Диссертация (1025532), страница 14
Текст из файла (страница 14)
С.А.Зверева» в производственных процессах контроля и аттестации аппаратурыШМАСР.3.4.Методики юстировки и контроля спектрометраПосле юстировки и контроля объектива спектрометра на свои посадочныеместа в корпус устанавливаются диспергирующее устройство и приемникизображения.Диспергирующееустройствовыставляетсяспомощьюавтоколлимационных теодолитов на расчетный угол относительно базовой кубпризмы.
В плоскости изображения возможно появление следующих типов105ошибок распределения изображения на фоточувствительной поверхностиприемника (Рисунок 3.9) [121].а)б)в)г)Рисунок 3.9. Ошибки распределения изображения на фоточувствительнойповерхности приемника: а) разворот спектра относительно строки приемникаизображения; б) разворот направления разложения спектра; в) сдвигспектральных полос по полю изображения; г) смещение шкалы длин волнЮстировка осуществляется по анализу изображения, поступающего сприемника изображения засвечивая входную щель разными источникамиизлучения.Процессюстировкипроисходититерационно,встрогойтехнологической последовательности операций для устранения всех ошибок,возникающих при сборке аппаратуры и достижения необходимого качестваизображения.Преждеотносительновсего,строкивыставляетсяпараллельностьфоточувствительнойспектральныхматрицы,путемлинийразворотаприемника на нужный угол. Разворот контролируется по изображениюмонохроматической линии, для этого входная щель спектрометра равномерно106засвечиваетсяизлучениемопределеннойдлиныволныспомощьюмонохроматора (Рисунок 3.10).а)б)Рисунок 3.10.
Юстировка разворота и положения спектра на фотозоне: а) схемаконтроля; б) синтезированное изображение монохроматических линий наприемнике излученияПоизображениюспектральнойлиниисприемникаизображенияопределяются «центры тяжести фигуры» по столбцу у левой (iлев, jлев) и управой (iправ, jправ) границ фотозоны по формулеini ЦТ i U i i ninU i i nгде U(i) – значение сигнала на строке i.,(3.15)107После чего вычисляется угол разворота изображения спектральной линииотносительно строки приемника. Разворот контролируется по несколькимспектральным линиям, распределенным по рабочему спектральному диапазону(Рисунок 3.10,б). «Центр тяжести» вычисляется с высокой точностью дотретьего знака после запятой, если фигура изображения монохроматическойлинии ложится на 3-5 пикселей, таким образом осуществляется контроль спогрешностью не более 1% от размера пикселя.Далее производится юстировка положения спектра на фотозоне.
Оназаключается в выставлении монохроматической линии заданной длины волныλ0 (геометрической серединой спектра) с заданной шириной d на требуемоерасчетное значение номера строки. Сдвиг по полю контролируется понескольким длинам волн, добиваясь, чтобы были освещены все элементыстроки. Юстировка положения спектра осуществляется поперечным сдвигомприемника изображения.Разворотнаправленияразложенияспектраотносительностолбцовматрицы приемника, возникает вследствие непараллельности плоскостиглавного сечения диспергирующего устройства к меридиональной плоскостиоптической системы.
Его удобно будет контролировать после установкивходного объектива (для юстировки и проверки спектрометра может бытьиспользованподходящийтехнологическийобъективсаттестованнымихарактеристиками).На Рисунке 3.11 представлена схема фокусировки входного объектива.Входная щель подсвечивается с внутренней стороны временным источникомизлучения. Изображение щели рассматривается с помощью длиннофокуснойзрительной трубы.
По величине расфокусировки, вносимой зрительной трубойдля получения резкого изображения с учетом увеличения, рассчитывается иустраняется величина расфокусировки входного объектива.108Рисунок 3.11. Схема контроля фокусировки входного объективаРазворот направления разложения спектра контролируется в такой жесхеме. Только вместо зрительной трубы используется коллиматор с тестобъектом в виде растра с тонкими штрихами, перпендикулярными входнойщели спектрометра.
