本發(fā)明涉及一種基于光學(xué)反射原理和圖像處理技術(shù)的射電望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面拼接檢測(cè)的邊緣傳感器光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，非常適用于大口徑射電望遠(yuǎn)鏡和毫米/亞毫米波望遠(yuǎn)鏡的主動(dòng)反射面板的拼接檢測(cè)，從而結(jié)合位移促動(dòng)器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)反射面的主動(dòng)校正。本發(fā)明還涉及這種主動(dòng)反射面邊緣傳感器光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和共相檢測(cè)方法。本發(fā)明為國家聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目，“大射電望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)面關(guān)鍵技術(shù)研究”，批準(zhǔn)號(hào)為：u1331204。
背景技術(shù)：
：：射電望遠(yuǎn)鏡通常具有很大口徑，其天線（主面板）通常由大批量小面板拼接而成，比如65米口徑射電望遠(yuǎn)鏡天線由幾千塊一米量級(jí)的面板拼接組成，在該射電望遠(yuǎn)鏡安裝和投入正式運(yùn)行過程中，在重力和風(fēng)力等外載的影響下，都必須保證其拋物面的整體面型在允許的范圍內(nèi)。除了考慮天線背架的支撐保型設(shè)計(jì)之外，就是采用主動(dòng)反射面進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整來達(dá)到某種要求的面形，使得望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)所有波段時(shí)都能獲得最佳的接收效率。主動(dòng)面技術(shù)是大口徑、高頻段射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)展趨勢(shì)，相對(duì)于采用新型復(fù)合材料（如碳纖維）制造射電望遠(yuǎn)鏡等其它解決方向更具經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)代大射電望遠(yuǎn)鏡為實(shí)現(xiàn)對(duì)較短波段的觀測(cè)而廣泛采用主動(dòng)反射面技術(shù)，即在望遠(yuǎn)鏡的反射面上實(shí)施主動(dòng)變形技術(shù)補(bǔ)償因加工、裝調(diào)、重力、溫度等因素造成的面形誤差，或主動(dòng)調(diào)整為某種要求的面形，使射電望遠(yuǎn)鏡天線處于最佳的工作狀態(tài)。在主動(dòng)面技術(shù)實(shí)現(xiàn)中，主動(dòng)反射面的每塊面板均有一組可精密調(diào)節(jié)的位移促動(dòng)器支撐，然后位移促動(dòng)器再固連于天線的背架結(jié)構(gòu)上，在觀測(cè)的過程中，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)或開環(huán)計(jì)算來控制位移促動(dòng)器隨時(shí)調(diào)整面板，以補(bǔ)償因各種因素（如重力、熱、風(fēng)載等）造成的主面變形，或調(diào)整主面達(dá)到某種要求的面形，（如意大利撒丁島64米srt能將主反射面從賦形表面轉(zhuǎn)換為純拋物面；我國fast望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)調(diào)整500米口徑球面主反射面實(shí)時(shí)形成300米口徑拋物面），使得望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)所有波段時(shí)都能獲得最佳的接收效率。應(yīng)用主動(dòng)面技術(shù)的典型射電望遠(yuǎn)鏡代表有：已建成的美國100米gbt、基本建成的美墨合作的50米大毫米波望遠(yuǎn)鏡lmt和我國的上海65米望遠(yuǎn)鏡；在建的有意大利64米srt，在研的有美國25米ccat亞毫米波望遠(yuǎn)鏡和我國新疆110米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。其中ccat是美國nsf新發(fā)表的2011-2020十年規(guī)劃中提出需特別支持的望遠(yuǎn)鏡。目前，正在建設(shè)和將要建設(shè)的大射電望遠(yuǎn)鏡，絕大多數(shù)是都采用反射面主動(dòng)調(diào)整辦法，以提高其精度和觀測(cè)高頻段效率。目前，主動(dòng)反射面技術(shù)一方面被廣泛成功應(yīng)用，一方面也為能成功地應(yīng)用于毫米波亞毫米波望遠(yuǎn)鏡而處于持續(xù)的技術(shù)探索中。因此作為主動(dòng)反射面技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，大批量主動(dòng)反射面板拼接實(shí)時(shí)檢測(cè)方法和技術(shù)就成為大口徑射電望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵部分。射電望遠(yuǎn)鏡越來越要求從基于數(shù)學(xué)模型上的被動(dòng)控制朝動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)面型調(diào)整發(fā)展，這就需要一種實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，可以評(píng)估在任意天頂距下的實(shí)時(shí)面型。射電望遠(yuǎn)鏡的面板檢測(cè)是實(shí)時(shí)射電望遠(yuǎn)鏡面板拼接的關(guān)鍵技術(shù)之一，而射電望遠(yuǎn)鏡由于波段與光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡不一樣，其主鏡（天線）的面形精度要求也相去甚遠(yuǎn)。根據(jù)衍射條件面形精度要求為二十分之一波長，亞毫米波段最短波長約0.2毫米，面板拼接共相的要求為二十分之一波長的均方根值，即面形精度10個(gè)微米。這與光學(xué)紅外波段（比如可見光550納米波長的27.5納米的面形精度要求）放松了幾百倍。通常射電望遠(yuǎn)鏡在安裝調(diào)試時(shí)使用下述方法：在中間天頂距/高度角進(jìn)行面板調(diào)整及定標(biāo)，使得面板精度達(dá)到二十分之一波長，在正式使用中不再對(duì)面板精度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和調(diào)整，而只是通過望遠(yuǎn)鏡的支撐設(shè)計(jì)保證。常見的射電望遠(yuǎn)鏡面板檢測(cè)和調(diào)整方法，主要有光學(xué)方法、射電全息法、激光測(cè)量方法等。其中，經(jīng)緯儀、激光跟蹤儀、全站儀、激光測(cè)距儀等方法，在固定望遠(yuǎn)鏡某種姿態(tài)下（比如面板水平朝天或者豎直朝水平）它們都具有能檢測(cè)和指導(dǎo)調(diào)整面板的能力，使得面板達(dá)到設(shè)計(jì)公差指標(biāo)，主要用于面板安裝后投入使用前的整體面板形狀檢測(cè)和標(biāo)定，缺點(diǎn)就是繁瑣、批量檢測(cè)需要大批輔助用的靶標(biāo)和后向反射器、不實(shí)時(shí)；射電全息法使用同步衛(wèi)星、天文或人工射電源來測(cè)量整個(gè)天線的波前，只需要利用望遠(yuǎn)鏡本身的接收機(jī)，硬件設(shè)備要求簡單，但是不實(shí)時(shí)，只能在幾個(gè)高度角上進(jìn)行匹配，耗時(shí)長；而其它的照相法精度只能達(dá)到0.1毫米，可見光波段的成像檢測(cè)方法因?yàn)樯潆姴ǘ翁炀€面板的相對(duì)低精度和視寧度問題，在這里也不能適用。上述射電望遠(yuǎn)鏡反射面檢測(cè)方法的共同缺點(diǎn)是：只適合單個(gè)或某幾個(gè)高度位置的反射面檢測(cè)和復(fù)核，無法在射電望遠(yuǎn)鏡工作過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)和保證其在安裝調(diào)整好的經(jīng)過標(biāo)定過的面形精度，批量化實(shí)時(shí)檢測(cè)的工作量特別繁重。這些缺點(diǎn)在射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的過程中成為了很大的瓶頸。隨著中國射電望遠(yuǎn)鏡大設(shè)備fast的如火如荼的建設(shè)、十三五規(guī)劃中新疆qtt110米望遠(yuǎn)鏡的名列前茅以及德令哈13.7m毫米波望遠(yuǎn)鏡的主動(dòng)面升級(jí)改造，主動(dòng)反射面技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)之一，也包括了主動(dòng)面實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)的各個(gè)方面，都亟需深入的開展研究，具有非常廣泛緊迫的應(yīng)用需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服上述天線反射面檢測(cè)和調(diào)整方法的不實(shí)時(shí)和繁重的缺點(diǎn)，本發(fā)明針對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面天線，通過設(shè)計(jì)和發(fā)明一種邊緣傳感器，實(shí)現(xiàn)批量面板觀測(cè)過程中的實(shí)時(shí)拼接檢測(cè)和調(diào)整，達(dá)到波長更短的觀測(cè)波段、更好的效率技術(shù)指標(biāo)從而實(shí)現(xiàn)更高的科學(xué)目標(biāo)。鑒于目前射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的迫切需求，發(fā)明人結(jié)合目前國內(nèi)外在該領(lǐng)域的“空白”的研究現(xiàn)狀和當(dāng)前光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，提出本發(fā)明：射電天文望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面邊緣傳感器。通過利用光學(xué)反射原理和圖像處理技術(shù)發(fā)明一種可實(shí)時(shí)對(duì)主動(dòng)面板進(jìn)行拼接檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)整反射面板，使射電望遠(yuǎn)鏡天線處于最佳的工作狀態(tài)。作為未來大射電望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以應(yīng)用于我國射電望遠(yuǎn)鏡的建造和升級(jí)改造，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于主動(dòng)反射面的射電望遠(yuǎn)鏡邊緣傳感器光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)置在射電望遠(yuǎn)鏡的主動(dòng)反射面板上，其特征在于，由邊緣傳感器、平面反射鏡、檢測(cè)光線的發(fā)射端和接收端（探測(cè)器），及做圖像處理的電腦組成，將整個(gè)主動(dòng)反射面板中的子面板分成相鄰的每兩塊為一組，所述邊緣傳感器設(shè)置在其中一塊子面板的背面邊緣，平面反射鏡設(shè)置在同組中另一塊子面板上；邊緣傳感器上的發(fā)射端點(diǎn)發(fā)射檢測(cè)光線（激光或者通過濾光片的白光點(diǎn)光源的平行光）；該兩塊子面板之間通過檢測(cè)光線（平行光）連接；檢測(cè)光線經(jīng)平面反射鏡反射被接收端接收，再傳給做圖像處理的電腦，該電腦的輸出接各個(gè)位移促動(dòng)器。本發(fā)明有以下優(yōu)化方案：邊緣傳感器上的發(fā)射端點(diǎn)發(fā)射檢測(cè)光線，可以經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后照射到對(duì)面被檢測(cè)面板的平面鏡反射回來到探測(cè)器。所述邊緣傳感器的接收端（也稱為：接收器部分或靶面）擬采用ccd或psd來進(jìn)行測(cè)量。通常ccd能獲得優(yōu)于1/10的像素定位精度，對(duì)應(yīng)約0.5微米，比位置敏感探測(cè)器psd更高，只是psd視場(chǎng)更大，結(jié)構(gòu)l更長。也就是說，如果選擇同樣的結(jié)構(gòu)長度l，則ccd系統(tǒng)精度更高，但視場(chǎng)更小，psd則相反。這就需要在視場(chǎng)、精度、結(jié)構(gòu)長度、重量四者之間作一個(gè)妥協(xié)或者優(yōu)化，以滿足qtt邊緣傳感器系統(tǒng)的要求，為了保證精度，優(yōu)先選擇商用小ccd，通過電磁鐵切換量程。接收器的探測(cè)器需要的定位精度不超過5(μm)*1(m)/fl(m)；這里的fl可以選擇在1米以上量級(jí)，以提高測(cè)角精度；測(cè)角精度在1角秒量級(jí)及以下即可。傳感器兩端采用波紋管連接包裝密封；為了防止雨雪和灰塵的進(jìn)入，整個(gè)邊緣傳感器的兩個(gè)部分，通過一個(gè)柔軟的密封的套管（皮老虎）進(jìn)行連接密封。在面板加工的過程中，留有設(shè)計(jì)的邊緣傳感器安裝接口，便于邊緣傳感器的裝拆、更換和走線。面板之間的piston不影響傾斜測(cè)量的結(jié)果，由于傳感器采用平行光傳輸或者平行激光傳輸，即可免疫piston的影響，只對(duì)二面角或者傾斜敏感。傳感器的光源發(fā)射端采用激光或者通過濾光片的白光點(diǎn)光源，傳感器的接收端采用psd或者ccd。完成本申請(qǐng)第二個(gè)發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是：本發(fā)明的設(shè)計(jì)和共相檢測(cè)方法，其特征在于，步驟如下：(1).設(shè)計(jì)邊緣傳感器的光學(xué)系統(tǒng)，采用卡式系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)折光路，增加焦距，雙反射設(shè)計(jì)消除色差；⑵.發(fā)射端和接收端共用光路，另外一塊面板放置平面反射鏡m，用于反射平行光，兩個(gè)面板之間通過平行光連接，面板之間的piston不影響傾斜測(cè)量的結(jié)果；⑶.在一塊主動(dòng)反射面板的背面邊緣安置邊緣傳感器，在相鄰的另一塊面板上正對(duì)放置平面反射鏡，完成一套邊緣傳感器的安裝，如此完成所有反射面板上的安裝；⑷.傳感器發(fā)射端點(diǎn)光源經(jīng)過準(zhǔn)直發(fā)出的平行光，經(jīng)過另外一塊面板上的平面反射鏡反射回來被接受端接收，記錄下像點(diǎn)位置的變化，通過圖像處理來獲得相鄰面板的角度偏差數(shù)據(jù)；⑸.利用數(shù)學(xué)方法直接推到出所有面板的位置偏差、整個(gè)拼接天線的面形的精度以及需要校正該面形精度所需要的支撐點(diǎn)位移促動(dòng)器的改正量。(6).步驟⑸計(jì)算出改正量以后，將上述實(shí)時(shí)檢測(cè)到的拼接面形的變化（傾斜變化），轉(zhuǎn)換成位移促動(dòng)器的改正量，執(zhí)行面板實(shí)時(shí)主動(dòng)校正，對(duì)于殘余誤差或者其它誤差，可以繼續(xù)循環(huán)迭代閉環(huán)校正，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)過程中的實(shí)時(shí)校正和主動(dòng)維持。步驟⑸中所述的數(shù)學(xué)方法，是通過圖像數(shù)字處理出聚焦光斑的質(zhì)心位置變化，除以焦距，即可反推出角度的變化，從而通過斜率/導(dǎo)數(shù)可重建整個(gè)拼接的面形。靶面上接收到的圓形像斑的位置，可以通過二階距、重心法甚至根據(jù)光斑的形狀即可處理計(jì)算求得。國際上流行的大口徑天線，為了實(shí)現(xiàn)在短波端的高效率天文觀測(cè)，均采用主動(dòng)反射面技術(shù)，通常利用全息法、照相法、溫度傳感器、查找表lookuptable等各種反饋手段來檢測(cè)反射面的拼接狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的開閉環(huán)校正和維持。除了使用lookuptable來對(duì)重力變形和熱變形實(shí)現(xiàn)開環(huán)實(shí)時(shí)校正外，觀測(cè)過程中面形檢測(cè)都是非實(shí)時(shí)的，即采用在觀測(cè)前定標(biāo)，在觀測(cè)過程中使用，不進(jìn)行實(shí)時(shí)間檢測(cè)和校正的模式。因此上述開環(huán)校正還存在或多或少的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面要求的各種殘差，亟需一種實(shí)時(shí)的主動(dòng)面檢測(cè)方法。本發(fā)明是一種基于光學(xué)反射測(cè)量原理的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的主動(dòng)面板檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)反射面的高精度維持，以保證整個(gè)天線在觀測(cè)過程中的高效率，尤其是在短觀測(cè)波段，比如3mm波段。