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紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计

曹佃生

曹佃生. 紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3813-3819.
引用本文: 曹佃生. 紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3813-3819.
Cao Diansheng. Topology optimization of scanning mirror of UV to near-infrared hyperspectral detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(11): 3813-3819.
Citation: Cao Diansheng. Topology optimization of scanning mirror of UV to near-infrared hyperspectral detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(11): 3813-3819.

紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计

基金项目: 

国家自然科学基金(41074126)

详细信息
    作者简介:

    曹佃生(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事光机结构设计与分析方面的研究.Email:caodiansheng1987@163.com

  • 中图分类号: V447.1

Topology optimization of scanning mirror of UV to near-infrared hyperspectral detector

  • 摘要: 为了研究某紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜工作在运动状态的轻量化问题,提出了以扫描镜动态面形为设计约束的拓扑优化方法.对设计约束进行了有效的简化,降低了计算的复杂程度.使用拓扑优化方法得到了在转动条件下扫描镜的最优轻量化形式.分析结果表明,拓扑优化后的扫描镜轻量化率为47.3%,动态面形PV值和RMS值分别为19.36 nm和5.65 nm,比优化前分别提高了18.45%和17.40%,同时,扫描镜的一阶频率提高了113.8 Hz.分析结果说明了以动态面形为设计约束进行扫描镜拓扑优化的合理性.
  • [1]
    [2] Wang Yiqun, Liu Wei, Yan Changxiang, et al. Development of high-precision scanning mirror assembly of imaging spectrometer[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(11): 2703-2708. (in Chinese) 汪逸群, 刘伟, 颜昌翔, 等. 成像光谱仪运动补偿扫描镜的研制[J]. 光学 精密工程, 2011, 19(11): 2703-2708.
    [3] Jia Yinghong, Xu Shijie. Scan mirror motion compensation of geostationary satellite[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2007, 33(8): 873-877. (in Chinese) 贾英宏, 徐世杰. 地球静止轨道卫星扫描镜运动补偿[J]. 北京航空航天大学学报, 2007, 33(8): 873-877.
    [4]
    [5] Yan Yong, Jin Guang, Yang Hongbo. Lightweight structural design of space mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(1): 97-101. (in Chinese) 闫勇, 金光, 杨洪波. 空间反射镜结构轻量化设计[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(1): 97-101.
    [6]
    [7] Liu Xiumin, He Bin, Sha Wei, et al. Topological lightweight design of primary mirror in space camera[J]. Chinese Journal of Optics and Applied Optics, 2010, 3(3): 239-245. (in Chinese) 刘秀敏, 何斌, 沙巍, 等. 空间相机主反射镜的拓扑优化设计[J]. 中国光学与应用光学, 2010, 3(3): 239-245.
    [8]
    [9]
    [10] Kang-Soo Park, Jun Ho Lee, Sung-Kie Youn. Lightweight mirror design method using topology optimization[J]. Optical Engineering, 2005, 44(5): 053002.
    [11]
    [12] Sha Wei, Chen Changzheng, Zhang Xingxiang, et al. Topological lightweight design of space mirror[J]. Opto-Electronic Engineering, 2009, 36(4): 35-39. (in Chinese) 沙巍, 陈长征, 张星祥, 等. 空间反射镜轻量化结构的拓扑优化设计[J]. 光电工程, 2009, 36(4): 35-39.
    [13]
    [14] Li Yuan, Jiao Mingyin, Chang Weijun, et al. Lightweight topological optimization design of scanning mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(7): 1294-1298. (in Chinese) 李元, 焦明印, 常伟军, 等. 扫描反射镜轻量拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(7): 1294-1298.
    [15] Wang Cheng, Han Jianzhong, Li Jiangyong. Design of a new type lightweight scanning mirror[J]. Laser Infrared, 2012, 42(11): 1268-1272. (in Chinese) 王诚, 韩建忠, 李江勇. 一种新型轻量化扫描反射镜设计[J]. 激光与红外, 2012, 42(11): 1268-1272.
    [16]
    [17]
    [18] Liu Lei, Gao Minghui, Li Lifu, et al. Primary mirror topological optimum design of space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(6): 1066-1069. (in Chinese) 刘磊, 高明辉, 李丽富, 等. 空间相机主反射镜结构拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(6): 1066-1069.
    [19]
    [20] Liu Shutian, Hu Rui, Zhou Ping, et al. Topologic optimization for configuration design of web-skin-type ground structure based large-aperture space mirror[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(7): 1803-1810. (in Chinese) 刘叔田, 胡瑞, 周平, 等. 基于筋板式基结构的大口径空间反射镜构型设计的拓扑优化方法[J]. 光学 精密工程, 2013, 21(7): 1803-1810.
