[發明專利]一種光學遙感器雙路調焦控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310577141.5
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103676710A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 鄭君;張孝弘;雷文平;丁曉燕;李浩洋;王剛;李富強
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及空間光學遙感器技術領域，特別涉及調焦控制系統。

背景技術

目前，研制高分辨率大寬幅光學遙感器系統成為一種迫切需求。在商業及民用領域，高分辨率大寬幅的光學遙感圖像數據在土地、農業、城市規劃等方面都具有日益突出重要的應用價值，可用于國土資源的調查管理、城鎮規劃、自然災害的災后評估，為災后重建等提供有效的監測和調查手段。

對于大寬幅光學遙感器，焦面相比原來小的CCD拼接焦面，重量和體積是均是傳統的2～3倍，同時調焦可利用的空間相比原來減少很多。目前采用齒輪傳動與滾珠絲杠組合的結構形式進行調焦。這種調焦結構形式相對復雜，占用空間較大，自身結構重量大，而且齒輪和滾珠絲桿組合產生不可避免的間隙誤差。所以，目前的調焦方式存在占用空間大、重量大和精度難以保證的不足之處。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種光學遙感器雙路調焦控制系統及控制方法，驅動力大，調焦精度高，而且占用空間和結構重量大幅減小。

本發明的技術解決方案是：一種光學遙感器雙路調焦控制系統，包括兩個電機驅動單元、兩個焦面位置遙測單元、焦面調焦控制單元；

所述兩個電機驅動單元分別由一個直線步進電機組成，兩個電機驅動單元共同驅動外部的焦面結構組件軸向移動；

所述兩個焦面位置遙測單元分別由一個絕對值旋轉編碼器組成；一個焦面位置遙測單元與一個電機驅動單元對應連接，用于檢測直線步進電機驅動焦面結構組件軸向移動的實際距離，并發送數字信號至焦面調焦控制單元；

所述焦面調焦控制單元包括兩個電機脈沖驅動模塊、控制模塊和電源模塊；所述控制模塊與外部的光學遙感器控制平臺連接，并接收光學遙感器控制平臺發出的調焦控制信號，控制模塊根據調焦控制信號同時向兩個電機脈沖驅動模塊發出始能信號和脈沖時序控制信號，兩個電機脈沖驅動模塊分別向兩個電機驅動單元發送脈沖驅動信號；控制模塊接收兩個焦面位置遙測單元發送的數字信號，對數字信號進行比較，判斷兩個電機驅動單元驅動焦面結構組件軸向移動的同步性，當比較結果為不同步時，控制模塊通過向對應的電機脈沖驅動模塊發出修正驅動脈沖信號，電機脈沖驅動模塊驅動對應的電機驅動單元進行修正，實現兩個電機驅動單元驅動焦面結構組件在軸向同步移動；所述電源模塊為電機脈沖驅動模塊、控制模塊、電機驅動單元和焦面位置遙測單元提供電源。

一種光學遙感器雙路調焦控制系統的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：控制模塊接收光學遙感器控制平臺發出的調焦控制信號，調焦控制信號的內容為調焦距離D；

步驟二：控制模塊將調焦距離D分為N等分；

步驟三：控制模塊同時向兩個電機脈沖驅動模塊發送高電平的始能信號和脈沖時序控制信號，脈沖時序信號的內容為驅動直線步進電機軸向移動D/N的距離；兩個電機脈沖驅動模塊接收到高電平的始能信號以后啟動，并將脈沖時序控制信號放大為脈沖驅動信號發送至對應的兩個電機驅動單元；

步驟四：兩個電機驅動單元共同驅動外部的焦面結構組件軸向移動，焦面位置遙測單元檢測出軸向移動的實際距離，并發送數字信號至控制模塊；控制模塊對數字信號進行比較，判斷兩個電機驅動單元驅動焦面結構組件軸向移動的實際距離的差值ΔD；當ΔD≠0時，控制模塊向軸向移動距離較大的電機驅動單元對應的電機脈沖驅動模塊發送低電平的始能信號，同時向軸向移動距離較小的電機驅動單元對應的電機脈沖驅動模塊發送高電平始能信號和修正驅動脈沖信號，使ΔD=0；

步驟五：重復步驟三至四，直至焦面結構組件軸向移動調焦距離D，完成調焦控制。

本發明與現有技術相比有益效果為：本發明設計了雙路直線步進電機驅動焦面結構組件的調焦結構，不對光學系統產生任何影響，有利于保證光學系統自身成像性能和幾何精度的穩定性，同時調焦驅動力大、占用空間及結構重量只有傳統形式的1/2，特別適合大寬幅光學遙感器的需求。本發明通過設計分步時時調整的閉環控制系統，避免了雙路電機驅動大焦面容易產生焦面機構鎖死的問題，保證焦面兩端位置時時同步。

附圖說明

圖1本發明的控制系統的框架示意圖；

圖2本發明的雙路電機同步驅動示意圖；

圖3本發明的雙路電機驅動時的鎖死現象示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的控制系統包括兩個電機驅動單元、兩個焦面位置遙測單元、焦面調焦控制單元。