CN109407255A - 用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统 - Google Patents

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张斌
郭鹏飞
李玉霞
王建立
孙敬伟
吴小霞
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/16—Housings; Caps; Mountings; Supports, e.g. with counterweight

Abstract

本发明适用大型望远镜主镜装调技术领域，提供了一种用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统，该系统通过同步顶升控制系统确保各支撑点都运动相同的距离，能够满足大型望远镜对主镜装调过程的实现方法，确保每个支撑点都运动相同的距离，解决了大型望远镜主镜在安装过程中对位置运动同步性需求的问题，并且同步顶升控制系统具有远程操控的功能，无需操作人员亲临现场，有效保护了操作人员的安全。

Description

用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统
技术领域
本发明属于大型望远镜主镜支撑技术领域，尤其涉及一种用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统。
背景技术
大型望远镜是集光学、机械、电子学于一体、用来探测空间目标、探索宇宙奥秘的重要观测设备，至今已经有几百年的发展历史。在装调大型望远镜主镜时，通常需要将望远镜主镜镜面整体落到主镜室或者从主镜室顶升起来，从而开始对主镜镜面进行装调和维护。传统小口径镜面的安装主要采用人工操作方式，对稍大口径的主镜需要借助吊车等机械设备。在安装过程中，需要多名操作人员协同配合，不断调整主镜在安装过程中的位置和姿态，使其能够准确安装到主镜室。
然而，目前的大型望远镜主镜的装调方式非常费时，同时存在一定的安全隐患，操作人员稍微存在操作不当，就有可能导致镜面受损，严重情况可导致镜面滑落与人员损伤。随着主镜口径的不断增大，主镜镜面重量也在不断增加，从几十千克，到几百千克，到目前的上千千克，传统的主镜安装方法已不能满足大口径主镜的安装。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统，旨在解决现有技术中大型望远镜主镜的装调方式难以满足大口径主镜的安装要求的技术问题。
本发明提供了一种用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统，包括：
通讯模块，用于传输控制信号；
同步顶升控制器，与所述通讯模块通讯连接，用于根据所述控制信号控制移动机构的位移；
移动机构，与所述同步顶升控制器通讯连接，用于移动所述主镜；
电源模块，与所述通讯模块和所述同步顶升控制器电连接，用于为所述通讯模块和所述同步顶升控制器提供电源。
优选的，所述通讯模块包括通信电缆，所述系统通过所述通信电缆与外部设备连接，接收所述外部设备发送的控制指令。
优选的，所述系统还包括通信总线，所述同步顶升控制器通过所述通信总线控制各移动机构。
优选的，所述同步顶升控制器包括指令接收模块、微处理器、控制信号输出模块，所述指令接收模块、所述控制信号输出模块均与所述微处理器连接。
优选的，所述同步顶升控制器还包括外部使能模块，所述外部使能模块与所述微处理器连接，用于对所述移动机构进行使能控制。
优选的，所述同步顶升控制器还包括位移数据采集模块，所述位移数据采集模块与所述微处理器连接，用于获取所述移动机构的位移数据。
优选的，所述同步顶升控制器还包括电压管理模块，所述电压管理模块与所述电源模块连接，用于为所述同步顶升控制器提供合适的电源电压。
优选的，所述移动机构包括依次连接的步进电器驱动器、步进电机与丝杠机构。
优选的，所述移动机构的数量为多个，各移动机构相对于所述主镜呈分散性分布。
优选的，所述系统还包括位移传感器，所述位移传感器与所述同步顶升控制器通讯连接，用于采集所述移动机构与所述主镜之间的位移数据并传输给所述同步顶升控制器。
本发明示出的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统能够满足大型望远镜对主镜装调过程的实现方法，确保每个支撑点都运动相同的距离，解决了大型望远镜主镜在安装过程中对位置运动同步性需求的问题，并且同步顶升控制系统具有远程操控的功能，无需操作人员亲临现场，有效保护了操作人员的安全。
附图说明
图1是本发明实施例一示出的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统X的结构框图；
图2是本发明实施例二示出的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统X的结构示意图；
图3是本发明实施例二示出的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统X中同步顶升控制器C的结构示意图。
图中的附图标记表示为：
外部设备A、通讯模块B、同步顶升控制器C、微处理器C1、电压管理模块C2、外部使能模块C3、指令接收模块C4、控制信号输出模块C5、位移数据采集模块C6、通信总线D、步进电器驱动器E、步进电机F、丝杠机构G、位移传感器H、支撑面I、移动机构M、电源模块N。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
如附图1所示，本实施例提供的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统X包括通讯模块B、同步顶升控制器C、移动机构M、电源模块N。
通讯模块B用于传输控制信号；同步顶升控制器C与所述通讯模块B通讯连接，用于根据所述控制信号控制移动机构M的位移；移动机构M与所述同步顶升控制器C通讯连接，用于移动所述主镜的支撑面I；电源模块N与所述通讯模块B和所述同步顶升控制器C电连接，用于为所述通讯模块B和所述同步顶升控制器C提供电源。
