Projeto da estrutura opto-mecânica do sistema de imagem por varredura linear em infravermelho de onda longa para veículos

HUANG Jiangqing ,  

YU Yang ,  

DING Xuezhuan ,  

JIAN Yi ,  

ZHANG Chenghong ,  

LI Zheng ,  

摘要

Para atender aos requisitos dos sistemas optoeletrônicos veiculares quanto à distância de ação e adaptabilidade ambiental, foi projetada uma estrutura opto-mecânica para um sistema de imagem de varredura linear em infravermelho de onda longa. Baseando-se nas necessidades de detecção óptica e nas limitações dos materiais infravermelhos, adotou-se um esquema óptico catadióptrico com janela protetora, combinado a um conjunto de lentes corretoras para correção de aberrações e foco dinâmico, permitindo que o sistema opere normalmente na faixa de temperatura de -40 a 60 ℃. Foi proposta uma estrutura de componente de janela flexível baseada em plástico de engenharia, alcançando leveza ao mesmo tempo em que melhora a vedação e a resistência a vibrações; foi construída uma estrutura óptica principal composta que combina uma câmara principal de espelho de alumínio com uma haste de suporte de aço inoxidável, suprimindo efetivamente a deformação térmica causada por grandes variações de temperatura; foi projetado um mecanismo de ajuste do espelho secundário com múltiplos graus de liberdade, conciliando precisão de montagem e eficiência de engenharia. Resultados da análise de elementos finitos mostram que com uma massa total de 28,3 kg, a primeira frequência própria é 204 Hz, a máxima tensão sob carga vibratória nominal é 53,9 MPa, e a rigidez e resistência dinâmica da estrutura atendem aos requisitos para uso veicular. Testes laboratoriais indicaram que o sistema proporciona imagens claras do alvo e uma diferença de temperatura equivalente ao ruído (NETD) de 40 mK; em testes de campo, o sistema manteve imagens estáveis a -30 ℃ após exposição a ambiente vibratório, verificando sua excelente adaptabilidade ambiental e praticidade de engenharia opto-mecânica.

关键词

veicular; catadióptrico; detector linear; imagem por varredura; estrutura opto-mecânica

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