Wraz z rozwojem międzynarodowej technologii teledetekcji, skuteczny otwór w chińskich kamerach teledetekcyjnych w kosmosie stopniowo wzrastał, w towarzystwie rosnących wymagań dotyczących wydajności produkcji. W związku z tym metody wyrównania i procesy produkcyjne dla tych kamer muszą stale ewoluować. Ze względu na znaczącą indukowaną grawitacją deformację kamer o dużej apertury w poziomym stanie osi optycznej, którego nie można zignorować, w niniejszym dokumencie zaproponowano technologię wyrównania osi optycznej pionowej. Podejście to dotyczy kluczowych wyzwań, takich jak precyzyjne montaż i pozycjonowanie luster o dużej aperturze, eliminacja błędów indukowanych grawitacją i ekstrakcja odniesienia osi optycznej w stanie pionowym, zapewniając dokładność wyrównania przy jednoczesnym poprawie wydajności.
Rysunek 1: Kluczowe procesy i podstawowe technologie pionowej trasy wyrównania
Ponadto artykuł wprowadza inteligentne jednostki wyrównania. Praktyczne zastosowania pokazują, że przyjęcie tego ramy technicznej zwiększa precyzję przedstawienia, skraca cykle rozwojowe i rozwiązuje problemy, takie jak trudności w wykryciu odniesienia osi optycznej w stanie pionowym i zapewnienie spójności między wynikami wyrównania gruntu a wydajnością inorbit.
Proces wyrównania optycznego kamer zdalnego wykrywania jest kluczowym krokiem w ich rozwoju, obejmującym wszystkie procedury montażu i regulacji od komponentów do w pełni zintegrowanych systemów optycznych. Jakość wyrównania bezpośrednio wpływa na ostateczną wydajność obrazowania. W ostatnich latach Chiny ukończyły wiele wyspecjalizowanych misji teledetekcyjnych, osiągając otwory w klasie licznika dla kamer inorbitowych z doskonałymi wynikami wyrównania. Tradycyjne metody wyrównania osi optycznej poziomej, z cyklami wyrównania około 90 dni na kamerę, wystarczone do misji o niskiej objętości. Jednak, ponieważ komercyjne systemy teledetekcji-takie jak konstelacje satelitarne „16+4+4+x”-w głównym nurcie, tradycyjny model badań i rozwoju stoi przed wyzwaniami, w tym przedłużone cykle produkcyjne i niską automatyzację, nie spełniając wymagań wyrównania o dużej objętości.
Aby zająć się wymaganiami dotyczącymi przyszłych kamer o dużej aperturze i produkcji partii, technologia wyrównania pionowego skutecznie łagodzi deformację grawitacyjną spowodowaną masą kamery i rozszerzonymi wspornikami.
Aby osiągnąć wysokowydajność produkcji kamer o dużej liczbie, niezbędne jest skrócenie cykli wyrównania, zapewnienie spójności, zidentyfikowanie i przezwyciężenie podstawowych wyzwań wyrównania, zoptymalizowanie procesów i ustanowienie inteligentnych jednostek wyrównania.
Bardzo precyzyjna technologia montażu dla komponentów luster
Zastosowana jest nowatorska „dyskretna” metoda wsparcia do osiągnięcia wysoce niezawodnej, lekkiej utrwalania luster o dużej liczbie. Obejmuje to wiązanie bloków dopasowanych termicznie z punktami wsparcia tylnego lub bocznego lustra, łączenie ich z elastycznymi strukturami wsporcze i ograniczenie wszystkich sześciu stopni swobody.
Aby zapewnić dokładność pozycji między podkładkami a lustrem, stosuje się metodę pozycjonowania sztywnego nadwozia opartego na współrzędnych strefy 3D. Nominalne pozycje podkładki podparcia z modelu projektowego są odwoływane w układzie współrzędnych, a sześciopasowe urządzenie regulacyjne dokładnie wyrównuje i naprawia podkładki. Wreszcie klej optyczny-mechaniczny jest jednolicie wstrzykiwany w celu zestalenia struktury. Rysunek 2 ilustruje wynik montażu.
Rysunek 2: Zespół podkładki podtrzymywania dla lustra kamery Geo-Eye2
Technologia eliminacji błędów grawitacyjnych
Technologia ta obejmuje skończone modelowanie elementów lustra i jego struktury wspornika do analizy deformacji wywołanej grawitacją. Zespół lustra jest odwracany o 180 ° pionowo, a parametry powierzchni mierzone są w obu orientacjach. Porównując dane eksperymentalne z wynikami symulacji, prawdziwe błędy grawitacyjne są identyfikowane i usuwane. Rysunek 3 pokazuje pomiary powierzchni przed i po eliminacji błędu.
Rysunek 3: Wykrywanie i eliminacja błędu grawitacji. (a) zmierzona powierzchnia z błędami grawitacyjnymi; (b) powierzchnia po usunięciu błędów
Technologia ekstrakcji referencyjnej osi optycznej
Dzięki strategicznemu pozycjonowaniu 2-3 tropicieli laserowych i wielu docelowych mocowania piłki, współrzędne przestrzenne sześciu punktów odniesienia wokół kamery są jednocześnie mierzone. To łączy położenia czterech instrumentów, ustalając przestrzenne zależności między płaszczyzną ogniskową, osą optyczną, osą widoku i lustrem odniesienia kamery w celu wyodrębnienia odniesienia osi optycznej.
Rysunek 4: Schemat ekstrakcji referencyjnej osi optycznej
Dla przyszłej produkcji partii inteligentne systemy wyrównania mają kluczowe znaczenie. Na przykład „optyczna inteligentna jednostka wykrywania” automatyzuje kontrolę powierzchni (ryc. 5). W wyrównaniu soczewek analizowane są aberracje systemowe w celu obliczenia optymalnych regulacji pozycji dla komponentów optycznych poprzez kontrolę iteracyjną, osiągając precyzję bez interwencji ręcznej, poprawiając w ten sposób wydajność i spójność.
Rysunek 5: Schemat inteligentnego systemu wykrywania powierzchni lustra
Wniosek
Przełom w technologii wyrównania pionowego i rozwój inteligentnych jednostek wyrównania mają zastosowanie do przyszłych kamer zdalnego czujnika o średnim i dużej liczbie.
Ponadto podstawowe algorytmy inteligentnego wyrównania wykorzystują techniki wspomagane komputerowo do obliczania globalnie optymalnych względnych odchyleń pozycyjnych komponentów optycznych na podstawie aberracji systemowych. Dokładne platformy sześciopoketne z sześciopokonności regulują pozycje komponentów. Technologia ta wykracza poza teledetekcję na pola takie jak astronomia i lotnictwo.
Cytat: