[发明专利]用于光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构及其方法

权利要求书

1.一种用于高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，设有入射科学目标光纤、高分辨光谱仪光纤以及CCD相机，其特征在于，还设有一个精密三维运动机构和光纤定位平台；所述入射目标光纤和强力电磁铁安装于光纤定位平台上，该光纤定位平台下端和精密三维运动机构连接一起；所述高分辨光谱仪光纤和CCD定位相机安装在该三维运动机构的光纤平台上，该高分辨光谱仪光纤和CCD定位相机的间距与光纤定位平台上两相邻目标光纤间距相同且方向相同。

2.根据权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述的精密三维运动机构，用于精密定位光谱仪光纤X、Y、Z轴三个自由度空间坐标，采用三个高精度滚动导轨智能组合单元、步进电机和减速器光栅尺组成，每个滚动导轨智能组合单元安装有光栅尺，光谱仪光纤X、Y、Z轴数据；并通过形成闭环控制获得最大的精度；闭环控制系统由光栅尺、数据采集卡和上位机软件组成，光栅尺将位置信号转化成脉冲信号，通过数据采集卡传输给上位机软件，上位机软件通过脉冲数可精确获取X、Y、Z轴数据值。

3.根据权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述光谱仪光纤上设有V型面；所述光纤定位平台上设有V型槽；所述V型面与V型槽配合可获取高精度定位值。

4.根据权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述目标光纤和光纤定位板固定连接，同时电磁铁安装于下端光纤定位板内部，光谱仪光纤在滚动导轨智能组合单元三维移动下，光谱仪光纤移动至目标光纤上方位置时，通过电磁铁作用将光谱仪光纤和目标光纤紧紧连接在一起；所述光谱仪光纤安装在三个垂直安装的滚动导轨智能组合单元上，每个滚动导轨智能组合单元安装有光栅尺，实时反馈运动位置信息。

5.根据权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述CCD相机和光谱仪光纤安装在同一个安装平板上，用于在线检测和校核光纤对接后的精度和稳定性。

6.根据权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述两光纤位置分离，光谱仪光纤安装有预紧弹簧和档环，通过高精度间隙配合安装于安装平台上，可实现Y方向精确移动和预计。

7.根据权利要求6所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，所述档环的材料选择柔性材料。

8.根据权利要求1-7之一所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构，其特征在于，还设有夹紧和光纤脱离系统：在高分辨光谱仪光纤的轴向，安装有分离弹簧。

9.权利要求1所述的高分辨光谱仪目标切换的光纤自动对接和夹紧机构的工作方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.选定观测目标及确定已经对准该观测目标的光纤位置；

⑵.启动三维运动机构，使安装其上的光纤平台安装光谱仪光纤和CCD定位相机对准已经对准观测目标的光纤；

⑶.采用光栅尺实时反馈光谱仪光纤X、Y、Z轴数据，通过形成闭环控制获得最大的精度；

⑷.通过CCD图像实时在线处理进一步判断光纤是否对准；并进行必要的纠正；

⑸.确认已经对准后，电磁铁吸住光谱仪光纤头，使光谱仪光纤和目标光纤连接成整体，保证相对位置的稳定；

⑹.观测结束后，电磁铁失电后磁性吸力消失，光谱仪光纤由于弹簧预紧力作用反向运动，光谱仪光纤和目标光纤分开。