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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 34 期 17，2026 2026年第34卷第17期

  • 精密光学赋能现代天文学研究-天文光学前沿技术与方法

    孙政奇, 王之一, 王建立, 刘昌华, 杨云竹, 张胜博, 姚凯男

    DOI：10.3724/OPE.20263417.2613
    摘要：针对低温工况下4×4拼接探测器主焦面平面度误差分配中，温度变形与重力变形分项计算、单一姿态分析难以真实反映实际工作状态的问题，提出一种基于热—结构耦合分析的低温多姿态平面度误差分配方法。建立包含探测器、拼接基板、垫片和支撑结构的有限元模型，首先开展稳态热分析，并将温度场映射至结构模型；随后在低温热力耦合状态下分别施加0°，30°，45°，60°和90°重力载荷，提取主焦面节点法向位移，去除最佳拟合平面后计算峰谷值（Peak-to-Valley，PV）。结果表明，五个姿态下主焦面PV值分别为4.771，5.182，7.962，6.100和8.099 μm，最大值出现在90°姿态，较0°姿态增大69.7%，45°和90°为主要控制姿态。基于低温多姿态耦合分析结果，得到主焦面平面度误差分配总值为38.7 μm。该方法能够更准确地表征低温服役条件下主焦面平面度变化，避免温度项与重力项独立叠加造成的误差失真，可为低温拼接焦面结构设计、装调控制和工程余量确定提供依据。  
    关键词：拼接探测器;焦面平面度;低温热力耦合;误差分配;有限元分析   
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    更新时间：2026-09-18

    戴博群, 刘洋, 邓永停, 杨晓霞, 张斌, 刘秀峰

    DOI：10.3724/OPE.20263417.2622
    摘要：针对大型圆顶单侧对开门上下电机齿条安装不平行造成的固有几何误差，提出一种位置相关固有误差补偿的同步控制方法，以实现门体在不增加额外高成本应力传感器的前提下，抑制运行过程中因单侧门上下电机输出驱动力不平衡使门体产生的门体内应力。首先，介绍了大型圆顶对开门的构造与电机齿轮齿条的传动方式，明确了单侧对开门使用上下双电机驱动齿轮齿条传动的结构，并建立了单侧门上下双电机驱动刚性耦合数学模型。接着，以单侧门上电机为主动电机，下电机为仅电流闭环的从动电机的形式测量对开门系统因上下齿条不能保证绝对平行而引入的固有系统几何误差。然后，分析此固有误差与对开门开、关行程的关系，将此关系补偿到单侧门双电机同步控制算法中，并分析固定负载下系统在速度和风阻变化时的稳定性。最后，通过实验分析应用补偿同步控制算法前后单侧门两电机反馈电流。模型仿真表明，在设定的速度范围内，同步误差变化较小。4~7 m/s风阻工况下，电机所需的驱动力矩随风速增加而上升，但均处在伺服电机额定力矩范围内。实验结果表明，在应用本文提出的误差补偿同步控制算法后，单侧门上下电机反馈电流差值的绝对峰值得到显著降低，由1.7 A减小到0.7 A。本文提出的测量方法可在物理条件受限的情况下有效测量系统固有几何误差，且误差补偿同步控制方法可抑制因单侧对开门上下电机驱动力不均匀产生的门体内应力；提出的电气测量和误差补偿同步控制方法可以适用于系统几何误差不便于测量，且系统几何误差有重复性的双/多电机刚性耦合驱动系统。  
    关键词：大型圆顶对开门;双电机驱动;固有误差补偿;同步控制   
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    更新时间：2026-09-18

    姜晰文, 赵勇志, 吕天宇, 陈宝刚, 周超

    DOI：10.3724/OPE.20263417.2633
    摘要：为提高空间目标轨道测定精度和航天器机动规避能力，提出一种空间目标激光测距光学系统的设计方法。所设计的非共轴收发激光测距光学系统由主光学系统和激光发射系统组成。主光学系统采用700 mm口径卡塞格林结构，经一次成像后再次准直、分光，分别实现目标监视成像与回波信号接收功能。其中，目标监视成像系统波长为1 100~1 700 nm，焦距为4 200 mm，视场为0.168°，全视场奈奎斯特频率33.3 lp/mm处MTF大于0.5；回波信号接收系统将主口径接收到的1 064 nm光准直缩束为12 mm口径平行光，经透镜组汇聚到单光子探测器80 μm的靶面上，系统焦距为500 mm，视场为0.01°，全视场弥散班RMS半径小于10 μm。激光发射系统通过两级透镜组及库德光路实现对1 064 nm激光的18倍扩束和发射。系统成功实现了合作目标与非合作目标的高成功率有效测距，针对目标集内的测距成功率达到80%以上。  
    关键词：空间目标;激光测距;光学系统;单光子探测器;视场;焦距   
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    更新时间：2026-09-18

    杨云竹, 王之一, 王建立, 刘昌华, 张胜博, 孙政奇, 姚凯男

    DOI：10.3724/OPE.20263417.2642
    摘要：针对实际测量曲面点云中存在异常扰动的问题，提出一种基于Hermite-Birkhoff径向基函数（Hermite-Birkhoff Radial Basis Function， HRBF）隐式曲面建模的点云协同去噪方法，以提高复杂曲面点云的结构恢复精度与噪声抑制能力。首先，利用HRBF隐式曲面对点云趋势进行建模，并结合残差分析实现异常点的初步检测与剔除。随后，引入扩散正则化机制构建统一变分模型，对曲面结构进行进一步细化恢复，实现曲面结构信息与噪声扰动的分离。实验结果表明，相比基础HRBF方法，本文方法的均方根误差（Root Mean Square Error， RMSE）下降约7.8%，峰谷值（Peak-to-Valley Value， PV）下降约49.0%，平均法向误差（Mean Normal Error， MNE）下降约34.5%，同时能够有效抑制局部异常扰动并保持曲面整体趋势与局部几何连续性。所提出方法在复杂噪声条件下具有较好的稳定性，为复杂曲面点云的高精度结构恢复与噪声抑制提供了一种有效途径。  
    关键词：拼接探测器;点云去噪;隐式曲面;Hermite-Birkhoff 径向基函数;扩散正则化   
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    更新时间：2026-09-18
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