[发明专利]基于加速度计的大型光电望远镜辅助安全保护系统

说明书

本发明涉及一种基于加速度计的大型光电望远镜辅助安全保护系统，包括：两个正六面体，其分别被安装在光电望远镜方位轴和俯仰轴的旋转平面内，并且距离旋转中心一定距离的位置；六个加速度计，每三个加速度计分别被固定在一个所述正六面体的三个垂直面上，分别感受三维空间相互垂直的三个方向的加速度。当望远镜电控系统发生异常或者依赖于电控系统的安全保护系统失灵时，此保护系统能够起到及时报警并且预防灾难性事故发生的作用，是大型望远镜已有保护系统的一套有效的辅助安全保护系统。

技术领域

本发明涉及大型光电望远镜技术领域，具体涉及一种基于加速度计的大型光电望远镜辅助安全保护系统。

背景技术

大型光电望远镜是涉及光学、精密机械、电子学、精密控制等领域于一体的大型复杂设备，设备的惯量大，包含的精密光学元件众多，且造价昂贵，控制系统一旦出现失控或者飞车现象，将有可能对设备及现场操作人员造成不可估量的损失，因此随着光电望远镜口径逐渐变大，对望远镜保护系统也提出了越来越高的要求。

目前已有大型光电望远镜的保护一般采用如下两方面的措施：

(1)从电子学控制的角度，在控制软件中，设置故障标志位，通过读取系统相关传感器(如光电编码器、电流传感器等)的值对系统位置、速度、电流、电压等信号进行实时监测，从而进行故障判断、预警和处理。当判断读取信号异常时，对故障标志位进行设置，同时判断在不造成恶劣后果前，通过电控软件对系统进行开环或者闭环制动，以免造成系统失控。但是这个方法依赖于系统自有的传感器设备信号，并且制动方式是采用电控软件的软制动方式，具有一定的局限性，尤其是当电控软件发生死循环或者无响应时无法对失控系统进行及时的制动。

(2)从机械设计角度，对系统设置机械限位，它能够使得系统在失控或者飞车时能够在机械限位处强制停止，但是这有可能会给系统带来较大加速度的冲击，存在安全隐患，并且当系统失控、速度较大时，有可能冲破机械限位，造成更大的损失。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于加速度计的大型光电望远镜辅助安全保护系统，它使用惯性测量元件——加速度计来实时监控望远镜的运行状态，当系统发生异常运行(如飞车、超速或受到较大冲击等)时，它能够立即检测到并关闭电机驱动器使系统停止运行，以免造成系统失控的恶劣后果。由于本发明是一套独立于望远镜控制系统的辅助安全保护系统，它是背景技术中所述保护方法的一种很好的辅助手段，极大地提高了望远镜保护系统的可靠性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于加速度计的大型光电望远镜辅助安全保护系统，包括：

两个正六面体，其分别被安装在光电望远镜方位轴和俯仰轴的旋转平面内，并且距离旋转中心一定距离的位置；

六个加速度计，每三个加速度计分别被固定在一个所述正六面体的三个垂直面上，分别感受三维空间相互垂直的三个方向的加速度；各加速度计输出信号经过仪表放大器放大、滤波器滤波后得电压值，经过高精度高分辨率数字采集卡后，可将加速度信号的输出至上位机；

上位机根据六个加速度计安装的位置以及望远镜的预定工作状态可以给出正常运转情况下第i个加速度计的输出最大值，将该值乘以某安全冗余系数作为该加速度计的最大输出阈值；当六个加速度计中有一个加速度计的输出绝对值超过相应的最大输出阈值时，则与此加速度计对应的故障可能发生；故障保持时间超出预先设定的时间阈值，则判断系统运行出现异常。

在上述技术方案中，望远镜的预定工作状态包括：最大角加速度、某方向所能承受最大冲击加速度。

在上述技术方案中，所述上位机为计算机。

在上述技术方案中，六个加速度计输出最大阈值的确定方法为：