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广义最小二乘法在主动光学模式定标中的应用

兰斌 吴小霞 杨洪波 蒋权 张正铎

兰斌, 吴小霞, 杨洪波, 蒋权, 张正铎. 广义最小二乘法在主动光学模式定标中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 617001-0617001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0617001
引用本文: 兰斌, 吴小霞, 杨洪波, 蒋权, 张正铎. 广义最小二乘法在主动光学模式定标中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 617001-0617001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0617001
Lan Bin, Wu Xiaoxia, Yang Hongbo, Jiang Quan, Zhang Zhengduo. Application of generalized least squares method in the calibration of active optics mode[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 617001-0617001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0617001
Citation: Lan Bin, Wu Xiaoxia, Yang Hongbo, Jiang Quan, Zhang Zhengduo. Application of generalized least squares method in the calibration of active optics mode[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 617001-0617001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0617001

广义最小二乘法在主动光学模式定标中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0617001
详细信息
    作者简介:

    兰斌(1989-),男,博士生,主要从事光机系统集成分析和主动光学模式标定方面的研究。Email:lanbin169320@126.com;杨洪波(1963-),男,研究员,博士生导师,主要从事光机电集成技术分析、康复工程技术和机电一体化方面的研究。Email:yanghb@sibet.ac.cn

    兰斌(1989-),男,博士生,主要从事光机系统集成分析和主动光学模式标定方面的研究。Email:lanbin169320@126.com;杨洪波(1963-),男,研究员,博士生导师,主要从事光机电集成技术分析、康复工程技术和机电一体化方面的研究。Email:yanghb@sibet.ac.cn

  • 中图分类号: TH751

Application of generalized least squares method in the calibration of active optics mode

  • 摘要: 为了解除4 m轻量化反射镜支撑系统间存在的相互耦合作用,提出了采用广义最小二乘法进行主动光学的模式定标计算。首先,介绍了4 m轻量化反射镜的支撑系统,推导出液压Whiffletree支撑系统工作下主动光学校正力组满足解耦条件的等式约束方程,将节点面积加权因子修正后的Zernike多项式面形拟合过程作为有限元分析前处理,建立主动光学的响应矩阵。其次,采用广义最小二乘法求解同时满足等式和不等式约束下的最佳校正力组。最后,将提出的方法应用于重力印透效应产生的镜面变形主动力解算,分析不同阻尼因子对解算结果的影响。结果表明:阻尼因子取7.4e-9时,达到了满足约束条件的最佳校正效果,镜面面形均方根由最初的271.5 nm通过校正后变为8.3 nm。验证了广义最小二乘法应用于4 m轻量化反射镜主动光学校正力组解算的可行性。
  • [1] Cheng Jingquan. Principle and Design of Astronomical Telescope[M]. Beijing: China Science Technology Press, 2003. (in Chinese)程景全. 天文望远镜原理和设计[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2003
    [2] Ray F B. Active optics technology-an overview, analysis of optical structures[C]//SPIE, 1991, 1532: 188-206.
    [3] Nicolas Roddier, Dan Blanco, Larry Goble, et al. The WIYN telescope active optics system[C]//Proceedings of SPIE, 1995, 2479: 364-376.
    [4] James E K, David Gr. AEOS 3.67 m telescope primary mirror active control system[C]//Proceedings of SPIE, 1998, 3352: 400-411.
    [5] Stefano S, Legrand P, Baty A, et al. Design and construction of the VLT primary mirror cell[C]//Proceedings of SPIE, 1997, 2871: 314-325.
    [6] Neothe L. Use of minimum-energy modes for modal-active optics corrections of thin meniscus mirrors[J]. Journal of Modern Optics, 1991, 38(6): 1043-1066.
    [7] Cui Xiangqun. Support system of large aperture thin monolithic primary mirror with active optics[D]. Nanjing: Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology of Chinese Academy of Sciences, 1995. (in Chinese)崔向群. 采用主动光学的大口径单块薄镜面的支撑系统[D]. 南京: 中国科学院南京天文仪器研制中心, 1995.
    [8] Chen Fulin, Zhang Jingxu, Wu Xiaoxia, et al. Deformation of thin primary mirror fitted with its vibration mode[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(11): 2238-2243. (in Chinese)陈夫林, 张景旭, 吴小霞, 等. 模态振型拟合薄镜面变形分析[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(11): 2238-2243.
    [9] Su Dingqiang, Cui Xiangqun. Active optics-key technology of the new generation telescope[J]. Progress in Astronomy, 1999, 17: 1-13. (in Chinese)苏定强, 崔向群.主动光学-新一代大望远镜的关键技术[J]. 天文学进展, 1999, 17: 1-13.
    [10] Li Hongzhuang, Zhang Zhenduo, Wang Jianli, et al. Active surface-profile correction of 620 mm thin-mirror based on flotation support[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(5): 0511001. (in Chinese)李宏壮, 张振铎, 王建立, 等. 基于浮动支撑的620 mm 薄反射镜面形主动校正[J]. 光学学报, 2013, 33(5): 0511001.
    [11] Wang Hongqiao, Fan Bin, Wu Yangqian, et al. Analysis and calculation for compensation force in axial support system in Ф1.2 m primary mirror optical fabrication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(6): 1889-1893. (in Chinese)王洪桥, 范斌, 吴永前, 等. Ф1.2 m主镜光学加工中轴向支撑系统的补偿力分析计算[J].红外与激光工程, 2014, 43(6): 1889-1893.
    [12] Yu Yang, Cao Genrui. A study on the corrective capability and optimization of active mirrors[J]. Transactions of Beijing Institute of Technology, 2003, 23(2): 229-233. (in Chinese)于洋, 曹根瑞. 主动光学反射镜面形的校正能力及其优化设计[J]. 北京理工大学学报, 2003, 23(2): 229-233.
    [13] Zeng Chunmei, Guo Peiji, Yu Jingchi, Demonstration and analysis on correction of 0.5 m ultra-thin mirror with active supports[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(3): 570-578. (in Chinese)曾春梅, 郭培基, 余景池. 0.5 m超薄镜主动支撑面形校正及实验[J]. 光学 精密工程, 2010, 18(3): 570-578.
    [14] Wu Xiaoxia, Li Jianfeng, Song Shumei, et al. Active support system for 4 m SiC lightweight primary mirror[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 12(9): 2451-2457. (in Chinese)吴小霞, 李剑锋, 宋淑梅, 等. 4 m SiC轻量化主镜的主动支撑系统[J]. 光学 精密工程, 2014, 12(9): 2451-2457.
    [15] Fan Lei, Zhang Jingxu, Shao Liang, et al. Axial support for large aperture primary mirror based on hydraulic Whiffle-tree[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(8): 2126-2131. (in Chinese)范磊, 张景旭, 邵亮, 等. 采用液压Whiffletree的大口径主镜轴向支撑[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2126-2131.
    [16] Shao Liang, Wu Xiaoxia, Yang Fei, et al. Improvement on hydraulic Whiffletree support system for SiC lightweight primary mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(11): 3820-3824. (in Chinese)邵亮, 吴小霞, 杨飞, 等. SiC轻量化主镜液压Whiffletree支撑系统的改进[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3820-3824.
    [17] Yang Fei, Liu Guojun, An Qichang. Error allocation of opto-mechanical system for large aperture telescope based on structure function[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(1): 117-121. (in Chinese)杨飞, 刘国军, 安其昌. 基于结构函数的大口径望远镜光机系统误差分配[J]. 光学 精密工程, 2015, 23(1): 117-121.
  • [1] 兰猗令, 康传利, 王宁, 杨佳乐, 陈进启.  附加增值条件的移动最小二乘法的点云孔洞修补 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220390-1-20220390-10. doi: 10.3788/IRLA20220390
    [2] 曲慧东, 魏加立, 董得义, 胡海飞, 关英俊.  长条形空间反射镜组件轻量化结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200404-1-20200404-11. doi: 10.3788/IRLA20200404
    [3] 刘小涵, 李双成, 李美萱, 张容嘉, 张元.  离轴三反光学系统主三反射镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210025-1-20210025-9. doi: 10.3788/IRLA20210025
    [4] 汪奎, 辛宏伟, 徐宏, 任天赐.  空间相机快速反射镜的结构轻量化设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
    [5] 高则超, 郝亮, 王富国, 张丽敏, 王瑞, 范磊.  2 m级望远镜主动调节侧向支撑机构设计与优化 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814001-0814001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0814001
    [6] 曹海峰, 张景旭, 杨飞, 安其昌.  岭估计在稀疏孔径望远镜主镜姿态控制中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318003-0318003(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0318003
    [7] 杨维帆, 曹小涛, 张彬, 赵伟国, 林冠宇.  空间望远镜次镜六自由度调整机构精密控制 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718007-0718007(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0718007
    [8] 张东阁, 傅雨田.  基于在线最小二乘支持向量机的变形镜建模与控制 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118007-1118007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118007
    [9] 王槐, 代霜, 吴小霞.  600mm薄镜面主动光学望远镜轴系结构设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1260-1266.
    [10] 伞兵, 李景林, 孙斌.  空间相机大口径反射镜轻量化技术及应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3043-3048.
    [11] 刘祥意, 张景旭, 陈宇东, 吴小霞, 李剑锋, 郝亮.  大口径主镜支撑液压缸用弹性膜片优化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 188-194.
    [12] 范磊, 王志, 曹玉岩.  基于力矩主动校正的反射镜支撑分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1273-1277.
    [13] 徐宏, 关英俊.  大口径SiC轻量化反射镜组件的结构设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 83-88.
    [14] 齐光, 许艳军, 刘炳强.  空间相机反射镜SiC/Al 支撑板轻量化结构优化设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2214-2218.
    [15] 陈洪达, 陈永和, 史婷婷, 刘晓华, 傅雨田.  空间反射镜的轻量化及支撑设计研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 535-540.
    [16] 邵亮, 吴小霞, 杨飞, 范磊, 李剑锋.  SiC轻量化主镜液压whiffletree支撑系统的改进 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3820-3824.
    [17] 李宏壮, 张景旭, 张振铎, 王槐, 王鸣浩.  620mm薄镜面主动光学望远镜校正实验 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 166-172.
    [18] 范磊, 张景旭, 邵亮, 赵勇志.  采用液压Whiffle-tree的大口径主镜轴向支撑 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2126-2131.
    [19] 王亮, 陈涛, 张斌, 刘欣悦, 李宏壮, 张振铎.  薄镜面主动光学力促动器组控制软件系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2984-2989.
    [20] 郭万存, 吴清文, 杨近松, 黄勇, 高志良.  2m主镜主动支撑优化设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1480-1484.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-05
  • 修回日期:  2016-11-15
  • 刊出日期:  2017-06-25

