面向光电转塔的光机集成分析方法研究及软件实现

发布时间：2020-05-15 17:35

【摘要】：机载光电转塔是一种远视距图像信息探测装置,其所含精密光学系统对外部扰动非常敏感。载机飞行过程中会产生大量振动,引起光机结构中光学元件位姿偏移以及表面变形,导致系统视轴抖动、成像质量下降。在系统设计阶段,需要对光机系统进行仿真分析,计算振动激励下系统光学性能指标的响应,评估其对系统性能的影响。传统光机分析方法中,将光机结构动力学响应结果进行处理,转换为光学设计软件可接受的数据形式,然后导入其中计算光学指标误差。在对复杂光机结构进行瞬态响应分析时,这种方法消耗大量计算资源且效率低下,需要寻找光机系统等效建模方法以提高分析效率,缩短设计校核周期。本文首先从光电转塔的实际工况、分析需求出发,确认了系统性能评价指标,分别采用线性光学模型、状态空间模型对光学系统、机械系统进行等效建模,在此基础上提出了光机系统集成分析模型,以结构振动激励载荷为输入,以光学性能评价指标为输出,可快速完成整个分析过程,并给出其中的误差成分分析结果,为光机结构优化提供参考依据。然后,以光机集成分析方案为指导,设计了辅助软件总体框架,划分了各个子模块的功能。针对等效动力学建模需求,先在ANSYS中对光机结构进行模态分析,读取模态分析结果,据此构建系统状态空间模型。利用Zemax与Matlab数据交互功能,实现了光学系统灵敏度分析方法。最后,采用上述辅助软件工具,对光电转塔样机建立光机集成分析模型,模拟多种工况进行振动响应分析,针对其局部结构刚度不足导致的光学系统动态误差偏大的现象,提出了结构优化方案,使光学系统动态误差显著减小,验证了优化方案的有效性,为该型光电转塔样机设计与改进提供了有价值的参考。
【图文】：

光机集成分析辅助软件工具模块构成图

线性光学模型计算视轴误差结果(误差项:刚体位移)
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN15;TH74

【参考文献】

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本文编号：2665397