光學工程的研究方向精選(九篇)

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第1篇：光學工程的研究方向范文

2013年1月中旬，這樣一條消息進入人們的視野：國防科大精密工程創(chuàng)新團隊自主研制的磁流變和離子束兩種超精拋光裝備，創(chuàng)造了光學零件加工的納米精度，并通過國家權(quán)威部門驗收。

據(jù)專家介紹，這一成果使我國成為世界上少數(shù)掌握這兩種高精度光學零件制造裝備技術(shù)的國家，該團隊成為唯一同時具有小工具數(shù)控拋光、磁流變和離子束拋光裝備研發(fā)能力的團隊。

1月18日，“超精密光學零件可控柔體拋光技術(shù)與裝備”在國家科學技術(shù)獎勵大會上，榮獲2012年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

帶著好奇和喜悅，本刊記者采訪了國防科大精密工程創(chuàng)新團隊的負責人李圣怡教授。

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

“盡善盡美，精益求精，創(chuàng)造卓越”，是這個創(chuàng)新團隊的精神內(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精密領(lǐng)域的“夢之隊”。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。”

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、再攻堅，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，它的應用價值，以及它在提升我國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)注世界上最先進的光學制造領(lǐng)域的動態(tài)。傳統(tǒng)的加工手段就是簡單機械加上老師傅的手藝經(jīng)驗，所用的原理和工藝還是牛頓、伽俐略那個時代的，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)。隨著光學零件的形狀越來越復雜，精度越來越高，上世紀70年代小工具數(shù)控技術(shù)引入到光學加工中，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)是美國在前蘇聯(lián)解體后，引進蘇聯(lián)的科學家開發(fā)完善的。1998年，美國推出第一臺商品化磁流變拋光機床，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)都可以用計算機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)兩個典型實例來研究。

我們的研究都是國家急需的，比如說，衛(wèi)星對地觀測的相機就需要大口徑鏡光學元件，制造大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵設(shè)備是光刻機，它的鏡頭是由很多片精度優(yōu)于納米級的鏡片組成。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、高精度的光學元件。

現(xiàn)在很多光學元件，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)是目前光學加工中精度最高的一種手段，比如光刻機鏡頭的鏡片加工，要想達到納米和亞納米精度，非離子束拋光機莫屬。

能掌握第三代的可控柔體加工技術(shù)，使我國光學制造領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的變化，我們現(xiàn)在可以說，我們掌握了國際上最好的裝備的研發(fā)技術(shù)，具備自主知識產(chǎn)權(quán)。它把我們的光學制造，從第一代、第二代提升到第三代，一下子上了一個臺階，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米大本營的水平，那么現(xiàn)在我們就算到了山腰處7790米的大風口C4營地水平，我們把登頂?shù)奈镔|(zhì)裝備送到C4營地，為登頂8848米的主力部隊，中科院長光所和成都光電所服務，現(xiàn)在正在朝頂端進發(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，我們國家光學制造業(yè)一定能到達最高的山頂。將來我們的高端光刻機誕生那天，才能算是達到了頂峰，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)和國防工業(yè)的發(fā)展，世界各國都極為重視。但是，您在進入這一領(lǐng)域的時候，我國在這方面可以說是相對落后的。您為什么會選擇這一領(lǐng)域來進行科研攻關(guān)？

李圣怡：1968年，我從中南大學的前身中南礦冶學院畢業(yè)分到鞍鋼，做了10年機電技術(shù)員?！啊苯Y(jié)束后，我作為第一屆研究生，來到浙江大學科學儀器系學習，1981年畢業(yè)來到國防科技大學工作。國防科技大學精密機械系是1979年在錢老（錢學森）指導下重新組建的。錢老認為，精密機械在國防領(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，盡管當時計算機控制技術(shù)剛剛發(fā)展，但計算機一定能夠在新的機械制造技術(shù)中起到重大作用。針對機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象，開展計算機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，成了這個團隊最年輕的成員。那個時候，我們做的是微米和亞微米水平的精密制造。后來，到90年代，我成了這個團隊的第二代帶頭人。當時非常困難，也沒有多少人，大家對超精密加工方向能不能堅持下去也沒有信心。

31年過去了，現(xiàn)在我國己經(jīng)是世界制造大國，大批的制造業(yè)轉(zhuǎn)移到中國來，但是如果我們只能做低端制造，高端的做不了，就永遠成不了世界制造強國。國家的需求是我們科技工作者的動力，而以提高精度為目標的精密、超精密制造是機械學科發(fā)展的主干方向，一定要堅持下去，儲備力量，一定會有好的前景。困難大，對科研工作者是一個機遇，要瞄準最高的水平去做，要跨越式發(fā)展，才能盡快縮短與先進工業(yè)化國家的距離，現(xiàn)在看來當時的堅持是正確的。

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領(lǐng)域目前的研究狀態(tài)，您認為未來的研究發(fā)展方向又在哪里？

李圣怡：我國的精密超精密加工，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，與先進工業(yè)化國家很多方面差距很大。當時國內(nèi)需求只好把希望寄托在進口上，而真正急需的高科技，外國又禁運、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，但是進步也很大，而且進步還在加速，因為工業(yè)基礎(chǔ)在不斷提高，科研人員在不斷努力。目前在局部的點上，我們已經(jīng)達到了世界先進水平，相信隨著國家投入的增加，全社會的努力，我們一定能夠全面達到世界先進水平。

現(xiàn)在我們的團隊形成了三個研究方向，分別是納米精度光學超精密加工、微機電系統(tǒng)、精密傳動和機電測控。其中發(fā)展最好的是納米精度光學超精密加工方向。我們抓到了光學零件的最高的水平的加工技術(shù)進行研究，把我國光學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，把我們的實驗室打造成一個高端制造研究的基地。希望我們的實驗室成為開放的基礎(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，希望我們的實驗室能成為新設(shè)備、新工藝開發(fā)的中間實驗基地，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)界和社會使用。

記者：榮譽是對一個階段的肯定，也是對下一個階段的激勵。您在未來有哪些相應的研究設(shè)想？

李圣怡：未來，我們正在做兩方面研究工作，正在執(zhí)行的研究計劃有一項國家“973”重大基礎(chǔ)研究計劃，我們組織了四所大學和中科院兩個研究所的國家隊，針對空間用的兩米口徑碳化硅反射鏡的加工，精度要達到面形誤差小于9納米的制造技術(shù)進行基礎(chǔ)研究，其尺度與精度之比高達2×108，難度非常大。如果將我國960萬平方公里的國土面積等同于整個鏡面，它就相當于一個直徑3500公里的大鏡，精度要達到不大于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，通過這個研究使大型光學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鏡組的加工要求，但是極深紫外光刻機鏡組的加工要求更高，要達到亞納米精度。我們正在國家重大專項中和其他研究單位合作，希望在原有基礎(chǔ)上再提高一步，瞄準國家需求，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，面臨國外的嚴密封鎖，一點可供借鑒的經(jīng)驗都沒有。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？請您結(jié)合自身研究經(jīng)驗，談談怎樣才能做到自主創(chuàng)新？您又是如何帶領(lǐng)團隊保持如此優(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。我們當初每走一步都很難，我們通過實踐，在實踐中遇到問題，開始認識并不深刻，遇到問題不知道人家怎么解決的。

一般做機械研究的人，認為把機床做好就行了。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。盡管我們機械系也學習了一些光學工程的基礎(chǔ)知識，但這些遠遠不夠，一定要通過學科的深度交叉，向光學加工的工程技術(shù)人員請教，一起來研究光學工藝?，F(xiàn)在我們實驗室不但機床機械設(shè)計、機床控制和機械零件制造做得非常好，光學零件加工也達到一流水平，這得益于研究思路的拓展。通過實踐發(fā)現(xiàn)問題，通過理論指導實踐，再通過實踐反饋過來，克服困難。

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

我們這次獲國家發(fā)明獎的項目，一共申請了40多項發(fā)明專利，己授權(quán)了20多項。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。

以國家經(jīng)濟建設(shè)為目標，提供有用的創(chuàng)新，將成果推廣到應用中去。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)新團隊？這個團隊為什么能夠具備這樣一種拼搏的勁頭？

