專(zhuān)利名稱(chēng)：一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了使航天相機(jī)的體積、重量盡可能小，要求對(duì)相機(jī)上的每一個(gè)零部件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，用于測(cè)量相機(jī)焦距的絕對(duì)式光電編碼器也不例外。隨著電子元器件的飛速發(fā)展，目前很多民用、工業(yè)用光電編碼器已做成機(jī)電一體的形式且外形尺寸也很小。然而，航天產(chǎn)品對(duì)可靠性要求極為苛刻。因此，電子元器件的選擇范圍較窄，如果將編碼器做成機(jī)電一體，勢(shì)必尺寸較大，不能滿(mǎn)足相機(jī)調(diào)焦機(jī)構(gòu)的要求。 為此，在設(shè)計(jì)上我們采用機(jī)電分開(kāi)，將尺寸小的編碼器光機(jī)頭部放在相機(jī)主體上，而尺寸較大的處理電路部分(與相機(jī)的其它控制單元電路一起)放在相機(jī)外的電控機(jī)箱內(nèi)。這給編碼器的調(diào)試、檢測(cè)、安裝等帶來(lái)一定的困難。航天產(chǎn)品每進(jìn)行一步都有嚴(yán)格的過(guò)程控制，不允許將隱患帶入下一工序。編碼器光、機(jī)、電加工制做周期不同，很難做到機(jī)、電同時(shí)聯(lián)調(diào)。即便是同時(shí)完成加工制做，試想攜帶著一個(gè)碩大的電控機(jī)箱完成編碼器的調(diào)試、檢測(cè)、安裝，也是極不方便的。另外，如果編碼器光機(jī)頭部有問(wèn)題，會(huì)對(duì)電子學(xué)處理部分產(chǎn)生影響，因此，這種做法也是不安全的。為了編碼器的可靠性，及早發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，確保隱患不進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，其調(diào)試、檢查、測(cè)試方法都在不斷的改進(jìn)、更新。所謂調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)絕對(duì)式光電編碼器在機(jī)電安裝聯(lián)調(diào)過(guò)程中，對(duì)信號(hào)幅值、相位、直流電平各參數(shù)進(jìn)行調(diào)試控制的系統(tǒng)。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所開(kāi)發(fā)的一種編碼器測(cè)試系統(tǒng)，如附圖1所示。包括信號(hào)處理電路1、示波器2、供電電源3 ；其中信號(hào)處理電路1中包括可調(diào)電位器組4、放大器電路5、精碼AD轉(zhuǎn)換電路6、粗碼整形鎖存電路7、微控制器8、LED 二進(jìn)制顯示燈排9。編碼器機(jī)械頭部輸出的光電流信號(hào)與可調(diào)電位器組4相連；可調(diào)電位器組4的輸出與放大器電路5連接；放大器電路5的各路輸出分別與示波器2、精碼AD轉(zhuǎn)換電路6、粗碼整形鎖存電路7相連；精碼AD轉(zhuǎn)換電路6、粗碼整形鎖存電路7的輸出都與微控制器8相連；微控制器8的輸出與LED 二進(jìn)制顯示燈排9相連；供電電源3與信號(hào)處理電路1相連， 為其內(nèi)部所有電路供電。打開(kāi)供電電源3，給編碼器機(jī)械頭部與信號(hào)處理電路1供電；由電位器組4將編碼器機(jī)械頭輸出的多路光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并調(diào)整信號(hào)幅值，然后輸出給放大器電路5進(jìn)行信號(hào)放大，示波器2監(jiān)測(cè)放大器電路5的所有輸出信號(hào)，觀(guān)察各路信號(hào)(精碼、粗碼)的幅值、相位關(guān)系、直流電平是否滿(mǎn)足要求，如果不滿(mǎn)足則調(diào)整電位器阻值，直至符合使用要求；經(jīng)放大器電路5放大后的信號(hào)，其中的精碼信號(hào)部分經(jīng)過(guò)精碼AD轉(zhuǎn)換電路6后送入微控制器8，粗碼信號(hào)部分經(jīng)整形鎖存電路7后送入微控制器8 ；微控制器8將采集到的精、粗碼數(shù)據(jù)進(jìn)行精/粗碼校正、精/粗碼連接、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等處理后，輸出給LED 二進(jìn)制顯示燈排9進(jìn)行顯示。
裝聯(lián)編碼器主要分以下幾個(gè)過(guò)程1 調(diào)試指編碼器的粗調(diào)。轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器軸，調(diào)整可調(diào)電位器組4的阻值，同時(shí)用示波器2觀(guān)察放大器電路5輸出的各路信號(hào)參數(shù)、波形、圖形是否滿(mǎn)足要求。最后用LED發(fā)光二極管顯示燈排9檢查校正、進(jìn)位是正常。以上工作是在編碼器專(zhuān)用裝調(diào)間完成的。2 檢測(cè)指編碼器的精調(diào)。轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器軸，編碼器輸出光電流信號(hào)至可調(diào)電位器組4，精細(xì)調(diào)整精碼信號(hào)的可調(diào)電位器，用示波器2監(jiān)示精碼放大器電路4輸出的信號(hào)，使精碼信號(hào)的幅值、直流電平應(yīng)滿(mǎn)足要求。用示波器2的一路探頭監(jiān)測(cè)精碼0°信號(hào)，另一路監(jiān)測(cè)各粗碼信號(hào)，用李莎育圖形顯示精-粗關(guān)系，調(diào)整粗碼信號(hào)的可調(diào)電位器，使編碼器每個(gè)粗碼信號(hào)滿(mǎn)足要求。然后，可進(jìn)行編碼器精度檢測(cè)。以上工作在編碼器檢測(cè)室完成。3 安裝通過(guò)各種例行實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)后，最終將編碼器安裝在相機(jī)的調(diào)焦機(jī)構(gòu)上。由于軸系的不同心，有可能會(huì)使編碼器信號(hào)產(chǎn)生畸變。用示波器2監(jiān)測(cè)放大器電路5輸出的各路(精碼、粗碼)信號(hào)的幅值、相位關(guān)系、直流電平是否在允許范圍內(nèi)。安裝工作在相機(jī)裝調(diào)車(chē)間完成?，F(xiàn)有技術(shù)雖然操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)直觀(guān)，但是也存在一定不足a)功能少，數(shù)據(jù)、圖形不能存貯，即便用記憶示波器存貯了波形，也要導(dǎo)入計(jì)算機(jī)
查看；b)對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員，二進(jìn)制顯示燈排的讀取不如度、分、秒直觀(guān)；C)不能仿真；d)無(wú)法進(jìn)行功能擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)、更新已有技術(shù)滿(mǎn)足航天產(chǎn)品的需求。本發(fā)明要解決的的技術(shù)問(wèn)題是提供一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如圖2所示。包括信號(hào)處理電路10、供電電源11、裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)12 ；其中信號(hào)處理電路10中包括可調(diào)電位器組13、放大器電路14、LED 二進(jìn)制顯示燈排15、微控制器16。編碼器機(jī)械頭部輸出的光電流信號(hào)與可調(diào)電位器組13相連；可調(diào)電位器組13的輸出與放大器電路14連接；放大器電路14的各路輸出與微控制器16相連；微控制器16的并行輸出口與LED 二進(jìn)制顯示燈排15相連，串行輸出USB 口與裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)12的USB 口相連，軟件程序流程圖如圖3所示；供電電源11與信號(hào)處理電路10相連，為其供電。工作原理說(shuō)明電源11上電，給編碼器頭部與信號(hào)處理電路10供電。信號(hào)處理電路10中的電位器組13將編碼器機(jī)械頭部輸出的多路光電流信號(hào)(精碼4路，粗碼9路)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并調(diào)整信號(hào)幅值，然后輸出給放大器電路14進(jìn)行信號(hào)放大，放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換后送入微控制器16，與已有技術(shù)不同，放大后的粗碼信號(hào)通過(guò)AD讀入微控制器，省去了粗碼整形、鎖存電路，節(jié)省了電路的尺寸；由裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)12通過(guò)USB接口向信號(hào)處理電路10中的微控制器16發(fā)送各種命令(數(shù)據(jù)、波形、圖形)，微控制器16根據(jù)不同的命令通過(guò)內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器采集放大器電路14輸出的各路編碼器信號(hào)，并通過(guò)內(nèi)部USB接口將采集到的數(shù)據(jù)回傳給裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)12。便攜式計(jì)算機(jī)12根據(jù)命令和接收的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件程序組合成不同的顯示方式二進(jìn)制、度分秒、誤碼……。如果系統(tǒng)沒(méi)有便攜式計(jì)算機(jī)12或當(dāng)便攜式計(jì)算機(jī)12不發(fā)送命令處于空閑狀態(tài)時(shí)，微控制器16將自行采集編碼器數(shù)據(jù)，并將采集到的精、粗碼數(shù)據(jù)，進(jìn)行精/粗碼校正、精/粗碼連接、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等處理后，輸出給LED 二進(jìn)制顯示燈排15進(jìn)行顯示。本發(fā)明的積極效果主要有①保持了原有功能；②增加了度、分、秒顯示功能；③數(shù)據(jù)、波形、圖形顯示與存貯。