一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统技术方案

本发明专利技术一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统，所述系统包括反射镜、至少一个校正促动器、至少一个温度传感器、支撑基板和电控制器；所述温度传感器设置在所述反射镜上，用于检测所述反射镜的温度；所述校正促动器设置在所述反射镜和支撑基板之间；所述电控制器分别与所述温度传感器和所述校正促动器电连接，用于获取温度传感器检测到的所述反射镜的温度，并根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统
本专利技术涉及空间主动光学系统领域，尤其涉及一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统。
技术介绍
随着现代天文技术的不断发展，对成像能力的要求越来越高，空间相机的口径也随之越来越大。对于长焦距、大口径、高分辨率的空间相机而言，其容易受空间环境及内部环境的影响而使得像质变差，主要误差源有如下几个方面：1由于空间的微重力环境以及卫星发射时的过载和冲击振动将使光学零件产生形变；2由于卫星内部设备发热(内热源)及从太阳、地球和其他天体吸收的辐射热量和深层太空的热辐射，使光学部件产生较大的位移和形变(倾斜、平移、表面畸变等)。在这些误差源中，由重力引起的镜面形变较小且有规律；卫星发射时带来的过载及冲击振动等产生的形变可以通过选择合理的结构及约束方式等来减小或基本抑制。因而，目前考虑的主要扰动源就是空间相机由于温度场的变化而产生的低频变形。主动光学技术作为反射镜像差校正的有效手段，用于改善空间相机中反射镜的面形误差，已成功运用于地面光学/红外望远镜中。目前所采取的主动光学技术的组成结构均为波前传感器、计算机控制系统和校正器，其技术路线为采用波前传感器实时探测波前变化及误差，然后计算机控制系统实时计算校正力，驱动校正器出输出一定的力或力矩，从而实时改正波前误差以保证光学元件的面形满足需求。该技术具有技术流程清晰的优点，但缺点是系统结构复杂、重量高、对波前传感器的依赖性较高。而且卫星对有效载荷的体积、重量、功耗等的要求很严格，传统主动光学系统的绝大部分的体积、重量和功耗等均被波前传感器和波前校正器所占据，使得现有的空间主动光学系统存在复杂程度高、系统重量大和对波前传感器的依赖性较高的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中解决现有空间主动光学系统复杂程度高、系统重量大和对波前传感器的依赖性较高的问题，提出一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统。本专利技术提供一种实施例的基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统，所述系统包括反射镜、至少一个校正促动器、至少一个温度传感器、支撑基板和电控制器；所述温度传感器设置在所述反射镜上，用于检测所述反射镜的温度；所述校正促动器设置在所述反射镜和支撑基板之间；所述电控制器分别与所述温度传感器和所述校正促动器电连接，用于获取温度传感器检测到的所述反射镜的温度，并根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正。本专利技术的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：通过温度传感器实时获取反射镜的温度，电控制器根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩，最终每个校正促动器分别输出指定的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正，因此可以取消波前传感器，无需对反射镜面形进行实时探测和反馈，从而降低了面形控制系统复杂度，同时使得空间主动光学系统的结构简单，重量轻，且成本较低。附图说明图1为本专利技术基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统一种实施例的结构示意图。1、反射镜，11、反射镜的基座，12、反射镜的镜面，2、校正促动器，3、温度传感器，4、支撑基板，5、电控制器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。