CN106802671A - 太阳模拟器的运动控制系统 - Google Patents

Abstract

太阳模拟器的运动控制系统，涉及太阳模拟器技术领域，解决现有太阳模拟器运动控制系统存在精度低且无法满足使用要求的问题，包括工控机、数据采集卡、电机控制器、电机驱动器、电机、位置传感器、相机和运动调整机构，其中工控机与电机控制器电信号连接，电机控制器与电机驱动器电信号连接，第一位置传感器和第二位置传感器与电机控制器电信号连接，第三位置传感器和第四位置传感器与数据采集卡电信号连接。本发明可以实现对太阳模拟器的远程监测与控制，工作时不受周围环境等限制；本发明采用平移机构、升降机构、方位机构和俯仰机构的运动方式实现了模拟太阳光照射位置与角度的高精度控制。

Description

太阳模拟器的运动控制系统

技术领域

本发明涉及太阳模拟器技术领域，具体涉及一种太阳模拟器运动控制系统。

背景技术

太阳模拟器是利用人工光源模拟太阳光辐照特性的一种试验或定标设备，在地面实验室内模拟与太阳光谱分布相匹配的、均匀的、准直稳定的光辐照。太阳模拟器在太阳敏感器的地面标定与测试试验、卫星的热平衡试验以及太阳能电池的的检测与标定等方面，具有广泛的应用。

目前大多数太阳模拟器为固定式太阳模拟器，但在有些特殊条件下，需要精准的控制模拟太阳光的照射位置与角度。而且，现有的太阳模拟器运动控制系统精度不高。此外，在一些项目需求中，需要将太阳模拟器系统的数据发送到总体系统中，实现远程的实时监测与控制，而现有的运动控制系统无法完成。

发明内容

本发明为解决现有太阳模拟器运动控制系统存在精度低且无法满足使用要求的问题，提供一种太阳模拟器的运动控制系统。

太阳模拟器的运动控制系统，该系统包括工控机、电机控制器、电机驱动器、电机、位置传感器和运动调整机构；所述电机控制器控制电机驱动器驱动电机，实现运动调整机构的平移、升降、方位和俯仰运动；所述位置传感器固定在运动调整机构上；所述位置传感器将位置信息通过电机控制器传送至工控机，所述工控机将接收的信息传送至远程控制端。

本发明的有益效果：本发明所述的系统实现对模拟太阳光照射位置与角度的高精度控制，采用PLC可编程逻辑器件替代软件产生脉冲的方式，节省了计算机资源；采用伺服电机闭环控制，与步进电机开环控制相比，大大提高了控制精度；远程通信与监测功能使得太阳模拟器系统成为总体系统的一部分，实现了远程监测与控制。

附图说明

图1为本发明所述的太阳模拟器运动控制系统框图；

图2为本发明所述的太阳模拟器运动控制系统实现功能图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，太阳模拟器运动控制系统，包括工控机1、电机控制器、电机驱动器、电机、位置传感器和运动调整机构，其中工控机1与电机控制器电信号连接，电机控制器与电机驱动器电信号连接，位置传感器与电机控制器电信号连接，所述电机控制器控制电机驱动器驱动电机，实现运动调整机构的平移、升降、方位和俯仰运动；所述位置传感器固定在运动调整机构上；所述位置传感器将位置信息通过电机控制器传送至工控机1，所述工控机1将接收的信息传送至远程控制端。

本实施方式中，所述电机控制器包括第一电机控制器2、第二电机控制器3和第三电机控制器4，第一电机控制器2通过串口线与工控机1相连通信，用于接收工控机1发送的各种参数和命令，比如脉冲信号、方向信号、使能信号等参数。所述第二电机控制器3、第三电机控制器4通过串口线与工控机1相连通信，用于接收工控机1发送的各种参数和命令，比如转动速度、调速方式、工作电流等参数。

