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LAMOST(Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopy Telescope)——“大天区多目标光纤光谱天文望远镜”是一台兼备大视场大口径的卧式中星仪式斯密特天文望远镜。
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,如何使这4000根光纤准确定位是关系到LAMOST星相准确观测的关键问题,使用CCD对光纤进行定位是工程上常用的检测方法,然而由于CCD本身的制造误差和相机镜头的成像畸变将导致成像误差,如何消除CCD成像误差是本文研究的重点之一。
按照工程的设计要求,其检测精度需要达到20μ m以下,本文使用工业上常用的检测器件CCD来对系统像面上的光点进行检测,但是由于CCD本身的制造精度和镜头的径向、切向畸变都会导致测量误差,如何使CCD相机对光纤底部的光点位置进行准确的定位是本论文的主要内容之一。在关于LAMOST标定方法的问题上本文主要从整体式和分离差分式两个方面进行了研究。
作为标定工作的数据前期处理,本文采用了工程上常用的重心法作为提取光点位置的算法其提取精度能够达到项目要求。对于目标视场的标定,针对小尺寸标定目标(小于140mm×140mm)提出了四次曲面拟合的整体式标定方法,即用关于物面光点坐标x,y的四次多项式建立拟合方程求得像面光点的坐标,并对物面、像面光点位置的误差进行分析。
由于LAMOST小系统的物面标定范围大大超出了整体式标定方法能够测量的范围,为此针对小系统的物面特点提出了分离式差分标定方法,即使用小尺寸标定靶在大物面的各个关键工位进行测量,并提出使用差分式四次拟合算法建立物象之间关系求得像面光点坐标。并且实验证明了测量工位的选取对标定结果没有影响和随着标定靶尺寸的减小最终的标定残差将随之增大。
从小焦面系统总体结构以及系统软件设计两个个方面具体介绍了小焦面测试系统的实现。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。@2