环境温度影响激光发射二轴转台性能研究

激光发射二轴转台是以转台为主体,承载激光传输及发射功能的设备。转台要求在温度指标范围?40~55 ℃内具有良好的使用性能,为更好地了解环境温度对转台性能的影响,引出了激光发射二轴转台结构,并采用有限单元法对不同环境温度下转台静动态特性进行分析研究,由静力学分析后的转台变形量结果得到环境温度对轴系精度的影响。分析得到,以22 ℃转台性能参数为基准,在温度指标范围内,室温22 ℃时,转台静态特性与轴系精度最优,环境温度偏离22 ℃越远,静态特性与轴系精度越差。当温度每变化10 ℃,转台最大变形量变化约0.529 mm,最大应力值变化约18.418 MPa;方位轴系与俯仰轴系垂直度误差变化约4.715″,方位轴系与底座支撑面垂直度误差变化约4.649″;方位轴系晃动误差变化约0.22″,俯仰轴系晃动误差:(1)温度低于22 ℃,变化约0.33″;(2)温度高于22 ℃,变化约0.569″。转台前6阶模态频率随温度变化具有不同的规律,但频率变化率最大不超过2%。分析结果表明,环境温度对此类转台静态特性与轴系精度影响较大,但对动态特性影响较小,结论与工程经验基本吻合。     

大型光电设备用700°转动范围限位机构

根据大型两轴跟踪测量系统的使用要求,研制了机电式700°转动范围的旋转轴用限位机构,经理论分析和试验验证,该机构工作可靠,很好地解决了旋转轴回转零点的第一次通过和第二次限位问题,机构可适时为设备主控系统提供旋转轴当前位置和到位信息,结构设计巧妙、紧凑,完全可以满足大型高精度光学仪器的使用要求。     

基于IRF530和AT89S52的步进电机驱动控制器

研制了一种基于MCS-51系列单片机AT89S52控制及由MOS管IRF530驱动的步进电机驱动控制器,控制器和驱动器之间采用TLP521光耦器件隔离,更好地保护了单片机的电气安全。设计了控制器与PC计算机串口通信,由PC发送执行指令使驱动控制器更方便地应用于各种位置控制场合。由于摒弃了步进电机传统的环形分配器方式控制,所以两相或者多相的中小功率步进电机均可使用该方法设计驱动器。试验结果表明:由单片机产生的矩形波经IRF530放大后波形良好,步进电机的驱动力矩足够,利用该方法设计的驱动控制器具有电路设计结构简单、软件编程容易和价格低廉等优点。     

水平式两轴转台中库德光路的快速装调

为实现对水平式两轴转台中库德光路的快速高精度装调,建立了自准直平行光管与平面反射镜相组合的自准直装调和检测系统。介绍了水平式两轴转台中库德光路的组成和工作原理,根据光学自准直原理给出了库德光路的装调和检测方法;结合库德光路的特点推导出基于坐标变换的库德镜辅助装调模型,进而实现了库德光路的快速装调。最后,对装调好的库德光路进行了随经轴和纬轴转动的误差检测,得出两轴转台工作过程中库德光路的实际晃动误差。结果表明,通过装调的库德光路晃动误差仅为5.2″,满足设计指标要求的8″。该装调技术不仅适用于库德光路也可对其它的反射镜装调提供一定的借鉴和参考。     

地基目标光学辐射特性测量系统设计

光学特性测量技术在导弹突防领域、光学侦察和作战效果评估等领域中具有非常重要的作用。为了更好地发挥光学特性测量系统红外辐射特性测量的作用,对特性测量系统的高精度标定是非常必要的。根据研制的某型号地基目标光学特性测量系统的要求,论述了3种标定的方法,采用高精度间接扩展源法作为该系统的标定手段。从总体角度详细介绍了跟踪测量系统、黑体系统和大口径离轴平行光管的设计,使得特性测量系统具有口径为1 000 mm的跟踪测量设备、用于标定的工作温度范围在50～300 ℃的腔型黑体以及口径为1 100 mm离轴平行光管。这样地基目标光学辐射特性测量系统不仅具备了高精度的辐射标定能力,同时也具备了高精度的测量能力。     

1m口径微晶玻璃主镜的单芯轴支撑方法研究

传统经纬仪主镜支撑主要利用侧支撑和底支撑共同支撑的方法,该种方法支撑结构复杂,装调过程繁琐时间周期较长,为了克服传统方法的缺陷,提出了全新的利用单芯轴支撑的方法。对单芯轴支撑方法的主镜结构,轻量化方式,支撑结构,面形精度(RMS)等进行分析,判断单芯轴支撑方法的可行性。首先制定了指标要求并且详细分析了传统方法的缺点产生的具体原因,接着根据指标质量及工程中光学设备所用胶合剂参数计算主镜的极限值胶粘面积。然后通过改变主镜结构参数,分析选用参数(加强筋个数,加强筋厚度,镜面厚度)与面形精度之间的关系,分析各种情况下的主镜镜面变形原因得出变形云图并针对性的修改主镜结构参数直至满足指标要求得到满足单芯轴支撑结构的主镜形式。最后,得出最终主镜形式及支撑结构形式。最终获得轻量化率为26.0%,光轴竖直时镜面面形精度RMSV=6.24nm(λ/101,λ=632.8nm),光轴水平时为RMSH=11.25nm(λ/56)的主镜轻量化结构。主镜结构设计满足指标要求,单芯轴支撑方法可行。     

地基光学特性测量系统光机结构设计

光学特性测量技术在导弹制导与反导、空间目标探测与识别等领域中具有非常重要的作用,地基光测设备具有光学口径大、探测技术先进等优势,在光学特性测量体系中占据着重要的地位。在研制某型号地基目标光学特性测量系统的项目中,根据指标要求选用口径为Ф1 000 mm的主光系统进行接收,并且采用三级光谱分光的形式,实现了该设备在共用一套主光学系统的基础上,具备了可见光、短波红外、中波红外和长波红外的探测功能,并且可以同时完成4个波段的探测任务。实践证明,该套系统光学系统成像质量良好,机械结构紧凑,满足了设计指标的要求。     

卫星激光测距中发射光路光机结构设计

在卫星激光测距过程中,为了保证望远镜系统接收更多的能量,必须压缩出射激光光束的发散角,减小照射到卫星上的激光光斑尺寸。激光发射系统的主要作用是就将激光器发出光束进行直径放大并准直,是卫星激光测距光机系统中的重要组成部分。在研制某型号卫星激光测距系统中,根据技术指标对两级扩束光学系统、机械结构以及二维电动调整机构进行了详细论述和设计。实践证明,该套系统的光学系统在进行激光光束扩束、准直的同时,通过二维电动调整机构实现了实时调整激光光束的出射方向,满足了设计指标的要求。