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LAMOST(LargeSkyAreaMulti-ObjectFiberSpectroscopyTelescope)——“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”是一台兼备大视场和大口径的卧式中星仪式反射式施密特天文望远镜,它的建成将对天文领域的研究有重要意义。
根据总体设计,要求在直径为1.75米的焦面板上精确定位有约4000根光纤,针对LAMOST中4000根光纤定位这一技术难题,中国科学技术大学精密机械与精密仪器系邢晓正教授于1998年提出了基于分区思想的并行可控式光纤定位方案,在光纤定位过程中,对定位单元的参数测量及单元位置检测是保证光纤定位系统准确可靠定位的关键。
在定位单元的机械结构中,运动副之间存在着机械磨损。运转初期,机械加工的表面具有一定的不平度存在,摩擦副的实际接触面积较小,单位面积上的实际载荷较大,因此,磨损速度较快。经跑合后尖峰高度降低,峰顶半径增大,实际接触面积增加,磨损速度降低。因此,在单元加工装配完成以后,应经过必要的跑合流程才能安装到望远镜的焦面板上。同时,定位单元的一些参数(如定位轴的臂长,定位中心等)是进行焦面安装的重要依据。在中试系统的基础上,我们构建了跑合系统来针对定位单元进行机械跑合的检测,提供定位单元的相关参数信息。
在参考现有光学测量方法和图像处理技术的基础上,本文提出了基于光重心算法的跑合系统定位测量方案,然后从跑合系统总体结构、定位控制器以及系统软件设计三个方面具体介绍了跑合测试系统的实现。系统的设计基于模块化的思想,在该定位测量系统上除了可以单独地完成单元定位、图像采集、数据处理的任务以外,还可以根据测量的需要制定专门地跑合流程自动完成相应的定位测量任务。
总体来说,定位单元的机械跑合及其定位检测是LAMOST工程的一个必要的环节,这个过程将直接影响定位单元的稳定性和可靠性。跑合系统为进行定位单元的跑合测试提供了一个平台,然而,要最终将定位单元成功应用到LAMOST焦面系统中,在提高测量精度方面还有一些问题需要深入研究。