近景摄影测量在LAMOST光纤位置检测中的应用研究
【摘要】:
“大天区面积多目标光纤光谱望远镜(Large Sky Area Mulit-object Fiber Spectroscopic Telescope, LAMOST)"是我国的一项重大科学工程项目,在其直径1.75米的焦面板上,布置有4000根光纤。LAMOST观测时,望远镜光学系统使天体目标成像在焦面上,然后光纤定位系统控制4000根光纤与这些天体的像对准而获取它们的光谱。由于存在控制、机械加工、安装、工作环境改变等引起的误差,如果光纤定位系统是开环控制,精度不易保证,因此为了修正这些误差,使LAMOST能够准确运转,必须要对光纤在焦面上的位置进行精密检测。
LAMOST光纤位置检测有如下要求:大视场、多离散目标、高精度、快速、非接触,几乎囊括了所有的高检测标准。在常规的位置测量方法中,近景摄影测量最有可能全部符合这些要求,因此本文对近景摄影测量在光纤位置检测中的应用进行了详细研究。
摄影测量有基于线阵CCD和面阵CCD的两种可选设备,针对各自优缺点,本文提出了多线阵CCD的扫描检测方案和面阵CCD像机的分区检测方案,并对这两种方案都从原理和方法上进行了细致的探讨。
论文的主要内容包括:
1.设计并研制了一套由3个线阵CCD组成的光纤位置试验检测系统,该系统检测静止光纤坐标的误差为±0.9μm(2σ),具有很好的稳定性。
2.实现了线阵CCD试验检测系统对动态光纤的位置测量。对线阵CCD姿态标定、转换拼接和参数优化后,实验显示,该系统检测光纤之间距离的误差只有±5μm(2σ),具有较高的精度。但高检测精度需要复杂的标定和优化,该过程需要大范围高密度的标定光纤。
3.建立了光斑定位算法(光重心法)的误差分析模型,结合实验研究,提出了一个最佳的检测条件,在该条件下,光重心法的精度达到0.04像素,并以光重心法的精度为依据确立检测子区域的大小。
4.提出一种改进的光束法平差自标定方法,实现面阵CCD像机的在线高精度标定。实验结果显示,该标定方法只需要数量很少的控制点就能够获得与多控制点的传统标定方法相当的精度。
本文对线阵CCD方案的研究结果是,该方案具有较高的理论检测精度,若要在LAMOST现场应用,不仅需要大范围高密度的标定光纤,而且对系统硬件的性能和精度都有很高要求,以目前技术手段难以实现。
本文研究并解决了面阵CCD方案中的几个关键问题,保证了面阵CCD方案从实验室论证顺利移植到LAMOST现场应用。
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1 |
刘曼云;赵正旭;王威;曹子腾;赵士伟;;LAMOST恒星光谱数据分析[J];信息技术与信息化;2019年11期 |
2 |
刘超;邓李才;;LAMOST恒星光谱巡天与银河系恒星晕研究[J];物理;2015年04期 |
3 |
裘凌红,胡红专,李为民,邢晓正;LAMOST光纤定位单元检测装置[J];工具技术;2000年12期 |
4 |
刘晓为;;LAMOST银河系大规模光谱巡天计划的进展和展望[J];物理;2015年04期 |
5 |
苏定强,王亚男;大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)的跟踪运动[J];天体物理学报;1997年03期 |
6 |
金文敬,唐正宏,王叔和,须同祺;LAMOST工程中天体测量要求的探讨[J];陕西天文台台刊;1999年01期 |
7 |
刘志刚;江晖;谢志林;;LAMOST光纤单元定位参数研究[J];光学技术;2010年02期 |
8 |
黄元;苑海波;黄样;;基于LAMOST红巨星和红团簇星数据的双星比例性质研究[J];天文学进展;2020年04期 |
9 |
徐灵哲;;LAMOST总控系统消息总线研究[J];天文研究与技术;2008年03期 |
10 |
鹿建森;王建平;刘超;李小平;;基于LAMOST摄像机标定图像拼接技术[J];机械与电子;2008年04期 |
11 |
徐灵哲,徐欣圻;LAMOST异构平台通信研究[J];中国科学院研究生院学报;2004年04期 |
12 |
彭小波,翟超,邢晓正,胡红专,李为民;LAMOST光纤定位子系统干涉消除方法的初步研究[J];中国科学技术大学学报;2003年01期 |
13 |
朱光华,罗阿理,赵永恒;LAMOST星系光谱的红移自动测量[J];光谱学与光谱分析;2005年06期 |
14 |
郭晓军;顾永刚;邢晓正;;极坐标下LAMOST光纤坐标检测方案[J];机械研究与应用;2007年04期 |
15 |
刘强;赵刚;闫宏亮;;我国科研人员利用LAMOST发现锂丰度最高的巨星[J];中国科学基金;2018年05期 |
16 |
刘光曹;王坚;董健;邓小超;金革;;LAMOST望远镜的流程控制与界面调用技术[J];中国科学技术大学学报;2010年09期 |
17 |
颜芳;翟超;舒钊;刘小威;金熠;王辉;;利用脉冲比对方法实现LAMOST光纤定位单元碰撞检测[J];仪器仪表学报;2008年08期 |
18 |
胡红专,邢晓正,俞巧云,李为民,邓伟平;LAMOST高精度光纤定位单元关键技术研究[J];仪器仪表学报;2002年S1期 |
19 |
董健;王坚;邓小超;刘光曹;袁海龙;金革;;基于UDP协议的CCD数据可靠传输的研究和实现[J];核电子学与探测技术;2009年02期 |
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