[发明专利]一种用于主次镜相对弯沉的测量装置及其测量方法有效
申请号: | 202111553580.3 | 申请日: | 2021-12-17 |
公开(公告)号: | CN114279687B | 公开(公告)日: | 2023-01-03 |
发明(设计)人: | 陈宝刚;王建立;张岩;吴小霞;王显军 | 申请(专利权)人: | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 |
主分类号: | G01M11/02 | 分类号: | G01M11/02 |
代理公司: | 长春中科长光知识产权代理事务所(普通合伙) 22218 | 代理人: | 高一明 |
地址: | 130033 吉林省长春*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 主次 相对 测量 装置 及其 测量方法 | ||
本发明提供了一种用于大口径望远镜主次镜相对弯沉的测量装置及其测量方法。所述测量装置包括次镜座、次镜端安装调整工装、平面反射镜、次镜端探测器、固定透镜组、调焦透镜组、光管安装调整机构、光管探测器、光纤点光源、分光镜。本发明采用光学及图像处理的方法,使用内调焦光管结合光纤点光源及探测器,以光轴为基准,用探测器接收光纤点光源像点并测量其脱靶量,直接测量得出主次镜径向位移误差。使用内调焦光管的自准直模式,通过测量平面反射镜的角度变化得出主次镜角度偏转误差。本发明原理明确,直接测量,结构简单,操作方便,精度高,实用性强。
技术领域
本发明属于望远镜主光学系统装调检测领域的测量技术,尤其涉及一种用于大口径望远镜主次镜相对弯沉的测量装置及其测量方法。
背景技术
主次镜空间位置关系的高精度稳定是望远镜实现优良像质的重要保障,国外在建望远镜的口径已达到几十米量级,望远镜的镜筒自身刚度难以保证主次镜空间位置在微米级的位移形变和角秒级的角度偏转。之前传统的方法是在望远镜前后镜筒设计不同刚度的桁架结构,匹配主镜室与次镜组件的重量,最终保证主次镜的相对位置尽量不变;现在通常是给次镜组件加装六自由度调整装置,根据望远镜俯仰角度变化实时补偿次镜的位置,但是这个补偿量是通过有限元模型分析得出或者最后外场观星标定,没有高精度直接测量的手段。
有限元模型分析的方法能够分析出主次镜相对位置的变化,但对于如此庞大复杂的镜筒,有限元分析模型做了许多简化处理,精度有限,无法真正模拟主次镜的实际位置变化。
外场观星标定的方法是通过星点成像像差的方法标定补偿主次镜的相对位置,望远镜成像元件很多,影响像差的环节也很多,这些环节最终全靠次镜进行补偿,不能直接准确反映主次镜的位置变化。
激光跟踪仪等坐标测量手段可以测量大尺寸零部件的几何误差,但对于大口径望远镜主次镜弯沉的检测需要多站完成,精度难以保证,测量操作复杂,效率低,而且激光跟踪仪价格昂贵。
现有技术中还公开有一种大口径卡塞格林望远镜光学系统的装调,通过调整次镜与主镜的相对位置来实现,但是这种大口径卡塞格林望远镜的镜筒结构刚度相对较弱,一般在光轴水平状态装调好主次镜,当望远镜镜筒旋转指向不同高度角天区,镜筒受重力方向发生改变,这时会造成主次镜位置产生变化,导致望远镜光学像质变差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中的缺陷,本发明公开了一种可实现测量镜筒指向变化造成的主次镜弯沉的装置和方法。为实现上述目的,本发明采用以下具体技术方案:
在本发明的第一方面,公开了一种用于大口径望远镜主次镜相对弯沉的测量装置,包括次镜座、次镜端安装调整工装、平面反射镜、次镜端探测器、固定透镜组、调焦透镜组、光管安装调整机构、光管探测器、光纤点光源、分光镜;所述固定透镜组、调焦透镜组和分光镜组成内调焦光管;所述次镜座用于安装望远镜的次镜,所述次镜端安装调整工装固定在次镜座上;所述平面反射镜和所述次镜端探测器安装在所述次镜端安装调整工装上;所述光管安装调整机构安放在主镜的中心孔后端;所述内调焦光管固定在光管安装调整机构上;所述光纤点光源连接在所述内调焦光管后端的焦点处,所述光管探测器安装在所述内调焦光管的侧面经所述分光镜转折形成的分光焦点处。
优选地,所述内调焦光管中的调焦透镜组沿光轴方向可移动设置,从而使得所述光纤点光源成像在所述次镜端探测器的靶面和无穷远位置。
优选地,所述光管安装调整机构为可用于调整所述内调焦光管光轴与所述主镜的光轴同轴的具备位置调整功能的机构。
优选地,所述次镜端安装调整工装具有两维角度调整功能,可调整所述次镜端探测器的靶面中心法线与所述次镜同轴,可调整所述平面反射镜的中心法线与所述次镜同轴。
优选地,当所述测量次镜径向位移弯沉时,所述次镜端探测器设置在所述次镜端安装调整工装上;当所述测量次镜角度偏转时,所述平面反射镜设置在所述次镜端安装调整工装上。
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