极坐标下LAMOST光纤坐标检测方案

　　1　引　言

　　LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱望远镜)项目是我国正在进行的重大科学工程项目,其中,大焦面板上4000根光纤的测量技术是主要技术难题之一[1]。提出用多个线阵CCD组成的极坐标旋转扫描来检测的思想,国内外在CCD测量方面研究虽然比较多,但大多集中在单个CCD测量及面阵CCD的拼接上,线阵CCD的拼接基本都是采用的光学拼接或机械拼接,通过先期的实验表明,这些现成的技术不符合测量要求。为达到实验的测量要求,笔者在测量方案中采用扫描梁,并在梁上实现多线阵CCD的软拼接,目前尚没有现成经验可以借鉴。所以为研究此方法的可行性,先设计了一套3个线阵CCD的实验用测量系统并推导出极坐标下的光重心算法。

　　2　系统的构造[2]

　　测量系统由5个主要部分组成:控制主机,图像采集卡,扫描梁,精密旋转台,光点座以及积分球光源。系统机构示意图如图1所示。

　　积分球光源发出的光经过光纤传输到光点座,精密旋转台带动扫描梁旋转,控制主机发出采集信息,扫描梁上的线阵CCD对光点座上的光点进行拍摄,拍到的光斑信号经过图像采集卡进行数模转换,最后由控制主机通过光重心法对光斑信号进行处理,从而得出光点的位置。

　　系统装置简单介绍如下:

　　(1)控制主机　其功能主要通过一系列软件来实现,如VisualC++, photoshop,Matlab7. 0,等一些应用软件,以及自行开发的用以实现图像采集、数据处理等功能的控制程序。

　　(2)图像采集卡采用的是天津市耀辉光电技术有限公司的ADA12GH-PCI卡。

　　(3)精密旋转台,可精密的知道扫描梁的旋转角度。

　　(4)自行设计的扫描梁,在上面布有3个线阵CCD,使线阵CCD的有效单元覆盖整个光纤座的径向,使扫描梁在扫描时能对整个光纤座的径向位置进行检测。上面装有线阵CCD和驱动电路,实验中采用的CCD型号为TCD1209D。

　　为保证实验结果,要求被采集的光斑要有一定的稳定性和均匀性,故采用积分球做光源。积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度由多次反射光产生的光照度叠加而成。由于球内壁各点漫射均匀,从而从积分球内射出的光强比较均匀和稳定,由于球内是封闭的,由漫射的原因,增强了出射光的光强。保证了实验对光源的要求。

　　3　CCD扫描梁结构

　　3·1　扫描梁的组成

　　把3片线阵CCD沿光点座径向交错排列,构成CCD扫描梁,如图2所示, 3个CCD在梁上错位排列,其有效感光单元之间在径向上存在一定的重叠区,以保证线阵CCD的有效感光单元覆盖整个光点座的径向,使扫描梁在扫描时能对整个光点座上的光点径向位置进行检测。整个扫描梁固定在实验旋转架上,实验旋转架跟一个精密旋转台固定在一起,精密旋转台的最小读数是2′。