李圣怡：我們這個團隊叫精密工程創(chuàng)新團隊，1981年建立，有31年的歷史了。當時是在錢老的直接授意下組建的精密機械系。他通過親自調(diào)研，指引了精密機械系的研究方向。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我們這個團隊走過了三個階段：第一個階段，在老科學家的關(guān)懷帶動下，艱難起步，初創(chuàng)輝煌的10年；第二階段，在國家經(jīng)濟發(fā)展時期，學校為軍隊服務遇到困難，老一代教師退休，面臨人才的斷層，這10年，是人才培養(yǎng)和團隊建設(shè)打基礎(chǔ)的10年；第三個10年，我們又創(chuàng)造了一個輝煌的轉(zhuǎn)折，確定了納米精度的光學制造、微納尺度機電系統(tǒng)制造為主攻方向，并把這個方向調(diào)整好，把超精密加工推向更高的水平。

目前我們這個團隊由青年教師、碩士和博士研究生、技術(shù)工人等80多人組成。我們的團隊精神是：“盡善盡美，精益求精，創(chuàng)造卓越。”

所謂“盡善盡美”，就是做到極致，這是對我們團隊成員在技術(shù)上和思想作風上的要求；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，這個追求永無休止。我們要在這種追求中“創(chuàng)造卓越”，就是要強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)跨越式發(fā)展。

“琢玉成大器，磨礪亮人生”，就是希望我們的團隊成員和學生，不但精雕細刻，制造出超精密光學器件，還要經(jīng)過雕琢造就一批批有用的人材。我們的團隊研磨、拋光了光學鏡面，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)，靠的就是頑強拼搏。國防科大有兩個傳統(tǒng)，一是哈軍工的優(yōu)良傳統(tǒng)，核心就是把國家重任放在肩上，艱苦奮斗，自力更生，奮發(fā)圖強。這是陳庚將軍任院長時我們就遵循的一貫原則。

1971年，國防科技大學遷到長沙之后，在新的以科研為主的條件下，與時俱進，銀河巨型計算機團隊創(chuàng)造了“銀河精神”。

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

首先，我們學校具備軍校的優(yōu)良傳統(tǒng)，執(zhí)行力很強，我們也以此來組織團隊。研究方向確定后，我們團隊團結(jié)協(xié)作的能力很強，這是我們的優(yōu)勢。

其次，我們有重大項目驅(qū)動。舞臺和平臺大，就決定了我們的團隊建設(shè)體量比較大，科研經(jīng)費比較多，能夠團結(jié)更多優(yōu)秀的人才為我們的研究事業(yè)作貢獻。在這個平臺上，年輕人脫穎而出的幾率也大。

再次，團隊靈魂很重要。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，是為了國家做事情，這就使我們團隊凝聚力很強。

第2篇：光學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:O484文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)01-0024-01

一、實驗過程

1.因設(shè)備故障或石英監(jiān)控異常導致鍍膜不能再繼續(xù)下去,要馬上停止鍍膜,則對已鍍了部分膜的產(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其光學厚度,然后用簡易模擬軟件(如macleod或filmstar等)對缺省進行曲線模擬,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性能有些偏差,則還需要再做各層膜厚參數(shù)微調(diào)),再對其它產(chǎn)品全部投入生產(chǎn)。這里要注意的是:對已鍍膜的鏡片,不能放入保溫爐內(nèi)保溫,再鍍膜時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除去方能生產(chǎn),這樣補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間和鍍膜速率來推算實際的鍍膜厚度。在異常的情況下,特別是速率和功率不正常的情況下,這種推算會有較大的偏差,這里介紹一種較為實際的現(xiàn)場處理方法,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行比較,然后算上修正系數(shù)加以矯正,也可以較準確的推算出多鍍和少鍍的膜厚值,具體請參考圖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廢。

3.在生產(chǎn)AR鍍膜,因為膜層少,我們可以通過設(shè)計軟件模擬出同層layer中多鍍5%～10%和少鍍5%～10%特征光譜曲線圖,作為現(xiàn)場控制光譜曲線的參考,對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,這樣有針對性的對鍍膜參數(shù)進行必要的修改,以期達到鍍膜的曲線和標準光學譜線的統(tǒng)一,光學性能控制在范圍內(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特性,其前提是其它幾層是按設(shè)計要求鍍的。圖3的GRIO02紅線是鍍膜設(shè)計標準線:

二、結(jié)論

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

參考文獻

[1]德國卡爾蔡示SMR分光光度儀使用說明,德國ETA-ARC分光光度儀的使用說明[S].

[2]萊寶真空鍍膜機syrusIII使用說明[S].

[3]范正修.光學薄膜[M].中國科學院上海光學精密機械研究所,2008.

[4]鄭偉濤,等.薄膜材料和薄膜技術(shù)[M].化學工業(yè)出版社,2004.

第3篇：光學工程的研究方向范文

生物醫(yī)學工程是將工程學與生物、醫(yī)學緊密結(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、控制、預防和治療等。生物醫(yī)學工程作為交叉學科，它涉及生命、電子、光學、信息、材料、藥學等多個領(lǐng)域，具有很強的交叉性和綜合性，在生命科學中占有重要的地位。[1]長春理工大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)成立于1995年，主要以生物醫(yī)學儀器、生物醫(yī)學成像及信號處理、生物醫(yī)學光學為主要教學研究方向。涉及的領(lǐng)域含有若干分支與廣泛內(nèi)容，發(fā)展速度相當迅速。一方面，這些相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展與技術(shù)的進步，為培養(yǎng)生物醫(yī)學工程學科專業(yè)人才不斷提供新的理念、理論、知識與手段；另一方面，生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的培養(yǎng)不斷面臨各種新的挑戰(zhàn)。

為了貫徹長春理工大學教學研究型大學的教學理念與實施創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標，滿足日益提高的實驗教學要求，生物醫(yī)學工程專業(yè)以培養(yǎng)具備理、工、醫(yī)、電、算、才、光等多學科交叉知識的專門人才為主線，把學生創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)貫穿于整個教學過程。

二、傳統(tǒng)實驗教學模式

傳統(tǒng)的實驗教學模式都是以理論課為主，實驗課為輔，依附于理論課程。專業(yè)課程的學時是其相應實驗學時的3-5倍，理論課程講授后，只是實際操作驗證1-2個實驗項目。這樣的實驗教學效果相當差，學生只是通過幾個學時的時間驗證理論課程當中的一兩個知識點，對于整個專業(yè)課程的認識大多是還是停留在理論認識，不要說創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，就是簡單的應用也不能夠完成。在各個學科都飛速發(fā)展的時代，還停留在以往的傳統(tǒng)實驗教學模式是行不通的，生物醫(yī)學專業(yè)的實驗教學改革迫在眉睫。

三、科研引領(lǐng)多學科融合式實驗教學

想要提高實驗教學的教學質(zhì)量與效果，首先，必須提高實驗教學的地位，使其不再是理論教學的附屬，這樣，學生才會從思想意識上真正重視實踐學習[2]。2010年起，生物醫(yī)學工程專業(yè)帥先將生物醫(yī)學電子儀器、智能儀器、生物醫(yī)學分析儀器等課程的實驗部分與其理論課分離出來，單獨設(shè)立了2門生物醫(yī)學工程專業(yè)實驗系列課程，且確定為必修考試課程，為實驗課程編制了相應的實驗教學大綱。增加了實驗課程的學時數(shù)， 為原來幾門專業(yè)課實驗學時總和的一倍。在實驗單獨設(shè)課以后，實驗課程內(nèi)容的制定猶為重要。

獨立的實驗教學內(nèi)容需要涵蓋多門專業(yè)課程的核心內(nèi)容，需要教學團隊的教師歸納和制定。而最簡潔最為有效的方式即為由指導教師在科研課題中提煉出一系列科學問題，通過這些科學問題的側(cè)重、難易、特點將其設(shè)計為實驗項目。因為任何一個科研活動都是一個系統(tǒng)的工程。以生物醫(yī)學信號的采集、處理為例，實驗部分可能包括傳感器的設(shè)計、信號調(diào)理電路設(shè)計、單片機接口設(shè)計、上位機通信設(shè)計、及上位機軟件編程（包括數(shù)據(jù)的分析、處理、識別、計算）等。在這些步驟中，研究的核心可能只是其中1或2個步驟，其余部分則應該是經(jīng)典和成熟的方法和手段，對這些方法和手段，可以通過篩選、論證和驗證后[3]，將其成熟部分先期轉(zhuǎn)化為驗證、綜合性實驗項目，而將其中較有難度的問題作為設(shè)計性或開放性實驗項目。這樣，學生在實驗過程中可以認識到自己所做實驗是正在進行的專業(yè)前沿性科研的一部分，不僅在實驗中學習了專業(yè)知識，而且對專業(yè)的應用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢有了深入了解；另外通過學生實驗，又可反過來檢驗此方法和手段的成熟合理程度， 啟發(fā)學生在專業(yè)領(lǐng)域的新想法和新思路，并讓學生以思考題的方式參與討論，能否進一步修改或創(chuàng)新等，從而充分調(diào)動學生的學習興趣和創(chuàng)新意識。

