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主镜半主动支撑的力矩校正方法研究 预览
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作者 刘祥意 王富国 +2 位作者 张景旭 范磊 王文攀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期250-257,共8页
主镜支撑技术一直是大口径望远镜技术的关键技术,以2 m SiC轻量化主镜为研究对象,探究了通过力矩校正的半主动支撑方法,用于校正一些由于加工误差、装配误差等因素引起的一些不可预知的因素所导致的低阶波前像差。首先建立有限元仿真模... 主镜支撑技术一直是大口径望远镜技术的关键技术,以2 m SiC轻量化主镜为研究对象,探究了通过力矩校正的半主动支撑方法,用于校正一些由于加工误差、装配误差等因素引起的一些不可预知的因素所导致的低阶波前像差。首先建立有限元仿真模型,进行仿真分析,分别在6处Tripod柔铰处施加两个方向正交的,大小为1 Nmm的单位校正力Mx和My,共分析12种工况下的主镜变形情况;然后利用微小变形的线性叠加原理,分析计算该力矩校正方法对低阶波前像差的校正能力,由分析计算可知,该力矩校正方法对于加工、装配及装调过程中最常出现的倾斜和像散具有很好的校正能力,可以将初始镜面RMS值归一化为1/10λ(λ=632.8 nm)的像差,分别校正到0.687 nm和2.97 nm,校正能力分别为98.9%和95.3%,所需的最大校正力矩分别为6.3 Nmm和19.9 Nmm;然后根据主镜的whiffletree支撑结构,设计了力矩校正结构方案;最后通过试验验证柔性薄片力矩校正结构形式的可行性,进而验证半主动支撑力矩校正方案的可行性,为半主动支撑的工程应用积累了一定的宝贵经验,具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 SIC 支撑 力矩校正
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大口径望远镜主镜支撑系统装调 预览
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作者 赵勇志 邵亮 +2 位作者 明名 吕天宇 刘昌华 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2017年第9期267-274,共8页
针对1.2 m大口径望远镜主镜支撑系统,为保证主镜面形精度均方根要求,提出了一种有效的装调方法。该主镜支撑系统结合运动学原理,分别设计了Whiffletree轴向支撑和柔性切向杆侧向支撑结构,以保证其在较大温差范围内(-20~60℃)以... 针对1.2 m大口径望远镜主镜支撑系统,为保证主镜面形精度均方根要求,提出了一种有效的装调方法。该主镜支撑系统结合运动学原理,分别设计了Whiffletree轴向支撑和柔性切向杆侧向支撑结构,以保证其在较大温差范围内(-20~60℃)以及不同俯仰状态下(垂直-水平)始终具有较好的面形精度。机械加工误差及安装误差使柔性机构在组装过程中极易引入装配应力,明显地增大主镜表面变形。借助于有限元软件对装调过程中可能出现的误差进行仿真分析,根据结果制定装调流程,并对实际装调进行指导。完成主镜支撑系统装调后,采用补偿器和干涉仪对主镜的垂直检测及水平检测,检测出两种状态下主镜的实际面形误差分别为λ/42和λ/31(λ=632.8 nm)。 展开更多
关键词 支撑 有限元分析 装调 面形精度检测
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可见光粗跟踪成像镜头光机结构设计 预览 被引量:4
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作者 王槐 代霜 +1 位作者 范磊 赵勇志 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1190-1197,共8页
为某在研地基光学望远镜设备设计了300 mm口径的可见光粗跟踪成像镜头的光机结构。采用弯月形结构优化使主镜重量减少了41.2%。针对传统胶粘接固定结构的不足提出了采用弹性压紧方式的主镜支撑结构,采用Patran有限元仿真软件对不同倾角... 为某在研地基光学望远镜设备设计了300 mm口径的可见光粗跟踪成像镜头的光机结构。采用弯月形结构优化使主镜重量减少了41.2%。针对传统胶粘接固定结构的不足提出了采用弹性压紧方式的主镜支撑结构,采用Patran有限元仿真软件对不同倾角、不同温度状态下,带支撑的主镜面形精度进行了分析;制定了装调方案,室内采用Zygo干涉仪检测带支撑的主镜面形精度检测结果为0.04λ(RMS),可见光波长λ的设计参考值为0.633μm,长焦端和短焦端的系统波像差均为0.132λ(RMS);室内采用平行光管进行星点检验、分辨率检验和外场对北极星成像试验结果显示,系统成像质量满足设备要求;验证了主镜支撑结构和镜头光机结构设计的合理性,为研制同类型镜头的光机结构提供了设计依据和技术途径。 展开更多
关键词 可见光 成像 支撑 光机结构
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1.2m微晶主镜的新型支撑 预览 被引量:3
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作者 邵亮 赵勇志 +3 位作者 明名 吕天宇 刘昌华 王洪浩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2462-2470,共9页
针对1.2m微晶主镜,提出了基于6套柔性切向杆机构的侧向支撑与基于18点半柔性Whiffletree机构的轴向支撑相结合的新型主镜支撑方案,用于保证该主镜在较大温差范围以及不同俯仰角度下始终保持良好的面形精度及较高的系统刚度。分析了该机... 针对1.2m微晶主镜,提出了基于6套柔性切向杆机构的侧向支撑与基于18点半柔性Whiffletree机构的轴向支撑相结合的新型主镜支撑方案,用于保证该主镜在较大温差范围以及不同俯仰角度下始终保持良好的面形精度及较高的系统刚度。分析了该机构的工作原理,实验测试了主镜的面形精度及支撑系统的模态。机构分析表明该支撑方式可有效保证主镜定位精度和面形精度,并具有热解耦能力;有限元分析确认系统具有良好的支撑性能;面形精度检测得出主镜光轴垂直面形精度RMS达15.25nm,光轴水平面形精度RMS为20.75nm,模态测试则获得主镜支撑系统的一阶固有频率为60.3Hz。实测结果验证了该新型主镜支撑系统具有良好的面形保持能力及支撑刚度,分析结果与实测结果符合度较好,主镜光轴垂直和水平状态面形精度RMS的相对误差分别为14.0%和17.8%,一阶固有频率相对误差为10.8%。得到的结果验证了有限元建模及分析的可信性,支撑系统设计方案的合理性及相关理论推导的正确性。 展开更多
关键词 微晶 支撑 面形检测 模态测试 有限元分析
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望远镜主镜支撑用液压缸研究与设计 预览 被引量:3
5
作者 李剑锋 《长春理工大学学报:自然科学版》 2014年第3期32-37,共6页
液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并在考虑存在残留空气的情况下... 液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并在考虑存在残留空气的情况下,分析了液压缸轴向刚度,得到了此种情况下液压缸的轴向刚度理论表达。发现存在残留空气会显著降低液压缸的轴向刚度,而提高初始压强则会提高液压缸的轴向刚度,在实际应用中0.5MPa初始压强可以保证液压缸刚度达到10N/μm。 展开更多
关键词 支撑 液压支撑 液压缸 轴向刚度
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望远镜主镜支撑用液压缸设计研究 预览 被引量:3
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作者 李剑锋 《长春理工大学学报:自然科学版》 2013年第3期75-80,共6页
液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,... 液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,得到液压缸的轴向刚度关于各个设计参数的理论表达。并分析了各个设计参数对液压缸刚度的影响。发现液压缸的轴向刚度只是和滚动薄膜的各项参数有关,和滚动薄膜的弹性模量成正比,且受滚动薄膜几何参数如薄膜的厚度、高度、内外圈半径等影响。 展开更多
关键词 支撑 液压支撑 液压缸 轴向刚度
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采用液压Whiffle-tree的大口径主镜轴向支撑 预览 被引量:13
7
作者 范磊 张景旭 +1 位作者 邵亮 赵勇志 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期2126-2131,共6页
