一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，包括以下步骤：S1：通过波前测试分别得到各个波前传感器的测试视场位置和测试波像差；S2：将各个波前传感器的测试视场位置可视化；S3：初步安装一波前传感工装；S4：使波前传感工装上的各个波前传感器位于对应的测试视场位置；S5：进行波像差测试，得到相应波前传感器的实际波像差；S6：将实际波像差与测试波像差进行对比，根据对比结果调整波前传感工装，直至对比结果小于预设的残差RMS阈值，从而最终完成精度测试组件的装调。本发明专利技术提供一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，解决了目前常用的主动光学校正系统在校正能力验证阶段难以将波前传感器安装到正确的视场位置的问题。正确的视场位置的问题。正确的视场位置的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法


[0001]本专利技术涉及光学系统装调的
，更具体的，涉及一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，大口径光学成像系统在天文科学、地球科学、军事应用和民用生产等众多领域发挥着非常重要的作用。光学成像系统口径不断增加、焦距不断增长，光学成像系统整体包络尺寸变大，当光学成像系统支撑结构受到温度或外力等因素影响时，自身结构会产生形变，导致系统中不同光学元件之间相对位置发生变化，同时，光学镜面与支撑结构之间的状态也会受外界因素影响而发生改变，会导致镜面不同部位所受应力变化，引起镜面变形，这些问题会造成光学成像系统成像质量下降，降低其观测性能，进而无法获得有效数据，造成巨大经济损失，并且口径越大的光学成像系统，其成像质量受重力、环境等外界因素的影响就越显著。
[0003]主动光学校正技术是保证光学成像系统成像质量的有效手段，主要针对成像质量下降的光学成像系统开展位姿及像差校正，使其成像质量恢复到正常工作状态，为光学成像系统获取有效数据提供保证。目前常用的主动光学校正系统，一般是在安装完成的光学成像系统的像面多个位置处加装波前传感器作为波前接收器件，当光学成像系统受外界因素影响而成像质量下降时，由各个波前探测器同时获取不同视场已下降的波像差数据，利用主动光学算法解算出光学元件之间的矢调量，随后根据计算结果调整光学元件背部的促动器与多维调整台，调整光学元件之间的相对位置至正确状态，实现对光学成像系统成像质量的实时调整，从而保证系统波像差满足成像质量要求。但目前常用的主动光学校正系统在开展实际校正工作前的校正能力验证阶段难以将波前传感器安装到正确的视场位置，导致测得的波像差数据容易有所偏差，其校正精度无法保证，往往需要通过多次拆装来测试及验证，比较繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服目前常用的主动光学校正系统在校正能力验证阶段难以将波前传感器安装到正确的视场位置的技术缺陷，提供一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，包括以下步骤：
[0007]S1：确定待校正的光学成像系统的焦面位置，在确定的焦面上放置一激光干涉仪，并设置一标准平面镜与光学成像系统和激光干涉仪构成自准直测试光路，通过波前测试分别得到各个波前传感器的测试视场位置和测试波像差；
[0008]S2：将各个波前传感器的测试视场位置可视化；
[0009]S3：移开激光干涉仪，在光学成像系统的焦面上初步安装一波前传感工装，
[0010]所述波前传感工装上开设有多个用于安装波前传感器的机械接口，每个机械接口周围匹配设置一测试点光源；所述波前传感工装的底部安装有多维调整机构，用于调整波前传感工装的位姿；
[0011]S4：利用多维调整机构使波前传感工装上的各个波前传感器位于对应的测试视场位置；
[0012]S5：分别利用各个测试点光源进行相应视场的波像差测试，得到相应波前传感器的实际波像差；
[0013]S6：计算实际波像差与测试波像差的实际的残差RMS(Root Mean Square，均方根)值，并将实际的残差RMS值与预设的残差RMS阈值比较，
[0014]若实际的残差RMS值小于预设的残差RMS阈值，则固定波前传感工装，完成装调；
[0015]若实际的残差RMS值不小于预设的残差RMS阈值，则通过多维调整机构对波前传感工装进行调整，并返回步骤S5。
[0016]上述方案中，利用激光干涉仪获取各个波前传感器的测试视场位置和测试波像差，并将各个波前传感器的测试视场位置可视化；然后根据可视化的测试视场位置安装波前传感工装，利用波前传感工装上的测试点光源进行波像差测试以得到相应波前传感器的实际波像差；将实际波像差与测试波像差进行对比，根据对比结果调整波前传感工装，直至对比结果小于预设的残差RMS阈值，从而最终完成精度测试组件的装调，实现了在光学成像系统初装调阶段的主动光学校正系统的校正精度测试中精确安装波前传感器，且具备通用性较强的特点。
