[发明专利]一种多部空间相机调焦编码器控制系统

说明书

技术领域

本发明属于光电检测技术领域中涉及的一种多部空间相机调焦编码器控制系统。

背景技术

光电轴角编码器是一种角度测量传感器。由于其具有体积小、重量轻、精度高等特点，被应用于航天相机调焦机构中。通过精密机械联接，将角位置量转换成线位置量，用来测量相机的焦面位置。

航天相机有多相机系统，如：立体测绘相机，由4个相机组成。每个相机都有自己独立的调焦机构，因而，每台相机都要采用一个光电轴角编码器来完成焦平面位置的测量。

光电轴角编码器主要由编码器机械头(内含发光与接收电路)、信号处理、控制等几个部分组成。

航天产品要求体积小、重量轻，对可靠性要求极为苛刻。元器件的选择范围较窄，可选元器件的尺寸、种类要比民品级、工业级的少得多。因此，在满足航天产品功能、性能的前提下，设计、研究减小系统电路的体积，确保、提高系统可靠性就显得特别重要。

与本发明最为接近的已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所开发的一种多部相机调焦编码器控制系统，如附图1所示。包括第一相机调焦编码器头1、第二相机调焦编码器头2、第三相机调焦编码器头3、第四相机调焦编码器头4、第一相机调焦编码器信号处理电路5、第二相机调焦编码器信号处理电路6、第三相机调焦编码器信号处理电路7、第四相机调焦编码器信号处理电路8、微控制器9、供电电源10。第一相机调焦编码器头至第四相机调焦编码器头的结构完全相同，都包括串联光源、光栅付和接收元件。第一相机调焦编码器头1与第一相机调焦编码器信号处理电路5相连，第二相机调焦编码器头2与第二相机调焦编码器信号处理电路6相连，第三相机调焦编码器头3与第三相机调焦编码器信号处理电路7相连，第四相机调焦编码器头4与第四相机调焦编码器信号处理电路8相连，各调焦编码器头与其信号处理电路相连的作用是将编码器产生的光电流信号输出至信号处理电路进行光电转换、放大、整形等处理。第一相机调焦编码器信号处理电路5、第二相机调焦编码器信号处理电路6、第三相机调焦编码器信号处理电路7、第四相机调焦编码器信号处理电路8各路输出都与微控制器9相连，作用是由微控制器9采集各路光电转换、放大、整形等处理后的编码器信号并计算出与之相应的角位置值后，通过串行通讯口SIO发送给下位机。供电电源10与所有各路的相机调焦编码器头及调焦编码器信号处理电路相连，作用是为这些电路供电。

根据编码器输出的不同的光电流选配精码、粗码光电转换电阻，将光电流信号转换成电压信号，且信号幅值满足使用要求。当相机下位机需要第一相机焦面位置时，先控制相机供电电源10给第一相机调焦编码器头1和第一相机调焦编码器信号处理电路5及微控制器9加电，然后通过串行通讯口SIO向微控制器9发送“第一相机焦面位置读取命令”，微控制器9接收到命令后，进行第一相机调焦编码器的数据采集与数据处理，最后将第一相机焦面位置信息回传给下位机。同理，第二相机、第三相机、第四相机数据读取操作与第一相机相同。

现有技术不足：图1中编码器光源采用直流供电，发光二极管(LED)为串联形式，如图2所示。由于LED安装时发光角度无法准确控制，以及编码器旋转时偏心、偏摆、轴系串动等因素影响，光经过光栅付后，使得接收管接收到的光电信号是不一致的，而LED的串联连接，使得无法单独调整单一LED发光强度，调整一个LED，其它的LED参数跟着连动，导致编码器没有互换性，因此，每个编码器必须有一个与之对应的信号处理电路。四台编码器就得有四套对应的处理电路，可见电路尺寸相对增大。

另外，需二路供电电源，一路为给发光管LED供电的+12V电源，另一路为给数字电路供电的+5V电源。从而进一步增加编码器控制系统的体积和重量，使系统的可靠性下降。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于：实现编码器的互换性，减小控制电路的尺寸，提高电路的可靠性。

本发明要解决的技术问题是：提供一种多部空间相机调焦编码器控制系统。

解决技术问题的技术方案如图3所示。包括第一相机调焦编码器头11、第二相机调焦编码器头12、第三相机调焦编码器头13、第四相机调焦编码器头14、信号处理电路15、微控制器16、供电电源17；其中信号处理电路15中包括精码光电转换电阻18、精码放大电路19、精码A/D转换电路20、粗码光电转换电阻21、粗码放大电路22、整形锁存电路23、第一相机调焦编码器头电压调整器24、第二相机调焦编码器头电压调整器25、第三相机调焦编码器头电压调整器26、第四相机调焦编码器头电压调整器27。