[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

说明书

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，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。本发明能够实现光谱仪目标切换的在线检测和校准、简单定位和夹紧。光纤自动释放。可避免光谱仪光纤反弹作用力对光纤产生损伤。

技术领域

本发明涉及一种多目标光纤自动切换机构。涉及到天文终端设备、光学检测、石油探测等技术领域，特别是涉及一种高分辨光谱仪科学目标切换时光纤对接和夹紧机构，具体更涉及一种应用于天文望远镜光谱仪不同目标光纤自动切换、定位和夹紧装置。本发明还涉及这种多目标光纤自动切换机构的工作方法。

背景技术

天文望远镜光谱仪作为天文望远镜终端设备，用于对星光进行处理获取星光光谱，在天文领域应该极为广泛。光谱仪是用CCD作为光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和像差矫正系统组成。以色散元件将星光分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）成像在CCD靶面上，用于后续的数据处理。

对于不同科学观测目标的改变，较为常用的使用两种方法实现，其一是对望远镜进行指向控制，让光谱仪的光纤对准科学目标；其二是切换科学目标光纤，让光谱仪光纤切换至现已经对准的目标光纤。第二种方法的优点是不会影响其他光纤目标改变，最大可能减少对其他观测目标的影响；同时为了满足切换后精度需求，在实际使用中使用目标光纤自动切换和夹紧机构装置，实际使用过程中方便快捷。

目标光纤自动切换和夹紧机构通常作为一个整体使用，在设计中需要设计成一个整体自动对接、定位和夹紧装置，可根据实际需求调整灵活、实用和便捷。

发明内容

为了解决现有技术中不同科学目标光纤手动切换时效率低和切换后定位精度不高和定位后不稳定的问题，本发明提供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以及这种设备的工作方法。本发明是一种高精密自动切换机构，能够克服传统转动手动切换时效率低、易出错和切换时和其他光纤切换时产生干涉等不足。本发明能够实现无人值守，并获得高的切换效率和高的精度。本发明结构简单可靠性高，在保证精度要求前提下，减少光纤切换后定位和夹紧装置体积，降低狭小空间内机械结构干涉风险。

完成上述发明任务的技术方案是，

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（简称目标光纤）、高分辨光谱仪光纤（简称光谱仪光纤）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。

本发明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；为了保证定位精度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。

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。