[0017]优选的，在步骤S2中，采用激光跟踪仪和标准球面镜将各个波前传感器的测试视场位置可视化。
[0018]优选的，将波前传感器的测试视场位置可视化的具体步骤为：
[0019]S2.1：在激光干涉仪的前方放置一标准球面镜以构成自准光路，得到干涉条纹；
[0020]S2.2：根据干涉条纹调整标准球面镜的位置使其球心与激光干涉仪的焦点重合；
[0021]S2.3：将激光跟踪仪的测试靶球放置于标准球面镜镜面上的任意一处，并通过激光跟踪仪记录测试靶球的位置，重复多次以得到测试靶球在标准球面镜镜面上的多个不同的位置；
[0022]S2.4：根据步骤S2.3得到的多个不同的位置拟合出标准球面镜的球心位置，所得球心位置即为测试视场位置，完成将测试视场位置可视化。
[0023]优选的，在步骤S4中，
[0024]分别在各个波前传感器表面放置一个激光跟踪仪的测试靶球，通过激光跟踪仪获取各个波前传感器的位置，然后根据步骤S2.3得到的各个标准球面镜的球心位置调整多维调整机构，使波前传感器的位置与标准球面镜的球心位置分别一一对应，从而实现将各个波前传感器位于对应的测试视场位置。
[0025]优选的，所述多维调整机构为六维调整机构，用于调整波前传感工装前后、左右、上下、俯仰、偏摆、滚转的位姿。
[0026]优选的，在步骤S5中，各个测试点光源发出的测试光束依次经光学成像系统、标准平面镜后原路返回，并由相应的波前传感器接收，得到实际波像差。
[0027]优选的，所述波前传感工装的框架大小与光学成像系统的像面大小一致。
[0028]优选的，所述测试点光源为LED光源。
[0029]优选的，所述波前传感器的数量为2～4个。
[0030]优选的，所述测试点光源距离匹配的波前传感器的边缘20mm。
[0031]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0032]本专利技术提供了一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，利用激光干涉仪获取各个波前传感器的测试视场位置和测试波像差，并将各个波前传感器的测试视场位置可视化；然后根据可视化的测试视场位置安装波前传感工装，利用波前传感工装上的测试点光源进行波像差测试以得到相应波前传感器的实际波像差；将实际波像差与测试波像差进行对比，根据对比结果调整波前传感工装，直至对比结果小于预设的残差RMS阈值，从而最终完成精度测试组件的装调，实现了在光学成像系统初装调阶段的主动光学校正系统的校正精度测试中精确安装波前传感器，且具备通用性较强的特点。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的技术方案实施步骤流程图；
[0034]图2为本专利技术中标准平面镜、光学成像系统和激光干涉仪构成自准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定待校正的光学成像系统的焦面位置，在确定的焦面上放置一激光干涉仪，并设置一标准平面镜与光学成像系统和激光干涉仪构成自准直测试光路，通过波前测试分别得到各个波前传感器的测试视场位置和测试波像差；S2：将各个波前传感器的测试视场位置可视化；S3：移开激光干涉仪，在光学成像系统的焦面上初步安装一波前传感工装，所述波前传感工装上开设有多个用于安装波前传感器的机械接口，每个机械接口周围匹配设置一测试点光源；所述波前传感工装的底部安装有多维调整机构，用于调整波前传感工装的位姿；S4：利用多维调整机构使波前传感工装上的各个波前传感器位于对应的测试视场位置；S5：分别利用各个测试点光源进行相应视场的波像差测试，得到相应波前传感器的实际波像差；S6：计算实际波像差与测试波像差的实际的残差RMS值，并将实际的残差RMS值与预设的残差RMS阈值比较，若实际的残差RMS值小于预设的残差RMS阈值，则固定波前传感工装，完成装调；若实际的残差RMS值不小于预设的残差RMS阈值，则通过多维调整机构对波前传感工装进行调整，并返回步骤S5。2.根据权利要求1所述的一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，其特征在于，在步骤S2中，采用激光跟踪仪和标准球面镜将各个波前传感器的测试视场位置可视化。3.根据权利要求2所述的一种用于主动光学校正系统的波前传感器装调方法，其特征在于，将波前传感器的测试视场位置可视化的具体步骤为：S2.1：在激光干涉仪的前方放置一标准球面镜以构成自准光路，得到干涉条纹；S2.2：根据干涉条纹调整标准球面镜的位置使其球心与激光干涉仪的焦点重合；S2.3：将激光跟踪仪的测试靶球放置于标准球面镜镜面上的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱硕，汪宗洋，黄剑翔，黄孙港，
申请(专利权)人：无锡学院，
类型：发明
国别省市：