大口径相机重力变形对像质影响测试设备的制作方法

本发明属于大口径相机性能测试技术领域，具体涉及一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备。

背景技术：

大口径相机工作环境为地球轨道的失重空间，由于相机在地面实验室环境和在轨失重环境的受力状态截然不同，重力变化必然引起结构变形，而且对于外形尺寸和质量越大的相机这种变形的趋势越明显。目前国内大口径相机的重量高达2t，外形尺寸达到，结构微小的变形引起的光学件面形变形将导致相机系统成像质量的巨大变化，因此必须测量出重力变形对像质的影响。

一般的失重环境试验是在试验飞机机舱内实现，试验飞机在万米高空急速下降，当下降加速度等于重力加速度时，机舱内便可模拟失重环境，但该试验方法成本高、试验周期短、试验环境不稳定，无法满足大口径相机的测试，因此需要在地面实验室解决这个问题。

由于在地面上无法完全模拟在轨失重环境，根据业内先进研制经验，可以采用转位测量法来验证，其作法为通过转位设备使相机沿其光轴旋转，每次转90°，如果每次成像质量都很好，则相机在轨成像也可以保持良好。

基于上述测量方案，大口径相机重力变形对像质影响测试设备需要满足以下技术要求：大口径相机通过相关设备吊装到测试设备上后，需要保证相机光轴与测试设备的翻转轴线平行，但由于相机的质量和尺寸巨大，人工无法调整，需要该测试设备具有电动调整能力；相机转动到指定位置后，需要 较长时间稳定，一般稳定时间≥12h，因此测试设备运动机构需要可靠的锁定且不能有颤振影响。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题为：提出一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备，每个自由度在行程内任意位置均可锁定，具有较高的自动化程度高和较好的稳定性。

本发明的技术方案如下所述：

一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备，包括工作台、偏航机构、俯仰机构、升降机构、平移机构、滚转机构、滚转框架、滚环、滚轮和基座：定义Y轴方向为垂直方向，Z轴方向为与大地水平方向，X、Y、Z轴符合右手螺旋定则；相机安装在工作台上，工作台安装在偏航机构上，偏航机构带动工作台和相机绕Y轴做小角度偏航运动；偏航机构安装在俯仰机构上，俯仰机构带动偏航机构、工作台和相机绕X轴做小角度俯仰运动；俯仰机构安装在升降机构上，升降机构带动俯仰机构、偏航机构、工作台和相机沿Y轴方向做升降运动；升降机构安装在平移机构上，平移机构带动升降机构、俯仰机构、偏航机构、工作台和相机沿X轴方向做平移运动；平移机构安装在滚转框架上；滚环安装在滚转框架上，滚转机构和滚轮安装在基座上，滚转机构带动滚转框架、滚环、平移机构、升降机构、俯仰机构、偏航机构、工作台和相机绕Z轴做滚转运动，滚轮和滚环在滚转机构的带动下相对滚动，起到辅助支撑的作用；基座放置在大地上，与大地固连；通过上述偏航运动、俯仰运动、升降运动和平移运动，将相机的光轴调整至与Z轴平行，然后由翻转运动到指定位置后进行相机的测试工作。

作为优选方案：所述滚转机构采用大型转盘轴承和滚环组成机械轴系：驱动端采用外齿式大型转盘轴承，位于相机镜头的后方；滚环位于相机前方。

作为优选方案：所述滚环位于相机前方，内径大于，与滚轮外 圆相切，实现-90°～+180°的角范围运动。

本发明的有益效果为：

本发明的一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备，具有四维调整平台和滚转机构，每个自由度在行程内任意位置均可锁定，可满足大口径相机的重力影响测试需求，具有自动化程度高、稳定性好等特点，可达到如下技术指标：

附图说明

图1为本发明的一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备原理示意图。

图中，1-相机，2-工作台，3-偏航机构，4-俯仰机构，5-升降机构，6-平移机构，7-滚转框架，8-滚环，9-滚轮，10-滚转机构，11-基座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备进行详细说明。

本发明的一种大口径相机重力变形对像质影响测试设备，包括工作台2、偏航机构3、俯仰机构4、升降机构5、平移机构6和滚转机构10，共有五个 自由度运动，能够实现二维平动和俯仰、偏航调整和滚动转动。作为负载的相机1安装在工作台2上，通过俯仰机构10、升降机构5和平移机构6将相机1的光轴中心与滚转轴中心调整至同心状态，然后各机构锁死，再运行滚转机构10进行相机重力影响测试。

具体而言，定义Y轴方向为垂直方向，Z轴方向为与大地水平方向，X、Y、Z轴符合右手螺旋定则；相机1安装在工作台2上，工作台2安装在偏航机构3上，偏航机构3带动工作台2和相机1绕Y轴做小角度偏航运动；偏航机构3安装在俯仰机构4上，俯仰机构4带动偏航机构3、工作台2和相机1绕X轴做小角度俯仰运动；俯仰机构4安装在升降机构5上，升降机构带动俯仰机构4、偏航机构3、工作台2和相机1沿Y轴方向做升降运动；升降机构5安装在平移机构6上，平移机构6带动升降机构5、俯仰机构4、偏航机构3、工作台2和相机1沿X轴方向做平移运动；平移机构6安装在滚转框架7上；滚环8安装在滚转框架7上，滚转机构10和滚轮9安装在基座11上，滚转机构10带动滚转框架7、滚环8、平移机构6、升降机构5、俯仰机构4、偏航机构3、工作台2和相机1绕Z轴做滚转运动，滚轮9和滚环8在滚转机构10的带动下相对滚动，起到辅助支撑的作用；基座11放置在大地上，与大地固连；通过上述偏航运动、俯仰运动、升降运动和平移运动，将相机1的光轴调整至与Z轴平行，然后由翻转运动到指定位置后进行相机1的测试工作。

本实施例中，为保证相机前方镜头前方无遮挡，相机通光口径需达到以上，本发明中所述滚转机构10采用大型转盘轴承和滚环8组成机械轴系，驱动端采用外齿式大型转盘轴承，位于相机镜头的后方，滚环8位于相机1前方，内径大于，与3个辅助滚轮9外圆相切，实现-90°～+180°的角范围运动，具有结构紧凑、安装简单、维护方便等特点。