精指向机构45°扫描镜光矢量轨迹正交性研究

在空间激光通信终端中,精指向机构45°扫描镜振动轴绕不同轴系振动时,捕获跟踪CMOS相机上的扫描轨迹不正交,使得激光终端扫描概率降低、光轴在轨标定难度增大。为研究其内在机理,利用光学追迹的方法建立三维光矢量扫描轨迹模型,计算并仿真45°反射镜振动轴沿两组常用正交轴扫描时,CMOS相机上光矢量轨迹的正交性,搭建实验测试系统验证该计算仿真在精指向机构扫描过程反射光矢量的性能。研究结果表明:45°扫描镜振动轴绕P=(1/2,-1/2,√2/2)^(T)和P′=(1/2,-1/2,-√2/2)^(T)振动扫描轨迹的不正交度为19.47°,不随扫描角度的变化而发生变化,实验验证和理论结果一致;45°扫描镜振动轴绕z轴和P=(√2/2,-√2/2,0)^(T)振动时,由扫描角度和扫描轨迹正交性曲线关系,得出CMOS相机上扫描轨迹夹角随着扫描角度变化而变化,当扫描角度为9 mrad时,扫描轨迹的不正交度为6.4 mrad。该研究对空间激光通信终端精指向机构扫描的内在机理、安装方式、轴外视场光轴标定等有深刻的认识和指导意义。

45°二维扫描镜扫描轴系特性分析

对工作于三轴稳定平台的45°扫描镜绕不同轴系摆动时的摆动范围及扫描轨迹进行了分析比较,给出了扫描镜选用不同轴系时的扫描摆动角度的计算方法,在工程应用中具有重要实用意义。

消除45°旋转扫描反射镜像旋转系统的研究及应用

研制了在宽波段范围内采用“Ｋ镜”来消除４５°旋转扫描反射镜像旋转的系统，并进行了理论上的推导和海洋卫星水色扫描仪的实际应用，证明该系统能很好地消除４５°旋转扫描反射镜产生的像旋转，从而提出４５°旋转扫描反射镜加“Ｋ镜”

45°倾斜镜多自由度精调结构设计研究

对于高准确度光学系统,光学元件及其支撑机构之间的简单连接很难使光路对准并满足公差要求,本文介绍了一种在光学系统中能够对光路进行折转或分束的45°倾斜镜的精调支撑机构.该倾斜镜支撑结构采用了多自由度精调方式,能够在实现两维倾斜调整的同时,实现相互垂直光路的方向平移.设计中使用的柔性元件使结构的倾斜调整准确度达到角秒级,实现0-10 mm的位移,同时借鉴现有的燕尾槽导轨平移技术节省加工成本和减小周期,并且借助有限元分析软件,对机构中的关键部分进行了详尽的分析和论证.整个研究方法可作为同类光机系统设计时的参考,在光学系统的光路调整中有较大的应用价值.

45°指向镜成像畸变特性分析和校正

为扩大观测范围,航天遥感仪器通常采用45°指向镜扫描。在采用多元探测器的遥感仪器中,焦平面上所成的像不允许产生像旋,否则会使各个像元所对应的视场无法配准。因此,研究相应的像消旋方法,消除45°指向镜成像系统带来的像旋转,使其能够更好地应用于生产实践,是一个十分迫切的问题。对45°指向镜生成的图像的畸变特性进行了分析,同时根据每个像元坐标与地面坐标的对应关系,给出了校正图像畸变的方法。合成图像和真实图像的模拟实验结果表明:提出的畸变校正方法能够很好地校正45°指向镜的成像图像,在工程应用中具有重要的实用意义。

45°旋转扫描镜多元并扫的红外图像校正建模与仿真研究

对某遥感卫星红外扫描成像仪45°旋转扫描镜多元并扫成像中产生的图像像旋现象进行了分析,构建了图像校正模型。阐述了像旋产生的机理及图像校正方法。通过对遥感图像的仿真分析,初步验证了地面软件消像旋方案的正确性与可行性。

45°旋转镜加K反射镜扫描特性讨论

讨论了采用４５°旋转镜加Ｋ反射镜实现多元扫描的可行性。分析表明该扫描模式虽然可以消除单独４５°旋转镜带来的像旋转问题，但只能在严格保证初始同相位、转速稳定时才能实现，且存在偏振较大的问题。

