次镜
- 基于次镜像移补偿的折反式航测相机光机系统设计
反式光学系统中的次镜与二级稳像功能相结合的设计理念，通过次镜快速运动实现高精度的像移补偿以及指向测量。经实物样机试验验证，所设计的航测相机具有高精度的像移补偿功能，并且能够满足小型化、轻量化、高精度大比例尺成图的要求。1 次镜稳像的矢量像差理论折反式光学系统一般由两反望远镜系统和校正镜组构成，在本文光学系统中两反望远镜系统采用R-C结构形式，校正镜组采用透镜和双胶合镜组合的结构形式。次镜在像移补偿过程中会发生偏心和倾斜，导致次镜离轴，次镜离轴后R-C 系统
光子学报 2024年2期2024-03-16
- 低灵敏度空间引力波望远镜光学系统设计
形，反射镜特别是次镜的空间位置会产生一定的偏移，导致望远镜系统的波前质量下降。因此，若实现低灵敏度，则望远镜在轨后仍然能维持高质量波前，这对于保证空间引力波望远镜的在轨稳定性能是至关重要的，也是关键难题。针对上述难题，本文首先分析现有的空间引力波望远镜系统的结构特点，发现空间引力波望远镜结构中次镜灵敏度高，难以满足更大口径的空间引力波望远镜对制造装调公差的要求，特别是对在轨稳定性公差要求。因此，提出一种新型望远镜光学系统结构，利用三镜分担次镜的光焦度、中间
中国光学 2023年6期2023-12-01
- 一种基于3D打印的遥感相机次镜遮光罩的制造技术
D打印的遥感相机次镜遮光罩的制造技术孟洪涛 殷永霞 李皓鹏 孙建 邱泉水 郭志松 刘阳同（北京空间机电研究所，北京 100094）针对遥感相机多光阑次镜遮光罩结构采用传统复合材料成型工艺制造时存在的工艺难、周期长、成本高的问题，文章提出了一种基于3D打印的非金属次镜遮光罩制造技术。首先分析了该型次镜遮光罩的结构特点，然后介绍了其制造工艺方案并与传统方案进行了对比，最后对研制结果进行了讨论，并从产品力学试验及在轨应用效果方面进行了分析，结果显示该遮光罩制造技
航天返回与遥感 2023年5期2023-11-10
- 大型空间望远镜次镜背板的优化设计
释放等影响,主、次镜相对位置发生变化对相机的成像性能影响很大,因此设置调整机构对望远镜系统进行修正[2]。相对于调整主镜而言,调整次镜需要的功耗更小、效率更高,因此国内外很多空间望远镜采用并联机构对次镜进行调整[3]。次镜支撑背板是次镜的承载结构,为次镜提供承载接口,保证次镜的空间位置精度。同时背板也是次镜调整机构的动平台,是调整机构运动的终端,起到承上启下的作用,是整个次镜组件的核心零件。其重量影响次镜在重力方向的位移,使次镜光轴产生偏移,进而影响成像质
激光与红外 2023年1期2023-03-02
- 扩束光学系统的自动温度补偿机构设计
对扩束光学系统主次镜位置的影响，然后通过ZMAX软件对变化后的主次镜进行光学仿真分析。分析结果表明，自动温度补偿机构可以减小温度改变对主次镜镜间距的影响，有效地抑制温度变化对扩束光学系统成像质量的影响。1 扩束系统自动温度补偿机构原理扩束光学系统指标：口径200 mm，扩束比16X，装调后实现系统轴上波前RMS≤λ/20@632.8 nm。系统采用同轴无实焦点设计，系统如图1，系统设计参数如表1。12.5 mm直径的激光束入射到次镜，经过次镜及主镜反射后，
天文研究与技术 2023年1期2023-02-02
- 基于彗差和像点偏移的大口径望远镜次镜姿态校正
还需要维持主镜和次镜的相对位置，保证后端成像质量。针对同轴双反射镜系统，可通过焦点偏心、轴上彗差、轴外三叶像差等参数获得主次镜之间的光轴偏离量，进行光路装调修正［5-9］。该方法同样适用于主动光学系统的次镜姿态控制。当主镜位置闭环稳定控制后，通过上述参数的测量和解算，能够得到次镜当前的姿态误差量，从而进行反馈修正。本文针对大口径望远镜主动光学系统次镜的姿态控制需求，结合前述的同轴双镜系统光轴对准方法，建立了一种基于波前检测和像点偏移的次镜姿态校正方法，通过
光学精密工程 2022年23期2023-01-06
- 地基大口径望远镜重力弯曲引起的指向变化检测与修正
跟踪器的光轴与主次镜光学系统光轴的平行度是至关重要的。但是由于跟踪过程中望远镜俯仰角的变化和受到站址的限制，两者光轴并没有严格保持平行，引入跟踪误差，重力弯曲会导致图像运动，这是大型地基望远镜的普遍问题。在望远镜跟踪与指向误差修正方面，欧洲南方天文台ESO 在NTT 望远镜上提出了一种基于主动光学的校正技术［2］，使用图像传感元件来观察望远镜跟踪与指向信息的变化，以此作为反馈来调节副镜的位置以校正跟踪与指向信息误差。该系统随后被应用于8～10 m 量级的巨
光学精密工程 2022年23期2023-01-06
- 大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量
力场变化带来的主次镜空间位置变化也愈加明显，进而影响望远镜的成像质量及指向精度［1-4］。大口径自适应光学望远镜通常采用单独的粗跟踪望远镜进行图像闭环跟踪，跟踪过程中随着望远镜俯仰角不断变化，镜筒结构受重力影响而产生形变［5］，主次镜光轴与粗跟踪光轴之间不再保持装调时的平行状态。这种主次镜位置关系的变化不仅会影响主系统波像差，造成后面光学终端的成像质量下降；还会影响焦点的成像位置，引入指向误差，造成波前传感器的光瞳位置偏移，降低自适应光学系统的校正效果。所
光学精密工程 2022年23期2023-01-06
- 低畸变离轴三反光学系统设计
α1、α2分别为次镜对主镜遮拦比和三镜对次镜遮拦比；β1、β2为次镜及三镜的垂轴放大率[3]。选择无过渡像面的成像形式时，要求次镜对主镜的遮拦比α1＞0，三镜对次镜的遮拦比α2＞0，次镜的垂轴放大率β1＜0，三镜的垂轴放大率β2＜0，系统焦距f'＞0，同时反射式系统要求场曲S4=0[4]。在满足无过渡像面的情况下，求解α1、α2、β1、β2使得S1、S2、S3数值较小，且间隔合理。通过分析计算最终选择的初始结构数据为：α1=0.6，α2=0.4，β1=-1
长春理工大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-12-28
- 次镜三杆与筒体复合支撑结构轻量化设计
亚明 卜石 张毅次镜三杆与筒体复合支撑结构轻量化设计廖军刚1杨云云1魏鑫2陈旭1吴亚明1卜石1张毅3（1西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司，西安 710117）（2北京空间机电研究所，北京 100094）（3 西北工业大学材料学院超高温结构复合材料重点实验室，西安 710072）文章在空间相机次镜三杆和筒体复合支撑结构设计中，引入了拓扑优化设计方法，通过仿真确立了传力路线，在规定的设计空间内实现了结构的轻量化；结合材料成型工艺，完成了次镜支撑结构的设计和仿真
航天返回与遥感 2022年5期2022-11-15
- 两镜反射系统自适应装调技术研究
测试，分析计算出次镜失调量，指导完成了系统装调，但文中提到“由于存在系统误差和调整机械结构误差，要实现精确装调需重复几次调整过程,才能获得比较好的装调结果”[4-5]。因此，计算机辅助装调的线性近似所忽略的误差、对失调量的解析求解、以及对失调量的人工复位调整，将对系统的工程化应用带来精度、效率、可靠性等问题。当一套系统的输入与输出之间的数学模型很难精确建立时，人工神经网络（ANN）的非线性映射能力则表现出优势[6-7]。本文针对两镜反射系统波像差与失调量之
应用光学 2022年4期2022-09-13
- 多波段共孔径离轴三反光学系统设计
所示。主镜M1、次镜M2和第三反射镜M3，3 个镜面的二次非球面系数分别为e1、e2、e3，半径分别为R1、R2、R3，次镜对主镜的遮拦比为α1，第三反射镜对次镜的遮拦比为α2，次镜放大率为β1，第三反射镜的放大率为β2。分别定义如下：图 1 同轴三反光学系统结构图Fig.1 Structure diagram of coaxial three-mirror optical system光阑位于主镜时的初始结构参数如下：式中：f′为系统焦距：d1为主次镜间
应用光学 2022年4期2022-09-13
- 空间相机碳纤维薄壁筒式主次镜支撑结构
，此种系统中主、次镜相对位置的变化对相机成像质量影响很大，而大口径、长焦距相机主次间隔大的特点又使得主次镜支撑结构的设计难度进一步增加。因此，如何合理地设计主次镜支撑结构，使其既能够满足光学设计要求又能够适应空间相机严酷的力学环境，是一个值得深入研究的问题［3］。目前，空间相机常采用的主次镜支撑方案主要有单层桁架式、多层桁架式、筒式及筒式+杆组合式等。单层桁架式支撑方案将单杆受弯特性转化为多杆受拉，采用碳纤维桁架杆进行搭接，工艺成熟且可靠性高，但外包络大，
光学精密工程 2022年12期2022-07-04
- 基于自由曲面的紧凑型离轴三反无焦系统设计
辨率。本文应用在次镜和三镜间有一次成像面的离轴三反光学系统结构［16］。对于红外波段探测，可以在中间像面加入光阑对杂散光进行抑制［17］，而且对于多自由度的自由曲面，可以通过一次成像面进行装调。如图1 所示，M1、M2和M3分别为主镜、次镜和三镜，次镜和三镜相对于主光轴都倾斜，倾斜角分别为α和θ。D为入瞳口径，d为出瞳口径。d1，d2和d3分别为主镜、次镜和三镜的离轴量。经过初步分析与计算，主镜为抛物面，曲率半径为R1，抛物面将平行入射的光线汇聚，在点A形
光子学报 2022年5期2022-06-28
- 主动随机送风条件下大口径离轴三反光学系统的计算机辅助装调
像散光学系统中，次镜和三镜各个维度对系统波像差的影响并不是相互独立的。比如，次镜沿Y轴的偏心与次镜和三镜绕X轴的倾斜均存在补偿。这表明灵敏度矩阵A的各个列向量不是线性无关的，不能通过线性组合表示出同等维度空间内的任意列向量ΔF。因此，灵敏度矩阵A不是满秩，属于奇异矩阵，不存在严格的逆［18］。综 上，式（1）是 矛 盾 方 程 组，不 存 在 解析解。在许多实际问题中，线性方程组往往都是不相容的，即方程组没有严格意义的解。在这种情况下，人们追求的目标是得到
光学精密工程 2022年7期2022-04-27
- 离轴两反无焦系统镜面结构选择及优化
出发，推导了主、次镜偏心后的离轴两反无焦光学系统的像差表达式，并用初级赛德尔系数将其展开并计算了不同面形离轴两反系统的像差，利用Zemax 软件对理论分析涉及到的镜面组合进行仿真，比较了不同面形组合下的光学系统像差特性，为离轴系统的基础面形选择以及系统的装调提供参考。1 离轴两反无焦光学系统的像差分析无焦系统是等效焦距为无限大，对光束没有发散或聚焦作用的光学系统。离轴两反无焦光学系统是将同轴两反无焦光学系统进行光阑离轴或者视场离轴，得到一个非对称光路结构。
应用光学 2022年2期2022-04-25
- 基于二维随机场的地基大型光学望远镜风扰动时程模拟与性能预测
作用在望远镜主、次镜上载荷，给结构设计优化带来极大的方便。在国内，杨德华等［11］针对LAMOST 反射施密特改正镜，研究了其拼接子镜及整体在风扰动作用下的静态和动态响应，采用风速功率谱密度法分析了其对镜面面形和跟踪指向精度的影响；周超等［12］以长春光机所研制的1.23 m 自适应光学望远镜为例，研究了风扰动对主镜面形的影响及望远镜在动态风扰作用下的随机响应；潘年等［13］采用流体动力学仿真方法CFD 研究了国内某2 m 望远镜风扰特性，分析了外界风速1
光学精密工程 2022年4期2022-03-11
- 一种双曲面光学系统中次镜装调设计与实现
en 提出主镜和次镜都为双曲面，使球差和彗差同时得到校正的改进型卡塞格林系统，由Ritchey 实现，故称为RC 系统。R-C 系统的主次镜均为双曲面镜，主镜为凹双曲面镜，次镜为凸双曲面镜[4-6]。该类系统像质几乎达到衍射极限，对光机系统的装调要求极为苛刻，其中，光学元件的角偏校准精度高于30″，甚至高于10″，偏心校准精度优于0.1 mm，甚至优于0.01 mm，波像差要求也优于（1/2）λ，甚至优于（1/10）λ[7-8]。为此，通过设计好的安装和调
应用光学 2022年1期2022-02-28
- 面向航天快速发射的光学载荷设计与制造
。光学系统的主、次镜结构是典型的卡塞格林系统，采用双曲面反射镜折叠光路，有利于减小镜筒长度，使光机结构更加紧凑，从而降低整机质量，回转对称结构有利于加工和装调。同时为进一步提升系统性能，在经典卡氏系统之后增加了一个两镜校正系统，采用两块球面透镜（K9玻璃），能够校正系统像差并扩大视场。图1 折反式光学系统原理图Fig. 1 Principle diagram of catadioptric optical system表1 折反式光学系统参数Tab.1 P
光学精密工程 2021年3期2021-04-22
- 离轴反射式平行光管设计及次镜检验方案研究
一种新的凸非球面次镜正面检验方案。1 平行光管原理根据光学成像原理，无穷远物体发出来的光经过光学系统，在系统焦面上形成物体像，由于光路可逆，若将物体放在光学系统焦面上，则在无穷远成像，平行光管就是利用该原理发出平行光在室内模拟无穷远目标。具体工作原理如图1 所示，光源照射靶标，光束经过物镜以平行光射出，对于被测光学系统来说，靶标相当于一个无穷远目标，经过被测系统会聚在其焦点的探测器上[1-3]。图1 平行光管原理图Fig.1 Schematic diagr
应用光学 2021年2期2021-04-12
- 空间相机超轻次镜环境适应性分析及试验
式系统而言，由于次镜往往位于光学系统前端，其发射阶段的力学环境以及在轨运行阶段的温度环境相对恶劣。如何通过合理选用次镜材料、优化次镜结构实现超轻、高比刚度次镜设计，以及如何设计具备力热卸载能力的支撑结构适应重力、温度以及动力学环境的影响成为实现空间相机次镜设计的关键[1]。本文采用一种基于运动学原理的三点bipod离散支撑技术，针对某Φ288 mm口径次镜的高轻量化率、高刚度、高力热稳定性的要求。从反射镜材料选择、轻量化形式以及柔性支撑方案等方面进行了详细
环境技术 2021年1期2021-03-19
- Stewart次镜调整平台空间包络判定算法研究
兵Stewart次镜调整平台空间包络判定算法研究谭爽 梁凤超 鄢南兴 林喆 康建兵（北京空间机电研究所，北京 100094）由于空间遥感相机受体积、质量和制造成本的限制，Stewart次镜调整平台需要在任意运动时刻不超出给定的包络尺寸，急需一种解决相机次镜平台空间运动约束的包络判定算法。文章根据结构参数建立了Stewart次镜调整平台运动模型，利用三角函数关系并考虑支杆长度的约束，推导模型中平移与旋转的极限位置，然后给出空间包络的判定方法。将该判定模型应用
航天返回与遥感 2021年1期2021-03-16
- 基于Hexapod平台的地基大型光学望远镜失调误差主动补偿
/热变形会导致主次镜失调误差，从而造成成像质量下降，因此失调误差的主动补偿成为了研究的热点和难点[1]。以两镜面望远镜为例，即望远镜中只考虑主镜和次镜，光学系统的失调误差主要包括离焦和彗差，其中离焦是由主次镜间隔偏差所致，彗差是由主次镜相对偏心和倾斜所致，且会伴随有像散和球差出现。在望远镜失调误差校正方面，欧洲南方天文台ESO在NTT望远镜[2]上首先开创了基于主动光学的校正技术，利用波前传感器来监视图像质量，并分解为像差模式系数，以此作为反馈来调整次镜的
光学精密工程 2020年11期2020-12-23
- 高分辨小卫星飞轮微振动橡胶隔振器的设计
部光学器件主要由次镜、主镜及支撑结构等组成，相机内部结构，如图2 所示。其中，次镜采用碳纤维梁支撑，主镜直接安装在钛合金相机主背板上，碳纤维支撑梁结构使次镜系统结构强度及刚度都较主镜弱，当飞轮扰动能量传递到光学系统时，会使次镜结构发生抖动，进而使相机光轴发生偏转，最终导致相机成像变得模糊，此外，飞轮产生的中高频扰振对成像的影响很难用图像处理技术消除，所以设计隔振器隔离飞轮产生的微振动显得尤为重要[11]，因此将设计橡胶隔振器来隔离飞轮扰振，隔振器设计流程，
机械设计与制造 2020年10期2020-10-21
- 共轴三反光学系统卧式装调技术
是，先建立主镜-次镜系统测试一次像[1-2]，调整主镜-次镜系统并使其达到一定的指标要求，然后调整三镜位姿使系统满足指标要求。这种装调方式较为明显的弊端有，一是主镜-次镜系统残留较大像差，从而导致测试精度降低，以该系统为例，一次像球差约为0.2λ(@632.8 nm)，一般情况下，球差可通过补偿器或者相位平板[3]补偿，但对于同轴系统而言，一次像一般在主镜通光孔内，架设补偿器难度较大，可行性较差；二是由于三镜滞后调整，在其调整阶段一般以补偿像差为主，不能有
应用光学 2020年5期2020-09-29
- 基于局部口径波前探测的大口径太阳望远镜次镜姿态校正方法
沉和形变所产生的次镜相对于主镜的姿态变化，将导致像质退化，从而无法达到设计的分辨率。以目前正在研制中的“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”(An infrared system for the accurate measurement of solar magnetic field,AIMS)望远镜为例，该望远镜为通光口径1 m的离轴格里高利系统，因采用了离轴光学系统，其桁架结构设计重量达到约6.8 t。根据AIMS望远镜设计公差要求，次镜相对于主镜平
影像科学与光化学 2020年3期2020-05-25
- 一种折反式红外/激光复合导引头光学系统设计
系统，该系统利用次镜分光，激光直接透过次镜，在头罩与次镜之间汇聚成光斑，而红外则经过次镜反射后，再经过红外透镜组成像[2]。项建胜等人同样设计一种折反式激光红外复合光学系统，该系统采用卡式系统加平板分光的结构形式，避免了大口径宽光谱材料，实现成本控制[3]。但是，卡式系统的主镜、次镜均为二次曲面，加工成本高，装调难度大。罗春华等人设计一种透射式方式，在汇聚光路中设置倾斜平板进行分光，该方案结构紧凑，但是需要宽光谱透射材料，材料成本高，质量大、透过率较低[4
应用光学 2019年6期2019-12-13
- 太阳极紫外成像仪光学系统研制
用主镜抛物面镜、次镜凸双曲面镜的设计。成像仪系统光路如图1所示。图1 光学系统光路Fig.1 Light path of the optical system成像仪光学系统的设计参数如表2所示。表2 成像仪光学系统参数Table 2 Optical system parameters of the imaging telescope成像仪光学系统的成像质量要求是：空间角分辨率优于1″。对应焦距为2785 mm的光学系统，1″角距在像面上对应的线距为13.5
航天器环境工程 2019年4期2019-08-20
- 空间反射镜结构轻量化设计研究
本文以空间望远镜次镜为研究对象，在上述研究基础上做了两方面的改进：一是在拓扑优化时增加制造工艺约束，设计出了一种新型轻量化反射镜结构；二是不强行控制变量，对传统蜂窝结构也进行了详细优化，综合对比质量与面形精度，让对比结果更具有说服力。1 尺寸和材料空间望远镜次镜在优化前是一块实体镜坯，图1为镜坯示意图，其口径为340mm，下方球面为反射面，轻量化设计用于减少反射面背部材料，该过程不改变口径和镜面形状。图1 次镜示意图次镜材料选用碳化硅（CVD）；材料参数如
制造业自动化 2019年6期2019-07-08
- 基于牛顿望远镜系统的激光叠加技术研究
射镜作为各分束的次镜，3束光共用1个主镜，分别打在主镜的3个离轴子孔径上。本文以口径为203.2 mm，焦距为1 016 mm的抛物镜为例进行研究。合束原理图如图4所示，其中点光源和等效点光源关于次镜对称。以主镜半径的中点为离轴子孔径的中心，主镜与离轴子孔径的位置关系示意图如图5所示。由于在变焦过程中离轴子孔径的位置会发生变化，因此子孔径与主镜之间需要预留一定空间。图4 合束原理图图5 主镜与离轴子孔径位置关系示意图2.2 结构参数约束关系设次镜相对于45
新技术新工艺 2018年9期2018-10-24
- 空间望远镜主次镜支撑筒结构优化设计
径空间相机来说，次镜与主镜之间距离较远（通常会超过700 mm），导致次镜连接结构刚性较差，次镜是非常敏感的光学元件，一旦次镜与主镜的相对位置发生变化将导致成像质量下降[2].因此，合理地设计主次镜间的支撑结构，使其既能够满足光学设计的要求又能够适应空间相机严酷的力学环境是一个值得深入研究的问题[3-4].本文针对某空间相机1 m口径望远镜主次镜支撑筒进行研究.以有限元仿真分析为工具，对初步设计的支撑筒进行优化设计，优化设计出综合性能满足要求的支撑筒结构，
天津工业大学学报 2018年4期2018-09-18
- 复合式无遮拦激光扩束器的设计
格林系统中，由于次镜的遮拦导致光束中心部分无法输出，光能传输效率降低的现象被称为中心遮拦问题。传统的双镜卡塞格林系统由于中心遮拦的存在，会导致20%～40%左右的光能得不到利用。目前解决这一问题常采用离轴光路设计或将入射光束通过多组镜片反射变成环形光束后入射到次镜上，避开中间遮拦区域[6]，以消除中心遮拦。常用的离轴光路设计方法，使入射光束避开次镜中间的盲区，全部处在次镜通光口径内[7]。这种方法受到激光发射系统主发射口径大小的限制，尤其在实际工程应用中存
中国光学 2018年4期2018-09-03
- 火星探测高分辨率可见光相机光学系统设计
同轴三反系统存在次镜对主镜的中心遮拦。从工程实施经验可得出，次镜及其附属遮光罩等结构组件对主镜造成的线遮拦至少在30%以上（面遮拦9%），随着视场角的增大，该比例通常会更高，从物理光学角度分析，遮拦减小了实际有效通光口径，降低了系统能量收集能力，使光学系统传递函数（MTF）降低，系统信噪下降。图2以相对孔径为1:12的光学系统为例，给出了不同遮拦比下的系统衍射极限MTF对比，由图看出无遮拦的离轴光学系统在MTF表现上相比同轴系统具有明显优势。1.2 杂散光
深空探测学报 2018年5期2018-04-11
- 高分辨光学卫星飞轮微振动隔振器的设计
吉林一号高分星”次镜支撑系统对飞轮微振动较敏感，微振动使次镜产生角位移变化，导致光学系统的光轴发生偏转，进而使光学载荷的成像变得模糊，载荷内部光学器件结构如图3所示，Z为相机光轴方向，X为卫星飞行方向。图3 载荷内部光学元件结构图“吉林一号高分星”飞轮安装位置示意图如图4所示。α、β、γ为S向飞轮轴线与卫星坐标系X、Y、Z坐标轴间的夹角。为模拟太空状态，有限元分析时采用无约束的边界条件，利用Patran&Natran软件对“吉林一号高分星”进行频率响应分析
噪声与振动控制 2018年6期2018-02-20
- 中波红外发射系统光机结构设计与主镜的分析和检测
系统，设计了主、次镜装调结构，并完成主镜支撑结构、次镜支撑结构、透射目镜支撑结构及其他部分的结构设计。用ANSYS Workbench对主镜支撑结构进行分析。主镜面形精度采用ZYGO干涉仪进行波像差检测，得到RMS为0.047λ（λ=4.7μm）。结果表明，设计的中波红外发射系统满足准直扩束系统对像质的要求，可实现出射激光的准直和扩束，且结构简单，易于加工装调，具有较高实际应用价值。中波红外发射；卡塞格林系统；有限元分析；波像差检测激光具有光能量集中、方向
长春理工大学学报（自然科学版） 2017年5期2017-11-29
- 基于ADAMS与MATLAB的Stewart次镜平台联合仿真
的Stewart次镜平台联合仿真梁凤超，谭爽，黄刚，康建兵，林喆，康晓军（北京空间机电研究所，北京 100094）Stewart平台调整次镜位姿补偿像差，是提高空间相机成像质量的有效方法。为验证Stewart次镜平台机械及控制系统的可行性、正确性、提高设计效率，基于ADAMS与MATLAB接口技术，建立了Stewart平台机械与控制系统机电混合模型，进行了机电联合仿真研究。首先，对Stewart次镜平台进行了运动学理论分析，建立了运动学数学模型；然后，在A
长春理工大学学报（自然科学版） 2017年4期2017-10-18
- 空间望远镜可展开次镜支撑桁架综述
空间望远镜可展开次镜支撑桁架综述李志来 杨利伟 徐宏 董得义 曹乃亮 袁野（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033）为了获取更高的分辨率，空间望远镜系统的尺寸变得越来越大，以至于这些光学仪器无法装入现存运载器的内包络。采用可展开结构或分瓣式光学元件是克服内包络限制的一种有效手段，目前，国际上许多航天型号任务正积极采用这样的设计方案。与传统光学系统不同的是，可展开光学系统将依赖于展开机构的重复性和可靠性，以及多光学元件的主动共相来满足光学
航天返回与遥感 2017年3期2017-08-01
- 一种星敏感器光机系统结构设计与杂光分析
系统结构由主镜、次镜反射镜和两片透镜组成的［2］。为降低加工和检测成本，主次镜均为球面，未选择非球面镜。用附加透镜组的方式校正像差。1 光机系统结构设计1.1 主镜固定方式研究在光机系统实际应用过程中，成像效果会受到主镜因自重产生变形导致主镜面型改变的影响。所以在结构设计中应尽可能的采用柔性结构，以缓解主镜由于自重变形产生的影响。同时，星敏感器光学系统的工作环境是自然环境，由于外界环境温度的改变，主镜与结构材料的热膨胀系数不一致，使主镜面型因内部热应力受到
长春理工大学学报（自然科学版） 2016年5期2016-11-30
- 某接触型空间反射镜的结构设计与分析
间多光谱相机; 次镜; 周边支撑; 工程分析引 言多光谱成像技术在航空航天领域里通常被用做遥感平台,对地面进行探测,其中多光谱相机有着巨大的潜力和应用前景[1]。本文研究的是某空间多光谱相机的次镜,空间多光谱相机的光学系统中的次镜组件为一重要的光学元件,其结构设计的优劣与成像质量息息相关。一个优质反射镜支撑结构不但能够保证反射镜的支撑刚度,而且能够实现与反射镜镜体的热学匹配,从而使各种工况下反射镜的面形精度都达到指标要求。本文针对反射镜镜体及其支撑结构设计
光学仪器 2016年3期2016-11-07
- 折反式长波线阵红外传感器装调技术
严格量化控制主、次镜之间的光学间隔，然后通过波像差测试手段对主、次镜的相对倾斜与径向偏移进行调校；再利用基准转换的方法，保证主、次镜系统与中继镜组光轴一致；最后装配线阵探测器，利用周扫工装反射镜，进行像面与光轴的调校。文中介绍了装调过程中采用的非球面激光定心、微应力粘接装配、中空主次镜光学间隔调校、中继镜“逐片”定心、线阵探测器周视装调等关键技术，结果表明：运用该技术装调后，探测器MDTD可达到4 K，外场探测距离可达60 km以上，满足设计指标要求。装调
光电工程 2016年5期2016-10-10
- 某接触型空间反射镜的结构设计与分析
间多光谱相机； 次镜； 周边支撑； 工程分析中图分类号： V 1 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.03.005文章编号： 1005-5630（2016）03-0216-05Abstract： For a small convex spherical mirror，due to the requirement of transmission-type testing，material selection
光学仪器 2016年3期2016-07-07
- “高分四号”卫星相机镜头像质检验技术
元件的公差分析、次镜及前镜筒组件的结构力学仿真分析。通过分析确定镜头重力变形的敏感位置以及重力变形的量级，在装调测试过程中使用光轴水平旋转测试以及光轴垂直测试对镜头的零重力像质进行检验，两种状态的测试结果相互印证，与仿真结果吻合。零重力 遥感镜头 光学测试 相机装调 “高分四号”卫星0 引言“高分四号”卫星搭载的地球静止轨道凝视相机同时具有可见光近红外成像通道和中波红外成像通道，可见光近红外通道实现地面像元分辨率 50m；中波红外通道实现地面像元分辨率 4
航天返回与遥感 2016年4期2016-02-23
- 大口径空间相机地面装调时的重力卸载方法
力的影响，需要对次镜和三镜所处悬臂端进行卸载。文中设计了五种卸载方案，对各方案分别进行仿真和优化计算，确定了卸载方式和卸载力的大小，并设计了一套卸载装置，在实际装调中根据测试结果对卸载力进行修正。试验结果证明该方法满足系统调试要求，可为其它大口径相机地面装调的重力卸载提供参考。大口径 地面装调 重力卸载 优化 空间相机0 引言光学装调的精度对空间光学相机的成像品质起关键作用。在地面进行系统装调时，重力原因产生的结构变形导致光学元件的面形和位置精度（镜间距、
