1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
基于角接触球轴承的小型经纬仪方位轴系设计往往参照相似模型进行估算和类比，该方法可提高设计效率，且设计轴系具备较好工程实施性，但这种基于经验的设计往往不是最佳设计，具有优化改进空间。针对某小型经纬仪的方位轴系，从方位轴倾斜误差修正角度出发，基于物理模型确定了轴系优化参数，利用有限元分析方法对轴承外压圈设计参数进行了优化，同时通过方位轴倾斜误差理论建模对轴承配合间隙设计参数值选择进行了分析，并在偏载吊装条件下对该小型经纬仪优化前后的二轴差进行检测。结果表明，优化前经纬仪二轴差约为20″，优化后经纬仪二轴差最大约为6″，优化后方位轴倾斜误差明显小于优化前，进而验证了所述优化方法的合理性和有效性。
光电经纬仪 方位轴系 有限元分析 轴系误差 photoelectric theodolite vertical shaft finite element analysis axis error 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210172
1 吉林工程技术师范学院量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
为了解决测角传感器精度和径向尺寸之间难以调和的矛盾，从辐通量和莫尔条纹的角度，详细推导和分析了端面光栅轴系误差和柱面光栅轴系误差，并建立了误差模型。基于轴系误差分析，设计了一款结合端面光栅和柱面光栅的立体光栅测角传感器，并搭建了立体光栅测角传感器实验系统。实验结果表明，当读数头呈均匀分布时，立体光栅测角传感器的误差为6.75"；当读数头呈非均匀分布时，立体光栅测角传感器的误差为4.33"。研究结果为轴系误差的抑制提供了新方法，为小型化、高精度测角传感器的研制提供了参考。
测量 测角传感器 轴系误差 角度测量 误差分析 圆光栅 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2312005
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
指向精度是观测设备的一项重要指标, 指向精度的优劣直接影响到对目标的快速捕获和跟踪。通过建立观测设备的轴系误差模型, 并用恒星标校的方法来对轴系误差进行修正, 进而使指向精度得到了提高。
恒星标校 指向精度 轴系误差 star calibration pointing accuracy spindle error
安庆集团有限公司航空设备研究所, 西安 710077
机载光电转塔系统轴系误差是影响随动跟踪和视轴指向精度的主要因素之一。为了分析轴系误差对精度的影响量值, 运用坐标变换的原理, 建立了机载光电转塔系统在方位和俯仰理想状态和在轴系误差状态随动跟踪的数学模型, 进行了数值计算与仿真分析。仿真特性曲线表明, 在不同随动角度下轴系误差对精度的影响是变化的。为了满足机载光电转塔系统高精度随动、视轴指向和高分辨率的探测和感知外部环境, 提出了消除误差和提高精度的解决方法, 可用于机载光电转塔系统的设计分析、误差控制和技术问题处理, 具有一定的实际工程应用参考价值。
机载光电转塔系统 轴系误差 数学建模 随动控制 仿真分析 airborne photoelectric turret system axial system error mathematic model servo control simulation analysis
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高三轴光电跟踪系统的指向精度, 针对三轴光电跟踪系统的光机结构提出了一种具有明确物理意义的指向误差修正模型。首先, 根据四元数的旋转变化方法详细分析了各轴系误差对空间目标指向误差的映射关系表达式, 然后, 通过这些关系式建立三轴光电跟踪系统的指向误差修正模型。实验结果表明, 该方法可以将有效的修正系统指向误差, 且外符合修正精度高于球谐函数指向误差修正模型, 同时该方法在装配调试阶段对预估指向精度具有一定的参考指导作用。
指向误差 三轴光电跟踪系统 轴系误差 四元数 pointing error three-axis optoelectronic tracking system axis error quaternion
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 武汉重工铸锻有限责任公司, 湖北 武汉 430084
