[发明专利]空间光束绝对位置测量装置及校准方法

说明书

本发明为空间光束绝对位置测量装置及校准方法，涉及空间光学精密测量领域，解决了精密测量平台装调过程中无法对光束在特定全局坐标系下的绝对位置进行直接测量的问题。技术特征包括光束绝对位置测量机构；所述光束绝对位置测量机构包括基板、透镜组、半反半透镜组件以及两组反射镜组件、第一四象限探测器以及第二四象限探测器；所述透镜组、半反半透镜组件以及反射镜组件分别固定在基板上，所述透镜组放置在基板的最前端，所述半反半透镜固定在透镜组后，所述第一四象限探测器放置在半反半透镜组件上方，两组所述反射镜设置在半反半透镜组件的后方，所述第二四象限探测器放置在反射镜组件后侧一端。

技术领域

本发明涉及空间光学精密测量技术领域，特别涉及空间光束绝对位置测量装置及校准方法。

背景技术

在空间光学精密测量领域，光束在系统内的位置精度直接影响着系统的测量精度。例如，空间引力波测量及重力场测量过程中，光束指向精度影响着远端航天器对于光束的捕获难易程度，并且可能会导致由超差引起的校准参数失准等问题。在空间光学精密测量平台的搭建过程中，精密的测量设备是保证精确装配的必要条件。为了降低系统频率噪声以及提高信噪比，需要一种高精度高稳定性的光束(绝对)位置测量系统。随着当前精密测量技术的不断发展，对于系统精度的要求也不断提高，光束测量装置也应向着高精度、高稳定度、参数绝对化的方向发展。

三坐标测量机被广泛应用在装配过程中的精密测量领域，可无法实现对光束位置的直接测量。自准直仪等传统光束测量设备也只能测量出光束间角度的相对位置偏差。而空间光学精密测量平台通常由多束复杂的干涉光路组成，发生干涉的两束光之间的角度和位置偏差将会导致干涉信号的对比度下降以及引起频率耦合噪声。因此，为了提高测量平台的装配精度及生产效率，在空间精密测量平台的搭建过程中需要对光束在特定全局坐标系下的绝对位置进行测量。

发明内容

本发明要解决现有技术中的精密测量平台装调过程中无法对光束在特定全局坐标系下的绝对位置进行直接测量的技术问题，提供空间光束绝对位置测量装置及校准方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

空间光束绝对位置测量装置及校准方法，包括光束绝对位置测量机构；

所述光束绝对位置测量机构包括基板、透镜组、半反半透镜组件以及两组反射镜组件、第一四象限探测器以及第二四象限探测器；

所述透镜组、半反半透镜组件以及反射镜组件分别固定在基板上，所述透镜组放置在基板的最前端，所述半反半透镜固定在透镜组后，所述第一四象限探测器放置在半反半透镜组件上方，两组所述反射镜设置在半反半透镜组件的后方，所述第二四象限探测器放置在反射镜组件后侧一端。

优选的，所述反射镜组件包括支撑座，反射镜以及压圈；

所述支撑座的底部与基板螺旋连接，反射镜放置在支撑座内，所述压圈设置在支撑座的内部进行限位。

优选的，所述透镜组包括凸透镜、凸透镜镜框、隔圈、透镜组座、凹透镜以及凹透镜镜框；

凸透镜-及凹透镜分别固定在对应的凸透镜镜框以及凹透镜镜框中，凸透镜与凹透镜的轴向位置精度通过隔圈来固定，透镜组座通过多个螺钉与基板连接固定

优选的，所述校准方法包括以下步骤：

步骤一：采用一束稳定的外部准直光作为校准光束，并在铟钢基板上建立起该装置的参考坐标系。

步骤二：将该光束测量装置绕校准光束旋转并移动，记录参考坐标系原点位置。拟合出校准光束在全局坐标系下的位置。

步骤三：通过坐标变换，将光束变换到参考坐标系下，由此找到光束在参考坐标系下的位置参数。

优选的，所述基板材质为铟钢。

本发明具有以下的有益效果：