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Design and feedforward control of large-rotation two-axis scan mirror assembly with MEMS sensor integration 被引量:6
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作者 Hai HUANG Xintao ZHENG Weipeng LI 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第8期1912-1922,共11页
As a key component of electro-optical systems, a Two-axis Scan mirror AssemblY(TSAY) is usually used for Line-of-Sight(LOS) precision pointing, tracking, scanning, and stabilizing. Therefore, it is necessary for a TSA... As a key component of electro-optical systems, a Two-axis Scan mirror AssemblY(TSAY) is usually used for Line-of-Sight(LOS) precision pointing, tracking, scanning, and stabilizing. Therefore, it is necessary for a TSAY to have a large angular range, high dynamic characteristics, and small mirror surface distortion. Furthermore, vibration from carriers of electro-optical systems, such as spacecraft and airplanes, is inevitable, so it is critical to guarantee the control accuracy of a TSAY under vibration. In this paper, a TSAY prototype is designed and developed. To increase the control bandwidth, structural topology optimization is applied to the TSAY’s elliptical mirror to reduce the moment of inertia, meanwhile keeping surface flatness. A flexible hinge is adopted to achieve a large angular range. To suppress the angular perturbation caused by the base linear vibration, an adaptive feedforward loop with base-integrated Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) accelerators is constructed to enhance the TSAY’s feedback loop. Simulation and experimental results show that the TSAY prototype’s two-axis mechanical angular ranges are more than ±3.2°, the mirror surface flatness Root Mean Square(RMS) value is better than 0.04 k, and the closed-loop bandwidth is beyond 330 Hz. These are suitable for most applications. Besides, the angular perturbation caused by the base vibration can be suppressed more than 37.7% with the addition of the adaptive feedforward loop. 展开更多
关键词 Adaptive FEEDFORWARD Micro-Electro-Mechanical System ACCELERATOR scan mirror TOPOLOGICAL optimization Vibration suppression
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Battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on fast steering mirror 被引量:3
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作者 CHANG Tianqing WANG Quandong +2 位作者 ZHANG Lei HAO Na DAI Wenjun 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2019年第1期37-56,共20页
This paper presents the design of an experimental battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on a fast steering mirror(FSM), which is capable of real-time monitoring of hot targets and wide-area rec... This paper presents the design of an experimental battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on a fast steering mirror(FSM), which is capable of real-time monitoring of hot targets and wide-area reconnaissance of hot regions. First,the working principle and working sequence of the FSM are briefly analyzed. The mathematical model of the FSM system is built by modeling its dynamic and electrical properties, and the rationality of the model is validated by means of model identification. Second,the influence of external sources of disturbance such as the carrier and moment on the control precision of the FSM is effectively suppressed by the jointly controlling of proportional integral(PI)and disturbance observer(DOB), thus realizing a high precision and strong robustness control of the FSM system. Then, this paper designs an experimental prototype and introduces a special optical structure to enable the infrared camera to share the FSM with the visible light camera. Finally, the influence of the velocity difference between the mirror of the FSM and the rotating platform on the imaging quality of the system is experimentally analyzed by using the image sharpness evaluation method based on point sharpness. A good dynamic scanning and staring imaging result is achieved when the velocity of these two components correspond. 展开更多
关键词 fast STEERING mirror (FSM) dynamic scanning and staring backscanning compensation DISTURBANCE OBSERVER (DOB) point sharpness.
