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航天制造商采用HELIOS积分球均匀光源系统新设计方案

2020-12-14
积分球均匀光源,积分球辐射定标光源

技术挑战
 
该案例是与客户共同合作解决问题的真实案例,客户想要定制一套HELIOS系统,要求系统不仅提供了完美的生产测试解决方案,还能使客户将多个测试合并到一个系统中,以提高其在他们的产品验证过程中效率并降低复杂性。
 
商业挑战
 
一家大型的无人机和飞机用光学“吊舱”的航空制造商在对其光学系统进行性能验证测试时遇到困难。吊舱系统的原始设计是相对简单的制导摄像机,但是越来越多的客户要求增加辐射动态范围(日光到夜视水平),热成像系统和可见光成像系统,激光瞄准和测距,提高图像分辨率甚至是光谱波段或高光谱技术。
 
多年来,他们一直使用蓝菲光学(Labsphere)提供的一个简单的均匀光源作为核心测试系统,目前他们认为是时候升级光源功能了。此外,均匀光源测试只是他们必须执行的许多测试阶段中的一个。积分球与许多其他测试系统一起坐落在非常大的光学平台上,以执行热,辐射,激光响应,目标成像(MTF和点扩散功能以及其他图像和分辨率测试)以及光学和视轴对准等 。
 
整套可能需要几天时间,并且极容易受到独立测试系统故障的影响。另外需要整个团队来保持这个复杂的多测试系统的运行和校准。
 
蓝菲光学(Labsphere)的解决方案
 
客户最初的要求是蓝菲光学(Labsphere)提供一种可以在宽动态范围内提供亮度和辐射曲线以及非均匀性校正的积分球系统。
 
在检查了用于测试吊舱的系统的巨大布局后,蓝菲光学(Labsphere)提出,以积分球为纽带进行多个测试结合起来来完成整个测试。 客户一直认为积分球实际上只能用于一项测试。
通过查看所需的测试,并进行了一些讨论,Labsphere和客户意识到,通过向球体添加一些其他功能可以提高效率。 具体来说,可以叠加到积分球上的独立测试如下:
  • 该积分球可根据要求用作均匀和动态范围的光源,其分辨率和范围比客户认为的要大得多-大于140dB;
  • 可以在积分球上安装激光器,以执行与吊舱中的激光器系统相关的时域和光谱测试;
  • 该积分球可用作空军分辨率目标,边缘目标,品脱野外目标以及其他MTF和PSF功能测试的“背光”
  • 可以在积分球上(或积分球开口处)添加滤光片或光源,以测试光谱频带通过情况、类似太阳的色温、频带内外要求、谱线、偏振等一系列光谱问题;也可以添加其他光源,例如LED或等离子体,以增强光谱功能,而我们所需要的只是添加其他开口(以供将来升级);
  • 可在积分球上添加1200K的热源(3-5um),可定期打开该热源,用于共同观察热和可见光图像通道
  • 蓝菲光学(Labsphere)可以创建一个灵活的软件DLL,以便与测试台中的其他其余系统轻松集成
客户认为使用积分球将精巧的工作台叠加成更紧凑,更完整的系统值得研究,于是蓝菲光学(Labsphere)获得了一个合同,将上述功能设计成一个完整的解决方案。设计工作的结果如下图所示:
优点:
  • 第一个系统取得了巨大的成功:
  • 客户将所需的工作台空间减少了60%
  • 他们将测试时间减少了几个小时
  • 测试系统的可靠性得以提高,因为无需完成系统之间的多次移动即可完成多个测试
  • 减少了保持系统运行团队成员的数量,从而降低成本并释放宝贵的资源用于其他扩展任务
  • 该系统有测试能力和扩展能力,能跟上未来的技术需求
  • 该系统的软件平台,易于访问和更改多个测试
随后,由于所有这些能力的提高和成本的节约,在研发领域,客户决定该系统可以转移到生产测试模式。为了满足对产品和技术日益增长的需求,他们将这个系统复制了四次以上,并能够利用额外的功能和能力从客户那里赢得更多的业务,进行比以往更好的产品测试。多个客户站点正在将该解决方案视为可以引入其他程序和生产线的模型。
 
本完美方案最终归结为高级HELIOS系统模块化体系设计,使我们可以同时解决多个问题,并采用蓝菲光学(Labsphere)超过35年的遥感测试经验来创建满足他们应用程序当今和未来需求的系统。
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