检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2022年第10期51卷 226-234页

作者：秦子长任成明戚允升王泽斌王琪孟庆宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 上海宇航系统工程研究所上海201109 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 航天系统部装备部军事代表局驻长春地区军事代表室吉林长春130033

系统性地采取严格控制光学元件加工装配精度、采用大质量高稳定性光机结构、运用精密热控等方法,是以往保证空间相机光学系统高性能成像质量的常规方法,但同时该策略的实施也给相机研制带来了较高的经济与资源代价。面对高性能空间光学... 详细信息

系统性地采取严格控制光学元件加工装配精度、采用大质量高稳定性光机结构、运用精密热控等方法,是以往保证空间相机光学系统高性能成像质量的常规方法,但同时该策略的实施也给相机研制带来了较高的经济与资源代价。面对高性能空间光学相机低成本化的发展趋势,降低光学系统误差敏感度,在保证成像性能的同时降低实现成本,是需要面对与解决的课题。以某小型空间相机研制为背景,应用光学系统低误差敏感度设计方法(降敏设计方法),对相机焦距500 mm、相对孔径1∶5、视场角2ω=4°的同轴两镜折反射式光学系统进行了降敏设计。结果表明,基于降敏设计方法获得的光学系统不仅像差校正理论结果表现优异,调制传递函数接近衍射极限,同时,仿真显示其在误差干扰下光学系统鲁棒性好,为相机的快速低成本制造提供了保证。光学系统降敏设计方法对高性能小型空间载荷的设计与低成本快速研制具有重要的应用价值。

关键词：空间相机光学系统设计误差敏感度降敏设计方法折反射式光学系统

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平面结构冗余并联机构的误差敏感度分析

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机械工程学报 2020年第23期56卷 45-57页

作者：李官明曲海波郭盛北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

针对一种含闭环支链的平面结构冗余并联机构进行误差敏感度分析。分析了该机构的逆运动学和正运动学。基于矩阵法建立了机构的误差模型,并通过反解、正解结合的方法对该误差模型进行了验证。基于误差模型,得到了评价机构误差敏感度的指... 详细信息

针对一种含闭环支链的平面结构冗余并联机构进行误差敏感度分析。分析了该机构的逆运动学和正运动学。基于矩阵法建立了机构的误差模型,并通过反解、正解结合的方法对该误差模型进行了验证。基于误差模型,得到了评价机构误差敏感度的指标,绘制了各指标在工作空间内的等值线图。基于误差敏感度指标,定义了低误差敏感性工作空间,绘制了低误差敏感性工作空间在工作空间中的分布图。与平面3-RRR并联机构进行了误差敏感度对比分析。结果表明,该机构的低误差敏感性工作空间占比较大,同时可以通过调节其冗余支链不断扩大低误差敏感性工作空间,使机构在大范围空间中保持低误差敏感性。

关键词：平面并联机构结构冗余误差建模误差敏感度

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低误差敏感度大视场离轴三反光学系统设计

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光学学报 2024年第16期44卷 292-301页

作者：任成明陈琪孟庆宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

提出了一种贯穿光学系统设计全过程的低误差敏感度设计方法,将像质评价函数与误差敏感度评价函数相结合,采用非支配遗传算法筛选出兼具高像质和低误差敏感度的初始结构,并在后续设计过程中同步扩展视场和优化误差敏感度,最终获得满足指... 详细信息

提出了一种贯穿光学系统设计全过程的低误差敏感度设计方法,将像质评价函数与误差敏感度评价函数相结合,采用非支配遗传算法筛选出兼具高像质和低误差敏感度的初始结构,并在后续设计过程中同步扩展视场和优化误差敏感度,最终获得满足指标要求的低误差敏感度大视场离轴三反光学系统。以设计一个焦距为100 mm、F数为6.7、视场为40°×4°的大视场离轴三反光学系统为例,验证了低误差敏感度设计方法的有效性与实用性。

