一種高分辨率的光纖定位單元定位精度的測量裝置.pdf

1、大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(The Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope，LAMOST)是我國完成的一項(xiàng)重大科學(xué)工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目成功解決了望遠(yuǎn)鏡的大視場和大口徑同時(shí)兼有的難題。LAMOST,利用焦面上的4000根光纖可最多同時(shí)觀測4000個(gè)天體，是目前世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。
　　 由于光纖定位單元所使用的由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)存

2、在控制、加工、裝配等誤差，為保證LAMOST的準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)光纖定位單元的定位精度進(jìn)行檢測。目前對(duì)光纖定位單元定位精度的測量所使用的主要測量手段是攝影測量，但由于被測光纖的孔徑非常小，使得這種測量方法的分辨率不高。為解決這些問題，本文提出了一種新的測量方法，設(shè)計(jì)了一套可完成高精度、高分辨率、光纖走位量測量和自動(dòng)檢測的測量裝置。
　　 該測量裝置主要由顯微鏡、CCD相機(jī)和二維精密移動(dòng)平臺(tái)組成。其工作原理為：光纖末端由積分球光源點(diǎn)

3、亮，光纖發(fā)光端面經(jīng)顯微鏡放大后成像于CCD相機(jī)中。控制軟件讀取圖像采集卡中光斑圖像的灰度值并進(jìn)行處理，建立位置反饋機(jī)制，實(shí)時(shí)操控二維精密移動(dòng)平臺(tái)補(bǔ)償光纖定位單元的運(yùn)動(dòng)，使得光纖發(fā)光端面在運(yùn)動(dòng)中始終成像于CCD視場中心，通過讀取二維精密移動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)的變化來表征光纖移動(dòng)的位置變化。
　　 圍繞對(duì)光纖定位單元實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率、光纖走位量測量和自動(dòng)檢測的設(shè)計(jì)目標(biāo)，本文的主要工作如下：
　　 1、完成了測量裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4、實(shí)踐表明，測量裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單可靠，便于安裝和調(diào)試，且有著良好的經(jīng)濟(jì)性。
　　 2、完成了控制軟件的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和結(jié)果的可視化，實(shí)現(xiàn)了測量過程的自動(dòng)化。
　　 3、進(jìn)行了測量裝置的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明該裝置具有很好的穩(wěn)定性。經(jīng)誤差分析，該裝置的測量誤差小于1.5μm。
　　 4、設(shè)計(jì)并進(jìn)行了光纖定位單元重復(fù)精度的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　 5、利用該測量裝置對(duì)光纖定位單元進(jìn)行了自動(dòng)測量，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果