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고해상도 위성카메라는 높은 성능과 신뢰성이 요구되므로 광학적 현상과 기계적 현상을 체계적으로 고려하는 광기계 설계와 해석이 필요하다. 위성카메라의 목표성능을 만족하기 위해서는 주반사경 형상 설계 및 장착 기술이 매우 중요하다. 따라서 주반사경의 광학면의 변화를 최소화하면서 가볍고 튼튼한 구조를 설계하여야 원하는 광학적 성능을 얻을 수 있다. 주반사경의 장착은 반사경을 과구속 하지 않아 반사경의 광학적 성능에 영향을 미치지 않으면서 용이하게 장착할 수 있는 방법을 고안하여야 한다. 또한 반사경 시스템은 광학적인 성능과 기계적인 성능이 복합적으로 일어나는 시스템이므로 두 가지 성능을 향상시킬 수 있는 설계방안을 연구해야 된다. 본 논문에서는 1 m급 반사경의 지지구조물인 플렉셔 ...

고해상도 위성카메라는 높은 성능과 신뢰성이 요구되므로 광학적 현상과 기계적 현상을 체계적으로 고려하는 광기계 설계와 해석이 필요하다. 위성카메라의 목표성능을 만족하기 위해서는 주반사경 형상 설계 및 장착 기술이 매우 중요하다. 따라서 주반사경의 광학면의 변화를 최소화하면서 가볍고 튼튼한 구조를 설계하여야 원하는 광학적 성능을 얻을 수 있다. 주반사경의 장착은 반사경을 과구속 하지 않아 반사경의 광학적 성능에 영향을 미치지 않으면서 용이하게 장착할 수 있는 방법을 고안하여야 한다. 또한 반사경 시스템은 광학적인 성능과 기계적인 성능이 복합적으로 일어나는 시스템이므로 두 가지 성능을 향상시킬 수 있는 설계방안을 연구해야 된다. 본 논문에서는 1 m급 반사경의 지지구조물인 플렉셔 마운트에 대한 최적설계 연구를 수행하였다. 플렉셔 마운트 설계에 있어서 반복적으로 설계되는 과정을 줄이기 위해 각 인자별 설계변수를 선정하여 파라미터 연구를 통한 설계를 수행하였다. 플렉셔 마운트의 해석은 대구경 반사경과 플렉셔가 결합한 반사경 시스템에 대한 해석을 수행하였으며 경계조건으로는 광학면 수직 방향의 자중에 의한 변형과 온도변화에 의한 열 변형을 고려하였다. 반사경 시스템의 기계적 변형은 NX I-DEAS를 사용하여 유한요소 해석을 하였고, 광학성능은 반사경 광학면의 변형 형상을 Matlab code를 이용하여 측정하였다. 본 연구에서의 반사경 시스템의 광학성능은 RMS(Root-Mean-Square) surface error 15 nm 이하로 설계 목표 값을 만족하였고 온도 변화에 의한 광학면의 변형도 매우 작은 값으로 반사경 시스템에 영향을 주지 않음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The primary mirror system in a satellite camera is an opto-mechanical coupled system given that the optical and mechanical movements are intricately interactive. To enhance the opto-mechanical performance of the Mirror system, opto-mechanical actions should be investigated using various analysis pro...

The primary mirror system in a satellite camera is an opto-mechanical coupled system given that the optical and mechanical movements are intricately interactive. To enhance the opto-mechanical performance of the Mirror system, opto-mechanical actions should be investigated using various analysis procedures, such as elastic, thermal, and stress analysis. This paper carries out a study of the optimal design of a flexure mount for a 1 m lightweight mirror. To obtain the optimal design variables, a parametric study is carried out. The opto-mechanical actions considered in this paper are the RMS(Root Mean Square) surface error under the gravity and the thermal loading conditions of the mirror system. An evaluation of the opto-mechanical performance of the mirror system was conducted via the Finite Element Analysis(FEA) program NX I-DEAS and with MATLAB. The proposed flexure mount meets the opto-mechanical design specification of a RMS surface error of less than 15 nm.