大口径空间相机反射镜高反膜研究进展

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息,对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求,即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率,还要提升基底光学性能,降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述,概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难,但随着研究的深入与新方法的提出,这几方面难点已基本找到解决的途径。     

用计算全息法检测卡塞格林系统主镜

为实现对卡塞格林光学系统中的非球面主镜表面面形的高精度检测,设计了一种二元位相型计算全息图(CGH)。介绍了工作原理,对CGH的相位模型参数的优化设计、衍射次级分离以及台阶位置与深度计算等关键问题进行了讨论。通过引入虚拟玻璃的概念快速建立非球面检测模型,针对卡塞格林系统主镜中心开孔的特点,通过加入同轴载波实现了衍射次级的完全分离,相比目前常用的倾斜载波方法简化了相位量化复杂度,数值仿真计算出了最优的台阶深度,降低了加工难度。给出了相应的设计方法及实例,研制投产了CGH。测试得到主镜面形的均方根误差为0.018λ,并与传统补偿器结果(RMS=0.019λ)进行对比,两者测试结果吻合,验证了该设计与检测方法的正确性,该设计方法简单快捷,适用于卡塞格林光学系统主镜面形检测。     

复合材料在热真空下的尺寸稳定性测试方法

航天光学遥感器在轨运行时的环境与地面装调时有很大差异,对于采用复合材料的遥感器而言,在轨运行时由于材料受湿气解析的影响其几何尺寸将发生变化,进而影响遥感器的成像质量.因此,模拟在轨环境下复合材料几何尺寸稳定性测试,分析其在轨条件下的几何尺寸变形是十分必要的.提出了一种在热真空环境下,采用激光双频干涉原理对复合材料几何尺寸变形量的高精度测试方法,对该方法进行了方案验证与精度分析.针对采用碳纤维蒙皮/铝蜂窝夹层结构复合材料的某相机前镜筒进行了实际的热真空环境下几何尺寸变形量测试.结果表明,试验数据与理论数值在数量级上相同,提出的测试方案可行,为复合材料模拟在轨环境下几何尺寸变形量提供了一种测试手段.     

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。     

香豆素类化合物与人血清白蛋白结合常数的QSPR研究

以21种香豆素类化合物的结构参数、拓扑指数为描述符,借助逐步回归方法建立了多个香豆素类分子结构同其与人血清白蛋白作用的结合常数之定量结构-结合常数关系(QSPR)回归模型,获得了比较满意的结果.模型的分析结果表明,结合作用与香豆素分子的能量、Z向偶极、疏水性有关,对香豆素类药物的设计与筛选具有一定的指导作用.     

柱面透镜准直LD光场的计算建模方法研究

为了简化LD光场准直柱面透镜繁琐的理论设计过程,便于进行实际操作,利用Matlab计算建模的方法,计算理想准直柱面透镜上的各个离散点的坐标值,通过拟合或二次曲面方程逼近的方法来获得准直柱面透镜的面型参数。分析表明,二次曲面柱面透镜非常适合做半导体激光器的准直透镜,可以根据具体需要来选择相应的面型。相比于其他方法,该方法简单直观,易于设计和加工,参数的优化调整迅速,可以根据加工工艺的难易程度来选择合理的透镜参数。     

摄像机内方位元素标定中的自标定技术

摄像机自标定技术是指不依赖于标定参照物,仅利用摄像机在运动过程中周围环境的图像与图像之间的对应关系对摄像机进行标定的方法。自标定由于仅需要建立图像对应点,因此标定方法灵活性强,应用范围广泛。本文介绍了自标定技术的基本原理及算法,详细阐述了国内外在自标定领域的研究现状并给出相应的标定结果,最后指出了自标定技术的关键技术。     

空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测

为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求,提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段,首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨,其次应用机器人对非球面面形进行快速研磨和粗抛,最后采用离子束修形技术实现非球面的高精度加工;在检测阶段,首先利用三坐标测量机对铣磨和研磨过程中非球面的面形及几何参数进行控制,进入干涉仪测量范围后,再采用Hindle球法对非球面光学参数进行干涉检测。结合工程实例,对一口径520 mm的凸双曲面次镜进行了加工及检测,其面形精度RMS为0.015（=632.8 nm）,几何参数控制精度△R误差为0.1 mm、△K优于0.1%,满足光学设计技术指标要求。     

航天大视场遥感相机畸变测试方法

航天遥感相机的畸变作为相机的重要参数,其测试精度直接关系到相机获取图像后的图像处理精度。对于航天非测绘遥感相机,在设计之初往往对其光学系统的畸变设计要求没有测绘相机高,其光学系统的畸变一般会比较大,需要对此类遥感相机,特别是视场较大的遥感相机的畸变进行精确测试,为其在轨飞行检校提供比较精确的初始条件。文中在经典的精密测角方法的基础上,建立了针对大畸变航天遥感相机的数学模型,针对视场较大、弧形畸变较大的测试难点提出了合理可行的测试思路,完成了被测相机的高精度畸变测试,取得了理想的效果。实际测试结果表明:畸变测试精度优于1.8 m （1）,可以满足被测相机的高精度畸变测试需求,对航天非测绘大视场遥感相机畸变测试有参考借鉴意义。