二维扫描镜扫描特性理论分析

在航天遥感仪器中,为了缩小二维指向镜的大小可将45°镜偏转一定角度,如60°镜。在光学反射矢量理论基础上,对不同角度指向镜的摆动范围、像旋特性进行分析比较。从扫描特性角度分析了倾斜扫描镜使其减小尺寸的可行性。

航空相机的像旋转特性分析及其补偿方法

航空相机在多航迹成像方式中,随着45°反射镜绕光轴旋转对物进行扫描,物体反射像也将绕光轴进行旋转,为此必须采取消除像旋转的措施来保证成像质量。为阐述产生像旋转的原因,分析了扫描反射镜的像旋转特性;并在探讨消除像旋技术理论的基础上,提出了一种反射镜与探测器同步转动消除像旋转的方法。在多航迹工作方式中,此方法为相机扫描机构连续扫描成像提供了必要条件。利用此方法还改进了以往步进式扫描机构的惯量大、扫描效率低的问题,并在实际工程中得以应用和证明。试验结果表明,该方法的同步旋转误差小于1/3像元,能够获得良好的图像效果。

摆扫式面阵CCD航空相机的像旋转分析

航空相机在进行拍照时,通常采用45°扫描反射镜绕光轴摆扫或步进,进行多行迹摆扫式拍照,以增大对地面景物的观测范围,但当扫描镜绕光轴旋转对物体进行观测时,物体反射像也将绕轴进行旋转,目标相对探测器(CCD)产生了像旋转。通过运用光线矢量与光轴旋转变换的方法,建立了相机的数学模型。根据该模型,针对扫描反射镜旋转所产生的像旋转,利用光学矩阵建立了扫描镜转角与像旋转角之间的关系,对比各种消除像旋方法的优缺点,提出了采用扫描镜与像面旋转机构同步旋转结合的方法实现消除像旋,为工程设计提供了必要参考。

光学像消旋系统在FY-3 MERSI图像定位中的应用

45°旋转扫描反射镜模式是一种最常见的光机扫描模式。但45°镜的旋转反射会产生像旋转,对于线列探测器并扫成像系统时会产生轴外视场无法配准。在遥感图像地理定位计算中,如果只考虑45°旋转扫描反射镜的反射成像,也同样会造成地理定位结果在轴外的大误差。在遥感图像地理定位处理中,计算了K镜反射特性矩阵,通过光学矢量反射和旋转计算,在图像地理定位结果中消除了轴外误差。在分析了45°旋转扫描反射镜产生像旋转原因基础上,给出了在遥感图像地理定位中45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统的处理方法。将该方法用于FY-3 MERSI 10元并扫探测器的遥感图像地理定位处理,在图像定位结果中减小了误差,地理定位结果平滑连续。并讨论了45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统对遥感图像地理定位可能造成的其他误差。该方法同样适合于其他45°旋转扫描反射镜和K镜像消旋系统以及多元并扫遥感仪器的图像地理定位。

“HY—1A”卫星海洋水色扫描仪像旋转图像校正处理

"海洋1"号("HY—1A")卫星海洋水色扫描仪由于K镜的失效而出现了像旋现象,对获得的卫星图像质量产生直接影响。基于光学反射矢量理论,分析了多元探测器并行扫描方式下45°扫描镜加K镜的扫描轨迹特征,利用图像之间的相关性,首先自动寻找K镜停转的准确角度,然后根据K镜的停转角度与多元并扫理论对像旋图像进行了校正处理,获得了可用的校正图像。

被动太赫兹成像二维扫描技术

太赫兹成像受探测器像元数少和无法进行大规模面阵集成的限制,大视场成像不可避免地要用到二维扫描。45°镜具有尺寸小,稳定性好,幅宽大等特点,可以用来实现被动太赫兹二维扫描成像。详细分析了45°镜扫描成像的工作原理和扫描方式,提出了绕Z轴摆动实现水平扫描,绕Y轴摆动实现垂直步进的扫描方案,计算了扫描轨迹,边沿视场成像畸变约3.2%,并通过成像实验对扫描方案进行了验证,得到了大视场下的被动太赫兹二维扫描图像。

DTM350—600磨煤机大轴断裂分析

针对陕西渭河发电有限责任公司5号炉磨煤机乙磨大轴断裂失效进行了金属分析。结果表明应加强制造质量监控和实施设备全过程金属监督。