2m望远镜K镜支撑结构优化设计

为了使得某2m望远镜消旋K镜在重力环境温度变化的影响下镜面面形和结构刚度满足要求,设计了一种柔性支撑结构。KM1支撑方式采用背部三点支撑,通过有限元软件ANSYS对支撑位置进行优化。并基于伴随变换建立了柔性支撑杆的柔度矩阵,对柔性铰链的厚度、长度和宽度进行优化,使反射镜支撑刚度满足需求,并减轻热应力和装配应力面形的影响。KM2采用周边三点支撑,间隔120°均匀分布,支撑杆结构与KM1相同。在重力和均匀温降的联合工况下,KM1和KM2的有限元仿真结果达到了设计要求,KM1镜面面形RMS低于λ/40,KM2镜面面形RMS低于λ/60,一阶谐振频率均高于100Hz。

K镜消像旋机构在海洋卫星水色仪中的应用

介绍了海洋卫星水色仪的K镜消像旋机构,分析了K镜消像旋原理,讨论了K镜转动机构在结构、转动轴系、谐振频率分配、力矩裕度、长寿命润滑以及驱动控制设计中解决的主要问题,并对K镜机构首次在轨应用结果进行了介绍。

地平式望远镜消旋K镜的设计

地平式望远镜在进行天体目标跟踪观测时会产生像旋,即视场中的星体会围绕视轴中心旋转,给实时目标识别和基于多帧积累的图像处理算法带来了诸多不便.本文针对地平式望远镜的Coude光路,设计了一种通光口径较大,由三面平面反射镜组成的K镜消旋机构来消除像旋.消旋K镜由三面反射镜组成,通光口径为42mm,第一面反射镜与第三面反射镜的夹角选择为120°,使K镜通光口径较大,能在全光谱波段范围内使用.入射光线绕光轴转动一定的角度,K镜相应的转动入射光线转角的一半,则出射光线不产生旋转.第一面反射镜和第三面反射镜由两面平面镜固定在金属三角架上组成,替代由三棱体磨制的反射镜面,利用自准直平行光管和高准确度转台装配各反射镜,使K镜光轴和回转轴同轴,并采用直流力矩电机直接驱动,使系统具有较快的响应速度.测角元件采用Renishaw圆光栅,细分后的角分辨率为0.072″.

OK镜对泪膜和眼表的影响

目的探讨OK镜对泪膜和眼表的影响。方法检测配戴2年的32例(64眼)OK镜配戴者角膜荧光素染色、眼表虎红染色、BUT和Schirmer'Ⅰ试验,数据进行统计学分析。结果长期戴镜BUT、Schirmer'Ⅰ试验降低,与戴镜前比较,统计学分析差异有显著性意义;角膜上皮荧光素染色58眼(90.6%),其中以Ⅰ级、Ⅱ级染色为主,虎红染色27眼(42.2%);停戴后均恢复正常。结论长期配戴OK镜可引起泪膜稳定性下降、泪液分泌量减少和眼表面损害,其改变是可逆的,停戴后可恢复正常。

地平式望远镜像旋问题研究及消旋K镜设计

针对2m地平式望远镜系统的视场旋转问题,设计了K镜消旋方案。首先,通过对地平式望远镜物方视场旋转及像方视场旋转的分析,给出了K镜组件的消旋速度。其次,对K镜结构进行了详细方案设计,K镜子反射镜采用三点柔性支撑方式,避免在K镜装调过程中对反射镜面形精度产生影响。最后,通过仿真分析,K镜支撑结构具有较好的动态刚度,仿真实验中将柔性支撑与非柔性支撑结构进行对比,结果表明柔性支撑结构可以明显降低温度变化对K镜子反射镜面形精度的影响。

大口径望远镜消旋K镜旋转策略及准直技术研究

针对2m地平式望远镜像方视场旋转问题设计了消旋K镜装置。首先,根据K镜系统的光学传递特性,推导K镜消旋数学矩阵模型;其次,利用光线追迹方法,拟合了望远镜入瞳坐标与coude焦点坐标的转换关系,分析入射光经过coude光路后的视场旋转与望远镜方位轴、俯仰轴旋转的换算规律,从而计算得出望远镜消旋K镜的初始零位及旋转规则;然后,针对K镜的准直性问题,通过对其旋转过程K轴与主光路偏离误差周期性变化特性的分析,设计了基于帕斯卡窝线理论的K镜准直装调策略,将复杂的准直装调问题转化为数学方程参数修正问题,并建立K镜准直精度与帕斯卡窝线方程中关键参数的计算模型。最后,开展了K镜准直装调实验,在准直装调过程中反复修正模型中关键参数,使误差曲线不断趋近最优值。实验结果验证了本文所做研究的有效性及正确性。

2 m望远镜消旋K镜转台的模型辨识

针对某2 m望远镜消旋K镜转台,提出了一种基于Hankel矩阵奇异值分解的特征系统实现算法对系统的参数和阶次进行辨识。首先,以正弦扫描信号激励转台并同步采集位置反馈信息,利用谱分析法对测试数据进行分析,得到了系统的频率特性曲线;其次,对系统的Hankel矩阵进行奇异值分解,得到了K镜转台的结构模型;最后,采用特征系统实现算法对Hankel矩阵进行辨识,得到了K镜转台的参数模型。实验结果显示:K镜转台相对均衡的最小阶阶次为6阶,在系统的中低频段获得幅度±0.31 dB和相位±0.87°的辨识精度,相对于参数递阶辨识方法,分别提高了50.7%和23%。结果表明:该方法能够确定一个与系统外特性"等价"的相对均衡的最小阶状态空间模型,在辨识系统阶次和参数估计方面具有较好的可行性和实用性。

K镜光机结构优化设计与智能误差分配

以K镜消旋系统为例,针对光机结构中多误差源耦合和误差分配的问题,采用蒙特卡洛算法进行误差分解,并提出了类粒子群优化算法,对误差源进行智能误差分配,以指导工程化的加工公差分配和结构优化极限。首先,对一套悬臂式K镜消旋系统的光机结构引起的消旋指向精度进行误差来源分析;然后,通过蒙特卡洛算法结合粒子群优化方法对误差源进行智能分配,指导K镜关键零部件的优化设计和公差分配;最后,分别利用光机耦合仿真分析法和实验装调法对设计的K镜消旋系统进行消旋指向精度分析。结果显示,仿真分析获得消旋指向精度为6.95″,实验装调最优消旋指向精度为14.24″,验证了光机结构设计方案及其误差分配方案的可行性。

基于自适应自抗扰控制技术的2 m望远镜K镜的速度控制研究

为了满足2 m望远镜系统中消旋K镜伺服系统的速度控制性能,提出一种基于控制律参数自适应的自抗扰控制新方法。首先,基于速度回路被控对象,设计了二阶线性扩张状态观测器,以实现对扰动的实时观测;然后,为了提高速度环动态和稳态性能,采用回归分析方法,设计了控制律参数基于输入速度变化而自适应调整的比例控制器;最后,搭建了消旋K镜伺服控制实验系统,在速度阶跃信号激励下开展实验研究。结果显示:与传统PI和自抗扰控制器相比,系统以0.001(°)/s速度运行时,稳定时间从7.3 s、3.2 s减少至0.9 s;以10(°)/s速度运行时,系统超调量从8%、62%降低至无超调;在中低频段的扰动抑制能力最大提高了23 dB,性能得到了提高,可满足K镜伺服系统高精度的速度控制性能要求。

消旋K镜反射镜支撑结构设计

针对地平式望远镜消旋K镜系统中子反射镜支撑问题,设计了一种三点底支撑及芯轴侧支撑的联合支撑方法,并对该支撑结构展开了深入的仿真分析与实验研究。根据圆形反射镜径厚比与反射镜自重变形的关系,确定了反射镜的厚度。根据反射镜运动学安装原理,设计了柔性底支撑加芯轴侧支撑的结构,芯轴侧支撑环具有柔性切槽,柔性环节确保底支撑与侧支撑应力互不干涉。通过有限元软件Ansys建立反射镜参数化模型,优化了三点底支撑及侧支撑粘结位置,并且分析了反射镜支撑面形精度。进行了反射镜粘接实验,搭建了反射镜面形检测实验平台,进行了反射镜支撑面形精度检测实验。实验结果表明:反射镜面形精度均方根(RMS)值为12 nm、峰谷值(PV)为76 nm,接近仿真分析结果。实验结果验证了消旋K镜反射镜的支撑结构具有正确性与可行性,并满足系统设计要求。

大型望远镜消旋K镜准直技术研究

针对2m地平式望远镜像方视场旋转问题设计了消旋K镜装置。根据K镜系统的几何光学传递特性,推导K镜消旋数学矩阵模型;利用光线追迹方法,拟合了望远镜入瞳坐标与Coude焦点坐标的转换关系,分析入射光经过Coude光路后的视场旋转与望远镜方位轴、俯仰轴旋转的换算规律,从而计算得出望远镜消旋K镜的初始零位及旋转规则;针对K镜的准直性问题,通过对其旋转过程K轴与主光路偏离误差周期性变化特性的分析,设计了基于帕斯卡窝线理论的K镜准直装调策略,将复杂的准直装调问题转化为数学方程参数修正问题,并建立K镜准直精度与帕斯卡窝线方程中关键参数的计算模型;开展了K镜准直装调实验,在准直装调过程中反复修正模型中关键参数,使误差曲线不断趋近最优值。实验结果验证了本文所做研究的有效性及正确性。

天文望远镜消旋K镜光学结构设计及分析

大型光学天文望远镜中存在由于不同坐标系转换造成的物方视场旋转和望远镜内部光路中折轴平面反射镜之间的相对转动造成的像方视场旋转。为了提高空间分辨率和获得稳定的图像,需要对视场旋转进行补偿(消旋)。采用K镜作为消旋器件,并通过矩阵方法分析其消旋原理及消旋条件,由此把K镜分为两种结构:对称式和非对称式。与棱镜类似,K镜对系统光轴和成像有影响。在设计时,K镜的口径、体积和角度需要考虑加工装调和望远镜整体光路的要求,在满足要求后,可进行一定的优化。用Zemax可实现对K镜的光学设计,最后用空间几何关系来计算装调误差,并利用MATLAB和Zemax得到误差分析结果。

3D4K外视镜在神经外科临床教学中的应用

目的研究神经外科临床教学中3D4K外视镜的应用效果。方法选取2019年1月—2021年12月期间在海军军医大学附属长征医院60名神经外科临床专业学生作为研究对象,按随机数表法对等分为两组,各30名。对照组采用传统教学法,干预组采用裸眼3D4K外视镜教学法,对比两组教学满意度、理论知识成绩及教学效果。结果与对照组总满意率(70.00%)比较,干预组(93.33%)总满意率更高,差异有统计学意义(P<0.05)。干预组脊髓肿瘤手术适应证、禁忌证、相关解剖知识、围术期管理以及并发症理论专业知识成绩均更高,差异有统计学意义(P<0.05)。干预组专业知识、专业技能、临床思维、临床沟通及学习兴趣均更高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论神经外科临床教学中3D4K外视镜可提高理论知识,提高学生兴趣,以缩短神经外科医生培养时间。

消除45°旋转扫描反射镜像旋转系统的研究及应用

研制了在宽波段范围内采用“Ｋ镜”来消除４５°旋转扫描反射镜像旋转的系统，并进行了理论上的推导和海洋卫星水色扫描仪的实际应用，证明该系统能很好地消除４５°旋转扫描反射镜产生的像旋转，从而提出４５°旋转扫描反射镜加“Ｋ镜”

如有近视 还是戴镜

孩子一旦患了近视,家长便十分着急。常常咨询“近视有治吗?”“OK镜行吗?”“手术可以吗?”等等。尤其到了每年暑假,家长都想利用假期休息,通过一些治疗如药物、针灸、埋耳针及理疗仪器等,使孩子摘掉眼镜。但目前试图寻找一种能治愈近视的方法是不现实的。 近视眼(屈光不正)与近视病(一类变性疾病)是两个不同概念。OK镜及各种屈光性手术(近视眼手术)是降低近视屈光度的方法,像感冒发热降温一样,属对症处理。

光学像消旋系统在FY-3 MERSI图像定位中的应用

45°旋转扫描反射镜模式是一种最常见的光机扫描模式。但45°镜的旋转反射会产生像旋转,对于线列探测器并扫成像系统时会产生轴外视场无法配准。在遥感图像地理定位计算中,如果只考虑45°旋转扫描反射镜的反射成像,也同样会造成地理定位结果在轴外的大误差。在遥感图像地理定位处理中,计算了K镜反射特性矩阵,通过光学矢量反射和旋转计算,在图像地理定位结果中消除了轴外误差。在分析了45°旋转扫描反射镜产生像旋转原因基础上,给出了在遥感图像地理定位中45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统的处理方法。将该方法用于FY-3 MERSI 10元并扫探测器的遥感图像地理定位处理,在图像定位结果中减小了误差,地理定位结果平滑连续。并讨论了45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统对遥感图像地理定位可能造成的其他误差。该方法同样适合于其他45°旋转扫描反射镜和K镜像消旋系统以及多元并扫遥感仪器的图像地理定位。

周视扫描成像红外双波段光学系统设计

介绍了一种周视扫描双波段红外光学系统,该系统利用K镜消除像旋转,能对中波3～5μm、长波8～10μm光谱进行双波段成像,且同时具有较大的扫描视场和较宽的光学口径.系统结构简单,装调方便,成像质量优良.

角膜塑型术致角膜损伤并继发感染调查分析

目的 探讨角膜塑型术(OK镜)致角膜损伤并继发感染的原因。方法 对1998～2002年以来接受角膜塑型术者778例1475眼中所发生的角膜损伤980眼及继发感染7眼进行观察。结果 本组角膜塑型术1475眼中有角膜上皮不同程度损伤者987眼(66.92％)。其中980眼(66.44％)为单纯角膜上皮脱落;有7眼(0.48％)角膜浅层损伤继发细菌感染,停戴OK镜后经治疗2～7天痊愈,5眼遗留角膜斑翳。其中戴片15～36月发生角膜损伤并继发感染者6眼;另1眼戴片3月继发感染。5眼细菌培养为阳性;另2眼未作细菌培养。结论 角膜塑型术戴镜片时要注意规范操作,如有损伤角膜的先兆症状应立即停止戴用镜片并及时治疗。