姿态敏感器地面标定精密调整机构设计.pdf

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1、第３８卷第８期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ８２０１７年８月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＡｕｇ．２０１７姿态敏感器地面标定精密调整机构设计１，２，３１，２，３１１陈启梦，张国玉，王哲，张健（１．长春理工大学长春１３００２２；２．光电测控与光电信息传输技术教育部重点实验室长春１３００２２；３．吉林省光电测控仪器工程技术研究中心长春１３００２２）摘要：为了满足光学姿态敏感器地面标定更高精度的应用需求，针对当前敏感器地面测试设备的标定精度与设计值不一致的实际问题，提

2、出了一种分辨率高、稳定性好的五自由度精密调整机构设计方案。分析了光轴一致性误差对星点位置误差的影响，结合姿态敏感器技术指标，采用搭积的调整层结构形式及合理的消隙方法，设计符合敏感器标定要求的调整架机械结构并进行力学分析。仿真结果与测试数据表明：调整机构的实测位移分辨率优于０．１μｍ，角分辨达到０．１″，在对星图的反复测试中，降低了光轴一致性误差对测试结果的影响，星点位置误差比使用常规调整机构时提高了５″以上，达到了敏感器地面标定的精度要求。关键词：姿态敏感器；光轴一致性；精密调整；高分辨率；星点位置误差

3、中图分类号：Ｖ５２４．７ＴＨ７４文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｃｕｒａｔｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅｓｅｎｓｏｒ１，２，３１，２，３１１ＣｈｅｎＱｉｍｅｎｇ，ＺｈａｎｇＧｕｏｙｕ，ＷａｎｇＺｈｅ，ＺｈａｎｇＪｉａｎ（１．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｐｔｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＯｐｔｉｃａｌ

4、ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；３．ＯｐｔｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏ

5、ｎｏｆｇｒｏｕｎｄｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｓｅｎｓｏｒｓｉｓｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖａｌｕｅ，ａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒａｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｄｊｕｓｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｉｖｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｈｉｇｈｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｍａｎｄｏｆｇｒｏｕｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｌａｔｔｉ

6、ｔｕｄｅｓｅｎｓｏｒｓ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙｅｒｒｏｒｏｆｏｐｔｉｃａｌａｘｉｓｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｓｔａｒｐｏｉｎｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｗｉｔｈａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆａｔｔｉｔｕｄｅｓｅｎｓｏｒｓ，ｗｅａｄｏｐｔｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔａｃｋｅｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｈｉｅｒａｒｃｈｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｇａｐｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｔｅｒ

7、ｍｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇａｐｆｏｒｍｗｉｔｈｉｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ａｎａｄｊｕｓｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｓｅｎｓｏｒｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔ，ｓｔａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｅｓｔｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｔｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｉｓｐｌａｃ

8、ｅｍｅｎｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｄｊｕｓｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ０．１μｍ，ａｎｄｔｈｅａｎｇｕｌａｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓ０．１ｓｅｃｏｎｄｏｆａｒｃ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｏｆｓｔａｒｐｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｔａｒｐｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｄｅｃｒｅａｓｅｓｍｏｒｅｔｈａｎ５″ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｒｒｏｒｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｔｅｓｔｗｈｉｃｈａｄｏｐ