Com o avanço da tecnologia internacional de sensoriamento remoto, a abertura efetiva das câmeras de sensoriamento remoto espacial da China aumentou gradualmente, acompanhado pela crescente demanda por eficiência da produção. Consequentemente, os métodos de alinhamento e processos de fabricação para essas câmeras devem evoluir continuamente. Devido à deformação significativa induzida por gravidade de câmeras de grande abertura no estado do eixo óptico horizontal, que não pode ser ignorado, este artigo propõe uma tecnologia de alinhamento do eixo óptico vertical. Essa abordagem aborda os principais desafios, como montagem precisa e posicionamento de espelhos de grande abertura, eliminação de erros induzidos por gravidade e extração da referência do eixo óptico no estado vertical, garantindo a precisão do alinhamento e melhorando a eficiência.
Figura 1: Processos -chave e tecnologias principais da via de alinhamento vertical
Além disso, o artigo apresenta unidades de alinhamento inteligente. As aplicações práticas demonstram que a adoção dessa estrutura técnica aprimora a precisão da pré-montagem, reduz os ciclos de desenvolvimento e resolve questões como dificuldades na detecção da referência do eixo óptico no estado vertical e garantindo a consistência entre os resultados do alinhamento do solo e o desempenho em órbita.
O processo de alinhamento óptico das câmeras de sensoriamento remoto é uma etapa crítica em seu desenvolvimento, abrangendo todos os procedimentos de montagem e ajuste dos componentes para sistemas mecânicos ópticos totalmente integrados. A qualidade do alinhamento afeta diretamente o desempenho final da imagem. Nos últimos anos, a China concluiu inúmeras missões de sensoriamento remoto especializadas, alcançando aberturas da classe do medidor para câmeras em órbita com excelentes resultados de alinhamento. Métodos tradicionais de alinhamento do eixo óptico horizontal, com ciclos de alinhamento de aproximadamente 90 dias por câmera, são suficientes para missões personalizadas de baixo volume. No entanto, como os sistemas de sensoriamento remoto comercial-como as constelações de satélite em larga escala "16+4+4+X"-o mainstream, o modelo tradicional de P&D enfrenta desafios, incluindo ciclos de produção prolongados e baixa automação, não atendem a atender às demandas de alinhamento de alto volume.
Para atender aos requisitos para futuras câmeras de grande abertura e produção de lote, a tecnologia de alinhamento vertical mitiga efetivamente a deformação da gravidade causada pelo peso da câmera e cantilevers estendidos.
Para alcançar a fabricação de alta eficiência de câmeras de grande abertura, é essencial reduzir os ciclos de alinhamento, garantir consistência, identificar e superar os desafios de alinhamento do núcleo, otimizar processos e estabelecer unidades de alinhamento inteligente.
Tecnologia de montagem de alta precisão para componentes de espelho de grande abertura
Um novo método de suporte "discreto" é empregado para obter uma fixação leve e altamente confiável e leve de espelhos de abertura de grande porte. Isso envolve os blocos de união termicamente correspondentes aos pontos de suporte traseiros ou laterais do espelho, conectando -os a estruturas de suporte flexíveis e restringindo todos os seis graus de liberdade.
Para garantir a precisão posicional entre as almofadas de suporte e o espelho, é usado um método de posicionamento corporal de espaço aberto baseado em coordenadas 3D. As posições de suporte de suporte nominal do modelo de design são referenciadas no sistema de coordenadas, e um dispositivo de ajuste de seis eixos alinha com precisão e corrige as almofadas. Finalmente, o adesivo-mecânico óptico é injetado uniformemente para solidificar a estrutura. A Figura 2 ilustra o resultado da montagem.
Figura 2: Montagem de suporte para suportar o espelho da câmera Geo-Eye2
Tecnologia de eliminação por erro de gravidade
Essa tecnologia envolve modelagem de elementos finitos do espelho e sua estrutura de suporte para analisar a deformação induzida por gravidade. A montagem do espelho é invertida 180 ° verticalmente e os parâmetros de superfície são medidos em ambas as orientações. Ao comparar dados experimentais com resultados de simulação, os verdadeiros erros de gravidade são identificados e removidos. A Figura 3 mostra as medições da superfície antes e após a eliminação de erros.
Figura 3: Detecção e eliminação por erro de gravidade. (a) superfície medida com erros de gravidade; (b) Superfície após a remoção de erros
Tecnologia de extração de referência de eixo óptico
Ao posicionar estrategicamente 2-3 rastreadores a laser e várias montagens de esferas de destino, as coordenadas espaciais de seis pontos de referência ao redor da câmera são medidas simultaneamente. Isso vincula as posições de quatro instrumentos, estabelecendo relações espaciais entre o plano focal, o eixo óptico, o eixo de exibição e o espelho de referência da câmera para extrair a referência do eixo óptico.
Figura 4: Esquema da extração de referência do eixo óptico
Para a produção futura de lotes, os sistemas de alinhamento inteligente são críticos. Por exemplo, uma "unidade de detecção inteligente de superfície óptica" automatiza a inspeção da superfície (Figura 5). No alinhamento das lentes, as aberrações do sistema são analisadas para calcular ajustes posicionais ideais para componentes ópticos por meio de controle iterativo, alcançando precisão sem intervenção manual, melhorando assim a eficiência e a consistência.
Figura 5: Esquema do sistema inteligente de detecção de superfície espelhado
Conclusão
Os avanços na tecnologia de alinhamento vertical e no desenvolvimento de unidades de alinhamento inteligente são aplicáveis a futuras câmeras de sensoriamento remoto de médio e abertura, atendendo a diversas necessidades de alinhamento-especialmente para missões de alto volume, como constelações densas de baixa órbita.
Além disso, os algoritmos principais para alinhamento inteligente alavancam técnicas auxiliadas por computador para calcular os desvios posicionais relativos globalmente de componentes ópticos com base nas aberrações do sistema. As plataformas de seis graus de liberdade de alta precisão e ajustam as poses de componentes. Essa tecnologia se estende além da sensação remota a campos como astronomia e aviação.
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