С развитием международной технологии дистанционного зондирования эффективная апертура камер космического дистанционного зондирования в Китае постепенно увеличивалась, что сопровождается растущими потребностями в эффективности производства. Следовательно, методы выравнивания и производственные процессы для этих камер должны постоянно развиваться. Из-за значительной индуцированной гравитацией деформация камер с крупной апертурой в горизонтальном состоянии оптической оси, которую нельзя игнорировать, в этой статье предлагается технология выравнивания вертикальной оптической оси. Этот подход решает ключевые проблемы, такие как точная сборка и позиционирование зеркал с крупной апертурой, устранение ошибок, вызванных гравитацией, и экстракция ссылки на оптическую ось в вертикальном состоянии, обеспечивая точность выравнивания при повышении эффективности.
Рисунок 1: Ключевые процессы и основные технологии пути вертикального выравнивания
Кроме того, в статье представлены интеллектуальные единицы выравнивания. Практические применения демонстрируют, что принятие этой технической структуры повышает точность предварительной сборки, сокращает циклы разработки и решает такие проблемы, как трудности в обнаружении ссылки на оптическую ось в вертикальном состоянии и обеспечение согласованности между результатами выравнивания грунта и производительности в орбите.
Процесс оптического выравнивания камер дистанционного зондирования является критическим шагом в их разработке, охватывающей все процедуры сборки и корректировки от компонентов до полностью интегрированных оптических механических систем. Качество выравнивания напрямую влияет на конечную производительность визуализации. В последние годы Китай завершил многочисленные специализированные миссии с дистанционным зондированием, достигнув апертуры класса счетчиков для камер в орбите с отличными результатами выравнивания. Традиционные методы выравнивания горизонтальной оптической оси, с циклами выравнивания приблизительно 90 дней на камеру, достаточно для индивидуальных миссий с низким объемом. Однако, как коммерческие системы дистанционного зондирования, такие как крупномасштабные спутниковые созвездия «16+4+4+x», в основном традиционная модель НИОКР сталкивается с проблемами, включая длительные циклы производства и низкую автоматизацию, не выполняя требования выравнивания высокого объема.
Чтобы удовлетворить требования к будущим камерам крупной апертуры и производства партии, технология вертикального выравнивания эффективно смягчает гравитационную деформацию, вызванную весом камеры и расширенными кантилеверами.
Для достижения высокоэффективного производства камер с крупной апертурой важно сократить циклы выравнивания, обеспечить согласованность, выявлять и преодолевать проблемы выравнивания основных ядра, оптимизировать процессы и установить интеллектуальные единицы выравнивания.
Высокая технология сборки для компонентов зеркала крупной апертуры
Новый «дискретный» метод поддержки используется для достижения очень надежной, легкой фиксации зеркал с крупной апертурой. Это включает в себя склеивание термически сопоставленных блоков с точками спины зеркала или боковой поддержки, подключение их к гибким опорным структурам и ограничение всех шести степеней свободы.
Чтобы обеспечить точность позиционирования между опорными колодками и зеркалом, используется 3D-основанный на координатной координатной координату метод жесткого позиционирования тела. Номинальные позиции опорной прокладки из модели проектирования упоминаются в системе координат, а устройство корректировки шести осевой настройки точно выравнивает и фиксирует прокладки. Наконец, оптический механический клей равномерно вводится для укрепления структуры. Рисунок 2 иллюстрирует результат сборки.
Рисунок 2: Сборка опор
Технология устранения гравитационных ошибок
Эта технология включает в себя моделирование конечных элементов зеркала и его опорную структуру для анализа деформации, вызванной гравитацией. Зеркальная сборка перевернута на 180 ° по вертикали, а параметры поверхности измеряются в обеих ориентациях. Сравнивая экспериментальные данные с результатами моделирования, истинные гравитационные ошибки идентифицируются и удаляются. На рисунке 3 показаны измерения поверхности до и после устранения ошибок.
Рисунок 3: Обнаружение и устранение по ошибкам гравитации. (а) измеренная поверхность с гравитационными ошибками; (б) Поверхность после удаления ошибки
Технология извлечения оптической оси.
По стратегическому позиционированию 2-3 лазерных трекеров и нескольких целевых шариковых креплений пространственные координаты из шести эталонных точек вокруг камеры измеряются одновременно. Это связывает позиции четырех инструментов, устанавливая пространственные отношения между фокальной плоскостью, оптической осью, осью обзора и опорным зеркалом камеры, чтобы извлечь ссылку на оптическую ось.
Рисунок 4: Схема эталонной экстракции оптической оси
Для будущего партийного производства, интеллектуальные системы выравнивания имеют решающее значение. Например, «оптическая поверхностная интеллектуальная единица обнаружения» автоматизирует проверку поверхности (рис. 5). При выравнивании линзы аберрации системы анализируются для расчета оптимальных позиционных корректировок для оптических компонентов посредством итерационного контроля, достижения точности без ручного вмешательства, тем самым повышая эффективность и согласованность.
Рисунок 5: Схема интеллектуальной системы обнаружения поверхности зеркала
Заключение
Прорывы в области технологии вертикального выравнивания и разработки интеллектуальных единиц выравнивания применимы к будущим камерам дистанционного зондирования средней и крупной апертурой, что отвечает разнообразным потребностям выравнивания, особенно для миссий с большим объемом, таких как плотные плотные созвездия.
Кроме того, основные алгоритмы для интеллектуального выравнивания используют компьютерные методы для вычисления глобально оптимального относительного позиционного отклонения оптических компонентов на основе аберраций системы. Высокие платформы с шестью градусами потеры затем настраивают позы компонентов. Эта технология выходит за рамки дистанционного зондирования на такие области, как астрономия и авиация.
Цитата: