CN111665019B - 一种调焦机构的电子学仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调焦机构的电子学仿真测试系统，包括依次连接的功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、工控机和上位机；功率仿真模块用于将接入驱动器输出端的电缆分为步进电机驱动信号及编码器与霍尔信号，以及步进电机功率仿真模拟；信号采集模块用于实时采集仿真模拟后输出的模拟驱动信号；信号处理模块用于计算模拟驱动信号的占空比，并记录步进电机运动步数，以及生成并输出编码器及霍尔信号至控制器；工控机用于完成信号处理模块与上位机之间的数据交互与控制；上位机用于远程访问工控机采集、处理后的数据结果，设置参数、工作模式等。本发明对不同型号的调焦机构电接口测试具有较强的可靠性、通用性和可维护性，应用价值较高。

Description

一种调焦机构的电子学仿真测试系统

技术领域

本发明涉及调焦机构技术领域，特别涉及一种空间调焦机构的电子学仿真测试系统。

背景技术

调焦机构尤其是空间光学载荷的调焦机构，在当今军事、科技、气象等领域起着至关重要的作用。空间光学载荷通过搭载卫星等航天器步入特定轨道，可对地面、宇宙深空进行目标探测，在地面运控中心的控制下，将科学数据下传到地面接收站，用以科学数据分析。

随着航天技术的飞速发展，空间光学载荷应用越来越广泛，获得清晰、完整的图像数据也成为科研工作者的主要需求。由于空间光学载荷在运输和发射时受到的震动影响，以及在轨工作时复杂多变的温度、微重力环境，致使光学载荷相机成像面与焦面偏离，即产生不同程度离焦，导致成像质量下降；此外某些光学系统需要在轨完成不同光学模块切换与主动调焦功能，因此空间光学载荷需要调焦机构来完成上述功能同时获得高质量图像数据。

图1所示为目前调焦机构的主要结构示意图，如图1所示，调焦机构通常由驱动器、控制器、步进电机、霍尔传感器、编码器和运动组件等组成，调焦机构还可以包括调整台等。空间光学载荷调焦时，由运控软件向控制器设定调焦机构位置信息，控制器根据当前编码器返回值计算调焦机构各支腿步进电机调整量，通过控制驱动器产生驱动信号，使步进电机带动运动组件运动，直至到达既定位置。因此空间光学载荷在轨运行过程中，调焦机构的可靠性对获取科学数据产生至关重要的影响。为确保空间光学载荷的性能，空间光学载荷从研制到正式发射，通常需要经过电接口测试、桌面联试、电性测试、力学试验测试、热真空试验验证、电磁兼容性测试、发射场区技术测试等多次仿真测试工作，其中首先进行的是电接口测试，为防止电接口测试时各载荷硬件接口及协议不匹配，或控制、通讯信号错误导致调焦机构或其他设备损坏，因此，需要采用一套仿真测试系统，代替真实调焦机构的步进电机、运动组件、编码器、霍尔传感器及其他精密设备，参与电接口阶段联试。

发明内容

基于此，有必要针对空间光学载荷电接口测试过程中容易存在载荷硬件接口及协议与调焦机构不匹配以及容易导致调焦机构或其他设备损坏的问题，提出一种调焦机构的电子学仿真测试系统，通过电子学仿真测试系统代替真实的调焦机构中步进电机、霍尔传感器、编码器、运动组件等设备参与载荷主体电接口测试，从而验证调焦机构与控制器之间的闭环控制功能，该电子学仿真测试系统对不同型号的调焦机构电接口测试均具有较强的可靠性、通用性和可维护性，应用价值较高。

为解决上述问题，本发明采取以下技术方案：

一种调焦机构的电子学仿真测试系统，所述系统包括依次连接的功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、工控机和上位机，所述功率仿真模块与调焦机构的驱动器输出端连接，所述信号处理模块与调焦机构的控制器输入端连接；

所述功率仿真模块，用于将接入所述驱动器输出端的电缆分为步进电机驱动信号及编码器与霍尔信号，以及利用所述步进电机驱动信号对调焦机构的步进电机功率进行仿真模拟；

所述信号采集模块，用于实时采集所述功率仿真模块对步进电机功率进行仿真模拟后输出的模拟驱动信号；

所述信号处理模块，用于计算所述模拟驱动信号的占空比，并根据所述模拟驱动信号的占空比变化规律记录步进电机运动步数，以及根据所述编码器与霍尔信号和所述控制器的接口协议要求生成并输出编码器及霍尔信号至所述控制器；

