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基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计碳纤维复合材料因其优异的力学性能和轻质化特性而广泛应用于航空航天、汽车工业和体育器材等领域。
在月球探测任务中，由于环境的特殊性，对相机照准架的结构设计提出了更高的要求。
本文将基于碳纤维复合材料，对月基极紫外相机照准架的结构设计进行探讨。
1.引言月基极紫外相机照准架用于对夜空中的恒星进行观测，其主要功能是保持相机的稳定和精确瞄准目标。
在月球表面环境下，相机照准架需要具备轻量化、刚性高、耐腐蚀等特点，以适应恶劣的工作环境。
2.碳纤维复合材料的特性碳纤维复合材料以其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能而闻名。
与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有更好的比强度和比刚度。
由于其轻质化的特性，可以降低照准架的重量，增加载荷能力。
3.照准架的结构设计照准架主要分为支撑结构、瞄准系统和防护系统三个部分。
碳纤维复合材料的应用可以在整个设计中起到优化结构和提高性能的作用。
-支撑结构：由碳纤维复合材料构成的支撑结构能够提供足够的刚性和稳定性。
照准架的结构设计应当考虑到抗弯和抗扭的能力，以保持照准的准确性。
碳纤维复合材料的高强度特性可以有效地避免变形和振动。
-瞄准系统：瞄准系统是照准架的核心部分，用于控制相机的移动和瞄准目标。
使用碳纤维复合材料制造瞄准系统的关键在于设计合适的连接件和传动机构，以确保相机的精确定位和稳定性。
-防护系统：防护系统用于保护相机和瞄准系统不受外部环境的影响，如尘埃、湿气和辐射等。
由碳纤维复合材料构成的防护罩可以有效地提供耐腐蚀和抗压能力，同时减少对整体重量的负担。
4.结论本文基于碳纤维复合材料的优异性能，对月基极紫外相机照准架的结构设计进行了探讨。
碳纤维复合材料的轻质化和高强度特性使其成为一种理想的材料选择。
未来的研究中，可以进一步优化设计，提高照准架的性能和可靠性。
第5卷 第6期2012年12月 中国光学 Chinese Optics Vol.5 No.6Dec.2012 收稿日期:2012⁃09⁃11;修订日期:2012⁃11⁃13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61108066)文章编号 1674⁃2915(2012)06⁃0590⁃06基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计王 智(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033)摘要:为了减少月基极紫外相机的质量并保证相机的二维转动机构在卫星发射、地月变轨及月表着陆过程中受到大量级振动冲击以及月表超大温差环境下能正常工作,设计并研制了基于碳纤维复合材料(CFRP)的照准架结构。
首先,设计了基于金属材料和CFRP 的不同照准架结构,通过有限元法对不同材料的照准架进行分析对比,证明了CFRP 照准架的优越性。
温度和力学验证试验表明:基于CFRP 的照准架质量小于其它材料的照准架,其刚度和热稳定性能满足极紫外相机环境适应性的要求。
关 键 词:极紫外相机;碳纤维复合材料(CFRP );照准架;环境适应性中图分类号:V476.3 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20120506.0590Design of collimation frame structure for lunar⁃based extreme ultraviolet camera based on carbon fiber reinforced plasticsWANG Zhi(Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wz 070611@Abstract :To lighten the weight of a lunar⁃based Extreme Ultraviolet(EUV)camera and to ensure the function of the collimation frame structure of the EUV camera under the conditions of the large level vibration caused by satellite launching,earth⁃moon orbit transfer,moon landing and the large temperature difference on the lunarsurface,a collimation frame structure based on Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP)is designed.Firstly,different collimation frames are designed based on metal materials and the CFRP,and the superiority of the collimation frame based on the CFRP is verified by finite element analysis.Finally,the experiments on tem⁃peratures and mechanics are performed,and the experiment results show that CFRP collimation frame has a lighter weight and its stiffness and thermal stability meet the requirements of environmental adaptation.Key words :Extreme Ultraviolet(EUV)camera;Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP);collimation frame;environmental adaptative capacity1 引 言 对地球周围等离子体层结构和辐射特性的研究是“嫦娥三号”工程任务的一个重要科学目标,月基极紫外相机就是针对这一科学目标而研制的光学有效载荷。
光电精密跟踪转台总体结构设计的开题报告
一、研究背景
随着人们对精密测量技术要求的不断提高，精密跟踪转台在工业和
科研领域中应用越来越广泛。
精密跟踪转台主要用于医学成像、激光制造、航空航天、图像处理、光通信等领域。
二、研究目的
本次研究旨在设计一种光电精密跟踪转台，以实现高精度、高速度
的跟踪目标，并能够快速实现目标定位和测量。
三、研究方法
1. 系统结构设计：通过对转台的结构模型进行设计，确定各部件的
尺寸和组装方法，以满足高精度跟踪的要求。
2. 转动机构设计：将电机驱动和传动机构结合，实现高速、可靠的
转动机构，用以控制精度跟踪转台的旋转。
3. 控制系统设计：对传感器、电机驱动、控制电路等进行参数设置，以实现稳定、高精度的转动和跟踪控制。
4. 系统测试验证：通过实验测试，验证系统设计的性能指标，以提
高设计的可靠性和实用性。
四、研究成果及意义
