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LAMOST光纤定位控制系统的优化研究

刘永梅  
【摘要】:LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜)是一架我国科学家自主创新设计和研制的世界上光谱获取率最高的反射施密特望远镜。作为LAMOST关键性技术之一的并行可控的光纤定位技术也被应用到BigBOSS国际项目中,这对我国来说既是机遇又是挑战。为了提高光纤定位单元的走位精度,完善摄像机测量标定系统,本文以提高精度为核心,分析标定过程中涉及到定位精度的各个环节,根据实际情况作出相应的改进。主要完成的任务如下: 1.对多项式摄像机标定模型在光纤定位单元标定中的应用做了深入研究。详细的介绍了标定模型中参数的选择问题以及对应参数取点多少才能达到标定精度要求和取点方式等,通过走点实验得出,随着光点数目的适量的增加,标定精度也越来越高,要根据实际情况选择采用20参数还是30参数进行标定。对比2KCCD和4KCCD摄像机在采用相同的处理方式下对标定精度的影响大小。 2.采用30参数对标定靶光点进行多项式拟合研究多幅图片的最佳处理方式。通过7种处理方式对摄像机拍摄的多幅图片数据进行处理对比发现,预处理时把连续拍摄的10幅图片得到数据平均值一组数据进行计算可以得到较小的误差值,提高了标定效率和标定精度。 3.在传统模型S曲线的基础上对步进电机加减速曲线进行了优化和设计,提出了单个三次方程的S曲线的方法对步进电机的升降速度进行控制,该方法计算量小,方程式简单。在被控对象的约束条件不同时,只需灵活设置初始参数(启动频率、稳定频率、加速时间)便可获得相应曲线,等脉冲间隔方式对曲线离散,并使用牛顿迭代法精确求出频率大小。经反复试验得到一个最优结果,最终求得的频率组可使得步进电机工作时产生的过冲量大、稳定性差、噪音大等现象得到抑制。 4.模拟了高密度子节点通讯时Zigbee的通讯性能。通讯问题的产生不仅与所写的通讯程序有关,与Zigbee的规范问题也相关,随着Zigbee的持续发展和市场需求的增长以及对通讯程序编写的规范化使问题得到了改善。


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