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长焦面空间相机调焦机构分析与验证

王忠善,  何欣,  崔永鹏,  付亮亮

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王忠善, 何欣, 崔永鹏, 付亮亮. 长焦面空间相机调焦机构分析与验证[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1206-1209.
引用本文: 王忠善, 何欣, 崔永鹏, 付亮亮. 长焦面空间相机调焦机构分析与验证[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1206-1209.
shu
Wang Zhongshan, He Xin, Cui Yongpeng, Fu Liangliang. Analysis and validation of large size focal-plane focusing device for space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(4): 1206-1209.
Citation: Wang Zhongshan, He Xin, Cui Yongpeng, Fu Liangliang. Analysis and validation of large size focal-plane focusing device for space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(4): 1206-1209.
shu

长焦面空间相机调焦机构分析与验证

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

  • 2.

    中国科学院大学,北京100049

基金项目: 

中国科学院三期创新工程（07423JN70）

详细信息
    作者简介:

    王忠善（1983- ），男，硕士，助理研究员，主要从事空间光学遥感器结构设计、分析方面的研究。Email：hitwzs@126.com

  • 中图分类号: TP394.1;TH691.9

Analysis and validation of large size focal-plane focusing device for space camera

  • 1.

    Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Science,Changchun 130033,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 为了补偿空间相机由于地面定标环境和在轨工作环境不同及发射时振动冲击引起的焦面离焦，保证空间相机在轨成像质量，设计了焦面调焦机构。首先，针对尺寸超长焦面，采用增设调焦内框来增加焦面基板刚度，通过蜗轮蜗杆传动驱动丝杠运动实现机构自锁。其次，利用有限元分析软件patran/nastran建立了调焦机构的有限元模型，用mpc模拟导轨连接，对调焦机构进行模态分析。最后，对调焦机构进行了力学试验验证和精度测试。试验及测试结果表明：设计的调焦机构动态刚度高，一阶计算模态为228.7Hz，而试验得到一阶模态为223.9Hz，两者相差2%；调焦灵敏度达0.25m，调焦精度达到6.3m，焦面基板两端同步误差达到4m，满足航天相机对调焦机构高分辨率、高精度、高可靠性的要求。
    Abstract: To compensate focusing offset of space camera, which was caused by environment difference between ground and on the track and maybe caused by shock when launching, a focal plane focusing device was designed to ensure image quality. First, for focal plane was so large, focusing frame was designed to enhance focal plane rigidity, self-lock was achieved through worm wheel driving screw. Second, fem model was established and mode analysis was achieved by patran/nastran, in which simulate guide rail by mpc. Finally, carried out dynamic environment testing and precision testing. Test results revealed that focusing device had dynamic frequency, first analysis characteristic frequency was 228.7 Hz, and first test characteristic frequency was 223.9 Hz, the relative error was 2%. Focusing resolution was 0.25 m, focusing precision was 6.3 m, synchronization error on focal plane was 4 m. It can meet high resolution, high precision, high reliability needs of space camera.
  • [1] Lv Hengyi, Liu Yang, Xue Xucheng, et al. Intelligent focusing method for the remote sensing cameras[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(5): 1261-1265. (in Chinese)
    [2]
    [3] Wang Shuxin, Li Jinglin, Liu Lei, et al. Accuracy analysis of focusing mechanism in space camera with long-focal-plane[J]. Opt Precision Eng, 2010, 18(10): 2239-2243. (in Chinese)
    [4]
    [5]
    [6] Jia Xuezhi, Wang Dong, Zhang Lei, et al. Optimizing design precision experiment of focusing mechanism in light weight space camera[J]. Opt Precision Eng, 2011, 19(8): 1824-1831. (in Chinese)
    [7]
    [8] Wang Zhi, Zhang Liping, Li Chaohui, et al. Design of focusing mechanism of space tridimentional mapping camera[J]. Opt Precision Eng, 2009, 17(5): 1051-1056. (in Chinese)
    [9]
    [10] Shao Mingdong, Guo Jiang, Sun Jiming. Design of focusing mechanism for off-axis TMA mapping cameras [J]. Chinese Optics, 2012, 5(4): 373-378. (in Chinese)
    [11] Liu Lei, Cao Guohua. Double cam focusing mechanism of space camera with wide filed and long focal plane [J]. Opt Precision Eng, 2012, 20(9): 1939-1944. (in Chinese)
    [12]
    [13] Zhang Xinjie, Yan Changxiang, Xie Tao. Design of focusing mechanism of space remote sensor [J]. Opt Precision Eng, 2009, 17(11): 2757-2761. (in Chinese)
    [14]
    [15] Lu Zhenghua, Guo Yongfei, Li Yunfei, et al. Realization of auto-focus on APRC using CCD stitching [J]. Opt Precision Eng, 2012, 20(7): 1559-1565. (in Chinese)
    [16]
    [17] An Yuan, Qi Yingchun. Design of straight line f0cusing mechanism for space camera [J]. Opt Precision Eng, 2009, 17(3): 609-614. (in Chinese)
    [18]
    [19] Wang Yongxian, Wang Bing, Ren Jianyue. Dynamic performance analysis on the focusing mechanism component of the space remote sensor [J]. Optical Technique, 2009, 35(2): 235-243. (in Chinese)
    [20]
    [21] Yu Jun. Modern Method and Application of Design [M]. Beijing: Chinese Standard Press, 2002. (in Chinese)
  • [1] 雷鸿毅, 张家洪, 张元英, 王新宇, 陈志炎.  铌酸锂晶体结构对电场传感器灵敏度影响分析 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220370-1-20220370-8. doi: 10.3788/IRLA20220370
    [2] 潘宏亮, 孙金霞, 韩希珍.  图像清晰度评价与变步长融合调焦方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220342-1-20220342-6. doi: 10.3788/IRLA20220342
    [3] 李洋, 王国名, 王颖, 程智, 周维虎, 崔成君.  面向机器视觉测量的液体透镜调焦系统标定方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210472-1-20210472-10. doi: 10.3788/IRLA20210472
    [4] 张洪伟, 陈卫宁, 曲锐, 丁亚林, 武力.  航空光电遥感器高精密紧凑型调焦机构的设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211122-1-20211122-6. doi: 10.3788/IRLA20211122
    [5] 丛杉珊, 王升, 孙美娇, 薛志鹏, 杨帆, 王宇, 陈茂胜, 张雷.  具备调焦功能的空间光学载荷支撑结构设计(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210476-1-20210476-7. doi: 10.3788/IRLA20210476
    [6] 王宇, 温凯, 张美玲, 马英, 刘旻, 郑娟娟, 郜鹏.  数字全息显微中自动调焦技术及其应用 （封面文章） （特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200530-1-20200530-25. doi: 10.3788/IRLA20200530
    [7] 蒋婷婷, 冯华君, 李奇.  自由曲面变焦的内调焦式光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200290-1-20200290-8. doi: 10.3788/IRLA20200290
    [8] 范俊杰, 李富强, 蔡伟军, 李庆林, 张占东, 丁世涛.  长线阵大负载焦平面调焦机构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210270-1-20210270-7. doi: 10.3788/IRLA20210270
    [9] 杜海伟.  弱场偏振探测技术灵敏度及噪声的定性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305006-0305006-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0305006
    [10] 汪奎, 辛宏伟, 曹乃亮, 石震.  空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214005-1214005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
    [11] 袁云, 田会.  大靶面探测光幕灵敏度分析与修正 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617004-0617004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0617004
    [12] 王凯, 闫勇, 徐明林, 左玉弟, 金光, 陶淑苹.  轻小型空间遥感相机精密调焦机构设计与试验 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218004-1218004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218004
    [13] 许典, 曹佃生, 林冠宇, 于向阳.  双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
    [14] 王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰.  激光聚焦次镜支撑小型三自由度机构运动分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3627-3633.
    [15] 李延伟, 张洪文, 郑丽娜, 远国勤, 张景国.  高空光学遥感器热设计参数的灵敏度分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 572-577.
    [16] 葛明, 许永森, 沈宏海, 徐钰蕾, 刘伟毅.  航空相机大面阵CCD多自由度拼接方法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 923-928.
    [17] 谭雨婷, 李家琨, 金伟其, 王霞.  气体泄漏的单点探测器与红外成像检测的灵敏度模拟分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2489-2495.
    [18] 莫春红, 刘波, 丁璐, 陈二瑞, 郭高.  一种梯度阈值自动调焦算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 323-327.
    [19] 吕世良, 刘金国, 贾平.  空间多光谱CCD相机调焦精度分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 392-397.
    [20] 王磊, 徐智勇, 张启衡, 王华闯.  蓝绿激光水下成像系统的探测灵敏度分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 79-84.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-05
  • 修回日期:  2013-09-03
  • 刊出日期:  2014-04-25

