高精度离轴凸非球面反射镜的加工及检测

为了提高离轴凸非球面反射镜的面形精度和光轴精度,研究了离轴凸非球面反射镜的加工与检测技术。首先,描述了离轴三反消像散(TMA)光学系统以及作为该光学系统次镜的离轴凸非球面反射镜的光学参数和技术指标。然后,介绍了非球面计算机控制光学表面成型(CCOS)技术及FSGJ非球面数控加工设备。最后,给出了非球面研磨阶段检测用的轮廓测量法和离轴凸非球面抛光阶段检测用的背部透射零位补偿检测法,并对背部透射零位补偿检测中离轴凸非球面反射镜光轴精度的控制技术进行了研究。检测结果表明:采用背部透射零位补偿检测法检测得到的离轴凸非球面反射镜的面形精度为0.017λ(均方根值,λ=0.632 8μm);用Leica经纬仪测量反射镜的光轴精度其结果达到9.4″,满足光学设计技术指标要求。

红外双波段双视场成像告警系统设计

针对复杂环境下远距离点目标弱目标探测的需求,设计了红外双波段双视场成像告警系统。为提高其目标探测能力以及环境适应能力,该系统采用高阶非球面,减少系统镜片数量,提高系统透过率,同时校正轴上、轴外像差及高级像差,提高系统成像质量;采用光学被动消热差方式,实现了光学系统-40~60℃的无热化设计。采用旋转电磁铁为驱动元件,实现了80 ms大/小视场切换速度以确保目标在视场切换过程中不丢失。采用电限位、机械限位以及磁力锁紧机构作为限位组件,实现了大/小视场切换后光轴晃动小于两个像素的稳定精度。设计结果表明,该红外成像告警系统光机结构设计合理、结构紧凑、成像质量好,满足目标探测要求,在红外成像告警领域具有较好的应用前景。

应用于空间大型光机结构中的黏滞液体阻尼器

针对大型光机结构的结构特性,为抑制宽频噪声对结构指向稳定度及精度的影响,设计了一种可以在全频段提供高阻尼低轴向刚度的液体阻尼器。首先,对液体阻尼器的参数设计理论进行了分析;其次,通过微振动一体化集成仿真分析了引入液体阻尼器对整机的影响,由分析结果可知,在内外框架之间安装阻尼器,可以达到抑制宽频噪声的目的,一般情况下光轴指向精度(Line of Sight)可以改善50%以上,同时对结构特性改变较小;最后,设计了测试系统,对阻尼器参数的特性进行了实验研究,可知该液体阻尼器的阻尼系数随频率升高降低,在低频时可以达到18 574 N·s/m, 300 Hz时阻尼系数在300 N·s/m以上,轴向刚度约为28 659 N/m,随频率变化基本保持不变。结果表明:试验测试结果与仿真结果相符,液体阻尼器的刚度及阻尼参数的设计都达到了技术要求,根据仿真与试验的分析验证了阻尼器对大型光机结构振动抑制的有效性。

基于一体化轴系的消像旋组件设计

介绍了一种基于一体化轴系设计的棱镜消像旋组件,以及光学装调方法。该组件可用于机载光电雷达、车载周视瞄准仪等光学系统中,解决了光学系统像方图像旋转的问题。该组件采用一体化轴系设计,即在主轴上直接加工出轴承内圈沟道;主轴、滚珠、保持架与轴承外圈一体化装配。同时棱镜组件可以在主轴内实现一维调整,以确保棱镜视轴与机械轴的重合。通过本文所介绍的光学装调方法,可以使消像旋组件棱镜的光轴回转精度达到±12″。相对于其他消像旋组件的轴系设计,具有精度高、稳定性强、体积小、质量轻、结构简单、易于装调等特点。

卫星运动补偿技术初步研究

在建立卫星姿态运动学方程与姿态动力学方程的基础上,设计了姿态控制器,仿真结果表明该控制系统具有较好的动态和稳态性能;结合有效载荷的两维伺服控制系统模型,提出了卫星运动补偿方案。使用高精度星敏感器与陀螺组合姿态确定的软件,在各种干扰力矩作用下,对卫星运动补偿进行了数学仿真。结果表明,该方案可以提高有效载荷光轴指向精度和指向稳定度。