一、LAMOST光纤定位子系统测量装置（论文文献综述）
李森[1]（2021）在《光纤定位单元关键尺寸视觉快速检测研究》文中认为LAMOST光纤定位单元通过中心回转和偏心回转机构实现单元巡逻区域内的光纤定位,光纤定位的准确性直接影响观测的效果,保证光纤定位单元组成零件的尺寸加工合格,是实现双回转机构精确扫描的必要条件。为了解决现有的三坐标测量仪等不适合对光纤定位单元这种结构复杂的零件尺寸进行高精度和快速的检测,本文提出了一种对光纤定位单元进行视觉高精度快速检测方案,通过使用辅助靶标,实现了对光纤定位单元核心尺寸的高精度和快速的测量。偏心回转机构中的偏心支架结构复杂,零件整体为黑色,特征难以识别提取,因此本文借鉴空间科学研究中使用合作靶标进行目标姿态测量的思路,在偏心支架上安装自主设计的主动发光的辅助靶标,搭建了偏心支架视觉测量平台。辅助靶标由底座,LED调节轴,LED,反光杯,凸透镜,端盖组成,端盖上加工有由圆孔和槽组成的图案。用相机拍摄安装有辅助靶标的偏心支架,将图像导入到靶标图像视觉测量算法中处理,经过灰度化,二值化,连通域标记,连通域中心点识别,靶标中心点计算,最后计算出靶标之间的距离,也即要测量的偏心支架的尺寸。本文又对图像畸变和由于偏心支架上的靶标间高度差导致的图像测量误差进行标定试验,得到误差校正模型。此外,还讨论了影响辅助靶标视觉测量方案测量精度的因素,总结出提高测量精度的措施。试验结果表明,本文提出的光纤定位单元视觉高精度快速检测方案可以实现对偏心支架核心尺寸的高精度和高效率的检测,测量过程简单,测量结果稳定。本文研究内容可为具有偏心支架结构特点的零件尺寸视觉测量仪器设计提供参考。
赵永恒[2]（2021）在《LAMOST的科技创新》文中进行了进一步梳理LAMOST是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope）的英文简称,后冠名为"郭守敬望远镜". LAMOST是由中国天文学家提出天文望远镜创新方案[1],并自主设计和研制的一架特殊的主动反射施密特望远镜.20世纪90年代初,我国计划筹建一批大型科学工程项目,用以促进国家战略高技术的发展和基础科研水平的提高.
张非凡[3]（2021）在《高密度光纤定位观测规划及相关技术研究》文中指出在天文学研究中,大规模的光谱巡天变得愈加重要。已有的一系列大规模光谱巡天计划,深刻地改变了我们对宇宙和星系形成与演化的理解。目前,解决许多重要的天体物理学和宇宙学问题的关键在于大规模的光谱巡天已成为了共识。这些巡天计划的提出和开展离不开现代科技的进步,如望远镜技术、光纤定位技术和多目标光谱仪技术的发展,尤其是光纤定位技术的发展,使得在较短的时间内能同时观测数千个天体目标。由于LAMOST所提出的双回转光纤定位技术具有结构可靠性强、定位时间短、光纤端部可直接对准星象、观测无盲区等优点,被大多数新一代的光谱巡天设备所采用,如PFS、DESI、MOONS（多目标光学和近红外光谱仪）等。发挥这些优点的关键在于系统的高定位精度和高观测效率。为了提高单元的观测效率和定位精度,本文主要开展了如下研究工作:（1）设计了一种新的光纤单元目标分配算法,并用遗传算法和差分进化算法对该算法的结果进行优化,与已有算法对比,获得了更好的结果。光纤定位单元在焦面上呈六边形分布,为了焦面板上无观测盲区,光纤定位单元的观测区域会有一定的重叠,加上观测目标在天空中的不均匀分布,导致每个单元可分配的目标数目不相等。新算法在最初的几轮观测中实现了对更多目标的观测,从而提高了观测效率。（2）提出了一种基于安全区的免碰撞算法,根据仿真,该算法可以同时解决等臂与不等臂单元的路径规划问题。由于相邻光纤定位单元的观测区域有一定程度的重叠,相邻单元在重叠区域存在碰撞的可能。一旦发生碰撞会对单元造成损伤并影响观测效率。本文分析了单元碰撞的类型并研究了对应的碰撞概率,对相邻单元间距的选择具有指导意义。（3）建立并优化了球焦面板上对心孔阵列分布的计算机辅助加工数学模型。焦面板是一个球面,理论上无法获得完全均匀分布的孔群。为了单元的准确定位及保障系统的成像质量,本文研究了焦面板上光纤单元中心孔的孔位分布,综合比较多种方法得出了最小的孔位误差。（4）建立了双回转单元的数学模型,利用差分进化算法对单元的尺寸参数进行了标定,减少了单元的运行误差。为了单元的准确定位,结合单元的具体结构建立的数学模型,减少单元闭环运行所需要的步数,进而缩短了定位时间,为提高观测效率奠定了基础。
蒋博宇[4]（2020）在《基于深度学习的多芯光纤束定位检测技术研究》文中认为大天区面积多目标光纤光谱望远镜（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope,LAMOST）是我国天文领域中的大型科研设备。由于在LAMOST系统当中使用了大量的光纤以及光纤定位单元的开环设计,使得高精度光纤定位成为LAMOST系统进行高效光谱采集效率的关键问题。本文提出一种基于深度学习和多芯光纤束的光纤定位检测技术方案,用以实现LAMOST系统光纤的精确定位。此方案由两个关键部分组成:一是基于多芯光纤束的光纤定位检测。首先使用多芯光纤束代替传输光纤,多芯光纤束是在传输光纤周围集成了 12根纤芯较小可用于提供光纤定位检测反馈信息的位置引导光纤,再控制光纤探头走位,使星斑按照固定方式在探头端面进行扫描,对探头位置引导光纤尾纤的出射图像进行CCD相机采集,并建立星斑图像数据集;二是对星斑图像数据集处理方法。本文提出模板匹配方案以及深度学习方案对星斑图像进行分析和处理,构建了星斑图像及其对应位置信息间的映射关系模型。本文首先搭建基于多芯光纤束的光纤定位检测实验系统,并采集和整理星斑图像数据集。