次鏡
- 基于次鏡像移補(bǔ)償?shù)恼鄯词胶綔y相機(jī)光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
反式光學(xué)系統(tǒng)中的次鏡與二級(jí)穩(wěn)像功能相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，通過次鏡快速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高精度的像移補(bǔ)償以及指向測量。經(jīng)實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的航測相機(jī)具有高精度的像移補(bǔ)償功能，并且能夠滿足小型化、輕量化、高精度大比例尺成圖的要求。1 次鏡穩(wěn)像的矢量像差理論折反式光學(xué)系統(tǒng)一般由兩反望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和校正鏡組構(gòu)成，在本文光學(xué)系統(tǒng)中兩反望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)采用R-C結(jié)構(gòu)形式，校正鏡組采用透鏡和雙膠合鏡組合的結(jié)構(gòu)形式。次鏡在像移補(bǔ)償過程中會(huì)發(fā)生偏心和傾斜，導(dǎo)致次鏡離軸，次鏡離軸后R-C 系統(tǒng)
光子學(xué)報(bào) 2024年2期2024-03-16
- 低靈敏度空間引力波望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
形，反射鏡特別是次鏡的空間位置會(huì)產(chǎn)生一定的偏移，導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的波前質(zhì)量下降。因此，若實(shí)現(xiàn)低靈敏度，則望遠(yuǎn)鏡在軌后仍然能維持高質(zhì)量波前，這對(duì)于保證空間引力波望遠(yuǎn)鏡的在軌穩(wěn)定性能是至關(guān)重要的，也是關(guān)鍵難題。針對(duì)上述難題，本文首先分析現(xiàn)有的空間引力波望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)空間引力波望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)中次鏡靈敏度高，難以滿足更大口徑的空間引力波望遠(yuǎn)鏡對(duì)制造裝調(diào)公差的要求，特別是對(duì)在軌穩(wěn)定性公差要求。因此，提出一種新型望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用三鏡分擔(dān)次鏡的光焦度、中間
中國光學(xué) 2023年6期2023-12-01
- 一種基于3D打印的遙感相機(jī)次鏡遮光罩的制造技術(shù)
D打印的遙感相機(jī)次鏡遮光罩的制造技術(shù)孟洪濤 殷永霞 李皓鵬 孫建 邱泉水 郭志松 劉陽同（北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）針對(duì)遙感相機(jī)多光闌次鏡遮光罩結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝制造時(shí)存在的工藝難、周期長、成本高的問題，文章提出了一種基于3D打印的非金屬次鏡遮光罩制造技術(shù)。首先分析了該型次鏡遮光罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后介紹了其制造工藝方案并與傳統(tǒng)方案進(jìn)行了對(duì)比，最后對(duì)研制結(jié)果進(jìn)行了討論，并從產(chǎn)品力學(xué)試驗(yàn)及在軌應(yīng)用效果方面進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示該遮光罩制造技
航天返回與遙感 2023年5期2023-11-10
- 大型空間望遠(yuǎn)鏡次鏡背板的優(yōu)化設(shè)計(jì)
釋放等影響,主、次鏡相對(duì)位置發(fā)生變化對(duì)相機(jī)的成像性能影響很大,因此設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)行修正[2]。相對(duì)于調(diào)整主鏡而言,調(diào)整次鏡需要的功耗更小、效率更高,因此國內(nèi)外很多空間望遠(yuǎn)鏡采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)對(duì)次鏡進(jìn)行調(diào)整[3]。次鏡支撐背板是次鏡的承載結(jié)構(gòu),為次鏡提供承載接口,保證次鏡的空間位置精度。同時(shí)背板也是次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái),是調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的終端,起到承上啟下的作用,是整個(gè)次鏡組件的核心零件。其重量影響次鏡在重力方向的位移,使次鏡光軸產(chǎn)生偏移,進(jìn)而影響成像質(zhì)
激光與紅外 2023年1期2023-03-02
- 擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)主次鏡位置的影響，然后通過ZMAX軟件對(duì)變化后的主次鏡進(jìn)行光學(xué)仿真分析。分析結(jié)果表明，自動(dòng)溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以減小溫度改變對(duì)主次鏡鏡間距的影響，有效地抑制溫度變化對(duì)擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響。1 擴(kuò)束系統(tǒng)自動(dòng)溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)原理擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)：口徑200 mm，擴(kuò)束比16X，裝調(diào)后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軸上波前RMS≤λ/20@632.8 nm。系統(tǒng)采用同軸無實(shí)焦點(diǎn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)如圖1，系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。12.5 mm直徑的激光束入射到次鏡，經(jīng)過次鏡及主鏡反射后，
天文研究與技術(shù) 2023年1期2023-02-02
- 基于彗差和像點(diǎn)偏移的大口徑望遠(yuǎn)鏡次鏡姿態(tài)校正
還需要維持主鏡和次鏡的相對(duì)位置，保證后端成像質(zhì)量。針對(duì)同軸雙反射鏡系統(tǒng)，可通過焦點(diǎn)偏心、軸上彗差、軸外三葉像差等參數(shù)獲得主次鏡之間的光軸偏離量，進(jìn)行光路裝調(diào)修正［5-9］。該方法同樣適用于主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的次鏡姿態(tài)控制。當(dāng)主鏡位置閉環(huán)穩(wěn)定控制后，通過上述參數(shù)的測量和解算，能夠得到次鏡當(dāng)前的姿態(tài)誤差量，從而進(jìn)行反饋修正。本文針對(duì)大口徑望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)次鏡的姿態(tài)控制需求，結(jié)合前述的同軸雙鏡系統(tǒng)光軸對(duì)準(zhǔn)方法，建立了一種基于波前檢測和像點(diǎn)偏移的次鏡姿態(tài)校正方法，通過
光學(xué)精密工程 2022年23期2023-01-06
- 地基大口徑望遠(yuǎn)鏡重力彎曲引起的指向變化檢測與修正
跟蹤器的光軸與主次鏡光學(xué)系統(tǒng)光軸的平行度是至關(guān)重要的。但是由于跟蹤過程中望遠(yuǎn)鏡俯仰角的變化和受到站址的限制，兩者光軸并沒有嚴(yán)格保持平行，引入跟蹤誤差，重力彎曲會(huì)導(dǎo)致圖像運(yùn)動(dòng)，這是大型地基望遠(yuǎn)鏡的普遍問題。在望遠(yuǎn)鏡跟蹤與指向誤差修正方面，歐洲南方天文臺(tái)ESO 在NTT 望遠(yuǎn)鏡上提出了一種基于主動(dòng)光學(xué)的校正技術(shù)［2］，使用圖像傳感元件來觀察望遠(yuǎn)鏡跟蹤與指向信息的變化，以此作為反饋來調(diào)節(jié)副鏡的位置以校正跟蹤與指向信息誤差。該系統(tǒng)隨后被應(yīng)用于8～10 m 量級(jí)的巨
