空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法及调节系统技术方案

本申请公开了一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法及调节系统，其中，所述方法具体步骤包括：首先利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准区域后在主框架表面生成对准标记，根据所述对准标记与所述主框架的预设区域的位置关系调节所述第三调整架实现所述主框架与CGH补偿器的精确对准；然后利用所述球面波形成的第一干涉条纹的形态和第一检测数据调节所述第一调整架，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准；最后利用所述球面波形成的第二干涉条纹的形态和第二检测数据调节所述第四调整架，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准，消除了系统光学坐标系与结构坐标系间的误差，提升了空间光学相机的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间光学遥感领域，更具体地说，涉及一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法及调节系统。
技术介绍
主反射镜组件是空间光学相机的主要光学器件，如图1所示，所述主反射镜11组件包括主反射镜底板12以及与主反射镜底板12连接的主反射镜11；所述主反射镜11组件与所述空间光学相机的主框架13固定连接。在所述主反射镜11的制备过程中，由于制备所述主反射镜11的材料质地坚硬，因此通常采用镜面去除量最小的原则对所述主反射镜11进行加工，而不用所述主反射镜11及其支撑机构(主框架13)的机械基准进行加工，从而导致所述主反射镜11加工装配完成后所述主反射镜11与所述主框架13并未精确对准，既所述空间光学相机系统的光学坐标系与其结构坐标系并不完全重合，存在一定的误差。在所述空间光学相机的应用过程中，会将所述光学坐标系与结构坐标系之间的误差传递到光学遥感卫星上，从而造成所述空间光学相机的传递函数和地面定位精度降低，进而使得所述空间光学相机的成像质量下降。因此，亟需一种空间光学相机主反射镜11与主框架13的调节方法，以消除所述空间光学相机光学坐标系与结构坐标系之间的误差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法及调节系统，以解决主反射镜在加工并装配完成后出现的系统光学坐标系与结构坐标系之间存在误差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，所述主反射镜与反射镜底板连接，作为所述空间光学相机的主反射镜组件，空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法基于空间光学相机主反射镜与主框架的调节系统，在所述系统中，干涉仪与第一调整架进行固定，计算全息图CGH补偿器与第二调整架进行固定，主框架与第三调整架进行固定，所述主反射镜组件与第四调整架进行固定后设置于所述第三调整架上，所述干涉仪发射球面波一侧朝向所述主框架，所述CGH补偿器设置于所述干涉仪与主框架之间；所述方法包括：将所述干涉仪与第一调整架、CGH补偿器与第二调整架、主框架与第三调整架按照理论距离和高度进行粗调，以保证所述第一调整架、第二调整架、第三调整架和第四调整架的调整范围满足精调要求；利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准区域后在主框架表面生成对准标记，根据所述对准标记与所述主框架的预设区域的位置关系调节所述第三调整架，实现所述主框架与CGH补偿器的精确对准；干涉仪发送的球面波经过所述CGH补偿器的对准区域的反射后返回所述干涉仪内部形成第一干涉条纹，所述干涉仪对所述第一干涉条纹分析获得第一检测数据，根据所述第一干涉条纹的形态及第一检测数据调节所述第一调整架，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准；干涉仪发送的球面波透过所述CGH补偿器上的主反射镜区域照射到所述主反射镜上后返回所述干涉仪内部形成第二干涉条纹，所述干涉仪对所述第二干涉条纹分析获得第二检测数据，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检测数据调节所述第四调整架，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准。优选的，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检测数据调节所述第四调整架之后还包括：测量所述主框架与所述主反射镜底板各点之间的距离，利用所述测量数据加工主反射镜调整垫，将所述主反射镜调整垫设置于所述主框架与所述主反射镜底板之间，并将所述主反射镜组件、主反射镜调整垫与主框架进行固定。优选的，测量所述主框架与所述主反射镜底板各点之间的距离，利用所述测量数据加工主反射镜调整垫包括：利用塞规测量主框架与主反射镜底板各连接点之间的距离作为测量数据，将所述测量数据代入结构理论模型计算出主框架与主反射镜底板之间的距离和角度关系，并以此为基准进行主反射镜调整垫的加工。优选的，利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准区域后在主框架表面生成对准标记包括：利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的4个子基准区域后分别在主框架的4个子预设区域内部或周边生成一个十字丝；所述子预设区域表面具有刻画均匀的网格线。优选的，所述球面波照射到CGH补偿器的4个子基准区域后分别在主框架的4个子预设区域内部或周边生成一个十字丝包括：根据所述CGH补偿器与所述4个子预设区域的相对位置关系，对所述CGH补偿器基准区域所对应的光路进行光线追迹并通过数值计算获取所述基准区域内各点所需的光程改变量，同一衍射区域内光程改变量相等的点构成位相等高线，在所述主框架上的4个子预设区域内部或周边表面各生成一个十字丝。优选的，所述干涉仪对所述第一干涉条纹分析获得第一检测数据包括：所述干涉仪对所述第一干涉条纹进行分析，获取所述第一干涉条纹的球差、会差、离焦和像散数据。优选的，根据所述第一干涉条纹的形态及第一检测数据调节所述第一调整架，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准包括：调整所述第一调整架并观察所述第一干涉条纹的形态变化，并获取形态变化后的第一干涉条纹的球差、会差、离焦和像散数据，直至所述第一干涉条纹的球差、会差、离焦和像散均小于预设值，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准。