轴向支撑对大口径主镜的定位及镜面变形有着重要的作用,为了深入开展该课题的研究,在传统机械whime.tree支撑的基础上引入了轴向液压Whiffle,tree支撑。首先,从三点运动学定位支撑原理出发,介绍了Whiffle.tree支撑的特点与分类... 轴向支撑对大口径主镜的定位及镜面变形有着重要的作用,为了深入开展该课题的研究,在传统机械whime.tree支撑的基础上引入了轴向液压Whiffle,tree支撑。首先,从三点运动学定位支撑原理出发,介绍了Whiffle.tree支撑的特点与分类,着重对比分析了液压Whiffle.tree和机械Whiffle.tree支撑的优缺点。进而,根据液压Whiffie.tree的特点,分析推导了其建模方法,并运用该方法对一块18点液压轴向支撑的大口径主镜进行了静力学分析与优化,拟合后镜面变形RMS值为18.6nm,满足设计要求。同时通过对不同建模分析结果的对比,验证了该建模方法的合理性和正确性,为大口径主镜的轴向支撑分析提供了一种参考。 展开更多
关键词 大口径望远 支撑 液压Whiffle-tree 有限元
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望远镜主镜支撑中粘接连接的热应力研究 预览 被引量:2
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作者 李剑锋 杨飞 +1 位作者 明名 邵亮 《长春理工大学学报:自然科学版》 2012年第1期13-17,共5页
支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比机械紧固方式,粘接连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。但由于粘接连接中镜子和粘接层的材料不... 支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比机械紧固方式,粘接连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。但由于粘接连接中镜子和粘接层的材料不同,在温度变化时,会引起较大的热应力,从而影响主镜的面形质量,因此对粘接链接中的热应力也需要进行研究。为此本文使用有限元方法对粘接层的热应力进行了系统研究,采用了MMT望远镜的支撑结构形式,通过计算镜子表面热应力分布情况,找到热应力最大值,并研究了几何因素、粘接层厚度和粘接层模量对热应力最大值的影响。 展开更多
关键词 粘接连接 支撑 热应力 有限元分析
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极轴式望远镜主镜支撑结构对镜面变形的影响 预览 被引量:14
9
作者 范李立 张景旭 +4 位作者 杨飞 吴小霞 孙敬伟 王槐 明名 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期 173-177,共5页
根据极轴式望远镜的工作特点,以口径为700 mm的极轴式望远镜主镜室系统为例,确定了一套主镜支撑方案。借助于有限元分析软件MSC.Patran详细地建立了系统的有限元模型,选取多种工况,分析了系统在自重作用下的镜面变形情况,绘制了镜面变... 根据极轴式望远镜的工作特点,以口径为700 mm的极轴式望远镜主镜室系统为例,确定了一套主镜支撑方案。借助于有限元分析软件MSC.Patran详细地建立了系统的有限元模型,选取多种工况,分析了系统在自重作用下的镜面变形情况,绘制了镜面变形误差PV值和RMS值的变化曲线。结果表明:镜面变形主要受α角的影响,随着α的增大而减小,径向支撑效果优于轴向支撑效果,镜面变形误差满足设计指标要求。在主镜室系统竖直放置时,利用Zygo干涉仪测得带支撑结构的镜面变形误差RMS值为28.48 nm,表明主镜在该支撑结构作用下的面形接近于加工检测时的状态,同时也验证了有限元模型的准确性。 展开更多
关键词 极轴式望远 支撑 有限元分析 面形
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傅里叶望远镜外场实验系统拼接主镜 预览 被引量:12
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作者 陈宝刚 董磊 林旭东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期 87-91,共5页
提出了傅里叶望远镜外场实验系统拼接主镜支撑结构,详细介绍了各组件施工及安装过程.该主镜由61块六边形球面子镜拼接而成,高6 m,宽5.5 m,是我国目前用于望远镜系统中能量接收面积最大的拼接主镜.子镜采用模块化设计,互换性好且均可实现... 提出了傅里叶望远镜外场实验系统拼接主镜支撑结构,详细介绍了各组件施工及安装过程.该主镜由61块六边形球面子镜拼接而成,高6 m,宽5.5 m,是我国目前用于望远镜系统中能量接收面积最大的拼接主镜.子镜采用模块化设计,互换性好且均可实现3个自由度的精密调整.支撑桁架采用分体结构设计,便于拆装和运输;地基采用混凝土浇筑预埋型钢构件,各分体组件由螺栓与地基联接为一个整体,保证结构整体刚度的同时,也满足系统对温度的适应性.通过实验验证:该主镜支撑结构稳定性优于0.075 mrad,子镜指向调整准确度优于0.05 mrad,对已安装的8块子镜进行共焦试验,光斑质心重合准确度小于20 mm,满足外场实验对拼接主镜的技术要求. 展开更多