光學(xué)精密工程 2022年23期2023-01-06
- 大口徑望遠(yuǎn)鏡主次鏡彎沉的精確測量
力場變化帶來的主次鏡空間位置變化也愈加明顯，進(jìn)而影響望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量及指向精度［1-4］。大口徑自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡通常采用單獨(dú)的粗跟蹤望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行圖像閉環(huán)跟蹤，跟蹤過程中隨著望遠(yuǎn)鏡俯仰角不斷變化，鏡筒結(jié)構(gòu)受重力影響而產(chǎn)生形變［5］，主次鏡光軸與粗跟蹤光軸之間不再保持裝調(diào)時(shí)的平行狀態(tài)。這種主次鏡位置關(guān)系的變化不僅會(huì)影響主系統(tǒng)波像差，造成后面光學(xué)終端的成像質(zhì)量下降；還會(huì)影響焦點(diǎn)的成像位置，引入指向誤差，造成波前傳感器的光瞳位置偏移，降低自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的校正效果。所
光學(xué)精密工程 2022年23期2023-01-06
- 低畸變離軸三反光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
α1、α2分別為次鏡對(duì)主鏡遮攔比和三鏡對(duì)次鏡遮攔比；β1、β2為次鏡及三鏡的垂軸放大率[3]。選擇無過渡像面的成像形式時(shí)，要求次鏡對(duì)主鏡的遮攔比α1＞0，三鏡對(duì)次鏡的遮攔比α2＞0，次鏡的垂軸放大率β1＜0，三鏡的垂軸放大率β2＜0，系統(tǒng)焦距f'＞0，同時(shí)反射式系統(tǒng)要求場曲S4=0[4]。在滿足無過渡像面的情況下，求解α1、α2、β1、β2使得S1、S2、S3數(shù)值較小，且間隔合理。通過分析計(jì)算最終選擇的初始結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為：α1=0.6，α2=0.4，β1=-1
- 次鏡三桿與筒體復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)
亞明 卜石 張毅次鏡三桿與筒體復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)廖軍剛1楊云云1魏鑫2陳旭1吳亞明1卜石1張毅3（1西安鑫垚陶瓷復(fù)合材料股份有限公司，西安 710117）（2北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）（3 西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院超高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072）文章在空間相機(jī)次鏡三桿和筒體復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引入了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，通過仿真確立了傳力路線，在規(guī)定的設(shè)計(jì)空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的輕量化；結(jié)合材料成型工藝，完成了次鏡支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和仿真
航天返回與遙感 2022年5期2022-11-15
- 兩鏡反射系統(tǒng)自適應(yīng)裝調(diào)技術(shù)研究
測試，分析計(jì)算出次鏡失調(diào)量，指導(dǎo)完成了系統(tǒng)裝調(diào)，但文中提到“由于存在系統(tǒng)誤差和調(diào)整機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差，要實(shí)現(xiàn)精確裝調(diào)需重復(fù)幾次調(diào)整過程,才能獲得比較好的裝調(diào)結(jié)果”[4-5]。因此，計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)的線性近似所忽略的誤差、對(duì)失調(diào)量的解析求解、以及對(duì)失調(diào)量的人工復(fù)位調(diào)整，將對(duì)系統(tǒng)的工程化應(yīng)用帶來精度、效率、可靠性等問題。當(dāng)一套系統(tǒng)的輸入與輸出之間的數(shù)學(xué)模型很難精確建立時(shí)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的非線性映射能力則表現(xiàn)出優(yōu)勢[6-7]。本文針對(duì)兩鏡反射系統(tǒng)波像差與失調(diào)量之
應(yīng)用光學(xué) 2022年4期2022-09-13
- 多波段共孔徑離軸三反光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
所示。主鏡M1、次鏡M2和第三反射鏡M3，3 個(gè)鏡面的二次非球面系數(shù)分別為e1、e2、e3，半徑分別為R1、R2、R3，次鏡對(duì)主鏡的遮攔比為α1，第三反射鏡對(duì)次鏡的遮攔比為α2，次鏡放大率為β1，第三反射鏡的放大率為β2。分別定義如下：圖 1 同軸三反光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of coaxial three-mirror optical system光闌位于主鏡時(shí)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：式中：f′為系統(tǒng)焦距：d1為主次鏡間
應(yīng)用光學(xué) 2022年4期2022-09-13
- 空間相機(jī)碳纖維薄壁筒式主次鏡支撐結(jié)構(gòu)
，此種系統(tǒng)中主、次鏡相對(duì)位置的變化對(duì)相機(jī)成像質(zhì)量影響很大，而大口徑、長焦距相機(jī)主次間隔大的特點(diǎn)又使得主次鏡支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度進(jìn)一步增加。因此，如何合理地設(shè)計(jì)主次鏡支撐結(jié)構(gòu)，使其既能夠滿足光學(xué)設(shè)計(jì)要求又能夠適應(yīng)空間相機(jī)嚴(yán)酷的力學(xué)環(huán)境，是一個(gè)值得深入研究的問題［3］。目前，空間相機(jī)常采用的主次鏡支撐方案主要有單層桁架式、多層桁架式、筒式及筒式+桿組合式等。單層桁架式支撐方案將單桿受彎特性轉(zhuǎn)化為多桿受拉，采用碳纖維桁架桿進(jìn)行搭接，工藝成熟且可靠性高，但外包絡(luò)大，
光學(xué)精密工程 2022年12期2022-07-04
- 基于自由曲面的緊湊型離軸三反無焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)
辨率。本文應(yīng)用在次鏡和三鏡間有一次成像面的離軸三反光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［16］。對(duì)于紅外波段探測，可以在中間像面加入光闌對(duì)雜散光進(jìn)行抑制［17］，而且對(duì)于多自由度的自由曲面，可以通過一次成像面進(jìn)行裝調(diào)。如圖1 所示，M1、M2和M3分別為主鏡、次鏡和三鏡，次鏡和三鏡相對(duì)于主光軸都傾斜，傾斜角分別為α和θ。D為入瞳口徑，d為出瞳口徑。d1，d2和d3分別為主鏡、次鏡和三鏡的離軸量。經(jīng)過初步分析與計(jì)算，主鏡為拋物面，曲率半徑為R1，拋物面將平行入射的光線匯聚，在點(diǎn)A形
光子學(xué)報(bào) 2022年5期2022-06-28
- 主動(dòng)隨機(jī)送風(fēng)條件下大口徑離軸三反光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)
