[發(fā)明專利]具有雙編碼器的儀器裝備系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580034756.7
• 申請日: 2005-08-19
• 公開（公告）號: CN101076706A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杰克·金·泉·陳;劉乃昌
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州信達光電科技有限公司;沈達忠
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01D11/30;G02B23/16;G01B11/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 馬明渡

發(fā)明背景

1、發(fā)明領(lǐng)域

此發(fā)明涉及用于瞄準儀器的裝備系統(tǒng)，比如望遠鏡。更獨特是，此發(fā)明涉及 允許馬達驅(qū)動瞄準和手動瞄準的計算機化的裝備系統(tǒng)。

2、相關(guān)技術(shù)描述

一些儀器，比如像望遠鏡，需要進行瞄準，本發(fā)明的方法對于自動瞄準的 過程有很多便利的好處。例如，一個有自動瞄準功能的望遠鏡按照程序來對準 天體目標(biāo)時，對于使用者是非常困難的，一個有自動瞄準功能的望遠鏡可被設(shè) 定程序來實現(xiàn)實時跟蹤天體目標(biāo)，這樣的方法可以定時拍照。

通常像這種自動化系統(tǒng)會根據(jù)觀測地的地理位置預(yù)先校準儀器，比如地理 經(jīng)度和緯度，然后再瞄準一個已知的目標(biāo)，如對著一個已知的，容易定位的天 體目標(biāo)，比如北極星。一旦此系統(tǒng)已被校準，對于此儀器的任何指向都可根 據(jù)關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系進行校準。

為了實現(xiàn)用于參照和測量的指向關(guān)系，此儀器上被架設(shè)在一個或多個相互 協(xié)調(diào)的可旋轉(zhuǎn)的軸(“儀器軸”)上，這些系統(tǒng)最基本的是，每個儀器軸直接都 耦合到被馬達驅(qū)動的馬達軸。這種連接通常靠一個減速齒輪組來實現(xiàn)，并可允 許使用小功率馬達。一種典型的減速比是100:1

與校準坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)的儀器位置信息可以通過每個儀器軸的轉(zhuǎn)動函數(shù)來 計算。用軸編碼器來測量軸旋轉(zhuǎn)的技術(shù)是很有名的，比如美國數(shù)碼公司制造的 光電編碼器。11100?NE?34?th，北美洲，W/A?98682美國。

雖然它更多地是自己直接測量儀器軸的旋轉(zhuǎn)，但是有一個重要的好處是可 以利用直接測量馬達軸的旋轉(zhuǎn)來替代。因為這個馬達軸和儀器軸通過一個減 速齒輪箱來耦合。當(dāng)每個儀器軸旋轉(zhuǎn)一圈，同時與之耦合的這個馬達將旋轉(zhuǎn)很 多圈，比如100圈。因此當(dāng)編碼器來測量馬達軸的旋轉(zhuǎn)時，在精確度上比測量 儀器軸的旋轉(zhuǎn)要提高很多，兩個代表性的數(shù)量級的區(qū)別在于精度上的降低主 要來自于存在減速齒輪箱內(nèi)部的齒隙

然而，有些不足的是：通過耦合器連接在馬達軸上的儀器軸只能在馬達的 驅(qū)動下進行瞄準。為了手動瞄準，如果使用者給儀器手動施加一個轉(zhuǎn)矩，使 其繞儀器軸轉(zhuǎn)動。此轉(zhuǎn)矩將被傳送到齒輪箱和馬達且可能會損壞它們。

有一個方法克服此不足：在齒輪箱與儀器軸之間安裝一個合適的離合器： 當(dāng)馬達提供一個轉(zhuǎn)矩到馬達軸后，這個轉(zhuǎn)矩通過齒輪箱和離合器被傳送到儀 器軸；然而，當(dāng)使用者用手施加一個轉(zhuǎn)矩到儀器軸時，此離合器脫離馬達軸， 以防止此轉(zhuǎn)矩傳送到齒輪箱、馬達軸或馬達上。

雖然，這離合器功能勝過用手瞄準儀器，但它的代價較大，因為這個馬達 軸不再直接耦合到此儀器軸，馬達軸轉(zhuǎn)動的位置也不再準確的代表這個儀器 軸位置。即是說，如一個使用者用手旋轉(zhuǎn)儀器軸，此時脫離后的離合器不會促 使馬達軸旋轉(zhuǎn)，因此這個馬達軸也就不會同儀器軸和儀器保持同步。

按照慣例，在離合器系統(tǒng)里，有三種解決測量儀器軸位置的方案。第一， 將編碼器安裝在用于測量的儀器軸上。因此，確信方法要以降低精確為代價， 兩種代表性的數(shù)量級。第二，采用精度更高、更加昂貴的編碼器來測量儀器軸 的旋轉(zhuǎn)，以確保其準確性和精度。第三，采用編碼器來測量馬達軸的旋轉(zhuǎn)角度， 以確保其精度；然而，保證了精確度，當(dāng)每次手動給儀器軸施加轉(zhuǎn)矩后，此系 統(tǒng)不得不重新校準，顯然，所有的方案都有一些缺點。

因此，需要更好的方法來測量離合器系統(tǒng)里的儀器位置：一種方法是利用 馬達軸測量精度和儀器軸測量準確性來實現(xiàn)。

發(fā)明概要

此發(fā)明正符合這種需要。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，必須提供一個用于測量儀器位置的裝置，該裝置 包含：一個能接受來自馬達施加轉(zhuǎn)矩的馬達軸；一個連接在可旋轉(zhuǎn)儀器上的儀 器軸；一個介于馬達軸和儀器軸之間的聯(lián)接，此聯(lián)接可以在第一種運轉(zhuǎn)模式和 第二運轉(zhuǎn)模式之間選擇。如在第一種運轉(zhuǎn)模式中，儀器軸和馬達軸連接，并在 馬達軸施加的轉(zhuǎn)矩的作用下旋轉(zhuǎn)；在第二種運轉(zhuǎn)模式中，儀器軸脫離馬達軸完 全獨立旋轉(zhuǎn)；一個對應(yīng)于馬達軸位置并能產(chǎn)生馬達軸位置信號(“MSP信號”) 的馬達軸位置探測器(“MSP探測器”)；一個對應(yīng)于儀器軸位置并能產(chǎn)生儀器 軸位置信號(“ISP信號”)的儀器軸位置探測器(“ISP探測器”)；一個能從 MSP探測器上接收MSP信號和從ISP探測器接收ISP信號以及利用MSP信號和 ISP信號函數(shù)來測量儀器位置的控制器。

這種聯(lián)接包含介于儀器軸和馬達軸之間的離合器。