宽幅相机一体化焦面二维调整机构设计与精度分析

发布时间：2017-12-30 06:21

本文关键词：宽幅相机一体化焦面二维调整机构设计与精度分析　出处：《中国科学院长春光学精密机械与物理研究所》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着现代卫星遥感技术的快速发展,遥感图像在军事国防、国土资源、灾难救援、农业发展、城市规划等诸多领域发挥着巨大作用,缔造了良好的经济效益,有着十分广阔的应用市场。随着人们对图像质量的要求越来越高,如何取得清晰的图像是空间相机研制过程中面临的一大问题。虽然在光学系统设计过程中,焦面与像面完全重合,成像绝对清晰,但是现实中由于种种因素的存在,这种理想的系统几乎是不存在的。一方面,相机在运载、发射及在轨运行过程中,由于受到振动、冲击、温度变化、气压改变等环境因素的影响,相机成像系统的中的光学元件的折射率、相对位置、面形发生了变化,机械零件也产生不同程度的变形、应力释放等,最终导致光学焦平面位置发生变化,偏离理论成像位置,即产生离焦。另一方面,受地球自转、卫星姿态、轨道参数等因素的影响,空间相机工作时,卫星运动方向和相机成像方向之间存在一个夹角,即偏流角[1]。离焦和偏流角会导致图像不清晰,甚至无法成像的现象,严重影响成像质量。因此,为了获取清晰的遥感图像就必须对离焦和偏流角进行补偿,调焦和调偏流技术就成了空间相机研制过程中至关重要的环节。本文从影响图像质量的因素入手,分析了离焦和偏流角的产生机理,并借鉴国内外常用的调焦和调偏流方案研究的经验,结合相机光学系统特点,提出了一套适用于某型号空间宽幅相机的一体化焦面二维调整机构,同时运用蒙特卡洛法对执行机构的精度进行仿真。在设计完成后,对执行机构的力学样机进行了振动试验和试验检测,试验结果表明执行机构的误差分配可行,精度设计合理,能满足空间成像要求。论文主要内容包括:1.本文整理了造成相机成像质量降低的主要因素,目前国内外常用的补偿方案等。基于对所研究的空间宽幅相机成像要求及光学系统的分析,确定了焦面调整的整体方案。2.介绍了一体化焦面二维调整机构调焦和调偏流单元的驱动方案,调整范围的确定、材料选择、电机和编码器的选取、润滑方式的选用等过程。3.分析机构的误差来源,建立调焦和调偏流单元的误差传递模型,之后基于蒙特卡洛法的基本思想,运用matlab编程求解,得到精度设计的各个参数值。4.对执行机构的力热样机进行振动试验,实验前后机构的定位精度、焦面全程晃动量、空回误差等进行检测,对比实验结果,验证机构的稳定,设计精度等。实验结果表明:振动试验前后,执行机构的控制精度变化不大,均满足调焦单元控制精度小于0.01mm,调偏流单元控制精度小于10"的设计要求,焦面晃动量均小于10",机构的稳定性和自锁性良好,误差分配合理。
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【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP751

【参考文献】