Otimização topológica e inspeção de tolerâncias geométricas do intermedário de telescópios de grande abertura

WANG Zhichen ,  

CHEN Tao ,  

CAO Yuyan ,  

ZHOU Chao ,  

摘要

Para atender às exigências técnicas de alta rigidez e baixa inércia do intermedário em telescópios de grande abertura, foi realizado um projeto de leveza do intermedário. Além disso, devido à incapacidade dos métodos tradicionais de detectar as tolerâncias geométricas do intermedário, foi proposta uma metodologia de inspeção óptica baseada em autocollimador e rastreador a laser. De acordo com as necessidades estruturais globais do telescópio, determinou-se a faixa de dimensões do intermedário, analisou-se o caminho de transferência de forças e, tendo como objetivo de otimização a minimização da energia de deformação, foram aplicados métodos de densidade variável para análise de otimização topológica e projeto estrutural. Com base no princípio de medição angular do autocollimador, foi fixado um espelho refletor plano na superfície da extremidade do furo do eixo do intermedário para medir o ângulo de reflexão nas duas extremidades, possibilitando a medição do erro de paralelismo das superfícies das extremidades dos furos do eixo nos dois lados. Com base no princípio de medição de coordenadas espaciais do rastreador a laser, foi utilizado um dispositivo rotativo para localizar o centro do furo do eixo do intermedário, medir as coordenadas do centro dos furos do eixo nos dois lados e realizar a medição do erro de coaxialidade. Em comparação com o design tradicional baseado na experiência, o intermedário projetado com orientação de otimização topológica reduziu a massa em 21,5% e aumentou a rigidez estática em 14,3%. A metodologia óptica de inspeção detectou erro de paralelismo das superfícies das extremidades dos furos do eixo de 0,016 mm e desvio na posição do centro dos furos de 0,03 mm. O intermedário projetado por otimização topológica apresenta vantagens notáveis na melhoria da rigidez e na redução da inércia, e a metodologia óptica proposta permite a inspeção das tolerâncias geométricas do intermedário.

关键词

telescópios de grande abertura; leveza; otimização topológica; inspeção de tolerâncias geométricas

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