光学镜面位姿检测与主动校正方法研究

发布时间：2020-05-14 04:56

【摘要】：中国巨型太阳望远镜(CGST)是我国下一代大型地基太阳望远镜的计划,拟采用拼接镜面主动光学技术实现具有8米口径的环形主反射镜面,其拼接镜面子镜的位姿检测是CGST实现共相观测的关键技术需求。本文重点研究基于位姿检测的拼接光学镜面主动校正技术,主要内容概述如下:(1)介绍了拼接镜面主动光学原理,针对8m环形拼接太阳望远镜控制系统的自由度探测、控制要求,介绍了一种新的8m环形拼接太阳望远镜控制系统。然后,介绍了8m环形拼接太阳望远镜拼接光学镜面实验样机。(2)提出了一种基于位移和倾斜检测的拼接光学镜面测量方法,该方法采用相邻子镜边缘安装位移传感器(也称边缘传感器)和设置倾斜传感器相结合的方法对子镜位姿的三个主要自由度(镜面的法向平动及两个倾斜)进行检测,并通过位移促动器实现子镜位姿的主动校正。其中,本文所提的倾斜传感器为基于数字相机和激光的二维精密测角系统。根据提出的测角方案搭建测试平台,通过高精度干涉仪进行标定,其测角精度可达0.05?。根据提出测量方法设计了硬件系统和软件系统。(3)最后,搭建了基于位移和倾斜检测的拼接光学镜面控制系统并测试,利用测试系统分别对理论控制矩阵和实测控制矩阵进行主动校正实验。实验结果表明,在静态环境下,实测的控制矩阵和理论的控制矩阵校正效果不相上下;在扰动存在的情况下,实测的控制矩阵收敛速度优于理论控制矩阵,但两个控制矩阵均能将光学镜面轴向平移(piston)均方误差稳定在20nm以内;子镜间相对二面角倾斜(tip)和相对交错倾斜(tilt)均方误差稳定在0.2?以内;完全达到控制要求。
【图文】：

镜面位姿检测与主动校正方法展趋势正属于拼接镜主动光学技术的内外发展现状与发展趋势。国外研究现状拼接镜主动光学技术的代表，它06 年建成的加纳利大型望远镜（以认为它是凯克望远镜的复制远镜[21-26]的主镜是由 36 个对角形是抛物面，，子镜的面形数一，测量各拼缝两边子镜的相对于调节子镜的倾斜和前后移动.1 所示。

5 LAMOST 实图
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH753.1;TP212

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本文编号：2662825