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离轴三反航天测绘相机研究

郭疆  
【摘要】:离轴三反(TMA)光学系统没有色差,使用波段范围宽,传递函数高,光学零件少且可以轻量化,系统结构紧凑,可以根据需要设计成长焦距,或大视场,或两者兼顾的光学系统是测绘相机光学系统的最佳选择[1],但我国的离轴三反光学系统的研究,较国外的技术水平有着一定的差距,且该系统还没有应用于测绘领域的先例。本课题通过对一个具体指标的测绘相机进行研究,对相机总体结构形式进行了方案选择,对光学零件材料、光学支撑结构材料、机身组件材料进行了需求分析和选择,根据各个零部件的材料特性,工艺特性进行了结构的详细设计,对测绘相机关心的相机光学指标和几何特性指标进行了分析和模拟计算,找到解决精度和稳定性的方法和措施,采用动态仿真的手段对加工、装调、检测、试验、运行等力学环境和热环境下的相机光学指标和几何特性指标的稳定性和精度进行了仿真分析,通过运用计算机进行变量化设计[2],使得相机结构的方案最优,相机的成像质量和几何精度能够满足测绘任务的需求。 本文的研究主要沿着以下几个方面展开: 第1章前言,介绍目前国外的测绘相机的现状,针对我国的实际需求和测绘相机未来的发展趋势,提出了测绘相机的总体指标,对本文所讨论的主要内容、目的、意义及采用的研究方法进行了简单介绍。 第2章对总体指标进行了分解,细化了所要研究的测绘相机主要技术指标和结构设计的总体原则,概括的介绍了具体指标下的测绘相机需解决的主要问题和矛盾。 第3章详细描述了相机的设计研究内容,从光学元件的轻量化设计及支撑设计,主体结构材料的选择,结构的选形,对关键的反射镜组件通过计算机仿真分析进行了验证,对相机焦平面组件、调焦机构进行了详细的设计,并对设计精度进行了分析。 第4章是对整机进行计算机仿真分析的内容,通过对相机结构的初步设计结果进行特征建模[3],对组部件边界约束条件和载荷工况进行确定,对相机进行有限元分析。依据设计指标和要求,作为结构设计结果可行的判据,对有限元分析的结果进行分析,不断的修改和优化结构参数,确定最终的结构设计结果。 第5章对整个论文进行了总结。 最后是致谢和参考文献部分。


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