LAMOST焦面系统光纤定位精度检测及定位误差补偿流程实现

The large sky area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) is a special quasi-meridian reflecting Schmidt telescope located in Xinglong Station of national Astronomical Observatory. By using the parallel controllable fiber positioning technique, LAMOST makes reconfiguration of fibers accurately according to the positions of objects in minutes.The positional accuracy of each fiber directly determines the quality of subsequent spectrum acqusition,yet there lack the real-time optical fiber positional accuracy feedback and error compensation for mislocalized fiber units in LAMOST.Based on the previous research results, with some key problems be analyzed and solved,a novel real-time optical fiber positional accuracy detection pipeline which can be integrated in the existing observation and control system will be developed in this project. In this way,we can realize the full-automatic detection flow,in which image gather,fiber positional accuracy detection,mislocalized fiber units’ information feedback,error compensation for these detected fiber would be fulfilled as a pipeline.Furththermore,this can raise the accuracy of the acquried spectrum and optimize the telescope’s observation efficiency.

大天区面积多目标光纤光谱望远镜（简称LAMOST）是一架安放在中国科学院国家天文台兴隆观测站的新类型大视场兼备大口径望远镜，即“王-苏反射施密特望远镜”。借助创新性提出的并行可控式双回转光纤定位系统，焦面板上的4000根光纤可在数分钟内将端部对准各自星象目标进行光谱观测。每一光纤单元的定位精度直接影响对应目标的光谱质量，然而目前欠缺在LAMOST观测时光纤定位精度的实时反馈以及相应错误定位光纤的走位误差补偿。本项目将以前期研究成果为基础，分析并解决现存的几个关键问题，开发一套适用于LAMOST观测时的焦面光纤定位精度检测pipeline，并将其与LAMOST观测控制系统OCS相集成，实现从焦面光纤图像采集、光纤定位精度检测、定位错误光纤单元信息反馈、光纤单元错误原因分析及错误定位光纤实时误差补偿的全自动流程，从而保障观测光谱的有效性，提高望远镜的观测效率及准确率。

大天区面积多目标光纤光谱望远镜（简称LAMOST）是目前国际上口径最大、视场最宽、光谱获取率最高的大型施密特望远镜，通过借助并行可控式双回转光纤定位系统，其焦面系统上的4000根光纤可以在数分钟内按预定天体坐标快速精确地对准各自观测目标并进行精调。望远镜观测时每一个光纤单元定位情况的好坏直接决定接受天体光谱的质量，然而目前针对光纤定位精度情况仅有的信息就是定位时光纤单元步进电机驱动情况的反馈，是一个内部信息，并不全面，无法给出每一个光纤单元的实际定位精度情况，因此需要搭建一个可用于LAMOST现场的检测系统。该项目工作可以有效地保障及提高LAMOST望远镜观测光谱的有效性和准确率。在国家自然科学基金委经费支持下，目前我们在望远镜现场搭建了一套光纤定位精度检测装置。我们在焦面板光纤单元尾部放置LED光源，在望远镜非观测时间，照亮光纤头部端面，借助安装在LAMOST MB子镜下的CMOS相机装置获取光纤走位图像，通过对图像的后续分析检测出定位错误的光纤单元。目前的算法条件下，检测系统精度为0.5角秒。我们对检测出的定位错误光纤单元进行位置修正，发现82%的修正后光纤单元获取的目标天体光谱信噪比有了明显的提高。