基于电感式位移传感器的调焦机构设计.pdf

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1、116传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DO1：10．13873／J．1000-9787(2016)02-0116--04基于电感式位移传感器的调焦机构设计殷娣娣，王亚辉，郭港(1．中国科学院光束控制重点实验室。四川成都610209；2．中国科学院光电技术研究所，四川成都610209；3．中国科学院大学，北京100049)摘要：调焦机构是大型光电跟踪设备和变焦距镜头的重要组成部分，调焦精度直接影响整个跟踪控制系统的性能。目前调焦机构大多采用光栅尺作为位移的采集和反馈单元来

2、实现系统的闭环控制，其主要缺陷是体积大、温度适应性差，不能满足对温度要求高的工作环境。设计了一种由电感式直线位移传感器、DSP＆FPGA调焦控制板卡、步进电机以及电动平移台组成的宽温调焦机构。详细介绍了系统整体架构、各个单元的硬件实现以及软件操作流程，系统性能参数分析和调焦实验结果表明设计能够满足要求。关键词：调焦机构；电感式位移传感器；现场可编程门阵列；数字信号处理中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0116-04Focusingmechanismdesignbasedoninductivedispla

3、cementsensorYINDi．di’，f。WANGYa—hui，GUOGang’。'。(1．KeyLaboratoryofOpticalEngineering，ChineseAcademyofSdences，Chengdu610209，China；2．InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；3．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Focu

4、singmechanismisanessentialpartoflarge-scalephotoelectrictrackingdeviceandzoomlens，performanceofwholetrackingcontrolsystemisdirectlydeterminedbyfocusingprecision．Atpresent，mostfocusingmechanismsadoptgratingiulerasacquisitionofdisplacementandfeedbackunittorealizeclosed—loopcontro

5、lofsystem，theirmajorshortagesarebulkysizeandpoortemperatureadaptabilitywhichcannotmeetrequirementofhightemperatureworkingenvironment．Designawidetemperaturefocusingmechanismincludinganinductivelineardisplacementsensor，aDSP＆FPGAfocusingcontrolcard，asteppermotor，andanelectricdispl

6、acementplatform．Systemarchitecture，hardwareimplementationandsoftwareflowareintroducedindetail，systematicparametersanalysisandexperimentalresuhsindicatethatthisdesigncansatisfyrequirements．Keywords：focusingmechanism；inductivedisplacementsensor；fieldprogrammablegatearray(FPGA)；di

7、gitalsignalprocessing(DSP)0引言要求高，其温度适应性也是必须考虑的参考指标。目前，调光电跟踪系统在天文观测、靶场测量、航空航天等众多焦机构一般采用光栅尺作为位移量的反馈单元，虽然精度领域有着广泛应用。系统在对运动的目标进行跟踪测量达到要求，但其体积大、且易受环境温度的影响，难以满足时，目标与设备距离的变化会引起像面位置变化造成目标苛刻的工作环境要求。为避免这些不利因素，本文设计采像点离焦，影响成像的质量。为了获取清晰的跟踪图像，应用LDR-CA-10型电感式位移传感器采集位移量以实现闭对镜组进行实时调焦，使得跟踪设备光学系统

8、的焦距、视场环控制。与传统的光栅尺位置反馈相比，LDR—CA一10型传能够根据探测目标位置的改变而改变，确保