天问一号高分相机主光机在线装调技术研究

王克军; 董吉洪; 朱时雨; 李威; 孟庆宇

doi:10.37188/OPE.20223002.0199

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天问一号高分相机主光机在线装调技术研究

更新时间：2026-09-12

- 天问一号高分相机主光机在线装调技术研究
- Research on on-line alignment technology with main optical-mechanical structure of Tianwen-1 high-resolution camera
- 光学精密工程 2022年30卷第2期页码：199-209
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
- 作者简介：
  
  王克军（1982-），男，山东乐陵人，博士，研究员，2006年、2008年于吉林大学分别获得学士、硕士学位，2016年于中国科学院大学获得工学博士学位。现主要从事空间遥感器光机结构设计。E-mail： wangkejun1@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年科学基金资助项目(11703027)
- DOI：10.37188/OPE.20223002.0199
  中图分类号： TH751
- 收稿：2021-01-06，
  
  修回：2021-02-26，
  
  纸质出版：2022-01-25
- 稿件说明：
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王克军,董吉洪,朱时雨等.天问一号高分相机主光机在线装调技术研究[J].光学精密工程,2022,30(02):199-209.

WANG Kejun,DONG Jihong,ZHU Shiyu,et al.Research on on-line alignment technology with main optical-mechanical structure of Tianwen-1 high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):199-209.
王克军,董吉洪,朱时雨等.天问一号高分相机主光机在线装调技术研究[J].光学精密工程,2022,30(02):199-209. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0199.

WANG Kejun,DONG Jihong,ZHU Shiyu,et al.Research on on-line alignment technology with main optical-mechanical structure of Tianwen-1 high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):199-209. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0199.

摘要

天问一号高分相机采用了离轴三反光学系统，指标精度高，结构复杂，研制周期短。鉴于上述要求，对离轴三反光学系统的计算机辅助装调技术进行了深入研究，并应用到天问一号高分相机主光机结构的装调过程中，利用计算机辅助装调技术使天问一号高分相机主光机结构的装调指标迅速收敛。各个视场的平均系统波像差优于

/14，在特征频率57.1 lp/mm的平均传递函数0.381。此外，对主光机结构开展了一系列的环境模拟试验，包括力学应力筛选试验、高低温循环试验和失重环境适应性试验。在经历试验后，各技术指标均变化很小，基本满足总体设计指标要求。天问一号成功发射，传回了清晰的火星照片，进一步验证了计算机辅助装调技术的装调效果。

Abstract

The Tianwen-1 high-resolution camera adopts an off-axis three-mirror optical system， with a high precision index， complex structure， and short development cycle. In view of the above requirements， the computer-aided alignment technology of the off-axis three-mirror optical system is thoroughly investigated and applied to the alignment process of the main optical-mechanical structure of the Tianwen-1 high-resolution camera. The application of this techno

logy causes the alignment index of the main optical-mechanical structure of the camera to converge rapidly. The average system RMS is better than

/14 for each field of view and the average transfer function is 0.381 at the characteristic frequency of 57.1 lp/mm. A series of environmental simulation tests， including a mechanical test， temperature cycling test， and weightlessness adaptability test， was conducted on the main optical-mechanical structure. Following the experiments， all the technical indexes changed only slightly， thus meeting the requirements of the overall design indexes. Finally， Tianwen-1 was successfully launched， and clear images of Mars were sent， thus proving the effectiveness of the computer-aided alignment technology.

关键词

Keywords

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王彬，伍凡，叶玉堂 . 离轴三反系统计算机辅助装调［J］. 红外与激光工程， 2016 ， 45 （ 11 ）： 1118006 . doi: 10.3788/IRLA201645.1118006 http://dx.doi.org/10.3788/IRLA201645.1118006

WANG B ， WU F ， YE Y T . Computer aided alignment for off-axis TMA system ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2016 ， 45 （ 11 ）： 1118006 . （in Chinese） . doi: 10.3788/IRLA201645.1118006 http://dx.doi.org/10.3788/IRLA201645.1118006

孙敬伟 . 地基大口径光电成像望远镜装调技术研究［D］. 北京：中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）， 2011 . doi: http://159.226.165.120//handle/181722/2849 http://dx.doi.org/http://159.226.165.120//handle/181722/2849

SUN J W . Study on the Alignment Technique of Large Ground-based Electro-optical Imaging Telescope ［D］. Beijing ： Institute of Physics， Chinese Academy of Sciences ， 2011 . （in Chinese） . doi: http://159.226.165.120//handle/181722/2849 http://dx.doi.org/http://159.226.165.120//handle/181722/2849

2011. 张向明，姜峰，孔龙阳，等 . 卡塞格林系统光学装调技术研究［J］. 应用光学， 2015 ， 36 （ 4 ）： 526 - 530 . doi: 10.5768/JAO201536.0401006 http://dx.doi.org/10.5768/JAO201536.0401006

ZHANG X M ， JIANG F ， KONG L Y ， et al . Research on optical alignment technology for Cassegrain system ［J］. Journal of Applied Optics ， 2015 ， 36 （ 4 ）： 526 - 530 . （in Chinese） . doi: 10.5768/JAO201536.0401006 http://dx.doi.org/10.5768/JAO201536.0401006

陈建军 . 计算机辅助装调技术在离轴三反相机装调中的应用［D］. 西安：中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）， 2013 .

CHEN J J . Application of Computer Aided Alignment Technique to an Three-mirror Off-axis Optical System ［D］. Xi'an ： Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics， Chinese Academy of Sciences ， 2013 . （in Chinese）

庞志海 . 离轴反射光学系统计算机辅助装调技术研究［D］. 西安：中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）， 2013 .

PANG Z H . Study on Computer Aided Alignment Technology for Off-axis Optical System ［D］. Xi'an ： Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics， Chinese Academy of Sciences ， 2013 . （in Chinese）

巩盾，田铁印，王红 . 利用Zernike系数对离轴三反射系统进行计算机辅助装调［J］. 光学精密工程， 2010 ， 18 （ 8 ）： 1754 - 1759 . doi: 10.1117/12.885313 http://dx.doi.org/10.1117/12.885313

GONG D ， TIAN T Y ， WANG H . Computer-aided alignment of off-axis three-mirror system by using Zernike coefficients ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2010 ， 18 （ 8 ）： 1754 - 1759 . （in Chinese） . doi: 10.1117/12.885313 http://dx.doi.org/10.1117/12.885313

李蕾 . 基于Zernike矢量多项式的离轴反射系统装调技术研究［D］. 北京：中国科学院大学（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）， 2020 . doi: 10.7498/aps.69.20200933 http://dx.doi.org/10.7498/aps.69.20200933

LI L . Alignment Technique for Off-axis Reflective Systems Based on Zernike Vector Polynomials ［D］. Beijing ： Institute of Physics， Chinese Academy of Sciences ， 2020 . （in Chinese） . doi: 10.7498/aps.69.20200933 http://dx.doi.org/10.7498/aps.69.20200933

朱时雨，张新，李威 . 计算机辅助装调与传统基准传递技术相结合实现三镜消像散系统的装调［J］. 中国光学， 2011 ， 4 （ 6 ）： 571 - 575 . doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2011.06.004 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.2095-1531.2011.06.004

ZHU S Y ， ZHANG X ， LI W . Alignment of off-axis TMA system by combining computeraided adjustment and traditional benchmark pass method ［J］. Chinese Journal of Optics ， 2011 ， 4 （ 6 ）： 571 - 575 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2011.06.004 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.2095-1531.2011.06.004

王春雨，黄阳，王聪，等 . 离轴反射式系统面形误差高精度还原装调技术［J］. 航天返回与遥感， 2020 ， 41 （ 2 ）： 58 - 66 . doi: 10.3969/j.issn.1009-8518.2020.02.007 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1009-8518.2020.02.007

WANG C Y ， HUANG Y ， WANG C ， et al . High precision reconstruction and adjustment technique for surface figure error of the off-axis reflective system ［J］. Spacecraft Recovery & Remote Sensing ， 2020 ， 41 （ 2 ）： 58 - 66 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1009-8518.2020.02.007 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1009-8518.2020.02.007

梅贵，翟岩，曲贺盟，等 . 离轴三反系统的无应力装调［J］. 光学精密工程， 2015 ， 23 （ 12 ）： 3414 - 3421 . doi: 10.3788/ope.20152312.3414 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20152312.3414

MEI G ， ZHAI Y ， QU H M ， et al . Stress-free alignment of off-axis three-mirror system ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2015 ， 23 （ 12 ）： 3414 - 3421 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20152312.3414 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20152312.3414

杨晓飞，韩昌元 . 利用离轴三反镜光学系统确定各镜的装调公差［J］. 光学技术， 2005 ， 31 （ 2 ）： 173 - 176 . doi: 10.3321/j.issn:1002-1582.2005.02.002 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1002-1582.2005.02.002

YANG X F ， HAN C Y . Study on decision of alignment priority using mirror tolerance in a three mirror off-axis optical system ［J］. Optical Technique ， 2005 ， 31 （ 2 ）： 173 - 176 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1002-1582.2005.02.002 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1002-1582.2005.02.002

李宗轩 . 主反射镜组件柔性环节随机振动响应分析与试验［J］. 红外与激光工程， 2014 ， 43 （ S1 ）： 101 - 107 . doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2014.z1.018 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2276.2014.z1.018

LI Z X . Analysis and test on the response of primary mirror flexure under random vibration ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2014 ， 43 （ S1 ）： 101 - 107 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2014.z1.018 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2276.2014.z1.018

张艳艳 . 大相对口径离轴非球面补偿检验技术研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2015 .

ZHANG Y Y . Null Test of Off-axis Aspheres with Large-relative Aperture ［D］. Changsha ： National University of Defense Technology ， 2015 . （in Chinese）

王克军，董吉洪，宣明，等 . 空间遥感器大口径反射镜的复合支撑结构［J］. 光学精密工程， 2016 ， 24 （ 7 ）： 1719 - 1730 . doi: 10.3788/ope.20162407.1719 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20162407.1719

WANG K J ， DONG J H ， XUAN M ， et al . Compound support structure for large aperture mirror of space remote sensor ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2016 ， 24 （ 7 ）： 1719 - 1730 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20162407.1719 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20162407.1719

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