[發明專利]一種非接觸式掃描鏡轉角和轉速測試系統

有效

• 申請號: 201210268287.7
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102778219A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 顏昌翔;王洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01P3/36
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉樹清

技術領域

本發明屬于光電檢測技術領域中涉及的一種非接觸式掃描鏡轉角和轉速測試系統。

背景技術

星載超光譜成像儀是基于天基平臺的新一代探測設備，它兼有成像和光譜探測的優點，因此在遙感和其他科技領域有著廣泛的應用。超光譜成像儀對地面目標推掃成像時，由于飛行器飛行速度很高，探測器上每個像元接收地面目標輻射的時間（積分時間）很短，當地面目標較暗時，探測器的信噪比將很低，為了降低對探測器高幀頻的要求，增加儀器對某些特定暗目標的觀測能力，可在超光譜成像儀上設置一掃描鏡使其逆飛行方向旋轉，實現對特定目標的運動補償，以增加目標在探測器上的積分時間。

掃描鏡轉動時的轉速波動會直接影響超光譜成像儀的成像質量，如果掃描鏡的轉速波動超出了容許的誤差范圍，滿足不了指定的性能指標，將極大地降低超光譜成像儀的成像質量，導致分辨率下降和圖像變形、扭曲等現象。要保證超光譜成像儀的成像質量，務必要使掃描鏡的轉速波動滿足性能指標要求，由于飛行器位置的變化、掃描鏡指向角度的變化等，導致掃描鏡補償運動是一個非常復雜的運動過程，要檢測掃描鏡轉速波動情況，就要求有一套高精度的檢測系統能對掃描鏡的轉動速度進行精確檢測。

長春光機所用于檢測掃描鏡轉速的系統是應用光電軸角編碼器進行檢測，這種接觸式測量對于編碼器精度要求很高，價格昂貴，且存在接觸式測量無法克服的一些缺點。

與本發明最為接近的已有技術是長春理工大學張國玉等人在《光學學報》2007年27卷第五期875-881頁發表的“紅外地球敏感器掃描鏡擺角激光動態測試方法”，如圖1所示，該系統包括：半導體激光器1、柱面鏡2、掃描接收光學系統3、濾光片4、CCD接收器件5、處理電路6、計算機7、紅外地球星敏感器掃描鏡8、驅動電機9、紅外地球星敏感器掃描鏡轉軸10。

該系統的工作原理是：從半導體激光器1發出的激光經由柱面鏡2后，形成一長條形細光束入射到掃描鏡8上，由掃描鏡8反射后的光線經掃描接收光學系統3和濾光片4入射到CCD接收器件5的光敏面上，當掃描鏡8在驅動電機9的驅動下擺動時，其像點在CCD接收器件5上的位置也隨之變化，該位置信息經CCD處理電路6處理后，送入計算機7數據采集系統進行數據采集，可得到被測信息的位置與能量參量值。將其代入建立好的數學模型，關系式為：φ=1/2arctan（h/f），其中φ為被檢測掃描鏡8的擺角，是時間t的函數；h為CCD接收器件5光敏面上光斑中心相對于CCD中心的高度；f為掃描接收光學系統3的焦距。對時間t設定采樣時間間隔，則測出一系列h值，就可給出相應的角度，從而完成角位移的測量，通過計算機數據處理軟件可得到掃描鏡擺角與時間的坐標曲線。

該系統的擺角測量分辨率和動靜態測量精度較低，無法滿足超光譜成像儀掃描鏡對于檢測系統的分辨率和精度的要求。

發明內容

為克服已有技術存在的缺陷，本發明的目的在于要保證超光譜成像儀的成像質量和精度要求，特設計一種用于檢測超光譜成像儀掃描鏡轉角和轉速的檢測系統。

本發明要解決的技術問題是：提供一種非接觸式掃描鏡轉角和轉速測試系統。解決技術問題的技術方案如圖2所示，包括：半導體激光器11、半導體激光器可調支座12、濾光片支架13、濾光片14、陣列平面反射鏡15、陣列平面反射鏡基座16、CCD接收器件17、CCD接收器件基座18、檢測系統基板19、CCD處理電路20、計算機21、被檢測掃描鏡22、被檢測掃描鏡轉軸23、驅動電機24；其中，陣列平面反射鏡15的結構如圖3所示，包括：第一平面反射鏡25、第二平面反射鏡26、第三平面反射鏡27、第四平面反射鏡28和第五平面反射鏡29；CCD處理電路20的結構如圖4，包括：CCD接收器件17、驅動模塊30、視頻處理器31、控制單元32、配置配置可編程只讀存儲器33、晶振34、差分芯片35、RS-422串行通信接口36、電源37和二次電源模塊38。