เทคโนโลยีการจัดตำแหน่งแนวตั้งสำหรับกล้องตรวจจับระยะไกลอวกาศขนาดใหญ่

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการตรวจจับระยะไกลระหว่างประเทศค่ารูรับแสงที่มีประสิทธิภาพของกล้องตรวจจับระยะไกลในอวกาศของจีนค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ พร้อมกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับประสิทธิภาพการผลิต ดังนั้นวิธีการจัดตำแหน่งและกระบวนการผลิตสำหรับกล้องเหล่านี้จะต้องพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการเสียรูปที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงอย่างมีนัยสำคัญของกล้อง Apperture ขนาดใหญ่ในสถานะแกนแสงแนวนอนซึ่งไม่สามารถเพิกเฉยได้บทความนี้เสนอเทคโนโลยีการจัดแนวแกนแสงแนวตั้ง วิธีการนี้จัดการกับความท้าทายที่สำคัญเช่นการประกอบที่แม่นยำและการวางตำแหน่งของกระจกขนาดใหญ่การกำจัดข้อผิดพลาดที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงและการสกัดการอ้างอิงแกนออปติคัลในสถานะแนวตั้งเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำในการจัดตำแหน่งในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพ

รูปที่ 1: กระบวนการสำคัญและเทคโนโลยีหลักของเส้นทางการจัดตำแหน่งแนวตั้ง

นอกจากนี้บทความยังแนะนำหน่วยการจัดตำแหน่งอัจฉริยะ แอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้แสดงให้เห็นว่าการใช้กรอบทางเทคนิคนี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการประกอบก่อนการพัฒนาให้สั้นลงรอบการพัฒนาและแก้ไขปัญหาต่าง ๆ เช่นความยากลำบากในการตรวจจับการอ้างอิงแกนออปติคัลในรัฐแนวตั้ง

กระบวนการจัดตำแหน่งออปติคัลของกล้องตรวจจับระยะไกลเป็นขั้นตอนที่สำคัญในการพัฒนาของพวกเขาครอบคลุมขั้นตอนการประกอบและการปรับทั้งหมดทั้งหมดจากส่วนประกอบไปยังระบบกลไกเชิงแสงแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์ คุณภาพการจัดตำแหน่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพการถ่ายภาพขั้นสุดท้าย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจีนได้เสร็จสิ้นภารกิจการรับรู้ระยะไกลพิเศษจำนวนมากโดยได้รับรูรับแสงระดับมิเตอร์สำหรับกล้องวงออร์บิทด้วยผลการจัดตำแหน่งที่ยอดเยี่ยม วิธีการจัดแนวแกนแสงแนวนอนแบบดั้งเดิมโดยมีวัฏจักรการจัดตำแหน่งประมาณ 90 วันต่อกล้องพอเพียงสำหรับภารกิจที่ปรับแต่งได้ในระดับต่ำ อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นระบบตรวจจับระยะไกลเชิงพาณิชย์เช่น "16+4+4+x" กลุ่มดาวเทียมขนาดใหญ่-กระแสหลัก-กระแสหลัก, โมเดล R&D แบบดั้งเดิมเผชิญกับความท้าทายรวมถึงวงจรการผลิตที่ยืดเยื้อและระบบอัตโนมัติต่ำไม่สามารถตอบสนองความต้องการการจัดตำแหน่งระดับสูงได้

เพื่อจัดการกับข้อกำหนดสำหรับกล้อง Apperture ขนาดใหญ่ในอนาคตและการผลิตแบทช์เทคโนโลยีการจัดแนวแนวตั้งจะช่วยลดการเปลี่ยนรูปแบบแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากน้ำหนักกล้องและคานของ Cantilevers

เพื่อให้ได้การผลิตกล้องขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงจำเป็นต้องทำให้วงจรการจัดตำแหน่งสั้นลงตรวจสอบความสอดคล้องระบุและเอาชนะความท้าทายในการจัดตำแหน่งหลักเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและสร้างหน่วยการจัดตำแหน่งอัจฉริยะ

