空间TOF相机大视场光学镜头结构优化设计

• 作者: 魏加立 曲慧东 王永宪 朱俊青 关英俊
• 来源期刊: 仪器仪表学报
• 关键词: 空间TOF相机 大视场光学镜头 近远心光路 优化设计 有限元分析
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 精密测量技术与仪器|Precision Measurement Technology and Instrument
• 页码范围: 121-128
• 页数: 8页
• 分类号: TH16
• 语种: 中文
• DOI: 10.19650/j.cnki.cjsi.J2006719

摘要

为使某航天设备上所搭载的小型空间(TOF)相机在宽温度工作范围以及复杂动力学环境下能够较好成像,对空间TOF相机大视场光学镜头开展了优化设计.首先,根据镜头的设计指标要求采用近远心光路设计了光学系统,并对系统进行了分析;然后通过对比材料性能,选取铸钛合金(ZTC4)作为镜头支撑结构材料;并探讨了镜座在加工前、后的加工工艺;随后利用有限元参数化优化和自适应响应面优化算法对镜头关键部件之一的镜筒(壁厚)进行了优化设计.优化后镜筒的质量由75 g减少至51.2 g,减重率达到31.7％;最后对整机进行了过载适应性分析、温度适应性分析和模态分析,并进行了相关测试试验.分析和试验结果表明:该空间TOF相机的各项光机结构性能均满足设计指标要求.