CN107462985A - 大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***及控制方法 - Google Patents

大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***及控制方法 Download PDF

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张斌
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Abstract

本发明提供了一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，每个成像***包括：M个调光调焦***，每个调光调焦***包括：调光调焦控制器；其中：每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过组网总线与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡与上位机相连。本发明能够解决现有技术中大望远镜镜中调光调焦***资源浪费，通讯复杂，调试复杂及扩展不便的问题。本发明还公开了一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法。

Description

大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***及控制方法
技术领域
本发明涉及调光调焦***技术领域，尤其涉及一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***及控制方法。
背景技术
大型望远镜中具有多个成像***，分布在望远镜的不同位置。不同的成像***中又需要多个调光调焦***。因此，各个调光调焦***在每个成像***中分布相对集中，但在整个望远镜中呈分散分布。
传统的望远镜中调光调焦***分为两种：采用一个控制器实现固定多路调光调焦和一个控制器实现一路调光调焦。若采用一个控制器实现多路调光调焦，由于每个成像***要求的调光调焦***数目并不固定，功能也不统一，势必会造成资源浪费，也不便于调试与扩展，若控制器出现故障，则成像***中所有调光调焦功能都不能实现。若采用一个控制器控制一个调光调焦，则会造成通讯接线过于繁杂，亦不利于***扩展，当在一个成像***中增加一个调光调焦点时，需要重新设计与上位机的软硬件接口，造成调试复杂。
因此，如何解决目前大型望远镜中调光调焦***的资源浪费、通讯复杂、调试复杂以及扩展不便是一项亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***及控制方法，能够解决现有技术中大望远镜镜中调光调焦***资源浪费，通讯复杂，调试复杂及扩展不便的问题。
本发明提供了一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，其中，N为大于等于1的自然数；每个所述成像***包括：M个调光调焦***，其中，M为大于等于1的自然数；每个所述调光调焦***包括：调光调焦控制器；其中：
每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过所述组网总线与所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡与所述上位机相连。
优选地，所述成像***还包括：传感器；其中：
所述传感器通过两根CAN_BUS数据总线接入所述组网总线，并通过所述组网总线与所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连。
优选地，所述成像***还包括：匹配电阻；其中：
所述匹配电阻连接在所述组网总线的两端。
优选地，所述成像***还包括：CAN数据接收工具；其中：
所述CAN数据接收工具与所述组网总线相连。
一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法，包括：
上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的通讯数据；
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡判断是否接收完数据；
当接收完数据时，将接收到的通讯数据发送至各个调光调焦控制器；
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制。
优选地，所述方法还包括：
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收所述调光调焦控制器反馈的数据，并将接收到的数据发送至所述上位机。
优选地，所述方法还包括：
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收所述CAN数据接收工具发送的所述调光调焦控制器的状态数据，并将所述状态数据发送至所述上位机。
优选地，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调焦控制。
优选地，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制还包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行镜组切换控制。
优选地，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制还包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调光控制。
从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，其中，N为大于等于1的自然数；每个成像***包括：M个调光调焦***，其中，M为大于等于1的自然数；每个调光调焦***包括：调光调焦控制器；其中：每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过组网总线与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡与上位机相连。上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的通讯数据；上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡判断是否接收完数据；当接收完数据时，将接收到的通讯数据发送至各个调光调焦控制器；调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制。解决了现有技术中大望远镜镜中调光调焦***资源浪费，通讯复杂，调试复杂及扩展不便的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***实施例1的结构示意图；
图2为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***实施例2的结构示意图；
图3为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法实施例1的方法流程图；
图4为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法实施例2的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***实施例1的结构示意图，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，其中，N为大于等于1的自然数；每个成像***包括：M个调光调焦***，其中，M为大于等于1的自然数；每个调光调焦***包括：调光调焦控制器；其中：
每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过组网总线与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；
上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡与上位机相连。
具体的，上述实施例公开的大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法如图3所示，包括以下步骤：
S301、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的通讯数据；
S302、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡判断是否接收完数据；
S303、当接收完数据时，将接收到的通讯数据发送至各个调光调焦控制器；
S304、调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制。
当需要对大型望远镜进行调光调焦控制时，上位机直接与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡直接通讯，将上位机的数据格式转为CAN_BUS数据格式进行分发到各个调光调焦控制器中。各调光调焦控制器通过CAN_BUS组网成为一个组网***，接收上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡的调光调焦指令并根据接收到的指令进行相应的控制。可以在CAN_BUS组网总线中根据需求增加和减小调光调焦控制器数目，节省资源，维护方便，减少连线配置。
