CN112198616A - 一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法 - Google Patents

一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法 Download PDF

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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/08—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted to co-operate with a remote control mechanism

Abstract

本发明涉及一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法，控制装置采ARM+功率放大器的架构，用于驱动旋转电磁铁带动变倍镜组进行旋转切入切出光路，实现光学系统变倍。在光学系统大小视场极限位置前端特定位置处，各设有一个到位开关，分别与大小视场对应，用于在变倍镜组向对应的视场位置移动过程中，触发对应的到位开关；大小视场极限位置处各设置一个吸盘式电磁铁，用于对变倍镜组实提供锁死力矩，保证变倍镜组的到位精度。本发明能够实现大小视场的快速切换，节约时间，具有较高的控制和定位精度，并能够有效节约系统功率。

Description

一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于变倍镜组的控制技术，涉及一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法。
背景技术
目前光学系统变倍通常采用以下三种方式：旋转变倍式、径向切换式和轴向变倍式。其中旋转变倍式是将变倍透镜组绕垂直于系统光轴相交的回转轴旋转，使变倍镜组切入或切出光学系统，从而实现视场变倍的运动方式。目前采用旋转变倍式的光学系统变倍控制装置通常采用传统力矩电机来作为驱动力矩输出，依靠齿轮结构旋转，并采用电位计对变倍到位精度进行控制。该方式虽然定位精度可以满足光学系统的高精度要求，但由于齿轮减速比等因素会严重影响变倍速度，切换时间长，在变倍行程较长的光学系统中其缺点更加明显，此外，电位计价格也比较昂贵，位置信息解算不易，整个系统功率消耗也较高，这严重制约了旋转变倍光学系统的应用。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法，用以解决传统的变倍控制方法时间较长，功率较高的问题。
技术方案
一种变倍镜组的旋转控制系统，包括变倍镜组；其特征在于还包括ARM中央处理器、三个功率放大器、旋转电磁铁、两个吸盘式电磁铁和两个到位开关；ARM中央处理器与三个功率放大器和两个到位开关电信号连接，功率放大器与旋转电磁铁电连接，大视场功率放大器1与大视场吸盘式电磁铁1电连接，小视场功率放大器2与小视场吸盘式电磁铁1电连接；所述旋转电磁铁位于视场中轴；所述大视场吸盘式电磁铁1位于变倍镜组大视场的极限位置，大视场到位开关1置于大视场吸盘式电磁铁1前端；所述小视场吸盘式电磁铁2位于变倍镜组小视场的极限位置，小视场到位开关2置于小视场吸盘式电磁铁2前端。
所述吸盘式电磁铁为失电型。
一种采用所述变倍镜组的旋转控制系统的变倍镜组控制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：当ARM中央处理器接收到切换指令后，通过功率放大器对控制信号放大，大视场吸盘式电磁铁1或小视场吸盘式电磁铁2动作，将变倍镜组释放，驱动旋转电磁铁工作，驱动旋转电磁铁带动变倍镜组小视场或大视场方向旋转运动；
步骤2：大视场到位开关1或小视场到位开关2传感应到变倍镜组的信息，向ARM中央处理器发出变倍镜组的运动信息；
步骤3：ARM中央处理器通过功率放大器对控制信号放大，驱动大视场吸盘式电磁铁1或小视场吸盘式电磁铁2动作，将变倍镜组到位锁紧。
有益效果
本发明提出的一种变倍镜组的旋转控制系统及控制方法，控制装置采ARM+功率放大器的架构，用于驱动旋转电磁铁带动变倍镜组进行旋转切入切出光路，实现光学系统变倍。在光学系统大小视场极限位置前端特定位置处，各设有一个到位开关，分别与大小视场对应，用于在变倍镜组向对应的视场位置移动过程中，触发对应的到位开关；大小视场极限位置处各设置一个吸盘式电磁铁，用于对变倍镜组实提供锁死力矩，保证变倍镜组的到位精度。
在控制时，当ARM接收到切换指令后，通过功率放大器进行控制信号放大，驱动旋转电磁铁带动变倍镜组进行旋转运动；以接收到到位开关信号翻转为依据，通过控制大小视场极限位置处设置的吸盘式电磁铁加电或断电，完成变倍镜组到位锁紧，实现光学系统的变倍控制。该控制方式能够实现大小视场的快速切换，节约时间，具有较高的控制和定位精度，并能够有效节约系统功率。