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Endoscopic Optical Doppler Tomography Based on Two-Axis Scanning MEMS Mirror
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作者 王东琳 郝蕴琦 +4 位作者 翟凤潇 杨坤 刘洪琼 陈巧 谢会开 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2018年第12期5-9,共5页
We study the feasibility of endoscopic optical Doppler tomography with a micro-electro-mechanical system(MEMS) mirror based probe. The additional phase shifts introduced by the probe are tracked and formulated.The sup... We study the feasibility of endoscopic optical Doppler tomography with a micro-electro-mechanical system(MEMS) mirror based probe. The additional phase shifts introduced by the probe are tracked and formulated.The suppression method of the probe phase shifts is proposed and validated by fluid flow detection experiments.In vivo blood flow detection is also implemented on a hairless mouse. The velocities of the blood flow in two directions are obtained to be-8.1 mm/s and 6.6 mm/s, respectively. 展开更多
关键词 Endoscopic Optical Doppler Tomography Based on Two-Axis scanning MEMS mirror
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基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法
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作者 王夏春 张志荣 +5 位作者 蔡永军 孙鹏帅 庞涛 夏滑 吴边 郭强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期145-154,共10页
随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对... 随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对油气管道泄漏实时监测和快速定位的需求,本文设计了一种快速、精确控制的双楔形扫描镜系统,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术,使得气体测量由原来的点测量转换为面测量.通过反解迭代优化算法,控制楔形镜的转角获得高效均匀的光束扫描轨迹,并将激光束的偏转方向及检测位置与对应的甲烷浓度信息相融合,构建了包含有位置信息的甲烷浓度数据,实现甲烷气体的光谱成像.实验中为了定量验证测量准确度及空间分辨率,通过标准气袋模拟甲烷泄漏分布,结果表明系统的成像浓度检测限小于500 ppm·m(1 ppm=10^(–6)),位置分辨率小于6 cm.同时该方法可以依据油气站场的测量距离调节扫描步进节点,从而实现成像分辨率的可调节,该成像方法为精确定位甲烷气体泄漏提供了新的思路. 展开更多
关键词 激光吸收光谱 甲烷气体检测 双楔形扫描镜 气体成像
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精指向机构45°扫描镜光矢量轨迹正交性研究
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作者 李向阳 李向月 +6 位作者 孙雪平 张建华 任斌 张学娇 陈安和 陈祥 张文睿 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1193-1199,共7页
在空间激光通信终端中,精指向机构45°扫描镜振动轴绕不同轴系振动时,捕获跟踪CMOS相机上的扫描轨迹不正交,使得激光终端扫描概率降低、光轴在轨标定难度增大。为研究其内在机理,利用光学追迹的方法建立三维光矢量扫描轨迹模型,计... 在空间激光通信终端中,精指向机构45°扫描镜振动轴绕不同轴系振动时,捕获跟踪CMOS相机上的扫描轨迹不正交,使得激光终端扫描概率降低、光轴在轨标定难度增大。为研究其内在机理,利用光学追迹的方法建立三维光矢量扫描轨迹模型,计算并仿真45°反射镜振动轴沿两组常用正交轴扫描时,CMOS相机上光矢量轨迹的正交性,搭建实验测试系统验证该计算仿真在精指向机构扫描过程反射光矢量的性能。研究结果表明:45°扫描镜振动轴绕P=(1/2,-1/2,√2/2)^(T)和P′=(1/2,-1/2,-√2/2)^(T)振动扫描轨迹的不正交度为19.47°,不随扫描角度的变化而发生变化,实验验证和理论结果一致;45°扫描镜振动轴绕z轴和P=(√2/2,-√2/2,0)^(T)振动时,由扫描角度和扫描轨迹正交性曲线关系,得出CMOS相机上扫描轨迹夹角随着扫描角度变化而变化,当扫描角度为9 mrad时,扫描轨迹的不正交度为6.4 mrad。该研究对空间激光通信终端精指向机构扫描的内在机理、安装方式、轴外视场光轴标定等有深刻的认识和指导意义。 展开更多
关键词 空间激光通信 激光终端 45°反射镜 扫描 光线追迹 正交性
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基于二维函数PST的离轴四反系统杂散光分析 被引量:1
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作者 杨开宇 金宁 +4 位作者 杨丹 普龙 徐曼 董树林 苏雷 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期146-154,共9页
离轴四反系统是顺应多光合一机载观瞄系统未来发展的光机核心部件。该类型系统容易受到视场外部强杂散光的影响,系统杂散光的点源透射率(PST)一般要求不大于10^(-4)量级,因此,对系统PST进行全方位扫描计算是分析和抑制其杂散光的关键。... 离轴四反系统是顺应多光合一机载观瞄系统未来发展的光机核心部件。该类型系统容易受到视场外部强杂散光的影响,系统杂散光的点源透射率(PST)一般要求不大于10^(-4)量级,因此,对系统PST进行全方位扫描计算是分析和抑制其杂散光的关键。针对系统的非对称性,将PST作为随杂散光入射空间水平角和垂直角变化的二维函数,用以评价外部杂散光的影响,同时建立了水平角、垂直角与光机建模所需绕坐标轴旋转的过程量的对应转换关系,编制了仿真控制程序,通过调用LightTools软件实现杂散光的自动追迹和PST的二维扫描计算。对多光合一离轴四反系统,计算了整个入射半球空间内、所有方向的杂散光对应的PST分布情况,从而筛选出对机载观瞄应用影响较大的三路杂散光,寻找到其传输的路径和关键表面。基于此,设计了内部遮光罩和挡光环,优化系统内部的杂散光陷阱结构,使得系统的PST峰值由原来10^(-1)量级降低至10^(-4)量级,在规避角范围以外小于10^(-7),可满足机载光电观瞄系统的使用要求。为离轴四反系统杂散光分析及抑制提供了依据。 展开更多
关键词 杂散光 离轴四反系统 扫描计算 点源透射率(PST) 机载观瞄
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A Compact MEMS-Based Optical Scanning System with Large Field of View for Lidars
7
作者 Yongjie Wang Ligong Chen 《Optics and Photonics Journal》 2021年第8期265-272,共8页
<div style="text-align:justify;"> In this work, a design of a compact optical MEMS-based lidar scanning system with a large field of view (FOV) and small distortion is presented. The scanning system ap... <div style="text-align:justify;"> In this work, a design of a compact optical MEMS-based lidar scanning system with a large field of view (FOV) and small distortion is presented. The scanning system applies an off-axis structure and the length of the system can be reduced to about 10 cm in an optimized way. Simulation results show that a large FOV is achieved under a uniform scanning scheme. In addition, the spot size less than 20 cm at distance of 100 m is also realized. The optical scanning system can be used for the vehicle-mounted Lidar. </div> 展开更多
关键词 MEMS mirror Lidar scanning System Beam Steering Optical Design
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一种基于集成扫描光栅微镜和改进型非对称式C-T结构的微型近红外光谱仪
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作者 谢瑛珂 王晰晨 +1 位作者 梁恒恒 温泉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期563-568,共6页
