为了提高钢圈反射式光栅的测量精度,设计了光栅信号补偿系统,分别对光栅信号的幅值、直流电平和相位进行了补偿,补偿后两路光栅信号的正交性得到了改善。首先,根据钢圈反射式光栅提取信号的方式建立光栅信号电子学处理系统。然后,分别从幅值、直流电平和相位等3方面提出系统的补偿算法。以8 192lp/mm的钢圈反射式光栅为平台,以实际的精度检测结果为评判依据,对提出的信号补偿系统进行了实验验证。结果表明,补偿后的光栅精度比补偿前提高了2.28″,提高幅度达到50%。实验结果验证了光栅信号补偿方案的可行性。

变焦距镜头普遍采用机械补偿法来改变焦距,变焦凸轮是其实现连续变焦的关键。为了减小变焦距镜头的质量和体积,本文研究了用机械补偿方式改变变焦距镜头焦距的原理,采用NX/Nastran软件对变焦凸轮结构进行了仿真分析,并针对分析结果对变焦凸轮结构进行了优化设计。优化结果使变焦凸轮质量减小了88g,壁厚减小了1.5mm,外径尺寸减小了3mm。对优化后的变焦凸轮进行了模态分析和热分析。模态分析显示,凸轮主体一阶频率为50.3Hz;热分析显示,凸轮在90℃温差作用下变形大小为0.006mm。最后通过对光学传递函数的检测以及振动和高低温试验验证了仿真分析的正确性,表明对变焦凸轮的优化设计是成功的。

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。