优选的，所述干涉仪对所述第二干涉条纹分析获得第二检测数据包括：所述干涉仪对所述第二干涉条纹进行分析，获取所述第二干涉条纹的球差、会差、离焦和像散数据。优选的，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检测数据调节所述第四调整架，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准包括：调整所述第四调整架并观察所述第二干涉条纹的形态变化，并获取形态变化后的第二干涉条纹的球差、会差、离焦和像散数据，直至所述第二干涉条纹的球差、会差、离焦和像散均小于预设值，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准。一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节系统，所述主反射镜与反射镜底板连接，作为所述空间光学相机的主反射镜组件，所述系统包括：第一调整架；设置于所述第一调整架上的干涉仪；设置于所述干涉仪发射球面波方向的第二调整架；设置于所述第二调整架上的CGH补偿器；设置于所述CGH补偿器背离所述干涉仪一侧的第三调整架；与所述第三调整架固定连接的主框架；设置于所述第三调整架上的第四调整架，所述第四调整架用于设置所述主反射镜组件。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法及调节系统，其中，所述方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，所述主反射镜与反射镜底板连接，作为所述空间光学相机的主反射镜组件，其特征在于，空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法基于空间光学相机主反射镜与主框架的调节系统，在所述系统中，干涉仪与第一调整架进行固定，计算全息图CGH补偿器与第二调整架进行固定，主框架与第三调整架进行固定，所述主反射镜组件与第四调整架进行固定后设置于所述第三调整架上，所述干涉仪发射球面波一侧朝向所述主框架，所述CGH补偿器设置于所述干涉仪与主框架之间；所述方法包括：将所述干涉仪与第一调整架、CGH补偿器与第二调整架、主框架与第三调整架按照理论距离和高度进行粗调，以保证所述第一调整架、第二调整架、第三调整架和第四调整架的调整范围满足精调要求；利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准区域后在主框架表面生成对准标记，根据所述对准标记与所述主框架的预设区域的位置关系调节所述第三调整架，实现所述主框架与CGH补偿器的精确对准；干涉仪发送的球面波经过所述CGH补偿器的对准区域的反射后返回所述干涉仪内部形成第一干涉条纹，所述干涉仪对所述第一干涉条纹分析获得第一检测数据，根据所述第一干涉条纹的形态及第一检测数据调节所述第一调整架，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准；干涉仪发送的球面波透过所述CGH补偿器上的主反射镜区域照射到所述主反射镜上后返回所述干涉仪内部形成第二干涉条纹，所述干涉仪对所述第二干涉条纹分析获得第二检测数据，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检测数据调节所述第四调整架，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准。...

【技术特征摘要】
1.一种空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，所述主反射镜与反
射镜底板连接，作为所述空间光学相机的主反射镜组件，其特征在于，空间
光学相机主反射镜与主框架的调节方法基于空间光学相机主反射镜与主框架
的调节系统，在所述系统中，干涉仪与第一调整架进行固定，计算全息图CGH
补偿器与第二调整架进行固定，主框架与第三调整架进行固定，所述主反射
镜组件与第四调整架进行固定后设置于所述第三调整架上，所述干涉仪发射
球面波一侧朝向所述主框架，所述CGH补偿器设置于所述干涉仪与主框架之
间；所述方法包括：
将所述干涉仪与第一调整架、CGH补偿器与第二调整架、主框架与第三
调整架按照理论距离和高度进行粗调，以保证所述第一调整架、第二调整架、
第三调整架和第四调整架的调整范围满足精调要求；
利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准区域后在
主框架表面生成对准标记，根据所述对准标记与所述主框架的预设区域的位
置关系调节所述第三调整架，实现所述主框架与CGH补偿器的精确对准；
干涉仪发送的球面波经过所述CGH补偿器的对准区域的反射后返回所述
干涉仪内部形成第一干涉条纹，所述干涉仪对所述第一干涉条纹分析获得第
一检测数据，根据所述第一干涉条纹的形态及第一检测数据调节所述第一调
整架，实现所述干涉仪与CGH补偿器的精确对准；
干涉仪发送的球面波透过所述CGH补偿器上的主反射镜区域照射到所述
主反射镜上后返回所述干涉仪内部形成第二干涉条纹，所述干涉仪对所述第
二干涉条纹分析获得第二检测数据，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检
测数据调节所述第四调整架，实现所述主反射镜和CGH补偿器的精确对准。
2.根据权利要求1所述的空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，
其特征在于，根据所述第二干涉条纹的形态及第二检测数据调节所述第四调
整架之后还包括：
测量所述主框架与所述主反射镜底板各点之间的距离，利用所述测量数
据加工主反射镜调整垫，将所述主反射镜调整垫设置于所述主框架与所述主
反射镜底板之间，并将所述主反射镜组件、主反射镜调整垫与主框架进行固
定。
3.根据权利要求2所述的空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，
其特征在于，测量所述主框架与所述主反射镜底板各点之间的距离，利用所
述测量数据加工主反射镜调整垫包括：
利用塞规测量主框架与主反射镜底板各连接点之间的距离作为测量数
据，将所述测量数据代入结构理论模型计算出主框架与主反射镜底板之间的
距离和角度关系，并以此为基准进行主反射镜调整垫的加工。
4.根据权利要求1所述的空间光学相机主反射镜与主框架的调节方法，
其特征在于，利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的基准
区域后在主框架表面生成对准标记包括：
利用干涉仪发送球面波，所述球面波照射到CGH补偿器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，李志来，鲍赫，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22