เทคโนโลยีการประกอบที่มีความแม่นยำสูงสำหรับส่วนประกอบกระจกขนาดใหญ่
ใช้วิธีการสนับสนุน "ไม่ต่อเนื่อง" นวนิยายเพื่อให้ได้การตรึงที่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีน้ำหนักเบาของกระจกขนาดใหญ่ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงบล็อกที่จับคู่ด้วยความร้อนกับจุดรองรับด้านหลังหรือด้านข้างของกระจกเชื่อมต่อกับโครงสร้างการสนับสนุนที่ยืดหยุ่นและ จำกัด อิสระทั้งหกองศา
เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในตำแหน่งระหว่างแผ่นรองรองรับและกระจกใช้วิธีการวางตำแหน่งร่างกายแบบเปิดพื้นที่ประสาน 3 มิติ ตำแหน่งแผ่นรองรองรับเล็กน้อยจากรูปแบบการออกแบบนั้นอ้างอิงในระบบพิกัดและอุปกรณ์ปรับหกแกนจัดเรียงอย่างแม่นยำและแก้ไขแผ่น ในที่สุดกาวกลไกเชิงกลจะถูกฉีดอย่างสม่ำเสมอเพื่อทำให้โครงสร้างแข็งตัว รูปที่ 2 แสดงผลประกอบการ

รูปที่ 2: ชุดประกอบแผ่นรองสำหรับกระจกกล้อง Geo-Eye2

เทคโนโลยีการกำจัดข้อผิดพลาดแรงโน้มถ่วง
เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลององค์ประกอบ จำกัด ของกระจกและโครงสร้างการสนับสนุนเพื่อวิเคราะห์การเสียรูปที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง ชุดประกอบกระจกจะพลิก 180 °ในแนวตั้งและวัดพารามิเตอร์พื้นผิวในทิศทางทั้งสอง โดยการเปรียบเทียบข้อมูลการทดลองกับผลการจำลองข้อผิดพลาดแรงโน้มถ่วงที่แท้จริงจะถูกระบุและลบออก รูปที่ 3 แสดงการวัดพื้นผิวก่อนและหลังการกำจัดข้อผิดพลาด

รูปที่ 3: การตรวจจับข้อผิดพลาดของแรงโน้มถ่วงและการกำจัด (a) พื้นผิวที่วัดได้ด้วยข้อผิดพลาดของแรงโน้มถ่วง (b) พื้นผิวหลังจากการกำจัดข้อผิดพลาด

เทคโนโลยีการสกัดอ้างอิงแกนออปติคัล
โดยการวางตำแหน่งตัวติดตามเลเซอร์ 2-3 ตัวและการติดตั้งลูกบอลเป้าหมายหลายจุดพิกัดเชิงพื้นที่ของจุดอ้างอิงหกจุดรอบกล้องจะถูกวัดพร้อมกัน สิ่งนี้เชื่อมโยงตำแหน่งของเครื่องมือสี่ตัวสร้างความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ระหว่างระนาบโฟกัสแกนออปติคัลแกนมุมมองและกระจกอ้างอิงกล้องเพื่อแยกการอ้างอิงแกนแสง

รูปที่ 4: แผนผังของการสกัดอ้างอิงแกนออปติคัล

สำหรับการผลิตแบทช์ในอนาคตระบบการจัดตำแหน่งอัจฉริยะมีความสำคัญ ตัวอย่างเช่น "หน่วยตรวจจับอัจฉริยะพื้นผิวแสง" การตรวจสอบพื้นผิวโดยอัตโนมัติ (รูปที่ 5) ในการจัดตำแหน่งเลนส์ความผิดปกติของระบบจะถูกวิเคราะห์เพื่อคำนวณการปรับตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับส่วนประกอบแสงผ่านการควบคุมซ้ำการบรรลุความแม่นยำโดยไม่ต้องแทรกแซงด้วยตนเองซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความสอดคล้อง

รูปที่ 5: แผนผังของระบบตรวจจับพื้นผิวกระจกอัจฉริยะ

บทสรุป

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการจัดแนวแนวตั้งและการพัฒนาหน่วยการจัดตำแหน่งอัจฉริยะนั้นใช้กับกล้องตรวจจับระยะไกลขนาดกลางและขนาดใหญ่ในอนาคตการตอบสนองความต้องการการจัดตำแหน่งที่หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภารกิจที่มีปริมาณมาก

นอกจากนี้อัลกอริทึมหลักสำหรับการจัดตำแหน่งอัจฉริยะใช้ประโยชน์จากเทคนิคการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณการเบี่ยงเบนตำแหน่งสัมพัทธ์ที่ดีที่สุดทั่วโลกของส่วนประกอบออปติคัลตามความผิดปกติของระบบ แพลตฟอร์มหกองศาที่มีความแม่นยำสูงจากนั้นปรับส่วนประกอบ เทคโนโลยีนี้ครอบคลุมเกินกว่าการรับรู้ระยะไกลไปยังสาขาเช่นดาราศาสตร์และการบิน

การอ้างอิง: