第二半反半透平面镜反射到第二成像屏幕毛玻璃片的E点，由平行度测量CCD相机拍照成像。此时，高精度激光器与位移测量CCD相机之间的高度、水平位移对准情况(即X射线源与探测器之间的高度、水平位移对准情况)由位移测量CCD相机拍摄，第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑位于位移测量CCD相机的成像中心；高精度激光器与位移测量CCD相机之间的平行度对准情况(即X射线源与探测器之间的平行度对准情况)由平行度测量CCD相机拍摄，第二成像屏幕毛玻璃片上的光斑E点位于平行度测量CCD相机的成像中心。两台CCD相机拍摄的光斑，经光斑中心实时化处理和图像二值化算法处理，成像在计算机屏幕上。
[0032]如果X射线源与探测器之间存在偏差，则对其进行对准纠偏，过程如下:
[0033]1)平行度对准纠偏过程:
[0034]如图2所示，如果X射线源与探测器之间仅存在平行度偏差，则高精度激光器发出的激光束经A点、B点到达C点后，经第一半反半透平面镜反射至第二半反半透平面镜的D点处(此时，D点和B点不重合)，再经第二半反半透平面镜反射至第二成像屏幕毛玻璃片的E点，由平行度测量CCD相机拍照并传送到计算机上。由于X射线源与探测器之间存在平行度偏差，E点成像会偏离平行度测量CCD相机的成像中心，如图2中的图⑷所示，平行度测量CCD相机采集到的光斑会偏离其成像十字线中心。此时，前、后车光学测量平台中其中一个保持不动，调整另一个的姿态，使得E点位于平行度测量CCD相机成像的十字线中心。考虑到探测器体积、重量较大，可使前车光学测量平台保持不动，调整后车光学测量平台，使其沿垂直轴旋转直至E点成像回到平行度测量CCD相机成像的十字线中心，完成平行度对准纠偏。
[0035]2)高度、水平位移对准纠偏过程:
[0036]如图3所示，如果X射线源与探测器之间仅存在高度和水平位移偏差，则高精度激光器发出的激光束经A点、B点到达C点后，经第一半反半透平面镜透射至第一成像屏幕毛玻璃片上，由位移测量CCD相机拍照并传送至计算机。当X射线源与探测器高度和水平位移未对准时，第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑会偏离位移测量CCD相机的成像中心，如图3中的图(e)所示，位移测量CCD相机采集到的光斑会偏离其成像十字线中心。此时，前、后车光学测量平台中其中一个保持不动，调整另一个的高度和水平位移，使得第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑位于位移测量CCD相机的成像中心。例如，可以使后车光学测量平台保持不动，调整前车光学测量平台，使其沿垂直轴上下移动或水平左右移动直至成像回到十字线中心，完成高度对准纠偏。
[0037]3)高度与水平位移、平行度综合误差的修正
[0038]—般情况下，X射线源与探测器之间同时存在平行度误差和高度与水平位移误差，考虑到前、后车光学测量平台间的相对平行度及相对平移运动都会造成位移测量CCD相机中光斑的移动，因此，首先进行平行度偏差修正，在修正了前、后车光学测量平台间的不平行的情况下，位移测量CCD相机成像中光斑的相对于刻线中心的位置就直接反映的是前后车光学测量平台的纯高度和水平位移的偏差了。然后再修正高度和水平位移偏差，使得X射线源与探测器对准。
[0039]在进行具体的X射线源与探测器地面对准纠偏操作时，可按照如下步骤进行:
[0040]步骤一，打开真空束线通道的舱门，将安装了探测器、X射线源以及各测量仪器的前车光学测量平台和后车光学测量平台分别放置于真空束线通道的前、后两端，调整前车光学测量平台和后车光学测量平台，使得高精度激光器发出的激光束经C点的反射光在第二半反半透平面镜上的光点D与光点B目测重合，完成探测器、X射线源之间平行度的粗调，然后继续调整前车或后车光学测量平台，使得第二成像屏幕毛玻璃片上的光斑E点位于平行度测量CCD相机的成像中心，然后继续调整前车或后车光学测量平台，使得第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑位于位移测量CCD相机的成像中心。
[0041]步骤二，关闭真空束线通道的舱门，进行抽真空，真空束线通道达到真空度要求后，通过平行度测量CCD相机和位移测量CCD相机观察其各自拍摄的激光光斑是否位于其成像中心，如果激光光斑偏离其成像中心，则调整前车或后车光学测量平台，按先进行平行度偏差修正、后进行高度和水平位移偏差修正的方式，完成探测器、X射线源的对准。
