[發明專利]一種分布式低速高精度天文望遠鏡控制裝置

有效

• 申請號: 201310526148.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103543735B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 陳曉鵬;孟非;黃強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及天文望遠鏡控制技術領域，尤其涉及天文望遠鏡的分布式低速高精度跟星控制。

背景技術

為觀測天上的星星，得到星星的天文特性，希望星星在望遠鏡視野圖像中保持靜止，不出現像素漂移。由于地球自轉，如果天文望遠鏡靜止不動，則星星將以15角秒每秒自東向西運動。為確保星星在視野中靜止，則望遠鏡同樣需要以15角秒每秒的速度自東向西跟隨運行。實驗表明，兩者的速度誤差必須不超過0.01角秒/秒，星星在視野圖像中的位置肉眼分辨不出移動，不出現像素漂移。因此，天文望遠鏡的控制有兩個難點，一是極低的速度，15角秒/秒，幾乎肉眼看不出來；二是速度的穩定性要求高，工作時間長，通常一顆星要連續觀測幾個小時，星星在幾個小時內在視野中都不可發生變動。

同時，天文望遠鏡的工作室與天文望遠鏡有一定的空間距離。為實現可靠工作，一般望遠鏡的現場控制裝置放置在望遠鏡附近，而操作人員通常在幾米或幾十米外的工作場所。

目前現有的天文望遠鏡控制裝置通過驅動器速度環實現望遠鏡的低速控制，或者通過運動控制卡加驅動器的方式實現低速控制，這兩種方式的共同不足在于，速度控制雖然在平均意義上能較為準確地擬合星星的速度，但實際瞬時速度會不斷變化，造成圖像的波動。同時，很多天文望遠鏡仍然是單機控制系統，或只有一個操作界面，不能實現遠程操控。

本發明針對系統須高精度低速運動實現跟星、需多個完全一致的操作面板進行相同操作的情況，公開一種新型的分布式天文望遠鏡控制裝置及低速高精度控制方法。

本發明的優點在于，分布式的控制方式，可以同時接許多個操作節點。采用位置牽引及驅動器內插補的方式，不僅消除速度的誤差，而且還消除速度誤差的積分，實現進一步的穩速控制。同時，基于驅動器內插補，實現任意有理分數速度值的精確跟蹤。

發明內容

為達到上述目的，本發明提出了一種分布式低速高精度天文望遠鏡控制裝置與方法，應用于天文望遠鏡控制。該裝置由現場控制盒、遠程控制盒及PC控制臺三部分組成。現場控制盒內含有驅動器、主操作面板;遠程控制盒內含有遠程操作面板;PC控制臺由帶RS485串行通信口的工控機及運行在工控機上的軟件組成。

優選地，所述控制裝置中的現場控制盒的主操作面板是主設備，遠程控制盒的遠程操作面板、PC控制臺及驅動器為從設備。主操作面板與遠程控制盒、PC控制臺通過RS485串行總線相互通信，與驅動器通過CAN2.0串行總線相互通信，實現主從分布式控制。

優選地，所述控制裝置中現場控制盒的主操作面板不間斷地接收來自遠程控制盒及PC控制臺的按鍵指令，并綜合用戶對主操作面板自身的按鍵操作指令，翻譯成從設備驅動器能理解的對望遠鏡實施控制的操作指令，并下發給驅動器；同時主操作面板周期性收集驅動器的當前運行模式，監控驅動器的狀態信息，在主操作面板顯示并發布到遠程控制盒及PC控制臺顯示。

優選地，所述的遠程控制盒，用于響應自身的按鍵操作并向主操作面板上傳操作指令，接收來自主操作面板的驅動器的運行狀態，通過數碼管顯示其速度及狀態，通過指示燈顯示運行狀態。

優選地，所述的PC控制臺，通過一操作軟件實現虛擬操作面板，響應自身的按鈕操作并向主操作面板上傳操作指令，接收來自主操作面板的驅動器的運行狀態，通過文字顯示其速度及狀態，通過虛擬指示燈顯示運行狀態。

優選地，所述現場控制盒中的驅動器用于響應主控制板發來的控制信息；根據主控制板發送的速度參數來控制云臺的電機轉動；當驅動器或電機發生錯誤時，發送錯誤信息給主控制板。

優選地，所屬控制裝置中的主操作面板，遠程控制盒及PC控制臺具有完全相同的操作界面。用戶通過操作4*3按鍵陣列輸入操作指令給天文望遠鏡；通過四位數碼管及4*3LED燈觀察裝置的運行狀態；通過電源指示燈觀察上電狀態。

優選地，所述控制裝置中現場控制盒、遠程控制盒、PC控制臺上的操作界面，其中按鈕包括：加減撥碼按鍵、恒動按鈕、快進按鈕、慢進按鈕、微動加按鈕、快退按鈕、慢退按鈕、微動減按鈕、保留按鈕、停止按鈕、復位按鈕；指示燈包括：報警燈、通信燈、恒動燈、快進燈、慢進燈、微動加燈、快退燈、慢退燈、微動減燈、電源燈、停止燈；數碼顯示包括：四位七段數碼管。