專利名稱：一種反射施密特改正板主動光學控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及天文望遠鏡研究和應用領域，具體是一種用于大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡反射施密特改正板主動光學電控裝置。
背景技術：
國家“九五”重大項目“大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡”(LAMOST)中的一項實用關鍵技術-光學系統是整個望遠鏡的核心。LAMOST光學系統中的兩塊反射鏡(MA，MB)均由六角形子鏡拼接而成，反射施密特改正板(MA)由24塊對角徑1.1米、厚度為2.5厘米的子鏡組成，MA的精確的非球面面形是通過薄鏡面(主動控制鏡面面形)加拼鏡面(主動控制子鏡的共焦或共相)的主動光學技術實現和保證的。MA的每一塊子鏡都支撐在n(55＞n＞33)個支撐點上，其中3個為定位支撐點(或固定支撐點)，由位移促動器實現精確的定位，其余的均為浮動支撐點，由力促動器按要求的力的分布實時調整。
在現有技術中，MA控制系統方案的原理框圖如圖1所示，主動光學控制器經通用數字接口、用戶接口控制器與力促動器、位移促動器相連，其中所有的力促動器都由一個統一的力促動器控制器控制，每個力促動器的控制線、信號線都與力促動器控制器相連，所有的位移促動器都由一個統一的位移促動器控制器控制，每個位移促動器的控制線、信號線都與位移促動器控制器相連，其缺點是不易維護和升級，抗干擾能力差，而且硬件接線多。

發明內容
為了克服上述方案中的不足，本發明的目的是在滿足實現系統功能的前提下，提供一種抗干擾能力強、結構簡單、維護方便的反射施密特改正板主動光學控制器。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是包括主控計算機、促動器控制器，還包括子鏡控制單元，其中一個子鏡連接一個子鏡控制單元，每個促動器連接一個促動器控制器，主控計算機作為主動光學控制器構成上層控制，與子鏡控制單元通過以太網接口相連，所述子鏡控制單元構成中間層控制，通過現場總線與所有促動器控制器相連，并通過現場總線傳遞各種信息，監視和控制子鏡的運行狀態；所述促動器控制器構成底層控制，以微處理器為核心，帶有現場總線接口，與安裝在子鏡上的促動器機械部分相連，于促動器機械部分之后；促動器控制器由位移促動器控制器和力促動器控制器組成；所述力促動器控制器由現場總線接口、現場總線控制器、微處理器、第一～第二光電隔離器、A/D模數轉換器及放大器組成，其中現場總線接口經現場總線控制器接至微處理器的數據端口，微處理器的數據輸入輸出端口分別與第一～二光電隔離器輸入端連接，并通過端口與A/D模數轉換器相連，第一～二光電隔離器輸出端分別經電機驅動器接促動器電機，A/D模數轉換器輸入信號為放大器輸出信號，放大器輸入接促動器力傳感器輸出信號；所述位移促動器控制器由現場總線接口、現場總線控制器、微處理器、第一～第二光電隔離器、碼盤計數器及電機驅動器組成，其中現場總線接口經現場總線控制器接至微處理器的數據端口，微處理器的數據輸入輸出端口分別與第一～二光電隔離器輸入端連接，并通過端口與碼盤計數器相連，第一～二光電隔離器輸出端分別經電機驅動器接促動器電機，碼盤計數器輸入為促動器碼盤輸出信號A、B相。
本發明具有如下優點1.具有分布式結構布局、分層控制特點。本發明采用模塊化的設計思想，分布式結構布局，采用一個子鏡連接一個子鏡控制單元，由一個子鏡控制單元控制，每個促動器連接一個促動器控制器，由一個促動器控制器控制結構，將主控計算機作為主動光學控制器構成上層控制、子鏡控制單元構成中間層控制、促動器控制器構成底層控制，實現了分層控制。
2.結構簡單、維護方便。由于本發明具有所述分布式結構布局、分層控制特點，又采用了網絡技術和現場總線技術，所以它引出線少，結構簡單，易于安裝、調試，能在滿足實現系統功能的前提下，具有很強的抗干擾能力；另外，它維護方便、容易進行升級操作。


圖1為現有技術中反射施密特改正板控制電路原理框圖。
圖2為本發明原理框圖。
圖3為促動器控制器與子鏡控制單元連接結構框圖。
圖4為圖2中促動器控制器中的位移促動器控制器原理圖。
圖5為圖2中促動器控制器中的力促動器控制器原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖2～6所示，本發明由主控計算機1、24個子鏡控制單元2、30個促動器控制器3組成，其中一個子鏡連接一個子鏡控制單元2，由一個子鏡控制單元2控制，每個促動器連接一個促動器控制器3，由一個促動器控制器3控制，主控計算機1作為主動光學控制器構成上層控制，與子鏡控制單元2通過以太網接口相連，所述子鏡控制單元2構成中間層控制，通過現場總線與所有促動器控制器3相連，并通過現場總線傳遞各種信息，監視和控制子鏡的運行狀態；所述促動器控制器構成底層控制，以微處理器U3為核心，帶有現場總線接口U1，與安裝在子鏡上的促動器機械部分相連，安裝在促動器機械部分之后，促動器均由促動器控制器3控制，不依賴于子鏡控制單元2；促動器控制器分為位移促動器控制器