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大型离轴三反空间相机前框架优化设计与试验
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:V423.43[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033, [2]中国科学院大学,北京100039, [3]长光卫星技术有限公司,长春130000, [4]中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710119
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.41501383); 国家重点研发计划(No.2016YFB0500904)资助
中文摘要:

为了保证某离轴三反光学系统空间相机光机结构的高稳定性与高准确度,针对该光学系统中次镜、折叠镜组件轴向空间位置接近的特点,设计了次镜、折叠镜组件一体化的前框架结构,并提出了一种结合了自由模态与约束模态的拓扑优化方法来优化相机的前框架结构.将优化后的前框架模型带入整个相机,并对整机进行有限元分析.结果表明,光轴呈水平状态,次镜、折叠镜相对主镜的倾斜分别为9″与22.4″,次镜相对于主镜的偏心为0.021mm,均在光学系统公差要求范围内.此外,对前框架结构进行自由模态分析与试验,结果验证了优化方法的正确性.所提出的拓扑优化方法可以有效避免基于约束模态拓扑优化方法约束点之间不存在联系的缺陷,能够为高分辨、宽视场空间相机光机结构的设计提供参考.

英文摘要:

To guarantee the high stability and high precision of an off-axis thee-mirror optical system space camera, a integration front frame structure was designed to support the second mirror and folded mirror according to the characteristics of the same height of second mirror and folded mirror in optical axis direction, and a topology optimization method based on constraint mode and free mode was proposed to optimize the front frame structure. Then, the integrated structure was assembled into the entire camera after optimization, and the finite element analysis of static was carried out. The results show that the camera maintains excellent static performance with the optical tilt between the primary mirror and secondary mirror being less than 9" and the optical tilt between the primary mirror and fold mirror Being less than 22.4", the optical eccentricity between the primary mirror and secondary mirror being less than O. 021 mm, meeting the tolerance requirement of system. By free modal analysis and test to the integrated front frame structure, the results verify the correctness of the design method. The proposed topology optimization method can efficient avoid the defect of topology optimization based on constraint modal frequency that there is no relationship between the constraint points. It can provide reference for design the space camera with high resolution and wide field.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700