[发明专利]一种多功能采样器控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于空间探测技术领域，具体涉及一种应用于外星球的多功能采样器控制装置及其控制方法。

背景技术

人类对星际的探测意义重大，不仅能够解释地球的起源与演变、行星和太阳系的形成与演化、人类是否为宇宙中唯一的生命、关于地球的未来如何走向等一系列问题，而且有利于人类积极开发和利用空间资源，包括能源资源和环境资源以及扩展生存空间，为人类社会的可持续发展服务。

原位探测技术能够实现原位的探测与分析，并将分析结果返回地球，从而大大的降低返回的成本。多功能采样器能够在外星球表面进行下钻，收集一定深度的岩石或土壤样品，对样品进行体积测量、密封、加热和生成气体等一系列活动，最后将生成的气体送到色谱仪和质谱仪进行进一步的实验分析，从而得到星球表面有机物的种类与含量，进而对以后的科学研究提供科学依据。

外星球采样环境充满未知，采样位置的土层环境无法预测，采样装置如何保证在陌生的环境可靠地工作是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明为实现多功能采样器在陌生环境中稳定可靠的工作、避免采样失败，提供了一种多功能采样器控制装置，并提供一种能够自主分析识别复杂环境、智能切换采样模式的多功能采样器控制方法。

本发明所述多功能采样器控制装置包括：进给控制组件、体积测量控制组件、密封加热控制组件、取芯控制组件、旋转控制组件、样品台控制组件以及控制器；能够实现多次钻、采、放、体积测量、密封、加热与生成气体等功能。

进给控制组件用于控制钻杆的下钻与提钻，旋转控制组件用于控制钻杆的正转与反转，取芯控制组件用于控制取芯管的采样与放样，体积测量控制组件用于控制对采集的样品进行体积测量，样品台控制组件用于精确控制样品容器转盘的位置状态，密封加热控制组件用于控制对样品的密封、加热和气体生成，控制器则是负责所有信号收发与处理。

所述的进给控制组件包括进给电机、进给电机Hall传感器、进给驱动器、进给微动开关和力传感器；

控制器给进给驱动器发出动作信号，启动进给电机旋转运动；进给电机Hall传感器将进给电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；进给驱动器反馈进给电机的电流信号给控制器；进给微动开关输出I/O信号，力传感器用来监测进给力的大小，并反馈力信号。

所述的体积测量控制组件包括体积测量电机，体积测量电机Hall传感器；体积测量驱动器以及体积测量微动开关；

控制器给体积测量驱动器发出动作信号；启动体积测量电机上下运动；体积测量电机Hall传感器将体积测量电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；体积测量驱动器反馈体积测量电机的电流信号给控制器；体积测量微动开关输出I/O信号给控制器，用于判别样品是否装满。

所述的密封加热控制组件包括密封电机；密封电机Hall传感器；密封驱动器，密封微动开关；热电偶温度传感器以及加热电路；

控制器给密封驱动器发出动作信号；启动密封电机上下运动；密封电机Hall传感器将密封电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；密封驱动器将密封电机的电流信号反馈给控制器；密封微动开关输出I/O信号给控制器，加热电路接收到控制器的加热信号后开始加热；热电偶温度传感器将温度信号反馈给控制器。

所述的取芯控制组件包括取芯电机；取芯电机Hall传感器以及取芯驱动器；

控制器给取芯驱动器发出动作信号；启动取芯电机上下运动；取芯电机Hall传感器将取芯电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；取芯驱动器将电流信号反馈给控制器。

所述的旋转控制组件包括旋转电机；旋转电机Hall传感器以及旋转驱动器；

控制器给旋转驱动器发出动作信号；启动旋转电机转动；旋转电机Hall传感器将旋转电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；旋转驱动器将旋转电机的电流信号反馈给控制器。

所述的样品台控制组件包括样品台电机；样品台电机Hall传感器；样品台驱动器；圆光栅；样品容器转盘以及样品炉；

控制器给样品台驱动器发出动作信号；启动样品台电机转动；通过圆光栅实现精确角度定位；样品台电机Hall传感器将样品台电机的速度信号和Hall位置信号反馈给控制器；样品台驱动器将样品台电机的电流信号反馈给控制器；圆光栅记录样品台电机的位置信息，并反馈光栅位置信号。

本发明所述多功能采样器控制方法，包括如下步骤：

第一步，初始化准备工作；