光电指向器的轴系精度直接影响到光电系统的整体性能指标。分析了光电指向器轴系之间精度影响关系,根据对方位轴系、俯仰轴系和视轴轴系的各项误差源分析计算出各轴系误差值,结合在安装过程中方位轴系误差与俯仰轴系误差建立数学模型,寻找方位角和俯仰角与方位轴系、俯仰轴系、视轴轴系的误差之间的耦合关系,并将三个轴系误差进行耦合后建立数学模型分析。该分析方法和结果为光电指向器的多轴系结构耦合误差设计提供了理论及工程依据。
光电指向器 误差模型 多轴系误差耦合 误差分配 optronic pointing device mathematical model of error multiple axis system coupling error error distribution
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430073
轴系误差是影响潜望式光电仪器测角精度的重要因素,传统轴系误差模型使用大量数学近似,存在适用局限性。将轴系误差的产生用坐标变换的方法来表现,建立了一种精确的数学模型。推导了高度角误差与方位角误差的微分计算方法,在MATLAB上进行了仿真计算,验证了模型的正确性。该模型综合考虑了各种误差的影响,不存在数学近似引起的原理误差,为潜望式光电仪器的轴系误差补偿校正提供了参考。
光电测量 潜望镜 轴系误差 误差模型 electro-Optics measurement periscope shafting error error model
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
为了满足对小型跟踪架低成本、短周期和高互换性的要求，提出了采用标准轴承轴系代替现有研磨轴系的轴系改造方法。分析了采用标准轴承后的轴系误差源，根据跟踪架的使用多为远距离探测跟踪等特点，给出变轴线晃动为轴线平移的消差方法。设计了水平轴系实验模型，采用p5级深沟球轴承进行实验测量，并用傅里叶谐波分析方法对数据进行了分析。实验结果表明：水平轴左右轴承安装时，轴承内圈径向跳动最大方向安装在同一方向时，轴系晃动最大误差为2.430″；轴承内圈径向跳动最大方向相差180°安装时，轴系晃动最大误差为6.126″，说明第一种安装方法会使跳动误差同步同周期变化，从而较大地减少轴系晃动。实验结果验证了消差方法的可行性，采用高精度等级轴承并采用提出的消差方法可以满足一般中小型跟踪架的精度要求。
光电经纬仪 跟踪架 标准轴承 轴系误差 傅里叶谐波分析 photoelectrical theodolite tracking gimbal standard bearing shafting error Fourier harmonic analysis
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
为修正由轴系误差引起的水平式激光发射系统的指向误差，借鉴经纬仪视轴指向误差的修正方法——单项差法和坐标变换法，建立了激光发射系统指向误差的修正模型，得到了轴系误差在激光发射光路中的传递规律。介绍了系统光机结构及建模理论，导出了反射镜的作用矩阵。通过建立水平式跟踪架笛卡尔坐标系，将激光光束看作空间内一单位矢量，并借助矢量旋转与坐标变换，得到了各单项误差解析式；通过线性叠加得出激光发射系统指向误差的修正模型。结合电视跟踪系统所测量的激光束指向误差，采用最小二乘法拟合得出修正模型中各待定系数。实验结果表明：指向误差经修正后，系统在某两轨道上和天顶区域的指向精度可达到3.1″和9.7″，满足系统设计的精度要求。
激光发射系统 轴系误差 坐标变换 指向误差 laser transmitter system axial error coordinate transformation pointing error
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
大型地面跟踪测量设备的跟踪性能、测角精度、等技术指标对顺利完成测控任务均有重要影响，因此为及时对设备能否满足指标给出准确和定量的判断，设计了适应大型跟踪测绘设备进行动态检测的动态检测装置。文章介绍了实验室条件下动态检测的基本原理，并对空间模拟光学目标的运动轨迹进行了仿真分析。以工程化的设计结果为基础，对检测装置的实际精度进行了分析与计算，最终得到了动态检测设备目标角晃动（RMS,1σ)优于5″的结论，设备的精度可以满足大型跟踪测绘设备进行实验室条件下的高精度动态检测。
地面跟踪测绘设备 动态测角精度标校系统 轴系误差 目标晃动 ground tracking and mapping equipment dynamic angle measurement and calibration system axis misalignment target sway
