NIAOT OpenIR  > 中国科学院南京天文光学技术研究所  > 学位论文
大口径镜面磨制用锁紧型轴向支撑单元的测试及优化
吴兆祥
Subtype硕士
Thesis Advisor郑奕
2020-08
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Degree Discipline精密仪器及机械
Abstract

随着天文学的发展,需要对暗弱天体进行精细探测,建造大口径望远镜已成为必然趋势;望远镜需要控制机架的惯量和机电成本,对镜面提出了轻量化要求。主镜被设计的口径越来越大、质量越来越轻,而精度仍然要求达到十几个纳米,这对支撑系统提出了巨大挑战,在镜面加工阶段更为突出。为了满足大口径镜面磨制需要,提出了新的轴向支撑方案,开展了以下工作。
 
1、提出一种基于锁紧原理的轴向支撑单元:设计采用气压驱动,结合传感器反馈,形成闭环控制,实现轴向支撑力的精密控制;采用锁紧机构,在达到设计支撑力后,进行锁定操作;锁定后,轴向具有很高的刚性和稳定性。相对传统的 
Whiffletree结构,具有耦合小、布置更灵活的特点;相对液压支撑,具有系统简单,易于实现的特点。
 
2、对锁紧型轴向支撑单元进行设计和测试。协助完成了支撑单元的结构设计,选择了合适的位移传感器、支撑力传感器、信号调理模块和控制单元,搭建了支撑单元的测控系统,使用Lab VIEW开发了测控程序。对支撑单元的关键性能进行了测试:在柔性支撑阶段,测试了支撑力的精度;在夹紧阶段,测试支撑单元的轴向位移;在刚性支撑阶段,测试了支撑刚度。
 
3、根据测试结果,对锁紧型轴向支撑单元进行优化。通过有限元仿真,分析了锁紧过程中的轴向变形,优化支撑力输出位置,经测试轴向位移大幅减少。经测试,支撑力的输出范围可达500N,控制精度优于±0.2N,锁紧位移小于0.06um
,带传感器刚度达到6.44k N/mm,不带传感器支撑刚度达到 19.13k N/mm。整体性能满足了设计目标,达到了国内先进水平。
 
4、论文还研究了地平式望远镜的指向校正。针对望远镜观测存在天顶盲区和低高度角不宜观测区的情况,提出采用球环函数对望远镜指向误差进行建模。基于 
SONG望远镜的指向数据,对该方法进行了仿真。结果表明,球环函数能获得较好的精度,而且对测量误差不敏感,具有显著的应用前景。

Subject Area天文技术与方法
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1720
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_学位论文
大口径光学技术研究室_学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
吴兆祥. 大口径镜面磨制用锁紧型轴向支撑单元的测试及优化[D]. 北京. 中国科学院大学,2020.
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