近红外光谱分析技术在航空航天、生物医药、环境检测、食品安全等众多领域均有广泛应用。高性能、微型化、低成本近红外光谱仪是制约基于近红外连续光谱分析的微小型检测装备发展的主要瓶颈,是当前光谱仪发展的主要研究方向。提出了一... 近红外光谱分析技术在航空航天、生物医药、环境检测、食品安全等众多领域均有广泛应用。高性能、微型化、低成本近红外光谱仪是制约基于近红外连续光谱分析的微小型检测装备发展的主要瓶颈,是当前光谱仪发展的主要研究方向。提出了一种基于微光机电系统(Micro-optical electro-mechanical system,MOEMS)集成扫描光栅微镜和改进型非对称式切尼-特纳(Czerny-Turner,C-T)光学结构的微型近红外光谱仪系统结构,分析了光谱仪系统和集成扫描光栅微镜的工作原理,基于光栅相关参数和光谱仪性能指标要求确定了集成扫描光栅微镜最大扫描角度。分析了改进型非对称式C-T初始光学结构像差,基于ZEMAX光学设计平台完成了光谱仪光学系统的仿真和优化设计,确定了系统关键参数。仿真分析了平凸柱面透镜对改进型非对称式C-T光学结构系统分辨率、检测灵敏度等性能参数的影响。基于仿真优化结果,完成了微型近红外光谱仪机械结构设计、加工与装调,搭建实验平台完成了光谱仪相关性能参数测试。结果表明,设计的基于MOEMS集成扫描光栅微镜和改进型非对称式C-T光学结构的微型近红外光谱仪,采用重庆大学自主研发的谐振频率为677.1 Hz的MOEMS集成扫描光栅微镜来实现同步扫描和分光,0.8 ms时间内即可完成一次波长范围800~1800 nm的光谱测量,光谱准确性与国外品牌光谱仪比较无明显差异,光谱整体分辨率半峰全宽(FWHM)≤11 nm,波长稳定性≤±1 nm;基于平凸柱面透镜的光学结构设计可将探测输出光强值提高15%以上,可有效提高光谱测量的灵敏度;同时,经过平凸透镜二次聚焦后的光斑尺寸更小,可选用感光面积小、截至频率大的单管探测器实现光谱探测,可降低系统成本、抑制外部光噪声,满足扫描频率较高的扫描光栅式光谱仪的光谱分辨率需求。因此,提出的基于MOEMS集成扫描光栅微镜和改进型非对称式C-T结构的近红外光谱仪满足高性能、微型化和低成本的光谱仪发展需求。 展开更多
关键词 集成扫描光栅微镜 MOEMS 微型近红外光谱仪 光谱分辨率 C-T光学结构
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大惯量扫描镜的滑模自抗扰控制 被引量:1
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作者 李家骏 王淦泉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期103-110,共8页
针对大惯量扫描镜伺服系统中因柔性连接所导致的机械谐振问题,本文提出一种非线性滑模自抗扰控制方法对机械谐振加以抑制.首先建立了伺服系统谐振数学模型,并分析了自抗扰控制抑制谐振的原理;然后建立了速度环滑模自抗扰控制器,并在计... 针对大惯量扫描镜伺服系统中因柔性连接所导致的机械谐振问题,本文提出一种非线性滑模自抗扰控制方法对机械谐振加以抑制.首先建立了伺服系统谐振数学模型,并分析了自抗扰控制抑制谐振的原理;然后建立了速度环滑模自抗扰控制器,并在计算机仿真软件中针对连续-离散混合模型进行仿真;最后在大惯量扫描镜机构上进行控制实验.仿真结果表明,采用滑模自抗扰控制后,机械谐振得到了抑制,系统的动态性能得到了提高,系统更接近于刚性连接系统.实验结果表明,扫描镜摆动过程中匀速段及反向加速段的机械谐振得到了有效抑制,位置跟踪精度得到了有效提高,达到了设计要求(<1′′). 展开更多
关键词 非线性控制 机械谐振 扫描镜 自抗扰控制 伺服系统 滑模控制
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基于FR4的多自由度电磁式扫描光栅微镜结构设计
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作者 周原媛 袁幸权 +2 位作者 温泉 卢国凤 李东玲 《遥测遥控》 2023年第4期109-116,共8页
本文面向低成本、高可靠、便携式光谱分析检测设备的需要,提出了一种基于FR4(Flame Retardant,阻燃等级为UL94V-O的板材,4表示树脂为环氧树脂、增强材料为玻璃纤维布)复合材料的多自由度电磁驱动微型集成扫描光栅微镜新结构。通过多自... 本文面向低成本、高可靠、便携式光谱分析检测设备的需要,提出了一种基于FR4(Flame Retardant,阻燃等级为UL94V-O的板材,4表示树脂为环氧树脂、增强材料为玻璃纤维布)复合材料的多自由度电磁驱动微型集成扫描光栅微镜新结构。通过多自由度结构设计,有效提升了微镜转动角度。建立了器件有限元仿真模型,开展了静力学、模态及谐响应分析。有限元分析结果表明:微镜能够在设定谐振模态下工作,其微镜与驱动线圈的位移比值为1.795,为大转角电磁式微型集成扫描光栅微镜设计提供了一种新方法。 展开更多
关键词 扫描光栅微镜 MEMS 电磁驱动
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工业型红外干涉仪的设计
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作者 石磊 孙长库 +1 位作者 夏恒新 李岩松 《分析仪器》 CAS 2023年第6期10-15,共6页
用于工业现场的傅里叶变换红外光谱仪不仅要求具备与实验室设备相近的信噪比和稳定性,而且仪器的体积和重量需要更小,且对抗震性、易维护性等要求更为严格。在充分利用立体角镜与平面反射镜相组合的光学原理的基础上,通过对影响干涉仪... 用于工业现场的傅里叶变换红外光谱仪不仅要求具备与实验室设备相近的信噪比和稳定性,而且仪器的体积和重量需要更小,且对抗震性、易维护性等要求更为严格。在充分利用立体角镜与平面反射镜相组合的光学原理的基础上,通过对影响干涉仪性能的影响因素进行量化分析,对仪器的设计方案提出指导,设计了一种双摆式的干涉仪光路结构,使仪器具有更高的稳定性。通过对仪器基本性能及标准样品的测试,表明仪器的性能完全能够满足实际测试的需求。 展开更多
关键词 傅里叶红外 光谱仪 干涉仪 动镜
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自补偿型双摆式干涉仪的设计
12
作者 石磊 孙长库 +1 位作者 夏恒新 李岩松 《分析测试技术与仪器》 CAS 2023年第3期304-308,共5页
受自身体积、重量、抗震性能等方面的限制,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)难以在工业现场的应用中取得很好的效果.在充分利用立体角镜与平面折返镜各自光学特性的基础上,设计了一种自补偿型的双摆式干涉仪,在光学原理上解决干涉仪稳定性的... 受自身体积、重量、抗震性能等方面的限制,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)难以在工业现场的应用中取得很好的效果.在充分利用立体角镜与平面折返镜各自光学特性的基础上,设计了一种自补偿型的双摆式干涉仪,在光学原理上解决干涉仪稳定性的问题.通过对扫描机构的电力学分析与建模,建立了控制器与扫描速度之间的关系,并利用高速数字信号处理(DSP)技术实现相应的控制算法,能够将速度误差控制在±0.2%的范围内.通过对仪器性能及标准样品的测试表明,仪器具有较高的信噪比与稳定性,能够满足工业应用的需求. 展开更多
关键词 干涉仪 双摆式动镜 仪器设计 傅里叶变换红外光谱仪
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基于FPGA的大气气溶胶激光扫描成像控制系统设计
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作者 李天冉 董理 +2 位作者 李守业 胡茂海 韩永 《单片机与嵌入式系统应用》 2023年第10期77-80,共4页
大气气溶胶中物质信息复杂多样,为更好地采集其中的颗粒粒径等信息,设计了一种基于FPGA的便携式激光扫描成像装置,该装置控制系统包括FPGA芯片、DAC模块、ADC模块、振镜系统、RS485串行通信以及网络图像传输模块等。由上位机发送指令,两... 大气气溶胶中物质信息复杂多样,为更好地采集其中的颗粒粒径等信息,设计了一种基于FPGA的便携式激光扫描成像装置,该装置控制系统包括FPGA芯片、DAC模块、ADC模块、振镜系统、RS485串行通信以及网络图像传输模块等。由上位机发送指令,两路DAC模块输出电压信号控制振镜在相互垂直方向进行全局扫描,结合光学成像系统对大气气溶胶样品扫描成像。实验结果表明,该控制系统能够实现精准激光飞点扫描及光电信号转换并完成扫描图像数据高速传输,满足了大气气溶胶颗粒粒径快速、高分辨率采集的需求。 展开更多
关键词 控制系统 FPGA 大气气溶胶 振镜扫描 AD53201
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超轻量化碳化硅扫描反射镜组件设计
14
作者 殷龙海 李骏驰 +4 位作者 李延伟 谢新旺 周育乐 郑仲 李鑫 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期641-645,共5页
为实现(165mm×96mm)矩形扫描反射镜组件的轻量化并保证反射镜面形精度与组件支撑刚度,提出了一种锥套柔节一体化的背部支撑方法,实现了重量小于0.5kg的超轻量化碳化硅反射镜组件设计。镜体材料的选择为碳化硅,支撑结构材料选择了... 为实现(165mm×96mm)矩形扫描反射镜组件的轻量化并保证反射镜面形精度与组件支撑刚度,提出了一种锥套柔节一体化的背部支撑方法,实现了重量小于0.5kg的超轻量化碳化硅反射镜组件设计。镜体材料的选择为碳化硅,支撑结构材料选择了铟钢。通过有限元仿真对扫描反射镜组件进行了仿真分析,并采用ZYGO干涉仪对实际的反射镜组件进行了检测。实验表明,在各方向重力的工况和轴系驱动时的扭矩作用下,扫描反射镜面形误差的均方根值(RMS)最大值为9.705nm,实际测试结果为10.125nm,误差为4%,满足RMS值优于12.6nm的要求;组件一阶固有频率302.25Hz,满足刚度要求。研究结果表明,锥套柔节一体化背部支撑方法合理、有效,解决了结构超轻量化与结构刚度、光学面形精度难以同时保证的难题。 展开更多
关键词 扫描反射镜 背部支撑 面形精度 支撑刚度
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应用于激光微显示中高速扫描的压电MEMS微镜
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作者 李浩祥 沈文江 余晖俊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期59-68,共10页
设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1155... 设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1155。改变PZT极性,实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外,完成了MEMS微镜在0℃~100℃不同温度下角度的变化实验,偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好,表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性,为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 压电微镜 压电陶瓷 微机电系统 激光光束扫描 AR/VR
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非接触式扫描反射镜转角测量系统 被引量:14
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作者 王洋 颜昌翔 +4 位作者 胡春晖 汪逸群 顾志远 张达 张新洁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期850-855,共6页
为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射... 为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明:系统的检测系统分辨率为2.5″,测角范围为11°,测角精度可达3″,可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。 展开更多
关键词 光谱成像仪 扫描镜 非接触测量 角度测量 多项式拟合 误差分析
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扫描镜动态面形变化和模态分析 被引量:13
17
作者 张卫国 冯卓祥 +1 位作者 陶忠 王虎 《应用光学》 CAS CSCD 2006年第1期58-61,共4页
为了分析某热像仪帧扫描镜在工作状态下的面形变化和产生2000 H z共振的原因,并提供改进设计依据,根据帧扫描镜运动曲线计算了帧扫描镜的扫描角速度和角加速度,用有限元分析软件I-DEA S计算了扫描镜在扫描、加速、减速过程中面型的变化... 为了分析某热像仪帧扫描镜在工作状态下的面形变化和产生2000 H z共振的原因,并提供改进设计依据,根据帧扫描镜运动曲线计算了帧扫描镜的扫描角速度和角加速度,用有限元分析软件I-DEA S计算了扫描镜在扫描、加速、减速过程中面型的变化和前10阶固有模态,分析了扫描镜在试验中产生2000 H z共振的原因,并对扫描镜结构进行了改进,重新计算了面型变化和前10阶模态,试验证明消除了共振现象。最后提出了扫描镜设计时应注意动态下的面型变化是否满足要求,以及固有模态要避开驱动力矩中的干扰频率等要点。 展开更多
关键词 扫描镜 有限元分析 变形分析 模态分析
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成像光谱仪运动补偿扫描镜的研制 被引量:12
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作者 汪逸群 刘伟 +1 位作者 颜昌翔 贾平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2703-2708,共6页
基于光、机、电一体化的设计思想,研制了一套高精度扫描镜机构,用于提高空间相机对某些特定暗目标的观测能力。首先,根据相机总体下达的性能指标,讨论了可行的驱动方案,确定了以步进电机为核心的系统控制方法。然后,介绍了驱动单元、精... 基于光、机、电一体化的设计思想,研制了一套高精度扫描镜机构,用于提高空间相机对某些特定暗目标的观测能力。首先,根据相机总体下达的性能指标,讨论了可行的驱动方案,确定了以步进电机为核心的系统控制方法。然后,介绍了驱动单元、精密轴系和扫描镜支撑结构3项关键技术。最后,给出了扫描镜机构的工程分析结果并进行了相关例行试验。试验结果表明:设计的扫描镜机构定位误差优于40″,在工作速度范围内相对速度精度优于7%(均方根值),主轴径向跳动误差为2μm,满足了空间相机对扫描镜机构在稳定性、位置和速度精度、体积、重量等方面的要求。 展开更多
关键词 扫描镜 成像光谱仪 空间相机 碳化硅镜 速度精度 位置精度
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航空相机的像旋转特性分析及其补偿方法 被引量:9
19
作者 王俊善 翟林培 +2 位作者 丁亚林 王晓军 肖占全 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期493-496,共4页
航空相机在多航迹成像方式中,随着45°反射镜绕光轴旋转对物进行扫描,物体反射像也将绕光轴进行旋转,为此必须采取消除像旋转的措施来保证成像质量。为阐述产生像旋转的原因,分析了扫描反射镜的像旋转特性;并在探讨消除像旋技术理... 航空相机在多航迹成像方式中,随着45°反射镜绕光轴旋转对物进行扫描,物体反射像也将绕光轴进行旋转,为此必须采取消除像旋转的措施来保证成像质量。为阐述产生像旋转的原因,分析了扫描反射镜的像旋转特性;并在探讨消除像旋技术理论的基础上,提出了一种反射镜与探测器同步转动消除像旋转的方法。在多航迹工作方式中,此方法为相机扫描机构连续扫描成像提供了必要条件。利用此方法还改进了以往步进式扫描机构的惯量大、扫描效率低的问题,并在实际工程中得以应用和证明。试验结果表明,该方法的同步旋转误差小于1/3像元,能够获得良好的图像效果。 展开更多
关键词 航空相机 像旋转 45°扫描反射镜 扫描成像
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航空遥感相机扫描反射镜支撑技术 被引量:20
20
作者 付芸 徐长吉 丁亚林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第6期550-554,共5页
从保证扫描反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了扫描反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨了扫描反射镜的支撑方式,以及各种支撑方式的适用范围;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想。通过CAD/CAE工程分析... 从保证扫描反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了扫描反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨了扫描反射镜的支撑方式,以及各种支撑方式的适用范围;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想。通过CAD/CAE工程分析软件,在各种情况下,对采用柔性支撑结构前后的反射镜组件进行分析,由有限元模型变形情况的对比分析,可以验证此种柔性支撑结构的有效性。最终通过相机的外场试验,由相机的成像质量确定了反射镜支撑结构的可靠性。 展开更多
关键词 航空遥感相机 扫描反射镜 柔性支撑结构 面型精度 CAD CAE
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