Đề tài Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo, lắp ráp để sản xuất loạt nhỏ sản phẩm quang học

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KH&CN VIỆT NAM



CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05
(HOẶC ĐỀ TÀI/DỰ ÁN ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC)


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN
HOÀN THIỆN THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, LẮP RÁP ĐỂ
SẢN XUẤT LOẠT NHỎ SẢN PHẨM QUANG HỌC

(KC.05.DA01/06-10)


Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: Viện Vật lý
Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS. Hoàng Ngọc Minh










Hà Nội - 2010

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KH&CN VIỆT NAM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05
(HOẶC ĐỀ TÀI/DỰ ÁN ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC)


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN
HOÀN THIỆN THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, LẮP RÁP ĐỂ
SẢN XUẤT LOẠT NHỎ SẢN PHẨM QUANG HỌC

(KC.05.DA01/06-10)


Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án:
(ký tên) (ký tên và đóng dấu)






Hoàng Ngọc Minh Nguyễn Đại Hưng

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ
(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

Trần Việt Hùng


Hà Nội - 2010

1
Mẫu Báo cáo thống kê (trang 3 Báo cáo tổng hợp kết quả đề tài/dự án)
_________________________________________________________________________


VIỆN VẬT LÝ
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày tháng năm 2010.



BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN SXTN

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài/dự án: Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo, lắp ráp để sản
xuất loạt nhỏ sản phẩm quang học.
Mã số dự án: KC.05.DA01/06-10

Thuộc: Chương trình Cơ khí chế tạo máy KC.05
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
Họ và tên: Hoàng Ngọc Minh
Ngày, tháng, năm sinh: 13/1/1955 Nam
Học hàm, học vị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính
Chức vụ: Trưởng phòng ……
Đ
iện thoại: Tổ chức: 37564593 Nhà riêng: 37541987 Mobile:
0915512754
Fax: E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Vật lý
Địa chỉ tổ chức: 10, Đào tấn, Ngọc khánh, Ba đình, Hà nội
Địa chỉ nhà riêng: số 4A Đường Thành, Hà nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Vật lý
Điện thoại: 22123607 Fax: 37669050
E-mail:

2
Website: www.iop.vast.ac.vn
Địa chỉ: số 10 Đào tấn, Ngọc khánh, Ba đình, Hà nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Đại Hưng
Số tài khoản:
931-01-071
Ngân hàng: Kho bạc nhà nước Quận Ba Đình, Hà nội
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 01 năm 2007 đến tháng 12 năm 2009
- Thực tế thực hiện: từ tháng 01 năm 2007 đến tháng 03 năm 2010
- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1 từ tháng 01 năm 2010 đến tháng 03 năm 2010
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 12.000 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 3.600 tr.đ.
+ Kinh phí từ các nguồn khác: 8.400 tr.đ.
+ Tỷ l
ệ và kinh phí thu hồi đối với dự án (nếu có): 70%
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Số
TT
Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
1 1/1/2007 1.600 11/05/2007 1.120
2 1/1/2008 1.820 09/06/2008 1.754
3 1/1/2009 180

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đơn vị tính: Triệu đồng

Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Tổng SNK
H
Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Thiết bị, máy móc
mua mới
3.600 550 3050 3.600 550 3050
2 Nhà xưởng xây 460 0 460 460 0 460

3
dựng mới, cải tạo
3 Kinh phí hỗ trợ
công nghệ
3.250 1.380 1.870 490 0 490
4 Chi phí lao động 750 0 750 750 0 750
5 Nguyên vật liệu,
năng lượng
3.540 1.470 2.070 3.540 1.470 2.070
6 Thuê thiết bị, nhà
xưởng
180 50 130 180 50 130
7 Khác 220 150 70 220 150 70

Tổng cộng 12.000 3.600 8.400 9.240 2.220 7.020
- Lý do thay đổi (nếu có):

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 1377/QĐ-BKHCN
ngày 12/6/2006
Quyết định về việc Phê duyệt các tổ chức
và cá nhân chủ trì đề tài, dự án SXTN cấp
nhà nước xét chọn giao trực tiếp thực hiện
năm 2006

2 2093/QĐ-BKHCN
ngày 22/9/2006
Quyết định về việc phê duyệt nội dung và
kinh phí các Dự án đã trúng tuyển thuộc
Chương trình khoa học và công nghệ trọng
điểm cấp nhà nước giai đoạn 2006-2010,
mã số KC.05.DA01/06-10

3 01/2006/HĐ-
DACT-KC.05/06-
10 ngày
24/04/2007
Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát
triển công nghệ

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm chủ
yếu đạt được
Ghi
chú*
1 Trung tâm
công nghệ
Điện và Điện
tử nghiệp vụ,
Viện Kỹ thuật
Điện tử và Cơ
khí nghiệp vụ,
Tổng cục Kỹ
thuật, Bộ Công
an
Trung tâm
công nghệ

Điện và Điện
tử nghiệp vụ,
Viện Kỹ thuật
Điện tử và Cơ
khí nghiệp vụ,
Tổng cục Kỹ
thuật, B
ộ
Công an
- Thuê máy cắt
thủy tinh.
- Tư vấn sản
xuất mạch điện
tử chất lượng
cao.
- Cắt tạo phôi
thấu kính


4
2 Cty Cổ phần
Quang học
Việt
Cty Cổ phần
Quang học
Việt
- Gia công, chế
tạo thấu kính.
- Gia công chi
tiết cơ khí.

- Lắp ráp mạch
điện tử.
- Lắp ráp sản
phẩm.
- 60 ống kính
nhìn đêm.

