Mit der Weiterentwicklung der internationalen Fernerkundungstechnologie hat die wirksame Blende der chinesischen Remote -Fernerkundungskameras allmählich zugenommen, begleitet von steigenden Anforderungen an die Produktionseffizienz. Folglich müssen sich die Ausrichtungsmethoden und Herstellungsprozesse für diese Kameras ständig weiterentwickeln. Aufgrund der signifikanten Schwerkraft-induzierte Verformung von Kameras mit großer Apertur im Zustand der horizontalen optischen Achse, die nicht ignoriert werden kann, schlägt dieses Papier eine vertikale Technologie zur Ausrichtung der optischen Achse vor. Dieser Ansatz befasst sich mit den wichtigsten Herausforderungen wie präziser Montage und Positionierung von Spiegeln mit großer Aperturen, der Eliminierung von Schwerkraft induzierten Fehlern und der Extraktion der Referenz der optischen Achse im vertikalen Zustand, wodurch die Genauigkeit der Ausrichtung gewährleistet wird und gleichzeitig die Effizienz verbessert wird.
Abbildung 1: Schlüsselprozesse und Kerntechnologien der vertikalen Ausrichtungsroute
Darüber hinaus führt der Artikel intelligente Ausrichtungseinheiten ein. Praktische Anwendungen zeigen, dass die Einführung dieses technischen Rahmens die Präzision vor der Assemblierung verbessert, die Entwicklungszyklen verkürzt und Probleme wie Schwierigkeiten bei der Erkennung der Referenz der optischen Achse im vertikalen Zustand und der Sicherstellung der Konsistenz zwischen den Ergebnissen der Bodenausrichtung und der Leistung in Orbits löst.
Der optische Ausrichtungsprozess von Remote-Erfassungskameras ist ein kritischer Schritt in ihrer Entwicklung und umfasst alle Montage- und Anpassungsverfahren von Komponenten zu vollständig integrierten optisch-mechanischen Systemen. Die Ausrichtungsqualität wirkt sich direkt auf die endgültige Bildgebungsleistung aus. In den letzten Jahren hat China zahlreiche spezialisierte Fernerkundungsmissionen abgeschlossen, die Aperturen der Meterklasse für Kameras in Orbit-Kameras mit hervorragenden Ausrichtungsergebnissen erreicht haben. Herkömmliche horizontale optische Achsenausrichtungsmethoden mit Ausrichtungszyklen von ungefähr 90 Tagen pro Kamera genügten für maßgeschneiderte Missionen mit niedrigem Volumen. Als kommerzielle Fernerkundungssysteme-wie die großflächigen Satellitenkonstellationen "16+4+4+x"-Mainstream, steht das traditionelle F & E-Modell jedoch vor Herausforderungen, einschließlich längerer Produktionszyklen und geringer Automatisierung, und erfüllt die Anforderungen an die Ausrichtung der Ausrichtungen mit hohem Volumen nicht.
Um die Anforderungen für zukünftige Kameras mit großer Aferturen und die Stapelproduktion zu befriedigen, mindert die vertikale Ausrichtungstechnologie die durch Kameragewicht und erweiterte Ausleger verursachte Schwerkraftdeformation effektiv.
Um eine hohe Effizienzherstellung von Kameras mit großer Apertur zu erzielen, ist es wichtig, Ausrichtungszyklen zu verkürzen, die Konsistenz zu gewährleisten, die Herausforderungen der Kernausrichtungen zu identifizieren und zu überwinden, Prozesse zu optimieren und intelligente Ausrichtungseinheiten zu etablieren.
Hochvorbereitungs-Montage-Technologie für Large-Aperturspiegel-Komponenten
Eine neuartige "diskrete" Unterstützungsmethode wird eingesetzt, um eine sehr zuverlässige, leichte Fixierung von Large-Aperturspiegeln zu erreichen. Dies beinhaltet die Bindung von thermisch übereinstimmenden Blöcken an den Rücken- oder Seitenunterstützpunkten des Spiegels, die Verbindung mit flexiblen Stützstrukturen und die Einschränkung aller sechs Freiheitsgrade.
Um die Positionsgenauigkeit zwischen Stützpads und dem Spiegel sicherzustellen, wird eine 3D-Koordinaten-basierte offene Körperpositionierungsmethode verwendet. Nominal Support Pad-Positionen aus dem Entwurfsmodell werden im Koordinatensystem verwiesen, und ein Einstellungsgerät mit sechs Achsen richtet die Pads genau aus und behebt genau. Schließlich wird der optisch-mechanische Klebstoff einheitlich injiziert, um die Struktur zu verfestigen. Abbildung 2 zeigt das Montageergebnis.
Abbildung 2: Stützpolsterbaugruppe für Geo-Eye2-Kameraspiegel
Schwerkraftfehler -Eliminierungstechnologie
Diese Technologie beinhaltet eine Finite-Elemente-Modellierung des Spiegels und seiner Stützstruktur, um die durch Schwerkraft induzierte Deformation zu analysieren. Die Spiegelanordnung wird vertikal um 180 ° umgedreht, und die Oberflächenparameter werden in beiden Orientierungen gemessen. Durch den Vergleich experimenteller Daten mit Simulationsergebnissen werden echte Schwerkraftfehler identifiziert und entfernt. Abbildung 3 zeigt Oberflächenmessungen vor und nach der Fehlereladung.
Abbildung 3: Erkennung und Eliminierung von Schwerkraftfehlern. (a) gemessene Oberfläche mit Schwerkraftfehlern; (b) Oberfläche nach dem Entfernen von Fehler
Referenzextraktionstechnologie der optischen Achse
Durch strategische Positionierung von 2-3 Laser-Trackern und mehreren Zielballhalterungen werden gleichzeitig räumliche Koordinaten von sechs Referenzpunkten rund um die Kamera gemessen. Dies verbindet die Positionen von vier Instrumenten und bildet räumliche Beziehungen zwischen der Fokusebene, der optischen Achse, der Ansichtsachse und dem Kamera -Referenzspiegel auf, um die Referenz der optischen Achse zu extrahieren.
Abbildung 4: Schema der Referenzextraktion der optischen Achse
Für die zukünftige Batch -Produktion sind intelligente Ausrichtungssysteme von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise automatisiert eine "optische Oberfläche intelligente Erkennungseinheit" die Oberflächeninspektion (Abbildung 5). In der Linsenausrichtung werden Systemaberrationen analysiert, um optimale Positionsanpassungen für optische Komponenten durch iterative Kontrolle zu berechnen, wodurch Genauigkeit ohne manuelle Intervention erreicht wird, wodurch die Effizienz und Konsistenz verbessert werden.
Abbildung 5: Schema des intelligenten Spiegeloberflächenerkennungssystems
Abschluss
Die Durchbrüche in der vertikalen Ausrichtungstechnologie und die Entwicklung intelligenter Ausrichtungseinheiten gelten für zukünftige mittel- und großer Afertur-Fernerkundungskameras und erfüllen den unterschiedlichen Ausrichtungsbedarf-insbesondere für hochvolumige Missionen wie doppelte Konstellationen mit niedrigem Orbit.
Darüber hinaus nutzen die Kernalgorithmen für intelligente Ausrichtung computergestützte Techniken, um global optimale relative Positionsabweichungen von optischen Komponenten basierend auf Systemaberrationen zu berechnen. Hochvorbereitete Sechs-Grad-Freizeitplattformen anschließend die Komponenten-Posen anpassen. Diese Technologie erstreckt sich über die Fernerkundung von Feldern wie Astronomie und Luftfahrt hinaus.
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