所述工控机，用于完成所述信号处理模块与所述上位机之间的数据交互与控制；

所述上位机，用于远程访问所述工控机采集、处理后的数据结果，设置仿真系统初始参数及工作模式，以及实时显示步进电机运动步数、编码器角度、霍尔传感器信号状态和调焦机构三维姿态角度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出一种调焦机构的电子学仿真测试系统，通过仿真测试系统代替真实的调焦机构参与载荷主体电接口测试，极大地降低了真实的调焦机构的测试风险，保障空间光学载荷测试、研制任务的良好开展，通过电子学仿真测试系统提前发现、定位调焦机构的驱动器、控制器存在的问题，节省大量时间、人力、财力成本，本发明极大地降低了电接口联试期间调焦机构控制器及其他组件的风险，同时实现完整可靠地验证控制器的闭环功能，大大提高了调焦机构的测试效率，降低调焦机构的研制周期及研制成本。本发明对于光学领域空间光学载荷的调焦机构的电子学性能测试具有十分重要的意义，同时，本发明也可以应用于其他领域调焦机构的测试中，如六自由度机器人、调整台等。

附图说明

图1为现有技术中调焦机构的主要结构示意图；

图2为本发明一个实施例中调焦机构的电子学仿真测试系统的结构示意图；

图3为信号处理单元的原理图；

图4为本发明调焦机构的电子学仿真测试系统的工作流程图；

图5为霍尔仿真单元的原理图；

图6为本发明一个具体实施方式中调焦机构的电子学仿真测试系统的结构示意图。

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，以下结合附图及具体实施例，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用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在一个实施例中，如图2所示，本发明提供一种调焦机构的电子学仿真测试系统，该系统包括功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、工控机、上位机以及网线、电缆等，其中功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、工控机和上位机依次连接，并且功率仿真模块与调焦机构的驱动器输出端连接，信号处理模块与调焦机构的控制器输入端连接。本实施例的电子学仿真测试系统用于对调焦机构进行仿真，调焦机构可以为光学领域的六自由度调焦机构，也可以为其他领域的调焦机构，如六自由度机器人、调整台等。以六自由度调焦机构为例，本实施例的电子学仿真测试系统仿真的内容包括：6个步进电机，12个霍尔传感器，6个编码器。六自由度调焦机构的电机驱动、控制器及供电电源共同构成被测系统，本实施例的电子学仿真测试系统用于对被测系统进行仿真测试。

具体地，功率仿真模块用于将接入驱动器输出端的电缆分为步进电机驱动信号及编码器与霍尔信号，功率仿真模块还用于利用步进电机驱动信号对调焦机构的步进电机功率进行仿真模拟。

可选地，功率仿真模块包括功率仿真单元和电缆转接单元，其中功率仿真单元包括电阻与电感串联电路，电阻与电感串联电路采用串联的方式接入步进电机驱动信号，功率仿真单元通过电阻、电感串联方式，按照步进电机接线方式近似模拟步进电机电枢工作特性，消耗功率，对步进电机功率进行仿真，其中电阻与电感串联电路中电阻的电阻值与电感的电感值采用近似真实步进电机的参数，例如电阻可以采用25Ω黄金铝壳电阻，电感可以采用电感值为15mH的电感，电阻与电感串联电路采用串联的方式接入步进电机驱动信号，近似模拟消耗步进电机功率；电缆转接单元包括若干个电缆接插件，电缆接插件将接入驱动器输出端的电缆分为输入信号(即步进电机驱动信号)及输出信号(即编码器与霍尔信号)，输入信号直接接入功率仿真单元完成功率仿真功能，输出信号则通过连接器例如DB100连接器与信号处理模块连接。

信号采集模块用于实时采集功率仿真模块对步进电机功率进行仿真模拟后输出的模拟驱动信号，并将模拟驱动信号输出至信号处理模块，完成信号的滤波与采集功能。

可选地，信号采集模块包括若干个光电耦合器及若干个信号采集板卡，光电耦合器采用高速光电耦合器，高速光电耦合器对检查到的模拟驱动信号进行光电隔离，滤除感性元器件对信号造成的干扰；信号采集板卡实现对模拟驱动信号的采集及输出，并且为保证采集模拟驱动信号的完整性，信号采集模块所采用的光电耦合器的响应频率大于模拟驱动信号的调制频率，优选地，光电耦合器的响应频率远大于模拟驱动信号的调制频率，例如光电耦合器的响应频率为10Mhz，采用响应频率为10Mhz光电耦合器不仅能够保证完整检查到模拟驱动信号，同时模拟驱动信号经过光电耦合器后可以滤除部分感性元器件带来的干扰，提高待采集信号信噪比。

信号处理模块，用于计算模拟驱动信号的占空比，并根据模拟驱动信号的占空比变化规律记录步进电机运动步数，以及根据编码器与霍尔信号和控制器的接口协议要求生成并输出编码器及霍尔信号至控制器。通过上位机进行仿真测试系统初始化，同时通过上位机设定工作模式及调焦机构正/逆运动学解算所需参数值，系统工作时信号采集模块始终采集并判断是否检查到模拟驱动信号，若检查到模拟驱动信号，则信号处理模块通过相邻两拍信号计算驱动信号相位及电机正、反转方向，若未检查到模拟驱动信号，则信号采集模块继续保持信号检查状态。

可选地，信号处理模块包括信号处理单元、编码器仿真单元和霍尔仿真单元，信号处理单元、编码器仿真单元和霍尔仿真单元均采用FPGA板卡实现；信号处理单元通过信号处理模块内部的时钟(CLK)信号对接收到的模拟驱动信号高低电平计数，通过计算每个周期内高低电平的比值得到模拟驱动信号每个周期的占空比，记录步进电机运动步数，并且信号处理单元判断模拟驱动信号的占空比变化规律是否满足步进电机相序表，信号处理单元通过连续两个占空比值即可判断当前步进电机驱动信号相序，通过相序即可获得步进电机正反转状态，同时对相序计数即可计算步进电机运动步数，通过上位机设定的步距角值，即可计算当前编码器值，若模拟驱动信号的占空比变化规律满足步进电机相序表，则由编码器仿真单元根据编码器与霍尔信号和控制器接口协议要求模拟生成编码器信号并输出至控制器，当步进电机运动到最大、最小行程时，霍尔仿真单元根据编码器与霍尔信号和控制器接口协议要求模拟生成霍尔信号并输出至控制器，完成闭环控制，同时霍尔仿真单元将霍尔信号通过工控机发送给上位机，通过上位机界面显示信号状态，步进电机运动的最大、最小行程阈值由上位机软件设置；若模拟驱动信号的占空比变化规律不满足步进电机相序表，则信号处理模块通过工控机向上位机发送错误信息。

如图3所示，信号处理单元采用高速时钟信号对模拟驱动信号高低电平计数，并将高电平计数结果存储到寄存器A中，将低电平计数结果存储的寄存器B中，然后根据寄存器A与寄存器B中存储的数据进行比例计算，计算得到同一周期内模拟驱动信号的占空比。信号处理单元通过连续两个占空比值即可判断当前步进电机驱动信号相序，通过相序即可获得步进电机正反转状态，下面以双四拍，8细分步进电机驱动信号一组相序为例，对信号处理单元通过占空比获得步进电机正反转状态进行详细说明，假设当步进电机正转时A+→A-占空比顺序为：

90％→88.27％→83.15％→74.83％→63.64％→50％→34.44％→17.56％→0％→-17.56％→-34.44％→-50％→-63.64％→-74.83％→-83.15％→-88.27％→-90％→-88.27％→-83.15％→-74.83％→-63.64％→-50％→-34.44％→-17.56％→0％→17.56％→34.44％→50％→63.64％→74.83％→83.15％→88.27％→90％(初始值)。

当计算出的占空比按照该相位顺序变化时，则判断电机正转，否则判断电机反转；当计算出的占空比未按照该相序顺序连续变化或占空比值在相序表中检索不到时，信号处理模块将向上位机传递错误信号，上位机故障列表显示“错误信息：驱动信号异常”的提示信息。若计算出的占空比无误，则根据相序变化对步进电机运动步数计数，再通过上位机预先设置的步距角，即可计算出当前编码器值。