3 Công ty
TNHH sản
xuất phụ tùng
ô tô xe máy
MPM

- Lý do thay đổi (nếu có):

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm chủ
yếu đạt được

Ghi
chú
*
1
TS. Hoàng
Ngọc Minh
TS. Hoàng
Ngọc Minh
- Thiết kế
- Màng mỏng
- Bộ hồ sơ thiết
kế 2 kính
- Phủ màng kính

2
ThS. Vũ Bá
Huấn
ThS. Vũ Bá
Huấn
Chế tạo mạch
điện tử
- 100 mạch điện
tử.

4
Lê Thăng Lê Thăng
- Gia công
thấu kính
- 40 bộ thị kính
và vật kính kính

cầm tay

5
Đoàn Xuân
Hùng
Đoàn Xuân
Hùng
- Gia công
thấu kính
- 40 bộ thị kính
và vật kính kính
đeo trán

6
Ngô Văn Hưng Ngô Văn Hưng
- Tiện chi tiết
cơ khí
- Tiện 80 bộ chi
tiết cơ khí

7
Trần Anh Tuấn Hoàng Văn
Tuấn
- Phay chi tiết
cơ khí
- Phay 80 bộ chi
tiết cơ khí

8
Trần Đình

Minh
Trần Đình
Minh
- Làm nguội
và lắp ráp kính
- Lắp nguội 80
bộ kính

11
KS. Trần Quốc
Khánh
KS. Trần Quốc
Khánh
- Tư vấn quy
trình sản xuất
mạch điện tử

- Lý do thay đổi ( nếu có):



5
6. Tình hình hợp tác quốc tế:

Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham

gia )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Ghi
chú*
1 Đi Đức, Hà lan thực tập và tiếp
nhận quy trình kiểm tra, bảo
dưỡng, sửa chữa, 2 người

- Lý do thay đổi (nếu có):

7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian,
kinh phí, địa điểm )
Ghi chú*
1
2
3
4
- Lý do thay đổi (nếu có):

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Người,
cơ quan
thực hiện
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
1
Hoàn thiện thiết kế 02 mẫu
kính nhìn đêm
Từ 1/2007
Đến
12/2007
Từ 1/2007
Đến
12/2007
-Hoàng Ngọc
Minh
2
Quy trình Gia công chế tạo chi
tiết quang học

Từ 1/2007
Đến
12/2007
Từ 1/2007
Đến
12/2008
-Lê Thăng
-Đoàn Xuân
Hùng
3
Quy trình Phủ màng mỏng
Từ 1/2007
Đến
12/2007
Từ 1/2007
Đến
12/2008
-Hoàng Ngọc
Minh
4
Gia công chế tạo các chi tiết cơ
khí chính xác
Từ 1/2007
Đến
12/2007
Từ 1/2007
Đến
12/2007
- Ngô Văn
Hưng

- Hoàng Văn

6
Tuấn
5
Chế tạo các mạch điện tử điều
khiển kỹ thuật số
Từ 1/2007
Đến
12/2007
Từ 1/2007
Đến
12/2007
- Vũ Bá Huấn
6
Lắp ráp và hoàn thiện sản
phẩm
Từ 1/2009
Đến
12/2009
Từ 1/2009
Đến 3/2010
- Hoàng
Ngọc Minh
- Lý do thay đổi (nếu có):

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số

TT
Tên sản phẩm và chỉ
tiêu chất lượng chủ
yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Kính quan sát ghi hình
ban đêm cầm tay

Chiếc 40 40 40
2
Kính nhìn đêm đeo
trán có khả năng nâng
cấp
Chiếc 20 20 40

- Lý do thay đổi (nếu có):
b) Sản phẩm Dạng II:
Số
TT
Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học
cần đạt

Ghi chú

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
1 Các bản vẽ thiết kế tổng
thể và chi tiết cơ quang
cho 2 mẫu kính nhìn đêm
12/2007 12/2007
2 Quy trình công nghệ chế
tạo chi tiết quang học
(thấu kính, gương, phin
lọc)
12/2007 12/2008
3 Quy trình bốc hơi các hệ
màng mỏng giao thoa
nhiều lớp trong chân
không bằng chùm tia điện
tử
12/2007 12/2008
4 Quy trình công nghệ Gia
12/2007 12/2007

7
công chế tạo chi tiết cơ khí
chính xác
5 Quy trình công nghệ chế
tạo các mạch điện tử điều
khiển
12/2007 12/2007

6 Quy trình lắp ráp và hoàn
thiện sản phẩm
12/2009 3/2010
c) Sản phẩm Dạng III:
Số
TT
Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số lượng, nơi
công bố
(Tạp chí, nhà
xuất bản)
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
1

2



d) Kết quả đào tạo:
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo

Số lượng
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
Theo kế hoạch Thực tế đạt
được
1 Thạc sỹ

2 Tiến sỹ

- Lý do thay đổi (nếu có):
đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống
cây trồng:
Số
TT
Tên sản phẩm
đăng ký
Kết quả
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
1

2

- Lý do thay đổi (nếu có):
e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế
Số
TT
Tên kết quả
đã được ứng dụng
Thời gian
Địa điểm
(Ghi rõ tên, địa
chỉ nơi ứng
dụng)
Kết quả
sơ bộ
1
2



8
2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Làm chủ hoàn toàn từ khâu nghiên cứu thiết kế chế thử cho đến các quy
trình công nghệ gia công chế tạo hoàn chỉnh 1 thiết bị nhìn đêm hiện đại.
- Chất lượng đạt tiêu chuẩn quốc tế.
- Trên cơ sở đó đa dạng được chủng loại sản phẩm, đáp ứng đầ
y đủ mọi yêu
cầu cảu khách hàng.
- Mở ra triển vọng có thể nghiên cứu phát triển và sản xuất các thiết bị quang
điện tử hiện đại có hàm lượng tri thức cao.

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
- Giá thành rẻ hơn từ 25 đến 50% so với nhập ngoại.
- Mở ra triển vọng gia công chế tạo 1 sản phẩm cong nghệ cao trong nước;
qua đó kích thích nhiều ngành công nghiệp phụ trợ phát tri
ển.
- Bảo đảm tính tự chủ, nhất là những mặt hàng nước ngoài cấm xuất khẩu.
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)
I Báo cáo
định kỳ

Lần 1
…
II Kiểm tra
định kỳ

Lần 1 24/10/2007 - Hoàn thiện tính toán và thiết kế 2 mẫu sản phẩm kính
nhìn đêm.
- Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết quang học.
- Quy trình công nghệ gia công chế tạo chi tiết cơ khí
chính xác.
- Quy trình công nghệ chế tạo các mạch điện tử.
- Chế thử để hoàn thiện và ổn định các thông số kỹ thuật
để có thể bàn giao cho sản xuất loạt nhỏ.

