一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法与系统

YNAO OpenIR > 天文技术实验室

	一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法与系统
	柳光乾; 穆恒宇
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202411517894.1
申请号	CN202411517894.1
	2025-02-07
申请日期	2024-10-29
公开（公告）号	CN119023220A ; CN119023220B
公开日期	2024-11-26
IPC 分类号	G01M11/02 ; G01B11/27
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	授权
授权日期	2025-02-07
学科领域	天文学 ; 天文学其他学科 ; 机械工程 ; 电子、通信与自动控制技术 ; 自动控制技术
产权排序	1
摘要	本申请属于天文望远镜的光机装调与精密跟踪控制技术领域，本发明公开了一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法与系统，并以此测量和监视地平式太阳望远镜各轴系的变化，进而减小光轴在库德焦面内的运动变化范围，提高望远镜对日面上观测目标的长时间跟踪精度，保障望远镜的顺利研制与正常运行。本发明解决了对地平式太阳望远镜轴系之间同轴度进行实时监测这一难题，给地平式太阳望远镜研制时的光机装调和运行阶段轴系之间的同轴度及其变化提供一种监测的技术手段。本发明根据国内外大型太阳望远镜的光机结构特点，并结合目前相关技术的发展，提出了对地平式太阳望远镜轴系之间同轴度进行实时监测的一种快捷的方法和相应的系统。
主权项	1.一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：首先在望远镜的库德焦面设计一个光学成像系统，对太阳望远镜的入瞳进行成像，并用相机采集望远镜入瞳的像，输入到计算机；然后进行图像处理，解算出瞳面像的中心，将中心近似为望远镜的视场中心或主光轴位置；最后，分别转动望远镜的高度轴、方位轴和消旋轴，实时记录瞳面像中心的变化和望远镜各轴的旋转角度，然后根据瞳面像中心的轨迹，拟合出圆心，就得到各轴系的机械旋转中心位置，各轴系的机械旋转中心位置的分散程度就是望远镜轴系之间的同轴度，从各轴系对应的机械旋转中心的变化，得到轴系的变化量。2.一种实现如权利要求1所述的一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法的系统，其特征在于，包括依次为太阳望远镜系统、焦面系统、瞳面成像系统和图像采集与数据处理系统；所述太阳望远镜系统中依次由主光学系统、引导光学系统以及望远镜指向跟踪系统和消旋控制系统组成。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，主光学系统为格里高利光学系统，对太阳进行成像，它的主副镜系统是主成像系统，将太阳成像在格里高利焦点，格里高利焦点安放热光阑进行系统的热处理，主副镜系统的光轴为整个系统的主光轴，主镜或副镜为系统的入瞳；引导光学系统是将格里高利焦点处的太阳像延伸到库德焦点；引导光学系统主要由多个平面反射镜组成，且将望远镜的主光轴穿过望远镜的高度机械轴、方位机械轴和消旋机械轴，所述主光轴与高度机械轴、方位机械轴和消旋机械轴的旋转中心理论上重合；望远镜的指向跟踪控制系统用于对望远镜的高度轴和方位轴实施精密的运动控制，同时向望远镜的其它系统提供望远镜高度轴和方位轴的姿态信息，包括但不限于旋转角信息；望远镜的消旋控制系统用于消除库德焦面的像场旋转，同时向望远镜的其它系统提供消旋轴的姿态信息，包括但不限于旋转角信息。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，焦面系统设置在地平式太阳望远镜的库德焦面平台上；库德焦面出来的光可以通过分光镜分成两路，一路进入终端科学仪器系统，一路进入瞳面成像系统。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，瞳面成像系统由瞳面成像光路和工业相机组成，用于对望远镜主光学系统的入瞳进行成像和接收，其中，所述瞳面成像光路用于对望远镜的入瞳进行成像，由准直镜、减光片和成像镜透镜组组成。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，图像采用与数据处理系统由轴系信息解算模块、图像采集与图像预处理模块、望远镜姿态信息获取模块、消旋器姿态获取模块、轴系信息实时显示模块和轴系信息存储模块，且运行在一台工控机上。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述轴系信息解算模块用于负责计算出各轴系的机械旋转中心位置，从而得到他们的同轴度，各轴系的机械旋转中心位置坐标以相机靶面来标定；所述图像采集与图像预处理模块用于采集瞳面成像系统中相机的图像，然后进行平场和暗场的预处理，得到可以进行瞳面中心计算的图像；所述望远镜姿态信息获取模块通过局域网通信从望远镜指向跟踪系统中获取望远镜的方位轴和高度轴的旋转角；所述消旋器姿态信息获取模块通过局域网与消旋控制系统进行通信，获取消旋轴的旋转角；所述轴系信息实时显示模块用于显示光轴、方位机械轴旋转中心、高度机械轴旋转中心和消旋机械轴旋转中心的坐标；所述轴系信息存储模块用于存储光轴、方位机械轴旋转中心、高度机械轴旋转中心和消旋机械轴旋转中心的坐标。
语种	中文
专利代理人	杨帆
代理机构	北京腾远知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/27801
专题	天文技术实验室
作者单位	中国科学院云南天文台, 650000云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	柳光乾,穆恒宇. 一种地平式太阳望远镜轴系之间同轴度的监测方法与系统. ZL202411517894.1[P]. 2025-02-07.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN119023220A-一种地平式太阳（1040KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文
CN119023220B-一种地平式太阳（1008KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文