轻型空间相机调焦机构的优化设计与精度试验

根据轻型空间相机光学系统的特点以及相机的焦深,优化设计了一种适用于该类相机的调焦机构.为了满足相机总体要求,综合考虑重量、外型尺寸、刚度、误差等各方面的因素,选择丝杠和连杆配合使用的双滑块机构,将丝杠的转动通过连杆机构转换成调焦镜沿光轴方向的直线运动,实现了通过调整像面移动来解决离焦的问题.对该调焦机构在调焦范围内的调...     

宽幅相机一体化焦面调整机构设计与精度分析

针对空间宽幅相机对调焦和调偏流的要求,设计了一种一体化焦面二维调整机构,能够同时实现调焦和调偏流功能,并基于蒙特卡罗法对机构进行了精度分析。机构总重12kg,调焦范围为(-4^+4)mm,调焦单元定位精度优于0.0045mm,调焦分辨力优于2.1μm;调偏流单元调偏流范围为(-5^+5)°,定位精度为1.48",调偏流分辨力优于0.18",各项指标均满足设计要求。一体化焦面二维调整机构结构紧凑,占用空间小,结构强度好,承载能力强,适用于大尺寸焦面空间相机。     

浅谈平台护栏整片预制的防变形措施

通过对平台护栏整片预制的防变形措施分析,找到一种护栏整片预制变形最小的工艺措施,解决了采油平台护栏批量加工的技术瓶颈,改善了劳动条件并极大的提高了生产率。     

单光源高精度正交十字形激光标定装置设计

为了满足特殊的标定需求,保证四路正交激光标定线光学一致性,分析了利用单一光源形成四路十字形激光的成形原理,提出了利用柱面镜形成线光源结合分光棱镜多次分光和组合的方法,实现了单光源输出四向正交的激光十字形标定线,设计了实现激光平行光输入的准直物镜,分析了输出的十字形激光特征,采用模块化的设计思想完成了光学元件支撑结构设计和装调,并进行了主要指标的测试.测试表明,四路十字形激光的相互正交精度优于40″,单路激光十字线长度在(50.1 ±0.1)mn范围内,激光十字线的照度均匀,峰值半宽在0.1 ～0.2 mm之间,可以满足高精度的测量及标定要求.     

高分辨率空间相机调焦机构设计与分析

空间遥感相机在轨运行时由于空间环境的变化,会产生不同程度的离焦。针对某高分辨率空间相机光学系统的特点以及焦深,设计了一套蜗轮蜗杆传动驱动偏心凸轮的调焦机构,详细分析了调焦机构的精度,分析结果表明:调焦机构的定位精度为0.0042 mm,焦平面组件的倾斜量为5.31?,满足光学系统的要求。最后,建立了工程分析模型,并对其进行了模态分析。结果表明:调焦机构的一阶模态为176.56 Hz,高于相机的基频,满足设计要求。因此,所设计的调焦机构能够保证高分辨率空间光学遥感器在复杂工况下的成像质量。     

自由曲面在制冷型离轴三反光学系统的应用

研究了制冷型红外离轴三反光学系统成像原理和优化设计方法。给出了一个应用自由曲面的制冷型离轴三反射镜光学系统的设计。系统采用两个自由曲面反射镜和一个偶次非球面反射镜组成二次成像的结构形式,将制冷型红外探测器的冷光阑作为系统的孔径光阑,得到100%的冷光阑效率。第二和第三反射镜将孔径光阑成像在第一反射镜的位置,显著减小第一反射镜的口径。通过调整每个反射镜的偏心与倾斜,实现系统的无遮拦,使用自由曲面增大视场、校正像差、保证系统的成像质量。该系统的工作波段为3~5 m,焦距为450 mm,F数为2,视场为3.6622.931,各视场的调制传递函数在环境温度为-40~60℃的范围内均高于0.5,实现系统的无热化,并且结构紧凑。     

空间相机外遮光罩结构设计与优化

本文介绍了某空间相机外遮光罩的结构及其特点,选择以碳纤维复合材料和钛合金为主要材料进行了结构设计。探讨了基于有限元法的结构优化设计的理论和方法并对该外遮光罩进行了优化设计,以外遮光罩质量最轻为优化目标,选择遮光罩的径向厚度和光阑厚度为优化目标,以基频和自重变形为约束条件,进行了最优化分析。优化结果表明,在保证外遮光罩基频基本不变的情况下,相机外遮光罩的质量由7.2kg减少到4.4kg,减少了38.9%。最后用有限元法对优化结果进行了静力学和动力学校核,结果比较理想,满足设计要求,已经应用于生产。     

半潜式海缆护管的设计应用

海底电缆作为埕岛油田原油生产的生命线，是油田开发生产的最基本保障。对于由于故障所更换的海缆，由于多种原因无法进行有效的保护。鉴于这种情况，根据对造成海缆故障原因分析和长期海上工作的经验，设计制作出了半潜式海缆护管。通过两年来的跟踪观察，确认此类护管能有效保护海缆的正常工作延长海缆使用寿命。     

静电拉伸薄膜反射镜的面形分析

静电拉伸薄膜反射镜属于一种空间新概念超轻反射镜。成形控制是其关键技术,而面形分析是成形控制的基础。基于Karman方程分析了薄膜反射镜在均匀载荷作用下的面形,并推导了抛物面面形所需的非均匀载荷;对Ф300 mm口径薄膜反射镜进行了有限元建模,针对不同载荷作用下的薄膜拉伸面形进行了光机集成分析,反射镜中心挠度与理论计算吻合,反射镜在非均匀连续载荷作用下的波前差相对于均匀载荷作用降低了一个数量级,非均匀离散载荷下的面形也得到了改善。结果表明:薄膜反射镜在非均匀载荷下可以有效抑制像差并能控制薄膜成形。基于仿真结果设计了半解析薄膜反射镜成形控制的方法,为薄膜反射镜的成形控制提供了技术基础。     

基于碳纤维复合材料的空间相机高比刚度主承力板优化设计

提出了复合材料和金属预埋件互嵌整体成型的设计方法。根据同轴三反光学系统中光学元件的空间布局和碳纤维复合材料的工艺特点和材料属性,设计了一种碳纤维基体与钛合金预埋件互为镶嵌的相机主承力板。首先,以碳纤维复合材料基体为核心,优化设计了基体的筋格形式和厚度,并对金属预埋件进行了布局和轻量化设计;然后,分析了碳纤维主承力板的模态和变形;最后,进行了振动环境试验,验证了设计及分析的准确性。检测和试验表明,纤维主承力板的最大外接圆直径为Φ870 mm,厚度为130 mm,质量为15.6 kg,平均体密度仅为0.313 g/cm3,主承力板一阶频率达到479.2 Hz,满足了空间相机的高动态刚度、轻质量、高安装精度要求。