航天返回与遥感 2016年5期2016-02-23
- 3D打印首次应用于遥感器研制
D打印技术完成了次镜支撑结构的优化设计和一体化成型。据了解，3D打印技术的成功应用不仅在国内航天器中尚属首次，在国际空间光学遥感器研制中也是首创。508所与北航紧密合作，成功突破了基于3D打印的钛合金次镜支撑结构优化设计等关键技术，研制出大尺寸精密次镜支撑结构。此次成功应用为3D打印技术与空间精密产品研制的相互融合进行了有益的实践，为3D打印技术在航天器研制中的应用积累了宝贵的设计和制造经验，具有开创性的意义。（杭文）
太空探索 2015年7期2015-12-13
- 一种高稳定性次镜支撑结构的优化设计
随着口径的增大，次镜与主镜之间间距变大，次镜支撑系统刚度变低，次镜相对主镜的位置精度对光学系统的成像质量影响较大。因此，设计合理有效的次镜支撑结构至关重要［4］。空间光学系统中较常用的主、次镜间支撑结构有桁架式、薄壁连接筒式、连接筒与支撑杆组合式等。桁架式结构适合于长焦距光学系统，具有质量轻、比刚度高等优点，在国内外光学设备中应用广泛；薄壁连接筒式结构由于结构形状规则，大大简化了加工和安装调试过程，在小型光学设备中应用广泛［5，6］；连接筒与支撑杆组合式结
长春理工大学学报（自然科学版） 2015年3期2015-12-07
- 空间望远镜次镜支撑结构拓扑优化和分析
化，以中心悬臂式次镜支撑结构为研究对象，采用变密度拓扑优化方法，利用HyperWorks的OptiStruct实现其最优化设计.对优化后的结果进行静力学和动力学验证，结果表明：经拓扑优化的次镜支撑结构设计合理，质量减轻44%；拓扑优化技术在空间望远镜结构设计中有效.关键词：空间望远镜； 轻量化设计； 中心悬臂； 变密度法； 次镜支撑； 拓扑优化中图分类号： V476.9文献标志码： B0引言目前，空间望远镜的整体结构形式主要分为筒式、桁架式和展开式等3种.
计算机辅助工程 2015年5期2015-11-12
- 一种新型微小视频卫星光学系统设计
得到的两镜系统中次镜的非球面偏心率过大，增加了加工难度和周期，因此，优化设计中引入类曼金反射镜作为系统次镜，在提高成像质量的同时，减小系统体积，并且避免了较高偏心率非球面反射镜的加工。类曼金镜反射面为非球面，同主镜构成R－C光学系统，校正了系统的球差和彗差，折射球面分担次镜的光焦度，减小次镜非球面反射镜的偏心率。1 初始结构分析微小型视频卫星属于低轨道卫星，世界上已经发射的数颗具有视频拍摄功能的小卫星的轨道高度及整星体积如表1所示。表1中数据显示，可以将微
应用光学 2015年5期2015-06-27
- 空间光学遥感器次镜参数化设计
空间光学遥感器次镜参数化设计于 跃1，2，李 威1(1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033；2. 中国科学院大学， 北京 100039)根据某空间遥感器次镜设计指标要求，采用ANASYS多参数优化设计功能对次镜轻量化进行优化设计。利用UG软件建立反射镜体结构的参数化模型,在ANSYS中将有关结构参数变量指定为优化设计变量,以反射镜体在地面重力作用下的镜面变形误差以及反射镜支撑孔位移为零作为约束条件,结合有限元法对镜体轻量
应用光学 2015年6期2015-06-09
- 机载小型化星敏感器遮光罩设计*
如图1所示，主、次镜曲率半径分别为R1=-188.346 mm，R2=-99.8 mm。图1 R-C系统结构示意图Fig 1 Structure diagram of R-C system根据设计经验，一般要求系统的在规避角的点源透射比（point source transmittance，PST）达到10-10量级［3］才能满足工程需要。对于传统R-C系统消杂光机构而言，要达到上述消杂光水平，通常需要在镜头主体前加一外遮光罩，通过在外遮光罩上合理设置挡光
传感器与微系统 2014年6期2014-12-31
- 基于iSIGHT集成平台的次镜支撑结构优化设计
094）0 引言次镜支撑结构是空间光学遥感相机中的关键支撑结构，其结构稳定性对成像品质有很大的影响；因结构不稳定引起的次镜在光学系统中的轴间距、俯仰如果有很小的偏离就会对相机的成像品质有很大的影响；次镜支撑结构的稳定性跟材料的选择、结构型式密切相关；同时次镜支撑结构还受到光学系统遮拦比、质量及力学环境因素的限制；为满足光学系统中遮拦比要求，次镜支撑结构的结构型式将受到严格的限制；为满足地面装调以及发射力学环境的要求，次镜支撑结构必须具有较高的刚度和强度；同
