【摘要】：機(jī)載光電轉(zhuǎn)塔是一種遠(yuǎn)視距圖像信息探測裝置,其所含精密光學(xué)系統(tǒng)對外部擾動非常敏感。載機(jī)飛行過程中會產(chǎn)生大量振動,引起光機(jī)結(jié)構(gòu)中光學(xué)元件位姿偏移以及表面變形,導(dǎo)致系統(tǒng)視軸抖動、成像質(zhì)量下降。在系統(tǒng)設(shè)計階段,需要對光機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,計算振動激勵下系統(tǒng)光學(xué)性能指標(biāo)的響應(yīng),評估其對系統(tǒng)性能的影響。傳統(tǒng)光機(jī)分析方法中,將光機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換為光學(xué)設(shè)計軟件可接受的數(shù)據(jù)形式,然后導(dǎo)入其中計算光學(xué)指標(biāo)誤差。在對復(fù)雜光機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析時,這種方法消耗大量計算資源且效率低下,需要尋找光機(jī)系統(tǒng)等效建模方法以提高分析效率,縮短設(shè)計校核周期。本文首先從光電轉(zhuǎn)塔的實際工況、分析需求出發(fā),確認(rèn)了系統(tǒng)性能評價指標(biāo),分別采用線性光學(xué)模型、狀態(tài)空間模型對光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行等效建模,在此基礎(chǔ)上提出了光機(jī)系統(tǒng)集成分析模型,以結(jié)構(gòu)振動激勵載荷為輸入,以光學(xué)性能評價指標(biāo)為輸出,可快速完成整個分析過程,并給出其中的誤差成分分析結(jié)果,為光機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。然后,以光機(jī)集成分析方案為指導(dǎo),設(shè)計了輔助軟件總體框架,劃分了各個子模塊的功能。針對等效動力學(xué)建模需求,先在ANSYS中對光機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,讀取模態(tài)分析結(jié)果,據(jù)此構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。利用Zemax與Matlab數(shù)據(jù)交互功能,實現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)靈敏度分析方法。最后,采用上述輔助軟件工具,對光電轉(zhuǎn)塔樣機(jī)建立光機(jī)集成分析模型,模擬多種工況進(jìn)行振動響應(yīng)分析,針對其局部結(jié)構(gòu)剛度不足導(dǎo)致的光學(xué)系統(tǒng)動態(tài)誤差偏大的現(xiàn)象,提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,使光學(xué)系統(tǒng)動態(tài)誤差顯著減小,驗證了優(yōu)化方案的有效性,為該型光電轉(zhuǎn)塔樣機(jī)設(shè)計與改進(jìn)提供了有價值的參考。
【圖文】：

光機(jī)集成分析輔助軟件工具模塊構(gòu)成圖

線性光學(xué)模型計算視軸誤差結(jié)果(誤差項:剛體位移)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN15;TH74

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本文編號：2665397