航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统及方法：测量架：负责固定所有的传感器；传感器：共有多个安置于测量架的下方，分别对准测量架所覆盖的中心镜和子镜的顶面；回转机构：负责带动整个测量架转动，实现对整个光学系统的所有子镜和中心镜的高度进行检测；电缆：为集束电缆，沿测量架进行走线，连至控制器；控制器：控制回转机构转动并读取所有传感器的数据，对获得的数据进行处理；校准系统：修正和补偿测量架的变形与传感器的安装误差；底座：固定回转机构的平台，为校准系统提供安装空间；本发明专利技术的技术方案可以显著缩小一次性测量范围，有效解决了大范围与高精度的矛盾。精度的矛盾。精度的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及航天领域，具体地，涉及一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着航天在轨组装技术的不断发展，越来越多的大型在轨组装式光学系统开始得到实际应用。这些大型组装时光学系统常常有多个子镜组成，光学系统尺寸越大，构成系统的子镜数目也随之成绩和级数速度增大(如图1所示)。因此，如何保证这些数目众多的子镜能够处在光学设计所要求的平面或者曲面之上，成为在轨拼接式光学系统能否成功实现的关键所在。为此，在轨调整将成为唯一的选项和技术路径，而如何在轨检测所有子镜的共面度成为核心关键环节。
[0003]经过检索，专利文献CN103759922A公开了一种航天遥感器二维指向镜指向精度测量方法,建立了二维指向镜分别绕滚动轴和俯仰轴转动时镜面法线空间运动轨迹的数学模型；利用经纬仪对镜面法线的空间轨迹进行测量；结合数学模型和测量数据,利用特征根最小二乘法对数据进行处理；将数据处理结果作为依据反馈二维指向镜控制器。
[0004]专利文献CN10714424A公开了一种基于景深补偿的双目视觉高精度测量方法属于计算机视觉测量
,涉及一种基于景深补偿的双目视觉高精度测量方法。该方法首先对两个相机进行初始位置的标定,然后将二维靶标与左右相机平面进行调平,求解该位置的畸变系数,并求解左右相机间的结构参数；然后,将平面靶标向左右相机平面方向进行平移,进行参数标定；建立景深方向的径向畸变补偿模型,对不同深度信息的测量结果进行测量精度补偿,实现双目相机在景深方向的高精度测量。
[0005]专利文献CN108344360A一种视觉测量系统的激光扫描式全局校准装置及方法公开了一种视觉测量系统的激光扫描式全局校准装置及方法,包括：将两个线激光器固定安装在一个多自由度转台上,控制转台旋转,将激光平面投射到待校准的摄像机视野中,借助平面特征点靶标标定在此摄像机坐标系下的激光平面方程,多次旋转转台使激光平面在此摄像机视野中变换位置,并继续标定激光平面。旋转转台使激光平面投射到另一个待校准的摄像机视野中标定激光平面。通过转台实时输出的转动数据,及标定出的激光平面分别在摄像机坐标系下和转台坐标下的激光平面方程,以激光平面为媒介,求解出两个待校准的摄像机之间的位置参数,即旋转矩阵和平移矢量。
[0006]然而，实现众多子镜共面度的检测非常困难，主要难点如下：其一，各个子镜的高度注定参差不齐，因此整个光学系统的子镜共面度属于大尺寸、多目标、三维位置与姿态测量问题，难度极大；其二，检测系统本身的刚度、稳固性和稳定性将不可避免地将直接影响最终的共面度的测量精度，这也是最大的障碍；其三，检测系统如何标定与校准，实现精度的溯源，是保证在轨检测精度与可信度的保证，也是一个不可回避的难题；其四，在轨检测面临的大幅度温差变化，检测系统的热稳定性难于保证检测精度的要求。
[0007]上述问题成为实现光学系统在轨检测到关键所在，也是目前行业内尚无法解决的
技术难题之一。
[0008]专利文献CN109813240A(申请号：CN201910160359.8)公开了一种电连接器的共面度检测装置，包括：基准平台，基准平台上设有将电连接器移动至检测孔处的定位调整器；二维激光位移传感器，由激光发射端射出的扇形激光面可被位于检测孔处的电连接器反射至激光接收端；控制器，分析在电连接器待测区域内焊接脚部最低处的位置信息和底座部底面的位置信息、并且计算焊接脚部最低处和底座部底面的高度差，判断所述高度差是否超过共面度阈值；显示器，显示器用于显示由轮廓线信息转化而成的轮廓线图像、以及电连接器的共面度是否合格的检测结果。但该专利技术不是用于航天领域。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统及方法。
[0010]根据本专利技术提供的一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，包括：
[0011]测量架：位于子镜上方预设距离处，能够覆盖一个中心镜和预设数值数量的子镜，负责固定所有的传感器，保持所有传感器的位置准确和稳定；
[0012]传感器：共有多个安置于测量架的下方，分别对准测量架所覆盖的中心镜和子镜的顶面；
