一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法及系统

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	一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法及系统
	柳光乾; 穆恒宇; 刘荣辉
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202310105811.7
申请号	CN202310105811.7
	2023-04-11
申请日期	2023-02-13
公开（公告）号	CN115793722A ; CN115793722B
公开日期	2023-03-14
IPC 分类号	G05D3/12
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	授权
授权日期	2023-04-11
学科领域	天文学
产权排序	1
摘要	本发明涉及天文望远镜的精密跟踪控制领域，具体涉及一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法及系统。该方法是首先对太阳望远镜的库德焦面进行二次成像，以获取所需的日面局部像；然后计算出日面局部像的偏移量，即跟踪误差，并解算成望远镜折轴光路中出瞳处反射镜促动器的控制信号；控制系统接收到促动器的控制信号后，实时控制促动器以调节望远镜系统中光学元件的姿态，使库德焦面的图像稳定在给的目标位置。本发明首次采用地平式太阳望远镜库德焦面的跟踪误差对折轴光路中出瞳处的反射镜进行闭环控制，实时调整后端光路，使库德焦面的日面图像长时间保持在指定的位置，提高了地平式太阳望远镜库德焦面对太阳长时间的跟踪精度。
主权项	1.一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法，其特征在于，该高精度跟踪方法应用于地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，所述地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统包括望远镜系统、二次成像系统和误差解算与控制系统；所述高精度跟踪方法包括以下步骤：通过二次成像系统对太阳望远镜的库德焦面进行二次成像，获得所需的日面局部像；计算出所述日面局部像的偏移量，即跟踪误差，并解算生成望远镜折轴光路中瞳面处反射镜促动器的控制信号；误差解算与控制系统的促动器接收所述控制信号，并实时调节所述望远镜系统中光学元件的姿态进行转动控制，使库德焦面的图像稳定在指定位置。 2.如权利要求1所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法，其特征在于，所述地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法中，所述误差解算与控制系统实时采集日面图像并解算出跟踪误差，转换为促动器的驱动控制信号，所述误差解算与控制系统实时闭环控制所述望远镜系统中光学元件的姿态，基于图像检测到折轴光路调整。 3.如权利要求2所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法，其特征在于，所述望远镜系统中光学元件为望远镜折轴光路中的光学器件，所述光学器件为望远镜折轴光路中的反射镜，反射镜为低频率的实时闭环控制。 4.一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，该系统包括望远镜系统、二次成像系统和误差解算与控制系统；所述望远镜系统为待实施高精度跟踪控制的太阳望远镜，所述太阳望远镜的光学系统由主光系统和引导光学系统两部分组成，用于对太阳进行高分辨率成像，并通过引导光路将太阳像延伸至库德焦面；所述二次成像系统由透镜组和相机组成，用于对库德焦面的太阳像进行二次成像，获得所需的日面局部像；所述误差解算与控制系统由图像采集与图像处理系统和促动器控制系统组成，用于实时采集日面图像并解算出跟踪误差，转换为促动器的驱动控制信号，对望远镜系统中引导光学系统出瞳处的平面反射镜进行转动控制。 5.如权利要求4所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述太阳望远镜的结构为地平式机架，所述太阳望远镜的光学系统为格里高利光学系统，所述格里高利光学系统用于对太阳进行成像，将太阳像成像在格里高利焦点。 6.如权利要求5所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述引导光学系统用于将格里高利焦点处的太阳像成像延伸到库德焦点，所述引导光学系统由多个平面反射镜组成，用于使望远镜的主光轴穿过望远镜的高度机械轴、方位机械轴和消旋机械轴；其中，一个平面反射镜设置在格里高利光学系统的出瞳位置，该反射镜的镜室安装有两个促动器，促动器安装在X方向和Y方向正交位置，用于驱动反射镜的运动。 7.如权利要求4所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述二次成像系统的透镜组用于对太阳进行二次成像，将库德焦面的像再次转换为满足跟踪误差检测所需要的视场和分辨率；其中，所述透镜组分别为场镜、准直镜以及成像镜，所述相机安装在成像镜的焦面上。 8.如权利要求6所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述误差解算与控制系统还用于计算出日面局部像的偏移量，将所述偏移量解算成望远镜折轴光路中二维促动器X方向和Y方向的运动量，并发送给促动器控制系统。 9.如权利要求8所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述促动器控制系统还用于在接收到控制指令后向二维促动器X方向和Y方向输出运动信号，驱动促动器进行X方向和Y方向动作，带动望远镜系统中引导光路出瞳面处的反射镜运动，使出瞳之后的光轴运动后将日面局部像调回到目标位置。 10.如权利要求9所述的地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪系统，其特征在于，所述日面局部像的偏移量通过比例变换和坐标变换，转化成望远镜二次成像系统中出瞳位置反射镜X和Y方向的控制量，其中，所述坐标变化为将相机图像的X方向和Y方向偏移量转化为出瞳镜X方向和Y方向促动器的运动量。
语种	中文
专利代理人	王清娟
代理机构	北京腾远知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25866
专题	天文技术实验室
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	柳光乾,穆恒宇,刘荣辉. 一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法及系统. ZL202310105811.7[P]. 2023-04-11.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN115793722A-一种地平式太阳（988KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文
CN115793722B-一种地平式太阳（1010KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文