航天返回与遥感 2014年2期2014-07-18
- Cassegrain光学天线系统的优化设计
线的系统结构以及次镜遮拦对天线增益的影响进行了分析，并根据高斯光束经过光学系统的变换与传输特性，分析了采用Cassegrain天线时，遮拦比以及入射光束束腰对光束透过率的影响，提出了一种提高光学天线传输效率的新方案，改进后的天线系统，使得传输效率有了显著提高。Cassegrain光学天线;遮挡;优化设计1 引 言随着激光通信、激光雷达技术的日趋成熟，大口径激光通信系统的应用愈来愈广泛。由于大口径反射镜光学系统的结构简单，不存在色差，选用适当的膜系结构，可以
激光与红外 2014年4期2014-04-19
- 一种空间相机次镜热控罩设计与分析＊
成像质量下降，而次镜正处于相机的前框架上，空间环境条件比较严酷，因此次镜的热控是整个相机热控设计的一个重点。为了实现对次镜组件的主动控温，且考虑到次镜框周边无粘贴加热片空间，必须要为次镜组件设计一个粘贴加热片的载体即次镜热控罩作为次镜组件和电加热片之间热传递的桥梁。文中针对次镜热控罩进行分析和设计，首先在众多空间机械材料中优选次镜热控罩的材料，再根据次镜组件结构特点及热控要求优化设计热控罩的结构方案，兼顾刚度、热辐射要求及易拆装原则，优化设计出一种带斜筋的
光学仪器 2012年4期2012-08-15
- 长焦距同轴三反空间相机光学系统研究
三反系统的主镜、次镜、三镜，设三个反射镜的顶点曲率半径r1、r2、r3，主镜到次镜距离d1，次镜到三镜距离d2，三个反射面的二次非球面系数，则同轴三反系统共有8个结构参数。图1 同轴三反光学系统初始结构设主、次、三镜的半口径分别为h1、h2、h3，主镜的焦距f1′，次镜顶点到主镜焦点的距离l2，次镜顶点到主、次两反射镜顶点的距离l2′，三镜顶点到主、次两反射镜顶点的距离l3，三镜顶点到三反镜系统焦点的距离l3′。根据近轴光学理论公式可求解出 r1、r2、r
航天返回与遥感 2011年6期2011-10-11
- 改进型卡塞格林光学系统的设计
点之一是其主镜和次镜都是非球面，其制造比球面困难得多；其缺点之二是没有满足正弦条件，像质优良的视场太小，当视场增大时，其轴外像差也会加大，为此，Ritchey和Cretien提出了所谓R-C系统，但是R-C系统的视场也不过20′左右是比较好的。对于实验室中的平行光管设计可以，但是这对于空间光通信的系统来讲是非常不利的。1 传统的卡塞格林光学系统经典的卡塞格林光学系统是最广泛的两镜系统之一，只消除球差，主镜为凹的抛物面，次镜为了将主镜焦距放大所以是凸的双曲面
长春理工大学学报（自然科学版） 2011年4期2011-07-05
- 中小口径次镜支撑结构的动力学性能分析
系统由于在主镜和次镜之间没有中间像，具有结构紧凑、尺寸小、筒长短以及轴上分辨率高等特点得到广泛的应用［1，2］。对次镜支撑结构而言，一般要求结构简单、易于装配、有良好的刚性及稳定性，而且要求遮拦比小。在实际使用过程中，既有口径在几百毫米的小口径系统，也有口径多达几米的大型望远镜系统［3］，这就对次镜的支撑结构提出了很多要求，选择合适的支撑结构成为影响望远系统性能的一个关键因素。在常用的次镜支撑结构中，典型的有三翼对称结构、三翼偏置结构、四翼十字型对称结构以
长春理工大学学报（自然科学版） 2011年1期2011-03-10
- 一种易于制造、较大视场离轴三反光学系统设计
光学系统。主镜和次镜为两个非球面镜,三镜为球面镜,像质达到衍射极限,它具有易于制造、装调且有较大视场的优点。2 系统设计原理离轴三反光学系统是在对同轴三反射式光学系统初始结构的参数求解的基础上,将光学系统的光阑、视场离轴或镜面倾斜,以避开镜面遮拦而得到的[4]。所以,设计时首先要得出同轴三反射式光学系统的8个初始结构参数（如图1所示）:主镜M1、次镜M2及三镜M3的顶点曲率半径分别为 r1、r2和r3;M1,M2,M3的非球面系数分别为-,-和-;M1与M
航天返回与遥感 2010年5期2010-07-18
- 大型双曲面次镜面形检测技术现状及发展趋势
09）大型双曲面次镜面形检测技术现状及发展趋势侯 溪，伍 凡（中国科学院光电技术研究所，四川成都610209）随着以双曲面为次镜的两镜光学系统在天文和空间光学等领域的应用日趋广泛，双曲面次镜的口径和相对口径越来越大，由此对双曲面次镜的面形检测技术提出了很高的要求。本文基于国外有代表性的双曲面次镜参数分析了其基本特征和发展趋势，重点介绍了国外大型双曲面次镜的面形检测技术，并对其中的关键技术进行了分析。同时，概述了国内双曲面次镜检测技术现状。最后，总结和展望了
中国光学 2010年4期2010-05-10