CN113820823A - 一种光学反射镜连接结构以及应用该结构的光学载荷批量化集成与检测系统和方法 - Google Patents

一种光学反射镜连接结构以及应用该结构的光学载荷批量化集成与检测系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学精密仪器领域，具体涉及一种光学反射镜连接结构及应用该结构的光学载荷批量化集成与检测系统和方法。本发明提供的系统包括自准直检测光路模块、位置调整模块和计算机控制模块。方法包括：首先建立自准直检测光路，对系统像质进行检测，拟合出光学系统的Zernike多项式系数进而得到反射镜结构参量的失调量；确定最优空间位置参量，调整至最佳位置；对多个视场进行检测，反复调整迭代直至多个视场像差满足要求；量取并加工垫片，利用螺钉连接反射镜连接结构与桁架；对多个视场像差复测，若满足要求则完成集成与检测。本发明的技术方案装配精度高，装配效率高，实现了光学系统计算机辅助装调工程化应用。

Description

一种光学反射镜连接结构以及应用该结构的光学载荷批量化 集成与检测系统和方法
技术领域
本发明涉及光学精密仪器领域，具体涉及一种光学反射镜连接结构及应用该结构的光学载荷批量化集成与检测系统和方法。
背景技术
随着空间光学载荷的不断发展，人们对光学系统成像质量提出了越来越高的要求，成像质量接近衍射极限。随着计算机及相关光学软件的开发，这些光学系统的设计已经不再是难题，但是对这类系统的装调却不容易。光学系统的装调与检测过程中，各块镜子位置的差异易使光学系统像质变坏。传统方法通常依靠操作者的经验来调整各个光学元件的空间位置，这种光学载荷元器件的集成工艺易产生装配误差，且误差校正困难，导致装配效率低、可靠性差的问题，存在不可视、不定量、随机成分多、装调周期长等诸多缺点。而采用计算机辅助装调的目的就是根据实测光学系统的性能，应用计算机技术指导装调过程，使每次调整后的系统更接近于理论的光学系统，最终满足设计要求。
与国外相比，国内的空间光学载荷的标准化、批量化等方面还处于跟跑阶段，通常为达到较高的成像质量，存在生产效率低的问题。随着技术的发展和空间光学载荷需求的增长必然带来生产模式和产业链的变化，目前的单件小批量的生产模式已经严重制约空间光学载荷的发展。
发明内容
为了解决现有技术中光学载荷的装配误差校正困难，集成和检测效率低的问题，本发明提供了一种光学反射镜连接结构以及应用该结构的光学载荷批量化集成与检测系统和方法。
首先，本发明提供了一种光学反射镜连接结构，包括反射镜组件和反射镜连接垫片，反射镜组件包括反射镜镜体和反射镜连接背板，所述反射镜镜体背面有圆柱形凸起，凸起的外圆柱面与反射镜连接背板的内孔面采用胶粘连接，所述反射镜连接背板带有设有螺纹孔的连接支腿，还设有反射镜连接工装螺纹安装孔，所述反射镜连接垫片数量与连接支腿数量相同，所述反射镜连接垫片设有螺纹孔。
本发明还提供了一种应用上述反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测系统，具体地，所述集成与检测系统包括自准直检测光路模块、反射镜位置调整模块和计算机控制模块；
具体地，所述自准直检测光路模块包括气浮平台、干涉仪、干涉仪电动调整架、光学反射镜连接结构、标准平面反射镜二维角度精密调整装置和光学载荷安装工装；所述干涉仪放置在干涉仪电动调整架上，所述干涉仪电动调整架、光学载荷安装工装与标准平面反射镜二维角度精密调整装置按顺序置于气浮平台上；
具体地，所述反射镜位置调整模块置于气浮平台外且与气浮平台无接触，用于调整光学反射镜连接结构的位置，使得干涉仪、待集成的光学载荷以及标准平面反射镜二维角度精密调整装置上的标准平面反射镜形成自准直检测光路；
具体地，计算机控制模块用于通过计算机采集干涉仪反馈的信息，还用于通过计算机发送位置调整控制信号给干涉仪电动调整架、标准平面反射镜二维角度精密调整装置和反射镜位置调整模块。
