光电设备中球罩的视轴误差研究

光学窗口是光电设备中必不可少的光学元件,对处于大视场成像或全方位扫描工作模式的光电系统,常采用曲面形式的同心球罩作为光学窗口。球罩加工过程中的球心偏差和装配过程中与光电系统入瞳中心的偏差都会对光电系统的视轴角度带来误差。推导了球罩加工、装调误差对光电系统视轴影响的数学表达式,分析了各误差对光电系统视轴的影响,得到了球罩的各误差环节对光电系统视轴影响的规律,对球罩的设计和在光电系统中的使用具有重要的意义。

大气环境下基于目标照明回光的视轴误差校正实验研究

理论分析了激光瞄准系统中视轴误差与目标照明回光的关系.介绍了同时具备激光束发射与瞄准偏差校正功能的自适应光学器件——自适应光纤准直器的原理.搭建了光束经200 m水平大气传输的激光瞄准实验平台.基于二维目标和三维目标的照明回光,利用随机并行梯度下降算法分别实现了不同初始视轴误差下的瞄准闭环校正.实验结果表明,闭环后二维目标和三维目标的视轴校正残差评价参数分别小于6%和10.8%,校正精度均在理论范围内.最后,分析了算法参数对动目标瞄准的影响.

光电平台球罩的视轴指向误差分析

利用平面几何与立体几何基础理论和光的折射基本定律,理论计算了光学球罩内任意点光源以任意方向经过球罩后输出激光轴向偏差角度。结合光学球罩内光电探测接收系统与激光发射系统的波段不同,分析了激光发射与目标探测之间的误差,模拟计算了发射激光与目标探测误差的变化规律。计算结果表明,当发射激光波段与探测目标辐射波段不一致时,需要考虑两者之间经过球罩的视轴误差,在光电系统中进行必要的误差补偿,实现精准探测与目标跟踪。

飞轮扰动下大口径长焦距光学成像系统的视轴误差的分析与试验

为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。

稳定平台轴系精度对视轴指向误差的影响分析

为提高双框架稳定跟踪平台的控制精度,需要对机械误差造成的视线角误差进行严格的控制,要求设计轴系在现有加工水平和轴承精度水平的基础上保证高的回转精度。轴承孔的同轴度、轴承跳动、结构挠度等是影响轴系回转精度的主要因素,文中对这些因素造成的轴系回转误差进行了分析与综合,并针对某样机进行定量的分析,得到了轴系的运动误差,计算了由此造成的视轴指向误差。通过分析计算,轴系误差造成的视轴指向误差满足设计指标的要求,从而验证了结构设计的可行性和合理性。

Isight环境下基于视轴抖动误差的镜头结构优化

为了在机载振动环境下获得满足光学性能指标要求的偏振成像光谱仪镜头的最佳结构性能,建立了基于视轴抖动误差的优化模型,并在Isight集成优化环境下对该模型进行了求解。首先,阐述了视轴抖动误差影响光学系统性能的原理并根据光学系统模型和指标需求设计了镜头的初始结构;其次,推导了视轴抖动误差的计算方法并建立了基于视轴抖动误差的优化模型;最后,在Isight环境下,使用多岛遗传算法对优化模型进行了求解。结果表明:在满足镜头视轴抖动误差的要求下,镜筒质量降低了17.4%,镜头光学系统传函为0.4(77 lp/mm),满足设计指标要求。提出的优化方法引入镜头视轴抖动误差作为优化约束,拓展了光机结构优化的内涵,为同类结构的优化提供了新的思路。

电视跟踪系统误差分析

分析了电视跟踪系统的垂直轴、水平轴、视轴、编码器、电视脱靶量五个误差源产生误差的原因,探讨了误差的取舍方法及相应的计算公式.给出了方位、俯仰误差与系统精度的关系.经实验测试,系统精度满足设计要求,验证了误差分析的正确性.