Контроль осуществляется в рабочем диапазоне длин волнспектрометра.Изображениетест-объектапредставляетсобойлинии,направленные вдоль столбцов приемника (Рисунок 3.12).Рисунок3.12.Изображениетест–объектадляизмеренияразворотадиспергирующего устройстваПо изображению тест-объекта с приемника изображения определяютсяномер строки и столбца засвеченного линией элемента у верхней (iверх, jверх) и унижней (iниж, jниж) границ фотозоны и вычисляется угол arctgjверх jнижiверх iниж.Разворот контролируется по нескольким линиям, распределенным порабочему полю спектрометра. Угол разворота линий относительно столбца109матрицы приемника в изображении тест-объекта соответствует углу разворотаглавного сечения диспергирующего устройства и устраняется доворотом УД навычисленную величину.Окончательная юстировка УД осуществляется более чувствительнымспособомконтроляпоизображениютест-объектасчередующимисяперпендикулярно направлению входной щели черно-белыми штрихами,ширина которых подбирается так чтобы в изображении тест-объекта,формируемом на приемнике, штрихи были с пространственной частотой,близкой к частоте Найквиста.
При наличии непараллельности главного сеченияУД и меридиональной плоскости в изображении образуются наклонные полосыодинакового контраста, обусловленные возникновением муарового эффекта(Рисунок 3.13).Рисунок 3.13. Изображение тест–объекта для контроля качества изображенияспектрометра110Экспериментально было установлено, что угол наклона полос примерно в12 раз больше чем разворот главного сечения УД, при отъюстированном УДполосы будут расположены вертикально.В заключение юстировки производится контроль качества изображенияспектрометра с помощью коллиматора. Для каждой строки i() кадра врегистрируемой приемником изображении получается модулированный сигнал(Рисунок 3.13).
Огибающие амплитуды модуляции сигнала изображения вкаждом полупериоде аппроксимируются полиномами второго порядка вида:U1 (i( ), j ) p11 j 2 p12 j p13 ,(3.16)U 2 (i( ), ( j 1)) p21 ( j 1) 2 p22 ( j 1) p23 .(3.17)Коэффициенты полиномов p11, p12, p13, p21, p22, p23 вычисляются методомнаименьших квадратов.Определяются номера столбцов соответствующих точкам экстремумов:j max (i ( )) p12,2 p11j min (i ( )) p 22.2 p 21Значения сигнала Umax (i, j) и Umin (i, j) в точках экстремума определяютсяпри подстановке значений jmax и jmin в (3.16) и (3.17) соответственно.По полученным значениям вычисляются значения коэффициента передачимодуляции (КПМ) для каждого полупериода выбранных участков по формуле:K (i, j ) U max (i, j ) U min (i, j ).U max (i, j ) U min (i, j )(3.18)Вычисляя КПМ для нескольких значений расфокусировки, вводимой вколлиматоре, определяется несовпадение фоточувствительной плоскостиприемника с плоскостью наилучшего изображения в любой точке наприемнике.
При необходимости производится фокусировка установкойпрокладок необходимой толщины на посадочное место приемника излучения.111Таким образом, была разработана полная методика сборки, юстировки иконтроляоптическихсистемнаосновесхемызеркальногоавтоколлимационного спектрометра.Вопросы проектирования устойчивой к изменению внешних условийконструкции аппаратуры подробно рассмотрены в [122-125] и другой научнойлитературе. Наиболее полно результаты исследований в России в этой областибылипредставленынанаучно-техническойконференции«Размернаястабильность материалов и конструкций оптических и оптико-электронныхприборов», проводимой на Красногорском заводе им.
С.А. Зверева в 2014 году[126].Разработанныеметодыюстировкииконтролягиперспектральнойаппаратуры были внедрены на ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева» впроизводственных процессах юстировки и контроля гиперспектральнойаппаратуры ГСА-РП для космического аппарата «Ресурс-П».Выводы по главе 31. Разработанаоригинальнаяметодикаюстировкииконтролязеркального объектива с эксцентрично расположенным полем изображения изеркального автоколлимационного спектрометра, обеспечивающая созданиегиперспектральнойаппаратурыстребуемымиоптическимииэксплуатационными характеристиками.2.
Предложена схема контроля зеркального объектива с эксцентричнорасположенным полем изображения для гиперспектральной аппаратуры,осуществляющаятребуемоезаданиеугловыхкоординатпучкаколлимированных лучей во входном зрачке объектива с точностью до 2 угл. с.при неподвижно установленных коллиматоре и контролируемом объективе.3. Проанализированы типы ошибок распределения изображения наповерхности приемника, возникающие в процессе сборки и предложеныспособы их контроля и устранения.112ГЛАВА 4.РАЗРАБОТКА БОРТОВЫХ УСТРОЙСТВ РАДИОМЕТРИЧЕСКОЙКАЛИБРОВКИ И КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯОПТИЧЕСКОЙ ОСИ ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ВПРОЦЕССЕ СЪЕМКИОдной из важных проблем требующих решения при создании космическихГСА является обеспечение высококачественной не только видовой, но иизмерительной информации в процессе эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