具体地，所述干涉仪电动调整架包括第一干涉仪电动调整架和第二干涉仪电动调整架，所述第一干涉仪电动调整架固定于气浮平台上，所述第二干涉仪电动调整架位于第一干涉仪电动调整架上，干涉仪固定在所述第二干涉仪电动调整架上，所述第一干涉仪电动调整架用于带动所述第二干涉仪电动调整架做水平方向上的位置调整，所述第二干涉仪电动调整架用于调整干涉仪空间位置。
具体地，所述标准平面反射镜二维角度精密调整装置包括标准平面反射镜、测角传感器和二维角度精密调整机构，所述二维角度精密调整机构用于支撑标准平面反射镜、并能够调整所述标准平面反射镜的角度，所述测角传感器用于采集标准平面反射镜的角度，并将采集结果输入计算机控制模块，所述计算机控制模块用于根据标准平面反射镜的角度发送位置调整控制信号给所述二维角度精密调整机构，用于驱动二维角度精密调整机构调整标准平面反射镜的转角。
具体地，所述反射镜位置调整模块包括反射镜连接工装、高精度六自由度并联调整机构、多自由度机械臂，所述高精度六自由度并联调整机构的一端与多自由度机械臂的末端通过螺钉相连接，另一端与反射镜连接工装安装板通过螺钉相连接，以实现对反射镜连接结构六个自由度的调整。
本发明还提供了一种应用该光学反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将光学载荷本体安装在光学载荷安装工装上，将反射镜组件安装在反射镜连接工装上，基于干涉测量原理，建立自准直检测光路；
(2)对待测光学系统的一个视场进行像质检测，将干涉仪的检测结果输入到计算机控制模块，拟合出光学系统的Zernike多项式系数，对光学系统像差进行分析，进而得到光学载荷反射镜结构参量的失调量；
(3)所述计算机控制模块根据结构参量的失调量计算出反射镜组件及干涉仪的最优空间位置参量，并根据该最优空间位置参量发送控制信号给反射镜位置调整模块和干涉仪电动调整架，使得高精度六自由度并联调整机构将反射镜组件调整至最佳位置，同时利用干涉仪电动调整架将干涉仪调整至最佳位置；
(4)通过调整干涉仪与标准平面反射镜的相对位置，重复步骤(2)和步骤(3)的方法对待检测的光学系统的多个检测视场进行自准直干涉检测，进行反复调整和迭代，直至选取检测的多个视场的像差满足要求，测量反射镜连接垫片所需的厚度，并加工相应厚度的反射镜连接垫片，通过螺钉将所述反射镜连接垫片固定在连接反射镜连接背板与光学载荷反射镜支撑桁架之间；
(5)对光学系统的多个检测视场像差复测，若多个视场能同时满足对成像质量的要求，则完成光学载荷的集成与检测。
具体地，步骤(1)中所述的将反射镜组件安装在反射镜连接工装上，具体是通过调整多自由度机械臂的位置实现的，将反射镜连接工装穿过光学载荷反射镜支撑桁架前端的中心孔，再从光学载荷反射镜支撑桁架内侧将反射镜组件安装在反射镜连接工装上，通过改变多自由度机械臂的位置参数调整好反射镜初步位置。
具体地，步骤(2)中所述的反射镜结构参量的失调量，即光学系统初装后，各元件实际位置与理论位置存在的偏差，包括沿X和Y轴的移动量、X、Y和Z轴三个方向的转动量和各镜面间的轴向间隔，是通过以下公式获得的:
AΔX＝ΔF
其中，A为灵敏度矩阵，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000031
其中
Figure BDA0003320399020000032
表示像差与失调量的微商，
Figure BDA0003320399020000033
表示像差与失调量的差商。
ΔX为失调量，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000034
其中n为位置参量的个数，X1…Xn表示实际测量的位置参量，矩阵X01…X0n表示理想位置参量；
ΔF为各校正对象的像差的实测值与光学设计值之差，也就是系统成像质量随失调量的变化值，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000041
