离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式

对于与卫星平台卧式安装的长焦距离轴三反空间相机,由于地面与在轨状态环境条件不同引起平台接口与相机产生温度差,导致相机视轴漂移影响成像质量。为解决此问题,提出了将柔性连接座、刚性连接座和可解锁连接座配合应用的优化连接方式,实现了相机与平台在轨状态3点静定柔性连接,并在运载阶段利用可解锁连接座提高相机基频。利用有限元方法对优化连接方式进行验证,平台接口温度降低15℃引起次镜角度变化为9.62(安装位置跨距1.2 m),满足光学设计要求;同时运载阶段相机在X、Y、Z三方向频率响应基频分别为120 Hz、120 Hz、110 Hz,与全刚性连接情况相比无明显降低。利用试验工装模拟平台进行温度变化替代试验,平台在温度提高15 ℃情况下,试验结果与仿真结果相符,且次镜转角实测值与仿真结果最大误差为9%。试验结果说明优化连接方式解决了卫星平台与相机在轨状态温度差引起的视轴漂移的问题,提高了相机的在轨环境适应性。     

一种新型多波段大口径平行光管的设计

平行光管是光学仪器装调、检测领域常用的标校设备.随着目前光学仪器向着大口径、长焦距、多波段方向的发展,仪器的口径与焦距都远远超出常规平行光管的适用范围.因此,为了保证其检测精度,需使用超出常规的平行光管,这就给光学加工,尤其是机械支撑提出了很高的要求,针对此问题提出了一种新型的大口径平行光管的设计,在传统平行光管应用原理的基础上,采用一种分体式软连接新型机械结构,该设计结构不仅可以降低长焦距、大口径光管的分段连接难度,而且减轻了整个光管的质量,从而可以很大程度上提高检测、装调的效率,降低制造成本.     

大口径反射光学系统装调装置设计研究

提出了一种应用于大口径、长焦距反射光学系统的光学件装调装置的设计方案,并进行了研制和应用.该设计方案采用具6自由度的装调装置.通过对该装置的精度、稳定性、灵敏度的测试和实验应用,能够满足光学系统装调的需要,可以看出该装置是该光学系统装调不可缺少的设备,结果表明对光学系统的像质影响很小.因此,通过精密的调整机构来完成6个自由度调整显得尤为重要.本文从满足装调精度要求的角度出发,对该装置的组成、工作原理、系统布置进行详细介绍.     

空间相机用爆炸螺栓防护装置

根据爆炸螺栓防护装置对结构尺寸的需求,设计了一种并联式联接结构的防护装置。结合爆炸螺栓阶梯状外形,采用防护挡板吸能变形的方法实现了星上爆炸螺栓的防护。研究了材料应力应变曲线在屈服阶段的特点,建立了以强度极限为衡量防护是否失效的阈值,以破坏应变与塑性应变的比值为评价防护装置安全性能的标准。然后,采用Abaqus/Explicit对防护装置的防护性能进行了碰撞仿真分析。最后,通过爆炸螺栓解锁试验验证了防护装置的防护性能。碰撞仿真分析表明:防护螺杆最大应力为897 MPa,小于该批次TC4材料的强度极限;最大塑性应变为2.2%,小于材料许用塑性应变2.6%;说明该防护装置在爆炸螺栓撞击下未发生破坏,具有足够的安全系数。爆炸螺栓解锁试验表明:防护挡板有轻微残余塑性变形,防护装置各零件结构完整、无破裂现象发生。这些结果说明:该防护装置结构紧凑,且能够安全有效地实现爆炸螺栓防护。     

大口径SiC离轴非球面的高效磨削加工

研究了空间遥感器用大口径SiC离轴非球面的超声复合磨削加工工艺。分别对磨削原理、金刚石砂轮结合剂选择、机床选取、磨削参数设定等进行了分析,并设计和规划了磨削工艺流程。基于逆向工程原理建立了高精度离轴非球面模型,创立了激光跟踪仪精磨阶段在线测量大口径离轴非球面的工艺。结合工程实践对一口径为700mm×700mm的SiC高次离轴非球面元件进行了逆向工程建模和超声磨削加工试验,并利用激光跟踪仪进行了在线检测。经过3个周期(每个周期4h)的修磨,其面形精度PV值和RMS值分别由45.986μm和7.949μm收敛至12.181μm和2.131μm;与三坐标测试结果进行对比,其PV值和RMS值的偏差分别为0.892 3μm和0.312 8μm。实验显示,提出的磨削工艺实现了大口径SiC离轴非球面的快速精确磨削,其加工精度、效率以及表面质量都有了很大的提高。     

