Với sự tiến bộ của công nghệ viễn thám quốc tế, khẩu độ hiệu quả của máy ảnh viễn thám không gian của Trung Quốc đã tăng dần, kèm theo nhu cầu tăng hiệu quả sản xuất. Do đó, các phương pháp căn chỉnh và quy trình sản xuất cho các máy ảnh này phải liên tục phát triển. Do biến dạng đáng kể do trọng lực của các camera AREPTURE lớn ở trạng thái trục quang ngang, không thể bỏ qua, bài viết này đề xuất một công nghệ căn chỉnh trục quang dọc. Cách tiếp cận này giải quyết các thách thức chính như lắp ráp chính xác và định vị các gương apererture lớn, loại bỏ các lỗi do trọng lực gây ra và trích xuất tham chiếu trục quang học ở trạng thái thẳng đứng, đảm bảo độ chính xác liên kết trong khi cải thiện hiệu quả.
Hình 1: Các quy trình chính và công nghệ cốt lõi của tuyến đường thẳng đứng
Ngoài ra, bài viết giới thiệu các đơn vị căn chỉnh thông minh. Các ứng dụng thực tế chứng minh rằng việc áp dụng khung kỹ thuật này giúp tăng cường độ chính xác trước, rút ngắn các chu kỳ phát triển và giải quyết các vấn đề như khó khăn trong việc phát hiện tham chiếu trục quang ở trạng thái thẳng đứng và đảm bảo tính nhất quán giữa kết quả căn chỉnh mặt đất và hiệu suất trong quỹ đạo.
Quá trình căn chỉnh quang học của máy ảnh viễn thám là một bước quan trọng trong sự phát triển của chúng, bao gồm tất cả các quy trình lắp ráp và điều chỉnh từ các thành phần đến các hệ thống cơ học quang học tích hợp đầy đủ. Chất lượng căn chỉnh ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hình ảnh cuối cùng. Trong những năm gần đây, Trung Quốc đã hoàn thành nhiều nhiệm vụ viễn thám chuyên ngành, đạt được khẩu độ lớp mét cho máy ảnh trong quỹ đạo với kết quả liên kết tuyệt vời. Các phương pháp căn chỉnh trục quang học ngang truyền thống, với các chu kỳ căn chỉnh khoảng 90 ngày cho mỗi máy ảnh, được cho các nhiệm vụ tùy chỉnh, có khối lượng thấp. Tuy nhiên, khi các hệ thống viễn thám thương mại, ví dụ như các chòm sao vệ tinh quy mô lớn "16+4+4+x", mô hình R & D truyền thống phải đối mặt với những thách thức, bao gồm chu kỳ sản xuất kéo dài và tự động hóa thấp, không đáp ứng nhu cầu sắp xếp khối lượng cao.
Để giải quyết các yêu cầu đối với các máy ảnh AREPTURE lớn trong tương lai và sản xuất hàng loạt, công nghệ liên kết dọc giảm thiểu hiệu quả biến dạng trọng lực do trọng lượng camera và đúc hẫng kéo dài.
Để đạt được sản xuất hiệu quả cao của các camera apererture lớn, điều cần thiết là phải rút ngắn các chu kỳ liên kết, đảm bảo tính nhất quán, xác định và vượt qua các thách thức căn chỉnh cốt lõi, tối ưu hóa các quy trình và thiết lập các đơn vị căn chỉnh thông minh.
Công nghệ lắp ráp có độ chính xác cao cho các thành phần gương lớn
Một phương pháp hỗ trợ "rời rạc" mới được sử dụng để đạt được sự cố định nhẹ, đáng tin cậy của các gương apererture lớn. Điều này liên quan đến việc liên kết các khối phù hợp với nhiệt với các điểm hỗ trợ phía sau hoặc phía sau của gương, kết nối chúng với các cấu trúc hỗ trợ linh hoạt và hạn chế tất cả sáu độ tự do.
Để đảm bảo độ chính xác vị trí giữa các miếng đệm hỗ trợ và gương, phương pháp định vị cơ thể cứng không gian mở dựa trên tọa độ 3D được sử dụng. Các vị trí PAD hỗ trợ danh nghĩa từ mô hình thiết kế được tham chiếu trong hệ tọa độ và thiết bị điều chỉnh sáu trục thẳng hàng chính xác và sửa các miếng đệm. Cuối cùng, chất kết dính cơ học được tiêm đồng đều để củng cố cấu trúc. Hình 2 minh họa kết quả lắp ráp.
Hình 2: Lắp ráp miếng đệm hỗ trợ cho gương camera ONO-EYE2
Công nghệ loại bỏ lỗi trọng lực
Công nghệ này liên quan đến mô hình phần tử hữu hạn của gương và cấu trúc hỗ trợ của nó để phân tích biến dạng do trọng lực gây ra. Lắp ráp gương được lật 180 ° theo chiều dọc và các thông số bề mặt được đo theo cả hai hướng. Bằng cách so sánh dữ liệu thử nghiệm với kết quả mô phỏng, các lỗi trọng lực thực sự được xác định và loại bỏ. Hình 3 cho thấy các phép đo bề mặt trước và sau khi loại bỏ lỗi.
Hình 3: Phát hiện và loại bỏ lỗi trọng lực. (a) Bề mặt đo được với các lỗi trọng lực; (b) Bề mặt sau khi loại bỏ lỗi
Công nghệ trích xuất tham chiếu trục quang
Bằng cách định vị chiến lược 2-3 máy theo dõi laser và nhiều giá treo bóng mục tiêu, tọa độ không gian của sáu điểm tham chiếu xung quanh máy ảnh được đo đồng thời. Điều này liên kết vị trí của bốn dụng cụ, thiết lập mối quan hệ không gian giữa mặt phẳng tiêu cự, trục quang, trục xem và gương tham chiếu camera để trích xuất tham chiếu trục quang.
Hình 4: Sơ đồ trích xuất tham chiếu trục quang
Đối với sản xuất hàng loạt trong tương lai, các hệ thống căn chỉnh thông minh là rất quan trọng. Ví dụ, một đơn vị phát hiện thông minh bề mặt quang học "tự động hóa việc kiểm tra bề mặt (Hình 5). Trong căn chỉnh của ống kính, quang sai hệ thống được phân tích để tính toán các điều chỉnh vị trí tối ưu cho các thành phần quang học thông qua kiểm soát lặp, đạt được độ chính xác mà không cần can thiệp thủ công, do đó cải thiện hiệu quả và tính nhất quán.
Hình 5: Sơ đồ hệ thống phát hiện bề mặt gương thông minh
Phần kết luận
Các đột phá trong công nghệ liên kết dọc và sự phát triển của các đơn vị căn chỉnh thông minh được áp dụng cho các máy ảnh viễn thám trung bình và tiếp cận lớn trong tương lai, đáp ứng nhu cầu liên kết đa dạng, đặc biệt là đối với các nhiệm vụ có khối lượng cao như các chòm sao dày đặc.
Ngoài ra, các thuật toán cốt lõi để căn chỉnh thông minh tận dụng các kỹ thuật hỗ trợ máy tính để tính toán độ lệch vị trí tương đối tối ưu toàn cầu của các thành phần quang học dựa trên quang sai hệ thống. Các nền tảng sáu độ tự do có độ chính xác cao sau đó điều chỉnh các tư thế thành phần. Công nghệ này vượt ra ngoài viễn thám đến các lĩnh vực như thiên văn học và hàng không.
Trích dẫn: