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万向柔性铰链连接快速反射镜的设计与仿真

赵磊 纪明 王佳 赵振海 王虎

赵磊, 纪明, 王佳, 赵振海, 王虎. 万向柔性铰链连接快速反射镜的设计与仿真[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218002-0218002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0218002
引用本文: 赵磊, 纪明, 王佳, 赵振海, 王虎. 万向柔性铰链连接快速反射镜的设计与仿真[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218002-0218002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0218002
Zhao Lei, Ji Ming, Wang Jia, Zhao Zhenhai, Wang Hu. Design and simulation of fast steering mirrors connected by universal flexure hinges[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218002-0218002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0218002
Citation: Zhao Lei, Ji Ming, Wang Jia, Zhao Zhenhai, Wang Hu. Design and simulation of fast steering mirrors connected by universal flexure hinges[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218002-0218002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0218002

万向柔性铰链连接快速反射镜的设计与仿真

doi: 10.3788/IRLA201948.0218002
详细信息
    作者简介:

    赵磊(1984-),男,高级工程师,博士生,主要从事光电系统总体设计方面的研究。Email:chrisjoto@163.com

  • 中图分类号: TP273

Design and simulation of fast steering mirrors connected by universal flexure hinges

  • 摘要: 在高能激光武器系统中,快速反射镜作为光束指向控制的核心器件,对提高毁伤效能起到关键作用。针对扩展高能激光武器系统光束指向范围的战术需求,设计了一种万向柔性铰链连接快速反射镜系统。研究了各组成单元对快速反射镜系统性能的影响因素,分析了单自由度单音圈电机驱动反射镜设计方案的可行性。在此基础上给出了音圈电机和光栅测微仪的设计依据,进行参数设计,推导了万向柔性铰链的柔度表达方程,并验证了万向柔性铰链的弯曲强度。仿真结果表明,快速反射镜系统具有3.3的运动行程,一阶谐振频率达到了231.04 Hz,满足了大行程、高带宽的设计要求。
  • [1] Du Yanlu, Ding Yalin, Xu Yongsen, et al. Analysis of LOS pointing and rate compensation for two-axis FSM[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9):0918001. (in Chinese)
    [2] Wang Pei, Li Yanjun, Tian Jin. Simulation system and analysis of airborne laser weapon[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(7):1238-1242. (in Chinese)
    [3] Liu Wei, Yao Kainan, Huang Danian, et al. Performance evaluation of coherent free space optical communications with a double-stage fast-steering-mirror adaptive optics system depending on the Greenwood frequency[J]. Optical Society of America, 2016, 24(12):13288-13302.
    [4] Ji Ming. Simulation and error analysis of mirror stabilized system[J]. Journal of Applied Optics, 2000, 21(5):19-22. (in Chinese)
    [5] Yang Jianli, Qi Yuan, Yang Xiaoqiang, et al. Flexible support structure design of lightweight thin reflector[J]. Journal of Applied Optics, 2017, 38(5):815-819. (in Chinese)
    [6] Zhou Ziyun, Gao Yunguo, Shao Shuai, et al. Design of fast steering mirror using flexible hinge[J]. Laser Infrared, 2014, 22(6):1548-1554. (in Chinese)
    [7] Wu Xin. Research on high-performance fast steering mirror[D]. Wuhan:Huazhong University of Science Technology, 2012. (in Chinese)
    [8] Lu Yafei, Fan Dapeng, Fan Shixun, et al. Design of two axis elastic support for fast steering mirror[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(12):2574-2582. (in Chinese)
    [9] Jean-Francois Daigle, Dominik Pudo, Francis Theberge, et al. Laser safety evaluation for high-energy laser interaction with solids[J]. Optical Engineering, 2017, 56(2):1-7.
    [10] Fang Chu. Design and research on fast steering mirror system used in beam steering control devices[D]. Changchun:University of Chinese Academy of Sciences In Partial Fulfillment of the Requirement, 2017. (in Chinese)
    [11] Sun Chongshang. Research on the scanning image motion compensation technology based on fast steering mirrors with high precision and wide frequency range[D]. Changchun:University of Chinese Academy of Sciences in Partial Fulfillment of the Requirement, 2016. (in Chinese)
    [12] Xu Xinhang, Yang Hongbo, Wang Bing, et al. Research on key technology of fast-steering mirror[J]. Laser Infrared, 2013, 43(10):1095-1103. (in Chinese)
    [13] Li Quanchao, Li Lei, Tan Songnian, et al. Design and analysis for large aperture primary aluminum mirror[J]. Journal of Applied Optics, 2016, 37(3):337-341. (in Chinese)
    [14] Long Yongjun, Wei Xiaohui, Wang Chunlei, et al. Modeling and design of a normal stress electromagnetic actuator with linear characteristics for fast steering mirror[J]. Optical Engineering, 2014, 53(5):054102.