像散光學(xué)系統(tǒng)中，次鏡和三鏡各個(gè)維度對(duì)系統(tǒng)波像差的影響并不是相互獨(dú)立的。比如，次鏡沿Y軸的偏心與次鏡和三鏡繞X軸的傾斜均存在補(bǔ)償。這表明靈敏度矩陣A的各個(gè)列向量不是線性無關(guān)的，不能通過線性組合表示出同等維度空間內(nèi)的任意列向量ΔF。因此，靈敏度矩陣A不是滿秩，屬于奇異矩陣，不存在嚴(yán)格的逆［18］。綜 上，式（1）是 矛 盾 方 程 組，不 存 在 解析解。在許多實(shí)際問題中，線性方程組往往都是不相容的，即方程組沒有嚴(yán)格意義的解。在這種情況下，人們追求的目標(biāo)是得到
光學(xué)精密工程 2022年7期2022-04-27
- 離軸兩反無焦系統(tǒng)鏡面結(jié)構(gòu)選擇及優(yōu)化
出發(fā)，推導(dǎo)了主、次鏡偏心后的離軸兩反無焦光學(xué)系統(tǒng)的像差表達(dá)式，并用初級(jí)賽德爾系數(shù)將其展開并計(jì)算了不同面形離軸兩反系統(tǒng)的像差，利用Zemax 軟件對(duì)理論分析涉及到的鏡面組合進(jìn)行仿真，比較了不同面形組合下的光學(xué)系統(tǒng)像差特性，為離軸系統(tǒng)的基礎(chǔ)面形選擇以及系統(tǒng)的裝調(diào)提供參考。1 離軸兩反無焦光學(xué)系統(tǒng)的像差分析無焦系統(tǒng)是等效焦距為無限大，對(duì)光束沒有發(fā)散或聚焦作用的光學(xué)系統(tǒng)。離軸兩反無焦光學(xué)系統(tǒng)是將同軸兩反無焦光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光闌離軸或者視場離軸，得到一個(gè)非對(duì)稱光路結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用光學(xué) 2022年2期2022-04-25
- 基于二維隨機(jī)場的地基大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡風(fēng)擾動(dòng)時(shí)程模擬與性能預(yù)測
作用在望遠(yuǎn)鏡主、次鏡上載荷，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來極大的方便。在國內(nèi)，楊德華等［11］針對(duì)LAMOST 反射施密特改正鏡，研究了其拼接子鏡及整體在風(fēng)擾動(dòng)作用下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，采用風(fēng)速功率譜密度法分析了其對(duì)鏡面面形和跟蹤指向精度的影響；周超等［12］以長春光機(jī)所研制的1.23 m 自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡為例，研究了風(fēng)擾動(dòng)對(duì)主鏡面形的影響及望遠(yuǎn)鏡在動(dòng)態(tài)風(fēng)擾作用下的隨機(jī)響應(yīng)；潘年等［13］采用流體動(dòng)力學(xué)仿真方法CFD 研究了國內(nèi)某2 m 望遠(yuǎn)鏡風(fēng)擾特性，分析了外界風(fēng)速1
光學(xué)精密工程 2022年4期2022-03-11
- 一種雙曲面光學(xué)系統(tǒng)中次鏡裝調(diào)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
en 提出主鏡和次鏡都為雙曲面，使球差和彗差同時(shí)得到校正的改進(jìn)型卡塞格林系統(tǒng)，由Ritchey 實(shí)現(xiàn)，故稱為RC 系統(tǒng)。R-C 系統(tǒng)的主次鏡均為雙曲面鏡，主鏡為凹雙曲面鏡，次鏡為凸雙曲面鏡[4-6]。該類系統(tǒng)像質(zhì)幾乎達(dá)到衍射極限，對(duì)光機(jī)系統(tǒng)的裝調(diào)要求極為苛刻，其中，光學(xué)元件的角偏校準(zhǔn)精度高于30″，甚至高于10″，偏心校準(zhǔn)精度優(yōu)于0.1 mm，甚至優(yōu)于0.01 mm，波像差要求也優(yōu)于（1/2）λ，甚至優(yōu)于（1/10）λ[7-8]。為此，通過設(shè)計(jì)好的安裝和調(diào)
應(yīng)用光學(xué) 2022年1期2022-02-28
- 面向航天快速發(fā)射的光學(xué)載荷設(shè)計(jì)與制造
。光學(xué)系統(tǒng)的主、次鏡結(jié)構(gòu)是典型的卡塞格林系統(tǒng)，采用雙曲面反射鏡折疊光路，有利于減小鏡筒長度，使光機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而降低整機(jī)質(zhì)量，回轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)有利于加工和裝調(diào)。同時(shí)為進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，在經(jīng)典卡氏系統(tǒng)之后增加了一個(gè)兩鏡校正系統(tǒng)，采用兩塊球面透鏡（K9玻璃），能夠校正系統(tǒng)像差并擴(kuò)大視場。圖1 折反式光學(xué)系統(tǒng)原理圖Fig. 1 Principle diagram of catadioptric optical system表1 折反式光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)Tab.1 P
光學(xué)精密工程 2021年3期2021-04-22
- 離軸反射式平行光管設(shè)計(jì)及次鏡檢驗(yàn)方案研究
一種新的凸非球面次鏡正面檢驗(yàn)方案。1 平行光管原理根據(jù)光學(xué)成像原理，無窮遠(yuǎn)物體發(fā)出來的光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)焦面上形成物體像，由于光路可逆，若將物體放在光學(xué)系統(tǒng)焦面上，則在無窮遠(yuǎn)成像，平行光管就是利用該原理發(fā)出平行光在室內(nèi)模擬無窮遠(yuǎn)目標(biāo)。具體工作原理如圖1 所示，光源照射靶標(biāo)，光束經(jīng)過物鏡以平行光射出，對(duì)于被測光學(xué)系統(tǒng)來說，靶標(biāo)相當(dāng)于一個(gè)無窮遠(yuǎn)目標(biāo)，經(jīng)過被測系統(tǒng)會(huì)聚在其焦點(diǎn)的探測器上[1-3]。圖1 平行光管原理圖Fig.1 Schematic diagr
應(yīng)用光學(xué) 2021年2期2021-04-12
- 空間相機(jī)超輕次鏡環(huán)境適應(yīng)性分析及試驗(yàn)
式系統(tǒng)而言，由于次鏡往往位于光學(xué)系統(tǒng)前端，其發(fā)射階段的力學(xué)環(huán)境以及在軌運(yùn)行階段的溫度環(huán)境相對(duì)惡劣。如何通過合理選用次鏡材料、優(yōu)化次鏡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超輕、高比剛度次鏡設(shè)計(jì)，以及如何設(shè)計(jì)具備力熱卸載能力的支撐結(jié)構(gòu)適應(yīng)重力、溫度以及動(dòng)力學(xué)環(huán)境的影響成為實(shí)現(xiàn)空間相機(jī)次鏡設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[1]。本文采用一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的三點(diǎn)bipod離散支撐技術(shù)，針對(duì)某Φ288 mm口徑次鏡的高輕量化率、高剛度、高力熱穩(wěn)定性的要求。從反射鏡材料選擇、輕量化形式以及柔性支撐方案等方面進(jìn)行了詳細(xì)
環(huán)境技術(shù) 2021年1期2021-03-19
- Stewart次鏡調(diào)整平臺(tái)空間包絡(luò)判定算法研究