再通过模板匹配方案对星斑图像进行处理和分析,即通过图像处理方法提取训练数据集中星斑图像的特征信息,并利用星斑图像的特征信息建立星斑图像与其对应位置信息间映射关系匹配模板,测试时通过匹配模板对测试数据集进行位置检测,其最大检测误差为25 μm,该方案的检测结果符合LAMOST光纤定位所要求的检测误差,验证了基于多芯光纤束的光纤定位精度检测方案的可行性。接着基于AlexNet、Vgg以及改进后的ResNet50三种卷积神经网络,建立用以挖掘和学习图像与其对应星斑中心与探头中心偏移量的映射关系的神经网络模型,并进行了训练参数的优化。实验表明,当学习率为0.0001,迭代次数为80次,优化函数为RMSprop时,改进后ResNet50模型的训练结果最优,其对测试数据检测误差的均方误差值达到最小0.01μm,对测试星斑图像数据集的最大检测误差为3.6 μm,该模型的对星斑图型的预测结果精度远高于现阶段LAMOST系统光纤定位的40 μm检测误差。
盛晹[5]（2020）在《基于“前照法”的LAMOST光纤位置检测的研究》文中指出LAMOST的整个系统对光纤定位单元的定位精度要求较高,部分单元很难一次性达到准确的定位精度,需要通过高精度测量系统快速检测出光纤当前位置距离目标位置的差距,经过闭环系统的控制,让光纤单元进行多轮定位达到系统对光纤定位单元定位精度的要求。此外由于可能产生的电机故障等因素,为此都需要对光纤位置进行检测,用以找出走位故障的光纤单元,并进行更换,确保LAMOST的稳定持续运行。本文主要研究基于“前照法”的光纤位置检测算法,随着拍摄相机分辨率和精度的不断提升,采用前端照明的方式,拍摄光纤焦面图片,利用“前照算法”提取图片中光纤单元的像素坐标。设计的“前照算法”流程主要分为三部分,第一部分主要通过对图像的预处理读取CMOS相机拍摄图片,利用中值滤波和顶帽与底帽变换,消除干扰噪点与光照不均匀,并通过二值化处理和边缘检测得到拍摄图片的边缘二值图;第二部分利用基于半径的霍夫算法搜索待检测光纤光斑,剔除无用的干扰轮廓,进行光纤单元轮廓的粗提取;第三部分将提取的光纤光斑轮廓,利用最小二乘法精确拟合光纤的像素坐标,提高光纤位置检测的精度。根据本文中所设计基于“前照法”光纤位置检测算法的流程进行理论研究分析,通过模拟仿真实验分析研究现阶段硬件条件与所设计“前照法”算法流程对于提取光纤像素坐标的理论精度与可行性。并进行连续拍摄的稳定性实验,观察拍摄结果的稳定性,针对实际拍摄中出现的光纤单元漏识别与误识别现象进一步优化前照算法,实现了在实验室条件下光纤单元的精确识别。对连拍实验的拍摄结果进行稳定性计算并加以优化,让“前照法”的理论精度与稳定性均在0.1个像素以内。最终引入实际的拍摄环境中,观测拍摄结果。
李俊峰,王大洲[6]（2016）在《LAMOST工程的立项、建设与运行》文中指出本文梳理了我国在"九五"计划中实施的大型科学工程LAMOST巡天望远镜从概念设计到工程的立项审批和施工建设,直至最终完成的整个历史发展脉络,回顾了工程在演化过程中经历的困难以及取得的令人瞩目的成绩。据此,本文分析了大科学工程的特点,提出,大科学工程是基于科学又为了科学的工程、大科学工程是基于研究的创新性工程、大科学工程是资产专用性奇高的工程、大科学工程是以科学家为核心力量的工程、大科学工程是扎根于国际合作的工程。
刘永梅[7]（2015）在《LAMOST光纤定位控制系统的优化研究》文中研究表明LAMOST（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）是一架我国科学家自主创新设计和研制的世界上光谱获取率最高的反射施密特望远镜。作为LAMOST关键性技术之一的并行可控的光纤定位技术也被应用到BigBOSS国际项目中,这对我国来说既是机遇又是挑战。为了提高光纤定位单元的走位精度,完善摄像机测量标定系统,本文以提高精度为核心,分析标定过程中涉及到定位精度的各个环节,根据实际情况作出相应的改进。主要完成的任务如下：1.对多项式摄像机标定模型在光纤定位单元标定中的应用做了深入研究。详细的介绍了标定模型中参数的选择问题以及对应参数取点多少才能达到标定精度要求和取点方式等,通过走点实验得出,随着光点数目的适量的增加,标定精度也越来越高,要根据实际情况选择采用20参数还是30参数进行标定。对比2KCCD和4KCCD摄像机在采用相同的处理方式下对标定精度的影响大小。2.采用30参数对标定靶光点进行多项式拟合研究多幅图片的最佳处理方式。通过7种处理方式对摄像机拍摄的多幅图片数据进行处理对比发现,预处理时把连续拍摄的10幅图片得到数据平均值一组数据进行计算可以得到较小的误差值,提高了标定效率和标定精度。3.在传统模型S曲线的基础上对步进电机加减速曲线进行了优化和设计,提出了单个三次方程的S曲线的方法对步进电机的升降速度进行控制,该方法计算量小,方程式简单。在被控对象的约束条件不同时,只需灵活设置初始参数（启动频率、稳定频率、加速时间）便可获得相应曲线,等脉冲间隔方式对曲线离散,并使用牛顿迭代法精确求出频率大小。经反复试验得到一个最优结果,最终求得的频率组可使得步进电机工作时产生的过冲量大、稳定性差、噪音大等现象得到抑制。4.模拟了高密度子节点通讯时Zigbee的通讯性能。通讯问题的产生不仅与所写的通讯程序有关,与Zigbee的规范问题也相关,随着Zigbee的持续发展和市场需求的增长以及对通讯程序编写的规范化使问题得到了改善。
邓小超[8]（2012）在《大型望远镜异构控制系统的研究》文中认为基于现代计算机技术和电子技术的望远镜控制系统,是大型望远镜系统的重要组成部分。它在上世纪70年代的出现,帮助望远镜技术突破了传统技术口径上的局限,实现了观测能力的飞跃。而随着自动控制技术在望远镜中的应用,越来越多的设备必须由计算机主导才能实现精确的控制和观测,智能化的望远镜控制系统已成为望远镜中不可或缺的一部分。当前天文技术和天文望远镜的发展进入了蓬勃发展的新时期。在国际上,无论是光学、射电望远镜,还是空间望远镜,它们在发展上都出现了巨型化复杂化、设备多样以及控制跨度大的趋势。而服务于望远镜观测的控制系统,需要提供相当的灵活性和扩展性、跨平台、实时性和分布式等特性以满足望远镜的控制需求。近年来,我国已经或者计划建造了国际上光谱能力最强的郭守敬望远镜（LAMOST）.最大的射电望远镜FAST等大型望远镜。而在控制系统方面,由于缺乏相关建设经验,我国在对该领域的研究还处于起步阶段。随着我国在大型科学装置上的投入不断加大,更多的大型望远镜将列入建设计划,对望远镜控制系统的研究也变得尤为迫切。在此背景下,本文对大型望远镜的控制系统展开了相关的研究和工作。论文首先简述了天文望远镜的发展历程,讨论了光学、射电和空间领域的一些主要大型望远镜,并介绍了当前国内主要望远镜的情况,由望远镜大型化复杂化的趋势引出了望远镜控制系统的概念。论文对现代望远镜的控制系统进行了分析。根据大型望远镜系统复杂、数据量大的特点,提出了望远镜控制系统的基本特征。在分析总结国内外现有望远镜控制系统的基础上,根据望远镜系统的层次化特征,提出了异构体系风格下的正交层次化控制系统体系结构。论文对用于望远镜控制的分布式消息机制进行了研究。由于大型望远镜中数据量大、观测中的过程量众多,系统间通信的消息机制成为了望远镜运行控制的关键环节。本文对AMI/AMH技术、基于通知服务的消息总线技术以及数据分布服务技术进行了分析,通过实验测试,对几种技术方案的特点和适用情景进行了讨论。其后对中央控制系统的结构进行了研究。根据分层的思想,对系统服务层、核心模块层、界面层以及子系统代理层的主要组件进行了讨论；同时按照正交化的体系结构,对命令、状态、警报和日志主线进行了设计。根据适配器模式,实现了异构体系风格的子系统控制。并针对常见的子系统软件构架,以LAMOST和FAST望远镜中相关子系统为例,设计了基于EPICS框架、CORBA框架、基本Socket通讯架构三种子系统的控制。最后,给出了一些望远镜控制系统体系结构开发的实际应用。在开发中,主要针对LAMOST观测控制系统、LAMOST CCD系统总控以及FAST总控系统,给出了主要的开发结果,从望远镜开发实践中验证了结构的可用性。总的来说,本文研究了大型望远镜可异构的控制系统,为望远镜的观测提供了具有灵活性和扩展性、跨平台、实时性和分布式等特性的控制系统构架。论文主要有以下创新点：（1）调研了国内外主要的大型望远镜,分析了望远镜控制系统的特点与需求,并总结了国际主要大型望远镜控制系统软件结构上的特点,在此基础上提出了支持异构的正交层次化体系结构。（2）分别对望远镜的中央控制系统和子系统控制进行了研究。在中央控制系统中,按层次结构对主要组件进行了讨论,按正交结构对主线进行了设计；基于适配器模式设计了子系统的控制,并针对EPICS框架、CORBA框架和基本socket通讯架构实现了相关子系统。（3）将控制系统构架首次应用于我国的两架大型望远镜,实现了LAMOST观测控制系统和CCD系统总控,以及FAST望远镜的总控和主动反射面控制,在望远镜开发和观测实践中,验证了系统结构的可用性。
刘斌[9]（2010）在《LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的研究》文中进行了进一步梳理大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜是一台卧式中星仪式主动改正板反射施密特望远镜,LAMOST（Large Sky Area Multi-object Optical Spectroscopic Telescope）作为国家大科学工程项目成功的解决了大口径兼大视场望远镜的设计难题。LAMOST系统在观测过程中起到能够精确跟踪星像这个重要作用的焦面是由焦面板安装的光纤定位单元上的光纤构成,所以对LAMOST系统中光纤定位单元的位置精度检测特别重要。综合考虑各种因素最终采用非接触的视觉测量方式来检测,即采用机器视觉的方式。机器视觉就是代替人眼来完成观测和判断,可以大大提高检测的精度和速度来满足实际的需要。采用对面阵CCD摄像机进行标定后来检测光纤的位置的视觉检测方法,如果在通过CCD摄像机进行图像采集的过程当中出现CCD摄像机的光轴与CCD芯片所在的平面不严格垂直的情况时会影响图像的几何位置精度,这种情况下在采集得到的图像上会由于产生了透视误差的原因而导致测量的不准确性。另外如果在通过CCD摄像机进行图像采集的过程当中出现CCD摄像机的光轴与需要测量的物体所在的平面不严格垂直的情况时也会产生透视误差。通过对视觉检测系统检测过程以及实验图像数据的分析,提出了关于透视误差问题进行分析研究。研究的内容主要有:对机器视觉相关内容作了介绍,建立了内、外参数标定模型对摄像机进行标定和多项式参数标标定模型对摄像机进行标定,得到两种模型的畸变误差。根据实际的CCD摄像机和焦面板的相对位置,通过空间透视变换理论建立整个焦面板光纤定位单元圆心的透视变换数学模型,计算出理论透视误差得到变化规律,分析实际视觉检测得到数据中的变化规律。通过三维基本变换、视向变换建立焦面板光纤定位单元圆心的倾斜角度误差数学模型,分析由于CCD摄像机发生倾斜偏转引起的角度误差的变化规律,以此分析实际视觉检测得到两组对比数据中的变化规律。
江晖[10]（2010）在《LAMOST焦面定位系统摄像机标定技术研究》文中研究表明大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）是一架我国科学家自主创新设计和研制的反射施密特望远镜,是世界上光谱获取率最高的望远镜。LAMOST采用并行可控的光纤定位技术,可在数分钟的时间里将光纤按星表位置精确定位,并提供光纤位置的微调。4000个光纤定位单元在焦面上以25.6mm等距离排列,每个单元驱动光纤在直径33mm的范围内工作。光纤定位单元采用双回转运动形式,由两只步进电机驱动,最大定位误差40 m m。并行可控式光纤定位技术解决了同时精确定位4000个观测目标的难题,这是一项国际领先的技术创新。该望远镜坐落在国家天文台兴隆观测站,作为国家设备向天文界开放。随着项目建设在二十一世纪初的完成,它将使我国天文学在大规模光学光谱观测中,在大视场天文学研究上,居于国际领先的地位。摄像机测量标定系统是分区并行可控式光纤定位系统中关键子系统之一。本文围绕摄像机测量标定系统为核心,主要完成以下研究任务:（1）提出了两种CCD摄像机标定模型,一种是内外参数摄像机标定模型,另外一种是多项式摄像机标定模型,后者模型是基于前者理论模型实现的。在研究这两种标定模型的基础上,详细介绍了光重心法,LM算法,最小二乘算法等一系列数学拟合优化方法。经过大量的实验证明这两种模型能大大地简化了计算量,能快速、方便地对摄像机系统进行标定和像差修正。（2）以多项式摄像机标定模型,提出一种多工位,单个小尺度标定靶对摄像机大视场进行差分拼接标定。实验结果证明,采用差分拼接标定技术,可以实现对摄像机的高精度标定,并成功使用于LAMOST球冠状小焦面系统4000个光纤定位单元跑合测试中。（3）根据对星像观测的要求以及单元的定位方式,确立了所需的7个定位参数。在现场环境复杂多变情况下,提出了一种可行性的摄像机现场标定方法,并在此基础上研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法,包括基于最小二乘拟合圆算法,空间坐标旋转算法等等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明,定位参数精度能很好满足观测需求。目前LAMOST望远镜试观测光谱获取率已达90%以上。
二、LAMOST光纤定位子系统测量装置（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、LAMOST光纤定位子系统测量装置（论文提纲范文）
（1）光纤定位单元关键尺寸视觉快速检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究难点和创新点 |
| 1.4 本文研究内容及章节安排 |
| 第二章 光纤定位单元关键尺寸视觉检测方案 |
| 2.1 光纤定位单元介绍 |
| 2.2 关键尺寸初步测量方案 |
| 2.2.1 初步测量方案 |
| 2.2.2 测量结果及分析 |
| 2.3 辅助靶标视觉测量方案 |
| 2.3.1 整体设计 |
| 2.3.2 光源 |
| 2.3.3 反光杯和凸透镜 |
| 2.3.4 LED调节轴 |
| 2.3.5 端盖 |
| 2.3.6 底座 |
| 2.3.7 转接头 |
| 2.4 辅助靶标加工制造 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辅助靶标视觉测量算法 |
| 3.1 视觉测量算法 |
| 3.1.1 图像预处理 |
| 3.1.2 连通域分类和编号处理 |
| 3.1.3 计算偏心支架尺寸 |
| 3.2 远心镜头测量平台测量试验 |
| 3.3 辅助靶标视觉测量试验 |
| 3.3.1 辅助靶标供电电路设计 |
| 3.3.2 试验过程 |
| 3.3.3 试验结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 辅助靶标视觉测量方案误差分析 |
| 4.1 图像畸变和靶标中心偏移校正 |
| 4.1.1 图像畸变及校正模型 |
| 4.1.2 靶标中心点偏移校正 |
| 4.1.3 标定板高度变化偏移标定 |
| 4.2 影响测量结果精度因素分析 |
| 4.2.1 靶标加工精度和装配精度对测量精度的影响 |
| 4.2.2 端盖类型和LED对测量精度的影响 |
| 4.2.3 连通域中心坐标计算算法对测量精度的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）LAMOST的科技创新（论文提纲范文）
| 1 LAMOST的组成 |
| 2 LAMOST的技术创新 |
| 3 LAMOST天体光谱巡天 |
| 4 LAMOST取得的科学成果 |
| 4.1银河系结构与演化研究 |
| 4.2恒星物理和系外行星研究 |
| 4.3发现黑洞和搜寻奇异天体 |
| 4.4星系物理研究 |
| 5总结与展望 |
（3）高密度光纤定位观测规划及相关技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光谱巡天望远镜 |
| 1.2.2 多目标光谱仪及光纤定位技术 |
| 1.2.3 大规模巡天项目 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 天体目标分配算法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焦面描述 |
| 2.3 问题描述 |
| 2.4 平均算法 |
| 2.4.1 观测区域分组及观测顺序 |
| 2.4.2 分配准则 |
| 2.4.3 分配调整 |
| 2.4.4 平均算法流程 |
| 2.4.5 仿真验证 |
| 2.5 遗传算法用于目标分配算法的优化 |
| 2.5.1 遗传算法 |
| 2.5.2 遗传算法优化目标分配问题的设计 |
| 2.5.3 遗传算法策略及参数的选择 |
| 2.5.4 差分进化算法用于参数优化 |
| 2.6 焦面旋转 |
| 2.7 基于得分的算法 |
| 2.7.1 思路 |
| 2.7.2 差分进化算法参数优化 |
| 2.7.3 仿真验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 光纤定位单元碰撞问题 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双回转光纤定位单元及其运动学求解 |
| 3.3 碰撞概率 |
| 3.3.1 碰撞检测 |
| 3.3.2 碰撞类型 |
| 3.3.3 碰撞概率模型 |
| 3.3.4 蒙特卡罗方法验证 |
| 3.4 免碰撞算法 |
| 3.4.1 将动态碰撞转换为静态碰撞 |
| 3.4.2 安全区 |
| 3.4.3 切线法解决单元碰撞 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单元孔位位置分析及参数标定 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 孔位均分精度设计 |
| 4.2.1 单元孔均分精度误差模型构建 |
| 4.2.2 平行投影法 |
| 4.2.3 透视投影法 |
| 4.2.4 球坐标投影法 |
| 4.2.5 三球相交确定孔群位置 |
| 4.2.6 各种投影的组合及改进 |
| 4.3 单元参数标定 |
| 4.3.1 标定方法的选择 |
| 4.3.2 标定步骤 |
| 4.3.3 单元末端位置测量 |
| 4.3.4 标定实验及验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）基于深度学习的多芯光纤束定位检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 光纤光谱望远镜的光纤定位精度检测技术简介 |
| 1.2.1 前照法 |
| 1.2.2 背照法 |
| 1.2.3 多芯光纤束定位检测法 |
| 1.2.4 光纤定位精度检测技术的国内外研究现状以及研究热点 |
| 1.3 图像处理技术简介 |
| 1.3.1 图像处理技术 |
| 1.3.2 基于深度学习的图像处理方法 |
| 1.4 论文的研究目的与意义 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第2章 基于多芯光纤束的光纤定位检测方案 |
| 2.1 多芯光纤束探头简介 |
| 2.2 位置引导光纤尾纤的阵列封装 |
| 2.3 多芯光纤束光纤定位精度检测方案设计 |
| 2.4 星斑图像预处理及星斑图像数据集建立 |
| 2.4.1 星斑图像滤波 |
| 2.4.2 星斑图像增强 |
| 2.4.3 星斑图像数据集的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 星斑图像处理方法研究 |
| 3.1 模板匹配方案 |
| 3.1.1 星斑图像特征提取 |
| 3.1.2 匹配结果可靠性验证方法 |
| 3.2 基于深度学习建立星斑位置回归模型 |
| 3.2.1 卷积神经网络基础理论 |
| 3.2.2 AlexNet模型 |
| 3.2.3 VGG模型 |
| 3.2.4 ResNet50-R模型 |
| 3.3 模板匹配方案与深度学习方案的对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 实验系统搭建及实验结果分析 |
| 4.1 基于多芯光纤束的光纤定位精度检测系统实验平台搭建 |
| 4.2 光纤定位精度检测软件系统搭建 |
| 4.3 基于模板匹配方案的实验结果 |
| 4.4 基于深度学习方案的实验结果 |
| 4.5 神经网络训练参数调整实验 |
| 4.5.1 学习率的调整 |
| 4.5.2 优化算法的调整 |
| 4.5.3 迭代次数的调整 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于“前照法”的LAMOST光纤位置检测的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 LAMOST的项目简介 |
| 1.2 光纤定位算法的研究发展现状 |
| 1.3 课题研究思路 |
| 1.4 研究内容与行文安排 |
| 第2章 基于“前照法”的整体方案研究 |
| 2.1 圆心定位算法的研究调研 |
| 2.2 基于“前照法”的整体方案介绍 |
| 2.3 实际拍摄实验的硬件平台 |
| 2.3.1 实验的硬件准备 |
| 2.3.2 “前照法”硬件平台的设计与展示 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于“前照法”具体算法流程的实现研究 |
| 3.1 “前照法”的预处理 |
| 3.1.1 raw格式图片处理和中值滤波 |
| 3.1.2 消除光照不均匀 |
| 3.1.3 二值化处理与边缘检测 |
| 3.2 基于半径的霍夫算法识别光斑 |
| 3.2.1 传统霍夫变换 |
| 3.2.2 基于半径的霍夫圆变换 |
| 3.2.3 椭圆光斑的识别 |
| 3.3 最小二乘法精确拟合圆心 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于“前照法”的模拟研究分析 |
| 4.1 光斑模拟仿真实验的设计 |
| 4.2 基于“前照法”光斑的模拟仿真 |
| 4.3 “前照法”的理论精度研究 |
| 4.3.1 霍夫算法与最小二乘法的精度研究 |
| 4.3.2 现阶段“前照法”的精度研究 |
| 4.4 “前照法”的可行性研究 |
| 4.4.1 “前照法”与“背照法”的比较 |
| 4.4.2 “前照法”的抗干扰性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 “前照法”的优化与稳定性计算分析 |
| 5.1 “前照法”的算法优化 |
| 5.1.1 拍摄实验过程 |
| 5.1.2 拍摄结果的观察 |
| 5.1.3 “前照法”光斑漏识别的分析优化 |
| 5.1.4 “前照法”光斑误识别的分析优化 |
| 5.2 稳定性的计算分析 |
| 5.2.1 稳定性计算 |
| 5.2.2 稳定性计算的优化 |
| 5.3 实际环境下的拍摄实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 工作的总结与展望 |
| 6.1 基于“前照法”研究的工作总结 |
| 6.2 基于“前照法”研究的工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录一: 前照图像提取光纤与处理MATLAB程序 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文和与取得的研究成果 |
（6）LAMOST工程的立项、建设与运行（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 LAMOST的立项 |
| 2.1 LAMOST的诞生背景及设计思想 |
| 2.1.1 诞生背景 |
| 2.1.2 设计思想 |
| 2.2 LAMOST的立项过程 |
| 2.3 预制研究过程 |
| 3 LAMOST的建设 |
| 3.1 工程管理框架 |
| 3.2 关键器件的采购 |
| 3.2.1 微晶玻璃镜坯 |
| 3.2.2 CCD探测器① |
| 3.3 关键技术的突破 |
| 3.3.1 主动光学技术 |
| 3.3.2 多光纤定位技术 |
| 3.4 建设时期的国际合作 |
| 3.5 LAMOST的调试安装及验收 |
| 4 LAMOST的改造与运行成果 |
| 4.1 对装置的改造与优化 |
| 4.2 主要运行成果 |
| 5 关于大科学工程的几点认识 |
| 5.1 大科学工程是基于科学又为了科学的工程 |
| 5.2 大科学工程是基于研究的创新性工程 |
| 5.3 大科学工程是资产专用性奇高的工程 |
| 5.4 大科学工程是以科学家为核心力量的工程 |
| 5.5 大科学工程是扎根于国际合作的工程 |
（7）LAMOST光纤定位控制系统的优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 LAMOST项目简介 |
| 1.1.1 LAMOST背景与意义 |
| 1.1.2 LAMOST焦面光纤定位系统简介 |
| 1.2 BigBOSS项目简介 |
| 1.2.1 BigBOSS背景与意义 |
| 1.2.2 步进电机速度控制技术的发展 |
| 1.3 本文研究内容及行文安排 |
| 第2章 LAMOST焦面标定中计算机视觉的研究 |
| 2.1 实验平台搭建及测量系统构造 |
| 2.2 光纤定位系统中摄像机标定模型的建立 |
| 2.2.1 多项式标定算法 |
| 2.2.2 最小二乘法求解多项式系数 |
| 2.3 2K CCD摄像机误差计算分析 |
| 2.3.1 多项式次数不同时参数对标定精度的影响 |
| 2.3.2 不同阶多项式拟合时所需要的理想光点数 |
| 2.3.3 三阶多项式拟合下取不同理论点数时所取随机点的分布情况 |
| 2.3.4 重复性测试和理论坐标误差对标定结果的影响 |
| 2.4 4K CCD摄像机误差计算分析 |
| 2.4.1 4K CCD摄像机光学误差分析 |
| 2.4.2 4K CCD摄像机多项式次数的选择 |
| 2.5 多幅图片处理方法的研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 光纤定位单元的微型步进电机速度控制优化 |
| 3.1 步进电机速度曲线实现过程 |
| 3.1.1 三次方程曲线构造 |
| 3.1.2 S曲线离散化 |
| 3.2 实验结果与分析 |
| 3.2.1 确定步进电机空载运转时(连有减速箱)正常的频率范围 |
| 3.2.2 不同的步进电机所适用的启动频率曲线 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 Zigbee无线通讯性能分析及优化 |
| 4.1 关于Zigbee的LAMOST光纤定位控制介绍 |
| 4.2 对Zigbee通讯性能存在的不足进行分析并查找原因 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 工作总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）大型望远镜异构控制系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 天文望远镜的发展 |
| 1.2 国内外大型望远镜简介 |
| 1.2.1 大型光学望远镜 |
| 1.2.2 大型射电望远镜 |
| 1.2.3 空间望远镜 |
| 1.2.4 中国建设的大型望远镜 |
| 1.3 望远镜控制系统 |
| 第2章 望远镜控制系统分析 |
| 2.1 望远镜的趋势 |
| 2.1.1 口径大,结构复杂 |
| 2.1.2 观测数据量大 |
| 2.1.3 设备平台多样性 |
| 2.1.4 空间跨度大 |
| 2.2 望远镜控制系统特点 |
| 2.2.1 灵活性和扩展性 |
| 2.2.2 分布式 |
| 2.2.3 跨平台 |
| 2.2.4 实时性 |
| 2.3 望远镜控制系统现状 |
| 2.3.1 LBT控制系统 |
| 2.3.2 GBT控制软件 |
| 2.3.3 TMT控制软件 |
| 2.3.4 ALMA控制系统 |
| 2.3.5 LAMOST软件系统 |
| 2.3.6 观测控制系统框架 |
| 2.4 大型望远镜控制系统架构的设计 |
| 2.4.1 望远镜系统分层结构 |
| 2.4.2 国际望远镜控制系统结构分析 |
| 2.4.3 正交层次化模型 |
| 2.4.4 异构体系风格的子系统控制 |
| 第3章 分布式消息机制的研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 同步调用技术 |
| 3.3 异步方法调用 |
| 3.3.1 轮询模式 |
| 3.3.2 回调模式 |
| 3.4 异步方法处理 |
| 3.5 消息总线技术 |
| 3.5.1 消息总线概述 |
| 3.5.2 消息总线接口 |
| 3.5.3 消息总线的实现 |
| 3.6 数据分发服务 |
| 3.6.1 数据为中心的发布订阅模型 |
| 3.6.2 基于OpenDDS的数据分发服务 |
| 3.7 消息机制的性能测试 |
| 3.7.1 性能指标 |
| 3.7.2 消息总线的测试 |
| 3.7.3 数据分发服务的测试 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 望远镜中央控制系统 |
| 4.1 中央控制系统结构 |
| 4.2 系统服务层 |
| 4.2.1 组件管理 |
| 4.2.2 CORBA服务 |
| 4.2.3 错误处理系统 |
| 4.2.4 数据库接口 |
| 4.2.5 天文库 |
| 4.2.6 消息总线 |
| 4.3 核心模块层 |
| 4.3.1 命令系统 |
| 4.3.2 状态系统 |
| 4.3.3 警报系统 |
| 4.3.4 日志系统 |
| 4.3.5 配置系统 |
| 4.4 界面层 |
| 4.4.1 命令工具 |
| 4.4.2 观测工具 |
| 4.4.3 状态工具 |
| 4.4.4 警报工具 |
| 4.4.5 日志工具 |
| 4.4.6 系统工具 |
| 4.4.7 脚本支持 |
| 4.5 子系统代理层 |
| 4.6 命令主线的设计 |
| 4.7 状态和警报主线的设计 |
| 4.8 日志主线设计 |
| 第5章 望远镜异构子系统的控制 |
| 5.1 异构体系风格 |
| 5.1.1 基于适配器的子系统代理 |
| 5.2 基于EPICS的FAST主动反射面控制 |
| 5.2.1 FAST主动反射面系统 |
| 5.2.2 反射面控制系统结构 |
| 5.2.3 反射面控制IOC的设计 |
| 5.2.4 反射面系统主控设计 |
| 5.3 基于Socket的LAMOST CCD控制系统 |
| 5.3.1 CCD总控程序构架 |
| 5.3.2 UCAM控制软件 |
| 5.3.3 总控程序的外部接口 |
| 5.3.4 程序运行流程 |
| 5.4 基于CORBA的子系统控制 |
| 5.4.1 组件容器模型 |
| 5.4.2 子系统的设计 |
| 第6章 望远镜控制系统的应用 |
| 6.1 LAMOST观测控制系统 |
| 6.2 LAMOST CCD系统总控 |
| 6.3 FAST总控系统 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表论文和获奖情况 |
（9）LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 LAMOST 项目简介 |
| 1.2 LAMOST 焦面板简介 |
| 1.3 LAMOST 焦面光纤定位系统简介 |
| 1.4 LAMOST 焦面板光纤位置检测中透视误差研究的目的 |
| 1.5 本文的主要研究内容及行文安排 |
| 第2章 机器视觉相关知识 |
| 2.1 机器视觉系统简介误差 |
| 2.2 机器视觉系统中的常用坐标系介绍 |
| 2.3 摄像机标定介绍 |
| 2.3.1 CCD 摄像机与光学镜头 |
| 2.3.2 标定靶 |
| 2.3.3 最小二乘法介绍 |
| 2.3.4 内、外参数标定方法介绍 |
| 2.3.4.1 内外参数求解 |
| 2.3.4.2 内、外参数标定实验及结果分析 |
| 2.3.5 参数多项式标定方法介绍 |
| 2.3.5.1 多项式参数求解 |
| 2.3.5.2 多项式参数标定实验及结果分析 |
| 2.4 焦面板视觉检测系统介绍 |
| 2.4.1 数据分析处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 透视误差对视觉检测的精度的影响 |
| 3.1 焦面板坐标系与摄像机坐标系介绍 |
| 3.2 三维基本几何变换介绍 |
| 3.3 三维基本几何变换矩阵级联介绍 |
| 3.4 LAMOST 焦面板上任意一个孔的透视误差数学模型 |
| 3.4.1 透视误差结果仿真分析 |
| 3.5 大焦面板视觉检测中透视误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 角度误差对视觉检测精度的影响 |
| 4.1 计算理论像点坐标 |