其中m为参与分析的像差个数，F1…Fm表示光学系统像差的实际测量值，矩阵F01…F0m表示光学系统像差的理想值。
具体地，步骤(4)所述的多个检测视场，包括归一化视场中心(0，0)及边缘视场(-1，0),(1，0),(-1，1),(-1，0),(-1，-1),(1，1),(1，0),(1，-1)。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的反射镜连接结构，体积小、结构简单且安装操作方便、高效，应用这种反射镜连接结构可有效降低成本、提升安装效率；
(2)本发明提出的集成与检测系统与方法，结合了干涉测量技术以及高精度六自由度调整机构进行计算机辅助装调，指导装调过程有目的地进行，使光学系统成像质量以及各元件的相互位置可以接近于理论设计指标，解决了传统光学载荷装配误差大，装配效率低，可靠性差等问题，实现了光学系统计算机辅助装调工程化应用；
(3)本发明打破了目前光学载荷多为单件小批量生产的窘境，本发明提出的集成测试系统及方法实现了光学载荷的批量化生产。
附图说明
图1为光学载荷批量化集成与检测系统示意图；
图2为光学载荷批量化集成与检测方法流程图；
图3为反射镜组件及可调整的6个自由度示意图；
图4为光学反射镜连接结构的爆炸示意图；
图5为反射镜连接工装结构示意图；
图6为光学载荷集成与检测过程中的反射镜连接局部放大图；
图7为光学载荷完成集成后的反射镜连接局部放大图；
图8为标准平面反射镜二维角度精密调整装置结构示意图。
图9为集成完成的光学载荷结构示意图。
附图标记说明：
1、反射镜组件；101、反射镜镜体；102、反射镜连接背板；103、反射镜连接工装螺纹安装孔；104、连接支腿；2、反射镜连接垫片；3、反射镜连接工装；4、反射镜连接工装安装板；5、高精度六自由度并联调整机构；6、标准平面反射镜二维角度精密调整装置；601、标准平面反射镜；602、二维角度精密调整机构；7、气浮平台；8、多自由度机械臂；9、第一干涉仪电动调整架；10、第二干涉仪电动调整架；11、干涉仪；12、光学载荷本体；1201、光学载荷反射镜支撑桁架；13、光学载荷安装工装；14、计算机。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清楚，下面将结合本发明的说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
参见附图说明本实施例。本实施例提供了一种光学反射镜连接结构，包括反射镜组件1和反射镜连接垫片2，反射镜组件1包括反射镜镜体101和反射镜连接背板102。
如图4所示，所述反射镜镜体101背面有圆柱形凸起，凸起的外圆柱面与反射镜连接背板102的内孔面采用胶粘连接，构成如图3所示的反射镜组件1。
所述反射镜连接背板102带有设有螺纹孔的连接支腿104，用于与光学载荷反射镜支撑桁架1201相连接，为使连接结构稳定，所述连接支腿104优选为三个，还设有反射镜连接工装螺纹安装孔103，用于与图5所示的反射镜连接工装3相连接。
所述反射镜连接垫片2与连接支腿104数量相同，其上设有螺纹孔且反射镜连接垫片厚度是根据实际装调情况选择的。
本实施例提供的反射镜连接结构，体积小、结构简单且安装操作方便高效，应用这种反射镜连接结构可有效降低成本、提升安装效率。
实施例2：
参见图1说明本实施例。本实施例提供了一种应用实施例1中的光学反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测系统，具体地，包括自准直检测光路模块、反射镜位置调整模块和计算机控制模块。
所述自准直检测光路模块包括气浮平台7、干涉仪11、干涉仪电动调整架、光学反射镜连接结构、标准平面反射镜二维角度精密调整装置6和光学载荷安装工装13；所述干涉仪11放置在干涉仪电动调整架上，所述干涉仪电动调整架、光学载荷安装工装13与标准平面反射镜二维角度精密调整装置6按顺序置于气浮平台7上；