关键词：光学设计离轴三反光学系统误差敏感度大视场

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反射式光学系统误差敏感度理论及降敏设计方法研究

反射式光学系统误差敏感度理论及降敏设计方法研究

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作者：孟庆宇哈尔滨工业大学

学位级别：博士

光学系统最终性能的实现不单依靠光学设计中像差校正的理论结果,更重要的是取决于建造过程中对光学元件位置误差、镜面面型参数误差以及系统稳定性等因素的控制。反射式光学系统通常具有大口径、长焦距的参数特征,且反射镜普遍应用非球... 详细信息

光学系统最终性能的实现不单依靠光学设计中像差校正的理论结果,更重要的是取决于建造过程中对光学元件位置误差、镜面面型参数误差以及系统稳定性等因素的控制。反射式光学系统通常具有大口径、长焦距的参数特征,且反射镜普遍应用非球面面型设计,公差要求的提高将会显著增加建造周期和经济成本。因此,探究反射式光学系统误差敏感度机理,实现反射式光学系统的降敏设计,具有重要的理论意义与应用价值。面对这一问题,本文开展了反射式光学系统误差敏感度理论与降敏设计方法研究,探究反射式光学系统误差敏感度的影响因素及规律,建立反射式光学系统降敏设计方法,为以大型望远镜、高性能航空航天光学遥感器为代表的反射式光学系统的低敏感度设计提供了理论与技术支持。本文的主要研究内容如下:开展了同轴反射式光学系统误差敏感度影响因素理论分析,提出以光程变化量OPV作为直观反映光学系统误差敏感度的评价参数,应用几何光学方法,建立了同轴反射式光学系统的反射镜位置误差与面型参数误差因素引起的光学系统光程变化量的解析模型,理论揭示了光学系统内部参数误差对光学系统误差敏感度的影响规律,为同轴反射式光学系统降敏设计方法的建立提供了理论依据。基于光程变化量的理论研究,建立了反射式光学系统误差敏感度评价函数,综合考虑像质评价、工程设计约束以及误差敏感度因素,提出了同轴反射式光学系统降敏设计方法。并将该降敏设计方法应用于大型工程项目行星大气光谱望远镜的同轴反射式光学系统设计。通过降敏设计过程中光学系统光程变化量与波像差改变量的关系,验证了光学系统降敏设计方法的有效性,表明光程变化量可以作为误差敏感度的评价标准在同轴反射式光学系统设计中进行推广应用。在同轴反射式光学系统误差敏感度理论及降敏设计方法研究的基础上,将误差敏感度理论拓展应用到离轴反射式光学系统,建立了离轴量特征参数与误差敏感度的数学关系,并基于光程变化量评价函数,提出了适用于离轴反射式光学系统的降敏设计方法,通过降敏设计过程中光学系统光程变化量与离轴量特征参数的关系分析,验证了光学系统降敏设计方法的有效性,表明光程变化量可以作为误差敏感度的评价标准指导离轴反射式光学系统设计。并将该降敏设计方法应用于大型工程项目“天问一号”高分辨率相机的离轴三反光学系统设计。在光学系统参数基本确定的情况下,为了进一步降低光学元件加工难度与光学系统装调难度,从反射式光学系统实现的角度,提出了两种面向系统实现性的反射式光学系统降敏设计方法:基于自由曲面光学系统制造残差校正方法、降低装调敏感度的离轴光学系统多镜一体化设计方法。前者将光学系统出瞳位置准平面自由曲面镜作为像差补偿元件,一次性校正系统残差,降低了光学元件加工与光学系统装调精度要求;后者将离轴三反系统的主镜与三镜设计为集成镜,减少了光学系统装调自由度,降低了光学系统装调复杂度与敏感度。理论与仿真分析表明,两种降敏设计方法可有效降低光学元件加工难度与光学系统装调难度。

关键词：反射式光学系统误差敏感度降敏设计方法光学系统设计

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结构冗余平面并联机构的误差敏感度研究

结构冗余平面并联机构的误差敏感度研究

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作者：李官明北京交通大学

学位级别：硕士

并联机构具有精度高、刚度大、承载能力强等优点,具有广泛的应用前景。其中,并联机床的发展对并联机构的定位精度提出了更高的要求。结构冗余并联机构在传统并联机构的基础上引入结构冗余单元,使并联机构获得规避奇异、扩大工作空间等功... 详细信息

