[發明專利]一種望遠鏡機架控制系統

有效

• 申請號: 201310698800.0
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103838257B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 譚逢富;秦來安
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及控制和電子學領域，尤其是一種望遠鏡機架控制系統。

背景技術

現有的望遠鏡系統難以實現對隨機運動目標快速跟蹤，需要一種望遠鏡系統具有較快的速度，較大的加速度，及較高的精度，同時保護措施完善，自動化程度高。

發明內容

本發明提供一種望遠鏡機架控制系統，解決了望遠鏡系統速度、加速度及精度的要求，同時，設計了多重保護，防止系統失靈，設計了閉環調焦等功能，具體具備以下功能：方位軸伺服控制、俯仰軸伺服控制、限位保護、失速保護、閉環調焦控制等。

本發明采用的技術方案是：

一種望遠鏡機架控制系統，其特征在于：包括有計算機、伺服控制系統和單片機控制系統，伺服控制系統包括有運動控制器，運動控制器的信號輸入端連接方位軸編碼器、俯仰軸編碼器，運動控制器的信號輸出端控制連接方位軸驅動器、俯仰軸驅動器，方位軸驅動器、俯仰軸驅動器分別控制連接方位軸力矩電機、俯仰軸力矩電機；單片機控制系統包括有單片機，單片機的信號輸入端連接有俯仰軸測速電機、方位軸測速電機、俯仰軸限位開關、方位軸限位開關、位置傳感器，單片機的信號輸出端連接方位軸驅動器電源、俯仰軸驅動器電源、方位軸失電制動器、俯仰軸失電制動器、步進電機驅動器，步進電機驅動器連接步進電機，計算機控制連接運動控制器、單片機，計算機還連接上位機。

所述的一種望遠鏡機架控制系統，其特征在于：所述的上位機采用工業控制計算機。

望遠鏡機架控制系統包括伺服控制系統和單片機控制系統兩個部分。功能如下：

1、伺服控制系統：計算機控制運動控制器，運動控制器分為兩路，一路控制方位軸驅動器，方位軸驅動器控制方位軸電機，同時運動控制器通過方位軸編碼器獲得方位軸的位置及速度信息；另一路控制俯仰軸驅動器，俯仰軸驅動器控制俯仰軸電機，同時運動控制器通過俯仰軸編碼器獲得俯仰軸的位置及速度信息。

2、單片機控制系統：計算機通過串行通訊口與單片機通訊，單片機控制系統完成以下幾部分功能。

（1）控制方位軸和俯仰軸的驅動器電源。

（2）控制方位軸和俯仰軸的失電制動器。

（3）調節望遠鏡焦距，通過控制步進電機驅動器，進而控制步進電機來調焦，同時通過位置傳感器獲得當前的焦距位置，構成一個閉環的調焦裝置。

（4）讀取方位軸和俯仰軸的測速電機電壓值，獲得方位軸和俯仰軸的運行速度。

（5）讀取方位軸和俯仰軸的限位開關狀態。

本發明的優點在于：

本發明采用工業控制計算機作為上位機，有較好的擴展性，抗干擾能力強；采用單片機做系統的電源控制、系統保護及調焦控制，具有控制靈活、體積小、抗干擾能力強的特點；采用直流力矩電機直接驅動系統的方位和俯仰軸，剛性好，精度高，噪聲小；采用反射式編碼器作為速度和位置檢測元件，穩定可靠，有足夠的精度和分辨率；機架控制系統在方位軸和俯仰軸設有兩重限速保護功能，以及兩重限位保護功能，防止方位軸和俯仰軸超出運動范圍造成故障，確保望遠鏡安全運行。

附圖說明

圖1為機架控制系統原理框圖。

圖2為伺服控制系統原理框圖。

具體實施方式

機架控制系統原理框圖如圖1所示，一種望遠鏡機架控制系統，包括有計算機2、伺服控制系統和單片機控制系統，伺服控制系統包括有運動控制器3，運動控制器3的信號輸入端連接方位軸編碼器4、俯仰軸編碼器5，運動控制器3的信號輸出端控制連接方位軸驅動器6、俯仰軸驅動器7，方位軸驅動器6、俯仰軸驅動器7分別控制連接方位軸力矩電機8、俯仰軸力矩電機9；單片機控制系統包括有單片機10，單片機10的信號輸入端連接有俯仰軸測速電機11、方位軸測速電機12、俯仰軸限位開關13、方位軸限位開關14、位置傳感器15，單片機10的信號輸出端連接方位軸驅動器電源16、俯仰軸驅動器電源17、方位軸失電制動器18、俯仰軸失電制動器19、步進電機驅動器20，步進電機驅動器20連接步進電機21，計算機2控制連接運動控制器、單片機，計算機2還連接上位機1。

上位機1采用工業控制計算機。

本發明的原理及實施例實施過程：

一、方位軸、俯仰軸伺服控制系統

1．基本原理

方位軸和俯仰軸的伺服控制系統的結構相同，伺服控制系統由計算機、運動控制器、驅動器、力矩電機、編碼器組成，構成一個包含電流環、速度環、位置環的完整的閉環系統，如圖2所示。