[发明专利]具有双编码器的仪器装备系统

说明书

发明背景

1、发明领域

此发明涉及用于瞄准仪器的装备系统，比如望远镜。更独特是，此发明涉及 允许马达驱动瞄准和手动瞄准的计算机化的装备系统。

2、相关技术描述

一些仪器，比如像望远镜，需要进行瞄准，本发明的方法对于自动瞄准的 过程有很多便利的好处。例如，一个有自动瞄准功能的望远镜按照程序来对准 天体目标时，对于使用者是非常困难的，一个有自动瞄准功能的望远镜可被设 定程序来实现实时跟踪天体目标，这样的方法可以定时拍照。

通常像这种自动化系统会根据观测地的地理位置预先校准仪器，比如地理 经度和纬度，然后再瞄准一个已知的目标，如对着一个已知的，容易定位的天 体目标，比如北极星。一旦此系统已被校准，对于此仪器的任何指向都可根 据关联的坐标系进行校准。

为了实现用于参照和测量的指向关系，此仪器上被架设在一个或多个相互 协调的可旋转的轴(“仪器轴”)上，这些系统最基本的是，每个仪器轴直接都 耦合到被马达驱动的马达轴。这种连接通常靠一个减速齿轮组来实现，并可允 许使用小功率马达。一种典型的减速比是100:1

与校准坐标系相关联的仪器位置信息可以通过每个仪器轴的转动函数来 计算。用轴编码器来测量轴旋转的技术是很有名的，比如美国数码公司制造的 光电编码器。11100 NE 34 th，北美洲，W/A 98682美国。

虽然它更多地是自己直接测量仪器轴的旋转，但是有一个重要的好处是可 以利用直接测量马达轴的旋转来替代。因为这个马达轴和仪器轴通过一个减 速齿轮箱来耦合。当每个仪器轴旋转一圈，同时与之耦合的这个马达将旋转很 多圈，比如100圈。因此当编码器来测量马达轴的旋转时，在精确度上比测量 仪器轴的旋转要提高很多，两个代表性的数量级的区别在于精度上的降低主 要来自于存在减速齿轮箱内部的齿隙

然而，有些不足的是：通过耦合器连接在马达轴上的仪器轴只能在马达的 驱动下进行瞄准。为了手动瞄准，如果使用者给仪器手动施加一个转矩，使 其绕仪器轴转动。此转矩将被传送到齿轮箱和马达且可能会损坏它们。

有一个方法克服此不足：在齿轮箱与仪器轴之间安装一个合适的离合器： 当马达提供一个转矩到马达轴后，这个转矩通过齿轮箱和离合器被传送到仪 器轴；然而，当使用者用手施加一个转矩到仪器轴时，此离合器脱离马达轴， 以防止此转矩传送到齿轮箱、马达轴或马达上。

虽然，这离合器功能胜过用手瞄准仪器，但它的代价较大，因为这个马达 轴不再直接耦合到此仪器轴，马达轴转动的位置也不再准确的代表这个仪器 轴位置。即是说，如一个使用者用手旋转仪器轴，此时脱离后的离合器不会促 使马达轴旋转，因此这个马达轴也就不会同仪器轴和仪器保持同步。

按照惯例，在离合器系统里，有三种解决测量仪器轴位置的方案。第一， 将编码器安装在用于测量的仪器轴上。因此，确信方法要以降低精确为代价， 两种代表性的数量级。第二，采用精度更高、更加昂贵的编码器来测量仪器轴 的旋转，以确保其准确性和精度。第三，采用编码器来测量马达轴的旋转角度， 以确保其精度；然而，保证了精确度，当每次手动给仪器轴施加转矩后，此系 统不得不重新校准，显然，所有的方案都有一些缺点。

因此，需要更好的方法来测量离合器系统里的仪器位置：一种方法是利用 马达轴测量精度和仪器轴测量准确性来实现。

发明概要

此发明正符合这种需要。

根据本发明的一个方面，必须提供一个用于测量仪器位置的装置，该装置 包含：一个能接受来自马达施加转矩的马达轴；一个连接在可旋转仪器上的仪 器轴；一个介于马达轴和仪器轴之间的联接，此联接可以在第一种运转模式和 第二运转模式之间选择。如在第一种运转模式中，仪器轴和马达轴连接，并在 马达轴施加的转矩的作用下旋转；在第二种运转模式中，仪器轴脱离马达轴完 全独立旋转；一个对应于马达轴位置并能产生马达轴位置信号(“MSP信号”) 的马达轴位置探测器(“MSP探测器”)；一个对应于仪器轴位置并能产生仪器 轴位置信号(“ISP信号”)的仪器轴位置探测器(“ISP探测器”)；一个能从 MSP探测器上接收MSP信号和从ISP探测器接收ISP信号以及利用MSP信号和 ISP信号函数来测量仪器位置的控制器。

这种联接包含介于仪器轴和马达轴之间的离合器。