四、實驗教學層次及實驗教材改革

按照循序漸進、因材施教的原則，“生物醫(yī)學工程專業(yè)實驗系列課程”建立了四個層次的實驗內(nèi)容，1.驗證型實驗：由教師提出實驗方案及具體步驟，由學生具體操作驗證；2.綜合型實驗：包括兩門及以上課程知識點的實驗項目即為綜合性，在整合多個專業(yè)課程后開設(shè)的獨立的實驗課程中應均為綜合性實驗；3.設(shè)計性實驗：由教師提出實驗目的，由學生自行設(shè)計實驗方案及步驟，準備實驗器材；4.研究型實驗：通過前期實驗的積累，由學生提出一個感興趣的專業(yè)實驗項目，學生在教師指導下進行相對獨立的科研活動，進行資料查詢、方案設(shè)計、理論論證分析等全過程。

針對前三個層次的實驗教學需要有配套的實驗教材來為學生了解實驗內(nèi)容，為學習實驗方法和指導實驗過程提供第一手材料，學生對實驗的預習和了解程度直接影響著實驗的操作過程。所以要求實驗教學教師要根據(jù)新的實驗教學體系和教學內(nèi)容，對實驗教材進行編寫，并不斷更新。改革實驗教材必須改變從前實驗指導書只是交待實驗內(nèi)容和實驗方法的寫法，應該加入實驗的相關(guān)理論知識、器件的基本知識和測試及數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，自成體系，同時融合多學科教學研究和教學改革的最新成果。

第4篇：光學工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：LED路燈;自由曲面透鏡;二次光學設(shè)計

中圖分類號：TN31;O43

      文獻標識碼：A文章編號：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、體積小、電光效率高、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于景觀裝飾照明、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世紀最有價值的第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路燈將會在照明路面上形成一個不均勻的圓形光斑，約50%的光將會散落到馬路之外，造成光浪費，還會對遠處的行人和車輛造成眩光，達不到照明要求^[5]。所以，對LED路燈進行二次光學設(shè)計，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)計過程中不可或缺的環(huán)節(jié)。二次光學設(shè)計屬于非成像光學領(lǐng)域，利用非成像光學理論設(shè)計自由曲面透鏡對LED路燈進行配光^[5]，以達到均勻照明的目的，是目前LED路燈二次配光設(shè)計常用方法。而對于自由曲面透鏡的設(shè)計，目前常用的主要有試錯法、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種方法主要針對點光源，最后的SMS法則多用于擴展光源。

1 LED路燈配光特點及要求

LED的光強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，其光強變化規(guī)律為

I（）=I0×cos（）（1）

其中：I0為主軸上的光強;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，而且會造成路面以外的光浪費，因此，需要通過對LED進行二次配光，使得LED路燈發(fā)出的光在路面上形成一個矩形光斑，同時兼顧眩光控制與照度均勻度，達到道路照明要求。

在城市道路照明設(shè)計行業(yè)標準中，根據(jù)道路照明的不同場合，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)計要求如表1。

2 基于非成像光學的LED路燈配光技術(shù)

2.1 非成像光學簡介

與傳統(tǒng)光學設(shè)計不同，LED路燈的配光設(shè)計，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，即二次光學設(shè)計。二次光學設(shè)計主要考慮怎樣把LED發(fā)出的光線集中到期望的照明區(qū)域上，進而讓整個系統(tǒng)發(fā)出的光能滿足照明要求。二次光學設(shè)計屬于非成像光學的研究范疇。不同于傳統(tǒng)成像光學系統(tǒng)，非成像光學不再以獲得最好的物象為目的，所以不需要在目標照明面上形成清晰的像，而是追求光能利用率的最大化，另一個不同于成像光學系統(tǒng)的特點在于，不再使用像差理論和成像質(zhì)量來評判系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，在非成像光學系統(tǒng)中，光能利用率被用來作為系統(tǒng)的評價標準。目前，為了滿足道路均勻照明要求，對LED路燈進行二次配光的一種行之有效的方法是利用非成像光學理論構(gòu)建自由曲面透鏡。

表1 機動車交通道路照明標準^[7]

2.2 自由曲面透鏡常用設(shè)計方法

為了讓配光過程中的能量損失較少，普遍采用光學面數(shù)量較少、對光線的反射折射較少的透鏡來對LED進行二次配光，透鏡的配光能力決定于其光學面的面型。要達到均勻照明的配光效果，這種光學面的面型需要有足夠的自由度，能同時實現(xiàn)系統(tǒng)的光強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)簡單，配光效果好，是目前為止LED均勻照明最理想的配光光學元件。

目前，常用的自由曲面設(shè)計方法主要分為兩大類，一類是針對點光源的，包括試錯法、裁剪法、數(shù)值優(yōu)化法、偏微分方程法和網(wǎng)格法，另一個類是針對面光源的SMS法（多重表面同步設(shè)計法）。其中，試錯法的可變參數(shù)多，沒有固定的優(yōu)化模式，大多依賴于設(shè)計員的經(jīng)驗進行，主要通過三維建模軟件solidworks、PROE或UG等繪制出光學元器件結(jié)構(gòu)，再在非成像光學分析軟件中，通過非序列光線追跡來判斷照明面的照度及整個光強的分布^[8];裁剪法通過對光學透鏡的面形進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，對非線性二階Monte-Amphere方程進行求解，此方法最先由J.Bortz、N.Shatz等人應用于LED配光透鏡設(shè)計，主要應用于只有一個光學面的給定照度分布問題;SMS方法^[9]是針對擴展光源設(shè)計而言的，對一個配光光學透鏡，可以同時設(shè)計出透鏡的2個或多個表面的面型，通過多個光學面，控制擴展光源2端發(fā)出的2個波面，變換成給定的2個輸出波面;而對于點光源而言，常采用偏微分方程法和網(wǎng)格法，下面本文將對這2種方法做詳細介紹與比較。

2.3 自由曲面透鏡常用設(shè)計方法

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解。自由曲面是一空間曲面，求解自由曲面面型數(shù)據(jù)時，首先在空間中建立三維坐標系，設(shè)LED光源位于空間坐標系的原點，自由曲面上的任意一點坐標為qθ，φ，ρθ，φ，目標照明面上的點為wx，y，z，入射光線、出射光線以及q點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q和目標照明面上點w的關(guān)系表達式，再由能量守恒定律求得自由曲面上點q的分量與光線出射角之間的關(guān)系表達式，由此得到qθ，φ，ρθ，φ在θ，φ的一階偏微分方程，最后運用數(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)出的能量等于目標照明面上獲得的能量，采用相同的規(guī)則對光源和目標照明面進行網(wǎng)格劃分，每個網(wǎng)格內(nèi)所對應的能量相等，根據(jù)這個映射關(guān)系，建立能量分配的對應關(guān)系，通過計算機迭代求解出自由曲面表面離散數(shù)據(jù)點的坐標，以及所對應的法矢量，從而確定了自由曲面的表面。

同樣，跟偏微分方程法一樣，LED視為點光源，位于原點處，建立如圖2所示的空間坐標系。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→的光強為I0cosθsinφ^[12]，其中I0為中心光強。

圖2 LED光源空間坐標

2.4.1 劃分網(wǎng)格

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

圖3 目標照明面網(wǎng)格圖

2.4.2 迭代計算

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照明面上點的一條縱向?qū)P(guān)系，以此求得步長Δθ1～Δθm，Δφ1～Δφn。其具體步驟如下：

首先計算X軸方向上每條矩形區(qū)域所對應的能量：

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照明面上的一個點的能量對應關(guān)系：θ1，φ1→x1，y0。按照這樣的步驟依次迭代可計算出Δθ2，…，Δθm，并可得到光源光線與目標照明面上的點的縱向?qū)P(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)P(guān)系的方法，建立能量橫向?qū)P(guān)系，以此得到步長Δφ1～Δφn。

在目標照明面的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照明面上的一個點的能量對應關(guān)系：θ0，φ1→x0，y1。按照這樣的步驟依次迭代可計算出Δφ2，…，Δφm，并可得到光源光線與目標照明面上的點的縱向?qū)P(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空間坐標系中與目標照明面上點的對應關(guān)系：即θm，φn→xm，yn。

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

3 LED路燈自由曲面透鏡設(shè)計方法的比較  

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

其中，偏微分方程法求解自由曲面，目的性強，計算速度很快，可以很快得到面型的數(shù)據(jù)，而且沒有試錯法中反復優(yōu)化的過程，但是，由于偏微分方程組復雜，求解過程麻煩，這類方程的可解性也很低，要求設(shè)計人員有扎實的數(shù)學功底和編程能力，并且偏微分方程法多適合點光源，對于擴展光源，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)，并且可以通過對網(wǎng)格的細化，可以得到更加精確的結(jié)果。網(wǎng)格法可以解決復雜照度分布的問題，求解上比偏微分方程法簡單，設(shè)計效率高，不用進行誤差校驗，是一種行之有效的自由曲面透鏡設(shè)計方法，具有良好的研究前景。

4 結(jié) 論

近年來，LED路燈的應用越來越廣泛，對LED路燈二次光學設(shè)計的要求也越來越高，二次光學設(shè)計也逐漸成為非成像光學中的一個重要研究方向。本文簡要介紹了LED路燈自由曲面透鏡的設(shè)計方法，并就現(xiàn)在最常用的2種設(shè)計方法做了詳細介紹與對比，認為網(wǎng)格法具有良好的發(fā)展前景。目前，對于點光源的二次配光設(shè)計問題，已經(jīng)有相當成熟的解決辦法，但是對于擴展光源來說，還需要進一步提出比較成熟的解決方案，加快LED路燈應用于更加廣闊的領(lǐng)域。

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第5篇：光學工程的研究方向范文

3月17日，阿里巴巴宣布成立VR實驗室，瞄準的是VR購物。同時，它會聯(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端和移動端的兩款VR頭部顯示器。

根據(jù)美國風險投資數(shù)據(jù)公司CB Insights的數(shù)據(jù)，2017年第一季度，AR/VR領(lǐng)域的投資項目超過80個，同比增長60%。報告還披露了Facebook和蘋果分別為其A/VR工作招聘了一千多名員工。

所謂VR，就是通過計算機技術(shù)為用戶模擬出逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境。其沉浸式體驗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領(lǐng)域展開業(yè)務。

目前，這個行業(yè)的人才供應遠低于需求。人力資源平臺領(lǐng)英去年的一份針對全球范圍內(nèi)VR人才的報告顯示，在領(lǐng)英的人才庫里，有18%的人才需求來自VR行業(yè)，僅次于美國，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實，而且開發(fā)了更多樣化的應用場景―除了去年的影視、游戲產(chǎn)業(yè)，今年它們還進入到了醫(yī)療行業(yè)、制造業(yè)、零售業(yè)等新領(lǐng)域。

如果你對VR行業(yè)感興趣或者看好它的前景，我們將告訴你這個領(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)很復雜，涉及算法、光學、系統(tǒng)開發(fā)、交互、圖形圖像等多個領(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，還能對虛擬景象形成真實感，因此需要一套算法把這些感官上的功能都實現(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算機視覺、空間定位、交互技術(shù)、圖形圖像等算法。

計算機視覺主要是指以攝像頭代替人眼識別目標和提取特征，工程師需要探索最新的算法以及技術(shù)的可行性，負責視覺和圖像的處理；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，交互算法工程師負責手勢識別、視線估計、動作捕捉、追蹤等相關(guān)計算機視覺算法的研發(fā)，研究實際空間中的動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。

光學和人體工學工程師

光學要解決的是讓VR設(shè)備的鏡片在保證沉浸感和清晰度的同時，盡可能加大視場角，讓人在佩戴VR設(shè)備時看得更清晰；人體工學關(guān)注的則是人在佩戴VR眼鏡時的舒適度，設(shè)備是否透氣、不漏光、足夠輕盈等。目前消費級的VR產(chǎn)品在這方面仍處于初級階段，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、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)標準，面對陌生的領(lǐng)域，系統(tǒng)架構(gòu)師需要駕馭和設(shè)計整個系統(tǒng)，負責VR頭部顯示器及整個主機設(shè)備的集成。

BVR產(chǎn)業(yè)鏈上的工作還有這些

要實現(xiàn)VR體驗，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，以及應用場景的開發(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)人員主要負責VR場景的搭建―戴上VR眼鏡后你看到的“新世界”，就是所謂的VR場景。市場上主流的開發(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景和細致光效的虛幻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，當你想要通過VR眼鏡獲得這些娛樂的時候，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。

銷售運營、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，對市場銷售、平臺運營方面的人才同樣有需求。要求與其他領(lǐng)域大同小異，都是負責開拓市場和客戶，增加產(chǎn)品的銷售范圍等。因VR企業(yè)希望快速打開市場，銷售人才目前高居中國VR領(lǐng)域人才需求的第二位，高于全球水平。

產(chǎn)品經(jīng)理的職責也很共通，負責其他VR公司與本公司部門的配合，制定和推進合作項目，把控整體合作項目的時間，并對最終合作質(zhì)量負責。

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一樣的平臺以及應用軟件，這部分工作與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、手機行業(yè)的開發(fā)工作相似，即在實現(xiàn)VR設(shè)備的智能化的同時，保證軟件在不同平臺間能流暢交互。

C要進入這個行業(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方面：硬件、軟件和內(nèi)容制作。

硬件領(lǐng)域涉及到計算機、光學、電子、機械、生物學、自動化等方向。軟件需要計算機圖形學、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法設(shè)計與分析等相關(guān)背景。這兩個方面對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)、拍攝方面的學術(shù)背景。

由于VR產(chǎn)業(yè)相對細分，產(chǎn)業(yè)上游硬件、軟件開發(fā)的崗位會以碩士、博士學歷優(yōu)先，因為碩士和博士在學術(shù)領(lǐng)域的研究方向更為明確，企業(yè)在篩選簡歷時更容易適配崗位。

“如果畢業(yè)論文方向是圖形圖像、計算機視覺，就會非常搶手，不僅是VR行業(yè)，在人工智能領(lǐng)域也會受到歡迎?！笨其J國際高科技行業(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。學歷必須是碩士以上，同時是模式識別、信號處理等科班出身。另外，對深度學習和機器學習有了解是加分項。

至于市場銷售、平臺運營甚至內(nèi)容領(lǐng)域的人才，這個行業(yè)對學歷背景要求不高，更看中經(jīng)驗、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。

應屆生也有機會，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)驗起步，往上的話，有的職位要求3到5年的工作經(jīng)驗，有的甚至要求10年以上的經(jīng)驗。這個門檻主要是因為VR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)、光學和人體工學等成熟技能的基礎(chǔ)上再提出應用上的高要求。

但應屆畢業(yè)生并非完全沒有機會。對國內(nèi)的VR公司來說，開放應屆畢業(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，需要為其配備團隊，因此會招聘一定比例的應屆畢業(yè)生。二是產(chǎn)品經(jīng)理這類崗位入門門檻不高，公司也愿意花時間培養(yǎng)。

相較而言，海歸會比較受到這個行業(yè)的歡迎。微鯨VR人力資源總監(jiān)Tony在為3D場景交互崗位招聘時發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)很少有這方面的專業(yè)人才，但德國的3D場景交互領(lǐng)域向硅谷輸送了不少人。他后來意識到，這是因為德國的高校有對口專業(yè)，所以即使是剛畢業(yè)的應屆生，Tony也會第一時間把對方請到公司來。

再說到內(nèi)容領(lǐng)域，VR內(nèi)容領(lǐng)域要制作哪些內(nèi)容并沒有明確標準。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。這個行業(yè)眼下正是需要創(chuàng)意和研究拍攝方式的時候。