    [21]
    [22] Brosens P J. Dynamic mirror distortions in optical scanning[J]. Applied Optics, 1972, 11(12): 2987-2989.
    [23] Mu Canjun, Zhao Bengang, Wu Yaming. Study on dynamic deformations of high speed MEMS scanning micro-mirror[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuator, 2008, 21(4): 640-643. (in Chinese) 穆参军, 赵本刚, 吴亚明. 高速MEMS扫描微镜动态变形特性研究[J]. 传感技术学报, 2008, 21(4): 640-643.
  • [1] 李延伟, 殷龙海, 李玉龙, 谢新旺, 张景国, 谢虹波.  机载红外成像系统主支撑结构新型轻量化设计方法与应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220232-1-20220232-9. doi: 10.3788/IRLA20220232
    [2] 曲慧东, 魏加立, 董得义, 胡海飞, 关英俊.  长条形空间反射镜组件轻量化结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200404-1-20200404-11. doi: 10.3788/IRLA20200404
    [3] 徐云飞, 张笃周, 王立, 华宝成.  非合作目标局部特征识别轻量化特征融合网络设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20200170-1-20200170-7. doi: 10.3788/IRLA20200170
    [4] 张超杰, 习兴华, 王永宪, 朱俊青, 关英俊.  空间遥感相机大口径反射镜结构优化设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214002-0214002. doi: 10.3788/IRLA202049.0214002
    [5] 汪奎, 辛宏伟, 徐宏, 任天赐.  空间相机快速反射镜的结构轻量化设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
    [6] 邢艳秋.  空间微型光学载荷主结构优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1113002-1113002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1113002
    [7] 李诚良, 丁亚林, 刘磊.  大口径反射镜水平集拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
    [8] 张丽敏, 韩西达, 吕天宇, 赵宏超.  大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
    [9] 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
    [10] 王克军, 董吉洪.  空间遥感器Ф2 m量级大口径SiC反射镜镜坯结构设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718005-0718005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0718005
    [11] 王克军, 宣明, 董吉洪, 李威, 张缓缓.  空间遥感器反射镜组件结构设计方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1113001-1113001(11). doi: 10.3788/IRLA201645.1113001
    [12] 张雷, 丁亚林, 徐正平, 张洪文, 张健, 郭万存.  长条形扫描反射镜的柔性支撑 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3678-3683.
    [13] 伞兵, 李景林, 孙斌.  空间相机大口径反射镜轻量化技术及应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3043-3048.
    [14] 付世欣, 周超, 曹玉岩, 范磊, 韩西达.  基于拓扑优化的4 m 望远镜底座结构设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2441-2447.
    [15] 李畅, 何欣, 刘强.  高体份SiC/Al复合材料空间相机框架的拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2526-2531.
    [16] 徐宏, 关英俊.  大口径SiC轻量化反射镜组件的结构设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 83-88.
    [17] 陈洪达, 陈永和, 史婷婷, 刘晓华, 傅雨田.  空间反射镜的轻量化及支撑设计研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 535-540.
    [18] 齐光, 许艳军, 刘炳强.  空间相机反射镜SiC/Al 支撑板轻量化结构优化设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2214-2218.
    [19] 王洋, 颜昌翔, 汪逸群, 高志良.  扫描镜非接触式检测系统的位置误差分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1804-1808.
    [20] 徐炜, 吴清文, 翟岩, 郭万存, 徐振邦, 傅家.  空间光学遥感器长圆形反射镜组件优化设计与分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 752-757.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-09
  • 修回日期:  2014-04-12
  • 刊出日期:  2014-11-25

紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计

    作者简介:

    曹佃生(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事光机结构设计与分析方面的研究.Email:caodiansheng1987@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(41074126)

  • 中图分类号: V447.1

摘要: 为了研究某紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜工作在运动状态的轻量化问题,提出了以扫描镜动态面形为设计约束的拓扑优化方法.对设计约束进行了有效的简化,降低了计算的复杂程度.使用拓扑优化方法得到了在转动条件下扫描镜的最优轻量化形式.分析结果表明,拓扑优化后的扫描镜轻量化率为47.3%,动态面形PV值和RMS值分别为19.36 nm和5.65 nm,比优化前分别提高了18.45%和17.40%,同时,扫描镜的一阶频率提高了113.8 Hz.分析结果说明了以动态面形为设计约束进行扫描镜拓扑优化的合理性.

English Abstract

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