2025年相机行业技术分析：大口径空间光学遥感相机垂直装调技术的突破与应用

  在当今科技迅猛发展的时代，相机技术不断革新，尤其是在空间光学遥感领域。随着国际遥感技术的进步，大口径空间光学遥感相机在全球范围内的研究和应用愈发深入。2025年，该领域的技术取得了显著进展，其中垂直装调技术成为提升相机性能和生产效率的关键所在。

  一、大口径空间光学遥感相机的现状与挑战

  近年来，我国在空间光学遥感相机的研制方面成果斐然，在轨的遥感相机最大口径已突破米级，在同口径制造水平上基本与国际先进水平持平。不过，目前遥感相机的生产模式以研发试制为主，这是由于遥感器种类繁多且定制性强。在这种模式下，基于光轴水平技术路线的单台相机装调周期约为 90 天，在应对少量、定制类的遥感器时还能满足需求。

  但随着以 “大批量” 为特征的遥感星座建设成为主流，现有生产模式的弊端逐渐显现。生产周期过长、制造装备自动化程度低等问题突出，难以满足大规模遥感相机的高效率装调需求。例如，商遥系统 “16 + 4 + 4 + X” 的建设，对相机产能要求大幅提升，传统模式已无法适应这一变化。

  二、垂直装调技术：大口径相机的创新之选

  为解决上述问题，大口径空间光学遥感相机的垂直装调技术应运而生。该技术与传统光轴水平装调技术有很大不同，它从光学元件的加工检测到系统集成测试，均采用光轴竖直状态，能有效避免因相机重力、悬臂过大导致的重力变形影响。

  《2025-2030年全球及中国相机行业市场现状调研及发展前景分析报告》从适用范围来看，水平装调技术通常适用于直径不超过 1.5 米的相机，通过定量控制和调整光学组件与结构间的相对位置，可使光学组件的 RMS 变化不超过 0.02λ，国内在这方面的技术已较为成熟，部分达到世界先进水平。而垂直装调技术则用于大直径和超大直径的遥感相机，国外已成功应用于 6.5 米口径的遥感相机。它主要利用误差去除技术消除重力误差，精度可达 10%。欧美国家在这方面研究较早，已应用于多个相机的开发，国内也建立了垂直装配生产线，并在实际应用中取得了优异的在轨性能。

  三、垂直装调技术的关键突破

  (一)大口径反射镜组件的高精度装配

  大口径反射镜组件的高精度装配技术是垂直装调的关键环节。采用新型 “离散型” 支撑方式，能实现高可靠、高轻量化反射镜的固定支撑，避免了传统框式支撑重量大的问题。这种支撑技术在反射镜背部或侧面支撑点处粘接与反射镜材料热特性相匹配的嵌块，通过柔性支撑结构与嵌块连接，约束反射镜的六个自由度。柔性支撑结构形式多样，如柔性弹簧片、Bipod 结构等。

  在装配过程中，支撑点的定位至关重要。以美国某款主反射镜口径为 1.1 米的相机为例，其支撑结构为六杆静定支撑的 BIPOD 结构，通过硅橡胶与主镜背部的六个支撑垫粘接。在粘接前，需采用基于三维坐标测量的开放空间刚体定位方法，利用激光跟踪仪构建反射镜的基准坐标系，引入支撑垫标称点位，再用精密六维调整装置实现支撑垫的精确调整与固定，最后注入光机粘接剂，稳固光机结构。此外，反射镜组件与相机结构采用胶杯胶杆连接，避免了传统螺钉连接的垫片修配过程，通过调节 Bipod 支撑杆长度，可控制镜体与相机基本结构的相对位置关系，有效缩短装调周期。

  (二)重力误差剔除技术

  在大口径遥感相机主反射镜的竖直检测中，由于反射镜尺寸增大，重力形变量也增大。而光学遥感器最终在近乎无重力的大气层外运行，要获取反射镜无重力状态下的真实面型参数，就必须排除重力支撑不均匀带来的局部形变。

  在垂直装调时，反射镜多采用背部多点支撑，受重力影响，支撑点位附近会发生局部形变，干扰相机成像性能。重力误差剔除技术通过对反射镜及其支撑结构进行有限元建模，分析重力环境下的形变量，然后将反射镜组件在光轴竖直状态下正反 180° 翻转，测试两个状态下的反射镜面形参数。将叠加计算结果与有限元仿真结果对照分析，最终确定真实重力误差。经测试，这种方法去除重力误差后数据自洽，有效规避了重力卸载环节，提升了相机的装调与检测效率。

  (三)光轴基准引出技术

  当相机光轴处于竖直状态时，由于经纬仪使用角度的限制，无法直接测量相机的视轴方向。目前，通常采用多设备联合组网测试方法来实现光轴竖直状态下的外基准测试。

  通过合理布局两三台激光跟踪仪与多个靶球座位置，同时测量围绕相机分布的六个基准点位的空间坐标，实现四台仪器设备的空间位置关联，从而建立相机焦面位置、光轴、视轴与相机基准镜之间的空间位置关系，成功引出相机光轴基准。

  四、面向未来的智能化装调单元构建

  随着遥感星座建设成为未来发展的主流趋势，智能化装调技术的研究变得尤为重要。在垂直装调技术的基础上，构建智能化装调单元是提升相机生产效率和质量的重要举措。

  光学元件面形智能化检测单元由空间位置测量系统、数据处理系统、智能运动单元组成。它能根据被测光学件的参数，自动调节光路中零部件的初始空间位置，使测试系统进入干涉仪测量范围。然后利用干涉仪测量像差信息，通过光学仿真计算将初阶像差数值转换为零部件的位置调节量，经迭代使像差收敛，最后自动剔除粗大误差，多次测量取平均值输出最终测试结果，实现光学元件面形的智能化检测。

  镜头智能化装调单元则由空间位置测量系统、镜头像质测试系统、数据处理及结算系统、调整装置、注胶机器人等构成。在装调过程中，镜头各部件先按理论位置装配，建立光学镜头基准坐标系，镜头像质测试系统测试全视场镜头像质，数据处理及解算系统根据像差系数解析出各部组件的失调量，调整装置据此调整光学部件的空间位置，经多次迭代使系统像差收敛后，用自动化注胶设备注入结构胶固定。整个过程无需人工参与，大大提升了装调效率和一致性。

  综上所述，2025年大口径空间光学遥感相机的垂直装调技术取得了显著突破，解决了大口径反射镜精确装配定位、重力误差剔除、光轴基准引出等一系列技术难题，同时构建了智能化装调单元。这些成果可应用于后续各类中等口径及大口径遥感相机的研制，满足不同类型和批量的遥感产品装调需求，对推动低轨道高密度遥感星座等大规模遥感相机的发展具有重要意义，为相机行业的技术进步奠定了坚实基础。

更多相机行业研究分析，详见中国报告大厅《相机行业报告汇总》。这里汇聚海量专业资料，深度剖析各行业发展态势与趋势，为您的决策提供坚实依据。

更多详细的行业数据尽在【数据库】，涵盖了宏观数据、产量数据、进出口数据、价格数据及上市公司财务数据等各类型数据内容。