光學(xué)機械設(shè)計OOMECHANICAL DESIGN主講：朱健強中

光學(xué)機械設(shè)計

OPTOMECHANICALDESIGN

主講：朱健強

中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所

二零零四年五月1目錄Optomechanics的研究價值及地位光機設(shè)計的基本原理光學(xué)元件的安裝設(shè)計及工藝光機設(shè)計中的調(diào)整機構(gòu)系統(tǒng)分析熱分析先進(jìn)設(shè)計方法附錄Optomechanics的現(xiàn)實地位在國際上已有Opto-mechanics、Opto-electronics等專有名詞；每年國際上都會有冠以“Opto-mechanics”字樣的國際會議；國際上成立有專門的學(xué)術(shù)組織，定期研討；美國主要從事光學(xué)工程研究的大學(xué)都開設(shè)Opto-mechanics課程；各類人才招聘信息也常會出現(xiàn)需要Opto-mechanicsengineer；Optomechanics與OpticalEngineering

之間的關(guān)系

光機設(shè)計的基本原理光學(xué)設(shè)計工程師：通過各類光學(xué)元件的設(shè)計，達(dá)到預(yù)定的設(shè)計要求。光機工程師：通過保證各類光學(xué)元件的空間位置，實現(xiàn)儀器性能要求。光機設(shè)計基本原理(續(xù))光學(xué)機械總體設(shè)計的基本要點：工作環(huán)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計機構(gòu)運動學(xué)設(shè)計熱環(huán)境設(shè)計振動分析集成設(shè)計工作環(huán)境(參照美軍標(biāo)810)環(huán)境NormalServerExtremeExampleofExtremeLowtemperature293K222K2.4KCryogenicsatellitetelescopeHightemperature300K344K423KWhitecellforcombustionstudiesLowpressure88Kpa57Kpa0SatellitetelescopeHighpressure108Kpa1Mpa138MpaSubmersiblewindowHumidity25-75%RH100%RH(Underwater)SubmersiblewindowAcceleration2g12g10×103gGun-launchedprojectileVibration200×106m/secRMS,f≥8Hz0.04g2/Hz20≤f≤100Hz0.13g2/Hz30≤f≤1500HzSatellitelaunchvehicle結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的：支承各類光元件（后有詳述）構(gòu)成儀器整體，功能布局等關(guān)鍵點：儀器的動態(tài)性表征：

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有多種變形，可在手冊中根據(jù)要求查尋，g為重力加速度，δ構(gòu)架自重變形量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(續(xù))

在構(gòu)件設(shè)計中，為提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高設(shè)計的振動頻率是一方面，另一方面，增加系統(tǒng)的阻尼也是有效的手段之一。圖運動僑學(xué)設(shè)梯計運動賺學(xué)的腔設(shè)計翅就是暢解決耽光學(xué)盈機械耗設(shè)計簡的運趴動件維的約席束。農(nóng)只有姿在無艇過約凱束或基微過管約束乒的情技況下惑，才幸能保守證最徹佳的丑定位類精度錯及運東動精忍度?？篃嵝g(shù)設(shè)計由于趙溫度剝的變?yōu)郴掌鸾Y(jié)獻(xiàn)構(gòu)的厭變化埋，從據(jù)而引尖起光務(wù)學(xué)系悟統(tǒng)的白變化溫度儀的變參化引清起光季學(xué)件至的面準(zhǔn)形變釋化溫度腎的變驢化引弓起光攔軸的鞭失調(diào)解決腥方案變：光學(xué)珍系統(tǒng)異的誤備差分巴析溫控強設(shè)計材料潔選用自動信調(diào)整被動桑補償抗熱汁設(shè)計(熱變色形)抗熱代設(shè)計(熱變抄形)熱補取償振動酬控制客觀亞上振堅動無犯處不繭在的笨，振坑動對負(fù)精密陪光學(xué)惜儀器禍的使扇用非禁常有閣害的帶。在券許多趙大科疏學(xué)工戚程中欄，振給動控班制是些作為螞專門深研究斤的專穿項。振動炕有二怎種：傭周期討和隨搜機（PS亮D表征嬸）。對一敲個儀宏器來椅說，捐還有獅在一威定頻憲率響掠應(yīng)：振動光學(xué)忘集成壺設(shè)計隨著忽各類背大型笑分析憐軟件夠的誕菌生，斗各類毯設(shè)計晚手段硬也隨霉之提倆高，化具體誦表現(xiàn)吐為：吊可視績化、靈參數(shù)區(qū)化。具體旁措施避：各廈類軟珠件之聲間實免現(xiàn)數(shù)晃據(jù)交快換，疏最終掘達(dá)到勒綜合話集成部的設(shè)弟計要草求。傳統(tǒng)叉光機鍬設(shè)計光學(xué)獻(xiàn)設(shè)計挑提出鉗變形蟻控制臣要求燥給結(jié)訊構(gòu)設(shè)櫻計，色結(jié)構(gòu)辛設(shè)計屑又提槳出溫親度范善圍和寨溫度押梯度患限制粉給熱父設(shè)計離，結(jié)乏構(gòu)設(shè)惠計和楊熱設(shè)損計都滑盲目宣的遵錢從光牙學(xué)設(shè)螞計的籌要求絨，以殘滿足爹系統(tǒng)警的光彈學(xué)性柴能要妨求，巷這種微設(shè)計辣方法撐不可盟避免傷地導(dǎo)糞致設(shè)圈計要言求過號高和多性能技的浪務(wù)費，榴采用紀(jì)這種醫(yī)設(shè)計斷方法船不可占能完擾成高日精度競、高逗性能念光機旦系統(tǒng)冒的設(shè)憂計。運用瞞各學(xué)初科的紐奉分析群軟件頭解決滑相應(yīng)敏問題楊，并挽