基于新型柔性支撑的快速反射镜结构设计研究
文献类型：期刊论文
| 作者 | 桑志昕 |
| 刊名 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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| 出版日期 | 2016-10-01 |
| 期号 | 6 |
| 关键词 | 激光通信 快速反射镜 柔性支撑 柔性铰链 反射镜轻量化 |
| 中文摘要 | 激光在传播过程中,由于发射源的振动或者大气的扰动会产生一定频率的波动。为了稳定光路,就需要快速控制反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)系统通过快速、高频的振动来消除光路波动,并配合大惯量的机架共同构成能够实现大转角、高精度的复合轴系统,广泛应用于激光星间通信、激光武器精确瞄准、空间遥感等领域。本文以长春光机所重大创新项目——“激光载波测控与通信技术”课题为研究背景,对基于新型柔性支撑的FSM系统的结构设计做了比较全面的研究,尤其是对FSM系统反射镜的轻量化设计、倒圆角三角型柔性支撑的设计等方面进行了详细的论述,其中的设计思路与方法对于同类型FSM系统的设计具有参考价值。其主要的研究内容包括以下几个方面:了解了FSM系统的应用背景,并详细介绍了国内外前沿性的FSM产品以及相关的研究进展。基于本课题组关于激光通信的实际研究内容以及同类型相关产品的性能,提出本文的FSM系统的性能指标,并将研究重点定为反射镜轻量化设计和新型柔性支撑的设计研究。分析了系统主要技术指标(通光口径、行程范围、结构分辨率、固有频率等)的提出依据,并以其与FSM系统的各个主要部件(反射镜、柔性支撑、驱动器、传感器等)的联系为指导,提出了反射镜和柔性支撑的设计指标,并对驱动器和传感器进行了选取。反射镜的轻量化设计。首先对反射镜进行了总体设计。然后对反射镜镜胚结构进行了优化设计(拓扑优化、形状优化、尺寸优化)。并对筋宽和镜面厚度对镜面面形精度的影响进行了考量。接着对反射镜镜架进行了设计。确定了反射体镜架的模型和参数。最后对反射镜镜胚和镜架进行软件仿真分析,得到了两者的谐振频率,为后续FSM系统的设计提供依据。倒圆角三角型两自由度柔性支撑设计。首先利用卡氏第二定理推导出倒圆角三角型柔性铰链的转动柔度、回转精度计算公式,并根据所推导的公式,分析了倒角半径r和最小厚度t对其转动柔度、回转精度和最大应力的影响。然后根据FSM系统目标要求,分析并确立倒圆角三角型柔性铰链和两轴柔性支撑的基本参数,建立模型,并利用有限元分析软件分析,得到仿真结果。对系统的误差分析。首先总结了影响FSM系统性能的所有误差项;然后对系统柔度误差、两个垂直方向上的谐振频率误差、转动中心偏移误差、负载重力对柔性支撑的影响误差等主要误差做了定量的分析,确定各自的误差大小,将其各误差项进行合成,最终得到总误差结果,满足指标要求;最后提出一些在实际加工装配中减小随机误差的方法。搭建系统实验检测平台,对系统固有频率、柔度和行程进行测试,将实验值与有限元仿真结果以及理论计算结果进行对比,验证了本文在系统的设计分析方法上具有合理性,对于后续的相关研究工作提供了理论基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/57589]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 桑志昕. 基于新型柔性支撑的快速反射镜结构设计研究[J]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2016(6). |
| APA | 桑志昕.(2016).基于新型柔性支撑的快速反射镜结构设计研究.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(6). |
| MLA | 桑志昕."基于新型柔性支撑的快速反射镜结构设计研究".中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 .6(2016). |
入库方式： OAI收割
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