一种大幅宽空间光学遥感器调焦控制系统设计

《一种大幅宽空间光学遥感器调焦控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、’、，．j’、，．j’、，．j原书缺此页第2期郑君等：一种大幅宽空间光学遥感器调焦控制系统设计试验验证与结果分析试验验证包括实验室里的性能测试和实地外景成像测试。通过精确的数据测试和实物图像拍摄测试，能充分验证调焦控制系统的设计效果。3．1调焦控制系统性能测试验证3．1．1测试验证方案根据式(2)求得本文验证用光学遥感器的焦深，调焦分辨率设计值应小于半焦深的1／5，设计数值应优于o．002Omm才能满足调焦精度要求。综合考虑机械加工误差、装配装调误差，以及在轨工作温度均衡变化等环境因素引起的遥感器光学系统变化，分析确定遥感器焦平面在光轴方向±2．oomm

2、的调焦行程可满足调焦范围要求。同时，根据光学系统仿真，焦面移动的角偏精度须优于10”的设计要求。为了充分验证上述性能指标，在洁净度10万级的实验室里进行直线度测试和精度测试。直线度测试采用经纬仪测角法。如图5所示，在焦面机构中间粘贴了基准镜，测试时，经纬仪瞄准基准镜，将调焦机构由一个极限位置经中间位置移向另一个极限位置，分别记下经纬仪在各个位置的水平角和竖直角的读数，通过不同位置的角度来判断调焦过程中焦面机构运动的直线性。精度测试是指焦面机构实际运动位移和理论要求的位移之差。测试中采用激光干涉仪，调焦系统以一定的步数驱动调焦组件运动，每次调节一定步数时，

3、记录每次运动后焦平面结构的位置值(即激光干涉仪读数)，并计算出每次运动位移与要求位移的差值Di，求出所有差值的平均值D，从而计算出残差S：一D，一D，残差的标准差见式(5)。根据正态分布的3d原则，调焦测试的最大误差为3d。西一丢妻D，(4)行=厂了——；『————一口一．／—匕1∑(Di—D)z口一√ij刍。ui—u厂(5)图5调焦控制系统测试Fig．5Testoffocusingcontrolsystem3．1．2测试验证结果与分析调焦范围测试结果见表2，直线性测试结果见表3，调焦精度测试结果见表4，残差S：统计曲线见图6。分析可得：(1)实际测试范

4、围为±2．72mm，优于调焦范围设计要求±2．00mm。(2)实际测试验证结果优于O．0018mm，优于调焦分辨率设计要求o．002omm。(3)根据表2，大范围移动时，焦面在水平角和竖直角方向的偏角变化在6”以内，满足10”的设计要求。(4)根据表3，小范围移动时，焦面在水平角和竖直角方向的偏角变化在1”以内，满足10”的设计要求。(5)根据表4和图6，由式(4)和式(5)得出调焦系统的最大误差为3d一3×o．0004一o．0012mm。在±2．176omm调焦行程范围内，最大误差为1．2“m。参照文献[1，3，9]的测试情况，从调焦精度测试效果来看，

5、性能测试结果较好。表2调焦控制系统范围测试TabIe2RangetestforfocusingcontmIsystem转向调焦步数理论移动距离／mm实测读数／mm水平角／(。)水平角差值／(”)竖直角／(。)竖直角差值／(”)清零O．000OO．OOOO59．903189．95l1正16002．720O2．722159．90444．680O89．9497—5．0400反1600O．000O0．001359．903lO．000O89．9497—5．0400反1600一2．720O一2．721559．90392．880089．950O一3．960O正1600

6、0．000OO．000159．90392．880089．950O一3．960O航天器工程表3调焦控制系统直线性测试Table3Lineartestforfocusingcontrolsystem步骤调焦步数水平角／(。)水平角差值／(”)竖直角／(。)竖直角差值／(”)清零j9．904289．9500反向第1步128j9．9042O．000089．9500O．000O反向第2步128j9．90420．000O89．950O0．OOOO反向第3步128j9．9042O．000O89．95000．OOOO反向第4步128j9．9042O．OOOO89．950

7、OO．000O反向第5步128j9．9042O．000O89．95000．0000正向第6步12859．9042O．000O89．950O0．OOO0正向第7步12859．9044O．720O89．95000．OOOO正向第8步12859．9044O．720O89．950OO．OOO0正向第9步12859．9044O．720O89．950O0．OOOO正向第】O步12859．9044O．720O89．950OO．OOOO表4调焦精度测试Table4FOcusingaccuracytest次数方向和步数理论移动距离／mm双频读数／mm差值D，／mm残差S：

8、／mm起始位置0．000O0．000OO．OOO0O．OOOO第l步反向128步