测绘相机光学镜筒设计,加工及装配

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1、第１６卷第９期光学精密工程Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．９２００８年９月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｅｐ．２００８文章编号１００４９２４Ｘ（２００８）０９１６４８０６测绘相机光学镜筒设计、加工及装配苗健宇１，２，张立平１，吴清文１，王向东３，韩旭１，２（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．长春奥普光电技术股份有限公司，吉林长春１３００３１）摘要：研究了光学镜筒的设计、加工和装配。从材料选取、结构形式确定和性能分析等

2、方面论述了测绘相机光学镜筒的设计过程，探讨了透镜支撑结构薄壁壳体的加工方法。最后，介绍了单镜组和主镜筒的装配过程。通过比较，选取铸钛合金ＺＴＣ４作为镜筒的材料，采用单镜组加筋壳结构的组合形式，运用ＰＡＴＲＡＮ／ＮＡＳＴＲＡＮ软件对主镜筒的分析表明其结构强度和刚度很好，可满足相机结构要求。薄壁壳体通过精密铸造，再经过车削而成，各定位阶梯内圆柱面同轴度达到０．０１ｍｍ。镜筒装配要点是无变形安装固定透镜、精确控制空气间隔和高精度定心。装配完成的镜头光学传递函数达到０．４３（７７ｌｐ／ｍｍ），满足测绘相机精度要求。关键词

3、：测绘相机；光学镜筒；设计；加工；装配中图分类号：Ｖ４７５．３；Ｐ２３１文献标识码：Ａ犇犲狊犻犵狀，犿犪狀狌犳犪犮狋狌狉犻狀犵犪狀犱犪狊狊犲犿犫犾狔犳狅狉狅狆狋犻犮犪犾犾犲狀狊狅犳犿犪狆狆犻狀犵犮犪犿犲狉犪１，２，ＺＨＡＮＧＬｉｐｉｎｇ１，ＷＵＱｉｎｇｗｅｎ１，ＷＡＮＧＸｉａｎｇｄｏｎｇ３，ＨＡＮＸｕ１，２ＭＩＡＯＪｉａｎｙｕ（１．犆犺犪狀犵犮犺狌狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊，犉犻狀犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊犪狀犱犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３

4、３，犆犺犻狀犪；２．犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００３９，犆犺犻狀犪；３．犆犺犪狀犵犮犺狌狀犝犘犗狆狋狅狋犲犮犺犆狅．，犔狋犱．，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３１，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｏｒｐｕｒｐｏｓｅｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｍａｐｐｉｎｇｃａｍｅｒａｗｉｔｈｈｉｇｈｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙｆｏｒｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｍａｐｐｉｎｇｔａｓｋ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄａｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒｔｈｅ

5、ｌｅｎｓｏｆａｍａｐｐｉｎｇｃａｍｅｒａａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｌｅｎｓｉｓｉｓｓｕｅｄｆｒｏｍｍａｔｅｒｉａｌｃｈｏｉｃｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｃｉｓｉｏｎ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｉｎｓｈｅｌｌｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｅｎｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｉｎｇｌｅｌｅｎｓｕｎｉｔａｎｄｐｒｉｍａｒｙｌｅ

6、ｎｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｓｗｅｌｌ．Ａｆｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ＺＴＣ４ｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｌｅｎｓｔｕｂｅ，ａｎｄａｓｉｎｇｌｅｌｅｎｓｕｎｉｔａｎｄａｔｈｉｎｓｈｅｌｌａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ．ＡｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈＰＡＴＲＡＮ／ＮＡＳＴＲＡＮｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｌｅｎｓｓｈｏｗｓａｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆ

7、ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｇｌｅｌｅｎｓ．Ｔｈｅｔｈｉｎｓｈｅｌｌｉｓｇａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃａｓｔｉｎｇａｎｄｔｕｒｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｃｏａｘｉａｌｉｔｙｏｆｃｏｌｕｍｎｉｎｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｌａｄｄｅｒｓｉｓ０．０１ｍｍ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｌｅｎｓ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｋｅｅｐｎｏｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｏｃｏｎｔｒｏｌａａｉｒｓｐａｃｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｔｏｐｏｓｉｔｉｏｎａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｅｎｔｅｒｆｏｒａｓｓｅ

8、ｍｂｌｙ．Ｔｈｅｔｅｓｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅｌｅｎｓｃａｎｒｅａｃｈｔｏ０．４３（７７ｌｐ／ｍｍ），ｗｈｉｃｈｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅ收稿日期：２００８０５２１；修订日期：２００８０７０８．基金项目：中国科学院“优秀博士学位论文、院长奖获得者科研启动专项基金”资助项目