三轴稳像航空相机设计及其减振分析与研究
发布时间：2022-12-07 01:50
航空相机在资源遥测、气象观测、军事侦察等许多重要的领域有着广泛的应用需求,将非球面或自由曲面光学元件用于航空相机将使成像性能得到极大改善,然而航空相机在运行中的几何、力、热误差以及振动等因素对非球面或自由曲面光学系统成像性能的影响还不是十分清楚。此外,随着航空相机技术的发展,振动逐渐成为了影响航空相机成像质量的主要因素之一。为研究上述问题,推进项目进行,本文设计了一台三轴稳像航空相机样机,并对其减振系统进行了分析与研究。本文的主要研究内容如下:1.结合航空相机工作特性和工作方式的分析,本文针对项目设计要求对航空相机样机的机械结构、光学系统和控制系统进行了相关设计与选型,提出了三轴稳像的方式,即添加航向轴精密轴系结构,以完成更好的像移补偿,提相机的高成像质量;利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对本文所设计的三轴稳像航空相机进行静力学有限元分析,分析其静刚度是否满足要求;分析航空相机的结构组成,设计三轴稳像航空相机的伺服控制系统并对该控制系统的控制板、驱动元件和反馈元件等选型。2.根据对三轴稳像航空相机的工作特性分析,建立三轴稳像航空相机样机工作过程中各坐标系,通过坐标转换的...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及目的和研究意义
1.2 航空相机的分类及其工作原理
1.3 国外航空相机发展现状
1.4 影响航空相机成像质量的因素及国内外减振方式
1.4.1 影响成像质量的因素
1.4.2 国内外航空相机减振
1.5 本文研究内容与章节安排
第2章 三轴稳像航空相机系统设计
2.1 航空相机工作特性分析及设计要求
2.1.1 航空相机光学系统
2.1.2 像移及像移补偿
2.1.3 航空相机设计要求
2.2 三轴稳像航空相机结构设计
2.2.1 总体布局
2.2.2 三轴像移稳定框架机械结构设计
2.2.3 三轴稳像航空相机主要载荷计算
2.3 三轴稳像航空相机光学系统设计
2.3.1 非球面镜头组设计
2.3.2 TDI CCD选型
2.4 三轴稳像航空相机伺服控制系统
2.4.1 三轴稳像平台伺服控制原理
2.4.2 伺服控制器
2.4.3 电源与接口
2.4.4 驱动元件
2.4.5 反馈元件
2.5 三轴稳像航空相机静力学仿真分析
2.5.1 结构静力学分析原理
2.5.2 航空相机有限元分析模型计算
2.5.3 结果分析
2.6 本章小结
第3章 三轴稳像航空相机振动分析及减振设计
3.1 三轴稳像航空相机像移模型分析
3.1.1 三轴稳像航空相机像移建模
3.1.2 三轴稳像航空相机像移模型分析
3.2 三轴稳像航空相机减振系统分析与设计
3.2.1 三轴稳像航空相机减振系统原理分析
3.2.2 三轴稳像航空相机减振系统支撑选择设计
3.2.3 三轴稳像航空相机减振系统阻尼元件设计
3.3 本章小结
第4章 三轴稳像航空相机固有特性分析及成像试验
4.1 三轴稳像航空相机及其隔振系统固有特性分析
4.1.1 模态分析基础
4.1.2 有限元模态分析约束与求解
4.1.3 三轴稳像航空该相机减振系统谐响应分析
4.2 实验室内动态模拟成像试验
4.3 三轴稳像航空相机外场飞行成像试验
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间的研究成果
1.作者简介
2.学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器微振动测试、隔离、抑制技术综述[J]. 谭天乐,朱春艳,朱东方,宋婷,孙宏丽,顾玥,杨雨. 上海航天. 2014(06)
[2]机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用[J]. 刘家燕,程志峰,王平. 中国机械工程. 2014(10)
[3]斜视航空相机的斜距离焦补偿[J]. 刘波,贾继强,丁亚林,苏东风. 光学精密工程. 2014(05)
[4]非球面光学元件加工及检测技术综述[J]. 张小兵. 兵器材料科学与工程. 2014(02)
[5]金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用[J]. 王平,张国玉,高玉军,丁金伟,郎小龙. 振动与冲击. 2014(05)
[6]基于ANSYS Workbench的加工中心动态特性分析[J]. 姚晓坡,刘德平,高建设,汪玉平. 机床与液压. 2013(15)
[7]国外航空侦察相机的发展情况[J]. 李波,孙崇尚,田大鹏,王昱棠,黄厚田. 现代科学仪器. 2013(02)
[8]非球面光学零件的应用[J]. 李池娟,孙昌锋,席喆,杨晓庆. 激光与红外. 2013(03)
[9]国外传输型航空相机的发展现状与展望[J]. 许永森,田海英,惠守文,董斌,丁亚林. 光机电信息. 2010(12)
[10]Kell系数对CCD航测相机成像质量的影响分析[J]. 樊越,马文礼,梁伟. 光电工程. 2010(08)
博士论文
[1]基于R-C系统的长焦距航空相机实时相位检焦技术研究[D]. 陈志超.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]面阵摆扫宽幅成像技术研究[D]. 王义坤.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]长焦距斜视航空相机图像拖影与扭曲补偿技术研究[D]. 刘志明.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]动基座下光电经纬仪视轴稳定控制方法研究[D]. 葛兵.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]航空相机光机热分析与热控技术研究[D]. 樊越.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[6]高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究[D]. 李兴华.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]空间粘滞液体阻尼隔振器研究[D]. 陈涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]多功能三轴转台台体有限元分析及结构优化[D]. 熊霞元.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3712018
