空间太阳望远镜调焦机构的设计与分析

根据某型号空间太阳望远镜的光学系统特性与整机的结构方式,为了达到节约安装空间、保证成像质量的目的,设计了一种焦平面式调焦机构。该调焦机构由蜗轮蜗杆和凸轮滑槽作为传动件,将步进电机的圆周运动转化为焦平面法线方向的直线运动。调焦范围为1.5 mm,外形尺寸为167 mm×64 mm×94 mm,质量为2 kg,在底座背板和凸轮滑槽之间设有两个相邻的自润滑氮化硅压圈,可增加预紧力而不影响凸轮滑槽的转动,一定程度上提高了定位精度,减少了空回误差。详细介绍了调焦机构的设计方案、分辨率和自锁能力,对误差来源和理论定位精度以及有限元模型仿真进行了分析。最后对调焦机构进行了定位精度试验和振动试验,结果表明定位精度优于±4.5μm,一阶模态为349 Hz,与有限元仿真结果基本一致,具有良好的动态刚度,可以有效地避免共振现象的发生。振动试验前后对调焦机构的编码器码值进行记录,经对比可知其自锁性良好。该调焦机构具有体积小,刚度大,精度高的特点,可以很好的满足空间太阳望远镜的工作条件。

微光多谱段成像仪调焦及像移补偿机构设计与性能分析

根据某型号微光多谱段成像仪的整机结构特性和工作条件,设计了一种调焦及像移补偿一体化的设备,达到节约空间、保证成像质量以及实现低照度环境下成像的目的。其中调焦功能由丝杠螺母配合楔形滑块实现,像移补偿功能由音圈电机实现,且配合有动、静态两级锁紧装置,使机构的可靠性、抗冲击性显著提高。结构外形尺寸为349 mm×192 mm×174 mm,调焦范围为±2 mm,像移补偿量为3 mm,调焦分辨率为0.05μm,实测的定位精度为±5.7μm。扫频振动试验得出其一阶模态为225 Hz,与有限元仿真分析结果基本一致,正弦振动试验和随机振动试验结果良好,均在技术指标要求范围内,说明具有良好的动态刚度,可以有效地避免共振现象的发生。综上所述,该调焦及像移补偿机构具有体积小,结构强度高的特点,可以很好地满足微光相机的工作条件。