- Dự án đã triển khai tích cực, thực hiện nhiều n
ội dung
công việc, nhưng chưa có sản phẩm hoàn thiện.
- Tài liệu trình bày với đoàn kiểm tra chưa phải là tài liệu
khoa học để báo cáo mà chỉ là tài liệu để tiến hành công
việc trong xưởng sản xuất.
- Người chủ trì: TS. Trần Việt Hùng
Lần 2 17/4/2008 - Chế thử 04 mẫu kính thử nghiệm
- Báo cáo tương đối đầy đủ
- Đạt tiến độ kế hoạch
- Người chủ trì: TS. Trần Việt Hùng

9
Lần 3 30/10/2008 - Quy trình bốc bay các hệ màng mỏng giao thoa nhiều
lớp trong chân không bằng chùm tia điện tử
- Đăng ký bản quyền sở hữu
- Nhìn chung Dự án đã bám sát tiến độ đề tài và nội dung
đã đăng ký, nhưng cách báo cáo còn lúng túng.
- Người chủ trì: TS. Trần Việt Hùng
Lần 4 22/4/2009 - Hoàn thiện quy trình lắp ráp và hoàn thiện sản phầm.
- Các chuyên đề phải có nghiệm thu, trong đó ghi rõ
người nào xây dựng quy trình người nào thiết kế, …
- Cân nhắc kéo dài thời gian.
- Người chủ trì: TS. Trần Việt Hùng
Lần 5 02/12/2009 - Sản xuất loạt nhỏ 2 mẫu kính nhìn đêm: 40 kính quan
sát ghi hình và 20 kính đeo trán.
- Những nội dung hoàn thiện công nghệ và sản lượng đã
đủ. Đề nghị tiến hành nghiệm thu cơ sở.
- Người chủ trì: TS. Trần Việt Hùng
III Nghiệm

thu cơ sở

……



Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)


Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các nguyên công gia công chế tạo hòan chỉnh 1 thấu kính 6
Bảng 1.2 Bảng tra chiều dày lớp nhựa 14
Bảng 1.3 Những biện pháp sửa hình dạng bề mặt sản phẩm (sửa vòng quang) 17
Bảng 1.4 Lỗi vòng quang và cấp nhẵn sáng cho phép đối với từng chủng loại thiết bị quanq
học 18
Bảng 1.5 Yêu cầu độ chĩnh xác vòng quang và các kích thước tiêu chuẩn các bộ đôi dưỡng
theo các cấp độ bán kính cong R khác nhau 19
Bảng 1.6 Chỉ tiêu chất lượng thấu kính gia công đạt được so với đăng ký 25
B¶ng 2.1 ThiÕt kÕ mµng gi¶m ph¶n x¹ 4 líp 35
Bảng 2.2 Độ dày màng gương bán mạ 6 lớp 39
Bảng 2.3 Các thông số công nghệ bốc màng bán mạ 6 lớp 40
Bảng 3.1 Các cặp bánh răng thay thế để chế tạo các bánh răng có số răng từ 6 đến 390 49
Bảng 3.2 Các cặp bánh răng thay thế cho tốc độ ăn .dao bánh răng thẳng. 49
Bảng 3.3 Các cặp bánh răng thay thế cho tốc độ ăn .dao bánh răng xiên 50

Bảng 3.4 Các thành phần và chế độ làm việc của bể dung dịch 52
Bảng 3.5 Các thành phần và chế độ làm việccủa bể dung dịch 54
Bảng 4.1 Công suất của một số LED chiếu sáng 57
Bảng 5.1 Các kết quả đo đạc độ phân giải của các đầu thu do Nga và Hà lan sản xuất 67
Bảng 6.1 Mối liên quan giữa độ lớn góc trường quan sát và tiêu cự vật kính 73
Bảng 6.2 Danh sách các tia và các cặp quang sai cần được tính cho một bước sóng (màu
xanh) và các trọng số tương ứng cho bước sóng màu xanh 587.562 nm 79
Bảng 7.1 Thông số kỹ thuật sản phẩm kính nhìn đêm được chế tạo so với đăng ký 104


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Bản vẽ thiết kế thấu kính chế tạo 5
Hình 1.2 Tỉ lệ các kích thước khi phay bằng dao phay hình xuyến 7
Hình 1.3 Máy cưa cắt thủy tinh quang học của hãng Loh (Đức) 8
Hình 1.4 Máy phay mặt cầu bằng dao kim cương của hãng Sidai (Hàn quốc) 8
Hình 1.5 Các bộ gá sản phẩm khác nhau. a: gắn trên chuôi gỗ cho gia công đơn chiếc; b: gắn
trên chuôi kim loại; c: gắn trên mâm vạn năng để gia công các mặt cầu lồi; d: gắn
trên mâm chuyên dụng; e: gắn trên mâm vạn năng cho các mặt phẳng; f: gắn điểm. 9
Hình 1.6 Phương pháp gắn các sản phẩm có mặt lồi bằng bát định vị. 1: Bát định vị; 2: quả
cầu; 3: nấm gắn. 10
Hình 1.7 Máy mài nghiền 4 trục cho mặt phẳ
ng 11
Hình 1.8 Máy mài nghiền 2 trục cho thấu kính lớn. 11
Hình 1.9 Tương quan giữa bán kính mặt cầu sản phẩm, bán kính bát mài và đường kính hạt
mài. Hình trái: bề mặt sản phẩm lồi r
S
= r
L
+


hm
; Hình phải: bề mặt lõm r
S
= r
L
-

hm
12
Hình 1.10 Hiệu chỉnh bát mài mịn bằng dao tiện. 13
Hình 1.11 Quá trình mài nghiền với bộ bát mài đã được hiệu chỉnh 13
Hình 1.12 Nguyên lý chuyển động của máy đánh bóng đòn bẩy. 1: Mâm gắn sản phẩm; 2: đĩa
đánh bóng;3: Chốt đầu chỏm cầu truyền chuyển động lắc và tự xoay của đĩa đánh
bóng; 4: Lớp nhựa đánh bóng 15
Hình 1.13 Máy đánh bóng CNC của hãng Loh (Đức) và nấm bát đánh bóng 15
Hình 1.14a Nguyên lý của máy đánh bóng dạng Osca cho bán kính nhỏ dưới 25 mm 16
Hình 1.14b Máy đánh bóng 4 trục HSPM 0.5 của hãng Sidai cho bán kính dưới 25mm 16
Hình 1.15 Các lỗi góc nêm cho các dạng thấu kính khác nhau 20
Hình 1.16 Phương pháp định tâm cơ học và mài gọt mặt rìa thấu 21
Hình 1.17 Phương pháp định tâm quang học dùng ánh sáng phản xạ. 1: ụ quay, 2: chuôi côn;
3: thấu kính; 4: mặt bích và keo gắn kính; 6: đá mài riềm; O: trục quang học đồng
thời là trục quay chính của máy định tâm; S: trục đối xứ
ng thấu kính 22
Hình 1.18 Máy định tâm Sidai SMC2.0 22
Hình 1.19 Máy đo bán kính cầu UltraSpheronis của hãng Trioptics 24
Hình 1.20 Máy đo tiêu cự OptiAngle của hãng Trioptics 24
Hình 2.1 Hệ thống chân không SKK của hãng Shincron (Nhật) 31
Hình 2.2 Cấu tạo Bơm hút chân không khuếch tán 32
Hình 2.3 Sơ đồ hoạt động các van khi hút chân không 32

