(45-4) 09 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Математическое моделирование работы 3D-сканера при контроле зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон»
С.Н. Макаров 1, А.Г. Верхогляд 1, М.Ф. Ступак 1, Д.А. Овчинников 2, Ю.А. Оберемок 2

1 Конструкторско-технологический институт научного приборостроения
СО РАН (КТИ НП СО РАН), г. Новосибирск, 630058, ул. Русская, д. 41,
2 АО «ИСС им. М.Ф. Решетнева», г. Железногорск, Красноярский край

 PDF, 1473 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-833

Страницы: 541-550.

Аннотация:
Создается оригинальная система контроля геометрии зеркал обсерватории «Миллиметрон» для работы в составе бортового комплекса научной аппаратуры. Система предназначена для контроля качества зеркальной системы космического телескопа и использования получаемых данных в качестве сигналов «обратной связи» для предварительной настройки и юстировки оптической системы телескопа в космическом пространстве. Задачей системы является определение многомерного вектора неизвестных параметров состояния зеркальной системы телескопа по косвенным измерениям, получаемым в результате обмера телескопа 3D-сканером. Создана не имеющая аналогов математическая модель, численно описывающая процесс предварительного обмера зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» с использованием оптических контрольных меток на поверхности зеркальной системы. На базе созданной математической модели осуществлено численное моделирование работы бортового 3D-сканера при предварительном обмере зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» с использованием оптических контрольных меток на поверхности зеркал в приближении геометрической оптики. Разработан новый эффективный метод предварительной оценки смещения элементов зеркальной системы телескопа по косвенным (неявным) измерениям, выполняемым 3D-сканером. Метод основан на математическом преобразовании косвенных измерений отклонений положения контрольных меток зеркал телескопа от их эталонного положения, на выходе которого выдается список оценок смещений неизвестных параметров элементов зеркальной системы, задаваемых удобным образом. Показана возможность обмера зеркальной системы телескопа с целью его предварительной настройки при использовании 3D-сканера на борту космического аппарата. Приведены оценки допустимых отклонений компонент зеркальной системы, необходимые для обеспечения функциональности телескопа.

Ключевые слова:
математическая модель, численное моделирование, зеркальная система обсерватории «Миллиметрон», система контроля, форма телескопа, контрольные метки, 3D-сканер.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполне-ния работ по Государственному заданию ФГБУН КТИ НП СО РАН в части проекта АААА-А20-120102190007-5.

Цитирование:
Макаров, С.Н. Математическое моделирование работы 3D-сканера при контроле зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» / С.Н. Макаров, А.Г. Верхогляд, М.Ф. Ступак, Д.А. Овчинников, Ю.А. Оберемок // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 4. – С. 541-550. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-833.

Citation:
Makarov SN, Verhoglyad AG, Stupak MF, Ovchinnikov DA, Oberemok JA. Mathematical simulation of a 3D scanner for controlling the mirror system of the Millimetron Observatory. Computer Optics 2021; 45(4): 541-550. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-833.

Литература:
  1. Кардашев, Н.С. Обзор научных задач для обсерватории Миллиметрон / Н.С. Кардашев, И.Д. Новиков, В.Н. Лукаш, С.В. Пилипенко, Е.В. Михеева, Д.В. Бисикало, Д.З. Вибе, А.Г. Дорошкевич, А.В. Засов, И.И. Зинченко, П.Б. Иванов, В.И. Костенко, Т.И. Ларченкова, С.Ф. Лихачёв, И.Ф. Малов, В.М. Малофеев, А.С. Позаненко, А.В. Смирнов, А.М. Соболев, А.М. Черепащук, Ю.А. Щекинов // Успехи физических наук. – 2014. – т. 184, № 12. – С. 1319-1352. – DOI: 10.3367/UFNr.0184.201412c.1319.
  2. Smirnov, A.V. Space mission Millimetron for terahertz astronomy / A.V. Smirnov, A.M. Baryshev, S.V. Pilipenko, N.V. Myshonkova, V.B. Bulanov, M.Y. Arkhipov, I.S. Vinogradov, S.F. Likhachev, N.S. Kardashev // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8442. – 84424C. – DOI: 10.1117/12.927184.
  3. Сайт Астрокосмического центра ФИАН, г. Москва [Электронный ресурс]. - URL: https://millimetron.ru/.
  4. Лукин, А.В. Контроль зеркала контррефлектора телескопа «Миллиметрон» на основе использования синтезированной голограммы / А.В. Лукин, А.Н. Мельников, А.Ф. Скочилов // Фотоника. – 2016. – № 5. – С. 44-48.
  5. Полещук, А.Г. Разработка интерференционно-голографической ИК системы контроля формы центрального параболического зеркала космического телескопа обсерватории «Миллиметрон» / А.Г. Полещук, Р.К. Насыров, А.Е. Маточкин, В.Н. Хомутов, В.В. Черкашин, А.Е. Качкин, А.Г. Верхогляд, Л.Б. Касторский, В.М. Михалкин // Труды «Интерэкспо Гео-Сибирь». – 2015. – Т. 1. – С. 51-58.
  6. Верхогляд, А.Г. Система контроля геометрических параметров центрального зеркала космического телескопа «Миллиметрон» / А.Г. Верхогляд, В.М. Михалкин, В.А. Кук­лин, В.И. Халиманович, Ю.В. Чугуй // Сборник трудов «Решетневские чтения». – 2014. – Т. 1(18). – С. 61-63.
  7. Кириченко, Д.В. Крупногабаритные оптические космические телескопы / Д.В. Кириченко, В.В. Клеймёнов, Е.В. Новикова // Известия вузов. Приборостроение. – 2017. – Т. 60, № 7. – С. 589-602. – DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602.
  8. Демин, А.В. Оптико-цифровые системы и комплексы космического назначения / А.В. Демин, А.В. Денисов, А.В. Летуновский // Известия ВУЗов. Приборостроение. – 2010. – Т. 53, № 3. – С. 51-59.
  9. Демин, А.В. Математическая модель процесса юстировки составных зеркал / А.В. Дёмин // Известия ВУЗов. Приборостроение. – 2015. – Т. 58, № 11. – С. 901-907. – DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-11-901-907.
  10. Демин, А.В. Алгоритм юстировки составных зеркал / А.В. Демин, П.В. Ростокин // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 2. – С. 291-294. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-291-294.
  11. Olczak, G. Wavefront calibration testing of the James Webb Space Telescope primary mirror center of curvature optical assembly / G. Olczak, C. Wells, D.J. Fischer, M.T. Connolly // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8450. – 84500R. – DOI: 10.1117/12.927003.
  12. Конкет, Б. Алгоритм и математическая модель геометрического позиционирования асферического составного зеркала / Б. Конкет, Л.Ф. Самбрано, Н.К. Артюхина, Р.В. Фёдорцев, А.Р. Силие // Приборы и методы измерений. – Том 9, № 3. – С. 234-242. – DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-3-234-242.
  13. Батшев, В.И. Оптическая система и методика контроля позиционирования сегментов составного параболического зеркала радиотелескопа космической обсерватории «Миллиметрон» / В.И. Батшев, Д.Т. Пуряев // Измерительная техника. – 2009. – № 5. – С. 29-31.
  14. Пуряев, Д.Т. Метод контроля качества выпуклого гиперболического зеркала радиотелескопа космической обсерватории «Миллиметрон» [Электронный ресурс] / Д.Т. Пуряев, В.И. Батшев, О.В. Польщикова // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2013. – вып. 7. – 833. – URL: http://engjournal.ru/catalog/pribor/optica/833.html (дата обращения 03.11.2020).
  15. Сычев, В.В. Алгоритм управления многоэлементным зеркалом на примере космического телескопа обсерватории «Миллиметрон» / В.В. Сычев, А.И. Клем // Оптика атмосферы и океана. – 2018. – № 7. – С. 578-586. – DOI: 10.15372/AOO20180712.
  16. Сомов, С.Е. Юстировка и калибровка информационно-измерительной системы для определения ориентации спутника землеобзора и его наблюдательного оборудования / С.Е. Сомов // Известия Самарского научного центра РАН. – 2018. – т. 20, № 1(81). – С. 87-96. – DOI: 10.24411/1990-5378-2018-00127.
  17. Anaconda [Electronical Resource]. – URL: www.anaconda.com (request date 03.11.2020).
  18. Ильин, В.А. Линейная алгебра и аналитическая геометрия / В.А. Ильин, Г.Д. Ким. – М.: Проспект, 2012. – 400 с.
  19. VTK (Visualization Toolkit) [Electronical Resource]. – URL: https://vtk.org/ (request date 03.11.2020).
  20. Regression diagnostics: Identifying influential data and sources of collinearity / D.A. Belsley, E. Kuh, R.E. Welsch. – Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 1980. – P. 100-104.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20