Оптико-электронный датчик для систем автоматического вождения мобильных агрегатов

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для автоматизации вождения любых наземных.безрельсовых транспортных средств. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости датчика. Датчик содержит оптико-механическое сканирующее 1, отсчетное 2, фотоприемное 4 устройства и формирователь 14 импульсов. Фотоприемное устройство 4 включает, не менее двуз4 каналов 6 и 7. Каналы подключают к формирователю 14 импульсов через схему 8 совпадения. В каждый фотоприемный канал введен блок 15 регулирования порогового уровня амплитудного селектора 13 по количеству импульсов на выходе канала, 3 ил. : S (Л СП со А ел fPuiJ

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 S 3/18, А 01 В 69/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3976246/30-15 (22) 18.11.85 (46) 07.06,87. Бюл.у 21 (71) Сибирское отделение Научнопроизводственного объединения по тракторостроению НАТИ и Одесский филиал Научно-производственного объединения по тракторостроению

НАТИ (72) Г.M.Ëàâðoâ, В.В.Андрианов, В.С.Абушенко и А.P.Ñâåíäðîâñêèé (53) 631.31 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1066473, кл. А 01 В 69/04, 11.03.84. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК

ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ

МОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для автоматизации вождения любых наземных. безрельсовых транспортных средств. Цель изобретения— повышение помехоустойчивости датчика.

Датчик содержит оптико-механическое сканирующее 1, отсчетное 2, фотоприемное 4 устройства и формирователь

14 импульсов. Фотоприемное устройство 4 включает не менее двух каналов

6 и 7. Каналы подключают к формирователю 14 импульсов через схему 8 совпадения. В каждый фотоприемный канал введен блок 15 регулирования порогового уровня амплитудного селектора 13 по количеству импульсов на выходе канала. 3 ил.:

131

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам автоматизации вождения мобильных агрегатов, и может быть использовано для автоматизации вождения любых наземных безрельсовых транспортных средств.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости датчика путем стабилизации количества импульсов на выходах каналов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 — схема поля обзора датчика при движении агрегата; на фиг.

3 — временные диаграммы выходных сигналов основных блоков датчика.

Датчик содержит оптико-механическое сканирующее устройство выполненное, например, в виде вращающейся призмы или пирамиды, соединенное с ним механически или оптически отсчетное устройство 2, например, в виде вращающегося металлического диска с прорезями, взаимодействующего с закрепленными на корпусе устройства индуктивными датчиками. Сканирующее устройство 1 связано через оптическую систему 3 с фотоприемным устройством (ФПУ) 4, выход которого подкгиочен к первому входу формирователя

5 выходного сигнала, к второму входу которого подсоединен выход отсчет-" ного устройства 2. ФПУ 4 содержит несколько не менее двух аналогичных каналов 6 и 7, выходы которых подключены к входам схемы 8 совпадения.

Каждый из каналов 6 и 7 ФПУ включает последовательно соединенные фотоприемник 9, предварительный усилитель

10, схему 11 автоматической регулировки усиления АРУ, дифференциатор

12, амплитудный селектор 13, формирователь 14 импульсов, а также блок 15 регулирования порогового уровня амплитудного селектора 13.

Блок 15 содержит счетчик 16, подключенный счетным входом к выходу формирователя 14 импульсов, а входами установки нуля и разрешения счета к отсчетному устройству 2 через формирователь 17 строба (раэрешающего иьптульса) обзора, схему 18 сравнения кодов счетчика 16 и эадатчика

19 числа импульсов, и интегратор

20, вход которого соединен с выходом формирователя 14 импульсов через ключ 21, а выход — входом уста5915

f5

40 новки порогового уровня амплитудного селектора 13. Управляющий вход ключа 21 соединен с выходом схемы

18 сравнения кодов.

Поле обзора датчика 22, установленного на агрегате 23, состоит из полей обзора 24 и 25 соответственно каналов 6 и 7 ФПУ, ограниченных в радиальном направлении линиями

26-28 второго порядка (окружности для вертикального расположения оси сканирования), а в направлении сканирования — прямыми линиями 29 и 30 (фиг, 2).

При сканировании по часовой стрелке ось мгновенного поля зрения датчика занимает положение 29, 31, 32, 33 и 30. Собственно поля зрения фотоприемников 9 каналов 6 и 7 изображены в номинальном положении 34 и 35.

В поле обзора показаны светоконтрастные образования: бороздка 36, направление которой совпадает с осью поля зрения в соответствующем положении, помеха 37, направляющая линия.38 в виде борозды, маркерной канавки, следа предыдущего прохода агрегата и т. п., помеха 39, параллельная линия 38, аналогичная ей линия 40 и помеха 41.

На фиг. 3 проведены временные, диаграммы выходных сигналов формирователя 17 Ц„, дифференциатора 12 канала 6 «(6) канала 7 П,, амплитудных селекторов 13 П„ь(ь1и ц„ь(,}, формирователей 14 импульсов U« q и U«(>f интеграторов 20 Uzo(ei u

U q q1 и схемы 8 совпадения Ue.

