光電望遠鏡安全防護裝置及防護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電望遠鏡領域，特別地，涉及一種光電望遠鏡安全防護裝置及防護方法。
【背景技術】
[0002]大型光電望遠鏡通常完成對天文目標的觀測任務，伺服系統是望遠鏡實現跟蹤、定位任務的核心部件，設計安全防護裝置是為了在電機驅動器故障或者電動機運行異常時使望遠鏡能夠快速、平穩停車，以避免設備和人員的危險事故發生。電機驅動器故障會導致望遠鏡運動失控、運動異常等，如飛車，由于大型光電望遠鏡慣量很大，如若飛車，撞擊機械限位時沖擊很大，輕則導致機械限位撞毀；重則導致機上光學系統損壞等災難性的后果。因此，設計可靠的大型光電望遠鏡安全防護裝置，使望遠鏡在運行異常或者緊急情況時能夠快速停車，對于確保人員和設備安全非常重要。
[0003]大型光電望遠鏡的伺服系統通常采用永磁無刷力矩電動機，其優點是功率密度高，體積小，電子換向代替機械換向，避免了傳統有刷電動機因電刷磨損和打火故障而需要經常維修的問題。大型光電望遠鏡的運動特點有:轉速低、慣量大、力矩大、有位置限位，機上系統復雜，標定后不允許再發生位移和劇烈振動。因此，大型光電望遠鏡運行異常時，一方面要求可以快速停車，另一方面又要求剎車過程盡量平穩、不發生振動和沖擊。
[0004]對于大型光電望遠鏡，可以采用電氣短接的能耗制動，將動能以發熱的形式消耗在電動機繞組上，電路和控制都很簡單，制動過程也比較平穩，但是制動力矩隨著電動機轉速降低而減小，導致制動時間較長；如果單獨采用制動力矩很大的機械制動器剎車制動，可以使大型光電望遠鏡快速停車，但是其體積龐大、設備復雜，油路或制動間隙等需要定期維護，維護成本較高，并且制動過程沖擊和振動都較大，會影響大型光電望遠鏡的正常工作狀態。對于電氣制動中的回饋制動，由于設計控制都很復雜，也不符合大型光電望遠鏡對于安全可靠性的要求。工控領域現有的能耗制動，通常是將動能消耗在外接的功率電阻上，這種制動方式依賴于電機驅動器的全橋電路，一旦電機驅動器故障，能耗制動電路往往也會失效，所以也不適合大型光電望遠鏡的安全防護裝置。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種光電望遠鏡安全防護裝置及防護方法，以解決現有的能耗制動的制動時間長且跟隨電機驅動器故障失效及針對大型光電望遠鏡的機械制動器剎車制動設備復雜、維護成本高、制動過程中沖擊和振動大的技術問題。
[0006]本發明采用的技術方案如下:
根據本發明的一個方面，提供一種光電望遠鏡安全防護裝置，包括:
檢測裝置，用于監測光電望遠鏡的實時運行狀態并生成實時監測信號；
微處理器，連接檢測裝置，用于接收實時監測信號并根據實時監測信號是否處于預設閾值的范圍判斷光電望遠鏡的故障狀態，根據故障狀態輸出控制信號給制動執行機構； 制動執行機構包括:
電氣制動單元，連接微處理器，用于切換光電望遠鏡的電動機的正常電動工作狀態與能耗制動狀態；
機械制動單元，連接微處理器，用于在光電望遠鏡的電動機的轉速達到機械制動器切入速度時啟動機械制動器工作。
[0007]進一步地，檢測裝置包括:
用于檢測光電望遠鏡實時運行狀態的檢測單元，檢測單元將實時監測信號通信傳遞給微處理器；
實時監測信號包括:望遠鏡位置信號、電動機電流信號、電機驅動器直流電源電壓信號、電動機溫度信號、限位開關信號、電機驅動器故障信號及手動急停信號中的一種或者多種。
[0008]進一步地，電氣制動單元包括:
驅動放大器，連接微處理器，用于接收微處理器的控制信號并轉換為電信號以驅動電控開關；
電控開關，連接切換開關組件，用于經切換開關組件控制光電望遠鏡的電動機的正常電動工作狀態與能耗制動狀態的切換。
[0009]進一步地，電控開關為繼電器；
切換開關組件為接觸器組，包括:用于控制電機驅動器與電動機之間導通/斷開的第一接觸器，用于控制能耗制動電路與電動機之間導通/斷開的第二接觸器。
[0010]進一步地，第一接觸器、第二接觸器的主觸點經機械聯鎖裝置構成機械互鎖，和/或
第一接觸器、第二接觸器的控制線圈電氣互鎖。
[0011]進一步地，微處理器經通信接口連接顯示裝置，顯示裝置接收并顯示光電望遠鏡的實時監測信號信息。
[0012]進一步地，微處理器經通信接口連接上位機，用于接收經上位機設置的預設閾值或者傳遞微處理器生成的故障代碼給上位機。
[0013]進一步地，機械制動單元包括:
與微處理器連接的機械制動接口，機械制動接口用于接收微處理器的控制信號并使能或者停止機械制動器工作。
[0014]根據本發明的另一方面，提供一種光電望遠鏡安全防護方法，包括:
實時監測光電望遠鏡的實時運行狀態并生成實時監測信號；
根據實時監測信號是否處于預設閾值的范圍判斷光電望遠鏡的故障狀態，根據故障狀態輸出控制信號；
根據控制信號將光電望遠鏡的電動機由正常電動工作狀態切換至能耗制動狀態進行能耗制動，直至電動機的轉速達到機械制動器切入速度；
啟動機械制動器對電動機進行機械制動。
[0015]本發明具有以下有益效果:
本發明光電望遠鏡安全防護裝置及防護方法，利用了電氣短接的能耗制動和機械制動的原理，結合兩種制動方法的特點，揚長避短，先經能耗制動將動能轉換為熱能，在電動機轉速達到切入速度時則啟動機械制動器機械制動，使得電動機在較高轉速時采用能耗制動，制動力矩大，減速平穩、快速，且當轉速較低時，切入機械制動器剎車制動，此時振動和沖擊已經減小，簡化了機械制動器的結構，使大型光電望遠鏡的電機驅動器故障或者電動機運行異常(如飛車）時，可以快速、平穩的制動停車。
[0016] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是本發明優選實施例光電望遠鏡安全防護裝置的結構示意圖；
圖2是本發明優選實施例檢測裝置的結構示意圖；
圖3是本發明優選實施例接觸器組的連接示意圖；
圖4是本發明優選實施例光電望遠鏡安全防護方法的流程示意圖。
[0018]附圖標記說明：
1、微處理器；2、13、21、數字接口；3、驅動放大器；4、繼電器；5、接觸器組；51、第一接觸器；52、第二接觸器；6、電動機；7、檢測裝置；8、電機驅動器；9、能耗制動電路；10、11、
16、通信接口； 12、顯示裝置；14、機械制動接口； 15、聲光指示燈；17、霍爾傳感器；18、模擬信號調理電路；19、PTC熱敏電阻電路；20、數模轉換器；22、急停按鈕。
【具體實施方式】
[0019] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0020]參照圖1，本發明的優選實