兵Stewart次鏡調(diào)整平臺(tái)空間包絡(luò)判定算法研究譚爽 梁鳳超 鄢南興 林喆 康建兵（北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）由于空間遙感相機(jī)受體積、質(zhì)量和制造成本的限制，Stewart次鏡調(diào)整平臺(tái)需要在任意運(yùn)動(dòng)時(shí)刻不超出給定的包絡(luò)尺寸，急需一種解決相機(jī)次鏡平臺(tái)空間運(yùn)動(dòng)約束的包絡(luò)判定算法。文章根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了Stewart次鏡調(diào)整平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型，利用三角函數(shù)關(guān)系并考慮支桿長度的約束，推導(dǎo)模型中平移與旋轉(zhuǎn)的極限位置，然后給出空間包絡(luò)的判定方法。將該判定模型應(yīng)用
航天返回與遙感 2021年1期2021-03-16
- 基于Hexapod平臺(tái)的地基大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡失調(diào)誤差主動(dòng)補(bǔ)償
/熱變形會(huì)導(dǎo)致主次鏡失調(diào)誤差，從而造成成像質(zhì)量下降，因此失調(diào)誤差的主動(dòng)補(bǔ)償成為了研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。以兩鏡面望遠(yuǎn)鏡為例，即望遠(yuǎn)鏡中只考慮主鏡和次鏡，光學(xué)系統(tǒng)的失調(diào)誤差主要包括離焦和彗差，其中離焦是由主次鏡間隔偏差所致，彗差是由主次鏡相對(duì)偏心和傾斜所致，且會(huì)伴隨有像散和球差出現(xiàn)。在望遠(yuǎn)鏡失調(diào)誤差校正方面，歐洲南方天文臺(tái)ESO在NTT望遠(yuǎn)鏡[2]上首先開創(chuàng)了基于主動(dòng)光學(xué)的校正技術(shù)，利用波前傳感器來監(jiān)視圖像質(zhì)量，并分解為像差模式系數(shù)，以此作為反饋來調(diào)整次鏡的
光學(xué)精密工程 2020年11期2020-12-23
- 高分辨小衛(wèi)星飛輪微振動(dòng)橡膠隔振器的設(shè)計(jì)
部光學(xué)器件主要由次鏡、主鏡及支撐結(jié)構(gòu)等組成，相機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。其中，次鏡采用碳纖維梁支撐，主鏡直接安裝在鈦合金相機(jī)主背板上，碳纖維支撐梁結(jié)構(gòu)使次鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度都較主鏡弱，當(dāng)飛輪擾動(dòng)能量傳遞到光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)使次鏡結(jié)構(gòu)發(fā)生抖動(dòng)，進(jìn)而使相機(jī)光軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致相機(jī)成像變得模糊，此外，飛輪產(chǎn)生的中高頻擾振對(duì)成像的影響很難用圖像處理技術(shù)消除，所以設(shè)計(jì)隔振器隔離飛輪產(chǎn)生的微振動(dòng)顯得尤為重要[11]，因此將設(shè)計(jì)橡膠隔振器來隔離飛輪擾振，隔振器設(shè)計(jì)流程，
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2020年10期2020-10-21
- 共軸三反光學(xué)系統(tǒng)臥式裝調(diào)技術(shù)
是，先建立主鏡-次鏡系統(tǒng)測試一次像[1-2]，調(diào)整主鏡-次鏡系統(tǒng)并使其達(dá)到一定的指標(biāo)要求，然后調(diào)整三鏡位姿使系統(tǒng)滿足指標(biāo)要求。這種裝調(diào)方式較為明顯的弊端有，一是主鏡-次鏡系統(tǒng)殘留較大像差，從而導(dǎo)致測試精度降低，以該系統(tǒng)為例，一次像球差約為0.2λ(@632.8 nm)，一般情況下，球差可通過補(bǔ)償器或者相位平板[3]補(bǔ)償，但對(duì)于同軸系統(tǒng)而言，一次像一般在主鏡通光孔內(nèi)，架設(shè)補(bǔ)償器難度較大，可行性較差；二是由于三鏡滯后調(diào)整，在其調(diào)整階段一般以補(bǔ)償像差為主，不能有
應(yīng)用光學(xué) 2020年5期2020-09-29
- 基于局部口徑波前探測的大口徑太陽望遠(yuǎn)鏡次鏡姿態(tài)校正方法
沉和形變所產(chǎn)生的次鏡相對(duì)于主鏡的姿態(tài)變化，將導(dǎo)致像質(zhì)退化，從而無法達(dá)到設(shè)計(jì)的分辨率。以目前正在研制中的“用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統(tǒng)”(An infrared system for the accurate measurement of solar magnetic field,AIMS)望遠(yuǎn)鏡為例，該望遠(yuǎn)鏡為通光口徑1 m的離軸格里高利系統(tǒng)，因采用了離軸光學(xué)系統(tǒng)，其桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量達(dá)到約6.8 t。根據(jù)AIMS望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)公差要求，次鏡相對(duì)于主鏡平
影像科學(xué)與光化學(xué) 2020年3期2020-05-25
- 一種折反式紅外/激光復(fù)合導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用次鏡分光，激光直接透過次鏡，在頭罩與次鏡之間匯聚成光斑，而紅外則經(jīng)過次鏡反射后，再經(jīng)過紅外透鏡組成像[2]。項(xiàng)建勝等人同樣設(shè)計(jì)一種折反式激光紅外復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用卡式系統(tǒng)加平板分光的結(jié)構(gòu)形式，避免了大口徑寬光譜材料，實(shí)現(xiàn)成本控制[3]。但是，卡式系統(tǒng)的主鏡、次鏡均為二次曲面，加工成本高，裝調(diào)難度大。羅春華等人設(shè)計(jì)一種透射式方式，在匯聚光路中設(shè)置傾斜平板進(jìn)行分光，該方案結(jié)構(gòu)緊湊，但是需要寬光譜透射材料，材料成本高，質(zhì)量大、透過率較低[4
應(yīng)用光學(xué) 2019年6期2019-12-13
- 太陽極紫外成像儀光學(xué)系統(tǒng)研制
用主鏡拋物面鏡、次鏡凸雙曲面鏡的設(shè)計(jì)。成像儀系統(tǒng)光路如圖1所示。圖1 光學(xué)系統(tǒng)光路Fig.1 Light path of the optical system成像儀光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。表2 成像儀光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)Table 2 Optical system parameters of the imaging telescope成像儀光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量要求是：空間角分辨率優(yōu)于1″。對(duì)應(yīng)焦距為2785 mm的光學(xué)系統(tǒng)，1″角距在像面上對(duì)應(yīng)的線距為13.5
航天器環(huán)境工程 2019年4期2019-08-20
- 空間反射鏡結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)研究
本文以空間望遠(yuǎn)鏡次鏡為研究對(duì)象，在上述研究基礎(chǔ)上做了兩方面的改進(jìn)：一是在拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)增加制造工藝約束，設(shè)計(jì)出了一種新型輕量化反射鏡結(jié)構(gòu)；二是不強(qiáng)行控制變量，對(duì)傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了詳細(xì)優(yōu)化，綜合對(duì)比質(zhì)量與面形精度，讓對(duì)比結(jié)果更具有說服力。1 尺寸和材料空間望遠(yuǎn)鏡次鏡在優(yōu)化前是一塊實(shí)體鏡坯，圖1為鏡坯示意圖，其口徑為340mm，下方球面為反射面，輕量化設(shè)計(jì)用于減少反射面背部材料，該過程不改變口徑和鏡面形狀。圖1 次鏡示意圖次鏡材料選用碳化硅（CVD）；材料參數(shù)如
制造業(yè)自動(dòng)化 2019年6期2019-07-08
- 基于牛頓望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的激光疊加技術(shù)研究
射鏡作為各分束的次鏡，3束光共用1個(gè)主鏡，分別打在主鏡的3個(gè)離軸子孔徑上。本文以口徑為203.2 mm，焦距為1 016 mm的拋物鏡為例進(jìn)行研究。合束原理圖如圖4所示，其中點(diǎn)光源和等效點(diǎn)光源關(guān)于次鏡對(duì)稱。以主鏡半徑的中點(diǎn)為離軸子孔徑的中心，主鏡與離軸子孔徑的位置關(guān)系示意圖如圖5所示。由于在變焦過程中離軸子孔徑的位置會(huì)發(fā)生變化，因此子孔徑與主鏡之間需要預(yù)留一定空間。圖4 合束原理圖圖5 主鏡與離軸子孔徑位置關(guān)系示意圖2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)約束關(guān)系設(shè)次鏡相對(duì)于45
新技術(shù)新工藝 2018年9期2018-10-24
- 空間望遠(yuǎn)鏡主次鏡支撐筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
徑空間相機(jī)來說，次鏡與主鏡之間距離較遠(yuǎn)（通常會(huì)超過700 mm），導(dǎo)致次鏡連接結(jié)構(gòu)剛性較差，次鏡是非常敏感的光學(xué)元件，一旦次鏡與主鏡的相對(duì)位置發(fā)生變化將導(dǎo)致成像質(zhì)量下降[2].因此，合理地設(shè)計(jì)主次鏡間的支撐結(jié)構(gòu)，使其既能夠滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的要求又能夠適應(yīng)空間相機(jī)嚴(yán)酷的力學(xué)環(huán)境是一個(gè)值得深入研究的問題[3-4].本文針對(duì)某空間相機(jī)1 m口徑望遠(yuǎn)鏡主次鏡支撐筒進(jìn)行研究.以有限元仿真分析為工具，對(duì)初步設(shè)計(jì)的支撐筒進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)出綜合性能滿足要求的支撐筒結(jié)構(gòu)，
天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年4期2018-09-18
- 復(fù)合式無遮攔激光擴(kuò)束器的設(shè)計(jì)
格林系統(tǒng)中，由于次鏡的遮攔導(dǎo)致光束中心部分無法輸出，光能傳輸效率降低的現(xiàn)象被稱為中心遮攔問題。傳統(tǒng)的雙鏡卡塞格林系統(tǒng)由于中心遮攔的存在，會(huì)導(dǎo)致20%～40%左右的光能得不到利用。目前解決這一問題常采用離軸光路設(shè)計(jì)或?qū)⑷肷涔馐ㄟ^多組鏡片反射變成環(huán)形光束后入射到次鏡上，避開中間遮攔區(qū)域[6]，以消除中心遮攔。常用的離軸光路設(shè)計(jì)方法，使入射光束避開次鏡中間的盲區(qū)，全部處在次鏡通光口徑內(nèi)[7]。這種方法受到激光發(fā)射系統(tǒng)主發(fā)射口徑大小的限制，尤其在實(shí)際工程應(yīng)用中存
中國光學(xué) 2018年4期2018-09-03
- 火星探測高分辨率可見光相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
同軸三反系統(tǒng)存在次鏡對(duì)主鏡的中心遮攔。從工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)可得出，次鏡及其附屬遮光罩等結(jié)構(gòu)組件對(duì)主鏡造成的線遮攔至少在30%以上（面遮攔9%），隨著視場角的增大，該比例通常會(huì)更高，從物理光學(xué)角度分析，遮攔減小了實(shí)際有效通光口徑，降低了系統(tǒng)能量收集能力，使光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)（MTF）降低，系統(tǒng)信噪下降。圖2以相對(duì)孔徑為1:12的光學(xué)系統(tǒng)為例，給出了不同遮攔比下的系統(tǒng)衍射極限MTF對(duì)比，由圖看出無遮攔的離軸光學(xué)系統(tǒng)在MTF表現(xiàn)上相比同軸系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢。1.2 雜散光
深空探測學(xué)報(bào) 2018年5期2018-04-11
- 高分辨光學(xué)衛(wèi)星飛輪微振動(dòng)隔振器的設(shè)計(jì)
吉林一號(hào)高分星”次鏡支撐系統(tǒng)對(duì)飛輪微振動(dòng)較敏感，微振動(dòng)使次鏡產(chǎn)生角位移變化，導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的光軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而使光學(xué)載荷的成像變得模糊，載荷內(nèi)部光學(xué)器件結(jié)構(gòu)如圖3所示，Z為相機(jī)光軸方向，X為衛(wèi)星飛行方向。圖3 載荷內(nèi)部光學(xué)元件結(jié)構(gòu)圖“吉林一號(hào)高分星”飛輪安裝位置示意圖如圖4所示。α、β、γ為S向飛輪軸線與衛(wèi)星坐標(biāo)系X、Y、Z坐標(biāo)軸間的夾角。為模擬太空狀態(tài)，有限元分析時(shí)采用無約束的邊界條件，利用Patran&Natran軟件對(duì)“吉林一號(hào)高分星”進(jìn)行頻率響應(yīng)分析
噪聲與振動(dòng)控制 2018年6期2018-02-20
- 中波紅外發(fā)射系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與主鏡的分析和檢測
系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了主、次鏡裝調(diào)結(jié)構(gòu)，并完成主鏡支撐結(jié)構(gòu)、次鏡支撐結(jié)構(gòu)、透射目鏡支撐結(jié)構(gòu)及其他部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。用ANSYS Workbench對(duì)主鏡支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。主鏡面形精度采用ZYGO干涉儀進(jìn)行波像差檢測，得到RMS為0.047λ（λ=4.7μm）。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的中波紅外發(fā)射系統(tǒng)滿足準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)對(duì)像質(zhì)的要求，可實(shí)現(xiàn)出射激光的準(zhǔn)直和擴(kuò)束，且結(jié)構(gòu)簡單，易于加工裝調(diào)，具有較高實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。中波紅外發(fā)射；卡塞格林系統(tǒng)；有限元分析；波像差檢測激光具有光能量集中、方向
- 基于ADAMS與MATLAB的Stewart次鏡平臺(tái)聯(lián)合仿真
的Stewart次鏡平臺(tái)聯(lián)合仿真梁鳳超，譚爽，黃剛，康建兵，林喆，康曉軍（北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）Stewart平臺(tái)調(diào)整次鏡位姿補(bǔ)償像差，是提高空間相機(jī)成像質(zhì)量的有效方法。為驗(yàn)證Stewart次鏡平臺(tái)機(jī)械及控制系統(tǒng)的可行性、正確性、提高設(shè)計(jì)效率，基于ADAMS與MATLAB接口技術(shù)，建立了Stewart平臺(tái)機(jī)械與控制系統(tǒng)機(jī)電混合模型，進(jìn)行了機(jī)電聯(lián)合仿真研究。首先，對(duì)Stewart次鏡平臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析，建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型；然后，在A
- 空間望遠(yuǎn)鏡可展開次鏡支撐桁架綜述
