Avec l'avancement de la technologie internationale de télédétection, l'ouverture efficace des caméras de télédétection spatiale de la Chine a progressivement augmenté, accompagnée d'une augmentation des demandes d'efficacité de la production. Par conséquent, les méthodes d'alignement et les processus de fabrication de ces caméras doivent continuellement évoluer. En raison de la déformation importante induite par la gravité des caméras à grande hauteur dans l'état de l'axe optique horizontal, qui ne peut être ignoré, cet article propose une technologie d'alignement d'alignement optique vertical. Cette approche aborde les principaux défis tels que l'assemblage précis et le positionnement des miroirs à grande hauteur, l'élimination des erreurs induites par la gravité et l'extraction de la référence de l'axe optique à l'état vertical, assurant la précision de l'alignement tout en améliorant l'efficacité.
Figure 1: Processus clés et technologies de base de l'itinéraire d'alignement vertical
De plus, l'article présente des unités d'alignement intelligentes. Les applications pratiques démontrent que l'adoption de ce cadre technique améliore la précision pré-assemblage, raccourcit les cycles de développement et résout les problèmes tels que les difficultés à détecter la référence de l'axe optique dans l'état vertical et à assurer la cohérence entre les résultats d'alignement du sol et les performances en orbite.
Le processus d'alignement optique des caméras de télédétection est une étape critique de leur développement, englobant toutes les procédures d'assemblage et de réglage des composants aux systèmes optiques-mécaniques entièrement intégrés. La qualité d'alignement a un impact direct sur les performances d'imagerie finales. Ces dernières années, la Chine a terminé de nombreuses missions de télédétection spécialisées, atteignant des ouvertures de classe de compteur pour les caméras en orbite avec d'excellents résultats d'alignement. Les méthodes d'alignement traditionnelles de l'axe optique horizontal, avec des cycles d'alignement d'environ 90 jours par caméra, suffisaient pour des missions personnalisées à faible volume. Cependant, en tant que systèmes commerciaux de télédétection, tels que les constellations par satellite à grande échelle "16 + 4 + 4 + x" - le courant dominant, le modèle traditionnel de R&D fait face à des défis, y compris des cycles de production prolongés et une faible automatisation, ne répondant pas à des demandes d'alignement à haut volume.
Pour répondre aux exigences pour les futurs caméras à grande hauteur et la production par lots, la technologie d'alignement vertical atténue efficacement la déformation de la gravité causée par le poids de la caméra et les cantilevers étendus.
Pour obtenir une fabrication à haute efficacité de caméras à grande hauteur, il est essentiel de raccourcir les cycles d'alignement, d'assurer la cohérence, d'identifier et de surmonter les défis d'alignement du noyau, d'optimiser les processus et d'établir des unités d'alignement intelligentes.
Technologie d'assemblage de haute précision pour les composants de miroir à grande hauteur
Une nouvelle méthode de support "discrète" est utilisée pour obtenir une fixation légère très fiable et légère de miroirs à grande hauteur. Cela implique de lier des blocs thermiquement assortis aux points de support du dos ou de latéraux du miroir, de les connecter à des structures de support flexibles et de contraindre les six degrés de liberté.
Pour garantir la précision de position entre les coussinets de support et le miroir, une méthode de positionnement du corps rigide à espace ouvert basé sur les coordonnées 3D est utilisée. Les positions nominales de tampons de support du modèle de conception sont référencées dans le système de coordonnées, et un dispositif de réglage à six axes aligne et corrige précisément les coussinets. Enfin, l'adhésif optique-mécanique est uniformément injecté pour solidifier la structure. La figure 2 illustre le résultat de l'assemblage.
Figure 2: Assemblage de pavé de support pour le miroir de la caméra Geo-Eye2
Technologie d'élimination des erreurs de gravité
Cette technologie implique une modélisation par éléments finis du miroir et sa structure de support pour analyser la déformation induite par la gravité. L'assemblage du miroir est retourné à 180 ° verticalement et les paramètres de surface sont mesurés dans les deux orientations. En comparant les données expérimentales avec les résultats de simulation, de véritables erreurs de gravité sont identifiées et supprimées. La figure 3 montre les mesures de surface avant et après l'élimination des erreurs.
Figure 3: Détection et élimination des erreurs de gravité. (a) surface mesurée avec des erreurs de gravité; (b) Surface après le retrait des erreurs
Technologie d'extraction de référence de l'axe optique
En positionnant stratégiquement 2-3 trackers laser et plusieurs supports de billes cibles, les coordonnées spatiales de six points de référence autour de la caméra sont mesurées simultanément. Cela relie les positions de quatre instruments, établissant des relations spatiales entre le plan focal, l'axe optique, l'axe de vue et le miroir de référence de la caméra pour extraire la référence de l'axe optique.
Figure 4: Extraction de référence de l'axe optique
Pour la production future par lots, les systèmes d'alignement intelligents sont essentiels. Par exemple, une «unité de détection intelligente de surface optique» automatise l'inspection de surface (figure 5). Dans l'alignement de l'objectif, les aberrations du système sont analysées pour calculer les ajustements de position optimaux pour les composants optiques via un contrôle itératif, atteignant la précision sans intervention manuelle, améliorant ainsi l'efficacité et la cohérence.
Figure 5: Schéma du système de détection de surface du miroir intelligent
Conclusion
Les percées dans la technologie d'alignement vertical et le développement d'unités d'alignement intelligentes sont applicables aux futures caméras de télédétection à l'éloignement à moyenne et grande envergure, en répondant à des besoins d'alignement divers, en particulier pour des missions à haut volume comme les constellations à faible dense en orbite.
De plus, les algorithmes principaux pour l'alignement intelligent levier des techniques assistées par ordinateur pour calculer les écarts de position relatifs optimaux globalement optimaux des composants optiques basés sur les aberrations du système. Les plates-formes à six degrés de liberté de haute précision ajustent ensuite les poses de composants. Cette technologie s'étend au-delà de la télédétection à des champs tels que l'astronomie et l'aviation.
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