本次研究完成后将得到一种高精度、高速度、稳定、可靠的光电精
密跟踪转台。
该设备可以广泛应用于医学成像、图像处理、精密制造、
航空航天、光通信等领域，对于提高测量精度和保证测量质量具有重要
的意义。
月基极紫外相机光机结构设计王智;李朝辉【摘要】To monitor and research 30.4 nm radiation generated by the plasmasphere,a lunar-basedExtreme Ultraviolet(EUV)camera was developed.A multilayer mirror optical system and a 30.4 nmphoton counting detector were adopted as the main body of the camera,and a two-dimensional tracingmechanism drived by a stepping motor was used to trace the earth.Aim to the vibration and impactfrom the process of satellite launching,orbit changes from earth'S to moon'S,moon landing,and thecruel temperature environment of the moon.The optical-mechanical design of EUV camera gave a con-sideration to the environmental adaptability.After the optimization by finite element analysis,it showsthat the first order resonant frequency of the optical-mechanical structure iS 49.3 Hz with the massless than 15 kg,the motion mechanism operates freely within-50～+80℃,and the mirror surfaceaccuracy(RMS)is 13.44nm(<14 nm)under the load of uniform temperature drop of 50℃.Those results meet the technical requirements of the camera.%为了对地球等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位的长期监视和观测,研制了月基极紫外相机.相机主体采用多层膜单反射镜光学系统以及30.4 nm球面光子探测器的结构形式,跟踪机构采用俯仰-方位模式,由步进电机驱动实现对地球的捕获.针对卫星发射、地月变轨、月表着陆过程中的振动冲击以及月表残酷的温度环境,月基极紫外相机的光机结构设计考虑了环境(力学、温度)适应性,有限元分析结果表明,光机结构在整机质量＜15 kg条件下,一阶谐振频率为49.3 Hz；运动机构在-50～+80℃运转自如；在50℃均匀温降载荷作用下反射镜面形精度RMS值为13.44nm(＜14 nm),满足相机的技术指标要求.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)010【总页数】7页(P2427-2433)【关键词】极紫外相机;光机结构;等离子体层【作者】王智;李朝辉【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】V476.31 引言地球等离子体层中粒子的显著特征之一是共振散射太阳光中的极紫外（EUV）辐射，其散射强度与散射点离子密度成正比。
收稿日期:2017-10-19;修订日期:2017-11-29基金项目:(61108066)作者简介:(1980-),,,,,。
Email:yut@第47卷第3期红外与激光工程2018年3月Infrared and Laser Engineering月基极紫外相机指向机构控制系统于涛(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要:为了保证月基极紫外相机能够准确地对地指向，实现对地球周围等离子体层产生的30.4nm辐射进行全方位、长期的观测研究，设计并研制了指向机构控制系统。
首先介绍了指向机构控制系统的构成及工作原理；其次对系统的关键模块进行详细设计；然后提出了一种基于霍尔传感器定位的控制算法；最后对系统的误差源进行详细分析。
误差计算和月球表面工作的结果表明：基于霍尔传感器定位的控制算法正确、有效，指向机构控制系统对地指向的控制误差≤0.1°，满足极紫外相机技术指标要求。
关键词:极紫外相机；对地指向控制；霍尔传感器；指向机构中图分类号:V443.5文献标志码:ADOI :10.3788/IRLA201847.0318002Control system of pointing mechanism for lunar basedextreme ultraviolet cameraYu Tao(Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China)Abstract:In order to ensure that the extreme ultraviolet camera can point the earth exactly,monitor and research 30.4nm radiation generated by the earth plasmasphere roundly and chronically,the control system of pointing mechanism was designed and developed.Firstly,the structure and the operating principle of control system were introduced.Secondly,the key modules of control system were designed in detail.Then,a control algorithm based on Hall sensor positioning was presented.Finally,the error sources of control system were analyzed in detail.The results of calculated errors and the work on lunar indicate that the control algorithm based on Hall sensor positioning is correct and effective,the control error of pointing mechanism is no larger than 0.1°and satisfies the requirement of extreme ultraviolet camera technical indexes.Key words:extreme ultraviolet camera;pointing earth control;Hall sensor;pointing mechanism0引言2~7RE(RE 6378.5km,),,,。