    [15] Han Xudong, Xu Xinhang, Wang Bing, et al. Grating Sensor for linear distance used in fast-steering mirror[J]. Opto-Electronic Engineering, 2011, 38(10):115-119. (in Chinese)
    [16] Nie Pin. Study on elliptical arc flexure hinge and its application in Micro Electro-Mechanical System[D]. Xi'an:Xidian University, 2007. (in Chinese)
    [17] Adil Han Orta, Evren Samer, Cetin Yilmaz. Topologically optimized flexure hinge based XY stage[J]. Smart Sensors, Actuators, and MEMS VⅢ, 2017, 10246:1024607.
    [18] Tan Jinguo, He Xin, Fu Liangliang. Support technique in centre of minitype reflector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(6):1070-1074. (in Chinese)
  • [1] 朱伟鸿, 汪洋, 王栎皓, 刘艺晨, 武震宇.  卫星激光通信MEMS快速反射镜可靠性研究进展 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230179-1-20230179-13. doi: 10.3788/IRLA20230179
    [2] 冯亚飞, 韦承甫, 刘现魁, 任晓明, 王振华, 孟昭荣.  应用于环形激光束的低阶哈特曼波前传感器设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210016-1-20210016-6. doi: 10.3788/IRLA20210016
    [3] 方连伟, 史守峡, 蒋志勇.  柔性支撑快速反射镜伺服机构的参数辨识 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200303-1-20200303-11. doi: 10.3788/IRLA20200303
    [4] 吴松航, 董吉洪, 徐抒岩, 于夫男, 许博谦.  快速反射镜椭圆弧柔性铰链多目标优化设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200286-1-20200286-9. doi: 10.3788/IRLA20200286
    [5] 赵磊, 柳秋兴, 胡博, 王虎, 梁亮, 卢恒.  单轴半蝶形柔性铰链在快速反射镜中的设计与应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210118-1-20210118-10. doi: 10.3788/IRLA20210118
    [6] 艾志伟, 嵇建波, 王鹏举, 李静, 周皓阳.  两轴柔性支承快速反射镜结构控制一体化设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190479-1-20190479-8. doi: 10.3788/IRLA20190479
    [7] 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
    [8] 王禹苏, 郭建增, 任晓明, 刘现魁, 赵海涛, 牛志峰, 王振华.  基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805001-0805001(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0805001
    [9] 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
    [10] 王凯迪, 苏秀琴, 李哲, 吴少博.  像移补偿快速反射镜时频特性优化控制 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 112-118. doi: 10.3788/IRLA201847.S120003
    [11] 魏继锋, 胡晓阳, 张凯, 孙利群.  高能激光能量直接测量技术及其发展趋势 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0706004
    [12] 吕世良, 刘金国, 周怀得, 梅贵.  星载红外探测器快速反射镜控制系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 904005-0904005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0904005
    [13] 方楚, 郭劲, 徐新行, 姜振华, 王挺峰.  适用于FSM系统的菱形微位移放大机构设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018004-1018004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018004
    [14] 鄢南兴, 林喆, 谭爽.  基于PQ法的惯性/光机复合指向控制方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 331001-0331001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0331001
    [15] 王振宝, 冯国斌, 陈绍武, 杨鹏翎, 吴勇.  全吸收旋转式高能激光能量计吸收腔设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217010-1217010(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1217010
    [16] 方楚, 郭劲, 徐新行, 王挺峰.  压电陶瓷驱动FSM三自由度柔性支撑设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2987-2994.
    [17] 胥青青, 刘伟, 纪明, 杨光, 尹明东, 李红光.  远程红外探测系统瞄准线高精度稳定技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3646-3650.
    [18] 彭树萍, 于洪君, 王伟国, 刘廷霞, 周子云.  新型快速反射镜伺服系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1610-1615.
    [19] 马佳光, 唐涛.  复合轴精密跟踪技术的应用与发展 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 218-227.
    [20] 戢运峰, 刘卫平, 段刘华, 姜畅, 何中敏, 徐作冬, 王飞, 王莉.  快平衡全吸收式高能激光能量计 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 387-391.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-07
  • 修回日期:  2018-10-12
  • 刊出日期:  2019-02-25

万向柔性铰链连接快速反射镜的设计与仿真

doi: 10.3788/IRLA201948.0218002
    作者简介:

    赵磊(1984-),男,高级工程师,博士生,主要从事光电系统总体设计方面的研究。Email:chrisjoto@163.com

  • 中图分类号: TP273

摘要: 在高能激光武器系统中,快速反射镜作为光束指向控制的核心器件,对提高毁伤效能起到关键作用。针对扩展高能激光武器系统光束指向范围的战术需求,设计了一种万向柔性铰链连接快速反射镜系统。研究了各组成单元对快速反射镜系统性能的影响因素,分析了单自由度单音圈电机驱动反射镜设计方案的可行性。在此基础上给出了音圈电机和光栅测微仪的设计依据,进行参数设计,推导了万向柔性铰链的柔度表达方程,并验证了万向柔性铰链的弯曲强度。仿真结果表明,快速反射镜系统具有3.3的运动行程,一阶谐振频率达到了231.04 Hz,满足了大行程、高带宽的设计要求。

English Abstract

参考文献 (18)

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