图4为本发明调焦机构的电子学仿真测试系统的工作流程图。如图4所示为，测试开始时，电子学仿真测试系统复位，网络初始化，然后设定试验初始参数及工作模式，仿真开始后，仿真测试系统循环检测模拟驱动信号，当检测到模拟驱动信号后对其进行相位异常判读，若相位连续则进入下一步，否则输出错误信息至工控机；若相位连续，则编码器值随相位变化逐步累加，步进电机运动步数也逐步累加，并判断编码器值或步进电机运动步数是否在霍尔响应范围内，若是，则输出霍尔信号至工控机，并在上位机中显示，否则不输出霍尔信号；编码器值和步进电机运动步数分别逐步累加，随后模拟生成编码器值，编码器值按控制器协议要求进行更新及输出，同时上位机根据通过工控机读取的编码器值及步进电机运动行程解算调焦机构三维姿态角度，并将该角度值进行显示。

进一步地，编码器仿真单元模拟生成编码器信号后，编码器信号数据暂存到硬件缓存中，当编码器仿真单元接收到控制器的时钟信号后，编码器仿真单元按照SSI协议方式从硬件缓存中抽取编码器信号数据反馈给控制器。由于信号采样速率及编码器值生成速率远大于控制器接收编码器反馈信号的通信速率，为此编码器仿真单元模拟生成的编码器信号数据暂存到硬件缓存中，待收到控制器时钟信号后，按SSI协议方式从硬件缓存中抽取编码器信号数据反馈给控制器以完成闭环控制。

当模拟驱动信号的占空比变化规律满足步进电机相序表时，霍尔仿真单元根据上位机设定的霍尔响应范围判断是否输出霍尔信号，如图5所示，当步进电机行程(即步进电机运动位置)达到霍尔开关1对应的最大霍尔响应行程和霍尔开关2对应的最小霍尔响应行程时，霍尔仿真单元生成霍尔信号反馈给控制器，同时将霍尔信号发通过工控机发送给上位机，通过上位机界面上的布尔灯控件，灵活、便捷地使测试人员知晓当前霍尔仿真单元工作情况。霍尔响应范围可以通过上位机进行设置，霍尔响应范围的具体值可以根据实际需要进行设定，本发明不做限定。

工控机用于完成信号处理模块与上位机之间的数据交互与控制。本实施例中的工控机可以采用研华IPC610L型工控机，该工控机配备5个PCI插槽，信号采集模块、信号处理模块可以分别集成在满足PCI总线的FPGA板卡内，采用该方式能有效提高系统的可维修性和可扩展性，通过更换PCI插槽内板卡，大大缩短维修周期。工控机与信号处理模块之间可以采用DB100连接。

上位机用于远程访问工控机采集、处理后的数据结果，设置仿真系统初始参数及工作模式，以及实时显示步进电机运动步数、编码器角度、霍尔传感器信号状态和调焦机构三维姿态角度。上位机可通过RJ45接口网络远程访问工控机采集、处理后的数据结果，同时也可把上位机仿真测试设置内容发送给工控机，完成上位机至信号处理模块的数据交互与控制。

上位机包括设置页签和显示页签，其中设置页签用于在电接口测试开始之前或者电接口测试进行过程中，设置调焦机构正/逆向运动学解算的初始参数、霍尔开关响应位置以及仿真测试系统工作模式；显示页签用于显示调焦机构三维姿态角度、各支腿的编码器角度与圈数、霍尔传感器信号状态、步进电机运动步数和错误信息。通过设置页签可以对调焦机构正/逆向运动学解算所述参数进行初始化设置，同时还可以设置霍尔开关响应位置，还可设置仿真测试系统工作模式。显示页签则可以对焦机构各支腿上步进电机运动行程值、编码器值(包括编码器角度与圈数)、霍尔传感器信号状态、步进电机行程、调焦机构三维姿态角度以及错误信息等信息进行实时显示。上位机显示页签显示调焦机构各支腿上步进电机运动步数、各编码器角度及霍尔传感器状态以及调焦机构经正运动学解算后的三维姿态角度，待控制器完成控制动作后，通过上位机显示页签可直观读出调焦机构到达最终位置后步进电机步数、编码器角度、霍尔传感器状态和三维姿态角度，进而与控制器设定的期望值进行对比，完成调焦机构的闭环控制及验证。