如圖1，邊緣傳感器的原理光路設(shè)計(jì)。采用卡式系統(tǒng)，其中左端為平面反射鏡；右端為發(fā)射和接受端，包括點(diǎn)光源望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直和望遠(yuǎn)鏡聚焦到探測(cè)器上接收。通過轉(zhuǎn)折光路，增加焦距，雙反射設(shè)計(jì)消除色差；發(fā)射端和接收端共用光路，減少了系統(tǒng)誤差；另外一塊面板放置平面反射鏡m，用于反射平行光；兩塊面板之間通過平行光連接，面板之間的piston不影響傾斜測(cè)量的結(jié)果。采用平行光傳輸或者平行激光傳輸，即可免疫，只對(duì)二面角或者傾斜敏感，光源發(fā)射端采用激光或者通過濾光片的白光點(diǎn)光源，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后照射到對(duì)面面板的平面鏡反射回來到探測(cè)器；整個(gè)系統(tǒng)采用長焦距的卡焦系統(tǒng)，將平行光匯聚在探測(cè)器上，通過圖像數(shù)字處理出聚焦光斑的質(zhì)心位置變化，除以焦距，即可反推出角度的變化，從而通過斜率/導(dǎo)數(shù)可重建整個(gè)拼接的面形。在望遠(yuǎn)鏡全部面板安裝標(biāo)定好位置后，針對(duì)具體的面板形狀和支撐方案設(shè)計(jì)，此時(shí)只需要將上述實(shí)時(shí)檢測(cè)到的拼接面形的變化（傾斜變化），轉(zhuǎn)換成位移促動(dòng)器的改正量，執(zhí)行面板實(shí)時(shí)主動(dòng)校正，對(duì)于殘余誤差或者其它誤差，可以繼續(xù)循環(huán)迭代閉環(huán)校正，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)過程中的實(shí)時(shí)校正和主動(dòng)維持。邊緣傳感器的設(shè)計(jì)需要考慮的主要要求：1）焦距不能短，選擇1米以上量級(jí)，同時(shí)又為了減小傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸，所以采用轉(zhuǎn)折光路，既保證了焦距的增加，也沒有增大傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸。探測(cè)精度與被測(cè)距離的焦距fl和被測(cè)角度theta有因果關(guān)系，從而接收器的探測(cè)器需要的定位精度不超過5(μm)*1(m)/fl(m)。因此這里的fl可以選擇在1米以上量級(jí)，以提高測(cè)角精度；2）視場(chǎng)不能小，由于測(cè)量范圍的要求以及采用平面鏡過渡連接檢測(cè)視場(chǎng)和探測(cè)器使得檢測(cè)視場(chǎng)加倍，需要選用相對(duì)應(yīng)尺寸的探測(cè)器（ccd）；3）由于傳感器的角度檢測(cè)精度能達(dá)到（優(yōu)于十分之一像素）0.1角秒，（1米焦距對(duì)應(yīng)0.5微米，如果采用二十分之一像素的精度，則像素大小為10微米）而通常實(shí)際使用要求測(cè)角精度在1角秒量級(jí)及以下即可；4）望遠(yuǎn)鏡工作在露天環(huán)境中，存在溫度的周年變化和周日變化，為了減小熱變形的影響，需要對(duì)傳感器的設(shè)計(jì)在溫度變化下保型，精度在傳感器要求之內(nèi)；5）同樣，望遠(yuǎn)鏡的天線和傳感器也隨著望遠(yuǎn)鏡的指向跟蹤而產(chǎn)生高度/姿態(tài)的變化，導(dǎo)致重力變形，因此也要求傳感器本身結(jié)構(gòu)對(duì)重力變形不敏感或者變形優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，保證測(cè)量精度；6）傳感器兩端采用波紋管連接包裝密封，使得灰塵還有刮風(fēng)、雨雪、灰塵等不影響傳感器的長周期使用；7）傳感器應(yīng)該結(jié)構(gòu)尺寸盡量小而緊湊，重量盡可能輕，因?yàn)閭鞲衅髦苯影惭b在天線面板的背面，不能影響天線正常的跟蹤運(yùn)行或產(chǎn)生附加的變形；8）傳感器整個(gè)系統(tǒng)要求易加工和裝調(diào)，使用壽命優(yōu)于3年。