Оптико-механічна установка контролю сканера

Винахід відноситься до засобів контролю оптико-електронного обладнання і може бути використаний для контролю технічних характеристик сканерів оптичного та середнього інфрачервоного діапазонів спектру, які застосовуються для дистанційного зондування поверхні Землі з космічних апаратів. Відомі засоби контролю оптико-електронного обладнання, що містять джерело світла, тест-таблицю та апаратуру обробки прийнятих сигналів, які використовують для контролю та калібрування телевізійної апаратури та відеокамер [1]. Недоліками відомих засобів контролю є неможливість їх функціонування в режимі динамічного (рухомого) оптичного тест-сигналу. Найбільш близьким технічним рішенням є апаратура оптичного сканування і система контролю дефектів поверхні, яка включає джерело світла, оптичний об'єктив, ряд дзеркал, лінз, світлоподільник, систему фокусування, фільтр, об'єктив із змінною фокусною відстанню, фотосенсор [2]. Принцип роботи цієї апаратури полягає в отриманні відбитих від контрольованої поверхні світлових променів, розщеплення на два пучки та їх наступне порівняння. Недоліками даного пристрою є відсутність контролю характеристик поверхні в динамічному режимі, оскільки пристрій формує статичне зображення тест-сигналу, отже не здійснюють контроль та перевірку динамічних технічних характеристик апаратури оптичного сканування. Неможливість функціонування в режимі зміни тест-сигналу в полі зору контрольованого оптичного обладнання і задання зміни напрямку та швидкості руху тестового сигналу по вхідній апертурі не дозволяють визначити цілий ряд технічних характеристик, зокрема глибину модуляції відеосигналу, відношення сигнал/флуктуаційний шум, динамічні спотворення зображення та інші характеристики оптичного обладнання. В основу оптико-механічної установки контролю сканера поставлено завдання створення засобу контролю технічних характеристик оптичних скануючих приладів в динамічному режимі, з розширеними функціональними можливостями, що дозволить сканеру сприймати рухоме тестове зображення із заданими швидкістю переміщення по кадру, напрямком переміщення та встановленням розміру переміщення тестового зображення в рамках кадру, в різних оптичних діапазонах із застосуванням джерел світла спектрального діапазону довжини хвиль від 0,4мкм до 1,8мкм, що дасть можливість оптимізувати витрати та підвищити те хнічну достовірність, гарантувати якість прийнятого зображення, а також на етапі підготовки до польоту вести вдосконалення скануючих пристроїв та периферійних систем, з ним пов'язаних. Поставлене завдання досягають тим, що оптико-механічна установка контролю сканера містить тестовий вузол з кареткою для встановлення тестових зображень з можливістю рівномірного переміщення та можливістю зміни лінійної швидкості в горизонтальній площині у двох протилежних напрямках, стабільною в період циклу; весь тестовий вузол може бути повернутий на заданий кут в горизонтальній площині відносно оптичної осі, може здійснювати зворотно-поступальні рухи та лінійні мікропереміщення вздовж оптичної осі при юстувальних операціях. Оптико-механічна установка контролю сканера призначена для формування заданих динамічних оптичних тестових сигналів, введення цих сигналів у вхідну апертур у контрольованого сканера та отримання відповідних електричних сигналів на виходах сканера, на підставі характеристик яких роблять висновки щодо відповідності скануючого пристрою його паспортним даним. Таким чином, контролюють технічні характеристики сканерів в більш широкому обсязі, ніж при статичних тест-дослідженнях, що дозволяє з вищим ступенем достовірності гарантува ти якісну роботу сканера на борту космічного апарату, проводити контроль параметрів пристроїв іншого функціонального призначення. У порівнянні з прототипом, де нерухомі: предмет дослідження, апаратура оптичного сканування та контролю дефектів і світлові пучки визначених одного спектру та інтенсивності емітованих променів, відмінності оптико-механічної установки контролю сканера полягають у тому, що дозволяють реалізувати на вхідній апертурі контрольованого сканеру його тестування у динаміці із заданою швидкістю по кадру, під кутом, напрямком переміщення та лінійними параметрами переміщення тестового зображення в рамках кадру, а також застосувати джерела світла із різними спектральними діапазонами випромінювання та інтенсивністю, що дозволить здійснювати контроль характеристик скануючого пристрою в різних заданих частотних діапазонах та близьких до реальних умов експлуатації приладів такого класу. На фіг. зображено загальний вигляд оптико-механічної установки контролю сканера, яку виготовлено із: плити-станини 1, пульта керування 2, плити конструкційної 3, циліндра 4, полозів-стійок 5, тестового вузла 6 у складі каретки 7 з рамкою 8 для пластин тестових зображень 9, джерела світла 10 змонтованого на верхній плиті 11, електромеханічного пристрою 12 для реалізації циклічного режиму роботи каретки 7, з’єднаної жорстко з приводом 12, механічного приводу 13 для повздовжніх та кутови х переміщень тестового вузла 6, об'єктиву 14, сканера 15, блоку живлення 16. Причому плита-станина 1, плита конструкційна 3, циліндр 4, полози-стійки 5, джерело світла 10 змонтоване на верхній плиті 11 та об’єктив 14 разом утворюють систему фокусування. Оптико-механічна установка контролю сканера працює наступним чином. Спочатку ведуть підготовку до роботи, що полягає у встановленні сканера 15, технічні характеристики якого підлягають контролю, на плиту 3 змонтовану в одне нерухоме ціле із плитою-станиною 1, вставляють в рамку 8 пластину із тестовим зображенням 9, вмикають блок живлення 16, об'єктивом 14 обмежений стінками циліндра 4 світловий промінь емітований джерелом світла 10, що закріплене на верхній плиті 11, фокусують переміщенням тестового вузла 6 на стійках-полозах 5 на вхідну апертуру сканера 15. Таким чином здійснюють "грубе" юстування, точне юстування світлового потоку на вхідн у апертур у сканера 15 роблять вручн у за допомогою приводу 13. Подалі з відповідних виходів ПЗС-лінійок, що виконують роль фото сенсорів, знімають початкові значення електричних сигналів у статичному режимі, які надходять на обробку відомим чином. Відповідно до сигналу із пульта керування 2 вмикають електромеханічний пристрій приводу 12, приводом 13 забезпечують зворотно-поступальний режим руху каретки 7 тестового вузла 6 з розташованою у ньому тестовою пластиною 9. В результаті, на вході сканера 15 отримують змінне в часі тестове зображення, що по своїх оптичних характеристиках близьке до реального оптичного сигналу, який приймають сканером 15 при дистанційному зондуванні Землі з космосу. Відповідно до передбачених умов випробувань блоком керування 2 задають комбінацію сигналів управління електромеханічним пристроєм приводу 12, приводом 13, кареткою 7 із поміщеним в рамці 8 тестовим зображенням 9. Причому блок керування 2 дає можливість керувати виконавчим механізмом як в одно-, так і в багато циклічному режимах, з різними стабільними лінійними швидкостями від циклу до циклу із мінімальними інерційними спотвореннями вихідного оптичного сигналу, що забезпечені конструкцією електромеханічного пристрою приводу 12, тестового вузла 6 та механічного приводу 13. Таке технічне рішення дозволяє сформувати на вхідній апертурі сканера 15 зображення з характеристиками, що відповідають параметрам отриманих зображень поверхні рельєфу та глибину зондування космічним апаратом в процесі його обертання навколо Землі. Імітацію орієнтації сканера 15 в просторі реалізують кутовим переміщенням тестового вузла 6 за допомогою механічного приводу 13, що відповідає реальному напрямку сприйняття оптичного зображення ділянок Землі відповідно до напрямку польоту космічного апарату. Із відповідних ви ходів ПЗС-лінійок сканера 15 реєструють значення сигналів технічних характеристик при динамічному режимі роботи оптико-механічної установки контролю сканера. Надалі проводять електронну обробку сигналів, в процесі якої здійснюють оцінку сканера 15 стосовно його параметрів на підставі прийнятих значень сигналів від одного і того самого тестового зображення 9 в статичному та динамічному режимах відповідно. При цьому визначають цілий ряд оптичних характеристик скануючого пристрою. В різноманітних комбінаціях, змінюючи вихідні параметри, а саме: тестове зображення 9, інтенсивність та спектральний діапазон випромінювання джерела світла 10, швидкість переміщення каретки 7 із поміщеним в ній тестовим зображенням 9, кут нахилу рамки 8 реалізують можливість здійснення об'єктивного контролю та оцінки оптичних характеристик сканера 15 в умовах, наближених до реальних. Технічний результат отриманий від використання оптико-механічної установки контролю сканерів полягає у тому, що на етапі підготовки апаратури до польоту у космосі здійснюють повноцінне тестування технічних характеристик сканера - оптичного пристрою, який розташовують на космічних апаратах, що призводить до здешевлення та оптимізації витрат, дасть можливість гарантувати якість та достовірність прийнятих зображень, а також в процесі підготовки до польоту вести вдосконалення скануючих пристроїв та периферійних систем з ним пов'язаних. Бібліографічні дані: 1. Патент України №3741, опубл. 27.12.94, Бюл. №6-1; 2. Патентна публікація США №2002/0162979 Α1, дата 07.11.2002.