空间可展天线索网反射面形面偏差分析

在航天领域,索网结构主要是用于支撑空间可展天线反射面以使其形成需要的曲面形状。索网结构直接影响着天线的工作性能,因此对其进行分析研究非常必要。为此,首先对空间可展天线上常用的四种索网结构(无环辐射状索网,有环辐射状索网,准地测索网,三向索网)的组成进行叙述,而后通过对单根索的受力变形关系分析,建立整个索网结构的受力与变形间的关系式;其次,利用力密度法建立索网结构的节点位置与索内力关系式,并利用优化方法获得各索段的内力;最后,根据索内力获得节点的位移,进一步求得各索网结构的形面偏差。通过形面偏差的计算结果表明:三向索网的形面偏差最小,其工作性能最好。

晶体各向异性及工艺参数对蓝宝石切片加工面形偏差的影响

在多线锯切片加工中,由于蓝宝石晶体材料的各向异性,不同加工位置处的力学性能不同,导致金刚石线锯在垂直进给方向上产生偏移,从而造成切片加工晶片面形偏差。为深入研究晶体各向异性对切片加工晶片面形偏差的影响机制,通过分析蓝宝石晶体材料的特性,并计算常用晶面弹性模量分布情况,结合线锯受力情况模拟,计算晶片的面形偏差,分析工艺参数对面形偏差的影响。结果表明:C面、A面和M面晶片面形偏差不受蓝宝石各向异性的影响;R面晶片切片加工时,可选择切片进给角度为90°或270°以获得较小晶片面形偏差;减小比进给速度或采用变速进给方法可降低晶片面形偏差。

离心熔铸非球面镜镜胚面形偏差工艺参数的敏感性研究

离心熔铸技术在大口径非球面镜镜胚的制造方面具有独特优势。本文通过自行研制的缩比模型实验机进行试验,深入研究了离心熔铸工艺及成型镜胚质量,详细介绍了模具涂层的制备、离心熔铸的加热及冷却等工艺过程,制备了非球面镜镜胚模型。采用数值模拟与试验研究相结合的方法,对所得镜胚面形偏差工艺参数的敏感性进行了研究。分析了模具的热膨胀系数、镜胚冷却速率、直径及加热温度对面形偏差的影响,得到了偏差工艺参数的敏感性规律。通过对面形偏差进行两次迭代补偿,面形偏差值从-84μm降到33μm,补偿后的结果满足设计要求。采用离心熔铸技术,可以制备满足上表面垂直偏差在30~40μm范围内的非球面镜镜胚。

轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响

为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响,建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型,即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数,并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母线偏离锥镜的出射光场及光强分布进行了理论分析与数值模拟.结果表明:锥镜母线内凹时,光场强度变小,焦深延长,纵截面光场逐渐发散,沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变大;锥镜母线外凸时,光场强度激增,焦深变短,纵截面光场逐渐汇聚,沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变小;锥镜顶点呈双曲线分布时,光场振荡加剧,场强和焦深几乎不变,纵截面光场发散后逐渐恢复至均匀分布状.研究结果可为分析轴棱锥透镜锥面加工误差对无衍射光束传播特性的影响、进一步完善无衍射光束衍射场理论,以及拓宽其工程应用范围等提供参考.

数字电影反光镜3D扫描面形检测与评价

通过3D扫描的方法,对椭球反光镜的面形进行了检测,并与标准椭球面形进行最佳拟合对比,以E210反光镜为例。结果表明:3D扫描能够完成椭球反光镜的检测,E210反光镜在底孔部位存在加工过量,在端口部位存在近似"十字形"对称的加工不足的现象,加工误差范围为-0.06mm～+0.08mm,符合轮廓度误差±0.1mm的要求。3D扫描点云能够进行逆向反求并建立实际反射面模型,进一步模拟反光镜的反射光斑形状、大小等参数,模拟结果与检测结果一致。

反射镜面形三坐标白光扫描检测精度研究

检测与评价是保障遥感器光学镜面各加工阶段面形精度的必要条件。在镜面加工的铣磨、研磨、粗抛阶段,由于面形偏差及粗糙度过大,通常采用三坐标接触式测量法来测量评价面形质量从而指导面形加工,但检测效率低。文章阐述了一种基于三坐标测量机的新的、非接触式光学检测方法——三坐标白光扫描,同时对该检测方法的扫描参数、反射镜表面反射率是否影响检测精度开展了实验研究,并与三坐标接触式测量法进行了精度比对。研究表明白光扫描检测精度不受扫描参数及反射镜表面反射率的影响,且与接触式三坐标测量法精度基本相当,同时提高检测效率80%以上。

移相数字波面干涉仪检定平晶平面度

本文介绍我所与南京英特飞光电技术有限公司共同研发移相干涉系统，运用移相干涉原理，在菲索干涉仪基础上增加移项器、干涉仪控制器、干涉图像移项采集系统和干涉图移项分析软件，形成数字波面干涉仪，并对数字波面干涉仪的不确定度进行分析评定。

注射与注射压缩成形工艺对精密透镜面形偏差及光学畸变影响的对比研究

为提高精密聚合物透镜模组的光学性能,以大直径非球面透镜为研究对象,分析了注射与注射压缩成形工艺透镜面形偏差的差异,并通过透镜模组成像计算研究了透镜面形偏差对模组光学畸变的影响规律。结果表明:注塑成形工艺因素导致透镜面形偏差且分布不均匀,注射压缩成形工艺能够有效降低透镜面形偏差;单个透镜的面形偏差大小与模组光学畸变性能优劣并不完全呈正相关,模组网格畸变与TV畸变随透镜面形偏差的降低而减小。透镜模组中各透镜的光学功能与面形特征相互耦合,仅降低透镜的面形偏差无法提高透镜模组的整体成像性能,需要综合考虑模组中各透镜的功能、性能指标要求与面形特征等因素,建立与具体成像指标相关联的透镜面形偏差评价标准。

构架式可展开天线结构设计的程序实现

可展开天线的反射面是通过在可展开背架结构上铺覆金属丝网格薄膜形成的,所以存在一个形面偏差.为了满足给定的形面精度指标,必须预先设计杆的长度、数量以及互成的角度等量值.本程序编制时采用了计算功能强大的M atlab语言,并用C++制作界面.计算结果具有很高的实用价值.

桁架式可展开天线精度计算方法

为了建立单元尺寸与反射面精度的关系模型来指导天线结构设计,分别用单元上取点、应用于球体及抛物面的浅壳理论推导了3种不同的误差计算方法,并进行了对比.用基于PhotoModeler软件建立的非接触摄像测量系统,对口径为2 m的天线模型进行了反射面精度测试及展开重复精度试验,将试验结果与误差的理论计算方法进行对比,验证了应用于抛物面的浅壳理论推得的公式估算反射面精度更精确,应用于球体的浅壳理论推得的公式使用方便,计算结果与应用于抛物面的线壳理论公式所得结果较接近,单元上取点推得的精度计算公式可以用来估算拟合抛物面的拟合焦距,指导天线调焦机构的设计.

椭球反光镜三坐标检测与逆向分析

采用三坐标测量法对磨削加工及模压热成型两种工艺的椭球反光镜进行了面形测量,与标准型线全局比对获得了椭球面形的偏差,结果表明磨削反光镜存在峰谷误差分布,而模压热成型反光镜误差曲线近似于线性分布。采用Tracepro对两种反光镜进行了应用模拟,磨削反光镜的光利用效率是模压热成型反光镜的92%。采用光学成像法观察了反光镜的出射光分布情况,磨削反光镜出射光呈现环状条纹亮暗分布,而模压热成型反光镜出射光呈现云状光强分布。

X射线聚焦望远镜镜片黏接装配的数值模拟和分析

对采用圆锥嵌套Wolter-I型结构的X射线聚焦望远镜在装配过程中产生的面形偏差进行了模拟和分析。首先,利用ANSYS有限元软件建立二维模型。然后,以实际装配步骤和夹具为加载和边界条件,通过分析不同半径镜片的装配过程,得到了面形偏差与三根压条的载荷关系曲线,由此优选出了不同半径镜片对应的最佳装配载荷。分析显示:除对应的最大面形偏差外,优选出的装配载荷均可控制在0.1μm以内,满足装配精度要求,而且对应装配载荷下玻璃镜片的最大Mises应力也均小于玻璃的强度极限,不会在装配过程中失效。此外,建立了三维分析模型并与二维简化模型分析结果进行了比较。结果显示:计算偏差主要集中在镜片的前、后两端约5mm范围内,最大偏差为2.3μm;镜片中段两种模型的计算偏差小于0.03μm,表明提出的二维简化模型可以用于玻璃镜片装配的快速面形偏差分析和载荷确定。文中对镜片装配过程的分析可为提高装配精度提供理论依据。

象差理论与计算

O435.2 94031593光学零件制造的系统装配的公差计算方法研究[学,中]/郑阳;中科院光电技术研究所.—65页.—1993.4从理论上分析了二维中心偏、面形偏差及温度的波动对成像质量的影响.建立、完善了二维偏心象差理论的数学模型,介绍了确定二维偏心公差值的一种新的算法一不等权分配象差的矢量法.首次尝试建立了具有局部面形偏差的面形方程式.

非传统材料制成的光学反射镜

在过去的一个世纪里,光学望远镜只是沿着建造反射镜系统的道路来发展的,直到现在,玻璃和以玻璃为基础的晶体材料在反射望远镜的制作过程中起着重要的作用,因此我们称之为传统光学材料.

样板检验法测量角膜曲率计用计量标准器的不确定度评定

角膜曲率计用计量标准器是用来检定和校准角膜曲率计的重要计量器具。本文首先介绍了角膜曲率计用计量标准器的组成、用途和主要计量性能，然后对其曲率半径的测量、计算和不确定度评定进行了分析。结果表明，利用样板检验法测量角膜曲率计用计量标准器的曲率半径时，标准参考球面对曲率半径测量结果的不确定度影响最大，其次是被检标准器本身面形误差的影响，检测区域直径测量不确定度的影响最小。