并联机构具有精度高、刚度大、承载能力强等优点,具有广泛的应用前景。其中,并联机床的发展对并联机构的定位精度提出了更高的要求。结构冗余并联机构在传统并联机构的基础上引入结构冗余单元,使并联机构获得规避奇异、扩大工作空间等功能,提升了工作性能。然而结构冗余单元的引入增加了机构的复杂程度,其对于误差的敏感特性需要进一步研究。基于上述背景,本文以一种典型结构冗余平面并联机构为载体,开展了结构冗余平面并联机构的误差敏感度研究。本文介绍了机构的结构组成,通过修正的G-K公式和螺旋理论两种方法,分析了机构的自由度,证明了该机构是结构冗余的。计算了机构的运动学反解、正解,对机构进行了雅克比分析,验证了雅克比矩阵的正确性。计算了机构的工作空间,完成了奇异分析,绘制了机构的工作空间和奇异曲线。提出了含3条支链的平面三自由度并联机构误差建模的一般化方法,建立了机构的误差模型,验证了模型正确性。分析了误差敏感度指标及低误差敏感性工作空间的分布规律,识别了机构对单项误差的敏感程度。分析了机构参数尺寸的变化对定位精度的影响,与传统平面3-(?)RR并联机构进行了误差敏感度对比分析。对机构进行了考虑关节间隙的运动学误差分析,基于采用局部方法的第一类拉格朗日方程建立了机构的理想动力学模型,研究了驱动力矩、驱动力、各关节约束力的变化规律,对机构含关节间隙时的动力学性能进行了仿真分析。以工作空间最大化和误差敏感度最小化为目标,采用多目标进化算法,完成了机构的尺寸优化。采用归一化方法将多项量纲不同的误差敏感度指标整合为一项无量纲指标,提升了优化效果。从误差敏感度指标、工作区域面积及低敏空间面积、同位姿输出误差多个方面进行了优化结果分析,证明了优化算法的有效性。分析了两种不同轨迹规划方法的性能,选出了最佳的轨迹规划方法。结合轨迹规划方法,提出了基于误差敏感度的奇异规避策略,通过仿真分析证明了奇异规避策略对提高任务路径定位精度的有效性。建立了实物样机,验证了奇异规避策略动作的可行性,通过三坐标测量臂测量了任务路径点的真实定位误差,进一步证明了奇异规避策略对降低定位误差的有效性。

关键词：结构冗余平面并联机构误差建模误差敏感度尺寸优化奇异规避

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双目结构光系统的误差敏感度分析和性能评测方法

双目结构光系统的误差敏感度分析和性能评测方法

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作者：翟杭军中国计量大学

学位级别：硕士

基于结构光系统的三维扫描仪由于非接触工作方式并短时间内获得大量物体表面采样点已被广泛应用。当前,国内能开展3D扫描仪的校准和质量控制的研究机构很少,也缺乏结构光系统的性能评测方法的研究成果,仅有德国VDI/VDE 2634系列标准是... 详细信息

基于结构光系统的三维扫描仪由于非接触工作方式并短时间内获得大量物体表面采样点已被广泛应用。当前,国内能开展3D扫描仪的校准和质量控制的研究机构很少,也缺乏结构光系统的性能评测方法的研究成果,仅有德国VDI/VDE 2634系列标准是关于如何初步开展3D扫描仪性能评测工作的。本文提出一种基于误差敏感度分析的三维扫描仪器性能评测方法,分析现有标准中的结构光系统性能评测方法的误差敏感度和存在不足,并提出性能评测方法的改进措施。论文具体的研究内容包括以下几方面:1)概述了双目视觉系统的发展现状以及结构光技术的国内外研究成果,并阐述了三维成像技术在现实中的意义。2)对结构光双目视觉系统对标准球扫描进行仿真建模,其中包括了相机镜头畸变模型、小孔成像模型、投影仪投射数字条纹的仿真以及标靶特征量的计算,其中采用的三维重建方法包括基于结构光系统条纹光栅的三步相移解包裹算法和基于立体视觉系统对极几何的Bouguet算法。在实现三维扫描物体点云的重建后,通过数学建模仿真验证相机的内外参数变化和系统三维扫描物体的误差敏感度具有关联性,基于双目结构光系统三维重建实验来对其仿真步骤设计进行验证。3)针对国际标准中的结构光系统性能评测方法进行仿真分析,分析其误差敏感度;基于敏感度分析方法,对国际标准中的结构光系统性能评测方法提出两种改进措施,分别为基于靶球半径的性能测评改进方案和基于靶球球心距的性能测评改进方案。4)根据双目结构光仿真系统的功能和步骤,开发了一套人机交互界面的仿真软件,为同行研究者提供开发工具支持。最后是全文总结和展望。

