光电望远镜安全防护装置及防护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电望远镜领域，特别地，涉及一种光电望远镜安全防护装置及防护方法。
【背景技术】
[0002]大型光电望远镜通常完成对天文目标的观测任务，伺服系统是望远镜实现跟踪、定位任务的核心部件，设计安全防护装置是为了在电机驱动器故障或者电动机运行异常时使望远镜能够快速、平稳停车，以避免设备和人员的危险事故发生。电机驱动器故障会导致望远镜运动失控、运动异常等，如飞车，由于大型光电望远镜惯量很大，如若飞车，撞击机械限位时冲击很大，轻则导致机械限位撞毁；重则导致机上光学系统损坏等灾难性的后果。因此，设计可靠的大型光电望远镜安全防护装置，使望远镜在运行异常或者紧急情况时能够快速停车，对于确保人员和设备安全非常重要。
[0003]大型光电望远镜的伺服系统通常采用永磁无刷力矩电动机，其优点是功率密度高，体积小，电子换向代替机械换向，避免了传统有刷电动机因电刷磨损和打火故障而需要经常维修的问题。大型光电望远镜的运动特点有:转速低、惯量大、力矩大、有位置限位，机上系统复杂，标定后不允许再发生位移和剧烈振动。因此，大型光电望远镜运行异常时，一方面要求可以快速停车，另一方面又要求刹车过程尽量平稳、不发生振动和冲击。
[0004]对于大型光电望远镜，可以采用电气短接的能耗制动，将动能以发热的形式消耗在电动机绕组上，电路和控制都很简单，制动过程也比较平稳，但是制动力矩随着电动机转速降低而减小，导致制动时间较长；如果单独采用制动力矩很大的机械制动器刹车制动，可以使大型光电望远镜快速停车，但是其体积庞大、设备复杂，油路或制动间隙等需要定期维护，维护成本较高，并且制动过程冲击和振动都较大，会影响大型光电望远镜的正常工作状态。对于电气制动中的回馈制动，由于设计控制都很复杂，也不符合大型光电望远镜对于安全可靠性的要求。工控领域现有的能耗制动，通常是将动能消耗在外接的功率电阻上，这种制动方式依赖于电机驱动器的全桥电路，一旦电机驱动器故障，能耗制动电路往往也会失效，所以也不适合大型光电望远镜的安全防护装置。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种光电望远镜安全防护装置及防护方法，以解决现有的能耗制动的制动时间长且跟随电机驱动器故障失效及针对大型光电望远镜的机械制动器刹车制动设备复杂、维护成本高、制动过程中冲击和振动大的技术问题。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
根据本发明的一个方面，提供一种光电望远镜安全防护装置，包括:
检测装置，用于监测光电望远镜的实时运行状态并生成实时监测信号；
微处理器，连接检测装置，用于接收实时监测信号并根据实时监测信号是否处于预设阈值的范围判断光电望远镜的故障状态，根据故障状态输出控制信号给制动执行机构； 制动执行机构包括:
电气制动单元，连接微处理器，用于切换光电望远镜的电动机的正常电动工作状态与能耗制动状态；
机械制动单元，连接微处理器，用于在光电望远镜的电动机的转速达到机械制动器切入速度时启动机械制动器工作。
[0007]进一步地，检测装置包括:
用于检测光电望远镜实时运行状态的检测单元，检测单元将实时监测信号通信传递给微处理器；
实时监测信号包括:望远镜位置信号、电动机电流信号、电机驱动器直流电源电压信号、电动机温度信号、限位开关信号、电机驱动器故障信号及手动急停信号中的一种或者多种。
[0008]进一步地，电气制动单元包括:
驱动放大器，连接微处理器，用于接收微处理器的控制信号并转换为电信号以驱动电控开关；
电控开关，连接切换开关组件，用于经切换开关组件控制光电望远镜的电动机的正常电动工作状态与能耗制动状态的切换。
[0009]进一步地，电控开关为继电器；
切换开关组件为接触器组，包括:用于控制电机驱动器与电动机之间导通/断开的第一接触器，用于控制能耗制动电路与电动机之间导通/断开的第二接触器。
[0010]进一步地，第一接触器、第二接触器的主触点经机械联锁装置构成机械互锁，和/或
第一接触器、第二接触器的控制线圈电气互锁。
[0011]进一步地，微处理器经通信接口连接显示装置，显示装置接收并显示光电望远镜的实时监测信号信息。
[0012]进一步地，微处理器经通信接口连接上位机，用于接收经上位机设置的预设阈值或者传递微处理器生成的故障代码给上位机。
[0013]进一步地，机械制动单元包括:
与微处理器连接的机械制动接口，机械制动接口用于接收微处理器的控制信号并使能或者停止机械制动器工作。
[0014]根据本发明的另一方面，提供一种光电望远镜安全防护方法，包括:
实时监测光电望远镜的实时运行状态并生成实时监测信号；
根据实时监测信号是否处于预设阈值的范围判断光电望远镜的故障状态，根据故障状态输出控制信号；
根据控制信号将光电望远镜的电动机由正常电动工作状态切换至能耗制动状态进行能耗制动，直至电动机的转速达到机械制动器切入速度；
启动机械制动器对电动机进行机械制动。
[0015]本发明具有以下有益效果:
本发明光电望远镜安全防护装置及防护方法，利用了电气短接的能耗制动和机械制动的原理，结合两种制动方法的特点，扬长避短，先经能耗制动将动能转换为热能，在电动机转速达到切入速度时则启动机械制动器机械制动，使得电动机在较高转速时采用能耗制动，制动力矩大，减速平稳、快速，且当转速较低时，切入机械制动器刹车制动，此时振动和冲击已经减小，简化了机械制动器的结构，使大型光电望远镜的电机驱动器故障或者电动机运行异常(如飞车）时，可以快速、平稳的制动停车。
[0016] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例光电望远镜安全防护装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例检测装置的结构示意图；
图3是本发明优选实施例接触器组的连接示意图；
图4是本发明优选实施例光电望远镜安全防护方法的流程示意图。
[0018]附图标记说明：
1、微处理器；2、13、21、数字接口；3、驱动放大器；4、继电器；5、接触器组；51、第一接触器；52、第二接触器；6、电动机；7、检测装置；8、电机驱动器；9、能耗制动电路；10、11、
16、通信接口； 12、显示装置；14、机械制动接口； 15、声光指示灯；17、霍尔传感器；18、模拟信号调理电路；19、PTC热敏电阻电路；20、数模转换器；22、急停按钮。
【具体实施方式】
[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0020]参照图1，本发明的优选实