Hình 2.4 Súng bắn phá chùm tia điện tử 34
Hình 2.5 Phổ phản xạ của hệ màng giảm phản xạ 4 lớp 36
Hình 2.6 Phổ ph
ản xạ hệ màng bán mạ 6 lớp điện môi 39
Hình 2.7 Phổ phản xạ hệ gương phản xạ nhôm có lớp bảo vệ 40
Hình 2.8 Hệ máy bốc hơi chân không của hãng Schincron (Nhật) dùng chế tạo các linh kiện
màng mỏng giao thoa nhiều lớp; màng giảm phản xạ, gương, kính lọc màu, màng
bán mạ 42
Hình 2.9 Máy đo phổ 2 chùm tia UVD-3200 của hãng LaboMed (Mỹ). 43
Hình 3.1 Quy trình đúc rót nhôm hợp kim trong khuôn cát ướt 45
Hình 3.2 Bản vẽ thiết kế cặp chi tiết ống gá kính lắp ghép bằng ren nhiều đầu mối. 46
Hình 3.3 Máy phay lăn răng mo-dun nhỏ YH3600 48
Hình 3.4 Bản thiết kế bánh răng cần chế tạo 51
Hình 4.1 Sơ đồ phân bố điện áp trong đầu thu khuếch đại ảnh 55
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đo proximity (a), và cách đo khoảng cách (b) 58
Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý mạch đo chiếu sáng của môi trường 58
Hình 4.4 Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in PCB cho các mẫu kính nhìn đêm có chức năng
thông minh 60
Hình 4.5 Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in PCB cho kính quan sát đêm yêu cầu kích thước
nhỏ 61
Hình 4.6 Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in nhân điên áp cho laser chiếu sáng phụ 61
Hình 5.1 Sơ đồ hệ đo cường độ phát sáng màn hình phosphor của đầu thu. 1: ống chuẩn trực;
2: khe tròn;3: kính lọc trung tính; 4: hệ vật kính; 5: màn hình phosphor; 6: thị kính;
7: thấu kính hội t
ụ; 8: mặt nhạy quang; 9: lux kế. 65
Hình 5.2 Sơ đồ hệ đo độ phân giải của đầu thu. 1: ống chuẩn trực, mia phân giải USAF; 3:
kính lọc trung tính; 4: hệ vật kính; 5: kính hiển vi; 6: mắt. 66
Hình 5.3 Mia phân giải USAF (US Airforce Resolving Target Power) 67
H×nh 5.4 S¬ ®å thiÕt kÕ phßng l¾p r¸p ®Çu thu 68
Hình 6.1 Sơ đồ cấu tạo một kính nhìn đêm và các kích thước liên quan. Objectve: vật kính,

Eletro-optical transducer: đầu thu; Eyepiece: thị kính; P
1
và P'
1
: mặt phẳng chính
vật kính; P
2
và P'
2
: mặt phẳng chính thị kính; D và D': đường kính khe chắn sáng
đầu vào và đầu ra. 71
Hình 6.2 Sơ đồ bố trí các tia cắt mặt khe chắn sáng. Trái: cho điểm trường 0
o
nằm trên trục
quang (axial); Giữa: cho điểm trường zone (R= 0.7); Phải: cho điểm trường nằm ở
biên (R=1). 79
Hình 6.3a Thiết kế ống kính telephoto f90 cho kính quan sát cầm tay và ghép camera 83
Hình 6.3b Chỉ tiêu chất lượng ống kính f90 cho kính quan sát cầm tay và ghép camera 84
Hình 6.4a Thiết kế ống kính double Gauss f35 cho kính quan sát cầm tay và đeo trán 85
Hình 6.4b Chỉ tiêu chất lượng quang ống kính Double Gauss f35 86
Hình 6.5a Thiết kế ống kính double Gauss f25 cho kính quan sát gắn mũ lái 87
Hình 6.5b Chỉ tiêu chất lượng quang ống kính Double Gauss f25gắn mũ lái 88
Hình 6.6a Thiết kế thị kính quan sát dạng Klener f22.5 89
Hình 6.6b Tính chất quang hệ thị kính Klener f22.5 90
Hình 6.7a Thiết kế thị kính quan sát dạng Klener f30 91
Hình 6.7b Tính chất quang hệ thị kính quan sát dạng Klener f30 92
Hình 6.8a Thiết kế thị kính quan sát dạng Klener f25 93
Hình 6.8b Tính chất quang hệ thị kính quan sát dạng Klener f25 94
Hình 6.9 Thiết kế quang hệ mở rộng và hội tụ chùm tia laser. 95
Hình 6.10 Thiết kế tổng thể kính nhìn đêm cầm tay cho quan sát và ghi hình HV02 97

Hình 6.11 Thiết kế tổng thể kính nhìn đêm cầm tay đeo trán HV03 98
Hình 6.12 Thiết kế tổng thể kính nhìn đêm đa năng HV04 99
Hình 7.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ chế tạo, lắp ráp và hoàn thiện sản phẩm kính nhìn đêm
89
Hình 7.2 Kính quan sát ban đêm cầm tay HV02 105
Hình 7.3 Kính quan sát ban đêm đeo trán HV03 106
Hình 7.4 Kính nhìn đêm đa năng HV04 107









MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT
THẤU KÍNH TỪ THỦY TINH QUANG HỌC 4
1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ CẦN GIẢI QUYẾT 4
1.2 MÔ TẢ QUY TRÌNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 7
1.2.1 Công đoạn tạo phôi sản phẩm 7
1.2.1.1 Phay mặt cầu 7
1.2.1.2 Công đoạn gắn sản phẩm 9
1.2.2 Công đoạn mài nghiền tinh 10
1.2.3 Công đo
ạn đánh bóng 13

