主镜

摘要： 究竟有多大目前正在运行的太空望远镜中,鼎鼎有名的是哈勃望远镜。它的口径为2.4米,长度约为16米,总质量约11吨,主镜聚光面积约为43平方米。拟作为哈勃望远镜的继任者,韦伯望远镜是目前最大的太空望远镜,其口径为65米,是哈勃的27倍。韦伯望远镜的主镜聚光面积高达25平方米,是哈勃望远镜的5倍以上。

摘要： 为了达到某新型机载光电系统的轻小型化要求,对共孔径组件中ΦΦ445 mm的主镜开展了轻量化设计.首先,对比分析了多种轻量化形式特点,确定了主镜材料和结构形式.然后,以主镜轻量化率和面形精度为目标,综合理论计算与有限元分析手段,对相关参数进行迭代优化,确定出镜厚为68 mm,面板厚度为6 mm,筋板厚度为4 mm,优化后轻量化率达62％.接着,对主镜开展工程分析,在1 g重力作用下,单一主镜光轴竖直时RMS达1.13 nm,光轴水平时RMS达0.23 nm,冲击振动下最大局部应力为0.19 MPa,组件状态下主镜RMS达11.67 nm,各项指标均满足设计要求.最后,借助干涉仪对实物主镜进行光学检测,面形精度RMS实测值为15.19 nm,进而验证了轻量化设计分析的准确性.

摘要： 本文对激光空间合束主镜进行优化设计与分析,以抑制强激光空间合束系统主镜热畸变,提高主镜面形精度.首先,对比分析了选择不同材料作为主镜基底的优缺点,从理论上初步确定了主镜材料、镜体厚度、支撑方式和轻量化结构形式;然后,利用有限元方法对空间合束主镜进行了热畸变分析,并结合热畸变结果对镜体结构形式进行拓扑优化设计;最后,对主镜进行重力、环境适应性和基频分析,验证设计的合理性.分析结果表明:6光合束主镜在单束10 kW激光辐照下,随着辐照时间的增加,镜面温升值和P-V值逐渐增大;辐照3 min后初设计主镜表面温度达83.4°C,P-V值为155 nm,受镜体结构影响,辐照区内热畸变值不一致,差值约占镜面P-V值的1/6;为改善热畸变的不一致性,提高镜体强度,对主镜进行拓扑优化设计,优化后主镜轻量化达54.5％,辐照区热畸变一致性好,镜面热畸变量减小了近1/3;不同俯仰姿态下,主镜重力变形值基本相同,不足10 nm;环境温度的改变会引起主镜的镜面畸变和平移,稳态温差值越大,主镜面形P-V值和镜面平移量越大;模态分析显示主镜基频满足系统要求.本文研究结果将对激光空间合束系统的设计提供依据.

摘要： To study the performance consistence of the large-caliber telescope,the main 1m-caliber telescope was structure-designed and analyzed to achieve the comprehensive result.The materials of the main telescope were selected by comparing the materials' nature,and light-weight design was performed.After choosing the supporting scenarios of the main telescope and preparing case models,we proceeded modal analysis to the main telescope parts,and verified supporting materials.Last,we conducted the gravity-transformative and thermal analysis on the main telescope.The weight of the main telescope was reduced to 76 kg with a light-weight ratio of 77％.The simulation results indicated that the RMS of axial and radial direction of the speculum were 8.9 nm and 3.5 nm respectively.After performing optimal design viai Sight,the radial self-weight deformation RMS of the primary mirror was improved to 3.3 nm,decreased 5.7％ comparingwith the RMS before optimization.When the temperature of main specular body reached 20 ± 0.3 °C,the RMS was 10.1 nm,which satisfied the surface figure accuracy of the telescope.%为了研究大口径望远镜的性能与稳定性,对1 m口径主望远镜组件进行了材料选取、结构设计与分析计算,给出了完整的设计分析结果.首先,比较常用材料的各项性能,确定1m口径望远镜的主镜材料,并进行轻量化设计.接着,经理论计算确定主镜的支撑方案,并对各个部件进行建模.然后,对主镜组件进行模态分析,验证支撑方案.最后,对主镜组件进行重力变形分析与热分析.轻量化后主镜重76kg,轻量化率达到77％.仿真结果表明:主镜轴向与径向自重变形RMS值分别为8.9 nm与3.5 nm;经iSight软件优化设计,主镜径向自重变形RMS值从3.5 nm减小到3.3 nm,相比优化前提高了5.7％.当主镜镜体温度梯度为20±0.3°C时,镜面RMS值为10.1 nm,满足望远镜的面形精度要求.

