CN110954215B - 一种全谱段光目标模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全谱段光目标模拟器，包括：准直光学系统，所述光学系统为无穷远光目标模拟系统；光源组件，所述光源组件包含可见光光源、黑体辐射源、积分球匀光系统；升降系统：所述升降系统包含第一伺服电机、导轨和升降台；自动控制系统：所述自动控制系统控制光源组件的切换和升降系统；其中，所述准直光学系统和光源组件均安装在升降台上，且光源组件位于准直光学系统的一侧与准直光学系统连接，所述光源组件和升降系统均与自动控制系统连接。本发明可对大口径、长焦距的空间光学遥感器进行全谱段的像质检测。
Description
技术领域
本发明涉及空间探测设备的测试领域，尤其涉及一种具有发射全谱段平行光束能力的目标模拟器。
背景技术
随着空间光学遥感器口径的增大及焦距的增长，需要更大口径更长焦距的光学目标模设备对其进行检测与像质评价。口径越大焦距越长的光学目标模设备对于像质、焦面位置精度以及测试环境的稳定性等要求就越高。然而光学目标模设备口径与焦距尺寸的保障、准直系统像质水平的保障、准直系统焦面位置精度的保障甚至是测试环境稳定性的保障最终都会随着空间光学遥感器技术指标的逐步提高而难以实现。对于空间光学遥感器来说，地面检测工作是最基本也是最重要的工作，这项工作关系到光学遥感器能否实现在轨顺利工作以及能否完成指定的科研或军事任务等重要问题。
目前大口径光学元件的制造、加工等技术水平取得了较大的进步，能够使新一代光学遥感器的空间分辨率、集光能力、信噪比以及视场等重要指标进一步的提高，但是这也给空间光学遥感器的地面检测与像质评价工作带来了新的挑战。
为解决空间光学遥感器口径增大、焦距增大及全谱段的检测问题，本发明提供一种全谱段的大口径光目标模拟器。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明提供全谱段的大口径光目标模拟器，可对大口径、长焦距的空间光学遥感器进行全谱段的像质检测。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种全谱段光目标模拟器，包括：
准直光学系统，所述光学系统为无穷远光目标模拟系统；
光源组件，所述光源组件包含可见光光源、黑体辐射源、积分球匀光系统；
升降系统：所述升降系统包含第一伺服电机、导轨和升降台；
自动控制系统：所述自动控制系统控制光源组件的切换和升降系统；
其中，所述准直光学系统和光源组件均安装在升降台上，且光源组件位于准直光学系统的一侧与准直光学系统连接，所述光源组件和升降系统均与自动控制系统连接。
优选的是，所述准直光学系统采用卡式结构进行离轴优化，且在准直光学系统前后分别设有扩大视场和校正像差的校正板。光路反射折转可以缩短系统结构长度，消除象散。
优选的是，所述黑体辐射源包含可提供不同波段红外光的高温黑体炉和低温黑体炉。提高了红外光源的稳定性和均匀性。
优选的是，所述可见光光源为卤钨光源。
优选的是，所述积分球匀光系统和可见光光源为准直光学系统可见光和近红外波段光。保证了光源的发光均匀性。
优选的是，所述光源组件下方设有平移台，所述平移台通过导轨固定在升降台上，所述平移台设有第二伺服电机，所述第二伺服电机与自动控制系统连接。利用导轨进行一维移动，使用哪一种波段时便可以移动平移台进行切换，以满足全谱段的光源使用。
优选的是，还包括焦面系统，所述焦面系统设置在准直光学系统和光源组件之间，且安装在准直光学系统上，沿光轴方向在焦点前后平移调节。
优选的是，所述焦面系统设置了可自动切换目标板的焦面靶轮系统，其包括：
靶轮：其包括底盘和靶轮镜框，所述镜框安装有焦面靶标；
伺服控制器，其用于控制驱动电机；
驱动电机，其用于转动靶轮；
码盘，其设置在电机上，用于测量转动角度；
定位开关，其设置在靶轮上；
定位传感器，其固定在升降台上；
其中，所述底盘中心孔与驱动电机的旋转轴连接，所述定位开关和定位传感器用于实现靶轮的复位。
本发明的有益效果：
1、该全谱段光目标模拟器具有全谱段的光谱范围，适合全谱段光谱范围内的空间遥感设备的检测；
2、该全谱段光目标模拟器具有全自动升降系统，可自动控制模拟器的高低，方便调节和测试；
3、该全谱段光目标模拟器属于大口径、长焦距的目标模拟器，可对大口径的空间遥感设备进行高精度、全谱段的像质及探测性能的测试；
4、该全谱段光目标模拟器采用卡式离轴光路，有效缩小了模拟器的外形尺寸，使操作和测试更方便，减小了场地需求。
5、该全谱段光目标模拟器配置不同规格的靶标，靶轮可进行自动切换，实现了自动切换模拟各种不同目标的功能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的光目标模拟器的结构示意图。
图2是本发明提供的光目标模拟器的准直光学系统结构图。
图3是本发明提供的光目标模拟器的焦面组件示意图。
图4是本发明提供的光目标模拟器的光源切换组件示意图。
图5是本发明提供的光目标模拟器的靶轮结构示意图。
图6是本发明提供的光目标模拟器的靶标安装结构示意图。
图7是本发明提供的光目标模拟器的靶标组件切换示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
为了实现一种全谱段光目标模拟器，本发明采用各谱段光源自动切换的设计方法，根据使用需求，进行所需谱段光源的自动切换选取。
