Повышение требований к точностным характеристикам приборов астроориентации актуализирует задачу повышения точности стендового оборудования, используемого для фотограмметрической калибровки этих звездных датчиков. Для работы с высокоточными звёздными датчиками, имеющими погрешность порядка нескольких десятых угловой секунды, в ИКИ РАН был изготовлен стенд определения элементов внутреннего ориентирования (СОЭВО).
Стенд предназначен для проведения испытаний с целью определения следующих элементов внутреннего ориентирования прибора, таких как фокусного расстояния прибора и коэффициентов полинома, описывающего дисторсию. СОЭВО проводит замеры по множеству координат на приемнике изображения для определения элементов внутреннего ориентирования звездного датчика с учетом аберрационных искажений его объектива.
Кратко, процесс получения данных об элементах внутреннего ориентирования выглядит следующим образом. На каждом отдельном кадре звездного датчика присутствует только одно изображение бесконечно удаленного источника. Для измерений в переделах всего поля зрения высокоточный поворотный стол пошагово в горизонтальной плоскости поворачивает кронштейн со звёздным датчиком, в пределах его поля зрения. После каждого прохода звездный датчик поворачивается вокруг собственной оптической оси с некоторым угловым шагом.
Для линзовых объективов необходимо учесть хроматические аберрации, поэтому для определения элементов внутренней ориентации звездных датчиков с линзовыми объективами в СОЭВО предусмотрена возможность проведения операций в разных, относительно узких, спектральных диапазонах длин волн.
Технические параметры и характеристики СОЭВО
| Параметр | Ед. изм. | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Диапазон выходных напряжений источника питания для прибора | В | от 5 до 30 | |
| Световой диаметр коллиматора | мм | 140 | |
| Номинальное фокусное расстояние коллиматора | мм | 1600 | |
| Диапазон углов поворота прибора в горизонтальной плоскости (в пределах проекции поля зрения прибора на горизонтальную плоскость) | градус | ± 20 | относительно оптической оси коллиматора |
| Диапазон углов поворота прибора в вокруг его оптической оси | градус | ± 90 | |
| Основные параметры светофильтров:
Диапазон «1» Диапазон «2» Диапазон «3» Диапазон «4» Диапазон «5» Диапазон «6» |
λ/Δλ | 400/10 480/10 550/10 650/10 800/10 950/10 |
Thorlabs FB400-10 Thorlabs FB480-10 Thorlabs FB550-10 Thorlabs FB650-10 Thorlabs FB800-10 Thorlabs FB950-10 |
Помимо основного своего предназначения по фотограмметрической калибровки звездных датчиков СОЭВО используется для проведения геометрических измерений для определения оптических параметров и характеристик, например, углов поля зрения, других оптико-электронных приборов, выпускаемых ИКИ РАН. Таких приборов как КАМ-О и КАМ-С системы СТС-Л, КМСС и др.
Возможности СОЭВО используются для выполнения исследовательских задач, например, провести определение методической ошибки – несовпадения вычисленного центральновзвешенного центра изображения точечного источника и центра его геометрической проекции в масштабах отдельного пикселя на приемнике изображения.
В ИКИ РАН ведутся работы по изучению методической ошибки. Для проверки результатов, приведенных в [2] и [3] был проведён ряд экспериментов на СОЭВО с использованием одного из звездных датчиков семейства БОКЗ, угловой размер пикселя которого составляет 10,56″. Эксперимент показал наличие искомой методической ошибки и возможность её измерения. Параметры аппроксимации полученных точек соответствуют проведенным ранее теоретическим расчётам и реальным характеристикам прибора. Так, полученный в ходе измерений угловой размер элемента (10,52″), соответствует реальному (10,56″). Ошибка составила 0,4%.
Участок измерений звёздным датчиком положения центра яркости точечного источника с аппроксимацией точек функцией синуса.