大口径望远镜三镜结构设计及优化

第三反射镜(简称三镜)在大口径地基光电望远镜系统中作为关键部件之一,其面形精度直接影响着望远镜光学系统成像质量.为准确设计出符合工程实际的三镜结构,从三镜镜体几何尺寸、镜坯材料、轻量化孔结构形式、支撑方式等方面进行分析,并借助于有限元工程分析软件ANSYS,MSC.Patran/Nastran对三镜的支撑点位置、支撑孔壁厚度、镜面面板厚度、镜子外边框厚度、背部肋板厚度以及镜子外边缘倒角尺寸等镜体结构参数进行优化分析,得到了使镜面面形最优的镜体各结构参数.优化后三镜镜面变形RMS值为8.98 nm、PV值为38.03 nm,均满足光学设计要求.研究成果可为同类光机系统设计提供参考.     

电影经纬仪主光学系统复消色差问题

本文论述折射式望远光学系统在校正二级光谱上所存在的问题和折反射型物镜复消色差的可能性。并初步总结我国电影经纬仪的主光学系统实现复消色差基本方法,大型望远镜摄影物镜实现复消色差的可能结构型式,以及孟金(Mangin)镜的结构参数求解方法。     

778光电经纬仪主光学系统

本文介绍了778光电经纬仪主光学系统的组成和结构,该系统具有摄影记录精度高、像质好、作用距离远等特点。文中还介绍了室内和外场的实验结果。     

光电经纬仪机架温度变形分析

为了分析光电经纬仪机架的温度变形,建立了经纬仪机架结构的三维模型,利用Ansys/Workbench有限元分析软件对整机机架进行了稳态热分析.给出了机架温度场分布、机架总体变形以及沿Z轴方向的变形情况.通过仿真结果与实验对比分析表明,光电经纬仪机架在太阳照射不均匀及环境温度变化条件下,局部会发生较大变形.机架结构在27.938℃时的最大变形为0.133 mm,左右立柱变形造成水平轴倾斜2.8",机架变形会降低经纬仪的指向精度.这些分析为下一步机架结构优化设计、温度传感器布点及局部温度控制提供了参考信息.     

航空相机光学系统热控设计

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型,并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算,得到保持光学系统恒温所需的加热功率,根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析,对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在(20±1)℃范围内,表明漏热补偿效果较好;瞬态分析结果表明,在飞行拍摄的过程中,温控系统将光学系统的温度控制在17.5℃～20.5℃范围内,满足热控指标要求,为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。     

一种光电经纬仪单项差检测新方案

提出了一种光电经纬仪单项差检测新方案,光电经纬仪以正镜瞄准不同俯仰角度目标测得的方位角与高精度经纬仪标定的方位角真值有一定差异,利用这种差异与光电经纬仪的照准差和不垂直度误差之间的内在联系,推导出光电经纬仪的照准差和不垂直度误差。新检测方案的单项差测量误差小于10＂,对由于结构限制不能进行倒镜测量的机载光电测量系统单项差修正有实际意义。     

一种透射式低温光学系统的光机结构热设计

针对脉冲管制冷机做冷源的低温光学系统的热控指标,从传热学的角度出发,设计了一种具有对称传热路径的光机结构。搭建了试验装置对光机结构的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3个小时,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好的保护了透镜没有使之损坏并且降温过程中透镜内部的温差小于1 K。光机结构在热学性能上满足了透射式低温光学系统的需要。     

望远镜系统的结构设计及有限元分析

本文对R-C望远镜系统的结构作了深入的研究,完成R-C望远镜系统的结构设计,并对整体结构进行有限元分析.通过模态分析得到总体结构的第一阶频率为183.39Hz,高于系统要求的100Hz,在热分析中得到因温度变化导致主、次镜同轴度的偏差为1.15靘,也小于光学要求值0.01mm.望远镜系统实物的实测结果与仿真结果基本相符,验证了R-C望远镜系统结构设计的合理性.     

778光电经纬仪主光学系统的调整

本文叙述了778光电经纬仪主光学系统的调整方法,最后给出了检测结果。     

光刻物镜高精度挠性结构镜框设计及分析

光刻投影物镜的透镜支撑形式决定透镜的面形精度,进而影响光学系统的成像质量。本设计为实现透镜面形精度优于5 nm的RMS值,提出一种三点挠性主支撑和六点弹片辅助支撑的支撑形式。综合考虑透镜自重、夹持力和热载荷对透镜面形影响,对支撑结构进行优化设计,并进行了仿真分析。仿真后的面形结果为：上表面面形PV 21.7 nm,RMS 4.49 nm;下表面面形PV 81.3 nm,RMS 3.63 nm。仿真结果显示：该种透镜的支撑结构可以满足光刻投影物镜的高精度面形指标要求。     

高精度干涉仪镜头支撑结构的光机集成分析

根据高精度干涉仪镜头的工作状况,给出了乎放时镜头的装卡方式.用Ansys Workbench有限元分析软件对镜头由重力、支撑结构所导致的面形变化进行仿真分析,在对光机结构进行有限元分析的基础上,反复优化镜头机械结构设计,从而使支撑结构引起的系统误差降到最低,以zcmike多项式为接口工具拟合镜面变形,评估了该支撑结构对...     

