结合目前红外瞄具检测技术现状,设计了一种同轴反射式红外平行光管系统。红外平行光管系统由黑体光源、靶标、电动二维精密转台、平面反射镜及抛物面反射镜等部件组成。此平行光管具有无色差、工作波段范围宽、测量范围大、加工容易、易于调试等特点。并结合轻武器瞄具瞄准基线变化量测量的特点,用二维精密转台带动中部开口的平面反射镜转动来实现扩展测试范围的目的及自动读数功能。并对该光学系统的成像质量进行了分析,给出了MTF曲线。

赤道式望远镜因其跟踪测量的简单性和可靠性,在中小口径的望远镜中得到广泛的应用,本文介绍了赤道式望远镜的特点,建立了赤道式坐标系,并阐述了赤道式望远镜的跟踪测量原理。望远镜在制造、装配和安装过程中会产生视轴与纬轴不垂直、纬轴与极轴不垂直和极轴指北高度偏差等误差,这些误差严重影响望远镜的指向精度,文中利用球面三角形在赤道式坐标系中推导出制造、装配和安装误差引起的赤道式望远镜指向误差,此结果可用于实时测量的误差修正,也可用于结构设计中的误差分配。

基于系统要求以及Maksutov-Cassegrain望远物镜和变倍目镜的设计原理,设计了一种小型连续变倍Ma-ksutov-Cassegrain望远系统。为降低成本,系统中所有光学表面均采用球面。物镜部分采用弯月型厚透镜和一组双胶合透镜来更好地校正像差;目镜部分采用了无后固定组、像面在内的结构来缩短系统长度,并利用相关程序对变焦曲线进行了拟合。本系统通过目镜的连续变焦配合固定焦距的物镜实现了25～75倍的视觉放大倍率,各种像差都得到了很好的校正,满足指标要求。

阐述了传统平行光管与折衍混合式平行光管的设计方法比较,给出了折衍混合式设计的优化结果。经分析,优化后的设计在点列图、光学传递函数和像差曲线等方面均明显好于传统设计方法,对其它大孔径平行光管的设计具有很强的参考价值。

为了提高动基座光电平台视轴稳定精度,必须提高伺服系统对扰动力矩抑制的能力。针对这种情况,提出了在伺服系统中引入加速度反馈闭环来抑制扰动力矩。仿真、分析结果表明,加速度反馈闭环的引入有效增强了动基座光电平台伺服系统的力矩刚度,极大的抑制了扰动力矩,将动基座光电平台视轴稳定精度由177.8 rad提高至8.5 rad。

畸变是物体经光学系统成像后的实际像高与理想像高的差值,虽不影响成像的清晰度,但却影响像的真实程度,对于光学瞄具这样的高精度瞄准系统而言,其畸变的大小对整个系统的工作性能具有决定性的意义。文中介绍了光学瞄准镜相对畸变的测试原理及测试系统的组成。实验结果表明,系统的测量精度较高,达到了技术指标要求。

针对目前反射镜拓扑优化存在的局限性和渐进结构优化的优点,提出了用渐进结构优化的方法对镜体进行拓扑寻优。分析了渐进结构优化的原理并进行了改进,同时对比了不同模型和删除参数的影响,对镜体在竖直和水平两种工况下分别进行分析,得到了在复合工况下材料的最佳分布（载荷传递路径）,分析了这个结果与现有镜体结构形式的异同,给出了改进建议,根据上述最佳材料分布加以整理,提出了一种多点支撑下的镜体结构形式,对以后相关设计具有一定的参考价值。

为适应靶场经纬仪轻量化、小型化的要求,设计了基于标准轴承的光电经纬仪俯仰轴系。该轴系采用角接触球轴承作为主要支撑,深沟球轴承为辅助支撑,轴系晃动可以控制在3″以下,同时降低了加工成本,缩短了制造周期。根据球轴承Hertz弹性接触理论,对轴系进行了谐振仿真计算,计算出俯仰谐振频率为76.9Hz,能够满足伺服控制系统的要求。

为实现物体振动的测量,将频闪照明和电子散斑干涉技术相结合测量物体振动,利用比被测物体振动周期短的脉冲激光照明物体,将物体在一个振动周期内的两个位置当作双曝光静态变形来处理。采用虚拟仪器软件LabVIEW控制同步信号,以四周固定的矩形平板为测量对象,得到了激振频率为100Hz和200Hz时的干涉条纹图。实验结果表明该系统结构简单且具有很高的同步精度。

将自适应逆控制理论和系统辨识方法应用在六自由度并联机器人计算机软件控制上，设计了基于液压伺服回路的自适应逆软件控制器，取得了六自由度并联机器人总体动态响应优化的满意效果。