附图说明
图1是旋转变倍控制装置的系统结构图；
图2是旋转变倍控制装置的小视场切大视场控制流程图；
图3是旋转变倍控制装置的大视场切小视场控制流程图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，旋转变倍光学系统的变倍控制装置包括包括ARM中央处理器、三个功率放大器、旋转电磁铁、两个吸盘式电磁铁和两个到位开关；
ARM中央处理器与三个功率放大器和两个到位开关电信号连接，功率放大器与旋转电磁铁电连接，大视场功率放大器1与大视场吸盘式电磁铁1电连接，小视场功率放大器2与小视场吸盘式电磁铁1电连接；所述旋转电磁铁位于视场中轴；所述大视场吸盘式电磁铁1位于变倍镜组大视场的极限位置，大视场到位开关1置于大视场吸盘式电磁铁1与视场中轴1/2处；所述小视场吸盘式电磁铁2位于变倍镜组小视场的极限位置，小视场到位开关2置于小视场吸盘式电磁铁2与视场中轴1/2处；
本发明的控制装置采ARM+功率放大器的架构，用于驱动旋转电磁铁带动变倍镜组进行旋转切入切出光路，实现光学系统变倍。在光学系统大小视场极限位置前端特定位置处，各设有一个到位开关，分别与大小视场对应，用于在变倍镜组向对应的视场位置移动过程中，触发对应的到位开关；大小视场极限位置处各设置一个吸盘式电磁铁，用于对变倍镜组实提供锁死力矩，保证变倍镜组的到位精度。
所述ARM作为主处理器负责接收上位机切换指令、逻辑判断、控制算法、DA控制等，并实时接收到位开关状态信息。
所述旋转电磁铁具有大扭矩、响应速度快的特点，用以带动变倍镜组进行旋转切入切出运动。
所述吸盘式电磁铁，分别安装在大小视场的两个极限位置处，该吸盘式电磁铁为失电型，加电掉磁，断电还原磁性方式，能够有效节约系统功率；断电后产生吸力可锁紧变倍镜组，保证变倍镜组位置。
所述到位开关，分别与光学系统的大小视场对应，安装于极限位置前端的设定位置处，用于在变倍镜组向对应的视场位置移动过程中，对摆动镜组当前位置进行监测。
ARM作为主处理器负责接收上位机切换指令、逻辑判断、控制算法、DA控制等，并实时监控两个到位开关的状态信息。
ARM可产生正向、反向PWM波，通过功率放大器来旋转电磁铁进行正转、反转运动；旋转电磁铁具有大扭矩、响应速度快的特点，用以带动变倍镜组进行旋转切入切出，完成光学系统的大、小视场进行旋转变倍。
大视场吸盘式电磁铁1和小视场吸盘式电磁铁1，分别安装在大视场、小视场的两个极限位置处，该吸盘式电磁铁为失电型，加电掉磁，断电还原磁性方式，能够有效节约系统功率；断电后产生吸力可锁紧变倍镜组，保证变倍镜组位置。
大视场到位开关1和小视场到位开关2，分别与光学系统的大、小视场对应，安装于极限位置前端的设定位置处，用于在变倍镜组向对应的视场位置移动过程中，对摆动镜组当前位置进行监测。
如图2所示，旋转变倍光学系统的变倍控制流程如下。
光学系统实现小视场切换为大视场按下述步骤进行：
1、变倍镜组原本处于小视场位置(小视场极限位置2处)。
2、当ARM接收到到切换大视场指令后，驱动小视场功率放大器2对小视场吸盘式电磁铁1进行加电，由于该吸盘式电磁铁为失电型，加电掉磁，断电还原磁性方式，加电后掉磁释放变倍镜组。
3、同时，ARM产生正向PWM波，经过功率放大器的放大，驱动旋转电磁铁带动变倍镜组向大视场位置(大视场极限位置1处)旋转。
4、当靠近大视场极限位置1处的大视场到位开关1感知到变倍镜组的到位信息后，电平由低到高发生翻转，ARM接收到大视场到位开关1的高电平信号后，对旋转电磁铁提前下电停转，有效的减小变倍镜组对整个机构的冲击；并驱动大视场功率放大器1对大视场吸盘式电磁铁1进行断电，还原磁性后吸合变倍镜组。
5、同时，驱动小视场功率放大器2对小视场吸盘式电磁铁1进行断电，有效的节约系统功率，以此实现从小视场位置(小视场极限位置2)到大视场位置(大视场极限位置1)的整个视场变倍过程。
而与此相反，如图3所示，光学系统实现大视场切换为小视场则按下述步骤进行：
1、变倍镜组原本处于大视场位置(大视场极限位置1处)，
当ARM接收到到切换小视场指令后，驱动大视场功率放大器1对大视场吸盘式电磁铁1进行加电掉磁，掉磁释放变倍镜组，
同时ARM产生反向PWM波，经过功率放大器的放大，驱动旋转电磁铁带动变倍镜组向小视场位置(小视场极限位置2处)旋转；
当靠近小视场极限位置2处的小视场到位开关2感知到变倍镜组的到位信息后，电平由低到高发生翻转，ARM接收到小视场到位开关2的高电平信号后，对旋转电磁铁提前下电停转，并驱动小视场功率放大器2对小视场吸盘式电磁铁1进行断电，还原磁性后吸合变倍镜组，
5、同时，驱动大视场功率放大器1对大视场吸盘式电磁铁1进行断电，有效的节约系统功率，以此实现从大视场位置(大视场极限位置1)到小视场位置(小视场极限位置2)的整个视场变倍过程。

