Con il progresso della tecnologia di telerilevamento internazionale, l'apertura efficace delle telecamere di telerilevamento dello spazio cinese è gradualmente aumentata, accompagnata dall'aumento delle esigenze di efficienza di produzione. Di conseguenza, i metodi di allineamento e i processi di produzione per queste telecamere devono evolversi continuamente. A causa della significativa deformazione indotta da gravità di telecamere di grande apertura nello stato dell'asse ottico orizzontale, che non può essere ignorato, questo documento propone una tecnologia di allineamento dell'asse ottico verticale. Questo approccio affronta sfide chiave come l'assemblaggio preciso e il posizionamento degli specchi di grande apertura, l'eliminazione degli errori indotti dalla gravità e l'estrazione del riferimento dell'asse ottico nello stato verticale, garantendo l'accuratezza dell'allineamento migliorando efficienti efficienti.
Figura 1: processi chiave e tecnologie di base del percorso di allineamento verticale
Inoltre, l'articolo introduce unità di allineamento intelligenti. Le applicazioni pratiche dimostrano che l'adozione di questo quadro tecnico migliora la precisione pre-assemblaggio, riduce i cicli di sviluppo e risolve problemi come difficoltà nel rilevare il riferimento dell'asse ottico nello stato verticale e garantire coerenza tra i risultati dell'allineamento del suolo e le prestazioni in orbita.
Il processo di allineamento ottico delle telecamere di telerilevamento è un passo fondamentale nel loro sviluppo, che comprende tutte le procedure di assemblaggio e regolazione dai componenti a sistemi ottici-meccanici completamente integrati. La qualità dell'allineamento influisce direttamente sulle prestazioni finali di imaging. Negli ultimi anni, la Cina ha completato numerose missioni specializzate di telerilevamento, raggiungendo aperture di classe contatore per telecamere in orbita con eccellenti risultati di allineamento. I tradizionali metodi di allineamento dell'asse ottico orizzontale, con cicli di allineamento di circa 90 giorni per fotocamera, sono stati sufficienti per missioni personalizzate a basso volume. Tuttavia, come i sistemi di telerilevamento commerciale, come le costellazioni satellitari su larga scala "16+4+4+X"-mainstream, il tradizionale modello di ricerca e sviluppo affronta sfide, tra cui cicli di produzione prolungati e bassa automazione, non riuscendo a soddisfare le richieste di allineamento ad alto volume.
Per soddisfare i requisiti per le future telecamere di grande apertura e la produzione di lotti, la tecnologia di allineamento verticale mitiga efficacemente la deformazione della gravità causata dal peso della telecamera e dal cantilever esteso.
Per ottenere una produzione ad alta efficienza di telecamere di grande apertura, è essenziale ridurre i cicli di allineamento, garantire coerenza, identificare e superare le sfide di allineamento del nucleo, ottimizzare i processi e stabilire unità di allineamento intelligenti.
Tecnologia di assemblaggio ad alta precisione per componenti a specchio di grande apertura
Viene impiegato un nuovo metodo di supporto "discreto" per ottenere una fissazione altamente affidabile e leggera degli specchi di grande apertura. Ciò comporta un legame termicamente abbinato ai punti di supporto posteriore o laterale dello specchio, collegandoli a strutture di supporto flessibili e vincolando tutti e sei i gradi di libertà.
Per garantire l'accuratezza posizionale tra i cuscinetti di supporto e lo specchio, viene utilizzato un metodo di posizionamento del corpo rigido a spazio aperto basato su coordinate 3D. Le posizioni nominali del modello di supporto dal modello di progettazione sono citate nel sistema di coordinate e un dispositivo di regolazione a sei assi allinea e fissa con precisione i cuscinetti. Infine, l'adesivo ottico-meccanico è iniettato uniformemente per consolidare la struttura. La Figura 2 illustra il risultato dell'assemblaggio.
Figura 2: Gruppo del pad di supporto per specchio della fotocamera Geo-Eye2
Tecnologia di eliminazione dell'errore di gravità
Questa tecnologia prevede la modellazione di elementi finiti dello specchio e la sua struttura di supporto per analizzare la deformazione indotta dalla gravità. Il gruppo specchio viene lanciato a 180 ° in verticale e i parametri di superficie vengono misurati in entrambi gli orientamenti. Confrontando i dati sperimentali con i risultati della simulazione, vengono identificati e rimossi errori di gravità. La Figura 3 mostra le misurazioni della superficie prima e dopo l'eliminazione dell'errore.
Figura 3: rilevamento degli errori di gravità ed eliminazione. (a) superficie misurata con errori di gravità; (b) Surface dopo rimozione dell'errore
Tecnologia di estrazione di riferimento dell'asse ottico
Posizionando strategicamente 2-3 tracker laser e montaggi a sfera target multipli, vengono contemporaneamente misurate le coordinate spaziali di sei punti di riferimento attorno alla fotocamera. Ciò collega le posizioni di quattro strumenti, stabilendo relazioni spaziali tra il piano focale, l'asse ottico, l'asse di vista e lo specchio di riferimento della telecamera per estrarre il riferimento dell'asse ottico.
Figura 4: Schema dell'estrazione di riferimento dell'asse ottico
Per la produzione di batch futuri, i sistemi di allineamento intelligenti sono fondamentali. Ad esempio, un'unità di rilevamento intelligente della superficie ottica "automatizza l'ispezione della superficie (Figura 5). Nell'allineamento dell'obiettivo, le aberrazioni del sistema vengono analizzate per calcolare le regolazioni ottimali di posizione per i componenti ottici attraverso il controllo iterativo, raggiungendo la precisione senza intervento manuale, migliorando così l'efficienza e la coerenza.
Figura 5: Schema del sistema di rilevamento della superficie dello specchio intelligente
Conclusione
Le scoperte nella tecnologia di allineamento verticale e lo sviluppo di unità di allineamento intelligenti sono applicabili alle future telecamere di telerilevamento medio-grande e ampia, soddisfando le diverse esigenze di allineamento, specialmente per missioni ad alto volume come costellazioni dense a basso orbita.
Inoltre, gli algoritmi di base per leva a leva finanziaria di allineamento intelligenti per calcolare deviazioni di posizione relativa ottimali a livello globale dei componenti ottici basati su aberrazioni del sistema. Le piattaforme a sei gradi di libertà ad alta precisione regolano quindi le pose dei componenti. Questa tecnologia si estende oltre il telecomando a campi come l'astronomia e l'aviazione.
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