所述反射镜位置调整模块置于气浮平台7外且与气浮平台7无接触，用于调整光学反射镜连接结构的位置，使得干涉仪11、待集成的光学载荷以及标准平面反射镜二维角度精密调整装置6上的平面反射镜形成自准直检测光路；
所述计算机控制模块用于通过计算机14采集干涉仪11反馈的信息，还用于通过计算机14发送位置调整控制信号给干涉仪电动调整架、标准平面反射镜二维角度精密调整装置6和反射镜位置调整模块。
由于光学载荷在地面装调过程中对环境的稳定性要求较高，本实施例中自准直检测光路模块与反射镜位置调整模块分离安装，前者建立在气浮平台上，后者置于气浮平台外，以避免机械臂电机工作时的微振动对检测光路的稳定性产生影响，使检测的准确性降低。
以上集成与检测系统的三个模块相互配合，搭建自准直检测光路，将检测结果输入计算机控制模块，再作用于反射镜位置调整模块，对反射镜和干涉仪空间位置进行定量调整，经过反复迭代得到满足要求的成像质量。
实施例3：
本实施例是对实施例1所述的光学载荷批量化集成与检测系统的进一步限定，本实施例中，所述干涉仪电动调整架包括第一干涉仪电动调整架9和第二干涉仪电动调整架10，所述第一干涉仪电动调整架9固定于气浮平台7上，所述第二干涉仪电动调整架10位于第一干涉仪电动调整架9上，干涉仪11固定在所述第二干涉仪电动调整架10上，所述第一干涉仪电动调整架9用于带动所述第二干涉仪电动调整架10做水平方向上的位置调整，所述第二干涉仪电动调整架10用于调整干涉仪11的空间位置。
本实施例对干涉仪电动调整架做了进一步举例说明，本实施例中，将其设计成两部分组成，其中第一干涉仪电动调整架9固定于气浮平台7上，然后用于调整位于其上的第二干涉仪电动调整架10的水平方向的位置，第二干涉仪电动调整架10用于调整位于其上的干涉仪11垂直方向上的位置，二者联动实现对干涉仪11空间位置调整。
实施例4：
本实施例是对实施例2所述的光学载荷批量化集成与检测系统的进一步限定，具体地，所述标准平面反射镜二维角度精密调整装置6包括标准平面反射镜601、测角传感器和二维角度精密调整机构602，如图8所示，所述二维角度精密调整机构602用于支撑标准平面反射镜601、并能够调整所述标准平面反射镜601的角度，所述测角传感器用于采集标准平面反射镜601的角度，并将采集结果输入计算机控制模块，所述计算机控制模块用于根据标准平面反射镜601的角度发送位置调整控制信号给所述二维角度精密调整机构602，用于驱动二维角度精密调整机构602调整标准平面反射镜601的转角。
本实施例中，所述标准平面反射镜二维角度精密调整装置6中，通过测角传感器采集获得标准平面反射镜601的实际角度，计算机控制模块根据该角度发送控制信号给二维角度精密调整机构602实现对标准平面反射镜601的反射角的调整，最终实现调整光束的指向，在实际应用中，可根据搭建不同视场的自准直检测光路的需求，控制调整标准平面反射镜601的实际角度，使所形成的自准直检测光路更接近于理论的光学系统。
所述的二维角度精密调整机构可以采用现有能够实现二维角度调整的机构实现。
实施例5：
本实施例是对实施例2所述的光学载荷批量化集成与检测系统的进一步限定，具体地，所述反射镜位置调整模块包括反射镜连接工装3、高精度六自由度并联调整机构5、多自由度机械臂8，所述高精度六自由度并联调整机构5的一端与多自由度机械臂8的末端通过螺钉相连接，另一端与反射镜连接工装安装板4通过螺钉15相连接，以实现对图3所示的反射镜连接结构六个自由度的调整。
光学载荷的反射镜位置调校十分复杂，易产生误差且校正困难，导致装配效率低、可靠性差的问题，本实施例中所述高精度六自由度并联调整机构5可以调整反射镜的三个方向的平移和三个方向的转角，即如图3所示的反射镜在x、y、z三个方向上的移动和转动六个自由度，这种调整机构调整精度高且灵敏度高，可提升装配效率和可靠性。
实施例6：
结合图2说明本实施例，本实施例提供了一种应用实施例1所述的光学反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测方法，包括以下步骤：