Claims (3)

1.一种变倍镜组的旋转控制系统，包括变倍镜组；其特征在于还包括ARM中央处理器、三个功率放大器、旋转电磁铁、两个吸盘式电磁铁和两个到位开关；ARM中央处理器与三个功率放大器和两个到位开关电信号连接，功率放大器与旋转电磁铁电连接，大视场功率放大器(1)与大视场吸盘式电磁铁(1)电连接，小视场功率放大器(2)与小视场吸盘式电磁铁(1)电连接；所述旋转电磁铁位于视场中轴；所述大视场吸盘式电磁铁(1)位于变倍镜组大视场的极限位置，大视场到位开关(1)置于大视场吸盘式电磁铁(1)前端；所述小视场吸盘式电磁铁(2)位于变倍镜组小视场的极限位置，小视场到位开关(2)置于小视场吸盘式电磁铁(2)前端。
2.根据权利要求1所述变倍镜组的旋转控制系统，其特征在于：所述吸盘式电磁铁为失电型。
3.一种采用权利要求1或2所述变倍镜组的旋转控制系统的变倍镜组控制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：当ARM中央处理器接收到切换指令后，通过功率放大器对控制信号放大，大视场吸盘式电磁铁(1)或小视场吸盘式电磁铁(2)动作，将变倍镜组释放，驱动旋转电磁铁工作，驱动旋转电磁铁带动变倍镜组小视场或大视场方向旋转运动；
步骤2：大视场到位开关(1)或小视场到位开关(2)传感应到变倍镜组的信息，向ARM中央处理器发出变倍镜组的运动信息；
步骤3：ARM中央处理器通过功率放大器对控制信号放大，驱动大视场吸盘式电磁铁(1)或小视场吸盘式电磁铁(2)动作，将变倍镜组到位锁紧。
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