专利名称：用于多目标望远镜光纤观测单元的电零位定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对多目标望远镜的光纤观测单元进行定位的装置。
本发明的技术解决方案如下在光纤观测单元的双回转机构中，回转臂上设置动触点，动触点的回转圆周上设置静触点，其中动触点与控制器中的低电平端相连，静触点与控制器的数据端相连、同时通过限流电阻与控制器中的高电平端相连，控制器的驱动输出端与回转臂驱动电机的输入端相连。
在上述方案中，控制器中所采用的计算机控制程序的具体步骤如下①读入电机所需运行的脉冲数和运转方向；②判断运转方向是否为回零位方向，是则继续，否则返回主程序；③发出一个控制脉冲；④判断是否到达零位；⑤否则返回步骤③，是则停发控制脉冲、返回主程序。
由于光纤观测单元采用的是双回转机构(如
图1所示)，为提高光纤观测单元的运动精度和可靠性，应设计一个绝对零位作为单元运动的基准起点，使每次的定位动作可以从零位出发，以减小累积误差、简化控制方案、还可在单元运转异常时作为复位基准。由于每个光纤观测单元的整体尺寸较小(径向尺寸26mm)、而整个LAMOST中要安装4000个以上的光纤观测单元，这就要求零位定位部件的结构简单、尺寸小，并且定位可靠，重复精度高。
本发明所提出的电零位定位装置是在已有的光纤观测单元的双回转机构中增设电控部件，即动、静触点及相应的控制器等。其中的定位部件结构如图2～4所示。动触点分别与每个光纤观测单元中的中心回转臂及偏心回转臂相连、最好设置在回转臂的端点处；静触点设置在动触点的回转圆周上，可以专门设置相应的挡块，也可以利用每个光纤观测单元中的中心回转臂及偏心回转臂周围的相对静止部件(如挡圈、轴套)，其中中心回转臂的静触点可以设置在圆周上的任何位置，而偏心回转臂的静触点应该设置在合适的位置、使偏心回转臂的零位处于整个双回转机构的中心；动、静触点与其相连部件之间通过绝缘层隔离，以避免触点短路。动触点和静触点可分别选用球面和平面的形状，使工作时动、静触点之间的接触力很小，不易磨损，而且接触性能良好。
电零位定位装置的电路部分，如图5所示。动触点M1与控制器12的低电平端(如接地端GND)相连接。静触点S1一方面与控制器的数据端接口D0相连(这个接口既可以是电机运动控制卡的数字I/O接口，也可以是计算机的通讯接口等)，同时还通过限流电阻R与控制器的高电平端(如电源端VCC)相连接；控制器的驱动输出端与回转臂驱动电机11的输入端相连。动触点M1与静触点S1未接触时S1处于高电平，而动触点与静触点一旦接触时S1就处于低电平，亦即控制器数据端接口就会同时变为低电平。根据数据端信号的变化，控制器即作出相应的判断，控制驱动电机的运行或停止。
控制器可以采用现有的电机运动控制卡，也可以直接采用计算机(如PC机)。当采用控制卡时，其控制模式是固化在内部的，只要选用合适的型号即可(控制卡的输出信号为脉冲信号)；当采用计算机时，可编制相应的控制程序进行控制，使其输出相应的脉冲信号。
计算机控制程序的具体步骤如下①读入电机所需运行的脉冲数和运转方向；②判断运转方向是否为回零位方向，是则继续，否则返回主程序；③发出一个控制脉冲(使电机走一步)；④判断是否到达零位；⑤否则返回步骤③，是则停发控制脉冲(使电机停转)、返回主程序。
电零位定位装置的工作过程如下由两个步进电机分别驱动中心回转臂1和偏心回转臂2的转动，控制器12发出控制脉冲使步进电机11工作。工作时首先将光纤头3的终点坐标转换成脉冲数和运转方向，当运转方向与回零方向一致时，回零控制程序开始工作。控制器12每次发出一个控制脉冲后，控制程序实时读取控制器12接口的电平信号DO，一旦出现低电平，说明动触点和静触点相接触，回转臂1或2到达零位，控制器12立即终止发相应步进电机11的驱动脉冲，步进电机即会停止转动，等待进入下一个运行周期。
综上所述，本发明所提出的电零位定位装置应用在LAMOST光纤定位单元中，中心回转臂和偏心回转臂上都安装了这种零定位装置，每次观测完毕光纤头都回零位，再进行下一次定位，这样消除了积累误差。由于这种定位装置的尺寸非常小，因此不会对光纤定位单元的运动产生影响。这种零定位装置不仅可以消除光纤观测单元在连续观测过程中所产生的累积误差，而且其定位精度较高(实验表明，它的定位精度约3μm)，足以满足光纤检测单元的定位要求(＜40μm)。同时，它还具有结构简单，不会产生机械死锁的特点；由于触点所受的接触应力很小，还大大延长了它的精度寿命。
附图2为电零位定位装置中定位部件的机械结构图。
附图3为附图2的B向视图。
附图4为附图2的A向视图。
附图5为电零位定位装置的电路原理图。
附图6为电零位定位装置的控制程序框图。
权利要求
1.一种用于多目标望远镜光纤观测单元的电零位定位装置，其特征为在光纤观测单元的双回转机构中，回转臂(1和2)上设置动触点(4和6)，动触点的回转圆周上设置静触点(5和7)，其中动触点与控制器(12)中的低电平端相连，静触点与控制器中的数据端相连、同时通过限流电阻与控制器中的高电平端相连，控制器的驱动输出端与回转臂驱动电机(11)的输入端相连。
2.如权利要求1所述的用于多目标望远镜光纤观测单元的电零位定位装置，其特征为控制器中所采用的计算机控制程序的具体步骤如下①读入电机所需运行的脉冲数和运转方向；②判断运转方向是否为回零位方向，是则继续，否则返回主程序；③发出一个控制脉冲；④判断是否到达零位；⑤否则返回步骤③，是则停发控制脉冲、返回主程序。
全文摘要
本发明是一种用于多目标望远镜光纤观测单元的电零位定位装置，它涉及对多目标望远镜的光纤观测单元进行定位的装置。本发明是在已有的光纤观测单元的双回转机构中增设电控部件，即动、静触点及相应的控制器等。其中，回转臂上设置动触点，动触点的回转圆周上设置静触点，动触点、静触点分别与控制器中的低电平端、高电平端相连，控制器的驱动输出端与回转臂驱动电机的输入端相连，通过控制器的脉冲信号控制驱动电机的动作。本发明可以消除光纤观测单元在连续观测过程中所产生的累积误差，而且其定位精度较高。同时，它还具有结构简单、尺寸非常小的特点，因此不会产生机械死锁、也不会对光纤观测单元的运动产生影响。
文档编号G02B7/182GK1407363SQ0112716
公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月28日 优先权日2001年8月28日
发明者翟超, 邢晓正, 胡红专, 李为民, 俞巧云 申请人:中国科学技术大学