关键词：双目视觉系统结构光系统误差敏感度性能评测方法

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航天器交会远距离导引段误差敏感度研究

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航天器工程 2010年第3期19卷 40-44页

作者：汤溢王翔中国空间技术研究院北京100094

以航天器交会对接远距离导引轨道控制精度为研究目标,从控制过程各环节入手,分析误差因素,提出了敏感度分析的方法,从控制方程推导出控制精度敏感度方程,并进行了仿真计算,分析出影响控制精度的主要因素和影响程度。

关键词：航天器交会远距离导引段误差敏感度

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基于齿面3阶接触理论的曲线齿锥齿轮副的低噪声、低安装误差敏感度的传动性能设计

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机械传动 2003年第1期27卷 15-17页

作者：王军王小椿姜虹冯文军李润方西安交通大学数控技术研究所陕西西安710049 重庆大学机械传动国家重点实验室四川重庆400044

提出了一种基于齿面 3阶接触理论的曲线齿锥齿轮副的低噪声、低误差敏感度的传动性能设计方法。作者通过对齿轮副传动函数的研究 ,揭示了齿轮副 2阶接触特性、3阶接触特性与传动函数、冲击、噪声的关系 ,同时从 3阶接触特性中选择了和... 详细信息

提出了一种基于齿面 3阶接触理论的曲线齿锥齿轮副的低噪声、低误差敏感度的传动性能设计方法。作者通过对齿轮副传动函数的研究 ,揭示了齿轮副 2阶接触特性、3阶接触特性与传动函数、冲击、噪声的关系 ,同时从 3阶接触特性中选择了和齿轮副误差敏感度相关的参数 ,并给出了它们作为 3阶优化目标时的赋值原则。最后 ,给出了一个算例。

关键词：齿面3阶接触理论设计曲线齿锥齿轮噪声误差敏感度传动性能

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一种基于误差增量的机床精度敏感度分析方法

一种基于误差增量的机床精度敏感度分析方法

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作者：范晋伟陶浩浩邬昌军李中生张依铃 100124 北京市朝阳区平乐园100号

一种基于误差增量的敏感度分析新方法，属于机床精度设计领域，具体涉及到多轴数控机床的空间误差建模方法以及基于误差增量的敏感度分析方法。本发明建立了多轴数控机床空间误差模型以及基于误差增量的数控机床误差敏感度分析模型。通... 详细信息

标准号: CN108445839B

一种基于误差增量的敏感度分析新方法，属于机床精度设计领域，具体涉及到多轴数控机床的空间误差建模方法以及基于误差增量的敏感度分析方法。本发明建立了多轴数控机床空间误差模型以及基于误差增量的数控机床误差敏感度分析模型。通过对各项几何误差进行敏感度分析，得出了各项几何误差对加工精度的影响程度，可以有效的识别出对数控机床加工精度影响较大的关键性几何误差，在机床设计的初期阶段，提出新的机床设计理念，为提升数控机床的加工精度奠定了理论基础。

关键词：敏感度分析几何误差误差增量多轴数控机床机床设计空间误差数控机床加工对数控机床误差敏感度初期阶段分析模型精度设计精度影响理论基础建模机床

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一种基于误差增量的机床精度敏感度分析方法

一种基于误差增量的机床精度敏感度分析方法

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作者：范晋伟陶浩浩邬昌军李中生张依铃 100124 北京市朝阳区平乐园100号

标准号: CN108445839A

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