长焦面空间相机调焦机构分析与验证

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;
  • 2. 中国科学院大学,北京100049
    • 作者简介:

    王忠善（1983- ），男，硕士，助理研究员，主要从事空间光学遥感器结构设计、分析方面的研究。Email：hitwzs@126.com

  • 收稿日期: 2013-08-05
  • 修回日期: 2013-09-03
  • 刊出日期: 2014-04-25
基金项目:

中国科学院三期创新工程（07423JN70）

  • 中图分类号: TP394.1;TH691.9

摘要: 为了补偿空间相机由于地面定标环境和在轨工作环境不同及发射时振动冲击引起的焦面离焦，保证空间相机在轨成像质量，设计了焦面调焦机构。首先，针对尺寸超长焦面，采用增设调焦内框来增加焦面基板刚度，通过蜗轮蜗杆传动驱动丝杠运动实现机构自锁。其次，利用有限元分析软件patran/nastran建立了调焦机构的有限元模型，用mpc模拟导轨连接，对调焦机构进行模态分析。最后，对调焦机构进行了力学试验验证和精度测试。试验及测试结果表明：设计的调焦机构动态刚度高，一阶计算模态为228.7Hz，而试验得到一阶模态为223.9Hz，两者相差2%；调焦灵敏度达0.25m，调焦精度达到6.3m，焦面基板两端同步误差达到4m，满足航天相机对调焦机构高分辨率、高精度、高可靠性的要求。

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