关键词 傅里叶望远 拼接 支撑 模块
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大口径望远镜主镜中心定位机构研究 被引量:1
11
作者 杨飞 张景旭 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第3期55-58,共4页
通过对大口径光电望远镜中主镜中心定位机构的研究分析,设计了一种胀紧圈球头形式的中心定位机构,指出了其优缺点和在望远镜中适合应用的口径大小以及工况要求。定位机构在望远镜主镜支撑结构中,实现了主镜在垂直于光轴方向的平面内... 通过对大口径光电望远镜中主镜中心定位机构的研究分析,设计了一种胀紧圈球头形式的中心定位机构,指出了其优缺点和在望远镜中适合应用的口径大小以及工况要求。定位机构在望远镜主镜支撑结构中,实现了主镜在垂直于光轴方向的平面内的有效定位,并且与主镜底支撑和侧支撑联合作用,承担部分主镜的载荷,保证了主镜的面形精度。同时,定位机构还具备温度适应特性,满足实际应用过程中的环境温度要求。研究结果成功地应用到300~1230mm口径的主镜支撑结构中,取得了预期的效果。 展开更多
关键词 光学设计 光机结构 支撑 中心定位机构 大口径望远
卫星激光测距中接收光路光机结构设计 预览 被引量:11
12
作者 韩光宇 张国玉 +2 位作者 曹立华 陈宁 于晓波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期 2424-2429,共6页
在卫星激光测距过程中,需要在跟踪卫星的同时完成激光测距,为了能实现全天候的测距工作,白天卫星激光测距的探索具有重要的意义。对中、高轨卫星测距时,反射回来的激光能量非常少,因此必须采用大口径的望远镜进行接收。在研制某型号卫... 在卫星激光测距过程中,需要在跟踪卫星的同时完成激光测距,为了能实现全天候的测距工作,白天卫星激光测距的探索具有重要的意义。对中、高轨卫星测距时,反射回来的激光能量非常少,因此必须采用大口径的望远镜进行接收。在研制某型号卫星激光测距的项目中,为了保证MEO、GEO和IGSO的成功测距,选用口径为1 000 mm的主光系统,在第一像面前采用分光棱镜光谱分光的形式,实现了跟踪卫星和激光测距任务的同时完成,并且扩展了白天光束监测光路,使系统具备了全天候测距功能。实践证明,光学系统成像质量良好,机械结构设计合理、紧凑,成功地实现了对中、高轨卫星的测距。 展开更多
关键词 光学系统 卫星激光测距 支撑
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粘结连接在望远镜主镜支撑中应力分散作用研究 预览 被引量:2
13
作者 李剑锋 《长春理工大学学报》 2011年第3期 23-27,共5页
支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因... 支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。 展开更多
关键词 粘结连接 支撑 应力分散 有限元分析
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大口径望远镜主镜支撑优化分析 预览 被引量:18
14
作者 王洋 张景旭 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期 107-113,共7页
大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一。光电系统中主镜轴向支撑点位置,对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量。本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑... 大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一。光电系统中主镜轴向支撑点位置,对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量。本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究,利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型,对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化,从而给出了最佳支撑点的位置。优化分析结果表明了,主镜的面形精度满足系统的精度要求,并且轴向支撑对镜面的面形影响较大。 展开更多
关键词 大口径望远 支撑 支撑结构 结构 变形