广义最小二乘法在主动光学模式定标中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0617001
    作者简介:

    兰斌(1989-),男,博士生,主要从事光机系统集成分析和主动光学模式标定方面的研究。Email:lanbin169320@126.com;杨洪波(1963-),男,研究员,博士生导师,主要从事光机电集成技术分析、康复工程技术和机电一体化方面的研究。Email:yanghb@sibet.ac.cn

    兰斌(1989-),男,博士生,主要从事光机系统集成分析和主动光学模式标定方面的研究。Email:lanbin169320@126.com;杨洪波(1963-),男,研究员,博士生导师,主要从事光机电集成技术分析、康复工程技术和机电一体化方面的研究。Email:yanghb@sibet.ac.cn

  • 中图分类号: TH751

摘要: 为了解除4 m轻量化反射镜支撑系统间存在的相互耦合作用,提出了采用广义最小二乘法进行主动光学的模式定标计算。首先,介绍了4 m轻量化反射镜的支撑系统,推导出液压Whiffletree支撑系统工作下主动光学校正力组满足解耦条件的等式约束方程,将节点面积加权因子修正后的Zernike多项式面形拟合过程作为有限元分析前处理,建立主动光学的响应矩阵。其次,采用广义最小二乘法求解同时满足等式和不等式约束下的最佳校正力组。最后,将提出的方法应用于重力印透效应产生的镜面变形主动力解算,分析不同阻尼因子对解算结果的影响。结果表明:阻尼因子取7.4e-9时,达到了满足约束条件的最佳校正效果,镜面面形均方根由最初的271.5 nm通过校正后变为8.3 nm。验证了广义最小二乘法应用于4 m轻量化反射镜主动光学校正力组解算的可行性。

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