一种几何配准测试装置制造方法及图纸

本专利公开了一种几何配准测试装置，特别适用于推帚式多单机外拼接成像光谱仪的测试。该装置由平行光管、移动靶标、支撑台和一维转折组件组成。该测试装置通过控制一维转台的旋转和平行光管焦面处的移动靶标的移动，进行推帚式多单机外拼接成像光谱仪的几何配准测试，通过数据处理后，得到多单机的几何配准关系。本专利用一维转台和平行光管焦面处的移动靶标替代了现行方法中的二维转台，克服了常用方法中对二维转台的精度和承重等指标要求高的问题，为推帚式多单机成像光谱仪提供了一种简易、高精度、高效率的几何配准测试方法。本专利适用于机载或星载对地观测多单机成像光谱仪的几何配准测试，也适用于多单机成像仪的几何配准测试。

【技术实现步骤摘要】
一种几何配准测试装置
本专利涉及成像光谱仪的测试，特别是指一种多单机成像光谱仪的几何配准测试装置。
技术介绍
为提高作业效率，成像光谱仪的发展趋势之一是宽幅、宽视场和宽谱段。受限于探测器规模，同时为了提高系统的光学性能，例如透过率、像质和光谱特性等，也为了降低成本，获得宽幅、宽视场和宽谱段性能的方法之一是多单机视场拼接。为尽量在多单机装调过程中确保系统的配准精度，在专利CN104034417A中提出了一种配准装置和方法。最终多单机间的几何配准关系还需要精确的测试，测试结果将提供给数据处理人员，供飞行数据图像处理参考使用。现有技术存在的主要问题是：(1)在系统多单机集成装调过程中，确保系统的几何配准亚像元级或更高精度，不再进行精细的实验室几何配准测试，而直接利用外场飞行数据通过算法进行图像配准处理。(2)一般采用二维转台和平行光管进行几何配准测试，需要将整个仪器放置在二维转台上。由于多单机拼接系统包含多个视场甚至多个谱段单机的拼接，系统集成度高且复杂，集成之后的整机体积大质量重。并且航空遥感仪器一般入光口朝下，为确保仪器的受力状态与飞行时基本一致，则几何配准测试时也要求仪器入口光朝下放置，通过转折镜将入射光转折水平。如此，转折镜、支撑平台和仪器则作为一个整体，安装在二维转台上，那么对转台要求比较高，要求转台的承重大、承载面大且精度要高。
技术实现思路
本专利的目的是弥补现有技术的不足，提供一种高精度、高效率的几何配准测试装置。为了达到上述目的，本专利的技术方案如下：本专利几何配准测试装置由平行光管、移动靶标、支撑台和一维转折组件组成。移动靶标2由靶标孔2.1和平移台2.2组成，靶标孔2.1在平行光管1的焦点上，靶标孔2.1的孔径对应待测仪器的瞬时分辨率，驱动平移台2.2实现靶标孔2.1左右平移。一维转折组件4由平面镜4.1和一维转台4.2组成，平面镜4.1口径能覆盖所有单机所有视场的通光要求，一维转台4.2转轴与平行光管1的光轴垂直，驱动一维转台4.2使得来自靶标孔2.1的瞬时视场光线以不同角度入射到待测仪器内。待测仪器为推帚式成像光谱仪，由多台相同设计参数的单机通过外拼接实现大视场，单机数量为n。待测仪器摆放在支撑台3上，其空间维与一维转台4.2转轴以及来自平行光管1的光束光轴垂直。几何配准测试时，驱动一维转折组件4至某一个视场，驱动移动靶标2找到探测器上响应极大，记录数据(Nij,θij,Xij)，下标i表示单机序号，i＝1,2...n，下标j表示视场序号，j＝1,2...5，Nij、θij和Xij分别表示第i单机的第j视场的对应的空间维列数、一维转台4.2的数值和平移台2.2的数值。对以上数据进行处理得到多单机成像光谱仪的几何配准关系。每台单机选择空间维5个视场，视场序号j为1、2、3、4、5，分别为边缘-1视场、与左边相邻单机结束重叠的视场、中心0视场、与右边相邻单机开始重叠的视场、边缘+1视场。对于单机1，左边没有相邻单机，则该视场可不测；对于单机n，右边没有相邻单机，则该视场可不测。则被测多单机成像光谱仪的总视场为2|θ11-θn5|；单机i的焦距fi为0.5|Ni5-Ni1|·pi/tan|θi5-θi1|，其中pi为第i台单机的1个瞬时视场对应的探测器像元尺寸；单机i的瞬时视场IFOVi为pi/fi；穿轨几何配准关系即重叠视场为|Ni4-Ni5|，也可以表述为|Ni+1,1-Ni+1,2|；沿轨几何配准关系即推帚式成像光谱仪单机间等效狭缝的平行度，可以将单机1最边缘视场对应的平移台2.2的数值X11作为基准，设平行光管1的焦距为f，则单机i的等效狭缝倾斜以像元数表示为|Xi5-Xi1|/(f·IFOVi)，且相对于单机1，在边缘视场Ni5即Ni+1,2处，等效狭缝与基准视场X11的偏差可近似表述为|X11-Xi5|/(f·IFOVi)，也可以近似表述为|X11-Xi+1，2|/(f·IFOVi+1)。由于上述技术方案的使用，本专利的几何配准测试装置和方法的优点是：对集成度高的复杂多单机系统，将通常承载待测仪器的二维旋转台用转折镜组件3和放置在平行光管1焦面处的移动靶标2替代，不再使用二维转台，装置更易实现，且易于控制；可以扩展外拼接的单机数和谱段数，也可以应用到不同设计参数的单机外拼接，也可以应用到探测器内拼接系统中；不仅可以测多单机成像光谱仪的几何配准，也可以应用到其它成像仪器的几何配准测试中；视场数可扩展，进行畸变测试。附图说明图1为本专利的几何配准测试装置示意图。图中：1为平行光管；2为移动靶标；2.1为靶标孔；2.2为平移台；3为支撑台；4为一维转折组件；4.1为平面镜；4.2为一维转台。图2为多单机成像光谱仪几何配准测试结果。具体实施方式下面根据图1，给本专利一个较好实施例并作详细阐述：某待测成像光谱仪由两个单机拼接而成，两台单机的设计参数一致，各单机设计视场为14.58°，相邻单机交汇角度设计值约为1.78°，瞬时视场设计值0.125mrad，对应的探测器像元16μm，单机探测元数为2048元。测试两台单机的几何配准关系。图1是本专利的几何配准测试装置，由平行光管1、移动靶标2、支撑台3和一维转折组件4组成。靶标孔2.1的孔径为0.25mm，驱动平移台2.2左右平移行程±5mm，平移精度1μm。平面镜4.1口径为420mm×200mm，驱动一维转台4.2可360°旋转，角度精度0.5″。按图1进行光路搭建和待测仪器安装。平移台2.2在零位时靶标孔2.1在平行光管1的焦点上，折转光束竖直向上时设一维转台4.2为基准零点。待测成像光谱仪放置在支撑台3上，其空间维与转台4.2转轴以及光束光轴垂直。由于单机数量为2，则单机1的左边没有相邻单机，单机2的右边没有相邻单机，因此视场选择5个，但单机1的第2视场与单机2的第4视场空缺不测。空间维5个视场序号为1、2、3、4、5，分别为边缘-1视场、与相邻单机结束重叠的视场、中心0视场、与相邻单机开始重叠的视场、边缘+1视场。驱动一维转折组件4分别至各视场，驱动移动靶标2找到探测器上响应极大，记录数据列于表1中。表1测试数据记录表视场序号单机1视场序号单机21(1,-7°6′50″,0)2--3(1024,-3°26′49″,0)4(1923.7,-13′22″,0)1(1,-13′22″,-0.040)5(2048,13′20″,0)2(125.3,13′20″,-0.032)3(1024,3°26′47″,0.041)4--5(2048,7°6′48″,0.119)数据处理可知，该成像光谱仪总视场为28°27′16″，即28.45°。该成像光谱仪两台单机的穿轨重叠视场为单机1的空间维1923.7至2048列，单机2的空间维1至125.3列；沿轨配准关系：单机1狭缝与扫描视场重叠，单机2狭缝相对于单机1狭缝有0.64像元的倾斜。结果如图2所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种几何配准测试装置，由平行光管(1)、移动靶标(2)、支撑台(3)和一维转折组件(4)组成，其特征在于：移动靶标(2)由靶标孔(2.1)和平移台(2.2)组成，靶标孔(2.1)在平行光管(1)的焦点上，靶标孔(2.1)的孔径对应待测仪器的瞬时分辨率，驱动平移台(2.2)实现靶标孔(2.1)左右平移；一维转折组件(4)由平面镜(4.1)和一维转台(4.2)组成，平面镜(4.1)口径能覆盖推帚式多单机外拼接成像光谱仪所有单机所有视场的通光要求，一维转台(4.2)转轴与平行光管(1)的光轴垂直，驱动一维转台(4.2)使得来自靶标孔(2.1)的瞬时视场光线以不同角度入射到待测仪器内。

【技术特征摘要】
1.一种几何配准测试装置，由平行光管(1)、移动靶标(2)、支撑台(3)和一维转折组件(4)组成，其特征在于：移动靶标(2)由靶标孔(2.1)和平移台(2.2)组成，靶标孔(2.1)在平行光管(1)的焦点上，靶标孔(2.1)的孔径对应待测仪器的瞬时分辨率，驱动平移台(2.2)实现靶标孔(2.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁立银，谢佳楠，何志平，王跃明，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31