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基于有限元法的空间遥感器主镜支撑位置优化 预览 被引量:4
15
作者 王永宪 任建岳 《计算机辅助工程》 2008年第4期 14-17,共4页
为更准确地设计空间遥感器主镜,以有限元法为基础,研究空间遥感器主镜在自重情况下引起的镜面面形变化情况,在主镜镜面面形符合实际工程要求的情况下,通过MSC Nastran进行优化处理并最终确定出主镜的最佳支撑位置,同时确定主镜轻... 为更准确地设计空间遥感器主镜,以有限元法为基础,研究空间遥感器主镜在自重情况下引起的镜面面形变化情况,在主镜镜面面形符合实际工程要求的情况下,通过MSC Nastran进行优化处理并最终确定出主镜的最佳支撑位置,同时确定主镜轻量化结构.以主镜背部3个支撑孔中心坐标为设计变量,以主镜镜面变形最大值作为目标函数进行实例优化分析,并与传统经验法的计算结果进行对比,结果表明所采用的有限元优化方法具有较大的优越性,为某型空间遥感器的成功研制打下艮好基础. 展开更多
关键词 空间遥感器 支撑 有限元法 MSC NASTRAN
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大口径望远镜主镜支撑结构研究 预览 被引量:5
16
作者 王洋 张景旭 杨飞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z2期 31-34,共4页
主镜是望远镜系统的重要组成部分之一.随着其口径的不断增大,望远镜的重量也随之加大,自重、热变形等问题将对主镜镜面的面形精度产生一定的影响.因此,在保证系统精度的同时,要尽可能的减少结构重量,所以在设计阶段就要根据光学系统的... 主镜是望远镜系统的重要组成部分之一.随着其口径的不断增大,望远镜的重量也随之加大,自重、热变形等问题将对主镜镜面的面形精度产生一定的影响.因此,在保证系统精度的同时,要尽可能的减少结构重量,所以在设计阶段就要根据光学系统的技术要求及影响因素对主反射镜的支撑方案进行综合考虑和全面分析,使其结构设计更为合理.根据大口径望远镜系统主镜结构设计的要求,利用结构分析软件,建立结构分析模型,来确定主镜支撑方案.详细分析了大口径望远镜主镜支撑的各方面技术. 展开更多
关键词 大口径望远 支撑 支撑结构 结构
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星地光通信地面接收技术研究 预览
17
作者 李番 邬双阳 张文平 《电光系统》 2011年第3期 17-22,共6页
卫星光通信具有高速率、大容量、高保密性等优点,正成为卫星通信技术的重要发展方向,并逐渐走向工程化,以此为背景对卫星光通信地面接收技术进行了综述。首先对光通信地面接收技术研究的重要性进行了阐述;介绍了国内外星地光通信技... 卫星光通信具有高速率、大容量、高保密性等优点,正成为卫星通信技术的重要发展方向,并逐渐走向工程化,以此为背景对卫星光通信地面接收技术进行了综述。首先对光通信地面接收技术研究的重要性进行了阐述;介绍了国内外星地光通信技术的进展,给出了卫星地面激光接收系统的组成及工作流程;分析了关键技术,如高精度捕获、跟踪、瞄准(ATP)技术、高灵敏度抗干扰光通信接收技术、大口径光学天线设计技术等,讨论了开展卫星光通信地面接收技术研究的难点,最后对光通信地面接收技术的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 星地光通信 ATP 大口径支撑 自适应光学技术
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振动疲劳寿命分析在主镜支撑结构设计中的应用 预览 被引量:11
18
作者 余飞 吴清文 +4 位作者 王宝石 邹艳 曲利新 黄涛 郑飞 《中国光学与应用光学》 2009年第6期 495-501,共7页
通过随机振动峰值应力响应考核空间相机在随机振动环境下主镜支撑结构的可靠性存在一定的局限性。本文针对主镜支撑结构在随机振动试验中出现断裂的现象,采用振动疲劳寿命分析对结构的可靠性进行考察,提出了应用数值仿真技术预测结构... 通过随机振动峰值应力响应考核空间相机在随机振动环境下主镜支撑结构的可靠性存在一定的局限性。本文针对主镜支撑结构在随机振动试验中出现断裂的现象,采用振动疲劳寿命分析对结构的可靠性进行考察,提出了应用数值仿真技术预测结构随机振动疲劳寿命的方法。根据有限元和随机振动疲劳相关理论,采用振动疲劳分析软件对某空间相机支撑环柔节进行了随机振动疲劳分析,计算了疲劳寿命的大小及分布。比较仿真和随机振动试验结果表明,采用振动疲劳寿命评价随机振动环境下结构的可靠性是合理的,利用数值仿真技术预测结构的随机振动疲劳寿命是可行的。 展开更多
关键词 支撑机构 随机振动 振动疲劳寿命 数值仿真 有限元法
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