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车载望远镜次镜桁架动态调整技术研究

车载望远镜次镜桁架动态调整技术研究

作者：卢保伟中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

对于天文观测来说,最重要的工具就是望远镜,其口径越大则分辨能力越高,可观测到宇宙空间的大小又与望远镜分辨力呈正比。车载望远镜相较于传统的地基大口径望远镜对天气和环境有着更强的适应能力,观测更高效。但由于车载望远镜必须通过... 详细信息

对于天文观测来说,最重要的工具就是望远镜,其口径越大则分辨能力越高,可观测到宇宙空间的大小又与望远镜分辨力呈正比。车载望远镜相较于传统的地基大口径望远镜对天气和环境有着更强的适应能力,观测更高效。但由于车载望远镜必须通过公路运输,要经过一些桥梁和涵洞,所以对其整体宽度和高度有严格的限制,从而限制了其口径的进一步提升。因此本文提出了一种新的动态次镜桁架调整机构,将次镜桁架与Hexapod平台融合,设计一种新的动态次镜桁架调整机构,该机构通过次镜桁架对次镜位姿进行调整,取消传统的Hexapod平台,以降低望远镜的整体高度,进一步提升车载望远镜的最大口径。本文的具体研究内容如下:1)对次镜调整机构进行了运动学建模,并对运动学模型进行了机构自由度分析以及正反解建模和误差建模,进行了次镜调整机构的整体设计。2)对三维模型进行有限元建模,对有限元模型进行静力学分析,并对重要零部件和次镜的面形进行分析,对有限元模型进行整体上的模态分析,验证结构的合理性。3)对样机进行装配,对每一个校正单元进行行程测试和位置标定,进行光轴竖直方向的刚度测试,进行了机构的运动学性能测试,包括分辨率测试,运动精度测试以及机构的运动空间测试。对机构的加工以及装配误差进行了分析,确定误差的来源以及解决方案。本文面向国家重大发展需求,通过调查研究,提出并设计了一种新的动态次镜桁架调整机构,旨在降低望远镜的整体高度,以达到提升车载望远镜最大口径的目的。本文将次镜桁架和Hexapod平台融合,设计的动态次镜桁架调整机构具有X/Y两个方向上的偏转和Z方向上的移动三个自由度的自动调整,以及X/Y两个方向上的移动两个自由度的手动调整,使大口径望远镜的次镜系统更加紧凑,具有一定的工程意义和参考价值。

关键词：大口径望远镜次镜桁架调整机构误差建模

基于力矩促动器的镜面半主动光学支撑系统集成优化设计

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中国光学（中英文） 2022年第5期15卷 1066-1078页

作者：张奔雷杨飞王富国卢保伟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

基于半主动光学技术的半主动支撑,通过力矩促动器(Warping Harness,WH)弹簧叶片将校正力转换为校正力矩,对由重力、温度等误差源引入的镜面低阶像差进行校正。针对利用传统经验设计反射镜时存在的设计缺陷,提出一种反射镜支撑系统优化... 详细信息

基于半主动光学技术的半主动支撑,通过力矩促动器(Warping Harness,WH)弹簧叶片将校正力转换为校正力矩,对由重力、温度等误差源引入的镜面低阶像差进行校正。针对利用传统经验设计反射镜时存在的设计缺陷,提出一种反射镜支撑系统优化设计新方法,即结合结构尺寸优化和经验设计的镜面支撑系统综合设计优化方法,并建立一套基于WH的半主动镜面支撑系统。首先,按照经验公式设计了支撑系统初始结构;设计了一款L形镂空式WH弹簧叶片,并对其开展了非线性分析及疲劳分析,确定叶片厚度为2 mm、寿命为1.2×106次。然后,通过优化镜面支撑点位置、三角板柔节位置、支撑系统柔性件关键尺寸参数,将光轴竖直及水平状态下镜面RMS值由119 nm和106 nm分别降至13.3 nm和4.8 nm;1°C温差状态下镜面面形差由2.8 nm降至1.9 nm;一阶谐振频率由80 Hz提升至130 Hz。最后,采用提出的方法对半主动支撑系统的校正能力进行验证。结果表明:本套半主动支撑系统对镜面离焦、初级像散、初级慧差、初级球差的校正率最高可达99%,且校正后各像差幅值均小于1 nm;室温自重状态下对镜面面形RMS值校正率最高可达46.5%;温升10°C情况下的校正率为31.28%。