空间相机主反射镜结构拓扑优化设计

随着空间光学的发展.遥感器的口径越来越大,分辨率越来越高,这就导致遥感器的主反射镜口径和质量越来越大.主反射镜的设计是否合理,将直接影响遥感器的质量和成像质量.因此采用拓扑优化方法与有限元计算方法相结合,以NASTRAN为有限元解算器,以PATRAN为前处理器,在空间光学遥感器主反射镜外形、栽荷、环境工况确定的情况下,对其结构进行拓扑优化,得到最优结构形式.通过对优化前后结构进行有限元分析,结果表明:优化后的反射镜镜面面形比传统的镜面面形减小或相当,质量减轻32%,动力学性能改善.优化后的主反射镜结构能够满足加工、工艺和装配的技术要求.这种优化与有限元分析技术的结合将为以后的光学反射镜的设计提供有效的帮助.     

基于模糊推理的某型设备故障诊断系统设计

针对某型生产设备,其故障原因与故障征兆之间并非一一对应的关系,文中采用模糊关系的推理机制,建立故障诊断的数学模型。设计了故障诊断系统总体方案,根据系统的诊断流程,采用VC++编程语言实现系统的诊断功能。通过具体实例验证,该系统具有对某型生产设备故障诊断的能力。     

电气系统智能诊断方法研究

针对电气设备故障诊断中故障原始数据收集困难的现状,在模糊集合理论、可能性分布理论和模糊逻辑推理基础上设计出一套智能计算程序,并将故障仿真技术和知识获取技术相结合,实现故障知识获取的“自动化”。该方法可以降低故障知识获取的工作量以及对专家的依赖性,使快速诊断故障位置及故障原因成为可能。     

制备空间光机结构件的高体份SiC/Al复合材料

采用无压浸渗复合新方法和自行研制的专用工艺设备,低成本地制备了用作空间光机结构件的高体份(55%~57%)SiC/Al复合材料大尺寸坯锭,并对其微观结构特征、基本的力学及热物理性能和断裂机制予以表征。此外,还通过线切割、电火花成型等特种加工手段将该种复合材料制造成反射镜背板、焦面板等一系列空间光机结构用典型样件。研究结果表明,该材料既有优异的结构承载功能(弹性模量213 GPa,而比模量则比铝合金、钛合金及钢高出近两倍),又有卓越的热控功能(其热膨胀系数比钛合金还要低,热导率接近纯铝,达到235 W/m·K),若以其替代钛合金用于空间光机结构可望获得显著的轻量化效果并降低热控负荷、改善热控效果。     

应用四轴联动磁流变机床加工曲面

以永磁型磁流变抛光机为基础,提出了在光栅式加工轨迹下结合四轴联动机床(不含抛光轮转动轴)和变去除函数实现磁流变抛光技术确定性加工曲面的方法。讨论了曲面上光栅式加工轨迹等面积规划原则和基于矩阵乘积运算的驻留时间求解算法。分析了磁流变四轴联动机床的机械补偿方式,同时以变去除函数模型为基础从算法上实现了机械的剩余补偿。应用以氧化铈为抛光粉的水基磁流液对口径为80mm、曲率半径为800mm的BK7材料凸球面进行了修形验证实验,一次加工(5.5min)后显示:面形误差分布峰谷值(PV)和均方根值(RMS)从117.47nm和22.78nm分别收敛到60.80nm和6.28nm。实验结果表明:结合四轴联动的低自由度机床和变去除函数算法补偿的磁流变加工工艺能够有效地实现球面及低陡度非球面等曲面的高效确定性加工,为磁流变抛光在光学制造中的应用提供了有力的支持。