在調(diào)試、檢測(cè)、安裝、實(shí)驗(yàn)時(shí)，可調(diào)出以前的數(shù)據(jù)、波形、圖形進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)差異立刻分析，及早發(fā)現(xiàn)隱患；④仿真控制；⑤對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員，看二進(jìn)制顯示燈排進(jìn)位、退位較難發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼。通過(guò)軟件編程， 由計(jì)算機(jī)判讀進(jìn)位、退位是否正常；⑥顯示信息量大。可以同時(shí)顯示二進(jìn)制、度分秒、波形或圖形；方便其它功能擴(kuò)展。在體積未增加的情況下，功能大大增強(qiáng)。


圖1為已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中仿真控制、調(diào)試軟件程序流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖2所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施。其中可調(diào)電位器組13采用B0UNS3^6，編碼器四路精碼信號(hào)用四個(gè)電位器和九路粗碼信號(hào)用九個(gè)電位器，共十三個(gè)，作用是將編碼器的光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；放大器電路14為美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的LM124 ；LED 二進(jìn)制顯示燈排15中采用普通發(fā)光二極管；電源 11 采用 AGILENT E3633A ；微控制器16采用Silicon Laboratories生產(chǎn)的C8051F340單片機(jī)，片上帶有20 路10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集速率可達(dá)200KSPS，本系統(tǒng)共用其中的13路。由于編碼器旋轉(zhuǎn)速度不高；其輸出信號(hào)最高頻率< ΙΚΗζ，對(duì)于波形與圖形顯示，一般都是采集編碼器信號(hào)中的兩路信號(hào)，因此滿(mǎn)足采樣定理要求。USB接口為C8051F340單片機(jī)片上自帶的USB，與 USB 2. 0兼容，全速可達(dá)12Mbps。便攜式計(jì)算機(jī)12采用通用的筆記本計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1. 一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)，包括供電電源(11)、LED 二進(jìn)制顯示燈排 (15)；其特征在于還包括信號(hào)處理電路(10)、裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)(12)；其中信號(hào)處理電路(10)中包括可調(diào)電位器組(13)、放大器電路(14)、微控制器(16)；編碼器機(jī)械頭部輸出的光電流信號(hào)與可調(diào)電位器組(1 相連；可調(diào)電位器組(1 的輸出與放大器電路(14)連接；放大器電路(14)的各路輸出與微控制器(16)相連；微控制器(16)的并行輸出口與LED 二進(jìn)制顯示燈排(1 相連，串行輸出USB 口與裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī) (12)的USB 口相連；供電電源(11)與信號(hào)處理電路(10)相連，為其供電。
全文摘要
一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)，屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)。要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種航天相機(jī)調(diào)焦編碼器調(diào)試測(cè)控系統(tǒng)。技術(shù)方案包括信號(hào)處理電路、供電電源、裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)；其中信號(hào)處理電路中包括可調(diào)電位器組、放大器電路、LED二進(jìn)制顯示燈排、微控制器。編碼器機(jī)械頭部輸出的光電流信號(hào)與可調(diào)電位器組相連；可調(diào)電位器組的輸出與放大器電路連接；放大器電路的各路輸出與微控制器相連；微控制器的并行輸出口與LED二進(jìn)制顯示燈排相連，串行輸出與裝有軟件程序的便攜式計(jì)算機(jī)相連；供電電源與信號(hào)處理電路相連。該系統(tǒng)有數(shù)據(jù)、圖形顯示、存貯與仿真功能。
文檔編號(hào)G01D18/00GK102435219SQ20111021889
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者劉金國(guó), 徐東, 翟巖, 龍科慧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所