微小型掃描反射鏡的柔順機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真建模.pdf

1、掃描反射鏡是相機(jī)實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)折、使相機(jī)布局合理的重要構(gòu)件；同時(shí)，在相機(jī)動(dòng)態(tài)攝影時(shí)，它是補(bǔ)償由運(yùn)動(dòng)引起的像移誤差的執(zhí)行元件，因此，掃描反射鏡組件性能的好壞直接影響相機(jī)的成像質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外相關(guān)單位數(shù)十年來致力于反射鏡系統(tǒng)的研究，并成功地將其應(yīng)用于激光成像、激光雷達(dá)、失調(diào)光束校正和空間光通信光束對(duì)準(zhǔn)等領(lǐng)域。對(duì)于掃描反射鏡系統(tǒng)的研究主要包括支承設(shè)計(jì)、反射鏡輕量化設(shè)計(jì)、高性能伺服控制制動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)傳感一體化智能系統(tǒng)等。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究情況的了解，現(xiàn)有

2、的部分設(shè)計(jì)基于剛性機(jī)構(gòu)，剛性機(jī)構(gòu)中鉸鏈所固有的摩擦和間隙會(huì)嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)動(dòng)的精度，同時(shí)由于需要潤(rùn)滑，無法在一些極端的環(huán)境(如太空)中使用；另外也有一些設(shè)計(jì)基于柔順機(jī)構(gòu)，但兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)存在著較大的交叉耦合，增加了控制難度，同時(shí)降低了轉(zhuǎn)動(dòng)的精確性。從保證掃描反射鏡的成像質(zhì)量角度出發(fā)，面對(duì)精度要求較高的反射鏡，提出運(yùn)用柔順支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，這樣設(shè)計(jì)和分析柔順支承是進(jìn)行掃描反射鏡系統(tǒng)研究的一項(xiàng)關(guān)鍵工作。本文針對(duì)掃描反射鏡的應(yīng)用和柔順支承特性的需求，

3、設(shè)計(jì)了一種基于柔順鉸鏈單元的全柔順兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)掃描反射鏡機(jī)構(gòu)，并在分析設(shè)計(jì)反射鏡各組件的基礎(chǔ)上研究了這種結(jié)構(gòu)形式反射鏡的扭轉(zhuǎn)特性。最后通過對(duì)全柔順兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡進(jìn)行了建模、分析和仿真，驗(yàn)證了全柔順兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡裝置具有輕質(zhì)、精確、低交叉耦合、較大輸出角度、轉(zhuǎn)動(dòng)中心穩(wěn)定、裝配簡(jiǎn)單、能耗小、加工工藝性好等優(yōu)良性能。
　　 本文在介紹形狀記憶合金材料的力學(xué)特性和柔順機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，選擇具有記憶效應(yīng)的NiTi形狀記憶合金材料