所述电机驱动器包括第一电机驱动器5、第二电机驱动器6、第三电机驱动器7和第四电机驱动器8，所述电机包括第一电机9、第二电机10、第三电机11和第四电机12，位置传感器包括第一位置传感器17、第二位置传感器18、第三位置传感器19和第四位置传感器20，所述运动调机构包括平移机构13、升降机构14、方位机构15和俯仰机构16；所述第一位置传感器17、第二位置传感器18与第一电机控制器2电信号连接，第三位置传感器19和第四位置传感器20与数据采集卡21电信号连接，第一位置传感器17、第二位置传感器18分别固定在平移13、升降运动机构14上，第三位置传感器19和第四位置传感器20分别与方位机构15、俯仰机构16同轴固定。

所述第一电机控制器2分别控制第一电机驱动器5和第二电机驱动器6驱动第一电机9和第二电机10，所述第一电机9和第二电机10运动带动平移机构13和升降机构运动14，所述第一位置传感器17和第二位置传感器18分别采集平移机构13和升降机构14的位置信息并通过第一电机控制器2传送至工控机1；

所述第二电机控制器3和第三电机控制器4分别控制第二电机驱动器6和第三电机驱动器7驱动第三电机11和第四电机12，所述第三电机11和第四电机12运动带动方位机构15和俯仰机构16运动，所述第三位置传感器19和第四位置传感器20分别采集方位机构15和俯仰机构16的位置信息，并通过第二电机控制器3和第三电机控制器4传送至工控机1。

本实施方式中，所述第一电机控制器2为可编程控制器PLC，第二电机控制器3和第三电控制器4为DSP处理器。所述第一电机9和第二电机10为步进电机，第三电机11和第四电机12为伺服电机。所述第一位置传感器17和第二位置传感器18为光耦开关，采用光耦开关构成半闭环系统；第三位置传感器19和第四位置传感器20采用角编码器构成闭环系统。

本实施方式中还包括数据采集卡21，所述第三位置传感器19和第四位置传感器20采集的方位机构15和俯仰机构16的位置信息通过数据采集卡传送至工控机1。

本实施方式中还包括CCD相机22，所述CCD相机22与工控机1通过网口通信，并通过TCP/IP协议将图像发送至远程控制端实现实时监测，工控机1通过路由器与远程控制端连接，控制软件具有TCP/IP通信功能以实现远程监控。

Claims (7)

1.太阳模拟器的运动控制系统，该系统包括工控机、电机控制器、电机驱动器、电机、位置传感器和运动调整机构；其特征是，所述电机控制器控制电机驱动器驱动电机，实现运动调整机构的平移、升降、方位和俯仰运动；所述位置传感器固定在运动调整机构上；所述位置传感器将位置信息通过电机控制器传送至工控机，所述工控机将接收的信息传送至远程控制端。

2.根据权利要求1所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，所述电机控制器包括第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，电机驱动器包括第一电机驱动器、第二电机驱动器、第三电机驱动器和第四电机驱动器，所述电机包括第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，位置传感器包括第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器，所述运动调机构包括平移机构、升降机构、方位机构和俯仰机构；

所述第一电机控制器分别控制第一电机驱动器和第二电机驱动器驱动第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机运动带动平移机构和升降机构运动，所述第一位置传感器和第二位置传感器分别采集平移机构和升降机构的位置信息并通过第一电机控制器传送至工控机；

所述第二电机控制器和第三电机控制器分别控制第二电机驱动器和第三电机驱动器驱动第三电机和第四电机，所述第三电机和第四电机运动带动方位机构和俯仰机构运动，所述第三位置传感器和第四位置传感器分别采集方位机构和俯仰机构的位置信息，并通过第二电机控制器和第三电机控制器传送至工控机。

3.根据权利要求2所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，所述第一电机控制器为可编程控制器PLC，第二电机控制器和第三电控制器为DSP处理器。

4.根据权利要求2所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，所述第一电机和第二电机为步进电机，第三电机和第四电机为伺服电机。

5.根据权利要求2所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，所述第一位置传感器、第二位置传感器为光耦开关，第三位置传感器和第四位置传感器为角编码器。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，还包括数据采集卡，所述第三位置传感器和第四位置传感器采集的方位机构和俯仰机构的位置信息通过数据采集卡传送至工控机。

7.根据权利要求6至所述的太阳模拟器的运动控制系统，其特征在于，还包括CCD相机，所述CCD相机与工控机通过网口通信，并通过TCP/IP协议将图像发送至远程控制端实现实时监测。