[发明专利]一种多目标光纤位置精确检测系统及使用方法

说明书

本发明公开一种多目标光纤位置精确检测系统及使用方法，设置在一个无外界光干扰的环境下，包括图像捕捉器、光源、图像采集系统，光纤光谱天文望远镜上的各光纤机器人均设置有圆形陶瓷头，光纤的入射端设置于圆形陶瓷头的圆心位置；光源均匀照射所述圆形陶瓷头，图像捕捉器对圆形陶瓷头组成的光纤安装平面进行图像采集，图像采集系统与光纤机器人、图像捕捉器连接，图像采集系统处理图像捕捉器采集的图像并将处理后的结果反馈到光纤机器人的控制器中；本发明主要应用于多目标光纤光谱望远镜中对天体光谱的采集工作，精确检测确定各光纤的位置，可使携带有光纤在平面内做二维回转运动的光纤机器人达到更高的定位精度去对准星象目标。

技术领域

本发明涉及大尺度精密几何测量技术领域，具体涉及一种多目标光纤位置精确检测系统及使用方法。

背景技术

光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，大量天体光学光谱的获取是涉及天文和天体物理学诸多前沿问题的大视场、大样本天文学研究的关键。但是，迄今由成像巡天记录下来的数以百亿计的各类天体中，只有很小的一部分，约万分之一，进行过光谱观测。

现有的光纤光谱天文望远镜为获取天体光谱主要手段；当光纤光谱望远镜在观测不同的天区时，天体的像(光斑)落在焦面的不同位置上，为了尽可能多地接收到天体的光能量，除了要求望远镜的光学系统具有好的性能外，还必须让焦面上的每一根光纤的入射端都准确地对准天体的像，故需设置对光纤的位置检测标定系统对各光纤位置进行位置检测，但现有的光纤位置检测标定系统无法进行多目标光纤的精确定位。

鉴于所述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决所述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种多目标光纤位置精确检测系统，设置在一个无外界光干扰的环境下，所述多目标光纤位置精确检测系统包括图像捕捉器、光源、图像采集系统，光纤光谱天文望远镜上的各光纤机器人均设置有圆形固定头，光纤的入射端设置于所述圆形固定头的圆心位置；所述光源均匀照射所述圆形固定头，所述图像捕捉器对所述圆形固定头组成的光纤安装平面进行图像采集，所述图像采集系统与所述光纤机器人、所述图像捕捉器连接，所述图像采集系统处理所述图像捕捉器采集的图像并将处理后的结果反馈到所述光纤机器人的控制器中。

较佳的，所述光纤安装平面与所述图像捕捉器视场中心线垂直设置。

较佳的，所述光源与所述圆形固定头的距离为3米，所述图像捕捉器与所述圆形固定头的距离为20米。

较佳的，所述光纤机器人安装在焦面固定的孔位上且孔位的坐标是已知的且均匀分布，除边缘光纤机器人外，距离每光纤机器人的孔位圆心25.6mm处都相邻有6个均匀分布的光纤机器人；相邻两个光纤间的距离占据的像素点为所述圆形固定头圆半径的19到21倍；每个所述圆形固定头占据24x24个像素区域。

较佳的，一种所述的多目标光纤位置精确检测系统的使用方法，包括步骤：

S1，对应所述圆形固定头布置所述图像捕捉器和所述图像采集系统，调节所述图像捕捉器使所述图像捕捉器的视场中心线垂直于所述光纤安装平面；

S2，将所述光源均匀照射在所述光纤安装平面上，从而点亮所述光纤安装平面，将所述图像捕捉器对焦至所述光纤安装平面上；

S3，通过所述图像采集系统对所述图像捕捉器采集到的原始图像进行图像处理得到光纤精确的像素坐标；

S4，重复所述步骤S3，多次测量目标位置与光纤机器人当前位置的偏差，反馈给控制系统进行多次逼近运动，最终实现光纤机器人对目标位置的精确定位。

较佳的，所述步骤S3中，所述图像处理过程包括步骤：

S31，图像预处理：对所述图像捕捉器采集到的原始图像进行中值滤波降噪以及顶帽滤波后进行二值化处理；