高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计

针对高分辨率640×512元非制冷探测器,设计了一款6×长波红外连续变焦光学系统。该系统由6片透镜构成,工作波长为8~12μm,F数为1~1.1。根据变焦光学系统设计理论,确定了系统的机械补偿式变焦结构并构建了初始结构;对该系统的光学结构参数及凸轮变焦曲线进行了设计和优化。像质评价结果表明该系统在20~120mm焦距范围上实现了连续平滑变焦;在30 lp/mm空间频率处,全焦距范围调制传递函数值大于0.45,接近衍射极限;全焦距范围各视场弥散斑均方根半径小于6.3μm,远小于像元尺寸17μm。实验证明该系统具有高分辨率、高变倍比、大光圈、大视场范围的特点,且像面稳定,变焦平滑,结构紧凑合理,成本相对较低。     

航空变焦镜头的小型化设计

航空相机的光学系统决定相机的外形尺寸,针对一个25倍航空变焦镜头的光学设计指标要求,进行小型化设计.为缩短筒长,采用负组补偿偏离物像交换变焦结构,缩短变倍补偿系统各组元焦距,增加前固定组和变倍组间距的设计方案,通过解初级像差方程求得初始结构,依据像差理论,利用ZEMAX自动设计软件进行像差校正平衡.设计结果表明,该系统可以实现20～500 mm的连续变焦,筒长只有198 mm,中心视场传递函数值大于0.4,0.7视场传递函数值大于0.2.     

掠入射光学系统成像质量评价

为了能够全面评价掠入射光学系统的成像质量,基于像差理论和傅里叶光学原理,使用Matlab 编程语言编写了针对掠入射系统的像质评价程序,并利用此程序结合ZEMAX 软件对用于太阳观测的Wolter I 型和双曲面-双曲面(H-H)型掠入射系统的成像质量做了详细的分析.结果表明,该像质评价程序能够计算不同口径和焦距的掠入射系统在不同视场,不同工作波长时的点扩散函数、能量集中度、线扩散函数和调制传递函数,对掠入射系统的设计和优化具有指导作用.     

变焦距物镜光学像面稳定性问题

本文主要讨论变焦距光学系统的凸轮误差、各移动组焦距误差和安装位置误差对变焦距物镜光学像面位置稳定性的影响,以及如何调整移动组的起始位置使三个焦面位置一致。     

大口径光电经纬仪高精度连续变焦距系统设计

大口径光学经纬仪变焦距系统可以有效的满足大视场稳定捕获和高观测分辨力的要求。文章就变焦距系统的机械结构设计和电子控制方法进行了讨论。采用ADMAS动力学仿真软件对变焦距系统动力学进行建模,分析比较了电机驱动方案和凸轮曲线的设计。采用IXR补偿的稳速控制方案,实现了变力矩条件下的高精度控制。对大口径变焦距系统优化设计具有一定的参考意义。     

用步进电机实现连续变焦距光学镜头的变焦控制

根据望远镜的工作原理，对变焦距光学镜头的变焦运动进行了定性分析，并且根据理想光学系统的物像关系式推导出该镜头运动镜组的运动方程。该连续变焦控制的实验装置包括步进电机，电机驱动器以及控制平台，其控制程序用VisualC 编写。实验表明，该方法能方便地实现连续变焦距光学镜头的变焦控制。     

摄像机变焦距镜头的技术特点及其运用

目前，彩色摄像机都采用焦距能在相当大范围内连续可变的变焦距镜头。图1是电视摄像变焦距镜头的典型结构，由图可见，它主要由调焦组、变焦组、补偿组、移相组等多种光学透镜组构成，每个透镜组又由多片不同曲率、不同材料的透镜组成，其目的是校正镜头系统的像差和色差。     

基于CMOS APS的星敏感器光学系统结构设计与优化

基于CMOS APS的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器.结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的CMOS探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数.分别基于球面和非球面,在ZEMAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8 μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求.     

中红外AOTF前置光谱相机折/衍射混合变焦光学系统

设计了基于AOTF器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6片透镜即实现了25~300 mm连续12×变焦,并用ZEMAX软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个波段上在空间频率14 lp/mm处调制传递函数(MTF)值接近衍射极限,能量集中度大于90%。可用于大多情况下中红外光谱成像分析以及中红外的目标探测及识别。     

微型紫外光纤光谱仪的光学系统设计及性能检测

采用非对称交叉的切尼尔-特纳(C-T)光路结构,设计了一种微型紫外光纤光谱仪的光学系统.用ZEMAX对光路进行仿真、像质评价和优化,对各类像差进行校正.同时,对不同狭缝尺寸和光栅常数的光谱仪理论分辨率进行了分析.当采用30μm狭缝和1 800线/mm光栅时,模拟光学系统在180~270nm光谱范围内整体分辨率优于0.5nm,在180nm附近最高分辨率达到0.1nm.最后,基于该光学设计研制了一台光谱仪样机,在使用交流电弧激发金属纯铁样品的条件下,对原子发射光谱进行了检测.     

用组合式检具测量调焦系统变倍补偿凸轮曲线

利用数显转台和数显测高仪组合成一套极坐标测量装置 ,解决了调焦系统变倍补偿凸轮曲线的检测问题。     

叉杆送接传动机构凸轮曲线的推导与计算机辅助设计

叉杆送接传动机构凸轮曲线的精确度,直接影响印刷机印刷速度的提高。通过叉杆送接传动机构的传动原理与运动分析,确定其约束参数和约束条件。推导出送、接凸轮轮廓曲线方程,并应用C语言程序设计,采用中间比例插入数值法,计算和绘制送、接凸轮轮廓曲线,提高了凸轮轮廓曲线的精确度,为凸轮轮廓曲线的加工,提供了依据。     

基于Excel的强大功能在Solid Edge中实现曲线零件的精确建模

研究了复杂曲线零件的精确建模，在研究非圆曲线插值算法理论的基础上，利用Excel的数据处理功能，对函数进行误差处理插值计算，在Solid Edge环境中使用Excel创建点曲线的方法进行曲线零件的精确建模，探索出了一种Excel与Solid Edge的完美结合方法，通过凸轮零件精确建模的实际案例，示出了曲线零件建模的整个过程，给出了这种方法在分段曲线中的具体应用。     

机电混驱弧面凸轮机构运动学数值法分析

目的获得机电混合驱动弧面凸轮机构的运动规律。方法针对解析法无法直接求解非线性运动叠加的问题,采用数值分析的方法对其运动规律进行分析研究。将分析后得到的数值点代入到已编写好的Matlab程序中,并进行运算求解。对3种不同非线性运动规律与凸轮运动规律叠加后的结果进行分析。结果经拟合得出的机电混驱弧面凸轮机构的运动规律曲线,与理论的凸轮运动规律曲线趋势相似。结论这种数值分析的方法可有效解决非线性运动规律叠加后复合难度大、复合函数难求解的问题,在保持原有凸轮运动规律的情况下,进一步将从动件运动规律由单一化向多元化发展,且为其后续的复合运动规律的优化提供了依据。     

基于ADAMS的凸轮连杆系统中凸轮的CAD系统开发及机构仿真分析

目的基于ADAMS二次开发,为包装机械中一类常用凸轮连杆系统开发专用的凸轮轮廓CAD系统,使用ADAMS为凸轮外形轮廓对系统动态稳定性的影响提供一种直观的评估方法。方法依据凸轮连杆系统的结构特点,使用ADAMS命令语言完成CAD系统的开发。将凸轮连杆长摆臂系统作为研究对象,通过ADAMS刚柔耦合仿真分析,对比正弦和改进正弦2种不同加速度运动规律设计的凸轮在高速运行时执行构件的动态稳定性相关指标,从而验证刚柔耦合仿真分析应用于凸轮连杆系统的正确性。结果使用改进正弦加速度运动规律设计的凸轮,系统执行末端的实际最大速度、最大加速度、实际位移曲线最大波动量等动态稳定性评价指标更优异,符合理论分析。结论 ADAMS刚柔耦合仿真结果能正确反映凸轮轮廓对系统动态稳定性的影响,该分析方法有助于设计出更合理的凸轮轮廓。     

基于SolidWorks Motion的灌装机分瓶机构凸轮曲线设计

目的对新型分瓶机构进行运动分析,并采用新方法设计组合机构的凸轮曲线,以提高设计效率。方法通过对此分瓶机构的运动分析,对从动件的运动原理深入了解的基础上,应用三维软件SolidWorks建立了简化机构模型,根据凸轮设计的反转原理,利用软件中的Motion分析功能,为梅花瓣构件及从动齿轮附加满足工程需求的驱动,然后进行了运动仿真。结果通过Motion分析中的"跟踪路径"功能对凸轮滚子中心点进行路径跟踪,得到了其轨迹曲线即凸轮的轮廓曲线。结论根据生成的凸轮曲线建立三维实体模型,与原有机构进行装配并仿真分析,验证了凸轮曲线的正确性,也验证了利用Motion分析进行凸轮曲线设计的高效性。     

基于B样条曲线的充氮加塞包装机凸轮曲线设计

根据通常采用的凸轮曲线设计方法是根据从动件运动关系进行分段表述,不能从整体上对凸轮特性进行控制的情况,采用样条曲线函数表示从动件运动关系,并将其应用在充氮加塞包装机凸轮设计中。实现了充氮加塞包装机凸轮曲线的连续性设计,为其它包装机凸轮设计提供了参考。     

机电复合凸轮机构的运动规律

目的提出机电复合凸轮机构,即将电凸轮与机械凸轮串行联接,通过改变电凸轮输出,达到使机械凸轮输入轴可控的目的。方法采用构建复合机构运动规律参数化模型的方法,对从动件运动规律进行研究。通过Matlab人机交互界面使凸轮输入轴的可控实现可视化。结果将电凸轮与机械凸轮有效结合,得出了机电复合凸轮机构的运动规律曲线。结论实现了凸轮输入轴速度阶段性大小、方向的变化和启停。在保持原有凸轮廓线不变的基础上,实现了个性化生产,从动件运动曲线由单一化变为多元化。