进一步地，通过设置页签设置的仿真测试系统工作模式包括：

(1)正常工作模式；

正常工作模式为信号处理模块根据每接收到的一组模拟驱动信号模拟生成对应的编码器及霍尔信号并输出至控制器，与控制器完成闭环控制；

(2)异常工作模式

异常工作模式包括系统自然异常模式和人为施加异常模式：

(a)系统自然异常模式：信号处理模块接收到模拟驱动信号不完整或者不连续时，信号处理模块保持当前的编码器值不变，并通过工控机向上位机显示界面传输异常内容；

(b)人为施加异常模式包括：

i.步进电机失步、超步模式：通过上位机设置步进电机失步、超步周期及失步、超步数量；在步进电机失步、超步模式下，信号处理模块根据失步、超步位置停止更新编码器值，并向上位机发送错误信号；待步进电机驱动信号正常后，信号处理模块继续生成并返回编码器信号。

ii.步进电机堵转模式：通过上位机上的按钮控制堵转开始、停止；

在步进电机堵转模式下，信号处理模块停止生成编码器信号，直至堵转停止后信号处理模块恢复正常；

iii.编码器特殊工作模式：

固定误差模式：信号处理模块根据模拟驱动信号相序产生编码器值时，每次编码器值附加恒定误差；

随机误差模式：信号处理模块根据模拟驱动信号相序产生编码器值时，附加随机误差；

定点恒值模式：通过上位机设定编码器定点值，当模拟步进电机走到对应的定点位置时，信号处理模块保持编码器值不变。

作为一种具体的实施方式，如图6所示，功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块和工控机集成在仿真机箱内，并且仿真机箱的两侧加装散热风扇。仿真机箱中的信号处理模块直接与被测系统中的控制器通过电缆相连，仿真机箱中的工控机通过网络与上位机连接，同时为保证仿真机箱的良好散热，从而保证电子学仿真测试系统的可靠性、安全性，本实施方式在仿真机箱两侧加装散热风扇，散热风扇的具体数量可以根据实际需要进行选择，散热风扇可以采用型号的正泰NTF1-8025的风扇，该风扇采用220V供电，最大转速5000转/分钟，能够使仿真机箱内形成良好散热风道，完全满足仿真机箱的散热需求。

本发明提出一种调焦机构的电子学仿真测试系统，通过仿真测试系统代替真实的调焦机构参与载荷主体电接口测试，极大地降低了真实的调焦机构的测试风险，保障空间光学载荷测试、研制任务的良好开展，通过电子学仿真测试系统提前发现、定位调焦机构的驱动器、控制器存在的问题，节省大量时间、人力、财力成本，本发明极大地降低了电接口联试期间调焦机构控制器及其他组件的风险，同时实现完整可靠地验证控制器的闭环功能，大大提高了调焦机构的测试效率，降低调焦机构的研制周期及研制成本。本发明对于光学领域空间光学载荷的调焦机构的电子学性能测试具有十分重要的意义，同时，本发明也可以应用于其他领域调焦机构的测试中，如六自由度机器人、调整台等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，包括依次连接的功率仿真模块、信号采集模块、信号处理模块、工控机和上位机，所述功率仿真模块与调焦机构的驱动器输出端连接，所述信号处理模块与调焦机构的控制器输入端连接；

所述功率仿真模块，用于将接入所述驱动器输出端的电缆分为步进电机驱动信号及编码器与霍尔信号，以及利用所述步进电机驱动信号对调焦机构的步进电机功率进行仿真模拟；

所述信号采集模块，用于实时采集所述功率仿真模块对步进电机功率进行仿真模拟后输出的模拟驱动信号；

所述信号处理模块，用于计算所述模拟驱动信号的占空比，并根据所述模拟驱动信号的占空比变化规律记录步进电机运动步数，以及根据所述编码器与霍尔信号和所述控制器的接口协议要求生成并输出编码器及霍尔信号至所述控制器；

