空间遥感相机共轴三反光学系统装调技术研究

发布时间：2017-09-10 19:47

  本文关键词：空间遥感相机共轴三反光学系统装调技术研究

  更多相关文章： 光学装调 共轴三反射系统 离轴反射系统 计算机辅助装调 干涉检验

【摘要】：无论是在国土勘查、防灾减灾等民用领域,还是在国防安全、战略态势感知等国防军事领域,航天遥感的需求不断增加,使得空间光学系统逐渐向着长焦距、大口径和宽覆盖的方向发展,系统的光机结构也更为复杂。高成像质量的光学系统必然对系统装调提出了较高的要求,系统装调也必然成为光学系统研制过程中的关键环节。本文以某空间相机的光学系统装调技术为研究方向,对该光学系统的主反射镜、次反射镜、第三反射镜和折轴镜各组成部分分别进行介绍,深入分析了研制过程中出现的关键技术问题,重点阐述主反射镜微应力装调、主次镜一次像面装调及第三反射镜、折轴镜的调整。通过一系列理论分析,结合优化工艺方案,总结出了一套较为行之有效的装调方法,并对计算机辅助装调技术展开部分研究。同时,针对计算机辅助装调技术应用局限性,对某离轴光学系统的装调进行了改进、完善。本篇论文主要研究内容如下:1论文介绍了国内外空间遥感相机的发展,以及计算机辅助装调技术在国内外研究发展状况。2对空间遥感相机的光学系统方案进行了介绍,分析不同形式的光学系统的优缺点,指出共轴三反消像散光学系统在大口径光学系统应用中的优越性。然后对空间相机光学系统像差测试方法进行了介绍,选取了更实用精准的干涉检验方法对光学元件进行面形检测。详细介绍了干涉检测法中波像差的Zernike多项式,根据矢量波像差理论,构建了系统波像差、视场坐标及Zernike系数之间的关系模型,为本相机的第三镜装调提供了依据。3理论分析了空间相机对光学系统及光学部件成像质量的要求。归纳总结了二次曲面反射镜和光学系统检测方法。结合实际装调,对光学部件和系统进行干涉测试。详细介绍了非球面主反射镜的微应力装调,针对主镜面形变化,对其支撑结构进行分析,提出补偿措施,使得主镜部件装调达到预期结果。4详细分析主次镜相对位姿与初级像差之间关系,介绍二者的传统调整方法,提出了运用高精度定心方法。最后介绍了通过专用工装,解决干涉检验方法在大口径相机检测中出现的问题,使主次镜达到高度共轴。5介绍系统装调中三镜初定位的方法,通过计算机辅助装调技术建立了三镜失调量、视场波像差与Zernike系数之间的关系,完成了三镜的精确定位。分析了折轴镜在光学系统中的特殊作用,并对其在调试过程中的干涉图像进行分析总结,得出系统波像差的变化规律,其调试结果的准确性和效率均得到了提高。6介绍现有离轴非球面反射镜加工和检测对光学装调的局限性。提出采用自准直原理和精密测量法,运用专用工装,总结出离轴量和离轴角的测量方法,指导了对某离轴光学系统中光学元件的初定位实验,为离轴镜的计算机辅助装调精确定位提供了保障。
【关键词】：光学装调 共轴三反射系统 离轴反射系统 计算机辅助装调 干涉检验
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 选题缘由和意义16-17
• 1.2 国内外研究状况及发展趋势17-24
• 1.2.1 国外研究状况及发展趋势17-21
• 1.2.2 国内研究现状21-24
• 第二章 光学系统和计算机辅助装调理论24-42
• 2.1 光学系统24-26
• 2.2 光学系统设计方案选择26-32
• 2.2.1 R-C系统26-27
• 2.2.2 共轴三反射光学系统27-29
• 2.2.3 离轴三反射光学系统29-32
• 2.3 光学系统像差评价与检测方案选择32-34
• 2.3.1 像差测量方法介绍32-34
• 2.3.2 光学系统波像差的自准干涉检验34
• 2.4 计算机辅助装调的矢量波像差理论34-40
• 2.4.1 波像差的Zernike系数表达式35-38
• 2.4.2 波像差的矢量表达式与模型建立38-40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 非球面反射镜的测试42-58
• 3.1 对光学系统成像质量的要求42-44
• 3.2 二次曲面面形的检验44-47
• 3.2.1 无像差点法44-45
• 3.2.2 环形子孔径拼接技术45-46
• 3.2.3 计算全息法46
• 3.2.4 干涉检验补偿法46-47
• 3.3 实际装调中二次曲面反射镜的面形检测47-51
• 3.4 主反射镜的微应力装调51-56
• 3.4.1 支撑结构对光学性能的影响51-52
• 3.4.2 主反射镜装调过程中的关键环节52-56
• 3.4.3 主镜装调结果56
• 3.5 本章小结56-58
• 第四章 主次镜系统的测试58-66
• 4.1 主次镜系统的装调原理58-60
• 4.2 主次镜的光学定心加工60-62
• 4.2.1 主镜的定心加工和主镜光轴的确定60-61
• 4.2.2 次镜的定心加工和次镜光轴的确定61-62
• 4.3 主次镜系统相对位姿的装调分析62-63
• 4.4 主次镜系统的光学检验和结果63-64
• 4.5 小结64-66
• 第五章 共轴三反光学系统的装调66-74
• 5.1 第三反射镜的装调66-71
• 5.1.1 第三反射镜的初定位装调66-67
• 5.1.2 第三反射镜的精装调67-71
• 5.2 折轴镜的装调71-72
• 5.3 本章小结72-74
• 第六章 离轴非球面反射镜的装调74-82
• 6.1 离轴非球面反射镜装调难点和局限性74-75
• 6.2 离轴非球面反射镜的装调75-80
• 6.2.1 装调原理75-77
• 6.2.2 装调实际应用77-78
• 6.2.3 装调结果78-80
• 6.3 小结80-82
• 第七章 结论和展望82-84
• 7.1 研究结论82-83
• 7.2 研究展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者简介90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩娟;段嘉友;陈建军;张钧;康健;;大口径望远系统中主次镜系统的装调方法[J];中国激光;2012年07期

2 李杰;伍凡;吴时彬;匡龙;林常青;;使用激光跟踪仪测量研磨阶段离轴非球面面形[J];光学学报;2012年01期

3 刘晓梅;向阳;;具有实入瞳的远心离轴三反系统研究与设计[J];光学学报;2011年11期

4 李俊峰;宋淑梅;;离轴抛物镜检测中调整误差对波前畸变的影响[J];光学精密工程;2011年08期

5 孙敬伟;陈涛;王建立;张金凯;;基于离焦星点图的RC式望远镜装调技术[J];光学精密工程;2011年04期

6 陈钦芳;李英才;马臻;李旭阳;梁士通;;离轴二次非球面反射镜无像差点法检测的误差分离技术[J];光学学报;2011年02期

7 温正方;张景旭;张丽敏;;五自由度次镜调整机构的研究[J];工程设计学报;2010年06期

8 孙敬伟;陈涛;王建立;杨飞;;主次镜系统的计算机辅助装调[J];光学精密工程;2010年10期

9 明名;王建立;张景旭;杨飞;;大口径望远镜光学系统的误差分配与分析[J];光学精密工程;2009年01期

10 周洋;李新南;;离轴二次曲面面型参数测量归算方法的研究[J];天文研究与技术;2008年03期

，

本文编号：826290