本文選題：自動調(diào)焦 + 無限遠(yuǎn)成像系統(tǒng)��； 參考：《蘇州大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：無限遠(yuǎn)成像系統(tǒng)光學(xué)星敏感器裝調(diào)時,其后方安裝有CCD接收裝置,為使CCD接收裝置達(dá)到最清晰的成像,CCD接受像面位置需與星敏感器成像焦點(diǎn)位置重合�，F(xiàn)有方法為在星敏感器法蘭面與CCD接收裝置法蘭面間安裝有一定厚度的修切圈,通過手動對多個尺寸的修切圈進(jìn)行反復(fù)試裝試測來尋找固定CCD接收像面位置,這種實(shí)現(xiàn)方式工作效率低且精度難以保證。為改變國內(nèi)精密儀器裝配檢測中手動試裝的現(xiàn)狀,提高光學(xué)系統(tǒng)研制的生產(chǎn)效率和精度,開展自動調(diào)焦測量技術(shù)的研究具有十分重要的意義。為此,針對星敏感器裝調(diào)過程中的實(shí)際需求,本文基于自動調(diào)焦技術(shù)與誤差補(bǔ)償技術(shù),設(shè)計出一種精確測量星敏感器后工作距的星敏感器自動調(diào)焦系統(tǒng)(以下簡稱自動調(diào)焦系統(tǒng)),完成系統(tǒng)誤差精度的分析與合理控制,運(yùn)用誤差耦合理論對系統(tǒng)進(jìn)行精度分配;基于PID控制算法實(shí)現(xiàn)誤差的實(shí)時補(bǔ)償,使系統(tǒng)精度達(dá)到設(shè)計要求;可對星敏感器后工作距進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地測量,從而得到裝調(diào)所需修切圈厚度的精確尺寸,改進(jìn)現(xiàn)有手動試裝修切圈的方法,提升了效率和精度。主要研究內(nèi)容如下:首先,設(shè)計了自動調(diào)焦系統(tǒng),根據(jù)功能要求將該系統(tǒng)分為四個模塊:目標(biāo)及光源系統(tǒng)、無限遠(yuǎn)目標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)、自動調(diào)焦測量裝置、自動調(diào)焦控制系統(tǒng)。重點(diǎn)設(shè)計了自動調(diào)焦系統(tǒng)測量裝置,測量裝置主要由直線導(dǎo)軌、精密位移臺、檢測支架、CCD相機(jī)等構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)的三維精準(zhǔn)運(yùn)動及圖像的采集與成像。完成測量裝置直線導(dǎo)軌、電控精密位移臺、手動精密位移臺等選型,分析零部件具體選型依據(jù)并獲得各部件的詳細(xì)參數(shù),直線導(dǎo)軌長500mm,精密電控位移臺量程為100mm,負(fù)載力矩為6Nmm,利用繪圖軟件對自動調(diào)焦系統(tǒng)測量裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計,確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)的詳細(xì)尺寸參數(shù),設(shè)計了自動調(diào)焦控制系統(tǒng),并完成自動調(diào)焦系統(tǒng)的裝配工作。其次,基于靜力學(xué)和動力學(xué)基本理論,建立自動調(diào)焦系統(tǒng)測量裝置三維模型,利用MSC.PatranNastran分析軟件對CCD支撐部件和被測星敏感器進(jìn)行靜力學(xué)分析及模態(tài)分析,靜態(tài)分析得到CCD支撐部件最大變形量為7.98×10-5mm,CCD支撐部件所受最大應(yīng)力為2.9×10-2Pa,說明CCD支撐部件具有較好的靜態(tài)特性;通過動態(tài)分析得CCD支撐部件和星敏感器結(jié)構(gòu)前6階固有頻率及振型,CCD支撐部件一階固有頻率為892.89Hz,星敏感器一階固有頻率為1674Hz,動態(tài)分析結(jié)果表明CCD支撐部件和星敏感器基頻較高,動態(tài)性能較好。再次,基于ISO230-2定位精度標(biāo)準(zhǔn),完成自動調(diào)焦系統(tǒng)的定位精度試驗(yàn),測得自動調(diào)焦系統(tǒng)定位精度為±20.95μm,對影響自動調(diào)焦系統(tǒng)精度的主要因素進(jìn)行誤差分析,影響因素主要包括CCD相機(jī)、直線導(dǎo)軌、精密電控位移臺、形位誤差和裝配誤差。通過誤差分析與控制可得直線導(dǎo)軌精度為±2μm,驅(qū)動電機(jī)精度為±6.75μm,絲杠精度為±5.28μm,形位精度為±2μm,裝配精度為±2μm,運(yùn)用誤差耦合法得到自動調(diào)焦系統(tǒng)定位精度為±18.29μm;并基于PID算法在Labview開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償軟件,對自動調(diào)焦系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時誤差補(bǔ)償,通過定位精度試驗(yàn)測得誤差補(bǔ)償后系統(tǒng)定位精度為±15.95μm,提高了24%,使系統(tǒng)精度達(dá)到設(shè)計要求。最后,利用自動調(diào)焦系統(tǒng)完成被測星敏感器后工作距的測量,測得星敏感器后工作距為5.21mm,試驗(yàn)結(jié)果表明自動調(diào)焦系統(tǒng)滿足星敏感器后工作距測量的基本功能,并對今后工作的方向提出了一些建議。
[Abstract]:This paper designs an automatic focusing system , which is composed of linear guide rail , precision displacement table , detection bracket and CCD camera . The results show that the accuracy of CCD support is 鹵 6.75渭m , the precision of CCD support is 鹵 6.75渭m , the precision of CCD support is 鹵 6.75渭m , the precision of CCD is 鹵 15.95渭m , the precision of CCD is 鹵 6.75渭m , the precision of CCD is 鹵 15.95渭m , the accuracy of CCD is 鹵 6.75渭m , the accuracy of CCD is 鹵 15.95渭m , the accuracy of CCD is 鹵 6.75渭m , the accuracy of CCD is 鹵 5.21mm . The test results show that the automatic focusing system meets the basic function of the post - sensor working distance measurement , and puts forward some suggestions on the direction of the future work .

【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.222

【參考文獻(xiàn)】

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1 王國林;殷e，

本文編號：1747303