邊緣傳感器也因?yàn)閾豕狻⒂暄├纂姷雀鞣N影響安裝相鄰拼接面板的背后，在面板加工的過程中，留有設(shè)計(jì)的邊緣傳感器安裝接口，便于邊緣傳感器的裝拆、更換和走線。邊緣傳感器分為兩個(gè)部分：光源發(fā)射端和接受器，分別安置于相鄰面板的背面，通過平行光進(jìn)行光學(xué)連接；其中光源發(fā)射端為發(fā)出平行光的點(diǎn)源準(zhǔn)直部分；而接收器采用位置敏感傳感器psd或者ccd，用于接受光斑的位置的改變和精確定位。靶面上接收到的圓形像斑的位置，可以通過二階距、重心法甚至根據(jù)光斑的形狀即可處理計(jì)算求得。為了防止雨雪和灰塵的進(jìn)入，整個(gè)邊緣傳感器的兩個(gè)部分，通過一個(gè)柔軟的密封的套管（皮老虎）進(jìn)行連接密封，并有一定的保溫功能，以平穩(wěn)溫度變化帶來的對(duì)傳感器的影響（或者進(jìn)行溫度的補(bǔ)償），或者稱之為溫漂thermaldrift。整個(gè)系統(tǒng)需要保證一定的重量限制不能超過，比如采用輕質(zhì)的材料，以避免安裝傳感器帶來的局部變形和翹曲，需要通過分析計(jì)算和有限元模擬，影響整個(gè)反射面的拼接和天線的最終效率。對(duì)于有些射電望遠(yuǎn)鏡需要不同的工作模式，即對(duì)應(yīng)不同的主動(dòng)反射面的面形，邊緣的差別會(huì)很大，這要求我們的邊緣傳感器也要具備較大的測(cè)量范圍和兼?zhèn)漭^高的測(cè)量精度。為了實(shí)現(xiàn)上述的大范圍的測(cè)量和高精度的測(cè)量精度，邊緣傳感器的接收器部分采用高精度的電磁鐵控制切換視場(chǎng)/量程或者帶傳感器的測(cè)量范圍控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)高精度小測(cè)量范圍的切換，以提高精度（精度與范圍成反比）。這種高精度的切換控制，僅僅限制在半徑方向上的變化測(cè)量，對(duì)于切向方向的測(cè)量則不需要，全部只有一種類型；而每一圈可選電磁鐵控制切換的邊緣傳感器，也只需要同一個(gè)型號(hào)。當(dāng)然內(nèi)圈如果整體的總測(cè)量范圍不大，可以采取不用切換測(cè)量范圍的邊緣傳感器（同切向方向）。因此這種射電望遠(yuǎn)鏡邊緣傳感器可以設(shè)計(jì)有兩種，切向一致（單一視場(chǎng)，無切換），徑向相同（采用切換視場(chǎng)）；當(dāng)然徑向面板拼接過程中，內(nèi)部視場(chǎng)較小，也可以局部部分采用切向類型。為了在安裝初期能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求，接收器需要有一定的測(cè)量范圍，并在安裝時(shí)刻可以手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)視場(chǎng)。整個(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，可以方便實(shí)現(xiàn)在面板背后更換、安裝、調(diào)節(jié)和走線。由于存在法線測(cè)量的誤差傳遞過程中存在徑向多圈誤差積累（斜率積分方法的誤差）的放大效應(yīng)，因此接收器的徑向探測(cè)或者測(cè)角精度要比上述切向的要求更高。為了實(shí)現(xiàn)更高的定位精度，滿足最嚴(yán)格的要求，擬采用ccd或psd來進(jìn)行測(cè)量。通常ccd能獲得優(yōu)于1/10的像素定位精度，對(duì)應(yīng)約0.5微米，比位置敏感探測(cè)器psd更高，只是psd視場(chǎng)更大，結(jié)構(gòu)l更長。也就是說，如果選擇同樣的結(jié)構(gòu)長度l，則ccd系統(tǒng)精度更高，但視場(chǎng)更小，psd則相反。這就需要在視場(chǎng)、精度、結(jié)構(gòu)長度、重量四者之間作一個(gè)妥協(xié)或者優(yōu)化，以滿足邊緣傳感器系統(tǒng)的要求，為了保證精度，優(yōu)先選擇商用小ccd，通過電磁鐵切換量程。本發(fā)明通過利用光學(xué)反射原理和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)整反射面板，使射電望遠(yuǎn)鏡天線處于最佳的工作狀態(tài)。