S. Kirschstein, F.M. Kolb

Ziel der Untersuchungen war die Analyse der Möglichkeiten und Risiken der optischen Zoomtechnik unter Weltraumbedingungen für robotische Anwendungen. Besonders attraktiv wird ein Zoomoptik basiertes Erkennungssystem dadurch, dass bei der Nutzung von zwei identischen Systemen ein stereoskopisches, räumliches Sehen ableitbar ist. Dies ermöglicht, bei genügender Maßhaltigkeit der Einzelsysteme eine Entfernungsbestimmung auch an targetfreien oder rotierenden Objekten. Die allgemeinen Genauigkeitsanforderungen an ein Stereokamerasystem ausgehend von verschiedenen robotischen Anwendungen sind sehr hoch, insbesondere bezüglich der Messgenauigkeit (d.h. Auflösung) des Aufnahmemediums. Dabei dominiert der Fehler der Entfernungsmessung gegenüber den Fehlern der Positionsbestimmung. Für viele Anwendungsbereiche ist der Fehler der Entfernungsmessung auch praktisch relevant, z.B. für Entfernungsbestimmung eines Zielsatelliten bei Andockmanövern. Bei der Analyse des Fehlers der Entfernungsmessung kommt ein "Pinhole"-Model mit virtueller Bildebene zum Einsatz. Optisch-mechanischen Designlösungen wurden aus verschiedenen kontinuierlich verstellbaren Zoomoptik Architekturansätzen, auch aus Sehfeldwechslern abgeleitet. Es wurden optische Lösungen von 10fachem Zoom, F, 4-10 für moderne APS Detektoren bis zu eine FOV von ~80° (2) entwickelt. Ein erster Entwurf eines Sehfeldwechslers mit afokaler Voroptik und rotierenden Prisma zeigt, dass ausgehend von der Sternsensorarchitektur bei der Jena-Optronik GmbH vergleichbare kompakte moderne Zoomsensoren für die Rendezvous und Docking (RvD) - Anwendung machbar sind, wobei die Sehfeldwechsler eine Robustheit ermöglichen, die mit Fixfokusoptiken vergleichbar sind. Klassische Zoomlösungen mit einer größeren Flexibilität können mit größerem Volumen (Masse) realisiert werden, wenn dafür geeignet stabile und weltraumgeprüfte Linearführungen entwickelt werden.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.1115-1121; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

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2010