[发明专利]一种望远镜机架控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及控制和电子学领域，尤其是一种望远镜机架控制系统。

背景技术

现有的望远镜系统难以实现对随机运动目标快速跟踪，需要一种望远镜系统具有较快的速度，较大的加速度，及较高的精度，同时保护措施完善，自动化程度高。

发明内容

本发明提供一种望远镜机架控制系统，解决了望远镜系统速度、加速度及精度的要求，同时，设计了多重保护，防止系统失灵，设计了闭环调焦等功能，具体具备以下功能：方位轴伺服控制、俯仰轴伺服控制、限位保护、失速保护、闭环调焦控制等。

本发明采用的技术方案是：

一种望远镜机架控制系统，其特征在于：包括有计算机、伺服控制系统和单片机控制系统，伺服控制系统包括有运动控制器，运动控制器的信号输入端连接方位轴编码器、俯仰轴编码器，运动控制器的信号输出端控制连接方位轴驱动器、俯仰轴驱动器，方位轴驱动器、俯仰轴驱动器分别控制连接方位轴力矩电机、俯仰轴力矩电机；单片机控制系统包括有单片机，单片机的信号输入端连接有俯仰轴测速电机、方位轴测速电机、俯仰轴限位开关、方位轴限位开关、位置传感器，单片机的信号输出端连接方位轴驱动器电源、俯仰轴驱动器电源、方位轴失电制动器、俯仰轴失电制动器、步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机，计算机控制连接运动控制器、单片机，计算机还连接上位机。

所述的一种望远镜机架控制系统，其特征在于：所述的上位机采用工业控制计算机。

望远镜机架控制系统包括伺服控制系统和单片机控制系统两个部分。功能如下：

1、伺服控制系统：计算机控制运动控制器，运动控制器分为两路，一路控制方位轴驱动器，方位轴驱动器控制方位轴电机，同时运动控制器通过方位轴编码器获得方位轴的位置及速度信息；另一路控制俯仰轴驱动器，俯仰轴驱动器控制俯仰轴电机，同时运动控制器通过俯仰轴编码器获得俯仰轴的位置及速度信息。

2、单片机控制系统：计算机通过串行通讯口与单片机通讯，单片机控制系统完成以下几部分功能。

（1）控制方位轴和俯仰轴的驱动器电源。

（2）控制方位轴和俯仰轴的失电制动器。

（3）调节望远镜焦距，通过控制步进电机驱动器，进而控制步进电机来调焦，同时通过位置传感器获得当前的焦距位置，构成一个闭环的调焦装置。

（4）读取方位轴和俯仰轴的测速电机电压值，获得方位轴和俯仰轴的运行速度。

（5）读取方位轴和俯仰轴的限位开关状态。

本发明的优点在于：

本发明采用工业控制计算机作为上位机，有较好的扩展性，抗干扰能力强；采用单片机做系统的电源控制、系统保护及调焦控制，具有控制灵活、体积小、抗干扰能力强的特点；采用直流力矩电机直接驱动系统的方位和俯仰轴，刚性好，精度高，噪声小；采用反射式编码器作为速度和位置检测元件，稳定可靠，有足够的精度和分辨率；机架控制系统在方位轴和俯仰轴设有两重限速保护功能，以及两重限位保护功能，防止方位轴和俯仰轴超出运动范围造成故障，确保望远镜安全运行。

附图说明

图1为机架控制系统原理框图。

图2为伺服控制系统原理框图。

具体实施方式

机架控制系统原理框图如图1所示，一种望远镜机架控制系统，包括有计算机2、伺服控制系统和单片机控制系统，伺服控制系统包括有运动控制器3，运动控制器3的信号输入端连接方位轴编码器4、俯仰轴编码器5，运动控制器3的信号输出端控制连接方位轴驱动器6、俯仰轴驱动器7，方位轴驱动器6、俯仰轴驱动器7分别控制连接方位轴力矩电机8、俯仰轴力矩电机9；单片机控制系统包括有单片机10，单片机10的信号输入端连接有俯仰轴测速电机11、方位轴测速电机12、俯仰轴限位开关13、方位轴限位开关14、位置传感器15，单片机10的信号输出端连接方位轴驱动器电源16、俯仰轴驱动器电源17、方位轴失电制动器18、俯仰轴失电制动器19、步进电机驱动器20，步进电机驱动器20连接步进电机21，计算机2控制连接运动控制器、单片机，计算机2还连接上位机1。

上位机1采用工业控制计算机。

本发明的原理及实施例实施过程：

一、方位轴、俯仰轴伺服控制系统

1．基本原理

方位轴和俯仰轴的伺服控制系统的结构相同，伺服控制系统由计算机、运动控制器、驱动器、力矩电机、编码器组成，构成一个包含电流环、速度环、位置环的完整的闭环系统，如图2所示。