空間望遠(yuǎn)鏡可展開次鏡支撐桁架綜述李志來 楊利偉 徐宏 董得義 曹乃亮 袁野（中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，長春 130033）為了獲取更高的分辨率，空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的尺寸變得越來越大，以至于這些光學(xué)儀器無法裝入現(xiàn)存運(yùn)載器的內(nèi)包絡(luò)。采用可展開結(jié)構(gòu)或分瓣式光學(xué)元件是克服內(nèi)包絡(luò)限制的一種有效手段，目前，國際上許多航天型號(hào)任務(wù)正積極采用這樣的設(shè)計(jì)方案。與傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)不同的是，可展開光學(xué)系統(tǒng)將依賴于展開機(jī)構(gòu)的重復(fù)性和可靠性，以及多光學(xué)元件的主動(dòng)共相來滿足光學(xué)
航天返回與遙感 2017年3期2017-08-01
- 一種星敏感器光機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與雜光分析
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由主鏡、次鏡反射鏡和兩片透鏡組成的［2］。為降低加工和檢測成本，主次鏡均為球面，未選擇非球面鏡。用附加透鏡組的方式校正像差。1 光機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1 主鏡固定方式研究在光機(jī)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程中，成像效果會(huì)受到主鏡因自重產(chǎn)生變形導(dǎo)致主鏡面型改變的影響。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能的采用柔性結(jié)構(gòu)，以緩解主鏡由于自重變形產(chǎn)生的影響。同時(shí)，星敏感器光學(xué)系統(tǒng)的工作環(huán)境是自然環(huán)境，由于外界環(huán)境溫度的改變，主鏡與結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不一致，使主鏡面型因內(nèi)部熱應(yīng)力受到
- 某接觸型空間反射鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
間多光譜相機(jī); 次鏡; 周邊支撐; 工程分析引 言多光譜成像技術(shù)在航空航天領(lǐng)域里通常被用做遙感平臺(tái),對(duì)地面進(jìn)行探測,其中多光譜相機(jī)有著巨大的潛力和應(yīng)用前景[1]。本文研究的是某空間多光譜相機(jī)的次鏡,空間多光譜相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中的次鏡組件為一重要的光學(xué)元件,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣與成像質(zhì)量息息相關(guān)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)反射鏡支撐結(jié)構(gòu)不但能夠保證反射鏡的支撐剛度,而且能夠?qū)崿F(xiàn)與反射鏡鏡體的熱學(xué)匹配,從而使各種工況下反射鏡的面形精度都達(dá)到指標(biāo)要求。本文針對(duì)反射鏡鏡體及其支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
光學(xué)儀器 2016年3期2016-11-07
- 折反式長波線陣紅外傳感器裝調(diào)技術(shù)
嚴(yán)格量化控制主、次鏡之間的光學(xué)間隔，然后通過波像差測試手段對(duì)主、次鏡的相對(duì)傾斜與徑向偏移進(jìn)行調(diào)校；再利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的方法，保證主、次鏡系統(tǒng)與中繼鏡組光軸一致；最后裝配線陣探測器，利用周掃工裝反射鏡，進(jìn)行像面與光軸的調(diào)校。文中介紹了裝調(diào)過程中采用的非球面激光定心、微應(yīng)力粘接裝配、中空主次鏡光學(xué)間隔調(diào)校、中繼鏡“逐片”定心、線陣探測器周視裝調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)果表明：運(yùn)用該技術(shù)裝調(diào)后，探測器MDTD可達(dá)到4 K，外場探測距離可達(dá)60 km以上，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。裝調(diào)
光電工程 2016年5期2016-10-10
- 某接觸型空間反射鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
間多光譜相機(jī)； 次鏡； 周邊支撐； 工程分析中圖分類號(hào)： V 1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.03.005文章編號(hào)： 1005-5630（2016）03-0216-05Abstract： For a small convex spherical mirror，due to the requirement of transmission-type testing，material selection
光學(xué)儀器 2016年3期2016-07-07
- “高分四號(hào)”衛(wèi)星相機(jī)鏡頭像質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)
元件的公差分析、次鏡及前鏡筒組件的結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析。通過分析確定鏡頭重力變形的敏感位置以及重力變形的量級(jí)，在裝調(diào)測試過程中使用光軸水平旋轉(zhuǎn)測試以及光軸垂直測試對(duì)鏡頭的零重力像質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，兩種狀態(tài)的測試結(jié)果相互印證，與仿真結(jié)果吻合。零重力 遙感鏡頭 光學(xué)測試 相機(jī)裝調(diào) “高分四號(hào)”衛(wèi)星0 引言“高分四號(hào)”衛(wèi)星搭載的地球靜止軌道凝視相機(jī)同時(shí)具有可見光近紅外成像通道和中波紅外成像通道，可見光近紅外通道實(shí)現(xiàn)地面像元分辨率 50m；中波紅外通道實(shí)現(xiàn)地面像元分辨率 4
航天返回與遙感 2016年4期2016-02-23
- 大口徑空間相機(jī)地面裝調(diào)時(shí)的重力卸載方法
力的影響，需要對(duì)次鏡和三鏡所處懸臂端進(jìn)行卸載。文中設(shè)計(jì)了五種卸載方案，對(duì)各方案分別進(jìn)行仿真和優(yōu)化計(jì)算，確定了卸載方式和卸載力的大小，并設(shè)計(jì)了一套卸載裝置，在實(shí)際裝調(diào)中根據(jù)測試結(jié)果對(duì)卸載力進(jìn)行修正。試驗(yàn)結(jié)果證明該方法滿足系統(tǒng)調(diào)試要求，可為其它大口徑相機(jī)地面裝調(diào)的重力卸載提供參考。大口徑 地面裝調(diào) 重力卸載 優(yōu)化 空間相機(jī)0 引言光學(xué)裝調(diào)的精度對(duì)空間光學(xué)相機(jī)的成像品質(zhì)起關(guān)鍵作用。在地面進(jìn)行系統(tǒng)裝調(diào)時(shí)，重力原因產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致光學(xué)元件的面形和位置精度（鏡間距、
航天返回與遙感 2016年5期2016-02-23
- 3D打印首次應(yīng)用于遙感器研制
D打印技術(shù)完成了次鏡支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和一體化成型。據(jù)了解，3D打印技術(shù)的成功應(yīng)用不僅在國內(nèi)航天器中尚屬首次，在國際空間光學(xué)遙感器研制中也是首創(chuàng)。508所與北航緊密合作，成功突破了基于3D打印的鈦合金次鏡支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，研制出大尺寸精密次鏡支撐結(jié)構(gòu)。此次成功應(yīng)用為3D打印技術(shù)與空間精密產(chǎn)品研制的相互融合進(jìn)行了有益的實(shí)踐，為3D打印技術(shù)在航天器研制中的應(yīng)用積累了寶貴的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，具有開創(chuàng)性的意義。（杭文）
