紧凑型连续变焦红外镜头的结构设计及分析

发布时间：2017-06-05 04:17

  本文关键词：紧凑型连续变焦红外镜头的结构设计及分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着红外成像技术的飞速发展,对红外变焦光学系统的需求不断增长。连续变焦系统的优势在于在视场变换过程中依然保持图像的不间断性,目标图像依旧清晰可见,在变化倍率过程中不会丢失对目标的观察,是现代观测系统解决大视场与小视场切换的最优选择。人们在日常生产实践活动中,对物体的观测既希望看得见又希望看得清。而传统的定焦距光学系统只能提供单一的焦距和视场,不能在保证像质的情况下扩大搜索范围。为了解决这个难题,在光学设计人员的共同努力下,连续变焦红外镜头应运而生。 本文为了设计一款紧凑型连续变焦红外镜头,首先从连续变焦镜头的基本原理、设计方法、评价体系进行了系统的学习,对变焦镜头进行了系统的设计。然后针对连续变焦红外镜头设计过程中出现的问题,通过软件分析计算,对产品进行优化。在连续变焦镜头的产品设计过程中电机的选型方面,ADAMS发挥了其运动仿真的优势,将仿真结果与设计理论结果进行对比,选择合适的电机驱动。通过ANSYS有限元分析软件对镜头进行热分析,将镜片的热变形量对设计的光学系统进行校核,改善了不同温度下光学系统的成像效果。最后对镜片装配过程中的面形可控进行了相关的研究,为今后研究同等产品提供了理论指导,对于红外镜头的成像质量的提高有了促进作用。 通过对镜头产品的分析研究,对设计生产的镜头进行产品成像质量的验证,满足客户对镜头的使用要求,为企业研制出具有成像质量好、结构简洁、操作性能好、适用能力强的红外连续变焦镜头整机,希望企业在今后同类产品中赢得市场竞争力。
【关键词】：连续变焦红外系统 结构设计 运动学仿真 无热化分析
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH744
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景与意义9-11
• 1.1.1 课题的研究背景9-10
• 1.1.2 课题的研究意义10-11
• 1.2 红外连续变焦国内外发展现状11-15
• 1.2.1 红外连续变焦系统的国外发展概述11-15
• 1.2.2 红外连续变焦系统的国内发展概述15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第二章 红外变焦镜头的工作原理及组成17-25
• 2.1 红外热成像技术17-19
• 2.1.1 红外线基本理论17
• 2.1.2 红外辐射的基本概念17
• 2.1.3 红外变焦镜头原理17-18
• 2.1.4 红外变焦镜头技术的优点18-19
• 2.1.5 红外变焦镜头技术的应用19
• 2.2 红外连续变焦热成像系统的组成结构19-23
• 2.2.1 红外探测器的选型20-21
• 2.2.2 显示器的选型21
• 2.2.3 光学系统设计21-23
• 2.3 本章小结23-25
• 第三章 连续变焦镜头结构设计及运动学仿真25-45
• 3.1 红外镜头成像原理25
• 3.2 红外连续变焦镜头结构25-27
• 3.2.1 红外连续变焦镜头的光学系统26-27
• 3.2.2 红外镜片的分类27
• 3.3 红外镜头镜片材料选择27-29
• 3.4 结构几何建模29-31
• 3.4.1 镜头结构三维设计建模29-30
• 3.4.2 接口设计30-31
• 3.5 ADAMS软件功能的概述31-33
• 3.6 连续变焦镜头结构的运动学分析仿真33-44
• 3.6.1 建立几何模型33-34
• 3.6.2 施加约束副和驱动34-36
• 3.6.3 变焦系统机构运动仿真及性能分析36-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第四章 连续变焦镜头的有限元分析及无热化设计45-59
• 4.1 ANSYS功能概述45-46
• 4.1.1 ANSYS软件主要特点45-46
• 4.1.2 ANSYS组成和功能46
• 4.1.3 ANSYS典型的分析过程46
• 4.2 连续变焦镜头的有限元分析46-48
• 4.2.1 变焦镜头优化方案选择论证的基本原则47
• 4.2.2 对镜头结构的要求47
• 4.2.3 设计方案的论证47-48
• 4.3 连续变焦镜头的无热化设计48-58
• 4.3.1 热分析有限元的理论基础48
• 4.3.2 热分析有限元的一般步骤48-50
• 4.3.3 对镜头进行有限元热分析50-55
• 4.3.4 光学软件对分析结果的校核和验证55-58
• 4.3.5 变焦光学系统的最终方案确定58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 镜头装配工艺及装配过程校核分析59-71
• 5.1 装配工艺分析59-60
• 5.1.1 连续变焦系统的功能和结构分析59
• 5.1.2 连续变焦系统的装配工艺难点分析59-60
• 5.2 装配过程校核分析60-66
• 5.2.1 装配的基本概念60-61
• 5.2.2 装配模型的评价体系61
• 5.2.3 装校过程中压圈对镜片作用力所引起的变形分析61-64
• 5.2.4 镜头的装配分析及整体装配64-66
• 5.3 产品试用和成像质量验证情况66-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文79-80
• 附录B 缩略词80-81
• 附录C 某型连续变焦系统性能参数81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周昊;刘英;孙强;;25倍中红外连续变焦光学系统设计[J];光学学报;2012年04期

  本文关键词：紧凑型连续变焦红外镜头的结构设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：422908