D這些領(lǐng)域，跨行到VR更容易

游戲

游戲是VR最早被應用的場景之一。雖然VR游戲一度遇冷，但從長遠角度看，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游戲帶來的體驗感確實是電腦、手機無法取代的。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)和半導體

互聯(lián)網(wǎng)和半導體是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

截至目前，用戶對于VR硬件設(shè)施的體驗普遍是抱怨“長久佩戴時頭顯過重，舒適感不夠”。這就需要人體工程學領(lǐng)域的人才來改進產(chǎn)品，他們一般會從設(shè)計領(lǐng)域找人，尤其是工業(yè)設(shè)計。

影視

影視行業(yè)從業(yè)者主動跳到VR行業(yè)的比例相對更高?！八麄儗φ麄€行業(yè)的理解和感知更多，當他們意識到有新的拍攝方式可以嘗試，主動投身的人就會更多?！盩ony說。他以微鯨一位制片人為例，對方在電視臺累積了多年經(jīng)驗，有自己的工作室，同時還在高校任教，最終選擇進入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)域爭奪人才。暴風魔鏡、蟻視、大朋、微鯨等國內(nèi)VR廠商熬過資本嚴冬，對招聘也有了更高需求。“初級崗位不難招，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，但巨頭們?yōu)榱嗽靹?，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，這從另一個角度為從業(yè)者帶來了更多機會。

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

還有蘋果，在6月6日的WWDC大會上，蘋果宣布Mac將支持HTC Vive，開發(fā)者可在MacBook上使用SteamVR平臺。同時，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（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)薪酬報告》，報告顯示，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，市場方面的人才需求明顯提高，2016年占比12.3%，兩年間增長了一倍。

根據(jù)報告，在VR行業(yè)，無論是技術(shù)、產(chǎn)品還是市場、運營等崗位，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到了1.85萬元。即使是最弱勢的職能部門，薪資也高于行業(yè)平均值7100元，達到8300元/月。

Tony證實了這一現(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)和獎金。非技術(shù)職位的薪水也會比原行業(yè)略高，但總體上相差不大。

科銳國際在《2017年薪酬指南》中也指出，在新技術(shù)領(lǐng)域里，計算機視覺、深度學習方向薪酬漲幅最快。人才儲備主要在幾家跨國公司和頂級高校，VR行業(yè)的人才薪酬已經(jīng)在高點，人才流動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50%以上甚至100%，比如算法類的崗位就是如此。

G進這行前，你得有點心理準備

如果你有興趣進入這個新興行業(yè)試一試，章立和Tony提醒你：

第6篇：光學工程的研究方向范文

［關(guān)鍵詞］實踐課類精品課程 實驗教學示范中心 產(chǎn)學研合作

［作者簡介］石堅（1974- ），男，四川射洪人，成都理工大學工程技術(shù)學院電計系實驗中心主任，兼工程訓練中心電工與電子技術(shù)訓練部主任，副教授，碩士，研究方向為電子與信息技術(shù)；嚴東海（1941- ），男，四川眉山人，成都理工大學工程技術(shù)學院電子技術(shù)實驗室主任，教授，研究方向為無線電；柳建（1975- ），男，四川渠縣人，成都理工大學工程技術(shù)學院電子信息與計算機工程系主任，副教授，博士，研究方向為光學工程。（四川 樂山 614007）

［課題項目］本文系2010年四川省精品課程“電子產(chǎn)品設(shè)計與工藝”建設(shè)項目（項目編號：S2010135）和2009年成都理工大學工程技術(shù)學院工程訓練中心教改立項項目“電子設(shè)計與工藝實驗室工程訓練教學研究與實踐”（項目編號：C2011008）的階段性研究成果。

［中圖分類號］G642.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1004-3985（2013）06-0137-02

一、引言

我國高校精品課程已構(gòu)建起校級、省級、國家級的三級平臺模式，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（不含實踐類）、理論課（含實踐類）及實踐課不同的種類?？偟膩砜?，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，教育部明確提出還應加大力量建設(shè)一批實踐課類精品課程，將實踐課類精品課程作為實驗教學改革與人才培養(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“層次劃分不細致”“內(nèi)涵建設(shè)不突出”“學校和學科分布不均衡”等政策面的問題。目前各級精品課程基本上只劃分為本科和高職高專兩個層次，一本、二本和三本院校的實驗課程的內(nèi)容設(shè)置和實驗教學組織方式?jīng)]有側(cè)重和區(qū)別；高校部分實踐課類精品課程普遍存在申報中只注重形式，而忽略內(nèi)涵建設(shè)的問題；從實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校，而本科院校的實踐課類精品課程又主要集中在理工科，這種在學校和學科分布上的不協(xié)調(diào)一定程度上阻礙了教育教學改革的進程。這些問題已經(jīng)引起教育部領(lǐng)導的重視，正在通過完善精品課程評審相關(guān)辦法，制訂詳盡的管理細則并對各類高校加以正確引導來有效解決上述問題。

然而實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，教育部在實施“質(zhì)量工程”的過程中，一直將學生的“實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”作為重要建設(shè)內(nèi)容，但現(xiàn)實情況是盡管教育部先后出臺文件以促進實驗教學改革，但實踐課類精品課程，尤其是本科層次的實踐課類精品課程仍鮮見亮點，實驗教學改革多集中于課程的局部和細節(jié)，缺乏宏觀把握。實踐課類精品課程創(chuàng)出特色，關(guān)系到實驗教學改革成效，近年來已成為高校精品課程建設(shè)的重點和難點。各級本科高校要將“創(chuàng)出特色”作為實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的大局觀和長遠目光，大膽解放思想并創(chuàng)新改革，充分挖掘潛力，通過實踐課類精品課程的建設(shè)加快教育教學改革的步伐。

二、創(chuàng)建實驗教學示范中心是實踐課類精品課程創(chuàng)出特色的重要舉措

教育部自2003年啟動精品課程工程，2005年又開展了高等學校實驗教學示范中心的建設(shè)和評審工作，提出了八個方面的建設(shè)內(nèi)容：先進的教育理念和實驗教學觀念，先進的實驗教學體系、內(nèi)容和方法，先進的實驗教學隊伍建設(shè)模式和組織結(jié)構(gòu)，先進的儀器設(shè)備配置思路和安全環(huán)境配置條件，先進的實驗室建設(shè)模式和管理體制，先進的運行機制和管理方式，顯著的實驗教學效果，顯明的特色，這八項內(nèi)容為我國高校實驗室建設(shè)和實驗教學改革指明了方向。實踐課類精品課程以實驗教學示范中心作為其建設(shè)平臺，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，能有效推動高校教學質(zhì)量的提升；另一方面實踐課類精品課程可在充分發(fā)掘?qū)嶒灲虒W示范中心“先進示范性”的基礎(chǔ)上展現(xiàn)其特色。

建設(shè)高等學校實驗教學示范中心首倡實驗教學理念的轉(zhuǎn)變，實驗教學示范中心應摒棄 “實驗教學依附于理論教學”的傳統(tǒng)實驗教學理念，強調(diào)實驗教學的系統(tǒng)性、綜合性、多元性、自主性，并注重學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提高學生的全面素質(zhì)，以此為前提根據(jù)學科特點建立先進的實驗教學理念。近年來我國理工科大學相繼引入美國麻省理工學院所倡導的“大工程觀”及“CDIO工程教育理念”，主張為學生創(chuàng)設(shè)真實的實驗教學情境，構(gòu)建“工程認知、技能訓練和綜合創(chuàng)新”不同層次的工程訓練實驗教學體系，并以包含文、經(jīng)管、藝術(shù)、法學等學科的工程項目對學生進行全面知識的訓練，其教學理念不僅使理工學科的實驗教學示范中心受益，許多經(jīng)管和藝術(shù)學科的實驗教學示范中心也將其教學理念納入中心體系，如部分法學和藝術(shù)學科實驗教學示范中心提出的“大法學”“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)管學科實驗教學示范中心所提出的“實戰(zhàn)模擬”“多維復合”“合作學習”等嶄新理念無不體現(xiàn)出現(xiàn)代實驗教學“文理交融、全面綜合、開放創(chuàng)新”的特點。

