)生提出來，如果這些學(xué)生都通過打電話或者是Email的方式問老師，授課老師就需要對(duì)同一個(gè)問題，接聽?zhēng)讉€(gè)學(xué)生的電話或者是回復(fù)幾個(gè)學(xué)生的Email。

美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）最先提出一種叫nb的交互式學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并被美國(guó)的很多高校所采用，nb系統(tǒng)可以充分利用授課教師和全體學(xué)生的智慧，通過簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)單擊操作，學(xué)生可以對(duì)教師上傳的課件進(jìn)行注釋，每一個(gè)學(xué)生對(duì)課件的注釋都可以被其他學(xué)生看見，最后nb系統(tǒng)會(huì)把所有學(xué)生對(duì)課件的注釋進(jìn)行匯總。通過使用nb系統(tǒng)，一個(gè)學(xué)生提出的問題可以被參與課堂學(xué)習(xí)的其他學(xué)生回答。通過類似nb網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，授課教師可以和學(xué)生產(chǎn)生充分的互動(dòng)，每一個(gè)學(xué)生提出的問題以及授課教師的回答，學(xué)生之間針對(duì)某個(gè)問題的討論都可以詳細(xì)的顯示在課件上面，這樣可以讓所有參與課程的學(xué)生都看到學(xué)生提出的問題以及針對(duì)這些問題產(chǎn)生的討論。

2.順應(yīng)學(xué)科交叉發(fā)展需要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)。學(xué)科交叉是當(dāng)今學(xué)術(shù)界發(fā)展的趨勢(shì)，縱觀當(dāng)今科學(xué)前沿的重大突破，重大原創(chuàng)性科研成果的出現(xiàn)，大多產(chǎn)生于多學(xué)科的交叉融合；同時(shí)，高端智能裝備是一種跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及機(jī)械、電子信息、材料、力學(xué)等多學(xué)科，存在多尺度、多物理量耦合?？梢哉f，技術(shù)進(jìn)步到一定階段，工程問題往往變成科學(xué)問題，交叉與綜合是研究性大學(xué)工科專業(yè)發(fā)展的方向，從而順利實(shí)現(xiàn)從工程技術(shù)到工程科學(xué)的轉(zhuǎn)變。

長(zhǎng)期以來，我們的本科教育一直按專業(yè)招生，分專業(yè)培養(yǎng)，當(dāng)前劃分過細(xì)的專業(yè)教育顯然難以承擔(dān)當(dāng)今高等教育的使命。高水平研究型大學(xué)培養(yǎng)的學(xué)生是未來從事科技創(chuàng)新的生力軍，本科教育的應(yīng)當(dāng)是使學(xué)生擁有在未來獲得不斷發(fā)展的基礎(chǔ)知識(shí)，工科專業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)課程的教學(xué)勢(shì)在必行。以機(jī)械工程專業(yè)為例，微納米加工技術(shù)可以提高加工的精度，通過微納米加工技術(shù)制造出微納米尺度的器件，可以研究在微納米長(zhǎng)度下材料的力學(xué)特性。

3.適應(yīng)時(shí)代需求 重新定位教師職能。知識(shí)日新月異的今天，信息渠道多樣化特征非常明顯，教師不再是唯一的知識(shí)源，不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授者，而更多的應(yīng)擔(dān)負(fù)著學(xué)習(xí)組織者和促進(jìn)者的角色。首先，教師是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的領(lǐng)路人。教師利用自己對(duì)學(xué)科發(fā)展的全局把握、深厚的知識(shí)底蘊(yùn)和工作閱歷，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，通過提出問題、分析問題等手段，刺激和引導(dǎo)學(xué)生思維，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，變“被動(dòng)學(xué)習(xí)”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。其次，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的良師益友。一方面，教師需要精心制作資源，采用引導(dǎo)法、教授法、案例法等多種教學(xué)方式，傳授領(lǐng)域基本知識(shí)，讓學(xué)生以盡量短的時(shí)間掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論，了解行業(yè)基本發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展前景方向；另一方面，教師需要不斷更新知識(shí)體系，與學(xué)生一塊學(xué)習(xí)行業(yè)前沿知識(shí)，探討知識(shí)本質(zhì)，加強(qiáng)討論，共同進(jìn)步，師生攜手共攀科學(xué)高峰。再次，教師是學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的導(dǎo)師。研究性高等學(xué)校大學(xué)培養(yǎng)的人才，不僅要系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握本專業(yè)的基本知識(shí)與技能，而且要具備創(chuàng)造性地解決所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域理論和實(shí)踐問題的基本能力，為培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行早期科研的能力，激發(fā)本科生的創(chuàng)造潛能，利用教師的科研力量和實(shí)驗(yàn)條件，適時(shí)引領(lǐng)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，早日接觸課題，培養(yǎng)獨(dú)立的科研精神很有必要。課題的選擇既要考慮本科生知識(shí)掌握的程度，又要兼顧創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，過于簡(jiǎn)單沒有鍛煉價(jià)值，過于復(fù)雜又容易打消學(xué)生進(jìn)行科研的積極性，教師不應(yīng)過分看重本科生的科研結(jié)果，而應(yīng)更在乎學(xué)生的積極性和進(jìn)步程度。

三、結(jié)語

微納制造技術(shù)是近年發(fā)展迅猛的一個(gè)研究方向，其涉及內(nèi)容龐雜，且具有側(cè)重工藝和工程實(shí)踐等特點(diǎn)。本文首先就微納制造技術(shù)的課程定位、課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了初步的論述，并通過該課程教學(xué)過程中的一些困惑，就如何提升學(xué)習(xí)效果，提出了加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過學(xué)科交叉拓展知識(shí)面等方面提出自己一點(diǎn)淺顯的體會(huì)。

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