Номера позиций импульсов соответствуют номерам позиций светоконтрастных образований 36-41 поля обзора датчика, Т вЂ” T> — последовательно расположенные циклы сканирования, а 7 — длительность строба обзора.

Датчик работает следующим образом.

Оптико-механическое сканирующее устройство 1 обеспечивает сканирование поля обзора и передачу оптического сигнала об освещенности. поля зрения в оптическую систему 3, которая направляет его на фотоприемники 9 каналов 6 и 7 ФПУ. Фотоприемники. 9 преобразуют оптический сигнал в электрический, который усиливается предварительными усилителями

10, нормализуется схемами 11 АРУ и преобразуется в импульсную форму дифференциаторами 12.

Оптико-электронный датчик для систем автоматического вождения мобильных агрегатов, содержащий оптикомеханическое сканирующее устройство, соединенное с ним механически отсчетное устройство и оптически фотоприемное устройство, к выходу которого подключен формирователь выходного ,сигнала датчика, причем оптическое фотоприемное устройство включает не менее двух аналогичных каналов, подключенных выходами к схеме совпадения, а каждый. канал этого устройства содержит последовательно соединенные фотоприемник, предварительный усилитель, схему автоматической регулировки усиления, дифференциатор, амплитудный селектор, формирователь импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости датчика путем стабилизации количества импульсов на выходах каналов, каждый канал фотоприемного устройства снабжен блоком регулирования порогового уровня амплитудного селектора, включающим счетчик, подключенный счетным входом к выходу формирователя импульса, входами установки нуля и разрешения счета к отсчетному устройству через формирователь строба обзора, а выходом — к схеме сравнения кодов

1 счетчика и задатчика числа импульсов и интегратор, вход которого со3 13159

Для выявления полезного сигнала в виде светоконтрастного перепада дифференциатора 12 содержат схему детектирования переднего либо заднего фронта сигнала в зависимости от требуемого алгоритма работы. Амплитудные селекторы 13 в начале первого цикла сканирования имеют минимальный пороговой уровень селекции для фильтрации высокочастотных по- 10 мех, так как .на выходе интеграторов

20 сигнал равен нулю. Формирователи

14 формируют по передним фронтам импульсов амплитудных селекторов 13 прямбугольные импульсы нормализован- 15 ной амплитуды и длительности, причем их длительность выбирают на основе соотношений вероятных искривлений и других возмущений направляющей линии, ширины поля зрения фотоприемника и 20 длительности периода сканирования.

В моменты начала и конца сканирования поля обзора отсчетное устройство 2 вырабатывает сигналы, по которым формирователь 17 формирует прямо-25 угольный строб обзора, разрешающий счет счетчику 16, причем передний фронт строба обзрра сбрасывает последний на нуль. Счетчик 16 начинает считать импульсы на выходе формиро- З0 вателя 14, соответствующие появляющимся в поле обзора светоконтрастным образованиям.

Схема 18 сравнения кодов при превышении числа импульсов счетчика 16 35 над заданным эадатчиком 19 числом

1 открывает ключ 21, и импульсы формирователя 14 начинают поступать на вход интегратора 20. Последний имеет постоянную времени возраста- 40 ния меньшую,чем постоянная времени убывания выходного сигнала примерно в соотношении длительностей импульсов формирователя 14 и йериода сканирования, причем постоянная BpeMe-. 45 ни убывания выбирается сравнимой или меньшей постоянной времени колебаний солнечной освещенности при переменной облачности с целью ускорения адаптации к этим колебаниям. 50

На выходе интегратора 20 начинает формироваться напряжение порогового уровня селекции, поступающее на соответствующий вход амплитудного селектора 13. Подбором постоянных времени 55 интегратора 20 обеспечивается быстродействие, обеспечивающее достижение требуемого значения порогового уров15 4 ня (и заданного на цикл сканирования числа импульсов на выходах формирователей 14) в течение нескольких циклов сканирования, не более десятых долей секунды.

Последовательности импульсов с выходов формирователей 14 каналов

6 и 7 ФПУ поступают на вход схемы

8 совпадения, которая пропускает только совпадающие во времени импульсы и, таким образом, отсеивает помехи, в том числе превышающие полезный сигнал по амплитуде, обеспечивая выделение полезного сигнала в поле обзора. Формирователь 5 на основе этого сигнала, используя также сигнал отсчетного устройства 2, вырабатывает аналоговый выходной сигнал датчика, величина которого пропорциональна отклонению направляющей линии от номинального положения.

Формула изобретения

m л г зг м

С,с

Фиг. 3

Составитель А.Сапоженков

Техред Н.Ходанич Корректор С,Черни

Pедактор И.1Пулла

Заказ 2356/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 единен с выходом формирователя им— пульсов через ключ, выход — с входом установки порогового уровня ам1315915 6 плитудного селектора а управляющий вход ключа соединен с выходом схемы сравнения кодов.