發(fā)布時(shí)間：2020-04-16 02:37

【摘要】：光杠桿角編碼器檢測裝置用于角編碼器的誤差檢測,可提高天文望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)動(dòng)控制精度。該裝置需要較高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)控制,并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測。根據(jù)該檢測裝置的功能要求,以可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器(PMAC)為核心,設(shè)計(jì)了角編碼器檢測裝置的控制系統(tǒng),搭建了控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái),編寫了控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)了CCD曝光與碼盤數(shù)據(jù)采集的同步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該裝置轉(zhuǎn)臺(tái)的重復(fù)定位誤差絕對(duì)值小于4″,滿足角編碼器檢測系統(tǒng)的要求。
【圖文】：

喑堂耪罅?FPGA)，控制能力從單軸逐步發(fā)展到多軸，系統(tǒng)集成度越來越高，運(yùn)算速度越來越快，擴(kuò)展性越來越好［5］。根據(jù)云南天文臺(tái)角編碼器檢測裝置的要求，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)雙軸高精度轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于DeltaTau公司的可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器(programmablemulti-axismotioncontroller，PMAC)卡構(gòu)建，基于PMAC實(shí)現(xiàn)了角編碼器數(shù)據(jù)采集和CCD曝光的同步。1控制系統(tǒng)的需求分析與策略云南天文臺(tái)角編碼器檢測裝置采用雙軸形式的轉(zhuǎn)臺(tái)，上下兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的軸線重合，用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別控制其轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)物以及結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1檢測裝置的實(shí)物與結(jié)構(gòu)圖該檢測裝置的轉(zhuǎn)臺(tái)是兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)臺(tái)，其傳動(dòng)比分別為180和90，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為42BYG250CⅡ，角距為1．8°。待測角編碼器為雷尼紹(RENISHAW)52mm絕對(duì)式環(huán)形光柵。角編碼器檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下:1)能夠自動(dòng)完成整周檢測，其間不需要人工干預(yù);2)可設(shè)置的檢測參數(shù)包括:單步檢測角度、單步檢測圖像數(shù)、檢測數(shù)據(jù)保存路徑等;3)具備轉(zhuǎn)臺(tái)控制調(diào)試所需的基本功能:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)、增量轉(zhuǎn)動(dòng)、零點(diǎn)設(shè)置及保存、自動(dòng)恢復(fù)零點(diǎn)等;4)實(shí)時(shí)采集并顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角、速度等信息;5)實(shí)時(shí)采集并顯示角編碼器的轉(zhuǎn)角讀數(shù);6)設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)限位，限位范圍為－1°～361°，且可方便取消及恢復(fù)限位;7)能夠給CCD相機(jī)發(fā)送曝光脈沖，脈沖頻率及數(shù)目可調(diào)，并能夠同步采集角編碼器讀數(shù);8)下轉(zhuǎn)臺(tái)重復(fù)定位誤差絕對(duì)值小于4"。針對(duì)上述要求，并結(jié)合檢測裝置轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)的情況，選用了型號(hào)為DM400的雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。另外，由于美國DeltaTau公司的PMAC卡具有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制能力和豐富的可擴(kuò)展性［6］。選擇了以PMAC為核心來構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。2硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)以PMAC運(yùn)動(dòng)控制器為核心，本

了以PMAC為核心來構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。2硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)以PMAC運(yùn)動(dòng)控制器為核心，本系統(tǒng)選用的具體型號(hào)為TurboPMAC2-Eth-lite控制器(clipper)。它功能強(qiáng)大而且結(jié)構(gòu)緊湊，可同時(shí)處理8軸的計(jì)算，具有100Mbps以太網(wǎng)接口并內(nèi)嵌了PID/陷波/前饋伺服算法的功能。高速響應(yīng)性和高精度位置控制使其可用于絕大部分高精度運(yùn)動(dòng)控制的場合，比如高精度轉(zhuǎn)臺(tái)控制或者天文望遠(yuǎn)鏡控制等［2，7］。此外，基于PMAC卡的I/O擴(kuò)展設(shè)備和運(yùn)動(dòng)寄存器，可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集［8］。2．1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)檢測控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，該系統(tǒng)主要由PMAC運(yùn)動(dòng)控制單元(包括Clipper卡、附件卡和轉(zhuǎn)接板)、轉(zhuǎn)臺(tái)(含電機(jī))、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光柵角編碼器數(shù)據(jù)采集單元(包括光柵角編碼器和讀數(shù)頭)和CCD相機(jī)等組成。工作站作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，由其完成檢測系統(tǒng)控制的人機(jī)交互及數(shù)據(jù)采集。PMAC控制器是控制系統(tǒng)的下位機(jī)，主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制、編碼器數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)，以及圖像數(shù)據(jù)采集的控制。圖2角編碼器檢測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2．2硬件參數(shù)配置硬件系統(tǒng)搭建完成后還需要對(duì)PMAC卡進(jìn)行參數(shù)配置，參數(shù)配置主要包括:脈沖+方向信號(hào)參數(shù)配置、I/0端口參數(shù)配置和讀數(shù)頭通信協(xié)議參數(shù)配置。步進(jìn)電機(jī)的脈沖加方向控制模式可通過PMAC自帶的全數(shù)字脈沖頻率調(diào)制(PFM)電路實(shí)現(xiàn)，其信號(hào)通過轉(zhuǎn)接板DTC—8B的1#，2#軸分別控制上轉(zhuǎn)臺(tái)和下轉(zhuǎn)臺(tái)。為了獲取這一信號(hào)，PMAC必須正確設(shè)置相關(guān)的I變量才能使PFM電路正常工作。這里需設(shè)置I7016=3，作用是設(shè)置第一個(gè)通道輸出模式為PFM。為了實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)采集控制，選擇PMAC提供的通用數(shù)字輸入輸出端口(J9)，，該接口包括8組輸出/入端口(MO1～MO8，MI1～MI8)和1組+5V供電端。選擇其中一組輸出端口MO1用于發(fā)送外部?

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【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2629296