(1)将图9所示的光学载荷本体12安装在光学载荷安装工装13上，将反射镜组件1安装在反射镜连接工装3上，基于干涉测量原理，建立自准直检测光路，图6为检测过程中的反射镜连接局部放大图；
(2)对待测光学系统的一个视场进行像质检测，将干涉仪11的检测结果输入到计算机控制模块，拟合出光学系统的Zernike多项式系数，对光学系统像差进行分析，进而得到光学载荷反射镜结构参量的失调量；
(3)所述计算机控制模块根据结构参量的失调量计算出反射镜组件1与干涉仪11的最优空间位置参量，并根据该最优空间位置参量发送控制信号给反射镜位置调整模块和干涉仪电动调整架，使得高精度六自由度并联调整机构5将反射镜组件1调整至最佳位置，同时利用干涉仪电动调整架将干涉仪11调整至最佳位置；
(4)通过调整干涉仪11与标准平面反射镜601的相对位置，重复步骤(2)和步骤(3)的方法对待检测的光学系统的多个检测视场进行自准直干涉检测，进行反复调整和迭代，直至选取检测的多个视场的像差满足要求，获得反射镜连接垫片2所需的厚度，并选择相应厚度的反射镜连接垫片2，通过螺钉15将所述反射镜连接垫片2固定在连接反射镜连接背板102与光学载荷反射镜支撑桁架1201之间；
(5)对光学系统的多个视场像差复测，若满足对成像质量的要求，则完成光学载荷的集成与检测，图7为完成集成后的反射镜连接局部放大图。
本实施例提供的结合了干涉测量技术的计算机辅助装调方法，结合高精度六自由度调整机构，对光学载荷进行集成与检测，既解决了传统光学载荷装配误差大，可靠性差等问题，又提高了装配效率，打破了目前光学载荷多为单件小批量生产的窘境。
实施例7：
本实施例是对实施例6所述的光学载荷批量化集成与检测方法的进一步限定，具体地，步骤(1)中所述的将反射镜组件1安装在反射镜连接工装3上，具体是通过调整多自由度机械臂8的位置实现的，将反射镜连接工装3穿过光学载荷反射镜支撑桁架1201前端的中心孔，再从光学载荷反射镜支撑桁架1201内侧将反射镜镜体101和背板安装在反射镜连接工装3上，通过改变多自由度机械臂8的位置参数调整好反射镜初步位置。。
通过计算机控制模块调整多自由度机械臂8的位置参数确定的初步位置，位置误差小，可以有效缩短后续位置调整的时间，以提高生产效率。
实施例8：
本实施例是对实施例6所述的光学载荷批量化集成与检测方法的进一步限定，具体地，步骤(2)中所述的反射镜结构参量的失调量，即光学系统初装后，各元件实际位置与理论位置存在的偏差，包括沿X、Y轴的移动量，X、Y、Z轴三个方向的转动量和各镜面之间的轴向间隔，其是通过以下公式获得的:
AΔX＝ΔF
其中，A为灵敏度矩阵，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000081
其中
Figure BDA0003320399020000082
表示像差与失调量的微商，
Figure BDA0003320399020000083
表示像差与失调量的差商。
ΔX为失调量，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000091
其中n为位置参量的个数，X1…Xn表示实际测量的位置参量，矩阵X01…X0n表示理想位置参量；
ΔF为各校正对象的像差的实测值与光学设计值之差，也就是系统成像质量随失调量的变化值，用矩阵形式表示为：
Figure BDA0003320399020000092
其中m为参与分析的像差个数，F1…Fm表示光学系统像差的实际测量值，矩阵F01…F0m表示光学系统像差的理想值。
由于Zernike多项式系数与光学系统的像差具有一一对应的关系，具体地，Z4代表0°或90°像散，Z5代表45°像散，Z6代表X方向彗差，Z7代表Y方向彗差，Z8代表球差，因此本实施例用其作为拟合系统成像质量的标准，为指导系统装调提供了有效途径。
本实施例选择以光学系统的像差为评价函数，以灵敏度高的反射镜的失调量为优化变量，二者相关性好，因此得到的位置调整结果更加精确。