如图1所示，全谱段光目标模拟器由准直光学系统1、光源组件2、升降系统3、自动控制系统4等部分组成；
所述准直光学系统1做为全谱段光目标模拟器准直光束的发射系统，即无穷远光学目标的模拟系统；
所述光源组件2为全谱段光目标模拟器均匀光源的提供和自动切换组件，其包含全谱段的积分球匀光系统、可见光源系统、及黑体辐射光源系统，光源在全自动平移台上安装放置，可进行自动控制移动，进行不同谱段光源的切换；
所述升降系统3是安装全谱段光目标模拟器的支撑结构，采用伺服电机和导轨进行升降控制，实现该全谱段光目标模拟器自动升降的功能；
控制系统4为光源切换组件及升降系统的控制系统，该控制系统通过相应的通讯接口，连接光源自动切换组件和升降机构的伺服电机控制系统，实现软件自动控制光源谱段的切换及光目标模拟器的自动升降调节。
如图2所示，准直光学系统1采用卡式结构进行了离轴优化，光路反射折转可以缩短系统结构长度，消除象散，前后分别加入扩大视场和校正像差的校正板，增大视场。该光学系统结构简单，体积小，是全谱段光目标模拟器的发明优点之一。
如图3、图4所示，光源组件3包括可见光光源、积分球匀光系统7、黑体辐射源6，黑体辐射源6可发射红外波段光；积分球7和可见光光源为系统提供可见光及近红外波段光。
黑体辐射源6采用一台高温黑体炉8和一台低温黑体炉10，分别提供不同波段的红外光，提高了红外光源的稳定性和均匀性。
可见光光源系统采用卤钨光源9和积分球匀光系统7，保证了光源的发光均匀性。
把三个光源同时固定在一个平移台11上，利用导轨进行一维移动，使用哪一种波段时便可以移动平移台进行切换，以满足全谱段的光源使用。
如图4、图5、图6、图7所示，本实施例提供的全谱段光目标模拟器在焦面系统设置了可自动切换的目标板靶轮系统，作为一种优选的实施方式，焦面靶轮5可以沿着光轴方向在焦点前后电动平移调节，以适应用户目标模拟的需求。
伺服电机14带动靶盘转动，转动角度有码盘13来控制。通过码盘13对转动角度的精确测量，并将角度信号反馈到伺服控制系统12，可实现对转动角度的控制。靶盘的边缘上，安装了一个定位开关15，当定位开关15转动到定位传感器16的位置时，控制器可以探测到信号。通过这个开关，实现对靶盘的复位。
靶轮由电机驱动切换焦面靶标，安装靶标数量可根据要求定，各靶标均匀分布在靶轮上。靶轮主要包含一个底盘17和六个镜框槽18，底盘中心孔和驱动电机的旋转轴连接。优选的靶轮正面的镜框槽18处开有两个让位槽和一个卡位环形槽。所述靶标20装在靶轮镜框19上，然后将靶轮镜框19安装在镜框槽18内。
本模拟器工作时，通过自动控制系统4控制光源组件2自动切换，实时切换合适的工作谱段，由光源组件2点亮准直光学系统1焦面处的靶标(可通过控制靶轮旋转切换不同的靶标，以模拟不同的目标)，经过准直光学系统1后，在模拟器出光口出射相应的无穷远模拟目标，供探测设备接收并进行探测设备的性能评估。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，包括：
准直光学系统，所述光学系统为无穷远光目标模拟系统；
光源组件，所述光源组件包含可见光光源、黑体辐射源、积分球匀光系统；
升降系统：所述升降系统包含第一伺服电机、导轨和升降台；
自动控制系统：所述自动控制系统控制光源组件的切换和升降系统；
其中，所述准直光学系统和光源组件均安装在升降台上，且光源组件位于准直光学系统的一侧与准直光学系统连接，所述光源组件和升降系统均与自动控制系统连接；
所述准直光学系统采用卡式结构进行离轴优化，且在准直光学系统前后分别设有扩大视场和校正像差的校正板。
2.如权利要求1所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，所述黑体辐射源包含提供不同波段红外光的高温黑体炉和低温黑体炉。
3.如权利要求1所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，所述可见光光源为卤钨光源。
4.如权利要求1所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，所述积分球匀光系统和所述可见光光源为准直光学系统提供可见光和近红外波段光。
5.如权利要求1所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，所述光源组件下方设有平移台，所述平移台通过导轨固定在升降台上，所述平移台设有第二伺服电机，所述第二伺服电机与自动控制系统连接。
6.如权利要求1所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，还包括焦面系统，所述焦面系统设置在准直光学系统和光源组件之间，且安装在准直光学系统上，沿光轴方向在焦点前后平移调节。
7.如权利要求6所述的一种全谱段光目标模拟器，其特征在于，所述焦面系统设置了可自动切换目标板的焦面靶轮系统，其包括：
靶轮：其包括底盘和靶轮镜框，所述镜框安装有焦面靶标；
伺服控制器，其用于控制驱动电机；
驱动电机，其用于转动靶轮；
码盘，其设置在电机上，用于测量转动角度；
定位开关，其设置在靶轮上；
定位传感器，其固定在升降台上；
其中，所述底盘中心孔与驱动电机的旋转轴连接，所述定位开关和定位传感器用于实现靶轮的复位。
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