大型光学望远镜折转反射镜运动机构方案研究 | |
何 鑫 | |
Subtype | 博士 |
Thesis Advisor | 顾伯忠 |
2023-06 | |
Degree Grantor | 中国科学院大学 |
Place of Conferral | 北京 |
Keyword | 大口径望远镜 折转反射镜 定位精度 机构分析 |
Abstract | 人类设计了多样的望远镜来探索宇宙奥秘,光学望远镜最先被发明并用于天体观测中,至今已有四百多年。为了探测到微弱的星光,天文望远镜的技术在一直进步,口径不断变大,分辨率也越来越高。大口径望远镜有多个观测焦点,安装了不同科学目标的终端仪器。为了实现不同焦点的切换,折转反射镜起关键作用,通过折转反射镜的位姿切换与变动将光束引入不同的观测仪器。 为了研究折转反射镜的运动机构方案,根据望远镜的光学系统焦点设置,将折转反射镜的切换类型主要分成两类:共面多通道切换及空间多通道切换。为实现不同焦点切换,折转反射镜有不同的运动自由度,分析了运动机构的结构特点及关键技术。针对两类主要的切换类型,总结其特点,提出几种满足使用的切换方案,并对各轴系的定位精度进行具体分析。对特殊的反射镜切换类型,以12米光学/红外望远镜(LOT)为例,提出一种双反射镜的切换方案。以丽江2.4m望远镜的耐焦自动切换系统工程实例,详细设计了切换系统的结构组成,通过有限元仿真、理论计算及实验测试,验证了反射镜的面形精度及各个轴系的定位精度与重复定位精度等指标均已满足设计要求。目前切换系统已经装配于该望远镜上,并已投入观测。具体工作内容包括: (1)针对共面多通道折转反射镜切换,提出了串联式与混联式的切换方案,并针对每种切换方案,进行了轴系设计及分析。对于折转反射镜的运动轴系进行静态误差及系统动态误差分析,并使用多体系统对折转反射镜切换系统进行数学建模,分析了切换系统装配于望远镜上时,折转反射镜的指向误差。 实验测试得到,旋转机构的最大定位误差为1.25″,俯仰机构的最大定位误差为1.10″,平移机构的定位误差3μm,数据处理后得到三个运动机构的重复定位精度(RMS)分别为:0.46″、0.42″及1μm,达到了设计指标。经过理论分析、有限元仿真及实验测试,论证了该切换系统的性能参数达到了使用要求。 |
Subject Area | 天文技术与方法 |
Language | 中文 |
Document Type | 学位论文 |
Identifier | http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/2065 |
Collection | 中国科学院南京天文光学技术研究所知识成果 学位论文 |
Recommended Citation GB/T 7714 | 何 鑫. 大型光学望远镜折转反射镜运动机构方案研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2023. |
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