Optomechanische Strukturentwurf des langwelligen Infrarot-Linienscan-Bildgebungssystems für Fahrzeugintegration

HUANG Jiangqing ,  

YU Yang ,  

DING Xuezhuan ,  

JIAN Yi ,  

ZHANG Chenghong ,  

LI Zheng ,  

摘要

Unter Berücksichtigung der Anforderungen von fahrzeugbasierten optoelektronischen Systemen an Wirkungsweite und Umweltanpassungsfähigkeit wurde eine optomechanische Struktur für ein langwelliges Infrarot-Linienscan-Bildgebungssystem entwickelt. Basierend auf den optischen Detektionsanforderungen und den Einschränkungen der Infrarotmaterialien wurde ein katadioptrisches optisches System mit Schutzfenster verwendet, kombiniert mit einem Korrekturlinsensatz zur Aberrationskorrektur und dynamischen Fokussierung, wodurch das System im Temperaturbereich von -40 bis 60 ℃ normal arbeiten kann. Es wurde eine flexible Fensterkomponentenstruktur aus technischem Kunststoff vorgeschlagen, die Leichtbau realisiert und gleichzeitig die Abdichtung und Vibrationsbeständigkeit verbessert; eine zusammengesetzte Hauptoptikstruktur wurde aufgebaut, die ein Aluminium-Hauptspiegelsystem mit einem Edelstahl-Stützstift kombiniert und thermische Verformungen durch große Temperaturwechsel effektiv unterdrückt; ein mehrfreiheitsgradiges Justiermechanismus für den Sekundärspiegel wurde entworfen, der Montagegenauigkeit und ingenieurtechnische Effizienz berücksichtigt. Die Finite-Elemente-Analyse zeigt, dass bei einer Gesamtmasse von 28,3 kg die erste Eigenfrequenz 204 Hz beträgt, die maximale Spannung unter Vibrationsbelastung 53,9 MPa beträgt und die dynamische Steifigkeit sowie Festigkeit der Struktur die Anforderungen an den Fahrzeugeinsatz erfüllen. Labortests zeigen, dass das System klare Zielbilder und eine äquivalente Rauschtemperatur (NETD) von 40 mK liefert; bei Feldtests bleibt das System nach Vibrationseinwirkung bei -30 ℃ stabil in der Bildgebung und bestätigt somit die hervorragende Umweltanpassungsfähigkeit und die praktische Anwendbarkeit der optomechanischen Struktur.

关键词

fahrzeugintegriert; katadioptrisch; Liniendetektor; Scanbildgebung; optomechanische Struktur

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