作為未來大射電望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以應(yīng)用于我國射電望遠(yuǎn)鏡的建造和升級(jí)改造，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。采用轉(zhuǎn)折光路，既保證了焦距的增加，也沒有增大傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸。本發(fā)明發(fā)射端和接收端共用相同的光路，不僅簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，更重要的是消除了不同光路帶來的誤差，大大提高了傳感器的系統(tǒng)精度。采用平行光傳輸連接，只對(duì)二面角或者傾斜敏感，光源發(fā)射端采用激光或者通過濾光片的白光點(diǎn)光源，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后照射到對(duì)面面板的平面鏡反射回來到探測(cè)器接收。邊緣傳感器的接收器部分（靶面）采用高精度的電磁鐵控制切換視場(chǎng)/量程或者帶傳感器的測(cè)量范圍控制機(jī)構(gòu)，切換射電望遠(yuǎn)鏡需要不同的工作模式或者實(shí)現(xiàn)大范圍的高精度測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)高精度小測(cè)量范圍的切換，進(jìn)行不同范圍的測(cè)量，完成整個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的實(shí)時(shí)閉環(huán)校正。直接在天線面板背面安裝傳感器和平面鏡監(jiān)測(cè)相對(duì)位置的變化，是最直接和精確和可靠的，避免了由于安裝在天線其它部位帶來的支撐桁架輸出節(jié)點(diǎn)位置變化或者促動(dòng)器連接部分的變化、空回、溫度及熱變形等帶來的間接測(cè)量的誤差。附圖說明圖1為邊緣傳感器的光路設(shè)計(jì)原理圖；圖2為邊緣傳感器安裝示意圖；圖3為光斑測(cè)量輪廓參考圖；圖4-1、圖4-2為像斑求質(zhì)心定位計(jì)算原理示意圖；圖5為主動(dòng)反射面維持閉環(huán)控制原理圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1，射電天文望遠(yuǎn)鏡反射面邊緣位移傳感器，進(jìn)行圖1中的邊緣傳感器的光學(xué)設(shè)計(jì)，采用卡式系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)折光路，增加焦距，雙反射設(shè)計(jì)消除色差；發(fā)射端（點(diǎn)光源）2和接收端（靶面）1共用光路，安置在一塊面板邊緣，另外一塊面板放置平面反射鏡m，兩個(gè)面板之間通過平行光連接，組成一個(gè)完整的邊緣傳感器系統(tǒng)；傳感器發(fā)射端（點(diǎn)光源）經(jīng)過準(zhǔn)直發(fā)出的平行光，經(jīng)過另外一塊面板上的平面反射鏡反射回來被接受端（靶面）接收，記錄下像點(diǎn)（參考圖3的光斑輪廓）位置的變化；通過圖像處理（參考圖4-1、圖4-2）來求得像斑質(zhì)心位置，與原來定標(biāo)好的質(zhì)心位置比較，可以得到相鄰面板的傾斜誤差；利用數(shù)學(xué)方法可以推導(dǎo)出面板的面形的精度以及需要校正該面形精度的支撐點(diǎn)位移促動(dòng)器的改正量；對(duì)整個(gè)天線的所有面板進(jìn)行同樣的工作，就可以完成整個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的實(shí)時(shí)閉環(huán)校正。實(shí)施例2，與實(shí)施例1基本相同，為了切換射電望遠(yuǎn)鏡需要不同的工作模式或者實(shí)現(xiàn)大范圍的高精度測(cè)量，上述步驟（2）邊緣傳感器的接收器部分（靶面）采用高精度的電磁鐵控制切換視場(chǎng)/量程或者帶傳感器的測(cè)量范圍控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)高精度小測(cè)量范圍的切換，進(jìn)行不同范圍的測(cè)量，完成整個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的實(shí)時(shí)閉環(huán)校正。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12