應(yīng)用于衛(wèi)星定位星敏感光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)整檢測(cè)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及星敏感定位器件的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)，屬于航空航天以及衛(wèi)星通信應(yīng)用系統(tǒng)中衛(wèi)星定位關(guān)鍵的星敏感器部件技術(shù)，尤其是應(yīng)用于衛(wèi)星定位星敏感光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)整檢測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]星敏感器是以恒星為測(cè)量基準(zhǔn)的高精度光學(xué)姿態(tài)敏感器，由于其姿態(tài)測(cè)量精度高，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，并可與陀螺構(gòu)成姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，修正陀螺的漂移，因此被廣泛應(yīng)用于航天器的姿態(tài)測(cè)量和控制系統(tǒng)。星敏感器的光學(xué)組件包括鏡頭、遮光罩，而鏡頭和含電路板CCD探測(cè)器精密地安裝在一起則組成光電探頭。由于星敏感器具有很高的光學(xué)測(cè)量精度，在星敏感器研制過(guò)程中，對(duì)其光學(xué)性能指標(biāo)的檢測(cè)就顯得尤為重要，因此開(kāi)展星敏感器光學(xué)性能指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)的研究，將對(duì)星敏感器的研制成敗起決定性作用。
[0003]星敏感器光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)整、檢測(cè)系統(tǒng)是精密測(cè)量星敏感器光學(xué)鏡頭、遮光罩關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的必要設(shè)備，是一種在地面上實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)星敏感器光學(xué)鏡頭、遮光罩的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試、檢驗(yàn)，和設(shè)計(jì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證所研制出的鏡頭、光電探頭、遮光罩是否符合星敏感器的性能要求。
[0004]目前對(duì)星敏感器性能的測(cè)試分二部分，分別為鏡頭性能測(cè)試，遮光罩消光性能測(cè)試。現(xiàn)有星敏感器測(cè)試系統(tǒng)，都為多項(xiàng)指標(biāo)各自獨(dú)立的單一測(cè)試系統(tǒng)，需多臺(tái)設(shè)備分別完成測(cè)試。通用做法是用獨(dú)立的設(shè)備分別測(cè)試星敏感器性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供應(yīng)用于衛(wèi)星定位星敏感光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)整檢測(cè)設(shè)備，以能測(cè)試星敏感器所有性能指標(biāo)的測(cè)試系統(tǒng)，解決星敏感器性能指標(biāo)的所有測(cè)試集中測(cè)試問(wèn)題，提高測(cè)試效率。
[0006]本實(shí)用新型的目的將通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):包括平行光管、光源積分球、多維調(diào)整系統(tǒng)、數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)、移動(dòng)導(dǎo)軌和手搖升降臺(tái)；平行光管旁安裝光源積分球，在平行光管開(kāi)口前方安裝多維調(diào)整系統(tǒng)，多維調(diào)整系統(tǒng)上安裝手搖升降臺(tái)，在手搖升降臺(tái)上安裝數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)，在數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝移動(dòng)導(dǎo)軌多維調(diào)整系統(tǒng)固定在移動(dòng)導(dǎo)軌上。
[0007]尤其是，顯微成像系統(tǒng)安裝在多維調(diào)整系統(tǒng)上，多維調(diào)整系統(tǒng)旁安裝控制系統(tǒng)及終端，控制系統(tǒng)及終端分別與平行光管、光源積分球、顯微成像系統(tǒng)、多維調(diào)整系統(tǒng)以及氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)連接。
[0008]尤其是，多維調(diào)整系統(tǒng)上安裝顯微成像系統(tǒng)，顯微成像系統(tǒng)中包含探測(cè)器。
[0009]尤其是，移動(dòng)導(dǎo)軌為具有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的板型承載裝置，其端部連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件。
[0010]尤其是，平行光管和顯微成像系統(tǒng)與待測(cè)產(chǎn)品同軸安置，其中待測(cè)產(chǎn)品位于平行光管和顯微成像系統(tǒng)之間。
[0011 ] 尤其是，平行光管采用離軸拋物反射結(jié)構(gòu)，焦點(diǎn)位于側(cè)面，開(kāi)口直徑為φ 300mm。
[0012]尤其是，光源積分球內(nèi)部采用溴鎢燈作為光源，出口處的光輻射面均勻性達(dá)到98%, ±30度內(nèi)角均勻性為98%。
[0013]尤其是，顯微成像系統(tǒng)輸出連接工控機(jī)視頻采集口，其中，探測(cè)器選用高精度寬譜段CCD，其分辨率為1024 X 1024，像元尺寸為12 μ m。
[0014]尤其是，移動(dòng)導(dǎo)軌上的多維調(diào)整系統(tǒng)包含多個(gè)高精度電動(dòng)位移臺(tái)，其中顯微成像系統(tǒng)安裝平臺(tái)，最大負(fù)載重量為15kg，上下高程為±25mm，前后及左右行程分別為±25mm，分辨率為0.2 μ m，精度為I μ m。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果:可測(cè)鏡頭實(shí)際工作焦距、鏡頭各個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的畸變、鏡頭和CCD探測(cè)器組成光電探頭的畸變、鏡頭在中心波長(zhǎng)內(nèi)的透過(guò)率，可對(duì)鏡頭于工作波段范圍內(nèi)的實(shí)際彌散斑大小測(cè)試、可測(cè)光電探頭的后工作距、可測(cè)遮光罩的雜散光保護(hù)角、可測(cè)相應(yīng)保護(hù)角下的平均消光效率或消光系數(shù)；在同一設(shè)備上即可解決星敏感器性能指標(biāo)的所有測(cè)試，又能確保測(cè)試精度，顯著提高星敏感器光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)試調(diào)整效率。能兼顧保護(hù)測(cè)試人員、產(chǎn)品和設(shè)備的安全，維護(hù)簡(jiǎn)單，管理容易，使用可靠方便。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1中離軸平行光管光學(xué)系統(tǒng)光路圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1中多維精密調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1中數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記包括:平行光管1、光源積分球2、待測(cè)產(chǎn)品3、顯微成像系統(tǒng)4、多維調(diào)整系統(tǒng)5、控制系統(tǒng)及終端6、數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)7、移動(dòng)導(dǎo)軌8、氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)9、探測(cè)器10、手搖升降臺(tái)
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【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型原理在于，在確保各項(xiàng)測(cè)試精度的前提下，綜合所有的星敏感器性能指標(biāo)的測(cè)試，使測(cè)試效率極大提高。星敏感器光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)整、檢測(cè)系統(tǒng)由離軸拋物面平行光管、光源積分球、數(shù)據(jù)采集與包含科學(xué)級(jí)CCD探測(cè)系統(tǒng)和弱光探測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的處理系統(tǒng)、電控多維精密調(diào)整系統(tǒng)、顯微探測(cè)系統(tǒng)、高精度數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)等部分組成。
[0022]本實(shí)用新型包括:平行光管1、光源積分球2、多維調(diào)整系統(tǒng)5、數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)7、移動(dòng)支架8和手搖升降臺(tái)U。
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例1:如附圖1和附圖3所示，平行光管I旁安裝光源積分球2，在平行光管I開(kāi)口前方安裝多維調(diào)整系統(tǒng)5，多維調(diào)整系統(tǒng)5上安裝手搖升降臺(tái)11，在手搖升降臺(tái)11上安裝數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)7，在數(shù)控精密轉(zhuǎn)臺(tái)7上安裝移動(dòng)導(dǎo)軌8多維調(diào)整系統(tǒng)5固定在移動(dòng)導(dǎo)軌8上。手搖升降臺(tái)11解決了光源積分球2和被測(cè)產(chǎn)品3與平行光管I相對(duì)高度配合問(wèn)題。
