ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-09-29-39

УДК: 535.31:681

Контроль взаимного пространственного положения элементов конструкций, в том числе трансформируемых, с применением лазерного измерительного канала и широкопольных световозвращателей

Меснянкин Е.П., Потапов С.Л., Потапова Н.И.
Ссылка для цитирования:

Меснянкин Е.П., Потапов С.Л., Потапова Н.И. Контроль взаимного пространственного положения элементов конструкций, в том числе трансформируемых, с применением лазерного измерительного канала и широкопольных световозвращателей // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 29–39. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-09-29-39

 

Mesnjankin E.P., Potapov S.L., Potapova N.I. Control of the relative spatial position of structural elements, including transformable ones, using a laser measuring channel and wide-field retroreflectors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 9. P. 29–39. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-09-29-39

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Лазерные системы с контрольными световозвращающими элементами для определения пространственного положения элементов конструкций оптико-механических устройств. Цель работы. Разработка высокоточного способа и устройства лазерного измерительного канала для определения пространственного положения элементов конструкций, в том числе и трансформируемых. Методы. Снижение погрешности определения координат основано на использовании широкопольных световозвращающих элементов, имеющих возможности кодировки, цифровой регистрации и обработки полученных отраженных сигналов. Основные результаты. Разработан лазерный контрольный канал со световозвращающими контрольными элементами, обеспечивающий измерения пространственного положения подвижных элементов конструкций с высокой точностью. Предложены конструкция световозвращающих элементов, позволяющая получить углы световозвращения, близкие 180°, и методы кодировки, обеспечивающие идентификацию отдельных контрольных элементов. Изготовлены образцы световозвращающих элементов, подтверждающие их расчетные характеристики. Совокупность предложенных решений позволяет создавать лазерные контрольные каналы для высокоточного контроля координат поверхности элементов конструкций, в том числе трансформируемых устройств, работающих в условиях космического пространства. Практическая значимость. Предложенные в работе световозвращающие оптические элементы с большим полем зрения и системой идентификации позволяют создавать контрольные каналы с наибольшей погрешностью определения пространственных координат до 1,5 мм, что дает возможность определять положение подвижных элементов в конструкциях космических аппаратов. Результаты проведенного исследования развивают и дополняют существующие средства и методы контроля пространственного положения трансформируемых конструкций с применением лазерного измерительного канала.
 

Ключевые слова:

световозвращатель, контрольные элементы, лазерный контрольный канал, пространственное положение, трансформируемые элементы конструкции, идентификация

Коды OCIS: 070.0070,110.2960, 1102970, 120.0120, 140.0140, 230.0230, 250.0250

Список источников:
  1. Бокшанский В.Б., Карасик В.Е., Таранов М.А. Автоматическое обнаружение световозвращателей с помощью лазерных локационных систем // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2011. № 2. С. 25–35.
Bokshansky V.B., Karasik V.Ye., Taranov M.A. Automatic detection of retroreflectors using laser location systems [in Russian] // Herald of Bauman MSTU. Instrument Engineering Ser. 2011. № 2. P. 25–35.
  1. Васильев Ю., Камышев А. Система определения координат движущихся объектов с лазерным сопровождением // Компоненты и технологии. 2005. № 9. С. 1–3.
Vasil'ev Yu., Kamyshev A. A system for determining coordinates of moving objects with laser tracking [in Russian] // Components and Technol. 2005. № 9. P. 1–3.
  1. Ведешин Л.А., Ипатов А.В. Первые космические эксперименты по лазерной локации Луны (К 50-летию посадки на Луну Лунохода-1) // Тр. Института прикладной астрономии РАН. 2020. Вып. 53. С. 30–37. https://doi.org/10.32876/ApplAstron.53.30-37
Vadeshin L.A., Ipatov A.V. The first space experiments on the laser location of the Moon (On the 50th anniversary of Lunokhod-1 moonfall) [in Russian] // Proc. Institute of Applied Astronomy RAS. 2020. Iss. 53. P. 30–37. https://doi.org/10.32876/ApplAstron.53.30-37
  1. Tolker-Nielsen T., Guillen J-C. The first European optical communication terminal in orbit // ESA Bulletin. 1998. № 96. P. 1–3.
  2. Keizo N., Yamamoto A. Preliminary design of laser utilizing communications equipment (LUCE) installed on optical inter-orbit communications engineering test satellite (OICETS) // Free-Space Laser Commun. Technol. VII. Internat. Soc. for Optics and Photonics. 1995. V. 2381. P. 14–26.
  3. Carrizo C., Knapek M., Horwath J., et al. Optical inter-satellite link terminals for next generation satellite constellations // Proc. Soc. Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2020. V. 11272. Article id. 1127203. P. 1–11. https://doi.org/10.1117/12.2545629
  4. Меснянкин Е.П., Павлов Н.И., Потапов С.Л. и др. Аналитическая модель лазерного дальномера для измерения расстояний до объектов с плохо прогнозируемой динамикой движения // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 2. С. 46–58. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-46-58
Mesnjankin E.P., Pavlov N.I., Potapov S.L., et al. Analytical model of a laser rangefinder for measuring distances to objects with poorly predicted motion dynamics // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. № 2. P. 81–87. https://doi.org/10.1364/JOT.90.000081
  1. Бурдинов К.А., Шашкина К.М., Шагхаей Э. Исследование системы автоматического управления стабилизации изображения бортовых оптико-электронных приборов наведения и слежения // Advanced Eng. Res. 2022. V. 22. № 2. Р. 150–160. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2022-22-2-150-160
Burdinov K.A., Shashkina K.M., Shagkhaei E. Study of the automatic image stabilization control system for on-board optoelectronic guidance and tracking devices [in Russian] // Advanced Eng. Res. 2022. V. 22. № 2. P. 150–160. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2022-22-2-150-160
  1. Барышников Н.В., Карасик В.Е., Степанов Р.О. Исследование отражательных характеристик тетраэдрических световозвращателей в ИК-диапазоне // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2010. № 1. С. 3–16.
Baryshnikov N.V., Karasik V.Ye., Stepanov R.O. Study of reflective characteristics of tetrahedral retroreflectors in the IR range [in Russian] // Herald of Bauman MSTU. Instrument Engineering Ser. 2010. № 1. P. 3–16.
  1. Старовойтов Е.И., Савчук Д.В. Исследование и оптимизация применения уголковых отражателей для локации космических объектов // Космическая техника и технологии. 2013. № 1. С. 38–43.
Starovoitov Ye.I., Savchuk D.V. Study and optimization of the use of angle reflectors for the location of space objects [in Russian] // Space Eng. and Technol. 2013. № 1. P. 38–43.
  1. Королев Б.В., Кочергин П.П. Использование комплекса аппаратуры космической оптической линии связи для решения задач высокоточной автономной навигации и ориентации космического аппарата // Вторая Всероссийская научно-техн. конф. Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов. Сб. тр. / Под ред. Аванесова Г.А. Россия, Таруса. 13–16 сентября 2010. М.: ИКИ РАН, 2011. С. 129–140.
Koroliov B.V., Kochergin P.P. Application of a complex of space optical communication line equipment to solve the problems of high-precision autonomous navigation and orientation of the spacecraft [in Russian] // The Second All-Russian Scientific and Technical Conf. Modern problems of orientation and navigation of spacecraft. Proc. / Ed. by Avanesov G.A. RF, Tarusa. September 13–16, 2010. Мoscow: SRI RAS Press, 2011. P. 129–140.
  1. Савчук Д.В., Старовойтов Е.И. Характеристики бортовых лазерных локационных систем и уголковых отражателей для увеличения дальности измерений до 2000 км при сближении космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 47–53.
Savchuk D.V., Starovoitov Ye.I. Characteristics of on-board laser location systems and angle reflectors for increasing the measurement range up to 2000 km when spacecrafts approach each other [in Russian] // Space Eng. and Technol. 2014. № 4(7). P. 47–53.
  1. Соколов А.Л., Акентьев А.С., Ненадович В.Д. Космические ретрорефлекторные системы // Светотехника. 2017. № 4. С. 19–23.
Sokolov A.L., Akentiev A.S., Nenadovich V.D. Space retroreflecting systems [in Russian] // Svetotekhnika. 2017. № 4. P. 19–23.
  1. Электронный ресурс URL: https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/assets/documents/WebbMediaKit.pdf
Electronic resource URL: https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/assets/documents/WebbMediaKit.pdf
  1. Электронный ресурс URL: https://telegra.ph/Rossijskij-kosmicheskij-yadernyj-buksir-Zevs-byvshij-Nuklon-YAdro-TEHM-Gerkules-07-15
Electronic resource URL: https://telegra.ph/Rossijskij-kosmicheskij-yadernyj-buksir-Zevs-byvshij-Nuklon-YAdro-TEHM-Gerkules-07-15
  1. Цветков А.Д., Босый О.Н., Пасункин В.Н. и др. Измерение оптических характеристик катадиоптрических световозвращателей // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 8. С. 36–43. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-08-36-43
Tsvetkov A.D., Bosyi O.N., Pasunkin V.N., et al. Measurement of optical characteristics of catadioptric retroreflectors // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. № 8. P. 486–492. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000486
  1. Соколов А.Л., Мурашкин В.В., Акентьев А.С. и др. Уголковые отражатели с интерференционным диэлектрическим покрытием // Квант. электрон. 2013. Т. 43. № 9. С. 795–799.
Sokolov A.L., Murashkin V.V., Akent'ev A.S., et al. Cube-corner reflectors with interference dielectric coating // Quantum Electronics. 2013. V. 43. № 9. P. 795–799. https://doi.org/10.1070/QE2013v043n09ABEH015244
  1. Ненадович В.Д., Соколов А.Л. Стойкость уголкового отражателя с диэлектрическим просветляющим покрытием к действию факторов космического пространства // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 7. С. 37–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-37-44
Nenadovich V.D., Sokolov A.L. Resistance of a corner cube reflector with a dielectric antireflection coating to the space environment // J. Opt. Technol. 2022. V. 89. № 7. P. 395–399. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000395
  1. Меснянкин Е.П., Потапов С.Л., Потапова Н.И. Светоотражающий элемент // Патент РФ № RU2783298C1. 2021. Бюл. № 32. 2022.
Mesnjankin E.P., Potapov S.L., Potapova N.I. Light-reflecting element // RF Patent № RU 2783298C1. 2021. Bull. № 32. 2022.
  1. Аблеков В.К., Колядин С.А., Фролов А.В. Высокоразрешающие оптические системы. М.: Машиностроение, 1985. 176 с.
Ablekov V.K., Koliadin S.A., Frolov A.V. High-resolution optical systems [in Russian]. Moscow: "Mashinostroenie" Publ., 1985. 176 p.