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空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计

汪奎 辛宏伟 曹乃亮 石震

汪奎, 辛宏伟, 曹乃亮, 石震. 空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214005-1214005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
引用本文: 汪奎, 辛宏伟, 曹乃亮, 石震. 空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214005-1214005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
Wang Kui, Xin Hongwei, Cao Nailiang, Shi Zhen. Design of two-axis flexible support structure for fast steering mirror in space cameras[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1214005-1214005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
Citation: Wang Kui, Xin Hongwei, Cao Nailiang, Shi Zhen. Design of two-axis flexible support structure for fast steering mirror in space cameras[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1214005-1214005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214005

空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计

doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
基金项目: 

吉林省科技厅重点科技攻关项目(20170204029GX)

详细信息
    作者简介:

    汪奎(1994-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构的优化设计方面的研究。Email:lightningwings@qq.com

  • 中图分类号: V443.5;TH703

Design of two-axis flexible support structure for fast steering mirror in space cameras

  • 摘要: 快速反射镜是空间相机中常用的像移补偿装置,而支撑结构的机械特性将直接影响快速反射镜系统的响应速度及闭环带宽。以某近地轨道空间相机中的音圈电机驱动型快速反射镜为研究对象,设计了基于十字型柔性铰链的两轴柔性支撑结构,该结构具有空间利用率高、中心漂移小等优点。根据悬臂梁的挠曲线近似微分方程,建立了柔性支撑结构两轴转动刚度的数学模型,针对快速反射镜机构的谐振频率要求,选择了柔性铰链的主要结构参数,并利用有限元软件MSC.Patran对机构进行了模态分析,分析结果表明,快速反射镜机构在两个工作方向上的谐振频率分别为18.6 Hz和18.7 Hz,而其他非工作方向上的谐振频率均在292.2 Hz以上,证明了柔性铰链结构参数的选择具有合理性。为了检验理论模型的准确性,加工了快速反射镜的样机并搭建实验平台,对机构的转动刚度和谐振频率进行了检测,检测结果与理论分析得到的结果在允许的误差范围内具有一致性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-09
  • 修回日期:  2019-07-05
  • 刊出日期:  2019-12-25

空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计

doi: 10.3788/IRLA201948.1214005
    作者简介:

    汪奎(1994-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构的优化设计方面的研究。Email:lightningwings@qq.com

基金项目:

吉林省科技厅重点科技攻关项目(20170204029GX)

  • 中图分类号: V443.5;TH703

摘要: 快速反射镜是空间相机中常用的像移补偿装置,而支撑结构的机械特性将直接影响快速反射镜系统的响应速度及闭环带宽。以某近地轨道空间相机中的音圈电机驱动型快速反射镜为研究对象,设计了基于十字型柔性铰链的两轴柔性支撑结构,该结构具有空间利用率高、中心漂移小等优点。根据悬臂梁的挠曲线近似微分方程,建立了柔性支撑结构两轴转动刚度的数学模型,针对快速反射镜机构的谐振频率要求,选择了柔性铰链的主要结构参数,并利用有限元软件MSC.Patran对机构进行了模态分析,分析结果表明,快速反射镜机构在两个工作方向上的谐振频率分别为18.6 Hz和18.7 Hz,而其他非工作方向上的谐振频率均在292.2 Hz以上,证明了柔性铰链结构参数的选择具有合理性。为了检验理论模型的准确性,加工了快速反射镜的样机并搭建实验平台,对机构的转动刚度和谐振频率进行了检测,检测结果与理论分析得到的结果在允许的误差范围内具有一致性。

English Abstract

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