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及目的和研究意义
1.2 航空相机的分类及其工作原理
1.3 国外航空相机发展现状
1.4 影响航空相机成像质量的因素及国内外减振方式
1.4.1 影响成像质量的因素
1.4.2 国内外航空相机减振
1.5 本文研究内容与章节安排
第2章 三轴稳像航空相机系统设计
2.1 航空相机工作特性分析及设计要求
2.1.1 航空相机光学系统
2.1.2 像移及像移补偿
2.1.3 航空相机设计要求
2.2 三轴稳像航空相机结构设计
2.2.1 总体布局
2.2.2 三轴像移稳定框架机械结构设计
2.2.3 三轴稳像航空相机主要载荷计算
2.3 三轴稳像航空相机光学系统设计
2.3.1 非球面镜头组设计
2.3.2 TDI CCD选型
2.4 三轴稳像航空相机伺服控制系统
2.4.1 三轴稳像平台伺服控制原理
2.4.2 伺服控制器
2.4.3 电源与接口
2.4.4 驱动元件
2.4.5 反馈元件
2.5 三轴稳像航空相机静力学仿真分析
2.5.1 结构静力学分析原理
2.5.2 航空相机有限元分析模型计算
2.5.3 结果分析
2.6 本章小结
第3章 三轴稳像航空相机振动分析及减振设计
3.1 三轴稳像航空相机像移模型分析
3.1.1 三轴稳像航空相机像移建模
3.1.2 三轴稳像航空相机像移模型分析
3.2 三轴稳像航空相机减振系统分析与设计
3.2.1 三轴稳像航空相机减振系统原理分析
3.2.2 三轴稳像航空相机减振系统支撑选择设计
3.2.3 三轴稳像航空相机减振系统阻尼元件设计
3.3 本章小结
第4章 三轴稳像航空相机固有特性分析及成像试验
4.1 三轴稳像航空相机及其隔振系统固有特性分析
4.1.1 模态分析基础
4.1.2 有限元模态分析约束与求解
4.1.3 三轴稳像航空该相机减振系统谐响应分析
4.2 实验室内动态模拟成像试验
4.3 三轴稳像航空相机外场飞行成像试验
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间的研究成果
1.作者简介
2.学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器微振动测试、隔离、抑制技术综述[J]. 谭天乐,朱春艳,朱东方,宋婷,孙宏丽,顾玥,杨雨. 上海航天. 2014(06)
[2]机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用[J]. 刘家燕,程志峰,王平. 中国机械工程. 2014(10)
[3]斜视航空相机的斜距离焦补偿[J]. 刘波,贾继强,丁亚林,苏东风. 光学精密工程. 2014(05)
[4]非球面光学元件加工及检测技术综述[J]. 张小兵. 兵器材料科学与工程. 2014(02)
[5]金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用[J]. 王平,张国玉,高玉军,丁金伟,郎小龙. 振动与冲击. 2014(05)
[6]基于ANSYS Workbench的加工中心动态特性分析[J]. 姚晓坡,刘德平,高建设,汪玉平. 机床与液压. 2013(15)
[7]国外航空侦察相机的发展情况[J]. 李波,孙崇尚,田大鹏,王昱棠,黄厚田. 现代科学仪器. 2013(02)
[8]非球面光学零件的应用[J]. 李池娟,孙昌锋,席喆,杨晓庆. 激光与红外. 2013(03)
[9]国外传输型航空相机的发展现状与展望[J]. 许永森,田海英,惠守文,董斌,丁亚林. 光机电信息. 2010(12)
[10]Kell系数对CCD航测相机成像质量的影响分析[J]. 樊越,马文礼,梁伟. 光电工程. 2010(08)
博士论文
[1]基于R-C系统的长焦距航空相机实时相位检焦技术研究[D]. 陈志超.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]面阵摆扫宽幅成像技术研究[D]. 王义坤.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]长焦距斜视航空相机图像拖影与扭曲补偿技术研究[D]. 刘志明.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]动基座下光电经纬仪视轴稳定控制方法研究[D]. 葛兵.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]航空相机光机热分析与热控技术研究[D]. 樊越.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[6]高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究[D]. 李兴华.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]空间粘滞液体阻尼隔振器研究[D]. 陈涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]多功能三轴转台台体有限元分析及结构优化[D]. 熊霞元.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3712018
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3712018.html