在先進實驗教學理念的指導下，實驗教學示范中心的其他幾項建設(shè)內(nèi)容便有了較高的起點：在課程內(nèi)容的設(shè)置上，全面重組和更新本科實驗教學的基本內(nèi)容，加強開放式、綜合性、創(chuàng)新型實驗項目，從而建立起獨立于理論課程的實踐課課程群勢在必行；在實驗教師隊伍的建設(shè)上，有必要建立起一支年齡、職稱、學歷結(jié)構(gòu)合理的雙師型教學團隊；在實驗室儀器設(shè)備和環(huán)境配置上，要加大資金投入，引進先進生產(chǎn)線和實驗平臺，建立一批具有“項目訓練及實戰(zhàn)模擬”功能的實驗室；在實驗室建設(shè)模式和管理體制上，應打破實驗室由學科專業(yè)負責創(chuàng)建且歸教研室分管的傳統(tǒng)模式，而應由實驗教學示范中心統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資源共享；在運行機制和管理方式上，要建立開放式實驗室管理模式，擴大實驗教學體系的專業(yè)覆蓋面；在實驗教學效果上，應建立有效的課程評價體系并積極組織學生參加全國有影響力的大學生競賽活動以檢驗實驗教學的成效；在鮮明特色上，則可以通過先進的理念、內(nèi)容、設(shè)備及管理等充分體現(xiàn)。由于以實驗教學示范中心先進的實驗平臺為依托，實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)成果又可以反哺實驗教學示范中心。

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

產(chǎn)學研結(jié)合教育與實踐課類精品課程建設(shè)的融合為深化實驗教學改革開辟了道路?，F(xiàn)代實驗教學體系的教學過程和形式均“寓教于行”，強調(diào)給學生提供“真實情境”，其實也就是在高校實驗室里“模擬”企業(yè)的工作環(huán)境；部分高校采用的“項目訓練驅(qū)動式”教學模式在項目內(nèi)容的設(shè)置上盡量與企業(yè)一致，在項目管理的方式上則充分吸收現(xiàn)代企業(yè)的經(jīng)驗。如果產(chǎn)業(yè)（或企業(yè)）與高等學校、研究機構(gòu)進行結(jié)合教育，將進一步縮短高校學生與企業(yè)及科研機構(gòu)的距離，更好地培養(yǎng)服務于區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的人才。實驗教學示范中心作為先進的實驗平臺，與產(chǎn)學研結(jié)合教育本身就很容易找到契合點，如果再將這二者與實踐課類精品課程的建設(shè)相結(jié)合，將極大地豐富實踐課類精品課程的內(nèi)涵。

我國的產(chǎn)學研結(jié)合教育歷經(jīng)十余年探索，雖有一定發(fā)展，但進展緩慢，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，我國各種不同類型的高校在開辦之初都有比較明確的辦學定位，但受辦學資源和經(jīng)費等因素影響，部分高校尤其是部分地方本科院校并不安于這個定位，過分追求“規(guī)模效益”，使辦學模式有趨同化傾向；在制度問題上，高校與企業(yè)兩個利益主體的合作牽涉到獎金、風險、效益、分配、管理、持續(xù)性等諸多問題，由于沒有具體的、操作性強的國家法律法規(guī)進行責權(quán)分工，校企雙方的權(quán)利和義務得不到很好規(guī)范，產(chǎn)學研結(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，以大學科技園作為產(chǎn)學研合作平臺；高職高專院校則普遍采取“合作教育”模式，以校企合作共建實訓基地為主要合作形式。而對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)學研結(jié)合教育的進展。

實踐課類精品課程建設(shè)與產(chǎn)學研結(jié)合教育的融合為產(chǎn)學研結(jié)合教育注入了強力的推進劑，也有效地解決了上述問題。實踐課類精品課程的建設(shè)作為一項系統(tǒng)工程，其先進的實驗教學理念有助于地方本科高校準確把握“高級應用型人才”培養(yǎng)目標的定位，在辦學特色上充分體現(xiàn)“地域經(jīng)濟”的特點，通過服務地方增強學校整體實力，探索出具有“地域經(jīng)濟”特色的“產(chǎn)學研結(jié)合教育”道路；實踐課類精品課程的建設(shè)追求一流的實驗教學管理，有助于學校結(jié)合實驗教學示范中心按照現(xiàn)代企業(yè)的管理模式制定科學的管理制度，通過嚴格的考核辦法提高學生的科研能力、安全風險意識以及高度責任感；借助實踐課類精品課程的建設(shè)平臺，各高校尤其是地方本科院?？梢愿鶕?jù)資金等實際情況探索產(chǎn)學研結(jié)合教育的模式問題，兩種合作模式均可采用，也可以采用“高校主導產(chǎn)業(yè)”的新模式，使校企合作的制度壁壘不復存在，這必然有利于將產(chǎn)業(yè)化服務于科研和學術(shù)，從而使實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)有特色的高校實踐課類精品課程是一個具有挑戰(zhàn)性的、長期的任務，各級高校應順應實驗教學改革的潮流，加大資金投入，建立實驗教學示范中心，以現(xiàn)代的先進實驗教學理念指導實踐課類精品課程的建設(shè)，選拔一支高素質(zhì)的實驗教師隊伍，通過政策導向營造有利于教師開展實驗教學改革和創(chuàng)新的條件與氛圍，并結(jié)合實驗教學示范中心推動產(chǎn)學研合作，通過腳踏實地的工作，充分體現(xiàn)實踐課類精品課程的價值和內(nèi)涵，從而切實有效地深化實驗教學改革，大力推進高校教學質(zhì)量的提高。

［參考文獻］

［1］侯治富，金祥雷，谷樹嚴，等.精品課程建設(shè)目標及實現(xiàn)途徑的研究與實踐［J］.中國大學教學，2006（1）.

［2］教育部關(guān)于開展高等學校實驗教學示范中心建設(shè)和評審工作的通知（教高［2005］8號）［Z］.2005-05-12.

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

［4］教育部 財政部關(guān)于實施高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程的意見（教高［2007］1號）［Z］.2007-01-22.

第7篇：光學工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：燈罩零件曲面測量 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)計制造——從概念設(shè)計到圖樣設(shè)計，再制造出產(chǎn)品，稱之為正向工程（或順向工程）相反，它起源于精密測量，是將已有實物模型或產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計的CAD模型，特別適合于復雜的三維曲面的測量與重構(gòu)?？稍诖嘶A(chǔ)上對已有實物或者產(chǎn)品進行分析、改造、再設(shè)計[1]，是在已有設(shè)計基礎(chǔ)上的再設(shè)計，是集測量技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)、現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與制造技術(shù)的綜合應用技術(shù)。

1 曲面的測量

逆向工程技術(shù)要從現(xiàn)有實體模型進行再模仿和改進設(shè)計，首先必須對于現(xiàn)有實體模型或者油泥模型進行測量，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。只有曲面的三維點云數(shù)據(jù)通過各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集測量到后，才能根據(jù)點云數(shù)據(jù)進行曲面的重構(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

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

曲面測量時，測量數(shù)據(jù)的準確性、方便性、快捷性是衡量比較測量方法的優(yōu)劣的主要指標。如果需要高精度的數(shù)據(jù)采集，接觸式測量是最佳的選擇，不但接觸精度高抗干擾性好，操作也簡便，總體的測量成本不高；但是接觸式測量由于存在工件與測量設(shè)備之間的接觸產(chǎn)生的接觸壓力，使得對于某些質(zhì)地柔軟的零件必然產(chǎn)生較大的測量誤差，且測頭半徑三維補償問題仍然存在。而在非接觸式測量中，因為測量設(shè)備與實測工件間，測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，電磁場等來傳遞信息，幾乎不存在接觸力的問題，同時也沒有測頭半徑三維補償問題，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，排除了由測量摩擦力和接觸壓力造成的測量誤差，避免了接觸式測頭與被測表面由于曲率干涉產(chǎn)生的偽點；能得的密集的數(shù)據(jù)點云，最大限度地反映被測表面的真實形狀，因而光學原理的方法來采集數(shù)據(jù)的方法在當今逆向工程中獲得了大量的應用。

1.3 天遠三維光學掃描設(shè)備的構(gòu)成及數(shù)據(jù)采集

天遠三維光學掃描儀是北京天遠三維科技有限公司與清華大學聯(lián)合開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的非接觸光學三維掃描儀，基于結(jié)構(gòu)光法原理進行數(shù)據(jù)的采集。