和力促動器控制器兩種，所述力促動器控制器由總線接口U1、現場總線控制器U2、微處理器U3、第一～第二光電隔離器U4～U5、A/D模數轉換器U8及放大器U9組成，其中現場總線接口U1經現場總線控制器U2接至微處理器U3的數據端口，微處理器U3的數據輸入輸出端口P1.0、P1.1分別與第一～二光電隔離器U4～U5輸入端連接，并通過端口P0.0～P0.7與A/D模數轉換器U8相連，第一～二光電隔離器U4～U5輸出端分別經電機驅動器U7接促動器電機，A/D模數轉換器U8輸入信號為放大器U9輸出信號，放大器U9的輸入端接促動器力傳感器的輸出；所述位移促動器控制器由現場總線接口U1、現場總線控制器U2、微處理器U3、第一～第二光電隔離器U4～U5、碼盤計數器U6及電機驅動器U7組成，其中現場總線接口U1經現場總線控制器U2接至微處理器U3的數據端口，微處理器U3的數據輸入輸出端口P1.0、P1.1分別與第一～二光電隔離器U4～U5輸入端連接，并通過端口P0.0～P0.7與碼盤計數器U6相連，第一～二光電隔離器U4～U5輸出端分別經電機驅動器U7接促動器電機，碼盤計數器U6輸入為促動器碼盤輸出信號A、B相。
所述現場總線接口U1采用80C250、現場總線控制器U2采用82C200、微處理器U3采用80C31、第一～第二光電隔離器U4～U5采用TLP521、碼盤計數器U6采用EPM7064、電機驅動器U7采用L298，A/D模數轉換器U8采用AD574及放大器U9采用LM358。
本發明所述子鏡控制單元選用工業計算機(也可自制)；所述主控計算機1選用商用計算機或工業計算機，通過現有技術中的網絡與每個子鏡控制單元2互通信息，通過子鏡控制單元2監視和控制MA鏡的運行狀態。
權利要求
1.一種反射施密特改正板主動光學控制器，包括主控計算機(1)、促動器控制器(3)，其特征在于還包括子鏡控制單元(2)，其中一個子鏡連接一個子鏡控制單元(2)，每個促動器連接一個促動器控制器(3)，主控計算機(1)作為主動光學控制器構成上層控制，與子鏡控制單元(2)通過以太網接口相連，所述子鏡控制單元(2)構成中間層控制，通過現場總線與所有促動器控制器(3)相連，并通過現場總線傳遞各種信息，監視和控制子鏡的運行狀態；所述促動器控制器構成底層控制，以微處理器U3為核心，帶有現場總線接口(U1)，與安裝在子鏡上的促動器機械部分相連，于促動器機械部分之后；促動器控制器由位移促動器控制器和力促動器控制器組成。
2.按照權利要求1所述反射施密特改正板主動光學控制器，其特征在于所述力促動器控制器由現場總線接口(U1)、現場總線控制器(U2)、微處理器(U3)、第一～第二光電隔離器(U4～U5)、A/D模數轉換器(U8)及放大器(U9)組成，其中現場總線接口(U1)經現場總線控制器(U2)接至微處理器(U3)的數據端口，微處理器(U3)的數據輸入輸出端口分別與第一～二光電隔離器(U4～U5)輸入端連接，并通過端口與A/D模數轉換器(U8)相連，第一～二光電隔離器(U4～U5)輸出端分別經電機驅動器(U7)接促動器電機，A/D模數轉換器(U8)輸入信號為放大器(U9)輸出信號，放大器(U9)輸入接促動器力傳感器輸出信號。
3.按照權利要求1所述反射施密特改正板主動光學控制器，其特征在于所述位移促動器控制器由現場總線接口(U1)、現場總線控制器(U2)、微處理器(U3)、第一～第二光電隔離器(U4～U5)、碼盤計數器(U6)及電機驅動器(U7)組成，其中現場總線接口(U1)經現場總線控制器(U2)接至微處理器(U3)的數據端口，微處理器(U3)的數據輸入輸出端口分別與第一～二光電隔離器(U4～U5)輸入端連接，并通過端口與碼盤計數器(U6)相連，第一～二光電隔離器U4～U5輸出端分別經電機驅動器(U7)接促動器電機，碼盤計數器(U6)輸入為促動器碼盤輸出信號A、B相。
4.按照權利要求1所述反射施密特改正板主動光學控制器，其特征在于所述子鏡控制單元(2)為24個。
5.按照權利要求1所述反射施密特改正板主動光學控制器，其特征在于所述促動器控制器(3)為30～50個。
全文摘要
本發明公開一種反射施密特改正板主動光學控制器，它包括主控計算機、促動器控制器、子鏡控制單元，其中一個子鏡連接一個子鏡控制單元，每個促動器連接一個促動器控制器，主控計算機作為主動光學控制器構成上層控制，與子鏡控制單元通過以太網接口相連，子鏡控制單元構成中間層控制，通過現場總線與所有促動器控制器相連，并通過現場總線傳遞各種信息，監視和控制子鏡的運行狀態；促動器控制器構成底層控制，以微處理器為核心，帶有現場總線接口，與安裝在子鏡上的促動器機械部分相連；促動器控制器由位移促動器控制器和力促動器控制器組成。它能在滿足實現系統功能的前提下，具有抗干擾能力強、結構簡單、維護方便等特點。
文檔編號G02B23/00GK1409150SQ0112817
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月17日 優先權日2001年9月17日
發明者李斌, 王越超, 吳鎮煒, 談大龍, 卜春光 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所