[0042]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种空间导航探测器地面标定的对准纠偏装置，其特征在于，包括:前车光学测量平台和后车光学测量平台，外围设备为X射线源、探测器和真空束线通道； 其中，前、后车光学测量平台分别位于真空束线通道的前、后两端，探测器固定安装在前车光学测量平台上，X射线源固定安装在后车光学测量平台上；前、后车光学测量平台上均安装有伺服机构； 其中，前车光学测量平台上还固定安装有如下测量仪器:位移测量CCD相机、第一半反半透平面镜和第一成像屏幕毛玻璃片；其中，位移测量CCD相机的成像平面与探测器的成像平面位于同一平面，且中心点相对于测量平台的高度相等；第一成像屏幕毛玻璃片位于位移测量CCD相机的焦平面上；第一半反半透平面镜与位移测量CCD相机分别位于第一成像屏幕毛玻璃片的两侧；第一半反半透平面镜镜面与第一成像屏幕毛玻璃片镜面平行； 后车光学测量平台上还固定安装有如下测量仪器:激光器、第二半反半透平面镜、第二成像屏幕毛玻璃片和平行度测量CCD相机；其中，激光器的出射面与X射线源的出射面位于同一平面，且中心点相对于测量平台的高度相等；激光器与X射线源之间的距离与位移测量CCD相机与探测器之间的距离相等；第二半反半透平面镜位于激光器的光路上，并与激光器的光路成45°角；平行度测量CCD相机位于激光照射在第二半反半透平面镜上的一次反射光线的反向延长线上；第二成像屏幕毛玻璃片位于平行度测量CCD相机的焦平面上。2.如权利要求1所述的空间导航探测器地面标定的对准纠偏装置，其特征在于，前车光学测量平台上还固定安装有第一辅助灯，第一辅助灯位于位移测量CCD相机和第一成像屏幕毛玻璃片之间，避开位移测量CCD相机的成像光路，照射在第一成像屏幕毛玻璃片上；后车光学测量平台上还固定安装有第二辅助灯，第二辅助灯位于平行度测量CCD相机和第二成像屏幕毛玻璃片之间，避开平行度测量CCD相机的成像光路，照射在第二成像屏幕毛玻璃片上。3.一种采用如权利要求1或2所述的空间导航探测器地面标定的对准纠偏装置的对准纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，打开真空束线通道的舱门，开启激光器、平行度测量CCD相机和位移测量CCD相机；激光器发射的激光束经第二半反半透平面镜到达第一半反半透平面镜，其中，激光束与第二半反半透平面镜的交点定义为B点，激光束与第一半反半透平面镜的交点定义为C点，C点的一部分光透射至第一成像屏幕毛玻璃片上，由位移测量CCD相机拍照成像，另一部分反射到第二半反半透平面镜上，并经第二半反半透平面镜反射到第二成像屏幕毛玻璃片上，由平行度测量CCD相机拍照成像；其中，将激光反射光与第二半反半透平面镜的交点定义为D点，将激光反射光与第二成像屏幕毛玻璃片的交点定义为E点； 步骤2，粗调: 步骤2.1，通过伺服机构调整前车光学测量平台或后车光学测量平台的位移及姿态，使得第二半反半透平面镜上的光点D与光点B目测重合； 步骤2.2，进行平行度纠正:观察E点在平行度测量CCD相机中的成像是否位于平行度测量CCD相机的成像中心，如果是，则平行度对准，转入步骤2.3，否则，通过伺服机构调整前车或后车光学测量平台，使得E点在平行度测量CCD相机中的成像位于平行度测量CCD相机的成像中心，完成平行度纠正，转入步骤2.3 ; 步骤2.3，进行高度和水平位移纠正:观察第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑在位移测量CCD相机中的成像是否位于位移测量CCD相机的成像中心，如果是，则高度和水平位移对准，转入步骤3，否则，通过伺服机构调整前车或后车光学测量平台，使得第一成像屏幕毛玻璃片上的光斑在位移测量CCD相机中的成像位于位移测量CCD相机的成像中心，完成高度和水平位移对准，转入步骤3 ； 步骤3，关闭真空束线通道的舱门，进行抽真空，当真空束线通道的真空度达到真空度要求后，首先进行平行度纠正，使得平行度测量CCD相机拍摄的激光光斑位于其成像中心；然后进行高度和水平位移纠正，使得位移测量CCD相机拍摄的激光光斑位于其成像中心，完成探测器与X射线源之间的对准。
【专利摘要】本发明公开了一种空间导航探测器地面标定的对准纠偏装置及方法。使用本发明能够实现X射线源和探测器之间的精确对准，实现平行对准误差小于0.02°、中心对准误差小于1mm。本发明包括前车光学测量平台和后车光学测量平台，探测器固定安装在前车光学测量平台上，X射线源固定安装在后车光学测量平台上，前、后车光学测量平台分别位于真空束线通道的前、后两端，首先进行平行度对准，通过调节前或后车光学测量平台的姿态，使得激光光斑的成像位于平行度测量CCD相机的成像中心，然后进行高度、水平位移对准，通过调节前或后车光学测量平台的姿态，使得激光光斑的成像位于位移测量CCD相机的成像中心，最终实现X射线源与探测器的对准。
【IPC分类】G01C25/00, G01C21/24
【公开号】CN105352514
【申请号】CN201510757854
【发明人】孙书坤, 邵飞, 史钰峰, 胡慧君, 纪春恒, 连剑, 宋娟
【申请人】中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月9日