太空探索 2015年7期2015-12-13
- 一種高穩(wěn)定性次鏡支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
隨著口徑的增大，次鏡與主鏡之間間距變大，次鏡支撐系統(tǒng)剛度變低，次鏡相對(duì)主鏡的位置精度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量影響較大。因此，設(shè)計(jì)合理有效的次鏡支撐結(jié)構(gòu)至關(guān)重要［4］。空間光學(xué)系統(tǒng)中較常用的主、次鏡間支撐結(jié)構(gòu)有桁架式、薄壁連接筒式、連接筒與支撐桿組合式等。桁架式結(jié)構(gòu)適合于長焦距光學(xué)系統(tǒng)，具有質(zhì)量輕、比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外光學(xué)設(shè)備中應(yīng)用廣泛；薄壁連接筒式結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則，大大簡化了加工和安裝調(diào)試過程，在小型光學(xué)設(shè)備中應(yīng)用廣泛［5，6］；連接筒與支撐桿組合式結(jié)
- 空間望遠(yuǎn)鏡次鏡支撐結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和分析
化，以中心懸臂式次鏡支撐結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法，利用HyperWorks的OptiStruct實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化設(shè)計(jì).對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)驗(yàn)證，結(jié)果表明：經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化的次鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，質(zhì)量減輕44%；拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在空間望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有效.關(guān)鍵詞：空間望遠(yuǎn)鏡； 輕量化設(shè)計(jì)； 中心懸臂； 變密度法； 次鏡支撐； 拓?fù)鋬?yōu)化中圖分類號(hào)： V476.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B0引言目前，空間望遠(yuǎn)鏡的整體結(jié)構(gòu)形式主要分為筒式、桁架式和展開式等3種.
計(jì)算機(jī)輔助工程 2015年5期2015-11-12
- 一種新型微小視頻衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
得到的兩鏡系統(tǒng)中次鏡的非球面偏心率過大，增加了加工難度和周期，因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)中引入類曼金反射鏡作為系統(tǒng)次鏡，在提高成像質(zhì)量的同時(shí)，減小系統(tǒng)體積，并且避免了較高偏心率非球面反射鏡的加工。類曼金鏡反射面為非球面，同主鏡構(gòu)成R－C光學(xué)系統(tǒng)，校正了系統(tǒng)的球差和彗差，折射球面分擔(dān)次鏡的光焦度，減小次鏡非球面反射鏡的偏心率。1 初始結(jié)構(gòu)分析微小型視頻衛(wèi)星屬于低軌道衛(wèi)星，世界上已經(jīng)發(fā)射的數(shù)顆具有視頻拍攝功能的小衛(wèi)星的軌道高度及整星體積如表1所示。表1中數(shù)據(jù)顯示，可以將微
應(yīng)用光學(xué) 2015年5期2015-06-27
- 空間光學(xué)遙感器次鏡參數(shù)化設(shè)計(jì)
?空間光學(xué)遙感器次鏡參數(shù)化設(shè)計(jì)于 躍1，2，李 威1(1. 中國科學(xué)院 長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長春 130033；2. 中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100039)根據(jù)某空間遙感器次鏡設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，采用ANASYS多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能對(duì)次鏡輕量化進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用UG軟件建立反射鏡體結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型,在ANSYS中將有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)變量指定為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量,以反射鏡體在地面重力作用下的鏡面變形誤差以及反射鏡支撐孔位移為零作為約束條件,結(jié)合有限元法對(duì)鏡體輕量
應(yīng)用光學(xué) 2015年6期2015-06-09
- 機(jī)載小型化星敏感器遮光罩設(shè)計(jì)*
如圖1所示，主、次鏡曲率半徑分別為R1=-188.346 mm，R2=-99.8 mm。圖1 R-C系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1 Structure diagram of R-C system根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般要求系統(tǒng)的在規(guī)避角的點(diǎn)源透射比（point source transmittance，PST）達(dá)到10-10量級(jí)［3］才能滿足工程需要。對(duì)于傳統(tǒng)R-C系統(tǒng)消雜光機(jī)構(gòu)而言，要達(dá)到上述消雜光水平，通常需要在鏡頭主體前加一外遮光罩，通過在外遮光罩上合理設(shè)置擋光
傳感器與微系統(tǒng) 2014年6期2014-12-31
- 基于iSIGHT集成平臺(tái)的次鏡支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
094）0 引言次鏡支撐結(jié)構(gòu)是空間光學(xué)遙感相機(jī)中的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)成像品質(zhì)有很大的影響；因結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定引起的次鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的軸間距、俯仰如果有很小的偏離就會(huì)對(duì)相機(jī)的成像品質(zhì)有很大的影響；次鏡支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性跟材料的選擇、結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)；同時(shí)次鏡支撐結(jié)構(gòu)還受到光學(xué)系統(tǒng)遮攔比、質(zhì)量及力學(xué)環(huán)境因素的限制；為滿足光學(xué)系統(tǒng)中遮攔比要求，次鏡支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式將受到嚴(yán)格的限制；為滿足地面裝調(diào)以及發(fā)射力學(xué)環(huán)境的要求，次鏡支撐結(jié)構(gòu)必須具有較高的剛度和強(qiáng)度；同