光电经纬仪调焦行差对测角总误差影响的分析

基于光电经纬仪靶场校飞试验测角总误差的误差修正中,其调焦行差对光电经纬仪的测角总误差的影响。以Gw—1208光电经纬仪为例,讨论了其光学系统中存在的调焦行差,并定量分析了调焦行差对电经纬仪方位和高低测量数据的影响,通过对靶场校飞试验数据的分析,在测量数据处理中对光电经纬仪的调焦行差进行了修正,结果表明,修正后测角总误差满足技术指标要求。本文针误差处理中对调焦行差的修正,也可以为解决今后光电经纬仪在靶场校飞试验的类似问题提供参考。     

大口径主反射镜支撑结构设计

大口径空间反射镜支撑技术是空间相机研制中的关键技术之一.从保证反射镜组件刚度、强度和热尺寸稳定性的角度出发,对某型卡塞格林系统中980 mm口径主反射镜支撑结构进行了设计.提出采用背部六点支撑,三点为主另外三点为辅的支撑方案,通过在支撑结构中设置柔性环节,从而解决了大口径主反射镜在自重作用下面形精度满足要求而在温变栽荷作用下面形精度严重超差的问题.利用有限元分析软件进行了主镜组件的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析,并在分析的基础上对支撑结构中的柔性环节结构参数进行修正,在保证支撑刚度的同时降低了重力、装配应力和热应力对面形精度的影响.分析和试验结果表明,主镜在重力和4℃均匀温升载荷下面形精度达到PV<λ/10,RMS相似文献   

SAR实时成像光学处理器光机系统设计

为了进一步提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)面对海量回波数据的实时成像处理能力,基于4f光学结构对SAR实时成像光学处理器进行了光机系统设计和分析。首先,设计了适用于滤波算法的入瞳直径21 mm、视场角7°、焦距172 mm的傅里叶变换透镜,并对4f光学系统采取紧凑化设计。然后,利用集成优化方法优化了4f光机结构中的柔性镜座,并对整体结构进行了模块化设计和分析。分析结果表明：4f光学系统成像质量趋于衍射极限,傅里叶变换透镜的MTF在55 lp/mm处优于0.57,4f光机系统在常温1g重力工况下透镜面形RMS值小于λ/50,整体结构基频大于100 Hz。4f光学处理器整体尺寸为405 mm×145 mm×92 mm,质量约为2.94 kg,其体积、质量分别仅是同等SAR数据处理水平的斜平面光学处理器的30%、48%。通过数据的模拟仿真,表明系统设计满足星载或机载的实时成像使用需求。     

微机械薄膜变形镜的闭环校正模型

介绍了微机械薄膜变形镜(MMDM)面形影响函数的意义,并测量了Oko公司37通道MMDM的面形影响函数矩阵,实验验证了镜面形变和单个驱动电极电压平方之间的线性关系,分析了变形镜的校正能力,建立了自适应光学系统闭环校正的模型.搭建基于MMDM的自适应光学实验系统,采用人眼出射波前作为原始波前进行实验,结果表明,模型能快速有效的对动态畸变波前进行校正,为基于MMDM的自适应光学系统提供了算法支持.     

大口径透镜多点柔性支撑结构设计与分析

透镜面形精度是影响透射式光学系统性能的主要因素之一,支撑结构、自重和热载荷是引起透镜面形发生变化的三个主要原因。为了实现大口径透镜(Φ>200 mm)的高面形精度,本文设计了一种新的基于多点柔性支撑的透镜支撑结构,通过有限元分析,给出该柔性支撑结构下自重和热载荷对透镜面形的影响。分析结果表明：重力作用下透镜上、下表面面形RMS值分别为6.78 nm和3.46 nm;热载荷作用下透镜上、下表面面形RMS值分别为8.30 nm和5.57 nm。由此得出,本文设计的多点柔性支撑结构可以有效减少自重和热载荷对大口径镜面面形的影响,满足透射式光学系统对透镜面形的精度要求(RMS<λ/50,λ=632.8 nm)。     

航空相机物镜动态光机热分析与设计

环境温度动态变化时,物镜系统内部出现的温度梯度会导致镜片的折射率、厚度、曲率半径等参数出现非均匀变化,从而造成像质的下降.通过采用合理的温控方案,可以有效地减小物镜温度梯度以改善像质.本文利用光机热集成分析方法,针对一套完整航空相机物镜系统给定的动态温度环境,仿真了航空相机在飞机升空过程中物镜的温度场分布,并据此设计了温度控制方案,提取了相应的物镜面形.利用物镜面形的Zernike系数,得到了物镜系统的MTF以实现动态温度条件下的像质评价.结果表明,设计的温控方案可以有效地减小物镜系统径向和轴向的温度梯度,从而改善物镜性能以满足高分辨成像的要求.     

778光电经纬仪多微机控制系统

大型光电跟踪经纬仪采用多微机并行控制系统,大大增强了经纬仪的功能,提高了仪器的可靠性和自动化程度,而且对跟踪精度及实时输出精度也有较明显的贡献。本文介绍778光电经纬仪微机系统的硬件结构,软件体制和与微机化设计相适应的一些接口技术。     

778光电经纬仪光学系统设计

本文阐述了光电经纬仪光学参数确定方法和光学整体结构方案的选择。同时也介绍了光学系统的组成以及各分支光学系统设计的要求和特点。     

光电经纬仪结构动态特性研究

光电经纬仪的结构动态特性是设计光电经纬仪的重要依据。用临界转速法建立了光电经纬仪的结构动态特性模型,讨论了光电经纬仪转速与轴系横向振动固有频率的关系:光电经纬仪的临界转速在数值上与经纬仪横向自由振动的固有频率相同,且光电经纬仪的固有频率只与其轴系挠度的平方根成反比。研究表明,提高光电经纬仪伺服控制系统带宽有4个途径:1) 增大光电经纬仪的固有频率;2) 对结构谐振进行补偿;3) 使用电流反馈;4) 使用加速度和速度反馈等。