用於多目標望遠鏡光纖觀測單元的電零位定位裝置的製作方法
2023-05-20 18:09:21
專利名稱：用於多目標望遠鏡光纖觀測單元的電零位定位裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對多目標望遠鏡的光纖觀測單元進行定位的裝置。
本發明的技術解決方案如下在光纖觀測單元的雙迴轉機構中，迴轉臂上設置動觸點，動觸點的迴轉圓周上設置靜觸點，其中動觸點與控制器中的低電平端相連，靜觸點與控制器的數據端相連、同時通過限流電阻與控制器中的高電平端相連，控制器的驅動輸出端與迴轉臂驅動電機的輸入端相連。
在上述方案中，控制器中所採用的計算機控制程序的具體步驟如下①讀入電機所需運行的脈衝數和運轉方向；②判斷運轉方向是否為回零位方向，是則繼續，否則返回主程序；③發出一個控制脈衝；④判斷是否到達零位；⑤否則返回步驟③，是則停發控制脈衝、返回主程序。
由於光纖觀測單元採用的是雙迴轉機構(如
圖1所示)，為提高光纖觀測單元的運動精度和可靠性，應設計一個絕對零位作為單元運動的基準起點，使每次的定位動作可以從零位出發，以減小累積誤差、簡化控制方案、還可在單元運轉異常時作為復位基準。由於每個光纖觀測單元的整體尺寸較小(徑向尺寸26mm)、而整個LAMOST中要安裝4000個以上的光纖觀測單元，這就要求零位定位部件的結構簡單、尺寸小，並且定位可靠，重複精度高。
本發明所提出的電零位定位裝置是在已有的光纖觀測單元的雙迴轉機構中增設電控部件，即動、靜觸點及相應的控制器等。其中的定位部件結構如圖2～4所示。動觸點分別與每個光纖觀測單元中的中心迴轉臂及偏心迴轉臂相連、最好設置在迴轉臂的端點處；靜觸點設置在動觸點的迴轉圓周上，可以專門設置相應的擋塊，也可以利用每個光纖觀測單元中的中心迴轉臂及偏心迴轉臂周圍的相對靜止部件(如擋圈、軸套)，其中中心迴轉臂的靜觸點可以設置在圓周上的任何位置，而偏心迴轉臂的靜觸點應該設置在合適的位置、使偏心迴轉臂的零位處於整個雙迴轉機構的中心；動、靜觸點與其相連部件之間通過絕緣層隔離，以避免觸點短路。動觸點和靜觸點可分別選用球面和平面的形狀，使工作時動、靜觸點之間的接觸力很小，不易磨損，而且接觸性能良好。
電零位定位裝置的電路部分，如圖5所示。動觸點M1與控制器12的低電平端(如接地端GND)相連接。靜觸點S1一方面與控制器的數據端接口D0相連(這個接口既可以是電機運動控制卡的數字I/O接口，也可以是計算機的通訊接口等)，同時還通過限流電阻R與控制器的高電平端(如電源端VCC)相連接；控制器的驅動輸出端與迴轉臂驅動電機11的輸入端相連。動觸點M1與靜觸點S1未接觸時S1處於高電平，而動觸點與靜觸點一旦接觸時S1就處於低電平，亦即控制器數據端接口就會同時變為低電平。根據數據端信號的變化，控制器即作出相應的判斷，控制驅動電機的運行或停止。
控制器可以採用現有的電機運動控制卡，也可以直接採用計算機(如PC機)。當採用控制卡時，其控制模式是固化在內部的，只要選用合適的型號即可(控制卡的輸出信號為脈衝信號)；當採用計算機時，可編制相應的控制程序進行控制，使其輸出相應的脈衝信號。
