本发明涉及航空航天光学遥感相机焦平面研制，特别涉及一种基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法。
背景技术：
1、随着空间光学遥感技术快速、多方位的发展，宽视场、高分辨率空间光学相机载荷研制逐渐成为研究重点，单片ccd感光器件尺寸已经不能满足大视场空间相机研制需求，需将多片ccd器件拼接成为一个等效的大尺寸焦平面。因此，大尺寸焦平面研制技术成为航天遥感相机研制过程中的关键技术之一，其中cdd拼接技术成为一种能够有效满足空间相机宽视场要求的专项技术，实现大尺寸焦平面拼接的重要前提是研制一台具备三维高精度运动能力的ccd拼接专用装置，此装置的运动精度是整个焦平面拼接精度的基准，目前针对高精度三维运动台精度检测多采用双频激光干涉仪，使用此方法可实现三轴运动直线度、定位精度、重复定位精度检测。针对复杂空间相机光学系统非平面焦平面设计，需采用非直线导轨拼接仪完成非平面大尺寸焦平面拼接，因此非直线导轨拼接仪精度和基准检测成为了保证非平面焦平面研制精度的关键。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
3、一种基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，该标定方法适用的非直线导轨拼接仪包括：非直线拼接仪本体；
4、非直线拼接仪本体上设有非直线导轨；在非直线导轨的中部设有显微镜头和基准立方棱镜，在非直线导轨的一端设有直角棱镜；在基准立方棱镜和直角棱镜的连线方向上设有经纬仪；
5、非直线拼接仪本体上设有两个理石支撑结构；每个理石支撑结构上设有一个光学调整台；在两个光学调整台上架有光学平尺；
6、非直线拼接仪y轴为非直线导轨的长度方向，非直线拼接仪x轴为与非直线拼接仪y轴垂直的水平方向，非直线拼接仪z轴为竖直方向；
7、该标定方法包括以下步骤：
8、步骤1：利用经纬仪自准直原理，使用直角棱镜将非直线导轨基准面引出，并完成非直线拼接仪y轴滑块与非直线拼接仪y轴基准面之间标定，确定非直线导轨最低基准点位置；
9、步骤2：使用光学平尺在非直线拼接仪本体上找正对准，读取显微镜头中观测的标记点位置；
10、步骤3：通过计算分析得到非直线拼接仪显微镜头工作点实际空间位置均方根值。
11、在上述技术方案中，在步骤3之后还设有步骤：
12、步骤4：通过多次采集光学平尺标记点位置，计算得到非直线拼接仪y轴定位精度均方根值。
13、在上述技术方案中，步骤1具体为：
14、基准立方棱镜粘接固定在非直线拼接仪y轴滑块侧面，直角棱镜放置在非直线导轨基准面上，将非直线导轨基准面引出，经纬仪架设在非直线拼接仪侧面，在经纬仪视场内同时观测基准立方棱镜和直角棱镜基准面，调整直角棱镜方位角度，让基准立方棱镜和直角棱镜反射回来的十字线同时出现在视场内，调整非直线拼接仪y轴滑块位置，在经纬仪视场内观察到两个十字丝线俯仰值完全一致时，记录非直线导轨此时位置，即为非直线导轨最低基准点。
15、在上述技术方案中，步骤2具体为：
16、将非直线拼接仪y轴调整至最低基准点位置，调整非直线拼接仪z轴至显微镜头观察标记点清晰且对准，然后调整非直线拼接仪y轴位置至左右两侧，分别调整拼接仪z轴位置和两侧光学调整台至非直线拼接仪y轴左右两侧对称位置显微镜头观察标记点清晰，同时保证观测各对称标记点位置时，非直线拼接仪z轴调整量一致；
17、在光学平尺上对称位置确定两点，非直线拼接仪y轴最低基准点位置处观测标记点清晰时，显微镜头空间工作位置为：
18、
19、式中：x为选取标记点距离非直线拼接仪y轴最低基准标记点之间相隔标记数量；
20、r0为显微镜头空间工作位置；
21、l0为光学平尺上光刻两标记点之间距离；
22、θ为从非直线拼接仪y轴最低基准点位置到选取目标标记点之间非直线拼接仪y轴对应角度值。
23、在上述技术方案中，步骤3中，显微镜头工作点实际空间位置均方根值满足：
24、
25、式中：xi为第i次选取标记点距离非直线拼接仪y轴最低基准标记点之间相隔标记数量；
26、rrms为显微镜头工作点实际空间位置均方根值；
27、l0为光学平尺上光刻两标记点之间距离；
28、θi为第i次标定从非直线拼接仪y轴最低基准点位置到选取目标标记点之间非直线拼接仪y轴对应角度值，采点次数i的取值范围为大于等于6。
29、在上述技术方案中，步骤4具体为：
30、操作非直线拼接仪反复定位光学平尺上各标记点；
31、分析计算得到各标记点非直线拼接仪y轴位置为：
32、
33、式中：i实测为第i次标定从非直线拼接仪y轴最低基准点位置到选取目标标记点之间非直线拼接仪y轴对应角度值计算值；
34、xi为第i次选取标记点距离非直线拼接仪y轴最低基准标记点之间相隔标记数量；
35、l0为光学平尺上光刻两标记点之间距离；
36、rrms为标定得到的显微镜头空间工作点位置；
37、非直线拼接仪y轴定位精度为：
38、
39、式中：δθ为非直线拼接仪y轴定位精度；
40、θi理论为非直线拼接仪y轴光栅尺读数值；
41、得出各组定位精度数据后，得到均方根值：
42、
43、式中：δθirms为标定得到的显微镜头空间工作点位置的均方根值，采点次数i的取值范围为大于等于6。
44、本发明具有以下有益效果：
45、本发明的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，基于光学平尺来检测拼接仪精度并标定空间位置不仅适用于直线运动，更解决了非直线拼接仪精度检测和空间位置标定问题，且标定检测操作方便、周期短，可在每次焦平面拼接前进行标定，有效提高仪器精度标定效率。
46、本发明的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，在xx-1高分辨率光学载荷项目中应用，完成非直线拼接仪精度检测和空间位置标定，解决了大尺寸非平面焦平面拼接问题，目前载荷各项指标检测正常，有效证明此方法正确性及合理性。
1.一种基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，该标定方法适用的非直线导轨拼接仪包括：非直线拼接仪本体(1)；
2.根据权利要求1所述的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，在步骤3之后还设有步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，步骤1具体为：
4.根据权利要求1或2所述的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，步骤2具体为：
5.根据权利要求1或2所述的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，步骤3中，显微镜头(3)工作点实际空间位置均方根值满足：
6.根据权利要求2所述的基于光学平尺检测的非直线导轨拼接仪精度及空间位置标定方法，其特征在于，步骤4具体为：