一种光电平台图像自动调焦控制系统的制作方法

本发明属于光电技术领域，具体地是涉及一种光电平台图像自动调焦控制系统。

背景技术：

光电跟踪平台主要实现对目标的跟踪测量，一般都配备各种波段的探测相机，其成像质量好坏直接关系到任务的成败，因此设计一个好的自动调焦控制系统非常重要；以往光电跟踪平台自动调焦系统的控制器大都采用单片机作为处理器，但是单片机可靠性低、接口复杂、操作不方便而且集成度低，这些缺点都给光电跟踪平台自动调焦控制带来了困难。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种光电平台图像自动调焦控制系统；本发明改善了光电平台的图像自动调焦精度，实现了高性能的ｐｗｍ全数字化自动调焦控制系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统，其特征在于：包括fpga控制器、dsp控制器、四路串口芯片；所述的fpga控制器与dsp控制器之间通过pwm信号端口和capi信号端口相连，所述的fpga控制器与四路串口芯片之间通过fpga控制器的外部信号接口相连，所述的四路串口芯片的信号输入端分别连接有调焦控制模块、编码器；所述的fpga控制器的外部信号接口还连接有控制命令按键、时钟模块，所述的fpga控制器的pwm信号输出端口连接由电机驱动器，所述的电机驱动器的驱动信号输出端连接电机。

作为本发明的另一种优选方案，所述的dsp控制器与fpga控制器之间采用扩展总线方式连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述的fpga控制器采用cyclone公司的ep1c12q240c8型号芯片。

作为本发明的另一种优选方案，所述的dsp控制器采用ti公司的tms320f2812型号芯片。

作为本发明的另一种优选方案，所述的四路串口芯片采用st16c654型号芯片。

另外，本发明自动调焦控制系统的控制方式采用速度、位置双闭环控制结构，系统内环为速度环，系统外环为位置环，功率驱动、执行电机及调焦机构可统一看成被控对象，其传递函数可通过测量被控对象的开环响应特性来近似得出；速度反馈用来检测系统的速度，它通过对位置检测元件编码器的数据进行差分并滤波后得到；速度调节器是根据测出的被控对象传递函数而精心设计的，目的是希望提高系统的快速响应性，并降低系统的扰动误差；位置调节器是根据速度回路闭环的等效传递函数来进行设计，其目的是提高系统的跟踪精度和跟踪稳定性。

与现有技术相比，本发明有益效果是。

本发明所公开的一种光电平台图像自动调焦控制系统，结合fpga控制器、dsp控制器、四路串口芯片形成自动调焦控制系统，在光电跟踪平台上的应用效果较好，调焦精度较高；同时由于基于嵌入式dsp的光电平台图像自动调焦控制系统是基于图像实时闭环的，不需要手动调焦，所以在调焦响应速度上也优于传统的自动调焦系统；实现了高性能的ｐｗｍ全数字化自动调焦控制系统。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统的整体结构示意图。

图2是本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统的dsp控制器与fpga控制器的连接原理框图。

图3是本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统的系统控制结构图。

具体实施方式

结合附图1所示，本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统，其特征在于：包括fpga控制器、dsp控制器、四路串口芯片；所述的fpga控制器与dsp控制器之间通过pwm信号端口和capi信号端口相连，所述的fpga控制器与四路串口芯片之间通过fpga控制器的外部信号接口相连，所述的四路串口芯片的信号输入端分别连接有调焦控制模块、编码器；所述的fpga控制器的外部信号接口还连接有控制命令按键、时钟模块，所述的fpga控制器的pwm信号输出端口连接由电机驱动器，所述的电机驱动器的驱动信号输出端连接电机。

作为本发明的另一种优选方案，所述的dsp控制器与fpga控制器之间采用扩展总线方式连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述的fpga控制器采用cyclone公司的ep1c12q240c8型号芯片。

作为本发明的另一种优选方案，所述的dsp控制器采用ti公司的tms320f2812型号芯片。

作为本发明的另一种优选方案，所述的四路串口芯片采用st16c654型号芯片。

另外，如图3所示的，本发明一种光电平台图像自动调焦控制系统的系统控制结构图；本发明自动调焦控制系统的控制方式采用速度、位置双闭环控制结构，系统内环为速度环，系统外环为位置环，功率驱动、执行电机及调焦机构可统一看成被控对象，其传递函数可通过测量被控对象的开环响应特性来近似得出；速度反馈用来检测系统的速度，它通过对位置检测元件编码器的数据进行差分并滤波后得到；速度调节器是根据测出的被控对象传递函数而精心设计的，目的是希望提高系统的快速响应性，并降低系统的扰动误差；位置调节器是根据速度回路闭环的等效传递函数来进行设计，其目的是提高系统的跟踪精度和跟踪稳定性。

本发明自动调焦所需要的调焦控制模块的调焦量信号和编码器位置检测数据均是通过四路串口芯片st16c654传递的，st16c654是高性能的多路串口芯片，支持rs422方式和rs232方式串行通信，传输波特率达到460.8kb/s，它的最高通信速率可以达到1.5mbps，同时他具有64字节的fifo，并且同时支持中断方式和查询方式接收数据。dsp控制器采集800hz的时统采样中断信号是通过dsp控制器的事件管理器的捕获单元capi端口来实现的，dsp进行控制运算是以此中断信号作为采样周期。dsp控制器作为控制系统的核心，采集到各种控制算法需要的各种数据之后，通过控制运算，计算出控制电机运转的输出量，将其送到fpga控制器，fpga控制器负责将其转换成控制电机驱动器所需的pwm控制信号，从而控制电机按照控制规律合理的运行。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种光电平台图像自动调焦控制系统，包括FPGA控制器、DSP控制器、四路串口芯片；所述的FPGA控制器与DSP控制器之间通过PWM信号端口和CAPI信号端口相连，所述的FPGA控制器与四路串口芯片之间通过FPGA控制器的外部信号接口相连，所述的四路串口芯片的信号输入端分别连接有调焦控制模块、编码器；所述的FPGA控制器的外部信号接口还连接有控制命令按键、时钟模块，所述的FPGA控制器的PWM信号输出端口连接由电机驱动器，所述的电机驱动器的驱动信号输出端连接电机。本发明改善了光电平台的图像自动调焦精度，实现了高性能的ＰＷＭ全数字化自动调焦控制系统。

技术研发人员：许亚夫
受保护的技术使用者：许亚夫
技术研发日：2017.10.31
技术公布日：2019.05.07