具体的，移动机构M的数量为多个，各移动机构相对于所述主镜的支撑面呈分散性分布。多个移动机构M相对主镜支撑面I的分布形式可以是呈均匀性分布；也可是相对主镜支撑面I的中心线呈对称性分布；还可以是呈其它的分散型分布形式。
移动机构M包括依次连接的步进电器驱动器E、步进电机F与丝杠机构G，丝杠机构G与主镜的支撑面I连接。通过步进电器驱动器E根据接收的控制信号，驱动步进电机F转动，由于步进电机F与丝杠机构G连接，步进电机转动时，将带动丝杠机构G移动，从而使主镜的支撑面I产生相应的位置变化。
通讯模块B可以为无线通讯模块，也可以为有线通讯模块，例如，通讯模块B可以为通信电缆，通过所述通信电缆与外部设备A连接，接收所述外部设备A(例如主控计算机)发送的控制指令。
可选的，本实施例提供的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统X还可以包括通信总线D或位移传感器H。
所述同步顶升控制器C通过所述通信总线D控制各移动机构M。
位移传感器H与所述同步顶升控制器C通讯连接，用于采集所述移动机构与所述主镜之间的位移数据并传输给所述同步顶升控制器C。同步顶升控制器C根据该位移数据，实时检测各移动机构M与主镜的支撑面I之间的位置变化，使每个移动机构M的位移保持同步，如果移动机构M之间的位移误差超过一定范围，则触发同步顶升故障保护机制，控制移动机构M停止移动。
本实施例提供的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统能够满足大型望远镜对主镜装调过程的实现方法，确保每个支撑点都运动相同的距离，解决了大型望远镜主镜在安装过程中对位置运动同步性需求的问题，并且同步顶升控制系统具有远程操控的功能，无需操作人员亲临现场，有效保护了操作人员的安全。
实施例二：
如附图2-3所示，实施例一示出的用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统中，同步顶升控制器C包括微处理器C1、电压管理模块C2、外部使能模块C3、指令接收模块C4、控制信号输出模块C5、位移数据采集模块C6。
外部使能模块C3、指令接收模块C4、控制信号输出模块C5、位移数据采集模块C6均与所述微处理器C1连接。
指令接收模块C4接收来自外部设备A的控制指令，并将该控制指令传输给微处理器C1，微处理器C1根据控制指令确定相应的工作模式，并将控制信息通过控制信号输出模块C5输出给移动机构M，移动机构M中的步进电器驱动器E根据接收的控制信号，驱动步进电机F转动，由于步进电机F与丝杠机构G连接，步进电机转动时，将带动丝杠机构G移动，从而使主镜的支撑面I产生相应的位置变化。
电压管理模块C2为同步顶升控制器C提供合适的电压，例如，根据同步顶升控制器C中各模块的电压需求，对电源模块N提供的电压进行转换，输出满足各模块要求的电压。
外部使能模块C3连接同步顶升控制器机箱的使能按钮和远程使能指令，只有在使能按钮和远程使能指令同时为使能状态时，才将使能信号传输给微处理器C1，进而通过控制器信号输出模块C5传输给各个步进电机驱动器E。外部使能具有最高优先级，当使能按钮抬起时，无论处在任何工作模式下，步进电机驱动器E停止工作。
位移数据采集模块C6将同步顶升机构相对主镜室的位置信息传递给微控制器C1，在整个同步顶升系统工作过程中，进行各个移动机构位置的实时监测，各个移动机构的位置反馈变化量应该保持同步，如果位置变化量误差超过一定范围，则触发同步顶升故障保护机制，关闭步进电机驱动器E的使能，通过步进电机驱动器E停止步进电机F转动，从而实现故障自保功能，避免出现故障时损坏主镜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于大型望远镜主镜装调的同步顶升控制系统，其特征在于，所述系统包括：
通讯模块，用于传输控制信号；
同步顶升控制器，与所述通讯模块通讯连接，用于根据所述控制信号控制移动机构的位移；
移动机构，与所述同步顶升控制器通讯连接，用于移动所述主镜；
电源模块，与所述通讯模块和所述同步顶升控制器电连接，用于为所述通讯模块和所述同步顶升控制器提供电源。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通讯模块包括通信电缆，所述系统通过所述通信电缆与外部设备连接，接收所述外部设备发送的控制指令。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信总线，所述同步顶升控制器通过所述通信总线控制各移动机构。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述同步顶升控制器包括指令接收模块、微处理器、控制信号输出模块，所述指令接收模块、所述控制信号输出模块均与所述微处理器连接。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述同步顶升控制器还包括外部使能模块，所述外部使能模块与所述微处理器连接，用于对所述移动机构进行使能控制。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述同步顶升控制器还包括位移数据采集模块，所述位移数据采集模块与所述微处理器连接，用于获取所述移动机构的位移数据。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述同步顶升控制器还包括电压管理模块，所述电压管理模块与所述电源模块连接，用于为所述同步顶升控制器提供合适的电源电压。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动机构包括依次连接的步进电器驱动器、步进电机与丝杠机构。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动机构的数量为多个，各移动机构相对于所述主镜呈分散性分布。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括位移传感器，所述位移传感器与所述同步顶升控制器通讯连接，用于采集所述移动机构与所述主镜之间的位移数据并传输给所述同步顶升控制器。
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