如图2所示，为本发明公开的一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***实施例2的结构示意图，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，其中，N为大于等于1的自然数；每个成像***包括：M个调光调焦***，其中，M为大于等于1的自然数；每个调光调焦***包括：调光调焦控制器；传感器，匹配电阻，CAN数据接收工具；其中：
每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过组网总线与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；
上位机通讯转CAN_BUS数据转换与上位机相连；
传感器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过组网总线与上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；
匹配电阻连接在组网总线的两端；
CAN数据接收工具与组网总线相连。
具体的，上述实施例公开的大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法如图4所示，包括以下步骤：
S401、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的通讯数据；
S402、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡判断是否接收完数据；
S403、当接收完数据时，将接收到的通讯数据发送至各个调光调焦控制器；
S404、调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调焦控制；
S405、调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行镜组切换控制；
S406、调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调光控制；
S407、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收调光调焦控制器反馈的数据，并将接收到的数据发送至所述上位机；
S408、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收CAN数据接收工具发送的调光调焦控制器的状态数据，并将状态数据发送至上位机。
具体的，在大型望远镜中的其中一个成像***中，要求实现一个闭环调焦、一个镜组切换、一个调光三种功能。上位机将所有控制功能指令发送给上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡，上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡通过CAN_BUS总线组网连接调光调焦***中的调光调焦控制器。在CAN_BUS组网总线两端连接了匹配电阻。调光调焦控制器均仅需两根CAN_Bus通讯线并连到总线网络中，若临时需要增加或者减少调焦调光功能，只需要将调光调焦控制器从组网总线中移除即可。
上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的数据后，首先判定是否接收完成数据，接收完成后，通过自定义的CAN_BUS通讯协议分别将控制指令发送给调光调焦控制器。分发完成后，将接收到的调光调焦控制器的状态反馈到上位机中，之后判定程序是否结束，判定结束后，完成数据转换和分发功能，若未结束，继续接收上位机数据并分发。
当调光调焦控制器接收到闭环调焦指令，根据接收到的控制指令位置设定值Pc，并通过调光调焦控制器中的A/D采样接口对外部位置反馈元件(如电位计)进行采样取值，获得位置反馈值Pf，位置设定值与位置反馈值进行比较，利用PI控制器，可得输出量如下所示：
u(k)＝u(k-1)+Kp(e(k)-e(k-1))+KIe(k)
其中u(k)为本次程序循环控制输出量，u(k-1)为上次程序循环控制输出量，Kp为比例控制增益，e(k)为本次循环中的位置指令与位置反馈差值。e(k-1)为上次循环的位置指令与位置反馈差值。KI为积分增益参数。其中KI＝KpT/Ti，其中T为采样时间，Ti为积分时间常数；通过输出控制量完成闭环控制。判定到达控制位置时，将位置状态反馈到上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡中。如果未到达指令位置，继续执行程序，如若到达位置并判定程序结束，完成调焦闭环位置调整功能。否则继续接受新的指令位置，进行闭环控制，直到程序结束。
当调光调焦控制器接收到镜组切换指令时，则按照指令命令的方向一直运行，同时通过I/O接收限位元件信号，若到达限位位置或接收到停止指令后，镜组切换停止。将数据状态发送到数据转换卡中，判定程序是否结束，若结束，完成镜组切换功能，若未结束，继续接收新的指令，进行切换控制，直到程序结束。
当调光调焦控制器接收到闭环调光的指令时，运行方式与闭环调焦一致，不进行赘述。
若此时成像***中增加了一个新的开环调焦控制功能需求，则只需要在CAN_BUS总线网络中通过两根通讯线连接一个调光调焦控制器，此时其接收上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡中的开环调焦指令位置，接收电机运行步数和方向，按照指令及方向运行指定步数，同时接收限位元件信号，判定是否完成指令步数或者到达限位，同时将运行状态反馈到数据采集卡中，若完成，判定程序是否结束，若结束，开环调焦完成，若未结束，继续接收新的指令，进行开环调焦控制。直到程序结束。
若此时***中需要增加温度传感器，可将带CAN_BUS总线的温度传感器并入总线网络中，将温度数据通过自定义的数据协议传送到数据转换卡继而传送到上位机中。若此时不需要闭环调光功能，则只需要将调光调焦控制器从总线中摘掉即可，不会影响其他功能，不需要对程序进行任何改动。若其中一个调光调焦控制器出现故障，由于每个调光调焦控制器相同，可以用暂时不会使用的控制器进行替换。
若需要在线查看各个控制器的运行状态，并且不影响大望远镜调光调焦***工作，只需要在总线网络中并入一个CAN数据接收工具，就可以查看各个控制器状态，便于故障监测与诊断，为后期维护提供极大的便利。
综上所述，本发明的大型望远镜多成像***多点的组网式调光调焦***，可扩展性，互相替换性强，配线方便，便于***扩展和维护，便于故障诊断和监测，具有很好的工程实用性。同时，该组网式调光调焦控制***设计思想可扩展到其他多***多点的运动控制***中，具有广泛的适用性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***，其特征在于，包括：上位机、上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡、N个成像***，其中，N为大于等于1的自然数；每个所述成像***包括：M个调光调焦***，其中，M为大于等于1的自然数；每个所述调光调焦***包括：调光调焦控制器；其中：
每个成像***中的每个调光调焦***的调光调焦控制器通过两根CAN_BUS数据总线接入组网总线，并通过所述组网总线与所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连；
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡与所述上位机相连。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述成像***还包括：传感器；其中：
所述传感器通过两根CAN_BUS数据总线接入所述组网总线，并通过所述组网总线与所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡相连。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述成像***还包括：匹配电阻；其中：
所述匹配电阻连接在所述组网总线的两端。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述成像***还包括：CAN数据接收工具；其中：
所述CAN数据接收工具与所述组网总线相连。
5.一种大型望远镜多成像***的组网式调光调焦***的控制方法，其特征在于，包括：
上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收上位机发送的通讯数据；
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡判断是否接收完数据；
当接收完数据时，将接收到的通讯数据发送至各个调光调焦控制器；
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收所述调光调焦控制器反馈的数据，并将接收到的数据发送至所述上位机。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
所述上位机通讯转CAN_BUS数据转换卡接收所述CAN数据接收工具发送的所述调光调焦控制器的状态数据，并将所述状态数据发送至所述上位机。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调焦控制。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制还包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行镜组切换控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行相应的控制还包括：
所述调光调焦控制器根据接收到的通讯数据进行闭环调光控制。
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