[0025]顯微成像系統(tǒng)4安裝在多維調(diào)整系統(tǒng)5上，多維調(diào)整系統(tǒng)5旁安裝控制系統(tǒng)及終端6，控制系統(tǒng)及終端6分別與平行光管1、光源積分球2、顯微成像系統(tǒng)4、多維調(diào)整系統(tǒng)5以及氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)(9)連接。
[0026]前述中，多維調(diào)整系統(tǒng)5上安裝顯微成像系統(tǒng)4，顯微成像系統(tǒng)4中包含探測(cè)器10。顯微成像系統(tǒng)由高精度平場(chǎng)復(fù)消色差顯微鏡、中繼物鏡及CXD探測(cè)器組成。
[0027]前述中，移動(dòng)導(dǎo)軌8為具有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的板型承載裝置，其端部連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件。
[0028]前述中，平行光管I和顯微成像系統(tǒng)4與待測(cè)產(chǎn)品3同軸安置，其中待測(cè)產(chǎn)品3位于平行光管I和顯微成像系統(tǒng)4之間。
[0029]前述中，平行光管I用于模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處的恒星發(fā)光特性。為了滿足200nm?1400nm的寬光譜范圍，不用傳統(tǒng)的透射鏡，而采用離軸拋物面鏡反射。由于被測(cè)星敏感器光譜覆蓋紫外到近紅外范圍較寬，一般的透射式平行光管很難保證在寬光譜色差、二級(jí)光譜得到很好校正，全反射式離軸平行光管可滿足寬光譜像差校正的需要。
[0030]如附圖2所示，平行光管I通過(guò)調(diào)整光源強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行8個(gè)星等模擬。平行光管I開(kāi)口直徑為Φ 300mm，與光源積分球連接時(shí)會(huì)無(wú)漏光，換焦面附件時(shí)便于拆卸。
[0031]前述中，光源積分球2是一個(gè)內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的空腔球體，又稱(chēng)光度球，光通球等。球壁上開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)窗孔，用作進(jìn)光孔和放置光接收器件的接收孔。光源積分球2的內(nèi)壁應(yīng)是良好的球面，通常要求它相對(duì)于理想球面的偏差應(yīng)不大于內(nèi)徑的0.2% ;球內(nèi)壁上涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系數(shù)接近于I的材料。常用的材料是氧化鎂或硫酸鋇，將它和膠質(zhì)粘合劑混合均勻后，噴涂在內(nèi)壁上。氧化鎂涂層在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的光譜反射比都在99%以上，這樣，進(jìn)入光源積分球的光經(jīng)過(guò)內(nèi)壁涂層多次反射，在內(nèi)壁上形成均勻照度。為獲得較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，光源積分球2的開(kāi)孔比應(yīng)盡可能小。開(kāi)孔比定義為光源積分球2開(kāi)孔處的球面積與整個(gè)球內(nèi)壁面積之比。為了模擬不同譜段、不同星等恒星輻射特性，利用連續(xù)可調(diào)的星模擬器模擬不同星等的弱光輻照，通過(guò)光源積分球2與平行光管I來(lái)配合模擬，其中光源積分球2內(nèi)部采用溴鎢燈作為光源，光線經(jīng)過(guò)光源積分球2腔體均勻后，可出射不同譜段的寬光譜均勻光輻射。光源積分球2光源的出口均勻性影響最終成像圖像輸出信號(hào)的均勻性。由光源積分球理論可知積分器開(kāi)口的面均勻性跟光源積分球大小、內(nèi)涂層材料的反射率以及開(kāi)口大小有關(guān)。光源積分球2涂層材料的穩(wěn)定性和漫反射率較高，使得出口處的光輻射面均勻性達(dá)到98%，角均勻性(±30度內(nèi))為98%。
[0032]前述中，顯微成像系統(tǒng)4連接控制系統(tǒng)采集口。
[0033]前述中，顯微成像系統(tǒng)4由高精度平場(chǎng)復(fù)消色差顯微鏡、中繼物鏡及CXD探測(cè)器組成。顯微探測(cè)系統(tǒng)確保在CCD靶面上有較高的成像質(zhì)量。其中CCD選用高精度寬譜段CCD，其分辨率為1024 X 1024，像元尺寸為12 μ m。顯微成像系統(tǒng)4配合科學(xué)級(jí)CXD可實(shí)現(xiàn)高精度星點(diǎn)目標(biāo)的采集，采集星敏感器所成的像通過(guò)顯微系統(tǒng)對(duì)星點(diǎn)圖像進(jìn)行光學(xué)細(xì)分，最后進(jìn)一步通過(guò)軟件細(xì)分可完成星點(diǎn)目標(biāo)圖像處理，實(shí)現(xiàn)高精度畸變、彌散斑、焦距等測(cè)試。另夕卜，為了滿足星敏感器整機(jī)測(cè)試的需要，顯微成像系統(tǒng)4可方便拆卸，不影響星敏感器安裝