3.實驗驗證與精度分析

　　3.1 實驗驗證

　　調焦系統由安裝在望遠物鏡筒上的光學機械部分和電控部分組成。光學機械部分包括調焦組件、變倍組件等。電控系統以DSP2833為核心處理器，利用FPGA實現時序和邏輯控制，配以外圍電路、執行電機及位置反饋部件。電控系統位置反饋采用精密線繞電位器和光柵尺，執行電機采用步進電機、超聲電機和永磁直流電機。變倍系統兩端靠電限位和機械限位來保證定位。

　　根據以上設計方案進行實踐，調焦電控系統采用兩塊電路板進行工作，分別為控制電路板和功率驅動板。圖4為控制電路板，圖5為功率驅動板。通過試驗，較好的完成了紅外電視自動調焦及變倍功能。

　　3.2 精度分析

　　3.2.1 紅外電視調焦控制

　　紅外電視調焦范圍為200m~∞，調焦執行電機選用海頓直線電機型號為21000系列Size 8直線步進電機，步長為0.0015mm，其工作電壓為5V，每相電流為0.24A，在每秒鐘1000步的速度下可產生60N的推力。滿足使用要求。位置反饋采用增量式光柵尺。

　　調焦電控系統誤差來源是直線步進電機的步長與光柵尺的精度。直線步進電機步長0.0015mm.由以上條件計算得出如下結論：

　　a）直線步進電機步長為0.0015mm，調焦機構的分辨力為直線步進電機的步長為0.0015mm;b）采用光柵尺作為位置測量傳感器，其測量精度高，其測量精度可達5μm，滿足±0.01mm的分辨力精度要求；c）每秒鐘1000步的速度是電機的常用速度，也就是每秒鐘行程為1.5mm，因此該速度滿足調焦時間的要求。

　　3.2.2 紅外電視變倍控制紅外兩檔變倍電機選用江蘇春生公司的超聲電機，型號為TRUM-60.紅外變倍系統為100mm/300mm兩檔變倍，采用半自動控制方式，由電控系統控制超聲電機切換變倍鏡組，從而切換紅外電視的焦距。

　　超聲電機的斷電自鎖特性保證了旋轉變倍機構的穩定性。超聲電機斷電自鎖力矩大于其驅動力矩30%左右。超聲電機的旋轉軸與變倍鏡組的外殼直接連接，這種結構簡單可靠，并且占用空間小。

　　由于超聲電機的轉速可以達到4~150r/min，對于這種只需要轉動90度的變倍機構，如果要求切換時間小于2s，則只要轉速n滿足：

　　就可以滿足使用要求。因此采用的超聲電機完全滿足技術要求。

　　4.結論

　　光電跟蹤測量系統紅外電視的調焦控制是該系統能夠穩定高精度跟蹤目標的關鍵技術，采用DSP為核心處理器、FPGA為時序和邏輯控制器設計的紅外電視調焦控制器，通過實踐檢驗和精度分析，滿足了光電跟蹤系統根據目標距離、環境溫度等參數實時進行焦距調整的技術指標要求。