关键词：支撑系统集成优化半主动光学力矩促动器低阶像差

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大型光学望远镜次镜调整机构综述

光学技术 2023年第2期49卷 129-137页

作者：王富国卢保伟杨飞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

对于大型光学望远镜来说,主次镜之间的相对位姿有着非常严格的要求,由于主镜质量较大,因此常常将次镜系统设计为有多个自由度的可调整机构,其调整效果对望远镜成像有着重要的影响。随着望远镜的口径不断增大,应用场景的不断发展,次镜调... 详细信息

对于大型光学望远镜来说,主次镜之间的相对位姿有着非常严格的要求,由于主镜质量较大,因此常常将次镜系统设计为有多个自由度的可调整机构,其调整效果对望远镜成像有着重要的影响。随着望远镜的口径不断增大,应用场景的不断发展,次镜调整机构不止要保证高精度,还要有高负载,其设计也越来越具有挑战性。为了寻找大口径望远镜次镜调整机构的可行方案,针对大型光学望远镜的次镜调整机构的发展需求和不同的应用情况,对不同的次镜调整机构进行了整理,分类和对比,最后对各种次镜调整机构的优势与不足进行了总结,对大口径望远镜未来的发展进行了展望。

关键词：大型光学望远镜次镜系统调整机构

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大口径望远镜次镜桁架调整机构设计

光学精密工程 2023年第7期31卷 1043-1052页

作者：卢保伟张奔雷王富国杨飞陈建波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

大口径望远镜主次镜之间的相对位姿有着非常严格的要求,由于主镜质量较大,因此常常将次镜系统设计为有多个自由度的可调整机构,其调整效果对望远镜成像有着重要的影响。为了降低望远镜的整体高度,对次镜桁架和次镜调整机构进行融合,设... 详细信息

大口径望远镜主次镜之间的相对位姿有着非常严格的要求,由于主镜质量较大,因此常常将次镜系统设计为有多个自由度的可调整机构,其调整效果对望远镜成像有着重要的影响。为了降低望远镜的整体高度,对次镜桁架和次镜调整机构进行融合,设计了一种可用于大口径望远镜的次镜桁架调整机构。首先对所设计的调整机构进行了详细的介绍,之后对所设计的机构进行静力学和模态分析,然后对试验样机进行运动学性能测试。所设计的机构在Z方向的移动行程可达±5 mm,绝对定位精度优于16μm,在X/Y方向的偏转行程可达±0.574°,绝对定位精度优于6.4″。满足大口径望远镜对次镜调整精度和行程的要求。

关键词：大口径望远镜次镜系统调整机构支撑结构

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公路工程沥青路面施工技术与质量控制

交通科技 2013年第6期23卷 52-54页

作者：卢保伟新疆乌鲁木齐公路管理局仓房沟分局乌鲁木齐830006

沥青路面具有坚实性、耐久性、防渗性强的优点,同时能很好地抵抗低温开裂,在我国公路建设中得到了普遍应用。但沥青路面的施工较为复杂,因此,在沥青路面施工中应注意施工工艺的质量控制,同时优化施工质量评定标准,将沥青路面施工质量提... 详细信息

沥青路面具有坚实性、耐久性、防渗性强的优点,同时能很好地抵抗低温开裂,在我国公路建设中得到了普遍应用。但沥青路面的施工较为复杂,因此,在沥青路面施工中应注意施工工艺的质量控制,同时优化施工质量评定标准,将沥青路面施工质量提高到新水平。

关键词：公路工程沥青路面施工技术质量控制

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浅谈公路工程施工质量监控管理

交通科技 2014年第1期24卷 151-152页

作者：卢保伟新疆乌鲁木齐公路管理局仓房沟分局乌鲁木齐830006

通过分析公路工程施工过程中存在的影响施工质量的因素,介绍了项目管理中质量监控的方法与手段,阐述了质量监控的范围及重点,通过规范化管理和加强项目管理人员质量意识、职业能力的教育,提高公路施工质量控制水平,保证公路工程质量符... 详细信息

