谢军[1]2017年在《基于接触和振动仿真的经纬仪结构设计及轻量化研究》文中认为为适应现代靶场测量技术的发展,光电经纬仪逐渐向大口径、高分辨力、高跟踪精度和高指向精度的方向发展,依托传统经验设计的光电经纬仪面临着新的挑战。随着经纬仪口径的增大,主镜支撑状态下的面形精度越来越难保证;经纬仪附件和搭载的小口径光学系统变多,使其重量和体积不断增大,导致其基频下降,影响其伺服控制的带宽。另外,经纬仪重量大幅增加也会限制其机动灵活性及依附的平台类型。本文对光电经纬仪的主镜支撑、非线性振动及轻量化方面进行了研究,主要包括以下内容。(1)研究了考虑接触边界条件的经纬仪主镜面形精确仿真分析及光学支撑结构轻量化方法。采用接触边界条件的方法建立了详细的主镜支撑系统的有限元模型,使得仿真的边界条件与实际情况更加接近,提升了主镜面形仿真分析精度。在主镜面形的精确仿真的基础上采用连续体拓扑优化方法对主镜支撑关键零件进行了优化设计。采用连续体拓扑优化设计方法对透射式红外镜头的支撑结构进行了拓扑优化设计,在拓扑优化中实现网格自适应,提升拓扑优化结果的连续性。(2)提出了基于等效接触刚度法的非线性振动特性仿真分析方法,对光电经纬仪跟踪架进行了非线性振动分析及实验验证。经纬仪的跟踪架结构中含有水平和方位两个轴系,并且结构中大量使用螺栓连接,跟踪架的振动特性具有很强的非线性,采用传统的连接简化的线性振动分析方法误差较大。本文提出一种等效接触刚度的方法来仿真复杂装配体结构的非线性振动特性,并把该方法在经纬仪跟踪架结构的非线性振动特性仿真分析中进行了工程应用。开展了跟踪架振动台激励振动实验及伺服电机激励振动实验,对仿真结果进行了实验验证。(3)提出了基于连续体模型的刚度目标及频率目标拓扑优化方法,对小型光电经纬跟踪架结构进行了轻量化设计。以带权重的多阶频率为优化目标,对跟踪架结构进行了有针对性地拓扑优化设计,获得了提升结构综合振动性能的拓扑构型。结合刚度目标和频率目标拓扑优化得到的结果对跟踪架进行了详细设计。(4)采用连续体及刚架模型拓扑优化方法对大型刚架式光电经纬跟踪架结构进行了轻量化设计。开发了基于叁维Euler梁单元的刚架拓扑优化设计方法的拓扑优化程序,在拓扑优化程序中实现了多工况拓扑优化的快速算法及空间几何对称约束的施加。结合连续体及刚架模型的拓扑优化结果开展了1m口径大型刚架式经纬仪跟踪架关键承载零件的优化设计,实现了跟踪架的大幅轻量化,同时有效提升了其支撑刚度及结构基频。
王骞[2]2003年在《经纬仪红外镜头结构研究》文中进行了进一步梳理为了适应复杂的气象条件和目标特征情况下靶场跟踪测量的需要，国内外普遍采用多种捕获手段相结合的综合跟踪测量方法，目前应用较多的是红外和电视综合捕获跟踪系统，正在研制的某型高速摄影经纬仪就采用了这种方法。本文将对红外系统的目标辐射特征分析和波段选择进行简要回顾，讨论红外系统中杂散辐射的抑制，并详尽分析经纬仪红外光学系统设计中所涉及到的反射镜的材料、支撑、结构和优化设计等问题，认真讨论和分析影响主镜的面形精度的各种可能因素。并指出：在靶场环境下影响经纬仪红外分系统主镜面形精度的主要原因是温度的变化，这种情况可通过选择低线膨胀系数的材料并且使镜座和反射镜采用相同的材料予以解决。同时本文还提出，可用拓扑优化的方法进行主反射镜镜背的轻量化设计。这不仅对本文所述的红外光学系统设计有指导参考作用，对于其它的类似情况也具有一定的借鉴作用。
牟志华, 魏超, 刘春光[3]2010年在《经纬仪红外基准点误差修正及分析》文中认为经纬仪的红外测量数据含有基准点误差,在数据处理中,该误差对目标定位精度的影响往往被忽视。文中提取了经纬仪摄影轴之间的几何关系,由几何示意图推导了误差修正公式,分析了基准点误差问题。仿真结果表明,基准点误差严重影响目标定位精度,在红外数据处理中必须予以修正。
宋俊儒, 邢辉, 穆生博, 焦文春, 何徐华[4]2015年在《航空红外相机的装调》文中提出分析了航空红外相机的结构特点,论证了装调该类相机的关键技术。提出一种针对单相机镜头的装调和验证方法。该方法基于经纬仪测试探测器的线阵方向和视轴方向对相机进行粗调,结合质心亚像元定位算法对相机进行精调。提出了基于大口径平行光管和高精度可控转台覆盖所有镜头完成一次性装调的方案,解决了多个视轴相机组视轴高精度一致性装调的问题。实验表明:提出的方法满足航空红外相机的高精度、小公差的装调要求。单相机视轴与光轴夹角、多角度各组相机之间的视轴夹角的实际装调精度达到0.052pixel,比常规方法单像元的装调精度提高近20倍。提出的方法为航空红外相机的高精度装调提供了一种精确可行的途径,并可应用于结构类似的航天遥感器的装调。
王涛, 唐杰, 宋立维[5]2011年在《金属红外主镜的支撑和优化设计》文中认为红外成像技术以作用距离远、受大气能见度影响小等优点,在靶场测量中得到了广泛的应用。为了降低大口径红外测量电视的加工成本,近年来广泛采用以金属材料作为主、次镜的卡塞格林系统。本文针对金属红外主镜的支撑方式进行了有限元分析和综合比较,选取最佳方案后根据该支撑方式对主镜进行了优化设计,在满足主镜面形精度的前提下进行了轻量化设计,为工程设计提供了理论基础。
黄莎莎, 乔嘉, 王赞超[6]2015年在《动平台光电跟踪测量系统在飞行试验中的应用研究》文中研究表明随着我国航空事业的发展,各种特殊环境下的飞行试验越来越重要,海洋环境就是其中的一种,区别于传统的试飞环境,海洋环境下的测量需要更高性能的测试系统。本文介绍了一种高角速度、宽激光作用范围、高稳定性、高测量精度的光电跟踪测量系统,并分析了它的测量误差,证明了它在动平台下能够精确获取飞机运动轨迹等数据的能力,以及其工作稳定性和准确性。
参考文献：
[1]. 基于接触和振动仿真的经纬仪结构设计及轻量化研究[D]. 谢军. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2017
[2]. 经纬仪红外镜头结构研究[D]. 王骞. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2003
[3]. 经纬仪红外基准点误差修正及分析[J]. 牟志华, 魏超, 刘春光. 弹箭与制导学报. 2010
[4]. 航空红外相机的装调[J]. 宋俊儒, 邢辉, 穆生博, 焦文春, 何徐华. 光学精密工程. 2015
[5]. 金属红外主镜的支撑和优化设计[C]. 王涛, 唐杰, 宋立维. 2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集. 2011
[6]. 动平台光电跟踪测量系统在飞行试验中的应用研究[J]. 黄莎莎, 乔嘉, 王赞超. 中国科技信息. 2015