1.3.1 系統(tǒng)關(guān)鍵操作

攝像機定標。攝像機定標是得到三維世界中物體點的三維坐標與其圖像上對應點的函數(shù)關(guān)系的過程。攝像機定標的精度是決定系統(tǒng)掃描精度的重要因素。

通過改變標定塊位置與角度或者是攝像機上下的位置與角度，將標定塊光點拍攝六次，點位置定標完成之后把定標塊翻到背面拍攝三次進行平面位置定標，從而建立起默認的空間座標系。

標志點設(shè)定與拼接。標志點拼接掃描是利用兩次拍攝之間的公共標志點信息來對實現(xiàn)兩次拍攝的數(shù)據(jù)的拼接。使用標志點前，要對待測物體進行分析，在需要、合適的位置上貼上標志點，通過多次的掃描及拼接得到需要的數(shù)據(jù)。標志點貼法有如下注意事項：

標志點只能貼在物體平面部分上，如果貼在不是平面部分，會產(chǎn)生較大的誤差。

每兩次掃描的公共標志點個數(shù)要不少于4個，如果公共標志點個數(shù)少于4個，那么系統(tǒng)會提示拼接錯誤。

1.3.2 燈罩零件點云數(shù)據(jù)的測量

燈罩工件是一個完全均勻的薄臂曲面工件，因而只需要實測出燈罩工件三維曲面的外部數(shù)據(jù)點云，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實體模型，從而簡化了測量過程。以下是利用天遠三維測量系統(tǒng)完成并輸出的燈罩ASC點云文件格式-燈罩的點云數(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、適應的實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、輪船等對曲面品質(zhì)要求高的場合，數(shù)據(jù)的擬合對于點云數(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和權(quán)值方便靈活地控制修改曲面形狀，達到再設(shè)計的目標。

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、曲面變化密集的復雜型面的物體，特別是表面復雜的工業(yè)品、藝術(shù)品、玩具等對象，它的理論基礎(chǔ)是三角Bezier曲面，特點是構(gòu)造靈活，適應性好。

2.2 快速曲面重構(gòu)造型方式

快速曲面造型方式順應了當前的CAD造型系統(tǒng)與快速原型多邊形表示的需要，簡單直觀，適于快速和實時顯示領(lǐng)域，已經(jīng)成為目前曲面造型的一種主流。缺點是存在計算量大，對于計算機的硬件設(shè)置要求高，所產(chǎn)生的拓撲結(jié)構(gòu)未考慮有實體的曲面拓撲關(guān)系，使得兩種拓撲結(jié)構(gòu)不相一致。曲面對于點云的快速適配要使用高階的NURBS曲面，面片間難以實現(xiàn)曲率連續(xù)。

通過對點云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化處理，建立多邊形化表面，是實現(xiàn)快速曲面造型的方式。其具體有以下幾個步驟：首先從處理好的數(shù)據(jù)點云中封裝好三角網(wǎng)格，再對多邊形的三角網(wǎng)格曲面進行一系列編輯處理、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

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

用許多細小的空間三角片來逼近還原實體模型是GeomagicStudio軟件進行逆向設(shè)計的基本原理。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云處理-多邊形處理-曲面造型三個前后緊密聯(lián)系的階段來進行[3]。

2.4 GeomagicStudio燈罩曲面重構(gòu)實例

對來自于天遠三維數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)獲得的燈罩點云數(shù)據(jù)信息，進行點云數(shù)據(jù)的降噪、等距采樣等處理，將燈罩點云數(shù)據(jù)處理成整齊、有序，達到可提高處理效率的高質(zhì)量的點云數(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于已經(jīng)封裝好的點云處理數(shù)據(jù)進行刪除特征、砂紙打磨松馳、填充孔等方法對于表面數(shù)據(jù)進行光順與優(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，完成探測輪廓邊界線并編輯，根據(jù)曲率的變化情況探測曲率線并編輯，構(gòu)造曲面片并編輯，定義面板達到均勻化曲面片，建構(gòu)柵格并編輯，最終擬合出NURBS燈罩曲面。

參考文獻：

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

[2]黃誠駒等.逆向工程項目式實訓教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

第8篇：光學工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：德國應用科技大學；校企合作；代根多夫應用技術(shù)大學

中圖分類號：G710 文獻標志碼：A?搖 文章編號：1674-9324（2013）23-0224-02

2012年7月12日至8月10日期間，筆者有幸在德國代根多夫應用技術(shù)大學進行了為期30多天的研修學習?，F(xiàn)將本人研修學習期間所了解的代根多夫應用技術(shù)大學基本情況及人才培養(yǎng)相關(guān)情況進行簡要陳述，并提出自己的幾點啟示。

一、德國代根多夫應用技術(shù)大學的情況簡介

代根多夫應用技術(shù)大學是德國一所公立應用技術(shù)大學，位于德國經(jīng)濟、技術(shù)及科技十分發(fā)達的巴伐利亞州，坐落于德國東南部風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所綜合性大學和應用技術(shù)大學、3個大型研究機構(gòu)、11所馬克斯-普朗克研究所。代根多夫應用技術(shù)大學成立于1994年，成立之初只有學生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，主要教學領(lǐng)域有技術(shù)、經(jīng)濟和傳媒應用。代根多夫應用技術(shù)大學教學堅持以人為本，以培養(yǎng)學生解決實際問題能力和教學國際化為辦學導向，學術(shù)氛圍濃厚。該大學主要有以下行政機構(gòu)相互協(xié)作完成工作：職業(yè)服務中心、學生管理中心、繼續(xù)教育學院、人事部、國際辦公室、IT項目管理中心、遠程教育中心、科研和技術(shù)轉(zhuǎn)讓中心、應用研究學院等部門[1]。

二、代根多夫應用技術(shù)大學實驗室及科技園區(qū)

代根多夫應用技術(shù)大學目前有嵌入式系統(tǒng)、信息技術(shù)、過程控制、機械數(shù)控加工、高精密測量實驗室等6個實驗室；同時還擁有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個科技園區(qū)，該園區(qū)都屬于代根多夫應用技術(shù)大學應用研究學院管理，園區(qū)一般設(shè)置在校外。整個園區(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?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)是德國傳統(tǒng)玻璃工業(yè)區(qū)域，主要進行光學方面的研究工作，并和捷克的一些研究所進行合作，比如測量技術(shù)（數(shù)字電鏡技術(shù)）；Technolgie Campus Freyung園區(qū)主要研究重點在地理信息學、生物學和嵌入技術(shù)等，嵌入技術(shù)主要在零總線等方面進行研究，并進行元器件的編程、電路板上裝配。Technolgie Campus Cham園區(qū)主要研究重點是機電一體化、機器人技術(shù)和控制技術(shù)。在自動化方面進行機器設(shè)備制造、機器人制造和控制系統(tǒng)設(shè)計等。Technolgie Anwender Zentrum Spiegelau園區(qū)是今年3月份成立，與一所大學合作建立，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)，資金主要基金會提供。主要進行可持續(xù)建筑的研究，包括了雙層玻璃（大學里用）、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，在職護理教育學學士學位專業(yè)的教學工作，醫(yī)院護理人員在職繼續(xù)教育學習，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、Linder公司等3個合作企業(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)集團主要生產(chǎn)護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、德國代根多夫應用技術(shù)大學的校企合作模式

1.兩種學習模式。在德國，學校和企業(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。第一種是學生可以一邊在學校進行本科階段學習，一邊在德國工商聯(lián)合會（IHK）進行職業(yè)培訓，完成雙元制的教學。如果是雙元制學習需要四年半的時間來完成。這種模式有助于學生將專業(yè)理論知識和企業(yè)工作時間有效地結(jié)合起來，形成互補關(guān)系，如電氣工程專業(yè)學生在學好專業(yè)課程的同時可以在IHK進行電器工程師的職業(yè)培訓，機械工程專業(yè)學生可以在IHK進行機械工程師的培訓，均可考取IHK職業(yè)認證證書，取得上崗資格。第二種是學期三年半，假期在企業(yè)進行實習。學生根據(jù)自己的專業(yè)方向，利用假期在企業(yè)進行實習，最后通過論文形成完成課程學習。這種模式比較靈活，適應性比較強。在這兩種模式下，學生都可以得到500-1000每月的報酬，對學生來說很早進入企業(yè)，能很快適應企業(yè)的工作，在拜仁州學生家長比較偏向這種模式。