摘要： 针对传统Whiffletree机构存在刚性较差、自振频率和稳定性低的问题,提出了一种基于Whiffletree原理新型18点轴向支撑的设计方案.该方案采用高刚性和稳定性的消隙轴系机构.首先详细介绍了方案的设计原理,利用有限元软件对主镜轴向支撑进行优化设计,主镜最优面形的均方根(root mean square,RMS)值为1.6nm.然后采用D-H矩阵方法推导出轴向支撑的误差模型,与图解法相比,误差模型的最大误差为5.1％.最后利用误差模型建立极限位置误差的有限元模型,得到主镜面形的RMS值为2.6nm,分析结果满足设计指标所要求的RMS≤15.8 nm.研究表明所提出的误差模型能够有效预测主镜面形,此方案设计合理.

摘要： 针对传统Whiffletree机构存在刚性较差、自振频率和稳定性低的问题,提出了一种基于Whiffletree原理新型18点轴向支撑的设计方案。该方案采用高刚性和稳定性的消隙轴系机构。首先详细介绍了方案的设计原理,利用有限元软件对主镜轴向支撑进行优化设计,主镜最优面形的均方根（root mean square,RMS）值为1.6nm。然后采用D-H矩阵方法推导出轴向支撑的误差模型,与图解法相比,误差模型的最大误差为5.1%。最后利用误差模型建立极限位置误差的有限元模型,得到主镜面形的RMS值为2.6nm,分析结果满足设计指标所要求的RMS≤15.8nm。研究表明所提出的误差模型能够有效预测主镜面形,此方案设计合理。

摘要： 望远镜的俯仰运动会使主镜相对镜室的位置发生改变,进而影响望远镜的稳定成像.为了校正主镜位置变化,本文提出了利用液压支撑对主镜相对镜室位置进行实时控制,实现对主镜稳像的方法.利用实验室现有的1.23 mSiC主镜为监测目标搭建了测试系统,设计了基于6个位移传感器的位置监测系统.在未启用和启用液压稳像技术两种状态下,测试了主镜位置变化,并对主镜位置进行解算,试验结果表明液压支撑技术有确实的稳像效果.当镜室转动40°时,未稳像的主镜其X向平移变化为150μm,绕X轴转角为2.5".采用液压稳像后,X向平移变化减小为3μm而绕X轴转角减小为0.4".测试结果表明,基于液压支撑的主镜稳像技术可以实现对主镜位置的实时检测和控制.%The pitching rotation of a telescope will cause the relative displacement between a primary mirror and its cell ,and the displacement will influence on the stabilizing image of a telescope .To cor-rect the relative displacement of the primary mirror ,a method for stabilizing images of the primary mirror was proposed based on a hydraulic support to control the displacement between primary mirror and cell .A 1 .23 m SiC mirror in our lab was used to complete the online measuring experiment and a mirror position measuring system with 6 Line Variable Differential Transformer (LVDT ) was estab-lished .Under two cases with or without mage stabilizing technologies based on hydraulic support ,the displacement between mirror and cell was measured ,and the 5 freedom of mirror was computed by u-sing the measured data from sensors . Experimental results indicate that the proposed technology based on hydraulic support has excellent stabilizing image ability .Under the case without the image stabilization technology ,the mirror displacement of Z direction is about 150 μm and the angle around X axis is 2 .5″when the rotation angle of mirror is 40° .However ,the X displacement has reduced to 3 μm and the angle reduced to 0 .4″w hen this technology is conducted .It concludes that the stabilizing image technology based on hydraulic support can implement the determination and control of primary mirror position in real time .

摘要： Active support is a core technology of large ground-based telescope,which directly affect its observation ca-pability,so it has attracted much attention all the time. The positioning system and support system of large ground-based telescope were summarized systematically. The positioning system contains three hard points and six hard points;The support system includes axial support with different types of actuators and radial support with different forms which contains “vertical push-pull support”、“slant push-pull”and “push-pull-shear”. The active support technologies of some foreign typical large telescopes are introduced and analyzed,which may provide a certain refer-ence for active support design.%主动支撑技术作为地基大口径望远镜建造的核心技术，直接影响望远镜的观测能力，一直以来备受关注。文章系统性地总结了地基大口径望远镜主镜的定位系统和支撑系统。定位系统包括三点硬点定位、六杆硬点定位；支撑系统包括采用不同促动器结构的轴向支撑系统及采用“竖直推－拉”、“斜向推－拉”和“推－拉－剪”形式的径向支撑系统。文章还结合了国外采用主动支撑结构的大口径望远镜，对其主动支撑技术进行了详细介绍和总结分析，希望为大口径望远镜主镜主动支撑设计提供一定的经验参考。

摘要： The main object of this paper is precise alignment and inspection process technology for reflecting collimator with focus length of 4 000 mm and aperture diameter of 400 mm.As the detection and calibration datum of a certain type of optical system, this reflecting collimator has a very high demand in system imaging quality, resolution and beam parallel difference.Therefore, this paper focuses on key processes such as micro-stress bonding method, spacing precise adjustment method, optical axis consistency adjustment method of primary and secondary mirror of the Cassegrain system.Then precise alignment and inspection is carried out with optical self-collimation method.Final system resolution of reflecting collimator is better than or equal to 0.8 second, the parallel deviation is better than or equal to 3 seconds, star energy is concentrated without obvious aberration, and vertical line of cross-graduation could be perpendicular to the base plane.Results show that optical self-collimation method used in reflecting collimator can meet design requirements.%文中以焦距4 000 mm、口径Φ400 mm的反射式平行光管精密调试、检测工艺方法为研究对象.作为某光学系统的检测与标定基准,该平行光管在成像质量、分辨率、出射光束平行性等关键指标都有极高的要求,重点从主镜微应力粘接、主次镜光学间隔精确调节、主次镜光轴一致性调节和分划板位置精确标定等关键工艺环节入手进行了深入研究,并利用自准直法进行了精密调试、检测.最终得到的平行光管系统分辨率≤0.8″,出射光束平行差≤3″,星点能量集中,无明显像差,十字分划板竖刻线与安装基准铅垂,综合性能指标达到设计要求.

摘要： 锁定机构是保证空间遥感器主镜精密展开机构关键途径.本文综述了锁定机构国内外发展概况,简单介绍了国内发展主镜展开机构锁定的技术难点,在借鉴改进的基础上提出了空间遥感器主镜精密展开机构锁定机构方案,并对其原理和方法进行了研讨,最后对锁定机构进行了初步设计.

摘要： 为了设计并加工轻重量、高刚度的用于Cassegrain式空间遥感相机中的主镜，首先根据重量和自然频率的高低优选主镜的背部基体形状。利用有限元法对自重作用下主镜的面型变化进行了分析计算，并对主镜的面型变化进行了Zernike多项式数据处理，实验证明分析计算的结果正确合理，同时说明加工工况与相机使用时的装配状态一致的重要性。最后对主镜的背部轮廓形状进行了优化。

摘要： 本发明公开了一种定日镜主梁焊接件自动上料设备及定日镜镜架自动组装生产线，该设备主要由两套对称的自动上料机构组成，自动上料机构包括：固定基座；水平方向往复驱动系统，水平方向往复驱动系统使可移动主梁托架升降系统在水平方向上移动；可移动主梁托架；可移动主梁托架升降系统与固定架固定连接，可移动主梁托架安装在可移动主梁托架升降系统上，以使可移动主梁托架在竖直方向上升降；固定主梁托架；固定主梁托架升降系统，安装在固定基座上，固定主梁托架安装在固定主梁托架升降系统上，以使固定主梁托架在竖直方向上升降；控制器，第一驱动部、可移动主梁托架升降系统、固定主梁托架升降系统与控制器电连接。

摘要： 本发明公开了一种超构表面主镜、辅镜及主镜、辅镜制备方法和光学系统，光学系统包括超构表面主镜和超构表面辅镜。超构表面主镜包括：透明衬底；位于透明衬底之上的主镜超构表面功能单元图案，主镜超构表面功能单元图案满足主镜相位分布，对经超构表面辅镜反射到超构表面主镜上的入射光进行反射聚焦。超构表面辅镜包括：透明衬底；位于透明衬底之上的辅镜超构表面功能单元图案，辅镜超构表面功能单元图案满足辅镜相位分布，将入射到超构表面辅镜的入射光反射到超构表面主镜上，并经超构表面主镜进行反射聚焦。本发明实现了基于反射式超构表面的平面透射式透镜，解决了传统反射型物镜工艺制备苛刻、质量重、体积大和难以小型化以及集成化的问题。

摘要： 本发明公开了一种带有防旋设计的望远镜主镜支撑机构，其主镜芯轴外球面与望远镜主镜中孔柱面间隙配合，限制主镜水平方向的两维平移；三组底支撑组件采用柔性结构，限制主镜竖直方向的平移及水平方向的两维倾斜；支撑机构中加入防旋组件，限制主镜沿竖直方向的旋转，防旋柔性杆两侧固定于主镜支撑底板上平面，中间通过光学结构胶粘接于底支撑粘接座下平面，防旋组件与主镜无直接接触，能够降低安装应力及粘胶应力对主镜面形的影响；支撑机构中的柔性环节可避免各环节相互应力干涉。本发明的支撑机构原理正确，机械件易于加工，装配易于实现，适用于反射式跟踪捕获望远镜的主镜支撑领域。本发明还公开了一种应用上述支撑机构的望远镜及其主镜总成。

摘要： 本发明公开了一种基于地图投影的大型光学望远镜非球面主镜划分的方法，该方法将平面上的离散点投影到光学非球面上，得到两种非球面划分的投影方程；通过投影方程将望远镜主镜在平面上的子镜分布投影到非球面上，得到两种相应的对非球面主镜进行划分的方法，即等面积划分和等角划分。综合等面积划分和等角划分的投影方程进行插值，对面积和形状差异进行调整，得到更均衡的划分结果。通过本发明的投影方程得到的非球面上的子镜划分，其面积，形状和尺寸差异都较小；对本发明的投影方程进行综合插值得到的新的投影方程，通过调整加权因子，则可以调整非球面上子镜分布的面积和形状差异等参数。

摘要： 本发明公开了一种超构表面主镜、辅镜及主镜、辅镜制备方法和光学系统，光学系统包括超构表面主镜和超构表面辅镜。超构表面主镜包括：透明衬底；位于透明衬底之上的主镜超构表面功能单元图案，主镜超构表面功能单元图案满足主镜相位分布，对经超构表面辅镜反射到超构表面主镜上的入射光进行反射聚焦。超构表面辅镜包括：透明衬底；位于透明衬底之上的辅镜超构表面功能单元图案，辅镜超构表面功能单元图案满足辅镜相位分布，将入射到超构表面辅镜的入射光反射到超构表面主镜上，并经超构表面主镜进行反射聚焦。本发明实现了基于反射式超构表面的平面透射式透镜，解决了传统反射型物镜工艺制备苛刻、质量重、体积大和难以小型化以及集成化的问题。