[0013]回转机构：为中心回转系统，顶部与测量架连接；负责带动整个测量架转动，实现对整个光学系统的所有子镜和中心镜的高度进行检测；
[0014]电缆：为集束电缆，为测量架上传感器以及回转机构的电缆合成一束，沿测量架进行走线，连至控制器；
[0015]控制器：控制回转机构转动并读取所有传感器的数据，对获得的数据进行处理，得到共面度检测结果；
[0016]校准系统：布置于检测系统一旁，修正和补偿测量架的变形与传感器的安装误差；
[0017]底座：固定回转机构的平台，为校准系统提供安装空间；
[0018]优选地，所述的测量架为轻质高刚性结构；
[0019]优选地，所述的传感器为激光位移传感器，采用激光三角测距原理实现子镜顶面高度的非接触测量。
[0020]优选地，所述的传感器的数量应保证中心镜和每个子镜测量时至少有3个传感器能够工作。
[0021]优选地，所述的回转机构每次转过一定角度后开始测量，其转动的角度保证传感器能够测量下一组子镜的顶面高度，该角度称之为分度角。
[0022]根据本专利技术的一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测方法，采用所述的航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，执行包括：
[0023]步骤S1：将测量架置于校准系统之上，记录所有传感器的测量值，并保存作为基准值；
[0024]步骤S2：将测量架安置于被测光学系统之上，记录所有传感器的测量值，并与之前保存的基准值相减，得到每个传感器的测量偏差值；
[0025]步骤S3：分别针对中心镜和每个子镜所对应的三个传感器进行平均处理，得到中
心镜和各个子镜的高度值；
[0026]步骤S4：将每个子镜的高度值与中心镜的高度值相减，得到该子镜相对于中心镜的共面度偏差值；
[0027]步骤S5：在控制器的控制下，驱动回转机构转动预设角度，使得测量架对转下一组子镜；
[0028]重复步骤S2至步骤S5，完成剩余所有子镜的测量，得到所有子镜相对于中心镜的共面度偏差值。
[0029]优选地，所述的测量架为轻质高刚性结构；
[0030]优选地，所述的传感器为激光位移传感器，采用激光三角测距原理实现子镜顶面高度的非接触测量。
[0031]优选地，所述的传感器的数量应保证中心镜和每个子镜测量时至少有3个传感器能够工作。
[0032]优选地，所述的回转机构每次转过一定角度后开始测量，其转动的角度保证传感器能够测量下一组子镜的顶面高度，该角度称之为分度角。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0034]1、本专利技术的技术方案可以显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，其特征在于，包括：测量架(1)：位于子镜(8)上方预设距离处，能够覆盖一个中心镜(9)和预设数值数量的子镜(8)，负责固定所有的传感器(2)，保持所有传感器(2)的位置准确和稳定；传感器(2)：共有多个，安置于测量架(1)的下方，分别对准测量架所覆盖的中心镜(9)和子镜(8)的顶面；回转机构(3)：为中心回转系统，顶部与测量架(1)连接；负责带动整个测量架(1)转动，实现对整个光学系统的所有子镜(8)和中心镜(9)的高度进行检测；电缆(4)：为集束电缆，为测量架(1)上传感器(2)以及回转机构(3)的电缆合成一束，沿测量架(1)进行走线，连至控制器(5)；控制器(5)：控制回转机构(3)转动并读取所有传感器(2)的数据，对获得的数据进行处理，得到共面度检测结果；校准系统(6)：布置于检测系统一旁，修正和补偿测量架(1)的变形与传感器(2)的安装误差；底座(7)：固定回转机构(3)的平台，为校准系统(6)提供安装空间。2.根据权利要求1所述的航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，其特征在于：所述的测量架(1)为轻质高刚性结构。3.根据权利要求1所述的航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，其特征在于：所述的传感器(2)为激光位移传感器，采用激光三角测距原理实现子镜顶面高度的非接触测量。4.根据权利要求1所述的航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，其特征在于：所述的传感器(2)的数量应保证中心镜(9)和每个子镜(8)测量时至少有3个传感器能够工作。5.根据权利要求1所述的航天薄膜拼接式多子镜系统共面度在轨检测系统，其特征在于：所述的回转机构(3)每次转过一定角度后开始测量，其转动的角度保证传感器(2)能够测量下一组子镜(8)的顶面高度，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽平，赵枝凯，赵发刚，王海鹏，薛久明，刘兴天，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：