1.2.3.1 Chế tạo nấm bát đánh bóng 14
1.2.3.2 Đánh bóng 14
1.2.3.3 Kiểm tra độ chính xác bề mặt cầu bằng vân giao thoa 18
1.2.3.4 Nghiên cứu chế tạo dưỡng 18
1.2.4 Công đoạn định tâm và mài tròn rìa 20
1.2.4.1 Nguyên nhân xuất hiện lỗi lệch trục quang 20
1.2.4.2 Máy móc thiết bị và phương pháp định tâm 20
1.3 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 23

2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ T
ẠO CÁC HỆ
MÀNG MỎNG GIAO THOA TRONG CHÂN KHÔNG 26
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ CẦN GIẢI QUYẾT 26
2.1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật và chất lượng với các loại màng mỏng giao thoa 26
2.1.2 Yêu cầu nghiên cứu vật liệu và phương pháp thiết kế hệ màng 27
2.1.2.1 Xác định chiết xuất vật liệu ở trạng thái màng mỏng 27
2.1.2.2 Phương pháp thiết kế hệ màng nhiều lớp 28
2.1.3 Những yêu cầu v
ề máy móc thiết bị, nhà xưởng và quy trình 29
2.2 MÔ TẢ MÁY MÓC THIẾT BỊ 30
2.2.1 Máy bốc hơi chân không 30
2.2.1.1 Buồng chân không 30
2.2.1.2 Hệ thống hút chân không 30
2.2.1.3 Hệ thống các van 32
2.2.1.4 Hệ thống làm mát bằng lạnh tuần hoàn 32

ii
2.2.1.5 Các đầu đo chân không 33
2.2.2 Súng phóng chùm tia điện tử 33
2.2.3 Máy đo đạc và điều chỉnh độ dày màng mỏng 35

2.2.3.1 Máy đo đạc khống chế độ dày màng mỏng trong chân không 35
2.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 35
2.3.1 Quy trình chế tạo màng giảm phản xạ 4 lớp 35
2.3.1.1 Thiết kế màng giảm phản xạ 35
2.3.1.2 Chuẩn bị vật liệu bay hơi 36
2.3.1.3 Quy trình chế tạo màng giảm phản xạ trong chân không 37
2.3.2 Quy trình chế tạo Màng bán mạ điện môi 6 lớp 39
2.3.2.1 Thiết kế hệ màng bán mạ nhiều lớp từ vật liệu điện môi SiO
2
và TiO
2
39
2.3.2.2 Bay hơi chế tạo màng bán mạ điện môi 39
2.3.3 Quy trình chế tạo Gương phản xạ có lớp bảo vệ 40
2.4 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 41

3 QUY TRÌNH GIA CÔNG CHẾ TẠO CHI TIẾT CƠ KHÍ CHÍNH
XÁC 44
3.1 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CHI TIẾT NHÔM BẰNG
KHUÔN CÁT 44
3.2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CẮT GỌT MỘT
SỐ CHI TIẾT CƠ KHÍ CHÍNH XÁC CHO QUANG HäC 45
3.2.1 Quy tr×nh Tiện các ren nhiều mối có độ đồng trục cao 45
3.2.2 Quy trình phay doa tạo hình các chi tiết phức tạ
p 47
3.2.3 Quy trình gia công chế tạo các bánh răng modun nhỏ 48
3.2.3.1 Quy trình chế tạo bánh răng thẳng 49
3.2.3.2 Quy trình chế tạo bánh răng xiên 50
3.3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH ANODE HÓA VÀ NHUỘM NHÔM 52
3.3.1 Máy móc thiết bị và chế độ làm việc 52

3.3.2 Vai trò của các thành phần trong quá trình anode hóa 52
3.3.3 Những sự cố và phương pháp khắc phục 54

4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN SỐ 55
4.1
VẤN ĐỀ THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ CẦN GIẢI QUYẾT 55
4.2 ĐO ĐẠC KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ 56
4.2.1 Đo các thông số của Laser diode, LED chiếu sáng 57
4.2.2 Đo đạc phạm vi làm việc của cảm biến proximity, photodiode 57
4.3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP CÁC BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ 59

iii
4.3.1 Thit k 59
4.3.2 Quy trỡnh ch to 59
4.3.3 Lập trình điều khiển 62
4.4 KT LUN 64

5 Xây dựng quy trình lắp ráp căn chỉnh 65
5.1 Xây dựng quy trình lắp ráp đầu thu 65
5.1.1 o c u thu khuch i nh 65
5.1.1.1 o so sỏnh phỏt sỏng mn hunh quang 65
5.1.1.2 o c phõn gii ca u thu 66
5.1.2 Quy trỡnh lp rỏp bo ụn cỏc u thu v thit k cabin kh tnh in67
5.2 XY DNG PHNG PHP LP RP TNG TH C QUANG 68
5.2.1 Yờu cu v Phng phỏp thc hin chung 68
5.2.2 Quy trỡnh Lp rỏp cỏc ng kớnh 69
5.2.2.1 Lp rỏp cỏc ng kớnh cú ng kớnh nh hn 10 mm 69
5.2.2.2 Lp rỏp cỏc ng kớnh cú ng kớnh ln t 10 mm n 80 mm 70

6 THIT K CH TO KNH QUAN ST BAN ấM 71

6.1 NHNG YấU CU V VN CễNG NGH CN GII QUYT 71
6.1.1 Nhng yờu cu v h thng ng kớnh quang hc 71
6.1.1.1
Cỏc thụng s quang hc c trng 71
6.1.2 Nhng yờu cu v h thng c khớ 74
6.2 QUY TRèNH THIT K TNG TH KNH NHèN ấM 75
6.2.1 Quy trỡnh thit k ti u h ng kớnh to nh quang hc 75
6.2.1.1 Mụ hỡnh húa cỏc hm mc tiờu cho tớnh toỏn ti u h quang 75
6.2.1.2 Tỡm nghim cc tiu cho hm mc tiờu 76
6.2.1.3 Thit lp hm mc tiờu 78
6.2.2 Thit k cỏc cm ch
c nng ng kớnh to nh quang hc 80
6.2.2.1 Vt kớnh telephoto f90 80
6.2.2.2 Vt kớnh double Gauss 81
6.2.2.3 Th kớnh quan sỏt 81
6.2.2.4 H telescope chiu chựm tia sỏng laser 82
6.2.3 Thit k ch to cỏc cm chc nng c khớ chớnh xỏc 96
6.2.3.1 Cỏc vn thit k 96
6.2.3.2 Cỏc vn cụng ngh 96
6.2.3.3 Cỏc phng phỏp kim tra bo ụn kớnh nhỡn ờm 101

iv
7 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

1

MỞ ĐẦU

Mục tiêu
Dự án là “Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo, lắp ráp để sản
xuất loạt nhỏ sản phẩm quang điện tử (kính quan sát ghi hình ban đêm). Liên kết
đơn vị sử dụng để thương mại hóa sản phẩm”.
Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Dự án. Kính nhìn đêm ngày
càng đóng 1 vai trò không thể thay thế được quốc phòng an ninh, bảo vệ pháp luật
và nhiều lĩ
nh vực khác. Tuy nhiên những loại kính đạt tiêu chuẩn sử dụng trong
quân sự có giá thành rất cao, nhiều loại kính ngắm và kính quan sát sử dụng đầu thu
thế hệ 2
++
trở lên bị cấm xuất khẩu sang ta. Vì vậy, nếu chủ động được khâu thiết
kế chế tạo trong nước thì sẽ không chỉ giảm giá thành đáng kể mà còn đa dạng hoá
được chủng loại sản phẩm kính nhìn đêm, nâng cao được nội lực nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu.Việc thiết kế và chế tạo một sản phẩm kính nhìn đêm hoàn
chỉnh bao gồm 2 lĩnh vực chuyên môn lớn có n
ền tảng khác nhau như sau:
1/- Công nghệ chế tạo các đầu thu khuếch đại ánh sáng (image intensifier Tubes)
cho nhìn đêm. Đây là 1 linh kiện quang điện tử công nghệ cao, trên thế giới chỉ có
4 hãng sản xuất được là ITT và Litton của Mỹ, Photonis-DEP của Hà lan và Pháp,
Kathode (Nga). Do đó chúng tôi chỉ nghiên cứu khảo sát để nhập được những loại
thích hợp.
2/- Công nghệ thiết kế chế tạo các chủng loại kính nhìn đêm khác nhau. Có đến
hàng trăm ch
ủng loại kính nhìn đêm cho nhiều nhu cầu ứng dụng: kính quan sát,
kính đeo trán, kính gắn mũ cho lái xe, ống nhòm 2 mắt; kính ngắm cho các loại
súng; camera giám sát và điều khiển hỏa lực Đây chính là những vấn đề mà Dự
án sẽ tập trung giải quyết. Rõ ràng, ở đây cần sự phối hợp liên kết của nhiều lĩnh
vực chuyên môn sâu khác nhau: quang học, màng mỏng, vi điện tử, laser, cơ khí
chính xác, điều khiển t

ự động, xử lý ảnh
Tổng quan về tình hình nghiên cứu ngoài nước. Trên thế giới cũng chỉ có ít hãng
có khả năng nghiên cứu phát triển và sản xuất các chủng loại kính nhìn đêm. Đó là:
1. ITT (Mỹ): cung cấp cho quân đội Mỹ và các nước NATO, Nhật, úc, Israel
2. Litton (Mỹ): cung cấp kính gắn mũ cho lực lượng không quân Mỹ, NATO.
3. ATN (Mỹ, xuất xứ Nga): cung cấp kính cho ngành bảo vệ pháp luật, dân sự.
4. Newcon (Canada, xuất xứ Nga): cung cấp kính cho ngành b
ảo vệ pháp luật.
5. Zeiss (Đức): cung cấp cho quân đội Đức
6. Cathode (Nga): cung cấp cho quân đội Nga, bảo vệ pháp luật, dân sự
Các hãng này nghiên cứu sản xuất trước hết là phục vụ nhu cầu quốc phòng
an ninh nội địa. Họ không được phép xuất khẩu các chủng loại kính nhìn đêm đạt

2
tiêu chuẩn quân sự (MilSpec) và đầu thu thế hệ 3. Trên thế giới, xu hướng nghiên
cứu phát triển kính nhìn đêm tập trung vào các lĩnh vực sau:
- Nâng cao chất lượng đầu thu: tăng hệ số khuếch đại ánh sáng, nâng cao độ
phân giải, kéo dài tuổi thọ đầu thu, phát triển các loại vật liệu mới.
- Nghiên cứu thiết kế ra các mẫu kính nhìn đêm đa năng, gọn nhẹ, chịu được
điều kiện s
ử dụng khắc nghiệt (trong quân sự, khí hậu nhiệt đới)
Tình hình nghiên cứu chế tạo trong nước. Cho đến nay chỉ có một số cơ sở thuộc
Bộ Quốc phòng là được đầu tư 1 dây chuyền sản xuất lắp ráp một số ít loại kính
nhìn đêm. Tuy nhiên để triển khai đầy đủ khoảng trên dưới 30 mẫu kính nhìn đêm
khác thì chắc chắn còn cần phải đầu tư lớn tiếp và
đồng bộ cho các khâu sau:
nghiên cứu phát triển sản phẩm, dây chuyền công nghệ sản xuất quang học, cơ khí
chính xác và điện tử và đào tạo chuyên gia và kỹ thuật viên.
Địa chỉ thứ hai trong nước có khả năng tự nghiên cứu phát triển các loại kính
nhìn đêm là Viện Vật lý, Viện Khoa học Công nghệ Việt nam trên cơ sở liên kết

với Công ty Cổ phần Quang Điện tử Việt và Viện Kỹ thu
ật Công an, Tổng cục Hậu
cần Kỹ thuật, Bộ Công an. Kết quả đã chế tạo thành công được một số chủng loại
kính nhìn đêm thế hệ hiện đại. Các kính này đạt chất lượng tương đương với những
mẫu cùng loại của nước ngoài và đã được thử nghiệm trong các đơn vị quân đội và
công an từ gần 10 năm nay.
Nhìn chung, do xuất phát từ một nền t
ảng rất thấp, thêm vào đó là nhiều khó
khăn do cơ chế mà đến nay lĩnh vực chế tạo kính nhìn đêm nói riêng và quang điện
tử ở nước ta nói chúng vẫn chưa có thể bứt phá để tạo ra được những sản phẩm có
tính thương mại.
Những vấn đề và công việc mà Dự án này cần giải quyết
Trước hết cần phải thay đổi tư duy quan điểm trong việc nghiên c
ứu phát
triển một thiết bị công nghệ cao đạt tiêu chuẩn thương mại. Để đạt được chúng tôi
bắt buộc phải lần lượt đi theo một lộ trình gồm những giai đoạn sau:
- Nghiên cứu chế thử: tìm hiểu và nắm vững phương pháp nguyên lý thiết kế và
công nghệ chế tạo. Khâu này thuộc phạm vi các đề tài cấp Bộ và cấp Nhà nước
- Nghiên cứu sản xuất lo
ạt 0 và đưa vào sử dụng thử sẽ hoàn thiện dần thiết kế và
công nghệ chế tạo sản phẩm. Khâu này thuộc phạm vi các Dự án sản xuất thử
nghiệm.
- Đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng và số
lượng yêu cầu. Khâu này do các nhà máy đảm nhận.
- Quảng cáo tiếp thị và thương mại hóa sản phẩm
. Khâu này do các công ty thương
mại đảm nhận.
- Xây dựng thương hiệu uy tín sản phẩm. Trên cơ sở đã có thời gian sử dụng trong
thực tế.

3
Xuất xứ Dự án là sự kế thừa của đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước KC.05.04
“Nghiên cứu công nghệ chế tạo và lắp ráp các linh kiện quang học của thiết bị nhìn
đêm dựa trên nguyên lý khuếch đại ánh sáng mờ”. Thời gian thực hiện: 36 tháng từ
2001 đến 2003. Đề tài đã được nghiệm thu loại xuất sắc tháng 12 năm 2004.
Mục tiêu hoàn thiện công nghệ của dự án. Hoàn thiện thiế
t kế, công nghệ chế tạo
và lắp ráp 02 chủng loại sản phẩm: kính quan sát ghi hình cầm tay và kính đeo trán
lái xe ban đêm hoàn toàn tương đương mẫu cùng loại của nước ngoài.
Quy mô của Dự án
- Xây dựng hệ thống thiết bị và đồ gá cho sản xuất chi tiết quang học và dây chuyền
lắp ráp sản xuất loạt nhỏ thiết bị quang học với công suất 400 chiếc/1 năm.
- Sản xuất chế tạo lo
ạt 0 gồm 60 sản phẩm.
- Đào tạo, nâng cao trình độ KHCN và phát triển đội ngũ cán bộ nghiên cứu, thiết
kế và công nghệ trong lĩnh vực quang điện tử.
Dự án này hoàn toàn do chúng ta làm chủ từ khâu nghiên cứu lý thuyết, tính
toán thiết kế cho đến nghiên cứu xây dựng các quy trình công nghệ chế tạo và lắp
ráp hoàn thiện sản phẩm.
Hiệu quả kinh tế:
- Không phải đi mua bản quyền thiế
t kế và bí quyết công nghệ.
- Giá thành 01 đơn vị sản phẩm chế tạo trong nước rẻ hơn nhiều so với nhập
ngoại (từ 25% đến 50%).
- Góp phần tạo dựng phát triển 01 lĩnh vực công nghệ cao trong nước.
Khả năng thị trường. Việt nam hoàn toàn chưa có nhà cung cấp đủ khả năng sản
xuất đầy đủ các chủng loại kính nhìn đêm.
Tác động của kết quả Dự án đến kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng
Đặc điểm của sản phẩm quang điện tử là tiêu tốn rất ít nguyên vật liệu và năng
lượng. Việc sản xuất hầu như không gây ô nhiễm môi trường. Giá trị thặng dư tạo

ra được quyết định chủ yếu do những yếu tố thuộc về con người như: bí quyết công
nghệ
, trình độ chuyên môn, đặc biệt là kỹ năng lập trình và tay nghề khéo léo. Đây
chính là những thế mạnh của Việt nam. Ngoài ra nó còn mở mang nhiều ngành
nghề mới và thúc đẩy rất nhiều ngành công nghiệp phụ trợ liên quan phát triển (thí
dụ hóa chất vật tư đặc chủng ).
Các loại kính nhìn đêm chịu được môi trường sử dụng khắc nghiệt trong quân
sự có giá thành rất đắt và bị cấm xuất khẩu. Bởi vậ
y việc chế tạo sẽ bảo đảm cung
cấp đầy đủ các chủng loại kính nhìn đêm phục vụ nhu cầu an ninh, quốc phòng và
nhiều lĩnh vực khác.


4
1. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT THẤU
KÍNH TỪ THỦY TINH QUANG HỌC

1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ CẦN GIẢI QUYẾT
Các thấu kính cho kính nhìn đêm được sản xuất ở đây phải đạt chỉ tiêu chất
lượng như các loại ống kính máy chụp ảnh quay phim. Yêu cầu chất lượng được
thể hiện qua Bản thiết kế thấu kính ở Hình 1.1, trong đó:
Cột 1 và 3: Theo th
ứ tự là thông số của mặt cầu trước và sau thấu kính
- Giá trị bán kính cầu R
1
, R
2
và sai số cho phép:  0.5 m.
- Sai lệch bề mặt cầu R: 0.5 đến 2 vòng Newton /8 (tương đương 0.075 m).
- Sai số độ dày thấu kính:  0.005 mm

- Dung sai lắp ghép đường kính bao : G7/h8.
- Độ lệch tâm: 0.5 m.
- Chất lượng bề mặt: số vết chấm xước/1mm
2
; chủng loại lớp màng mỏng cần phủ
(thí dụ : màng giảm phản xạ, phin lọc…).
Cột 2: Yêu cầu về vật liệu thủy tinh sử dụng để chế tạo thấu kính: chiết xuất ở bước
sóng chính n
d
, hệ số Abbe ; ứng suất, các lỗi bọt khí sợi khí, độ nhạy cảm với môi
trường khí hậu và hóa chất, cơ lý tính, độ cứng…Chiết xuất một số loại thủy tinh dễ
thay đổi theo nhiệt độ và ứng suất. Một số loại thủy tinh rất nhạy cảm với nước và
dung dịch hóa chất gia công và tảy rửa để lại váng bề mặt.
Cho
đến nay chúng tôi chỉ thực hiện gia công quang học để phục vụ chế thử
các sản phẩm mới, số lượng chỉ khoảng từ 2 đến 10 sản phẩm. Với mục tiêu gia
công chế tạo 400 kính nhìn đêm/năm (tương đương 5000 chi tiết thấu kính) thì phải
xây dựng 1 dây chuyền công nghệ riêng. Để thực hiện cần phải đầu tư đồng bộ
nhiều chủng loại máy móc thiế
t bị và dụng cụ cho gia công và đo lường, xây dựng
cải tạo các phòng làm việc, chuẩn bị nguyên vật liệu, tuyển dụng mới và đào tạo
nhân lực chuyên môn cho tất cả các công đoạn gia công chế tạo hoàn chỉnh 1 thấu
kính (Bảng 1.1). Cụ thể là: tạo phôi, mài nghiền tinh, đánh bóng, định tâm và phủ
màng
Ngoài ra cần phải nghiên cứu thử nghiệm để tìm ra các giải pháp công nghệ,
nắm vững làm chủ quy trình công nghệ và các thông s
ố kỹ thuật, ổn định chất
lượng sản phẩm, nâng cao số lượng chi tiết gia công để khẳng định công nghệ và
quy mô dự án sản xuất thử nghiệm. Sau đây chúng tôi sẽ mô tả vắn tắt từng công
đoạn gia công cụ thể và các giải pháp kèm theo.

6

Nguyên công Máy móc thiết bị gia công Dụng cụ, máy đo Nhân lực
1 Tạo phôi kính
- Cắt khối thuỷ tinh quang học
- Tạo phôi trụ: khoan mài tròn
- Tạo phôi mặt cầu: phay


- 01 máy cưa cắt khối thủy tinh (Hình 0.2).
- 01 máy khoan tạo phôi hình trụ (Hình 0.3).
- 01 máy phay cầu bằng dao kim cương Curven
Generator (Hình 0.4).

- Lưỡi dao cắt kim cương
- Bộ dao khoan lỗ, thước cặp.
- Bộ dao phay trụ kim cương, máy
đo bán kính cầu, máy đo chiết
xuất, ứng suất thủy tinh


- 1 công nhân gia công
- 1 nhân viên đo kiểm
tra độ cầu, đo chiết
xuất và ứng suất thủy
tinh quang học.

2 Mài nghiền tinh

- 01 máy mài cho bán kính cầu dưới r50 (H 05).
- 01 máy cho bán kính cầu trên r50 (Hình 06).

- bộ nấm bát cầu chuyên dụng
- hạt mài nhiều cấp độ.
- dưỡng kiểm cầu, máy đo cầu
UltraSpheronics
- 2 công nhân cơ khí
chế tạo các bộ nấm bát
- 1 công nhân quang
học đo kiểm
3 Đánh bóng - 01 máy đánh bóng 4 trục PLC cho r50 của
hãng Sidai - Hàn quốc (Hình 07).
- 01 máy cho bán kính cầu trên r50 (Hình 08).
- 01 cho đánh mặt phẳng (Hình 09)

- các bộ nám bát chuyên dụng
- nhựa dạ và nỉ đánh bóng
- bột đánh bóng CeO2, Fe2O3
- bộ dưỡng mẫu dưởng kiểm
- 2 công nhân quang
học
4 Định tâm 02 máy định tâm (Centering Machine)
- 01 cho r nhỏ dưới 75mm, (Hình 0.10).
- 01 cho đường kính lớn hơn 75mm (Hình
0.11).

- bộ gá kẹp cho định tâm

- đá mài mịn, dung dịch làm mát
- dụng cụ máy đo độ lệch tâm

2 công nhân quang học
5 Phủ màng mỏng giao thoa
trong chân không
01 máy bốc hơi chân không cao 10
-5
Torr; dung
tích đường kính 0.5 m ((Hình 0.12).
- chế độ bốc hơi: nhiệt điện trở, bắn phá bằng
chùm điện tử.
-đo đạc không chế độ dày màng trong quá trình
bốc bay: thạch anh.

- máy quang phổ, chương trình
phần mềm
- 1-2 chuyên gia phủ
màng
- 2 công nhân quang
học vệ sinh và gá kính
mạ màng

Bảng 1.1 Các nguyên công gia công chế tạo hòan chỉnh 1 thấu kính.

7
1.2 MÔ TẢ QUY TRÌNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
1.2.1 Công đoạn tạo phôi sản phẩm
Các loại thủy tinh quang học thường được các hãng sản xuất cung cấp theo
các khối hình chữ nhật có kích thước hình tiêu chuẩn là 300250200 mm. Để chế

tạo thấu kính, trước tiên chúng được cưa cắt thành các tấm mỏng (phù hợp với độ
dày thấu kính) trên máy cưa chuyên dụng. Do thủy tinh dễ vỡ nên không thể kẹp
chặt bằng ê-tô mà ph
ải dán cả khối lên bàn máy bằng 1 loại keo chuyên dụng. Hình
1.3 giới thiệu máy cắt thủy tinh của hãng Loh thuộc Viện Kỹ thuật Công an. Tiếp
đó từ các tấm thủy tinh này có thể dùng máy khoan với các dao cắt kim cương để
phân chia thành các phôi hình trụ cho thấu kính.
1.2.1.1 Phay mặt cầu
Để tạo ra các mặt cầu chúng tôi dùng phương pháp phay bằng dao phay kim
cương trên máy Curven Generator CG-2.0 do hãng Sidai Hàn quốc sản xuất (Hình
1.4). Sản phẩm được kẹp chặt trên các chấu bung đồng trụ
c bằng teflon. Theo Hình
1.2 giá trị các bán kính r
sp
bề mặt cầu lồi hoặc lõm sản phẩm phụ thuộc vào đường
kính của dao phay d
d
và góc nghiêng  giữa trục gắn sản phẩm và trục quay dụng
cụ theo công thức:
)(2
rr
d
sp
d



sin

(1.1)

Ở đây: r là bán kính đầu lưỡi cắt kim cương; dấu trừ (-) cho gia công mặt cầu
lõm và dấu cộng (+) cho mặt cầu lồi. Rõ ràng một dao phay có thể tạo ra nhiều sản
phẩm có bán kính cong khác nhau. Thông thường đường kính dao cắt bằng 2/3
đường kính sản phẩm. Sau khi phay thô, lượng dư cho độ dày ở giữa cần phải đạt
0.015 mm/1mặt; cho độ dày ở rìa từ 0.03 đến 0.05 mm/1mặt. Sở dĩ như vậy vì khi
gia công phần rìa ngoài, lượng thủ
y tinh bị cắt lớn hơn và do vậy nguy cơ sứt mẻ
cũng lớn hơn. Sau khi phay mịn, lượng dư còn lại 3 đến 5 m.


Hình 1.2 Tỉ lệ các kích thước khi phay bằng dao phay hình xuyến.

8

Hình 1.3 Máy cưa cắt thủy tinh quang học của hãng Loh (Đức)


Hình 1.4 Máy phay mặt cầu bằng dao kim cương CG-2 của hãng Sidai (Hàn quốc)