一種具有自動尋星跟蹤功能的反射式天文望遠鏡
2024-04-15 02:42:05 3
1.本實用新型涉及一種具有自動尋星跟蹤功能的反射式天文望遠鏡，屬於天文望遠鏡領域。
背景技術：
2.傳統尋星跟蹤系統的準確度依賴於系統初始指向位置與零點的偏差和系統的轉動精度。現有市場上的尋星跟蹤式天文望遠鏡搭載的都是傳統式系統，所以在使用中往往會涉及到極軸或方位校準，參考星選擇和系統初始參數校正等操作，需要使用者具備較強的天文知識和觀測技能。本實用新型提出了觀星系統精確初始化技術，以傳統尋星跟蹤系統為依託，在傳統系統的基本功能之外，電機控制望遠鏡雙軸轉動可實現對固定空域的長時間觀測；可拆卸式的鏡體可快速組裝，便於運輸。
技術實現要素：
3.本實用新型通過以下技術方案實現：一種具有自動尋星跟蹤功能的反射式天文望遠鏡，包括電動控制機構、圓形外框1、副鏡組2、物鏡3、圖像傳感器4、金屬連杆5、金屬支撐架7、主鏡組9、減震穩定結構11、底座13；主鏡組9與副鏡組2通過多個金屬連杆5連接，主鏡組9與副鏡組2的圓形外框1通過螺栓固定在金屬連杆5上；主鏡組9與副鏡組2及金屬連杆5組成的鏡體通過金屬支撐架7與底座13相連接，底座13與金屬支撐架7之間通過螺栓固定連接；圖像傳感器4由卡槽與物鏡3的鏡頭連接；主鏡組9包括鍍銀玻璃凹面鏡與減震穩定結構11，所述電動控制機構包括縱向轉軸6與橫向轉軸12，縱向轉軸6與橫向轉軸12分別帶動鏡體與底座13沿縱向與橫向轉動。
4.優選的，本實用新型所述圖像傳感器為標準cmos傳感器，解析度在1024*1024以上，圖像傳感器單次曝光時間10秒鐘；所述圖像傳感器能夠實時採集星空圖像，與已有星空數據對比，由電動控制結構旋轉鏡體至初始位置，對準目標星空。
5.優選的，本實用新型所述減震穩定結構11由二十組單獨的三角形減震片112組成，減震片112通過三點式彈簧支撐結構113與主鏡座相連，減震片112表面附有橡膠111。
6.優選的，本實用新型所述底座13的下面設有多個滑輪14。
7.優選的，本實用新型所述縱向轉軸6由軸承與金屬支撐架7相連接，橫向轉軸12由軸承與底座13相連接。
8.優選的，本實用新型所述電動控制機構包括步進電機ⅰ8和步進電機ⅱ122，步進電機ⅰ8固定在金屬支撐架7上，步進電機ⅰ8通過控制器接口10與控制器連接，步進電機ⅰ8通過傳動皮帶81與縱向轉軸6連接；步進電機ⅱ122通過齒輪121與橫向轉軸12連接，步進電機ⅱ122與控制器連接。所述電動控制部分通過輸入觀測地點經緯度坐標，電動控制結構可自動旋轉，抵消地球自轉與公轉帶來的目標星空相對位移，使觀測視野與目標星空相對靜止。
9.優選的，本實用新型所述橫向旋轉角速度為：15度每小時；縱向旋轉角速度0.041度每小時。
10.優選的，本實用新型所述副鏡組2中反射鏡位於主鏡組9中鍍銀玻璃凹面鏡的焦平面與鏡體中軸線交匯處。
11.本實用新型所述電動控制部分採用步進電機閉環控制系統，消除誤差影響，同時利用步進電機微步細分和轉軸編碼器相互結合的方法，為步進電機提供反饋信號，控制電機更精確地完成該特定角度的旋轉，提高尋星和跟蹤的精度。
12.使用過程中，利用圖像降噪技術將所拍攝到的星圖進行濾波處理以濾除相機本身的電噪聲，再通過星圖分割技術對目標恆星星體進行提取，然後通過高精度的亞象元細分定位來提取目標星體在攝得星圖中的坐標，並與恆星坐標資料庫進行比對，從而確定望遠鏡視場中心對應的天球坐標，以此修正尋星跟蹤系統的初始偏差，確定轉軸初始狀態，該方法為常規方法。
13.本實用新型的有益效果
14.(1)精確初始化技術與自動跟蹤功能可以使觀測者進行更為簡便的觀測。
15.(2)本裝置能夠實現無輔助自動尋星及跟蹤，觀測精度達二十等星。(3)本裝置為模塊化設計，可實現快速拆卸與組裝，方便進行不同觀測地點間的移動。
附圖說明
16.圖1是本實用新型的立體結構示意圖；
17.圖2是本實用新型的光路原理圖；
18.圖3是本實用新型的電動控制機構的正視圖；
19.圖4是本實用新型的減震穩定結構的俯視圖；
20.圖5是本實用新型的減震穩定結構的側視圖
21.圖6是橫向轉動軸與底座的俯視圖；
22.圖7是橫向轉動軸與底座的側視圖。
23.圖中：1-圓形外框；2-副鏡組；3-物鏡；4-圖像傳感器；5-金屬連杆；6-縱向轉動軸；7-金屬支撐架；8-步進電機；81-傳動皮帶；9-主鏡組；10-控制器接口；11-減震穩定結構；111-橡膠墊；112-三角形緩震片；113-彈簧；12-橫向轉動軸；121-齒輪；122-步進電機；13-底座；14-滑輪。
具體實施方式
24.下面結合實施實例對本實用新型做進一步說明，但本實用新型的保護範圍並不限於所述內容。
25.實施例1
26.一種具有自動尋星跟蹤功能的反射式天文望遠鏡，包括電動控制機構、圓形外框1、副鏡組2、物鏡3、圖像傳感器4、金屬連杆5、金屬支撐架7、主鏡組9、減震穩定結構11、底座13；主鏡組9與副鏡組2通過多個金屬連杆5連接，主鏡組9與副鏡組2的圓形外框1通過螺栓固定在金屬連杆5上；主鏡組9與副鏡組2及金屬連杆5組成的鏡體通過金屬支撐架7與底座13相連接，底座13與金屬支撐架7之間通過螺栓固定連接；圖像傳感器4由卡槽與物鏡3的鏡頭連接；主鏡組9包括鍍銀玻璃凹面鏡與減震穩定結構11，所述電動控制機構包括縱向轉軸6與橫向轉軸12，縱向轉軸6與橫向轉軸12分別帶動鏡體與底座13沿縱向與橫向轉動。本實
施例所述圖像傳感器為標準cmos傳感器，解析度在1024*1024以上，圖像傳感器單次曝光時間10秒鐘；所述圖像傳感器能夠實時採集星空圖像，與已有星空數據對比，由電動控制結構旋轉鏡體至初始位置，對準目標星空。本實施例所述底座13的下面設有多個滑輪14。本實施例所述縱向轉軸6由軸承與金屬支撐架7相連接，橫向轉軸12由軸承與底座13相連接。本實施例所述橫向旋轉角速度為：15度每小時；縱向旋轉角速度0.041度每小時，所述副鏡組2中反射鏡位於主鏡組9中鍍銀玻璃凹面鏡的焦平面與鏡體中軸線交匯處。
27.實施例2
28.本實施例結構和實施例1相同，不同在於：所述減震穩定結構11由二十組單獨的三角形減震片112組成，減震片112通過三點式彈簧支撐結構113與主鏡座相連，減震片112表面附有橡膠111。
29.實施例3
30.本實施例結構和實施例1相同，不同在於：所述電動控制機構包括步進電機ⅰ8和步進電機ⅱ122，步進電機ⅰ8固定在金屬支撐架7上，步進電機ⅰ8通過控制器接口10與控制器連接，步進電機ⅰ8通過傳動皮帶81與縱向轉軸6連接；步進電機ⅱ122通過齒輪121與橫向轉軸12連接，步進電機ⅱ122與控制器連接。所述電動控制部分通過輸入觀測地點經緯度坐標，電動控制結構可自動旋轉，抵消地球自轉與公轉帶來的目標星空相對位移，使觀測視野與目標星空相對靜止。
31.本實施例所述裝置的工作過程：觀測過程中，圖像傳感器4對初始位置星空圖像進行採集，利用圖像處理技術修正偏差，確定轉軸初始狀態；由控制器接口10輸入觀測地點經緯度坐標，步進電機ⅰ8與步進電機ⅱ122分別通過傳動皮帶81與齒輪121帶動縱向轉軸6與橫向轉軸12轉動，橫向旋轉角速度為：15度每小時；縱向旋轉角速度0.041度每小時，實現對固定星空的自動跟蹤；本天文望遠鏡副鏡組2與主鏡組9通過可拆卸的金屬連杆5與金屬支撐架7互相連接，並有減震穩定結構11承載主鏡組，與可移動式底座13相連；利用該天文望遠鏡所觀測圖像可經主鏡組9、副鏡組2、物鏡3後由圖像傳感器4記錄。