[發明專利]一種多目標光纖位置精確檢測系統及使用方法

在審

• 申請號: 201910799076.8
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110487183A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 周增祥;段仕鵬;褚家如;劉志剛;胡紅專;王建平;翟超;顧永剛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01N21/27;G06T7/13;G06T7/30
• 代理公司: 34153 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王林<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開一種多目標光纖位置精確檢測系統及使用方法，設置在一個無外界光干擾的環境下，包括圖像捕捉器、光源、圖像采集系統，光纖光譜天文望遠鏡上的各光纖機器人均設置有圓形陶瓷頭，光纖的入射端設置于圓形陶瓷頭的圓心位置；光源均勻照射所述圓形陶瓷頭，圖像捕捉器對圓形陶瓷頭組成的光纖安裝平面進行圖像采集，圖像采集系統與光纖機器人、圖像捕捉器連接，圖像采集系統處理圖像捕捉器采集的圖像并將處理后的結果反饋到光纖機器人的控制器中；本發明主要應用于多目標光纖光譜望遠鏡中對天體光譜的采集工作，精確檢測確定各光纖的位置，可使攜帶有光纖在平面內做二維回轉運動的光纖機器人達到更高的定位精度去對準星象目標。

技術領域

本發明涉及大尺度精密幾何測量技術領域，具體涉及一種多目標光纖位置精確檢測系統及使用方法。

背景技術

光學光譜包含著遙遠天體豐富的物理信息，大量天體光學光譜的獲取是涉及天文和天體物理學諸多前沿問題的大視場、大樣本天文學研究的關鍵。但是，迄今由成像巡天記錄下來的數以百億計的各類天體中，只有很小的一部分，約萬分之一，進行過光譜觀測。

現有的光纖光譜天文望遠鏡為獲取天體光譜主要手段；當光纖光譜望遠鏡在觀測不同的天區時，天體的像(光斑)落在焦面的不同位置上，為了盡可能多地接收到天體的光能量，除了要求望遠鏡的光學系統具有好的性能外，還必須讓焦面上的每一根光纖的入射端都準確地對準天體的像，故需設置對光纖的位置檢測標定系統對各光纖位置進行位置檢測，但現有的光纖位置檢測標定系統無法進行多目標光纖的精確定位。

鑒于所述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決所述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種多目標光纖位置精確檢測系統，設置在一個無外界光干擾的環境下，所述多目標光纖位置精確檢測系統包括圖像捕捉器、光源、圖像采集系統，光纖光譜天文望遠鏡上的各光纖機器人均設置有圓形固定頭，光纖的入射端設置于所述圓形固定頭的圓心位置；所述光源均勻照射所述圓形固定頭，所述圖像捕捉器對所述圓形固定頭組成的光纖安裝平面進行圖像采集，所述圖像采集系統與所述光纖機器人、所述圖像捕捉器連接，所述圖像采集系統處理所述圖像捕捉器采集的圖像并將處理后的結果反饋到所述光纖機器人的控制器中。

較佳的，所述光纖安裝平面與所述圖像捕捉器視場中心線垂直設置。

較佳的，所述光源與所述圓形固定頭的距離為3米，所述圖像捕捉器與所述圓形固定頭的距離為20米。

較佳的，所述光纖機器人安裝在焦面固定的孔位上且孔位的坐標是已知的且均勻分布，除邊緣光纖機器人外，距離每光纖機器人的孔位圓心25.6mm處都相鄰有6個均勻分布的光纖機器人；相鄰兩個光纖間的距離占據的像素點為所述圓形固定頭圓半徑的19到21倍；每個所述圓形固定頭占據24x24個像素區域。

較佳的，一種所述的多目標光纖位置精確檢測系統的使用方法，包括步驟：

S1，對應所述圓形固定頭布置所述圖像捕捉器和所述圖像采集系統，調節所述圖像捕捉器使所述圖像捕捉器的視場中心線垂直于所述光纖安裝平面；

S2，將所述光源均勻照射在所述光纖安裝平面上，從而點亮所述光纖安裝平面，將所述圖像捕捉器對焦至所述光纖安裝平面上；

S3，通過所述圖像采集系統對所述圖像捕捉器采集到的原始圖像進行圖像處理得到光纖精確的像素坐標；

S4，重復所述步驟S3，多次測量目標位置與光纖機器人當前位置的偏差，反饋給控制系統進行多次逼近運動，最終實現光纖機器人對目標位置的精確定位。

較佳的，所述步驟S3中，所述圖像處理過程包括步驟：

S31，圖像預處理：對所述圖像捕捉器采集到的原始圖像進行中值濾波降噪以及頂帽濾波后進行二值化處理；