通过分析公路工程施工过程中存在的影响施工质量的因素,介绍了项目管理中质量监控的方法与手段,阐述了质量监控的范围及重点,通过规范化管理和加强项目管理人员质量意识、职业能力的教育,提高公路施工质量控制水平,保证公路工程质量符合国家规范要求。

关键词：公路工程施工质量控制措施

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谈公路路基加宽施工技术

交通科技 2014年第2期24卷 99-100页

作者：卢保伟新疆乌鲁木齐公路管理局仓房沟分局乌鲁木齐830006

根据公路路基加宽需要,对旧路状况调查资料进行了分析,结合路基病害实际提出处理方案和补强措施,以提升公路使用性能。

关键词：路基加宽技术施工

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东北鼢鼠生活习性和防治办法的初步探讨

内蒙古草业 2001年第4期13卷 51-53页

作者：朝克图卢保伟内蒙古兴安盟草原站乌兰浩特市137400

东北鼢鼠 (以下简称鼢鼠 )是兴安盟天然草地的主要害鼠之一 ,主要分布于兴安盟北部牧区的优质放牧场和打草场 ,发生面积约达 3 3 4万hm2 ,占全盟草地可利用面积的 1 2 8%。近几年随着我盟天然草地的退化 ,鼠害也逐年加剧 ,特别是我盟... 详细信息

东北鼢鼠 (以下简称鼢鼠 )是兴安盟天然草地的主要害鼠之一 ,主要分布于兴安盟北部牧区的优质放牧场和打草场 ,发生面积约达 3 3 4万hm2 ,占全盟草地可利用面积的 1 2 8%。近几年随着我盟天然草地的退化 ,鼠害也逐年加剧 ,特别是我盟北部牧区的鼢鼠危害已给当地农牧民的打草和放牧造成较大的困难和损失 ,农牧民反应强烈。由于鼢鼠生活习性特殊 ,在防治方面存在不少困难 ,是鼠类防治中公认的难题。目前 ,草原业务部门和广大牧民群众迫切需要一种新的灭治技术 ,为此近几年我们先后在科右前旗绿水种畜场、好仁苏木进行了野外实地观测 ,在鼢鼠的活动规律、种群数量、繁殖情况、贮食及洞道结构和药物防治等方面进行了观测和试验 ,取得了大量的观测和试验研究资料 ,为科学准确、及时测报鼢鼠的危害情况奠定了基础。

关键词：鼢鼠生活习性防治草场牧场

考虑暴雨灾害动态影响的城市应急车辆救援路径优化研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 75-82,93页

作者：胡晓伟卢泓博安实哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学黑龙江省智能交通管理与技术重点实验室哈尔滨150090

近年来,极端天气事件发生频次不断增加,强度不断加大,其中,由暴雨引发的城市内涝导致交通应急事件发生概率进一步增大。为提升暴雨灾害下应急救援响应速度,本文开展应急车辆救援路径优化研究。以通行时间最短为目标,考虑路面积水对车辆... 详细信息

近年来,极端天气事件发生频次不断增加,强度不断加大,其中,由暴雨引发的城市内涝导致交通应急事件发生概率进一步增大。为提升暴雨灾害下应急救援响应速度,本文开展应急车辆救援路径优化研究。以通行时间最短为目标,考虑路面积水对车辆通行速度的动态影响,构建应急车辆救援路径优化模型,提出动态最短路径优化算法求解模型。选取上海市长宁区东北部作为研究区域,根据SWMM(Storm Water Management Model)模拟得到的50年一遇暴雨条件下城市道路路面的积水情况,设定应急救援场景,求解应急救援路径。通过本文提出算法求解得到的路径与传统静态最短路径算法求解结果对比可知,通行用时同比减少了25.42%。同时,考虑应急物资储备情况分配应急救援任务,扩展了算法的应用场景,形成可靠和高效的应急响应方案,可为提升暴雨灾害下应急响应效率提供参考。

关键词：城市交通应急救援贪心策略路径优化暴雨灾害