Med utvecklingen av internationell fjärravkänningsteknik har den effektiva öppningen av Kinas rymdfjärrkameror gradvis ökat, åtföljt av stigande krav på produktionseffektivitet. Följaktligen måste justeringsmetoderna och tillverkningsprocesserna för dessa kameror kontinuerligt utvecklas. På grund av den signifikanta tyngdkraftsinducerade deformationen av stora aperturkameror i det horisontella optiska axeltillståndet, som inte kan ignoreras, föreslår detta papper en vertikal optisk axeljusteringsteknik. Detta tillvägagångssätt behandlar viktiga utmaningar som exakt montering och positionering av stora aperturspeglar, eliminering av tyngdkraftsinducerade fel och extraktion av den optiska axelreferensen i vertikala tillstånd, vilket säkerställer justeringsnoggrannheten samtidigt som effektiviteten förbättras.
Bild 1: Nyckelprocesser och kärnteknik för vertikal justeringsväg
Dessutom introducerar artikeln intelligenta inriktningsenheter. Praktiska tillämpningar visar att antagandet av denna tekniska ram förbättrar precision före montering, förkortar utvecklingscykler och löser frågor som svårigheter att upptäcka den optiska axelreferensen i vertikalt tillstånd och säkerställa konsistens mellan markinriktningsresultat och resultat i ombana.
Den optiska inriktningsprocessen för fjärravkänningskameror är ett kritiskt steg i deras utveckling och omfattar alla monterings- och justeringsförfaranden från komponenter till helt integrerade optiska-mekaniska system. Justeringskvaliteten påverkar direkt den slutliga avbildningsprestanda. Under de senaste åren har Kina avslutat många specialiserade fjärravkänningsuppdrag och uppnått mätarklassöppningar för kameror i ombana med utmärkta anpassningsresultat. Traditionella horisontella optiska axeljusteringsmetoder, med inriktningscykler på cirka 90 dagar per kamera, räckt för lågvolym, anpassade uppdrag. Som kommersiella fjärravkänningssystem-till exempel "16+4+4+x" storskaliga satellitkonstellationer-kommer de traditionella FoU-modellen inför utmaningar, inklusive långvariga produktionscykler och låg automatisering, som inte uppfyller kraven med hög volyminriktning.
För att möta kraven för framtida stora aperturkameror och batchproduktion, minskar vertikal inriktningsteknologi effektivt gravitation deformation orsakad av kameravikt och utökade utskjutningar.
För att uppnå högeffektiv tillverkning av stor Apperture-kameror är det viktigt att förkorta justeringscykler, säkerställa konsistens, identifiera och övervinna kärninriktningsutmaningar, optimera processer och etablera intelligenta justeringsenheter.
Högprecisionsmonteringsteknologi för stor Apperture-spegelkomponenter
En ny "diskret" supportmetod används för att uppnå mycket tillförlitlig, lätt fixering av stora aperturspeglar. Detta innebär att bindning av termiskt matchade block till spegelns bak- eller sidostödpunkter, ansluter dem till flexibla stödstrukturer och begränsar alla sex frihetsgrader.
För att säkerställa positionens noggrannhet mellan stödkuddar och spegeln används en 3D-koordinatbaserad öppen rymdstyva kroppspositioneringsmetod. Nominella supportpadens positioner från designmodellen hänvisas till i koordinatsystemet, och en sex-axlig justeringsenhet justerar och fixar dynorna. Slutligen injiceras optiskt mekaniskt lim enhetligt för att stelna strukturen. Figur 2 illustrerar monteringsresultatet.
Bild 2: Supportdyna för GEO-EYE2-kameramegel
Gravitationsfel elimineringsteknik
Denna teknik involverar ändlig elementmodellering av spegeln och dess stödstruktur för att analysera gravitationsinducerad deformation. Spegelenheten vänds 180 ° vertikalt och ytparametrar mäts i båda orienteringarna. Genom att jämföra experimentella data med simuleringsresultat identifieras och tas verkliga tyngdkraftsfel. Figur 3 visar ytmätningar före eliminering av fel.
Bild 3: Detektion och eliminering av tyngdkraftsfel. (a) uppmätt yta med tyngdkraftsfel; (b) Ytan efter avlägsnande av fel
Optisk axelreferensutvinningsteknik
Genom att strategiskt placera 2-3 laserspårare och flera målkulfästen mäts rumsliga koordinater av sex referenspunkter runt kameran samtidigt. Detta kopplar positionerna för fyra instrument, och etablerar rumsliga förhållanden mellan fokalplanet, optisk axel, visningsaxel och kameramegel för att extrahera den optiska axelreferensen.
Bild 4: Schematisk av optisk axelreferensutvinning
För framtida satsproduktion är intelligenta justeringssystem kritiska. Till exempel automatiserar en "Optical Surface Intelligent Detection Unit" ytinspektion (figur 5). Vid linsjustering analyseras systemavvikelser för att beräkna optimala positionsjusteringar för optiska komponenter via iterativ kontroll, vilket uppnår precision utan manuell ingripande, vilket förbättrar effektiviteten och konsistensen.
Bild 5: Schematisk för intelligent spegelytdetekteringssystem
Slutsats
Genombrotten inom vertikal justeringsteknik och utvecklingen av intelligenta inriktningsenheter är tillämpliga på framtida medel- och stora utnyttjande fjärravkänningskameror, som möter olika justeringsbehov-särskilt för höga volymuppdrag som täta konstellationer med låg bana.
Dessutom är kärnalgoritmerna för intelligenta inriktningstekniker för justering av datorstödda tekniker för att beräkna globalt optimala relativa positionella avvikelser för optiska komponenter baserade på systemavvikelser. Högprecision sex-graders-av-fri-plattformar justerar sedan komponentpositioner. Denna teknik sträcker sig utöver fjärravkänning till fält som astronomi och luftfart.
Citat: