[发明专利]天文望远镜第三反射镜的旋转定位装置及控制方法

说明书

天文望远镜第三反射镜的旋转定位装置及控制方法，第三反射镜定位机构中设有定位柱、定位球、伺服电机及由伺服电机带动的锁紧爪，其特征在于，所述第三反射镜外缘设有第三反射镜摩擦环，以及与该摩擦环配合的小摩擦轮；该小摩擦轮由步进电机带动；所述伺服电机与步进电机均由PMAC运动控制器控制。本发明在保证了定位精度的前提下大大降低了成本；在望远镜工作过程中伺服电机不需要保持定位状态，提高了望眼镜运行的可靠性；本发明定位精度完全依靠机械装置实现，电机只是完成了转换的目的，完成旋转后，电机保持断电状态，这样可以排除此处的电机发热对光路的影响，提高了望远镜的成像质量。

技术领域

本发明涉及天文望远镜旋转机构精密定位的技术领域，特别是涉及天文望远镜焦点切换机构精密定位装置及控制方法。

背景技术

大型天文望远镜的光学结构主要包括主镜、副镜以及实现光路转换的反射镜，大型天文望远镜一般都具有多个焦点，在各个焦点之间的转换是使用一个平面反射镜来实现光路的转换，我们称为第三反射镜（M3），第三反射镜的旋转重复定位精度直接影响天文望远镜的指向精度。为了提高天文望远镜的第三反射镜的旋转重复定位精度，控制工程师大都会采用高精度的伺服电机加高精度的位置反馈传感器，采用此种方法主要有以下三种缺点：

1、 由于采用高精密的位置反馈传感器，而其价格都会很高，这样就会增加成本；

2、 伺服电机要始终保持在定位位置不移动，由于伺服电机是采用控制算法来消除位置误差，一旦伺服电机或是伺服驱动器发生故障，就会使定位位置偏离理想位置，增加了不稳定的因素；

3、 由于定位伺服电机始终要保持位置，这样就会产生热量，影响光路的成像质量，这对于高精密的光学望远镜是无法忍受的。

传统的经济型控制系统不能使各控制单元所控制的运动轴系多轴联动控制，而PMAC控制器能够控制相应的运动轴，使不同电机之间的运动控制有机协调起来，最终实现系统整体的全局性能的最优化。PMAC是由美国的Delta Tau公司遵循开放式系统体系结构标准开发的开放式可编程多轴运动控制器。它借助于Motorola的DSP56001/56002数字信号处理器，可同时控制最多32个轴，既可单独执行存储于其内部的程序，也可执行运动程序和PLC程序，并进行伺服环更新及以以太网方式与上位机进行通信，PMAC还可自动对任务优先级进行判别，从而进行实时多任务处理，这一功能使得它在处理时间和任务切换这两方面大大减轻了主机的负担，提高了整个控制系统的运行速度和控制精度。

如何在大型天文望远镜第三反射镜的控制中采用PMAC控制器的PLC程序进行逻辑控制而提高整个控制系统的运行速度和控制精度，是一个尚未在现有技术中实现的课题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种天文望远镜第三反射镜的旋转定位装置，该装置能够克服传统的定位控制方案缺点，同时实现装置的逻辑控制系统，以实现高精度重复定位精度，并实现高可靠性、低成本化的优点。本发明还提供这种天文望远镜第三反射镜的旋转定位装置的控制方法。

本发明解决的技术问题是：一种天文望远镜第三反射镜的旋转定位装置，第三反射镜定位机构中设有定位柱、定位球、伺服电机及由伺服电机带动的锁紧爪，其特征在于，所述第三反射镜外缘设有第三反射镜摩擦环，以及与该摩擦环配合的小摩擦轮；该小摩擦轮由步进电机带动；所述伺服电机与步进电机均由PMAC运动控制器控制。

所述摩擦环上设有用于标定位置的霍尔传感器。

主机与所述PMAC运动控制器通过以太网通讯，主机向PMAC发送运动控制指令，由PMAC内部PLC程序来实现两个电机的协调工作。

所述PMAC运动控制器内部的PLC运动控制程序采用PMAC的内部编程语言实现。

在所述第三反射镜测的旋转机构上设有测试用的平面镜；在望远镜外设有测试用的激光自准直仪。