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空间大口径反射镜加工测量中的支撑力感知及控制研究

张珑

  空间光机系统对大口径反射镜的需求日益增长,测量和使用条件分离的传统检测方法已不能满足空间大镜天地一致性的测量要求。口径增大和极度轻量化使得空间大口径反射镜极易在外力作用下产生非制造变形,除去测量系统误差、光路失调误差和由温度、震动、气流等环境因素造成的测量误差,所测面形结果主要为镜面支撑畸变和加工残差的耦合。加工残差一定的反射镜,不同支撑状态下所测面形结果差异较大,严格控制镜面支撑畸变在检测结果中的占比,对提高反射镜面形加工精度和保证空间反射镜天地一致性均具有重要意义。本论文以空间大口径反射镜的真实面形检测需求为牵引,针对空间大口径反射镜在地测量误差中的主要力学因素进行分析研究,旨在建立用于空间大口径反射镜高精度面形测量的支撑变形误差控制和分离方法,实现反射镜支撑变形误差的有效分离测量,从而提升我国空间大口径反射镜的检测和制造水平。论文研究工作主要包括以下内容:1.分析了空间大口径反射镜在地测量误差中的主要力学因素,对支撑变形误差的控制和分离方法进行了研究,提出了基于反射镜实际力学响应的支撑变形误差分离方法。2.针对空间大口径反射镜的光轴水平检测需要,以1.2m空间反射镜为例,首次在国内搭建了带有支撑力感知和控制功能的光轴水平检测平台,该平台利用柔性面力传感器对盲孔曲面接触状态进行了监测和控制。基于该平台完成了1.2m空间反射镜的光轴水平检测和小角度旋转支撑变形误差分离实验。3.为验证1.2m空间反射镜光轴水平检测结果及进行基于反射镜实际力学响应的支撑变形误差分离实验,搭建了光轴垂直检测平台,对反射镜进行光轴垂直复检,提高了检测结果的可信度,验证了光轴水平支撑平台的支撑效果。4.利用光轴垂直检测平台完成了基于反射镜实际力学响应的支撑变形误差分离实验。对两种不同支撑变形误差分离方法所得结果进行比对,验证了支撑变形误差分离方法的有效性。……   
[关键词]:大口径反射镜;反射镜检测支撑;重力卸载;支撑变形误差分离;支撑力检测及控制
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)2018年