大型望远镜主镜位姿解算与监测系统设计

发布时间：2018-08-05 19:30

【摘要】：准确解算与监控大望远镜主镜位姿是实现主镜位置控制,提高大望远镜成像质量的前提。根据大望远镜的主镜控制的需要,研制了大望远镜主镜位姿解算与监测系统。利用主镜底部安装的3个直线位移传感器,由主镜移动的几何位置关系实现轴向自由度Z,旋转自由度Rx、Ry的解算,利用主镜侧向安装的3个位移传感器,考虑了主镜材料温度变化,实现了轴向位移X、Y,镜温度导致的半径变化r的解算。利用虚拟仪器技术实现了对传感器数据的采集分析及实时监控,仿真出主镜位移变化的三维运动。在重复精度为平移误差小于1μm,角度偏转误差小于1 arcsec的Stewart平台上安装虚拟镜,安装底部和侧向传感器,解算与监测虚拟镜的各自由度位移并进行测试。结果表明:在位移X、Y、Z整个量程-2.2~2.2 mm内,解算与基准位移差在10μm以内。在旋转位移Rx、Ry整个量程-1 500~1 500 arcsec范围内,解算与基准位移差在15 arcsec内,满足大型望远镜解算位移及控制要求。
[Abstract]:Accurate calculation and monitoring of the position and attitude of the primary mirror of large telescope is the premise to realize the position control of primary mirror and improve the imaging quality of large telescope. According to the need of primary mirror control of large telescope, the position and attitude calculation and monitoring system of primary mirror for large telescope is developed. Three linear displacement sensors installed at the bottom of the primary mirror are used to calculate the axial degree of freedom (Z) and the rotational degree of freedom (R _ x-R _ y) by the geometric position relation of the primary mirror's movement, and the three displacement sensors installed in the side direction of the primary mirror are used. Considering the temperature change of the primary mirror material, the solution of the axial displacement XY and the radius change r caused by the mirror temperature is realized. The virtual instrument technology is used to collect and analyze the sensor data and monitor the sensor data in real time. The 3D motion of the displacement change of the primary mirror is simulated. The virtual mirror is installed on the Stewart platform where the translation error is less than 1 渭 m and the angle deflection error is less than 1 arcsec. The bottom and lateral sensors are installed, and the displacement of the virtual mirror is calculated, monitored and tested. The results show that the difference between the calculated displacement and the reference displacement is within 10 渭 m within the whole range of 2. 2 ~ 2. 2 mm. In the range of 1 500 arcsec, the difference between the calculation and the reference displacement is within 15 arcsec, which meets the requirement of large telescope to calculate the displacement and control.
【作者单位】： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;
【基金】：中科院第三期创新工程资助项目
【分类号】：TP274;TH743

【参考文献】

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本文编号：2166775