航天返回與遙感 2014年2期2014-07-18
- Cassegrain光學(xué)天線系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及次鏡遮攔對(duì)天線增益的影響進(jìn)行了分析，并根據(jù)高斯光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的變換與傳輸特性，分析了采用Cassegrain天線時(shí)，遮攔比以及入射光束束腰對(duì)光束透過率的影響，提出了一種提高光學(xué)天線傳輸效率的新方案，改進(jìn)后的天線系統(tǒng)，使得傳輸效率有了顯著提高。Cassegrain光學(xué)天線;遮擋;優(yōu)化設(shè)計(jì)1 引 言隨著激光通信、激光雷達(dá)技術(shù)的日趨成熟，大口徑激光通信系統(tǒng)的應(yīng)用愈來愈廣泛。由于大口徑反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，不存在色差，選用適當(dāng)?shù)哪は到Y(jié)構(gòu)，可以
激光與紅外 2014年4期2014-04-19
- 一種空間相機(jī)次鏡熱控罩設(shè)計(jì)與分析＊
成像質(zhì)量下降，而次鏡正處于相機(jī)的前框架上，空間環(huán)境條件比較嚴(yán)酷，因此次鏡的熱控是整個(gè)相機(jī)熱控設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)次鏡組件的主動(dòng)控溫，且考慮到次鏡框周邊無粘貼加熱片空間，必須要為次鏡組件設(shè)計(jì)一個(gè)粘貼加熱片的載體即次鏡熱控罩作為次鏡組件和電加熱片之間熱傳遞的橋梁。文中針對(duì)次鏡熱控罩進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，首先在眾多空間機(jī)械材料中優(yōu)選次鏡熱控罩的材料，再根據(jù)次鏡組件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及熱控要求優(yōu)化設(shè)計(jì)熱控罩的結(jié)構(gòu)方案，兼顧剛度、熱輻射要求及易拆裝原則，優(yōu)化設(shè)計(jì)出一種帶斜筋的
光學(xué)儀器 2012年4期2012-08-15
- 長焦距同軸三反空間相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)研究
三反系統(tǒng)的主鏡、次鏡、三鏡，設(shè)三個(gè)反射鏡的頂點(diǎn)曲率半徑r1、r2、r3，主鏡到次鏡距離d1，次鏡到三鏡距離d2，三個(gè)反射面的二次非球面系數(shù)，則同軸三反系統(tǒng)共有8個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。圖1 同軸三反光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)主、次、三鏡的半口徑分別為h1、h2、h3，主鏡的焦距f1′，次鏡頂點(diǎn)到主鏡焦點(diǎn)的距離l2，次鏡頂點(diǎn)到主、次兩反射鏡頂點(diǎn)的距離l2′，三鏡頂點(diǎn)到主、次兩反射鏡頂點(diǎn)的距離l3，三鏡頂點(diǎn)到三反鏡系統(tǒng)焦點(diǎn)的距離l3′。根據(jù)近軸光學(xué)理論公式可求解出 r1、r2、r
航天返回與遙感 2011年6期2011-10-11
- 改進(jìn)型卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
點(diǎn)之一是其主鏡和次鏡都是非球面，其制造比球面困難得多；其缺點(diǎn)之二是沒有滿足正弦條件，像質(zhì)優(yōu)良的視場太小，當(dāng)視場增大時(shí)，其軸外像差也會(huì)加大，為此，Ritchey和Cretien提出了所謂R-C系統(tǒng)，但是R-C系統(tǒng)的視場也不過20′左右是比較好的。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中的平行光管設(shè)計(jì)可以，但是這對(duì)于空間光通信的系統(tǒng)來講是非常不利的。1 傳統(tǒng)的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)典的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)是最廣泛的兩鏡系統(tǒng)之一，只消除球差，主鏡為凹的拋物面，次鏡為了將主鏡焦距放大所以是凸的雙曲面
- 中小口徑次鏡支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能分析
系統(tǒng)由于在主鏡和次鏡之間沒有中間像，具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、筒長短以及軸上分辨率高等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用［1，2］。對(duì)次鏡支撐結(jié)構(gòu)而言，一般要求結(jié)構(gòu)簡單、易于裝配、有良好的剛性及穩(wěn)定性，而且要求遮攔比小。在實(shí)際使用過程中，既有口徑在幾百毫米的小口徑系統(tǒng)，也有口徑多達(dá)幾米的大型望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)［3］，這就對(duì)次鏡的支撐結(jié)構(gòu)提出了很多要求，選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)成為影響望遠(yuǎn)系統(tǒng)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。在常用的次鏡支撐結(jié)構(gòu)中，典型的有三翼對(duì)稱結(jié)構(gòu)、三翼偏置結(jié)構(gòu)、四翼十字型對(duì)稱結(jié)構(gòu)以
- 一種易于制造、較大視場離軸三反光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
光學(xué)系統(tǒng)。主鏡和次鏡為兩個(gè)非球面鏡,三鏡為球面鏡,像質(zhì)達(dá)到衍射極限,它具有易于制造、裝調(diào)且有較大視場的優(yōu)點(diǎn)。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理離軸三反光學(xué)系統(tǒng)是在對(duì)同軸三反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的參數(shù)求解的基礎(chǔ)上,將光學(xué)系統(tǒng)的光闌、視場離軸或鏡面傾斜,以避開鏡面遮攔而得到的[4]。所以,設(shè)計(jì)時(shí)首先要得出同軸三反射式光學(xué)系統(tǒng)的8個(gè)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)（如圖1所示）:主鏡M1、次鏡M2及三鏡M3的頂點(diǎn)曲率半徑分別為 r1、r2和r3;M1,M2,M3的非球面系數(shù)分別為-,-和-;M1與M
航天返回與遙感 2010年5期2010-07-18
- 大型雙曲面次鏡面形檢測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
09）大型雙曲面次鏡面形檢測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢侯 溪，伍 凡（中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，四川成都610209）隨著以雙曲面為次鏡的兩鏡光學(xué)系統(tǒng)在天文和空間光學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，雙曲面次鏡的口徑和相對(duì)口徑越來越大，由此對(duì)雙曲面次鏡的面形檢測技術(shù)提出了很高的要求。本文基于國外有代表性的雙曲面次鏡參數(shù)分析了其基本特征和發(fā)展趨勢，重點(diǎn)介紹了國外大型雙曲面次鏡的面形檢測技術(shù)，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。同時(shí)，概述了國內(nèi)雙曲面次鏡檢測技術(shù)現(xiàn)狀。最后，總結(jié)和展望了
中國光學(xué) 2010年4期2010-05-10