实施例9：
本实施例是对实施例5所述的光学载荷批量化集成与检测方法的进一步限定，具体地，步骤(4)所述的多个检测视场，包括归一化视场中心(0，0)及边缘视场(-1，0),(1，0),(-1，1),(-1，0),(-1，-1),(1，1),(1，0),(1，-1)。
所述检测视场优选为9个，9个视场可将整个成像的幅面尽可能的覆盖到，使得应用本实施例的集成和检测方法得到的光学载荷成像质量满足要求。
以上具体实施例是对本发明提供的技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
例如，本发明的集成方法中计算机信息采集和控制调整上不局限于同轴两反系统，同样适用于同轴三反，离轴两反，离轴三反等折射式、折返式、反射式的光学载荷，本领域技术人员通过本发明的技术方案可以获得技术启示，得到其他形式的光学载荷的集成与检测系统和方法。

Claims (9)

1.一种光学反射镜连接结构，其特征在于，所述光学反射镜连接结构包括反射镜组件(1)和反射镜连接垫片(2)，反射镜组件(1)包括反射镜镜体(101)和反射镜连接背板(102)，所述反射镜镜体(101)背面有圆柱形凸起，凸起的外圆柱面与反射镜连接背板(102)的内孔面采用胶粘连接，所述反射镜连接背板(102)带有设有螺纹孔的连接支腿(104)，还设有反射镜连接工装螺纹安装孔(103)，所述反射镜连接垫片(2)数量与连接支腿(104)数量相同，所述反射镜连接垫片(2)设有螺纹孔。
2.一种应用权利要求1所述的光学反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测系统，其特征在于，所述集成与检测系统包括自准直检测光路模块、反射镜位置调整模块和计算机控制模块；
所述自准直检测光路模块包括气浮平台(7)、干涉仪(11)、干涉仪电动调整架、光学反射镜连接结构、标准平面反射镜二维角度精密调整装置(6)和光学载荷安装工装(13)；所述干涉仪(11)放置在干涉仪电动调整架上，所述干涉仪电动调整架、光学载荷安装工装(13)与标准平面反射镜二维角度精密调整装置(6)按顺序置于气浮平台(7)上；
所述反射镜位置调整模块置于气浮平台(7)外且与气浮平台(7)无接触，用于调整光学反射镜连接结构的位置，使得干涉仪(11)、待集成的光学载荷以及标准平面反射镜二维角度精密调整装置(6)上的标准平面反射镜(601)形成自准直检测光路；
所述计算机控制模块用于通过计算机(14)采集干涉仪(11)反馈的信息，还用于通过计算机(14)发送位置调整控制信号给干涉仪电动调整架、标准平面反射镜二维角度精密调整装置(6)和反射镜位置调整模块。
3.根据权利要求2所述的光学载荷批量化集成与检测系统，其特征在于，所述干涉仪电动调整架包括第一干涉仪电动调整架(9)和第二干涉仪电动调整架(10)，所述第一干涉仪电动调整架(9)固定于气浮平台(7)上，所述第二干涉仪电动调整架(10)位于第一干涉仪电动调整架(9)上，干涉仪(11)固定在所述第二干涉仪电动调整架(10)上，所述第一干涉仪电动调整架(9)用于带动所述第二干涉仪电动调整架(10)做水平方向上的位置调整，所述第二干涉仪电动调整架(10)用于调整干涉仪(11)的空间位置。
4.根据权利要求2所述的光学载荷批量化集成与检测系统，其特征在于，所述标准平面反射镜二维角度精密调整装置(6)包括标准平面反射镜(601)、测角传感器和二维角度精密调整机构(602)，所述二维角度精密调整机构(602)用于支撑标准平面反射镜(601)、并能够调整所述标准平面反射镜(601)的角度，所述测角传感器用于采集标准平面反射镜(601)的角度，并将采集结果输入计算机控制模块，所述计算机控制模块用于根据标准平面反射镜(601)的角度发送位置调整控制信号给所述二维角度精密调整机构(602)，用于驱动二维角度精密调整机构(602)调整标准平面反射镜(601)的转角。