2.校企合作模式。在德國，學生可以利用假期在企業(yè)進行專業(yè)實踐，公司可以對有某一方面專業(yè)技能的學生進行培訓。這對企業(yè)界來說，可以很早對專業(yè)技術(shù)人員進行培養(yǎng)，企業(yè)能得到他們需要的專業(yè)技術(shù)人員。在德國也有員工跳槽的現(xiàn)象，這種模式對跳槽率來說比較低。這種模式可以縮短學生與企業(yè)之間的了解時間。企業(yè)可以選擇合適的員工去高校學習，入選者在大學可以申請一個合適的專業(yè)進行學習。企業(yè)也會招聘合適的學生參加公司的培訓學習，如果公司要招聘相關(guān)培訓學院，一個渠道可以在網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)網(wǎng)站上點擊進行選擇申請，在拜仁州報紙上也會刊登一些廣告，或者直接去學校招聘學生進行相應的培訓，也盡量會參加信息會，讓學生了解培訓的信息，給學生發(fā)放培訓的材料，增進學生的了解。

四、德國校企合作給我們的幾點啟示

1.構(gòu)建完善的高等職業(yè)教育體系。中國高等職業(yè)技術(shù)教育體系高職教育作為高等教育的一種類型，應該有其低、中、高的層次之分，不應只局限在三年制這一種層次上，應根據(jù)社會經(jīng)濟的發(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)建完善的中國高等職業(yè)技術(shù)教育體系，這樣就可直接借鑒德國的成功辦學經(jīng)驗，尤其是課程與教學體系方面[2]。

2.加強工程、技術(shù)項目訓練實踐。將技術(shù)轉(zhuǎn)移作為現(xiàn)實學習的前提條件，在常規(guī)的實習、實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，加大實習力度，同時適當增加工程、技術(shù)項目訓練內(nèi)容。這些項目應來自企業(yè)生產(chǎn)實際，有綜合性特點。如學生創(chuàng)新制作項目、校內(nèi)生產(chǎn)性實訓項目和畢業(yè)綜合訓練項目等[3]。

參考文獻：

[1]德國代根多夫應用技術(shù)大學專業(yè)教學計劃[DB/OL].http：//hs-deggendorf.de/.

[2]朱方來.試論高等職業(yè)教育實踐教學體系與理論教學體系[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2006，（4）.

[3]梅創(chuàng)社.計算機應用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案[M].高等教育出版社，2010.

第9篇：光學工程的研究方向范文

關(guān)鍵詞：微納制造技術(shù)；課程互動平臺；學科交叉；教師職能

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0097-02

隨著科學技術(shù)的進步，人類認識和改造自然正在從宏觀領(lǐng)域進入微觀領(lǐng)域，微納米加工技術(shù)對于提升人類對自然界的認識具有非常重要的影響。微納米制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于微納電子和微機電系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文結(jié)合筆者在武漢大學機械工程專業(yè)講授《微納制造技術(shù)》課程的經(jīng)驗，對《微納制造技術(shù)》課程的教學方式進行簡單的論述并就新時期提升本科教育質(zhì)量提了一點自己的看法。

一、《微納制造技術(shù)》課程教學情況簡述

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

2.課程內(nèi)容。微納制造技術(shù)內(nèi)容包括晶圓清洗、擴散、離子注入、熱退火、光刻（包括光學光刻和非光學光刻）、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基于Si材料的第一代半導體器件、基于GaAs材料的第二代半導體器件以及基于GaN材料的第三代半導體器件的制造工藝進行詳細的介紹，引導學生將課程講授的內(nèi)容與半導體器件的加工過程緊密聯(lián)系起來，并綜合運用微納米制造工藝制造半導體器件和微機電系統(tǒng)。

3.課程教學方法的選擇。研究型大學教學的關(guān)鍵是培養(yǎng)學生們探索知識的興趣，激活學生自主學習的興趣，同時調(diào)動學生參與實踐的積極性，以培養(yǎng)學生的自學能力、研究能力以及創(chuàng)新精神，全面提升學生的綜合素養(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，同時邀請工業(yè)界經(jīng)驗豐富的工程師給本科生講授工藝流程，讓學生對微納制造流程有個大致的了解。其次，課程講授過程中可以從最新的與本課程相關(guān)的頂級學術(shù)期刊和會議中歸納總結(jié)出問題，形成習題或作業(yè)，讓學生在做習題的過程中思考理論知識的實際應用。另外，及時從最新的微納米制造的文獻中挑選一些優(yōu)秀的中英文論文，讓學生將微納米制造技術(shù)中涉及到的單項工藝的中文表達和英文表達對應起來，同時加強對學生中文和英文寫作能力的訓練，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。在授課過程中同時要注意引導學生熱愛科學、追求真理，投入更多的課外時間到學習中。

作為階段性任務，引導學生將理論知識運用于實踐中，可以吸引本科生進實驗室，從教師主持的與微納米制造相關(guān)的國家級課題中凝練中一些小課題，讓學生設(shè)計器件結(jié)構(gòu)，并鼓勵他們將所學的微納米制造單項工藝進行集成，制造出所設(shè)計的器件，讓本科生體驗到科研的樂趣。

二、提升大學本科教育質(zhì)量的再思考

科學技術(shù)不斷向前推進，學生必須不斷接受新知識、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、材料等領(lǐng)域，對學生的要求越來越高。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，花費時間給學生補充必要的基礎(chǔ)知識，還采用企業(yè)參觀、課題練習等多種教學方式幫助學生理解，但學生普遍感覺課程太難，學習效果不佳，要適應未來的發(fā)展，大學教育必須不斷反思并作出相應改進。

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

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

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

長期以來，我們的本科教育一直按專業(yè)招生，分專業(yè)培養(yǎng)，當前劃分過細的專業(yè)教育顯然難以承擔當今高等教育的使命。高水平研究型大學培養(yǎng)的學生是未來從事科技創(chuàng)新的生力軍，本科教育的應當是使學生擁有在未來獲得不斷發(fā)展的基礎(chǔ)知識，工科專業(yè)夯實基礎(chǔ)課程的教學勢在必行。以機械工程專業(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度下材料的力學特性。

3.適應時代需求 重新定位教師職能。知識日新月異的今天，信息渠道多樣化特征非常明顯，教師不再是唯一的知識源，不再是簡單的知識傳授者，而更多的應擔負著學習組織者和促進者的角色。首先，教師是激發(fā)學生學習興趣的領(lǐng)路人。教師利用自己對學科發(fā)展的全局把握、深厚的知識底蘊和工作閱歷，精心設(shè)計教學過程，通過提出問題、分析問題等手段，刺激和引導學生思維，激起學生學習的興趣，變“被動學習”為“主動學習”。其次，教師是學生學習的良師益友。一方面，教師需要精心制作資源，采用引導法、教授法、案例法等多種教學方式，傳授領(lǐng)域基本知識，讓學生以盡量短的時間掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論，了解行業(yè)基本發(fā)展狀況和發(fā)展前景方向；另一方面，教師需要不斷更新知識體系，與學生一塊學習行業(yè)前沿知識，探討知識本質(zhì)，加強討論，共同進步，師生攜手共攀科學高峰。再次，教師是學生個性化培養(yǎng)的導師。研究性高等學校大學培養(yǎng)的人才，不僅要系統(tǒng)學習和掌握本專業(yè)的基本知識與技能，而且要具備創(chuàng)造性地解決所學專業(yè)領(lǐng)域理論和實踐問題的基本能力，為培養(yǎng)學生進行早期科研的能力，激發(fā)本科生的創(chuàng)造潛能，利用教師的科研力量和實驗條件，適時引領(lǐng)優(yōu)秀學生進入實驗室，早日接觸課題，培養(yǎng)獨立的科研精神很有必要。課題的選擇既要考慮本科生知識掌握的程度，又要兼顧創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，過于簡單沒有鍛煉價值，過于復雜又容易打消學生進行科研的積極性，教師不應過分看重本科生的科研結(jié)果，而應更在乎學生的積極性和進步程度。

三、結(jié)語

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

參考文獻：

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[4]金一平，吳婧姍，陳勁.復合型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的探索和成功實踐――以浙江大學竺可楨學院強化班為例[J].高等工程教育研究，2012，（03）：132-136.