計算機控制程序的具體步驟如下①讀入電機所需運行的脈衝數和運轉方向；②判斷運轉方向是否為回零位方向，是則繼續，否則返回主程序；③發出一個控制脈衝(使電機走一步)；④判斷是否到達零位；⑤否則返回步驟③，是則停發控制脈衝(使電機停轉)、返回主程序。
電零位定位裝置的工作過程如下由兩個步進電機分別驅動中心迴轉臂1和偏心迴轉臂2的轉動，控制器12發出控制脈衝使步進電機11工作。工作時首先將光纖頭3的終點坐標轉換成脈衝數和運轉方向，當運轉方向與回零方向一致時，回零控制程序開始工作。控制器12每次發出一個控制脈衝後，控制程序實時讀取控制器12接口的電平信號DO，一旦出現低電平，說明動觸點和靜觸點相接觸，迴轉臂1或2到達零位，控制器12立即終止發相應步進電機11的驅動脈衝，步進電機即會停止轉動，等待進入下一個運行周期。
綜上所述，本發明所提出的電零位定位裝置應用在LAMOST光纖定位單元中，中心迴轉臂和偏心迴轉臂上都安裝了這種零定位裝置，每次觀測完畢光纖頭都回零位，再進行下一次定位，這樣消除了積累誤差。由於這種定位裝置的尺寸非常小，因此不會對光纖定位單元的運動產生影響。這種零定位裝置不僅可以消除光纖觀測單元在連續觀測過程中所產生的累積誤差，而且其定位精度較高(實驗表明，它的定位精度約3μm)，足以滿足光纖檢測單元的定位要求(＜40μm)。同時，它還具有結構簡單，不會產生機械死鎖的特點；由於觸點所受的接觸應力很小，還大大延長了它的精度壽命。
附圖2為電零位定位裝置中定位部件的機械結構圖。
附圖3為附圖2的B向視圖。
附圖4為附圖2的A向視圖。
附圖5為電零位定位裝置的電路原理圖。
附圖6為電零位定位裝置的控制程序框圖。
權利要求
1.一種用於多目標望遠鏡光纖觀測單元的電零位定位裝置，其特徵為在光纖觀測單元的雙迴轉機構中，迴轉臂(1和2)上設置動觸點(4和6)，動觸點的迴轉圓周上設置靜觸點(5和7)，其中動觸點與控制器(12)中的低電平端相連，靜觸點與控制器中的數據端相連、同時通過限流電阻與控制器中的高電平端相連，控制器的驅動輸出端與迴轉臂驅動電機(11)的輸入端相連。
2.如權利要求1所述的用於多目標望遠鏡光纖觀測單元的電零位定位裝置，其特徵為控制器中所採用的計算機控制程序的具體步驟如下①讀入電機所需運行的脈衝數和運轉方向；②判斷運轉方向是否為回零位方向，是則繼續，否則返回主程序；③發出一個控制脈衝；④判斷是否到達零位；⑤否則返回步驟③，是則停發控制脈衝、返回主程序。
全文摘要
本發明是一種用於多目標望遠鏡光纖觀測單元的電零位定位裝置，它涉及對多目標望遠鏡的光纖觀測單元進行定位的裝置。本發明是在已有的光纖觀測單元的雙迴轉機構中增設電控部件，即動、靜觸點及相應的控制器等。其中，迴轉臂上設置動觸點，動觸點的迴轉圓周上設置靜觸點，動觸點、靜觸點分別與控制器中的低電平端、高電平端相連，控制器的驅動輸出端與迴轉臂驅動電機的輸入端相連，通過控制器的脈衝信號控制驅動電機的動作。本發明可以消除光纖觀測單元在連續觀測過程中所產生的累積誤差，而且其定位精度較高。同時，它還具有結構簡單、尺寸非常小的特點，因此不會產生機械死鎖、也不會對光纖觀測單元的運動產生影響。
文檔編號G02B7/182GK1407363SQ0112716
公開日2003年4月2日 申請日期2001年8月28日 優先權日2001年8月28日
發明者翟超, 邢曉正, 胡紅專, 李為民, 俞巧雲 申請人:中國科學技術大學