空间遥感相机设计

空间遥感相机镜筒设计加工及装配

摘要

研究了光学镜筒的设计加工和装配，从材料选取结构形式确定和性能分析等方面论述了测绘相机光学镜筒的设计过程。探讨了透镜支撑结构薄壁壳体的加工方法，最后介绍了单镜组和主镜筒的装配过程。通过比较选取铸钛合金，ZTC4作为镜筒的材料采用单镜组加筋壳结构的组合形式运用PATRAN/NASTRAN软件对主镜筒的分析表明其结构强度和刚度很好可满足相机结构要求。薄壁壳体通过精密铸造再经过车削而成各定位阶梯内圆柱面同轴度0.01 mm

达到镜筒装配要点是无变形安装固定透镜精确控制空气间隔和高精度定心，装配完成的镜头光学传递函数达到0.43(77lp/mm) 满足测绘相机精度要求

关键词：遥感相机，光学镜筒，设计，加工，装配

Desigin manufacturing and assembly foe optical lens of Space remote

sensing camera

Abstract

For purpose of designing a Space remote sensing camera quality for stereoscopic mapping task, the design , manufacturing and assembly for the lens of a camera are investigated , the design of the lens is issued from material choice , structure decision ,performance analysis, and so on . Then , the process of single lens unit and primary lens is introduced as well. After comparison , ZTC4 is selected as the materials for lens tube , and a single lens unit and a thin shell are adopted to a combination format .Analysis results with PA TRAN/NASTRAN indicate that the lens shows a good mechanical intensity and stiffness and can precisely , ang the co-axiality of column in orientation ladders is 0.01 mm. During the assembly of lens , it is very important to keep no deformation , to control an air space accurately and to position a high precision cention for assembly . The tested result shows that the optical transfer function of single lens can reasch to 0.43(77 lp/mm), which meet the requirements of a mapping camera.

Key words: Space remote sensing camera; optical lens ; design ; manufacturing ; assembly

目录

摘要 (1)

1空间遥感相机概况 (4)

1.1空间遥感相机定义 (4)

1.2空间遥感的发展前景 (6)

1.2.1空间信息获取的发展趋势 (6)

1.2.2.空间信息处理的发展趋势 (6)

1.2.3.空间信息管理的发展趋势 (6)

1.2.4.空间信息应用的发展趋势 (6)

1.2.5.发展重点 (7)

2光学镜筒选取 (10)

2.1.材料选取 (10)

2.2结构设计 (11)

2.3性能分析 (12)

2.3.1重力释放变形分析 (12)

2.3.2发射阶段动力学分析 (12)

2.3.3结构动力学分析 (12)

3镜筒装配 (13)

4.镜座镜片的装配 (14)

5、压圈的安装 (17)

5.1隔圈的设计 (18)

结论 (20)

参考文献： (21)

致谢 (22)

1空间遥感相机概况

1.1空间遥感相机定义

空间遥感相机是由CCD等所构成高级光学系统，是搭载在卫星上用来获取地球目标信息的传感器。被广泛用于资源普查、地形测绘、军事侦察等许多领域。随着航天遥感技术的不断发展,遥感相机对地分辨率不断提高。空间遥感（特别是红外遥感技术）在资源调查、环境监测、大气和海洋观测、地球辐射测量和天文观测以及军事等方面拥有广阔的应用，

2013年4月20日震后雅安遥感图片

朝鲜2013年2月份第三次核试验基地遥感图

包括美美国RQ-4A全球鹰无人机使用的遥感相机，这方面是各国争相研究的方

面

1.2空间遥感的发展前景

1.2.1空间信息获取的发展趋势

地球空间信息获取的发展趋势具有多平台、多传感器、多比例尺和高光谱、高空间、高时间分辨率以及空天地一体化的明显特征。随着航天技术、通信技术和信息技术的飞速发展，人们将可以从各种航天、近空间、航空和地面平台上，用紫外、可见光、红外、微波、合成孔径雷达、激光雷达、太赫兹等多种传感器获取多种比例尺的目标影像，大大提高其空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。形成天地一体化摄影测量与遥感的数据获取方法，为人们提供愈来愈多的影像和非影像数据。随着新一代全球卫星导航定位系统的发展，将以更高的精度自动测定各类传感器的空间位置和姿态，从而实现无地面控制的实时摄影测量与遥感。

1.2.2.空间信息处理的发展趋势

地球空间信息处理和信息提取的发展趋势是走向定量化、自动化和实时化。通过从时空基准、遥感成像机理、模式识别、计算机视觉及数据挖掘等诸多方面取得突破，实现几何与物理方程的整体反演求解，进而实现空间信息处理和信息提取的定量化、自动化和实时化。

1.2.3.空间信息管理的发展趋势

地球空间信息管理与分析的发展趋势是走向信息共享、互操作和网格化。随着全球信息网格（GIG）概念的提出，建立全球统一的空间信息网格已势在必行。为此应在全球统一地理坐标框架下，根据自然社会发展的不平衡特征将全球分成粗细不等的格网，格网中心为经纬度坐标和全球地心坐标系坐标，格网内存贮各个地物及其属性特征，这种存贮方法特别适合于国家社会经济数据的空间统计与分析，使基于空间数据的分析、空间数据挖掘和辅助决策上一个新的台阶。

1.2.4.空间信息应用的发展趋势

地球空间信息成果应用的发展趋势是成果的多样化和应用的大众化与普适化。未来的地球空间信息成果产品可以是矢量的或栅格的，可以是图形的或影像的，可以是二维的或三维的，可以是静态图像或连续动画视频图像，可以是多媒体或流媒体，可以是虚拟现实或可量测的实景影像，也可以是上述各种形式产品的融合与集成。地球空间信息在为经济建设、国防建设和政府决策中广泛应用的基础上，将进一步创造高效优质的服务模式，包括汽车导航、盲人导航、手机图形图像服务、智能小区服务、移动位置服务等基于位置的公众信息化服务。地球空间信息的社会化服务包括对国家资源、环境、灾害调查和各种经济活动的时空分布及其变化的实时服务，为数字城市、数字港口、数字仓库、数字化物流配送等提供时空信息服务。时空信息的全社会服务是拉动地球空间信息学和3S技术产业化发