發(fā)布時間：2021-07-09 11:32

　　LAMOST的整個系統(tǒng)對光纖定位單元的定位精度要求較高,部分單元很難一次性達(dá)到準(zhǔn)確的定位精度,需要通過高精度測量系統(tǒng)快速檢測出光纖當(dāng)前位置距離目標(biāo)位置的差距,經(jīng)過閉環(huán)系統(tǒng)的控制,讓光纖單元進(jìn)行多輪定位達(dá)到系統(tǒng)對光纖定位單元定位精度的要求。此外由于可能產(chǎn)生的電機(jī)故障等因素,為此都需要對光纖位置進(jìn)行檢測,用以找出走位故障的光纖單元,并進(jìn)行更換,確保LAMOST的穩(wěn)定持續(xù)運行。本文主要研究基于“前照法”的光纖位置檢測算法,隨著拍攝相機(jī)分辨率和精度的不斷提升,采用前端照明的方式,拍攝光纖焦面圖片,利用“前照算法”提取圖片中光纖單元的像素坐標(biāo)。設(shè)計的“前照算法”流程主要分為三部分,第一部分主要通過對圖像的預(yù)處理讀取CMOS相機(jī)拍攝圖片,利用中值濾波和頂帽與底帽變換,消除干擾噪點與光照不均勻,并通過二值化處理和邊緣檢測得到拍攝圖片的邊緣二值圖;第二部分利用基于半徑的霍夫算法搜索待檢測光纖光斑,剔除無用的干擾輪廓,進(jìn)行光纖單元輪廓的粗提取;第三部分將提取的光纖光斑輪廓,利用最小二乘法精確擬合光纖的像素坐標(biāo),提高光纖位置檢測的精度。根據(jù)本文中所設(shè)計基于“前照法”光纖位置檢測算法的流程進(jìn)行理論研究分析,... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＬＡＭＯＳＴ遠(yuǎn)景??１??

?第１章緒論???１．１?ＬＡＭＯＳＴ的項目簡介??ＬＡＭＯＳＴ是一種中星儀式反射施密特望遠(yuǎn)鏡，它由北端的反射施密特修正??板＼＾、在南側(cè)的球面主鏡ＭＢ和中心處的焦面合成Ｗ。球面主鏡和焦面都是固定??在地基上維持靜止不動，反射施密特修正版作為定天鏡跟蹤著天體的運動，郭??守敬望遠(yuǎn)鏡在天體經(jīng)過中天前后時間內(nèi)，進(jìn)行主要的觀測活動。來自宇宙中遙??遠(yuǎn)天體的光經(jīng)過施密特修正板＾＾反射到南端的球面主鏡１＾８，再經(jīng)過球面主鏡??ＭＢ反射后成像在固定的焦面板上，焦面上分布了?４０００個光纖單元，這些光通??過光纖焦面上運動到指定位置的光纖單元上的光纖傳輸?shù)焦庾V儀上的狹縫中，??形成大量珍貴的天體光譜。在實際的觀測站，在光譜儀房內(nèi)有１６臺光譜儀，位??于觀測臺的二層位置。傳輸?shù)倪^程經(jīng)過光譜儀后的ＣＣＤ探測器進(jìn)行獲取，給天??文學(xué)家提供所需要進(jìn)行研宄的光譜數(shù)據(jù)。具體的ＬＡＭＯＳＴ組成由圖１．２所示。??Ｉ?１?■＿??圖１．２?ＬＡＭＯＳＴ內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖??１．２光纖定位算法的研究發(fā)展現(xiàn)狀??ＬＡＭＯＳＴ整體主要可以分成７個子系統(tǒng)，它們分別是光學(xué)系統(tǒng)、控制系??統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)、計算機(jī)集成系統(tǒng)和觀察室研宄系統(tǒng)、光譜儀與??ＣＣＤ系統(tǒng)共７個系統(tǒng)組成［２］。其中ＬＡＭＯＳＴ定位研宄是光纖系統(tǒng)中的主要研??究內(nèi)容，具有極其重要的意義。在ＬＡＭＯＳＴ的實際觀測過程中球面主鏡１＾８反??射后的光照射在光纖焦面上，光纖焦面上的４０００個光纖單元需要通過走位到達(dá)??指定的接收位置，讓光纖傳輸反射后星體的光，從而完成觀測的巡天測試。它??２??

位方案是現(xiàn)階段切實有效的解決方案「Ｉ它的定位速度快，精度高，它能夠??補(bǔ)償大氣溫度和大氣的較差折射等引起的誤差，得到了?ＬＡＭＯＳＴ工程部和專家??組的一致認(rèn)可，實現(xiàn)了?４０００根光纖的快速定位和４０００個天體的同時觀測。近??年來，國際上的歐美日本等國家的大型天文望遠(yuǎn)鏡，也開始研制幾千根光纖單??元的定位系統(tǒng)，例如歐洲南方天文臺于２０１７年在智利開始建造的“歐洲極大望??遠(yuǎn)鏡”、日本京都大學(xué)和國立天文臺在岡山縣建造的“東亞最大天文望遠(yuǎn)鏡”晴??明，在設(shè)計上也引用了類似的解決方案。如圖１．３所示，該光纖定位系統(tǒng)主要??由焦面板、光纖定位單元、光譜儀、圖像采集系統(tǒng)、ＣＣＤ視覺伺服測量系統(tǒng)等??組成。??視覺伺服測量??／?＼?多組《?ＣＣ０觸??＾?麵散熱??ｒ??扁ｆ彌】織??＿＿??圖１．３光纖定位系統(tǒng)??其中對于光纖定位算法的研宄與分析，是國內(nèi)外大型天文望遠(yuǎn)鏡的主要研??宄重點，目前常用的光纖定位算法主要通過基于“背照法”的光纖定位檢測算??法。在暗中，利用ＣＣＤ相機(jī)對準(zhǔn)光纖焦面，點亮光譜儀使光纖發(fā)光，在相機(jī)拍??攝的相片中形成光斑，利用“光重心”算法，提取光纖的像素坐標(biāo)，“背照法”??的計算穩(wěn)定性和精度較高，顧永剛１８１等人對于“光重心”法的研究有著詳細(xì)的??介紹。基于“背照法”的光纖位置定位算法，精度較高，計算速度快，可以輕??易排除干擾光斑的影響。隨著ＬＡＭＯＳＴ閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計與研宄，基于“前照??法”的光纖位置檢測算法的研究顯得愈發(fā)重要�；凇罢辗ā钡墓饫w定位算??３??

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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