摘要： 本发明公开了一种带有防旋设计的望远镜主镜支撑机构，其主镜芯轴外球面与望远镜主镜中孔柱面间隙配合，限制主镜水平方向的两维平移；三组底支撑组件采用柔性结构，限制主镜竖直方向的平移及水平方向的两维倾斜；支撑机构中加入防旋组件，限制主镜沿竖直方向的旋转，防旋柔性杆两侧固定于主镜支撑底板上平面，中间通过光学结构胶粘接于底支撑粘接座下平面，防旋组件与主镜无直接接触，能够降低安装应力及粘胶应力对主镜面形的影响；支撑机构中的柔性环节可避免各环节相互应力干涉。本发明的支撑机构原理正确，机械件易于加工，装配易于实现，适用于反射式跟踪捕获望远镜的主镜支撑领域。本发明还公开了一种应用上述支撑机构的望远镜及其主镜总成。

摘要： 本发明公开了一种反射式超构表面主镜、辅镜和望远镜系统。反射式超构表面主镜包括：透明衬底；位于透明衬底之上的主镜超构表面功能单元图案，主镜超构表面功能单元图案满足主镜相位分布；其中，主镜超构表面功能单元图案包括位于设定环形区域内的主镜超构表面功能结构，主镜超构表面功能结构包括多个主镜超构表面功能单元，主镜超构表面功能单元包括各向异性的主镜亚波长结构，主镜亚波长结构引入的相位满足主镜相位分布；设定环形区域围成一透光孔，经反射式超构表面辅镜反射的光透过透光孔进行聚焦。本发明实现了平面反射式超构表面用于反射式望远镜系统的设计，解决了传统反射式望远镜系统制备难度高、加工速度慢、成本高以及体积大的问题。

摘要： 本发明公开了一种望远镜主镜防护组件及其控制系统、控制方法，望远镜主镜防护组件包括驱动电机、减速箱、第一驱动组件、第二驱动组件、防护罩，驱动电机的输出轴与减速箱的输入轴相连，第一驱动组件的输入端与减速箱的一输出轴相连，第二驱动组件的输入端与减速箱的另一输出轴相连；第一驱动组件和第二驱动组件对称设置在减速箱的两侧；第一驱动组件和第二驱动组件均与防护罩相连，且第一驱动组件和第二驱动组件用于在驱动电机的驱动力作用下，共同作用以打开或关闭防护罩。本发明结构简单，控制方便，实现了单个电机双边驱动的大型望远镜主镜防护；可在手动和自动两种控制方式下自由选择控制方式。

摘要： 本实用新型提出了一种带有装饰片的磁吸套镜主镜架及磁吸套镜眼镜，涉及套镜眼镜技术领域。一种带有装饰片的磁吸套镜主镜架，包括框架和设于框架的桩头，桩头设有能与磁铁相互磁吸的装饰片。采用本实用新型，通过在桩头上设置能与磁铁相互磁吸的装饰片，既能根据磁吸套镜主镜架工件的需要方便其加工成型，又便于装饰片的安装，提高安装效率，还能避免磁铁生锈给磁吸套镜主镜架造成损害。此外本实用新型还提出一种磁吸套镜眼镜，包括上述的带有装饰片的磁吸套镜主镜架，还包括套镜外挂，套镜外挂相对应的位置设有与装饰片相互磁吸的磁性体，套镜外挂与磁吸套镜主镜架磁吸连接。如此便于将套镜外挂与磁吸套镜主镜架进行连接和拆卸。

摘要： 本实用新型提出了一种有装饰点的磁吸套镜主镜架及磁吸套镜眼镜，涉及套镜眼镜技术领域。一种有装饰点的磁吸套镜主镜架，包括眉毛、桩头以及能与磁铁相互磁吸的磁吸件；磁吸件分别与桩头以及眉毛连接；桩头设有镜腿。采用本实用新型，其更容易安装且安装后稳定性更好，同时更有效地防止磁铁生锈对磁吸套镜主镜架造成的损坏；而且磁吸件的一端暴露在眉毛的外侧壁，成为装饰点。此外本实用新型还提出一种磁吸套镜眼镜，包括上述的有装饰点的磁吸套镜主镜架，还包括套镜外挂，套镜外挂相对应的位置设有与磁吸件相互磁吸的磁性体，套镜外挂与磁吸套镜主镜架磁吸连接。其便于将套镜外挂与磁吸套镜主镜架进行连接和拆卸。