所述工控机，用于完成所述信号处理模块与所述上位机之间的数据交互与控制；

所述上位机，用于远程访问所述工控机采集、处理后的数据结果，设置仿真系统初始参数及工作模式，以及实时显示步进电机运动步数、编码器角度、霍尔传感器信号状态和调焦机构三维姿态角度。

2.根据权利要求1所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述功率仿真模块包括功率仿真单元和电缆转接单元；

所述功率仿真单元包括电阻与电感串联电路，所述电阻与电感串联电路采用串联的方式接入所述步进电机驱动信号；

所述电缆转接单元包括若干个电缆接插件，所述电缆接插件将接入所述驱动器输出端的电缆分为步进电机驱动信号及编码器与霍尔信号，所述编码器与霍尔信号通过连接器与所述信号处理模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述信号采集模块包括若干个光电耦合器及若干个信号采集板卡，且所述光电耦合器的响应频率大于所述模拟驱动信号的调制频率。

4.根据权利要求1或2所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述信号处理模块包括信号处理单元、编码器仿真单元和霍尔仿真单元；

所述信号处理单元通过高速时钟信号对接收到的所述模拟驱动信号高低电平计数，计算所述模拟驱动信号每个周期的占空比，记录步进电机运动步数，并判断占空比变化规律是否满足步进电机相序表，若是，则由所述编码器仿真单元和所述霍尔仿真单元根据所述编码器与霍尔信号分别模拟生成编码器信号和霍尔信号并输出至所述控制器；若否，则通过所述工控机向所述上位机发送错误信息。

5.根据权利要求4所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，

所述编码器仿真单元模拟生成编码器信号后，编码器信号数据暂存到硬件缓存中，当所述编码器仿真单元接收到所述控制器的时钟信号后，所述编码器仿真单元按照SSI协议方式从硬件缓存中抽取编码器信号数据反馈给所述控制器。

6.根据权利要求1或2所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述上位机包括设置页签和显示页签；

所述设置页签，用于在电接口测试开始之前或者电接口测试进行过程中，设置调焦机构正/逆向运动学解算的初始参数、霍尔开关响应位置以及仿真测试系统工作模式；

所述显示页签，用于显示调焦机构三维姿态角度、各支腿的编码器角度与圈数、霍尔传感器信号状态、步进电机运动步数和错误信息。

7.根据权利要求6所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试系统工作模式包括正常工作模式和异常工作模式；

所述正常工作模式为所述信号处理模块根据每接收到的一组所述模拟驱动信号模拟生成对应的编码器及霍尔信号并输出至所述控制器，与所述控制器完成闭环控制。

8.根据权利要求7所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，所述异常工作模式包括系统自然异常模式和人为施加异常模式；

系统自然异常模式：所述信号处理模块接收到所述模拟驱动信号不完整或者不连续时，所述信号处理模块保持当前的编码器值不变，并通过所述工控机向所述上位机显示界面传输异常内容；

人为施加异常模式包括：

i.步进电机失步、超步模式：通过所述上位机设置步进电机失步、超步周期及失步、超步数量；在步进电机失步、超步模式下，所述信号处理模块根据失步、超步位置停止更新编码器值，并向所述上位机发送错误信号；待步进电机驱动信号正常后，所述信号处理模块继续生成并返回编码器信号；

ii.步进电机堵转模式：通过所述上位机上的按钮控制堵转开始、停止；在步进电机堵转模式下，所述信号处理模块停止生成编码器信号，直至堵转停止后所述信号处理模块恢复正常；

iii.编码器特殊工作模式：

固定误差模式：所述信号处理模块根据所述模拟驱动信号相序产生编码器值时，每次编码器值附加恒定误差；

随机误差模式：所述信号处理模块根据所述模拟驱动信号相序产生编码器值时，附加随机误差；

定点恒值模式：通过所述上位机设定编码器定点值，当模拟步进电机走到对应的定点位置时，所述信号处理模块保持编码器值不变。

9.根据权利要求1或2所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，

所述功率仿真模块、所述信号采集模块、所述信号处理模块和所述工控机集成在仿真机箱内，且所述仿真机箱的两侧加装散热风扇。

10.根据权利要求1或2所述的调焦机构的电子学仿真测试系统，其特征在于，

所述上位机通过RJ45接口网络远程访问所述工控机采集、处理后的数据结果。

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