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)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(The Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope，LAMOST)是我國完成的一項重大科學工程項目。該項目成功解決了望遠鏡的大視場和大口徑同時兼有的難題。LAMOST,利用焦面上的4000根光纖可最多同時觀測4000個天體，是目前世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。
　　 由于光纖定位單元所使用的由兩臺步進電機驅動的雙回轉結構存

2、在控制、加工、裝配等誤差，為保證LAMOST的準確運轉，需要對光纖定位單元的定位精度進行檢測。目前對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，設計了一套可完成高精度、高分辨率、光纖走位量測量和自動檢測的測量裝置。
　　 該測量裝置主要由顯微鏡、CCD相機和二維精密移動平臺組成。其工作原理為：光纖末端由積分球光源點

3、亮，光纖發(fā)光端面經顯微鏡放大后成像于CCD相機中。控制軟件讀取圖像采集卡中光斑圖像的灰度值并進行處理，建立位置反饋機制，實時操控二維精密移動平臺補償光纖定位單元的運動，使得光纖發(fā)光端面在運動中始終成像于CCD視場中心，通過讀取二維精密移動平臺坐標的變化來表征光纖移動的位置變化。
　　 圍繞對光纖定位單元實現高精度、高分辨率、光纖走位量測量和自動檢測的設計目標，本文的主要工作如下：
　　 1、完成了測量裝置的機械結構設計。

4、實踐表明，測量裝置的機械結構簡單可靠，便于安裝和調試，且有著良好的經濟性。
　　 2、完成了控制軟件的開發(fā)，實現了數據的實時處理和結果的可視化，實現了測量過程的自動化。
　　 3、進行了測量裝置的穩(wěn)定性實驗。結果表明該裝置具有很好的穩(wěn)定性。經誤差分析，該裝置的測量誤差小于1.5μm。
　　 4、設計并進行了光纖定位單元重復精度的驗證實驗。
　　 5、利用該測量裝置對光纖定位單元進行了自動測量，并將實驗結果