| 4.1.1 利用透视变换理论计算理论像点坐标 |
| 4.1.1.1 透视变换介绍 |
| 4.1.1.2 利用单灭点透视变换计算理论像点坐标 |
| 4.1.2 利用视向变换理论计算理论像点坐标 |
| 4.1.2.1 视向变换介绍 |
| 4.1.2.2 利用视向变换计算理论像点坐标 |
| 4.1.3 两种计算方法的比较 |
| 4.2 利用视向变换计算CCD 摄像机倾斜含有角度误差的像点坐标 |
| 4.3 像平面上角度误差 |
| 4.4 物平面上角度误差 |
| 4.5 大焦面板视觉检测中CCD 摄像机倾斜角度误差实验数据分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录一：部分程序代码 |
| 附录二：CCD（IMPERX IPX-1M48）的参数性能 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）LAMOST焦面定位系统摄像机标定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 LAMOST 项目简介 |
| 1.2 LAMOST 焦面光纤定位系统 |
| 1.3 研究内容和行文安排 |
| 第2章 CCD 摄像机标定模型研究 |
| 2.1 测量系统构造 |
| 2.2 光点图像中心处理 |
| 2.3 CCD 摄像机内外部参数标定模型 |
| 2.3.1 摄像机成像几何模型 |
| 2.3.2 视场畸变 |
| 2.3.3 标定模型求解 |
| 2.3.4 LM 算法进行数据拟合 |
| 2.3.5 摄像机内外参数求解 |
| 2.3.6 实验结果与分析 |
| 2.4 CCD 摄像机多项式标定模型 |
| 2.4.1 多项式标定模型 |
| 2.4.2 通过最小二乘法求解 |
| 2.4.3 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 大视场差分拼接标定技术 |
| 3.1 差分拼接标定数学原理 |
| 3.2 LAMOST 平面板差分拼接标定 |
| 3.2.1 实验原理 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.2.3 摄像机前后左右移动对标定结果的影响 |
| 3.3 LAMOST 小焦面系统差分拼接标定 |
| 3.3.1 LAMOST 小焦面结构 |
| 3.3.2 实验结果分析与解决方案 |
| 3.3.3 跑合测试 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 LAMOST 大焦面定位系统现场标定与定位参数测量研究 |
| 4.1 LAMOST 大焦面定位系统现场标定测量系统搭建 |
| 4.2 定位参数与星象点 |
| 4.2.1 定位参数 |
| 4.2.2 光纤定位单元机械结构与定位误差 |
| 4.2.3 定位参数与星象点之间的几何关系 |
| 4.3 测量定位参数流程及算法 |
| 4.3.1 测量定位参数流程 |
| 4.3.2 通过对固定光纤进行处理，修正像面光点坐标 |
| 4.3.3 通过基于最小二乘拟合圆算法得出中心轴像面圆心坐标 |
| 4.3.4 通过多项式摄像机标定模型得出中心轴圆心坐标 |
| 4.3.5 其余定位参数得出 |
| 4.4 摄像机标定结果精度分析 |
| 4.5 单元定标计算 |
| 4.6 星象观测测试 |
| 4.6.1 星象分配 |
| 4.6.2 机械干涉现象与最大安全角 |
| 4.6.3 星象观测测试结果分析 |
| 4.7 本章小节 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录一：DALSA DS-21-04M15 性能指标 |
| 附录二：光点图像中心处理MATLAB 程序 |
| 附录三：编号H4008 光纤定位单元定标数据 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
四、LAMOST光纤定位子系统测量装置（论文参考文献）
- [1]光纤定位单元关键尺寸视觉快速检测研究[D]. 李森. 中国科学技术大学, 2021(08)
- [2]LAMOST的科技创新[J]. 赵永恒. 科学通报, 2021(11)
- [3]高密度光纤定位观测规划及相关技术研究[D]. 张非凡. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [4]基于深度学习的多芯光纤束定位检测技术研究[D]. 蒋博宇. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [5]基于“前照法”的LAMOST光纤位置检测的研究[D]. 盛晹. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]LAMOST工程的立项、建设与运行[J]. 李俊峰,王大洲. 工程研究-跨学科视野中的工程, 2016(01)
- [7]LAMOST光纤定位控制系统的优化研究[D]. 刘永梅. 中国科学技术大学, 2015(09)
- [8]大型望远镜异构控制系统的研究[D]. 邓小超. 中国科学技术大学, 2012(04)
- [9]LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的研究[D]. 刘斌. 中国科学技术大学, 2010(01)
- [10]LAMOST焦面定位系统摄像机标定技术研究[D]. 江晖. 中国科学技术大学, 2010(01)