本专利技术提供一种实施例的基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统，如图1所示，所述系统包括反射镜1、至少一个校正促动器2、至少一个温度传感器3、支撑基板4和电控制器5；所述温度传感器2设置在所述反射镜1上，用于检测所述反射镜1的温度；所述校正促动器2设置在所述反射镜1和支撑基板4之间；所述电控制器5分别与所述温度传感器3和所述校正促动器2电连接，用于获取温度传感器检测到的所述反射镜的温度，并根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正。由于反射镜1在温度载荷作用下，反射镜1会产生热变形，从而导致反射镜的镜面12表面在不同区域产生不同程度的凸起或者凹陷，理想光学系统下的镜面面形是光滑连续曲面，实现反射镜的面形校即是将变形后镜面的面形校正恢复至接近理想光学系统下的镜面面形。本专利技术通过温度传感器3实时获取反射镜1的温度，电控制器5根据所述反射镜1的温度得到每个校正促动器2所需输出的校正力或力矩，最终每个校正促动器分别输出指定的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正，因此可以取消波前传感器，无需对反射镜面形进行实时探测和反馈，从而降低了面形控制系统复杂度，同时使得空间主动光学系统的结构简单，重量轻，且成本较低。另外，系统的规模容易扩展，能够适应各种空间相机反射镜。在具体实施中，所述校正促动器2的一端固定连接所述反射镜的基座11，所述校正促动器2的另一端连接所述支撑基板4。具体的，基座11设置在所述反射镜1的背面，所述校正促动器2的一端通过环氧胶固定粘接所述反射镜的基座11以传递特定力或力矩作用至所述反射镜1，所述校正促动器2的另一端通过柔性结构连接所述支撑基板4。在具体实施中，当温度传感器3为多个时，所述多个温度传感器3均匀分布或非均匀分布地安装固定在所述反射镜的镜面12上或基座11上，通过温度传感器3实时检测所述反射镜的镜面12上或基座11当前位置的温度，可以通过温度值更加准确的反应当前位置所述反射镜的镜面12的变形以使所述电控制器5控制所述校正促动器准确地输出校正力或力矩。在具体实施中，当所述校正促动器2为多个时，所述多个校正促动器2均匀分布或非均匀分布地固定在支撑基板4上。在具体实施中，所述反射镜1采用蜂窝式结构，且材料为碳化硅；所述支撑基板4为三角板式结构，且材料为钛合金TC4。具体的，温度传感器3采用热敏电阻，型号为MF501，通过室温硫化硅橡胶GD414粘贴在反射镜1上，数量为24只。校正促动器2采用步进电机驱动，数量为18个。在具体实施中，所述电控制器5还用于根据所有温度传感器3测得的温度值得到反射镜1的待校正面形，并根据反射镜1的待校正面形得到每个校正促动器2所需输出的校正力或校正力矩，另外以上计算过程中通过本领域现有的计算公式可以得到计算结果。最终通过控制校正促动器2生成特定校正力或力矩作用于反射镜1上，以完成反射镜1面形控制与校正。上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理和最佳实施例，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统，其特征在于：所述系统包括反射镜、至少一个校正促动器、至少一个温度传感器、支撑基板和电控制器；所述温度传感器设置在所述反射镜上，用于检测所述反射镜的温度；所述校正促动器设置在所述反射镜和支撑基板之间；所述电控制器分别与所述温度传感器和所述校正促动器电连接，用于获取温度传感器检测到的所述反射镜的温度，并根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正。

【技术特征摘要】
1.一种基于温度分布的空间相机反射镜面形控制系统，其特征在于：所述系统包括反射镜、至少一个校正促动器、至少一个温度传感器、支撑基板和电控制器；所述温度传感器设置在所述反射镜上，用于检测所述反射镜的温度；所述校正促动器设置在所述反射镜和支撑基板之间；所述电控制器分别与所述温度传感器和所述校正促动器电连接，用于获取温度传感器检测到的所述反射镜的温度，并根据所述反射镜的温度得到每个校正促动器所需输出的校正力或力矩以实现反射镜的面形校正。2.如权利要求1所述空间相机反射镜面形控制系统，其特征在于：所述校正促动器的一端固定连接所述反射镜的基座，所述校正促动器的另一端连接所述支撑基板。3.如权利要求2所述空间相机反射镜面形控制系统，其特征在于：所述校正促动器的一端通过环氧胶固定粘接所述反射镜的基座以传递特定力或力矩作用至所述反射镜，所述校正促动器的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，刘光，张旭升，胡日查，黄勇，刘春龙，
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