5.根据权利要求2所述的光学载荷批量化集成与检测系统，其特征在于，所述反射镜位置调整模块包括反射镜连接工装(3)、高精度六自由度并联调整机构(5)、多自由度机械臂(8)，所述高精度六自由度并联调整机构(5)的一端与多自由度机械臂(8)的末端通过螺钉相连接，另一端与反射镜连接工装安装板(4)通过螺钉相连接，以实现对反射镜连接结构六个自由度的调整。
6.一种应用权利要求1所述的光学反射镜连接结构的光学载荷批量化集成与检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将光学载荷本体(12)安装在光学载荷安装工装(13)上，将反射镜组件(1)安装在反射镜连接工装(3)上，基于干涉测量原理，建立自准直检测光路；
步骤2：对待测光学系统的一个视场进行像质检测，将干涉仪(11)的检测结果输入到计算机控制模块，拟合出光学系统的Zernike多项式系数，对光学系统像差进行分析，进而得到光学载荷反射镜结构参量的失调量；
步骤3：所述计算机控制模块根据结构参量的失调量计算出反射镜组件(1)与干涉仪(11)的最优空间位置参量，并根据该最优空间位置参量发送控制信号给反射镜位置调整模块和干涉仪电动调整架，使得高精度六自由度并联调整机构(5)将反射镜组件(1)调整至最佳位置，同时利用干涉仪电动调整架将干涉仪(11)调整至最佳位置；
步骤4：通过调整干涉仪(11)与标准平面反射镜(601)的相对位置，重复步骤2和步骤3的方法对待检测的光学系统的多个检测视场进行自准直干涉检测，进行反复调整和迭代，直至选取检测的多个视场的像差满足要求，测量反射镜连接垫片(2)所需的厚度，并加工相应厚度的反射镜连接垫片(2)，通过螺钉将所述反射镜连接垫片(2)固定在连接反射镜连接背板(102)与光学载荷反射镜支撑桁架(1201)之间；
步骤5：对光学系统的多个检测视场像差复测，若多个视场能同时满足对成像质量的要求，则完成光学载荷的集成与检测。
7.根据权利要求6所述的光学载荷批量化集成与检测方法，其特征在于，步骤1中所述的将反射镜组件(1)安装在反射镜连接工装(3)上，具体是通过调整多自由度机械臂(8)的位置实现的，将反射镜连接工装(3)穿过光学载荷反射镜支撑桁架(1201)前端的中心孔，再从光学载荷反射镜支撑桁架(1201)内侧将反射镜镜体(101)和背板安装在反射镜连接工装(3)上，通过改变多自由度机械臂(8)的位置参数调整好反射镜初步位置。
8.根据权利要求6所述的光学载荷批量化集成与检测方法，其特征在于，步骤2中所述的反射镜结构参量的失调量，即光学系统初装后，各元件实际位置与理论位置存在的偏差，包括沿X和Y轴的移动量、X、Y和Z轴三个方向的转动量和各镜面间的轴向间隔，是通过以下公式获得的:
AΔX＝ΔF
其中，A为灵敏度矩阵，用矩阵形式表示为：
Figure FDA0003320399010000031
其中
Figure FDA0003320399010000032
表示像差与失调量的微商，
Figure FDA0003320399010000033
表示像差与失调量的差商；
ΔX为失调量，用矩阵形式表示为：
Figure FDA0003320399010000034
其中n为位置参量的个数，X1…Xn表示实际测量的位置参量，矩阵X01…X0n表示理想位置参量；
ΔF为各校正对象的像差的实测值与光学设计值之差，也就是系统成像质量随失调量的变化值，用矩阵形式表示为：
Figure FDA0003320399010000035
其中m为参与分析的像差个数，F1…Fm表示光学系统像差的实际测量值，矩阵F01…F0m表示光学系统像差的理想值。
9.根据权利要求6所述的光学载荷批量化集成与检测方法，其特征在于，步骤4所述的多个检测视场，包括归一化视场中心(0，0)及边缘视场(-1，0),(1，0),(-1，1),(-1，0),(-1，-1),(1，1),(1，0),(1，-1)。
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