[发明专利]一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法

说明书

本发明公开一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法，该发明基于角锥棱镜的自准直功能，将入射的准直光分成两束准直光，其中透射路准直光经过透射后到达角锥棱镜回转180度再次经过分光棱镜反射出射,透射路在经过分光棱镜透射到离轴平行光管后会聚CCD相机上，为初始原点；反射路准直光经过分光棱镜反射进入到第二个分光棱镜内,然后经过第二个分光棱镜反射路进入到测试系统内，经过第二个分光棱镜透射路后再经过角锥棱镜返回后再次经过第二分光棱镜反射进入另外一个系统(两个光束成180度分别照向两侧)。该系统可以快速测量卫星仓板变形情况。本发明装置结构简单、操作方法简单。

技术领域

本发明涉及一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法，适用于测试卫星仓板变形，高精度光轴监测，也适用于对准要求高的平面基准关系系统等领域。

背景技术

在航天事业快速发展的新时代，卫星成了不可或缺的承载工具，2018年中国发射了200多颗卫星，随着发射卫星的数量不断的增多。在国家不断提出新的航天思路，民用航天也成了新的主力军为航天事业不断添砖加瓦。伴随着航天事业的腾飞，对卫星的要求也越来越高，则在测量方法的精度及速度将有了更高的要求。对卫星来说，仓板的变形是非常重要的指标，传统方法测试卫星的仓板的变形采用的是徕卡经纬仪对准方法，然后进行测量立方棱镜方位测试。此专利提供一种快速测量卫星仓板变形的高精度方法，提供绝对平行的且成180度的两束光斑进行两个立方棱镜标定。此装置采用可见光光源，可以快速进行粗读准，然后采用高精度CCD相机探测器进行测试。

在航天过程中要求随着对分辨率的要求的提高，采用大口径已经成为了公认的趋势，在大口径的系统的装校的过程中光轴配准度是系统的关键技术指标之一，光轴的变化将直接影响到系统的探测水平，随着口径的增加系统的体积大、重量沉，此时测试时可能带来光轴配准的变化，尤其在带有偏振信息载荷、成像载荷及测距载荷都对高的同轴精度问题尤为突出，此专利可以能提供一个可见准直光来进行光轴配准，并可以实时监测光轴情况，为光轴配准上提供切实可行性方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速测量空间激光载荷光轴变化的装置及方法，该发明装置的使用，可以满足高精度同轴性的辅助装校和实时监测，同时也可以进行卫星平面基准镜的装校和测量等。该发明的特点主要体现在：1)结构简单，成本低廉；2)本发明调节方法简单，利用分光棱镜与角锥棱镜的相互作用建立一个互成180度的两束光；3)本发明可辅助对可见光系统的光轴建立与调整提供快速测量切实时测量的功能。

本发明装置如附图1所示，该装置的工作过程如下：

单模光纤激光器1发射自由激光在准直镜2的焦点处发射，经过准直镜2准直后进入一号分光棱镜(3)分成50：50的两束，其中一束激光透过一号分光棱镜(3)被光吸收体4吸收。另外一束光经一号分光棱镜3反射进入二号分光棱镜5分成50：50的两束光，反射光经过衰减片7后进入系统中。透射光进入到角锥棱镜6回转180度出射，再经过二号分光棱镜5反射进入到另一系统中。经角锥棱镜6回转180度后透过二号分光棱镜5及一号分光棱镜3进入离轴平行光管8会聚CCD相机9中，形成自检测光斑。为初始定标光斑。把调整好的系统放到被测系统10中，被测系统10由安装板10-1、基准镜10-2、基准镜10-3组成。测量时，首先将基准镜10-3反射光调制到自检光斑位置，然后读取基准镜10-2返回来的光斑质心，通过读取两个光斑的质心坐标差值Δ的一半，与所选的离轴平行光管8的焦距f的比值即为光轴的同轴精度δ。公式表示为：

δ＝Δ/2f

单位为urad

本发明一种快速测量卫星仓板变形的高精度的装置示意图如图1所示，其特征在于方法步骤如下：