Оптико-электронный датчик поперечного смещения землеройной машины

 

Изобретение относится к области оптико-электронных приборов измерения поперечных смещений и может использоваться в составе системы управления землеройных машин. Изобретение позволяет за счет стабилизации чувствительности датчика повысить точность управления, а также повысить удобство эксплуатации датчика. В состав датчика входит прожектор, в который вхоИзобретение относится к оптико-электронным приборам измерения поперечных смещений и управления объектами и может быть использовано в составе системы управления землеройных машин. Целью изобретения является повышение точности датчика за счет обеспечения постоянства его чувствительности на всей дистанции его эксплуатации вне зависимости от метеоусловий и запыленности, а также повышение удобства эксплуатации датчика. На фиг. 1 изображена схема оптикоэлектронного датчика поперечных смещедит объектив, разделительная призма и два разномодулированных источника излучения , причем за счет корректирующего кольца обеспечивается постоянство ширины переходной зоны на всей рабочей дистанции . В поле зрения прожектора расположен приемник излучения, жестко связанный с контролируемым органом машины, выход которого подключен к блоку формирования сигналов управления, В блоке формирования сигналов управления после усилителя сигнал поступает в блок разделения сигналов разномодулированных источников излучения . Разделенные сигналы поступают в арифметический блок, формирующий сигнал разности и сигнал суммы сигналов разномодулированных источников. Сигнал разности поступает на компараторы управления , пороговое напряжение которых устанавливается на основании сигнала суммы. Кроме того, сигнал суммы используется для управления усилителем с образованием контура АРУ. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ний землеройной машины; на фиг. 2 - конструкция некоторых узлов прожектора. В корпусе прожектора 1 установлен объектив 2, вблизи фокальной плоскости которого расположена разделительная призма 3 и два разномодулированных источника излучения 4, причем между поверхностью осевого упора корпуса и объективом прожектора установлено корректирующее кольцо 5. толщина которого рассчитывается по формуле Do -to Р w b о ю со 4 Пк Do - Пр - f0 б р$ - (ат + Ь),

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 05 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t а.:

М (21) 4485282/24 (22) 25,07,88 (46) 30,12,91,Бюл, ¹ 48 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г.В.Польщиков и M.Ê.Ðåíñåð (53) 62 — 50 (088.8) (56) Гридин А,С.. Цуккерман С,Т. Управление машинами при помощи оптического луча. Л.: Машиностроение, 1989, с. 160 — 171. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ПОПЕРЕЧНОГО СМЕЩЕНИЯ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к области оптико-электронных приборов измерения поперечных смещений и может использоваться в составе системы управления землеройных машин. Изобретение позволяет за счет стабилизации чувствительности датчика повысить точность управления, а также повысить удобство эксплуатации датчика, В состав датчика входит прожектор, в который вхоИзобретение относится к оптико-электронным,приборам измерения поперечных смещений и управления объектами и может быть использовано в составе системы управления землеройных машин, Целью изобретения является повышение точности датчика за счет обеспечения постоянства его чувствительности на всей дистанции его эксплуатации вне зависимости от метеоусловий и запыленности, а также повышение удобства эксплуатации датчика.

На фиг. 1 изображена схема оптикоэлектронного датчика поперечных смеще„„5U„„1702342 А1 дит объектив, разделительная призма и два разномодулированных источника излучения, причем за счет корректирующего кольца обеспечивается постоянство ширины переходной зоны на всей рабочей дистанции. В поле зрения прожектора расположен приемник излучения, жестко связанный с контролируемым органом машины, выход которого подключен к блоку формирования сигналов управления. В блоке формирования сигналов управления после усилителя сигнал поступает в блок разделения сигналов разномодулированных источников излучения. Разделенные сигналы поступают в арифметический блок, формирующий сигнал разности и сигнал суммы сигналов разномодулированных источников. Сигнал разности поступает на компараторы управления, пороговое напряжение которых устанавливается на основании сигнала суммы;

Кроме того, сигнал суммы используется для управления усилителем с образованием контура АРУ. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ний землеройной машины; на фиг, 2 — конструкция некоторых узлов прожектора.

В корпусе прожектора 1 установлен объектив 2, вблизи фокальной плоскости которого расположена разделительная призма 3 и два разномодулированных источника излучения 4, причем между поверхностью осевого упора корпуса и объективом прожектора установлено корректирующее кольцо 5, толщина которого рассчитывается по формуле

1702342 где Do — диаметр выходного зрачка объектива прожектора с фокусным расстоянием 4,;

Пр — размер притупления разделительной призмы; д уЪ вЂ” суммарная угловая аберрация объектива; ат — расстояние от ребра призмы до поверхности осевого упора корпуса;

b — расстояние от задней главной поверхности объектива до поверхности осевого упора его оправы, В поле зрения прожектора на рабочем органе (не показан) землеройной машины расположен приемник 6 излучения, выход которого соединен с входом блока 7 формирования сигналов управления. Блок 7 содержит усилитель 8, блок 9 разделения сигналов, детекторы 10 и 11, сумматоры 12 и 13, полосовые фильтры 14 и 15, инвертор

16, формирователь 17 порогового уровня, комнараторы 18 и 19. Уровень срабатывания компараторов устанавливается суммой сигналов среднего значения разномодулированных источников излучения с выхода фильтра 14 после прохождения формирователя 17. Тот же сигнал с выхода фильтра 14 подается на сумматор 20, на инверсный вход которого подается напряжение источника 21 опорного напряжения, а выход этого сумматора подключается к управляющему входу усилителя 8 и к входу компаратора 22, выход которого подключается к входу индикатора 23, Работа оптико-электронного датчика поперечных смещений состоит в следующем.

Источники разномодулированного излучения освещают грани разделительной призмы. Обьектив проецируе ребро призмы так, что на дальности фокусировки Ly, определяемой толщиной корректирующего кольца, ширина переходной зонь, с учетом аберраций объектива и размеров притупления ребра призмы равна диаметру выходного зрачка объектива прожектора. Тем самым происходит компенсация геометрического фактора нестабильности чувстви ельности датчика. Приемник излучения находится внутри переходной зоны и электрический сигнал на его выходе является суммарным сигналом от воздействия обоих разномодулированных источников излучения. После его усиления усилителем он разделяется блоком 9 на два независимых сигнала двух источников излучения. Эти сигналы после преобразования в детекторах попадают в два сумматора. Сумматор 12 с равнозначными входами служит для получения сигнала суммы сигналов источников (сигнал суммы), 5

Сумматор 13 имеет один прямой и один инверсный вход и служит для получения сигнала разности сигналов источников (сигнал разности), Сигнал суммы после прохождения фильтра попадает параллельно íà сумматор 20 и формирователь порогового уровня, Сумматор 20 на своем выходе формирует сигнал, пропорциональный разности между напряжением опорного источника и сигналом суммы, который используется для управления усилителем. Когда напряжение сигнала суммы равно О, его коэффициент усиления максимальный, В зависимости от уровня потока на приемнике и с учетом динамики управления АРУ устанавливается определенное значение сигнала суммы, которое формирователем 17 RopoI овых уровней в зависимости от требуемой относительной величины (относительно ширины переходной зоны) чувствительности превращается в пороговый уровень компараторов t8 и 19, Сигнал разности с фильтра 15 попадает на сигнальный вход компаратора 19 и. если он больше порогового уровня, вызывает его срабатывание. Если сигнал разности противоположной полярности относительно сигнала суммы, то компаратор 19 сработать не может, В этом случае сигнал разности после прохождения инвертора 16 попадает на компаратор 18, аналогичный 19, При изменении пропускания или дистанции управления происходит одновременное изменение и сигнала суммы, а следовательно, и порогового уровня комоаратора, и сигнала разности — при одной и той же линейной величине рассогласования их относительная величина не изменится.

Если случайным объектом приемник излучения бедут экранирован, то резко упадет величина сигнала управления АРУ и сработает компаратор 22, который включит индикатор 23. Такое же действие будет происходить и при уменьшении величины сигнала приемника 6 на больших дальностях и плохих метеоусловиях, что позволяет исключить работы датчика при малых соотношениях сигнал/шум.

Формула изобретения

1. Оптико-электронный датчик поперечного смещения эемлеройной машины, содержащий прожектор, установленный на поверхности грунта, в корпусе которого расположен объектив, вблизи фокальной плоскости которого расположены два разномодулированных источника излучения и между ними разделительная призма. а в поле зрения прожектора установлен на рабочем органе землеройной машины приемник излучения, блок формирования сигналов уп1702342 равления, соединенный входом с выходом приемника излучения и включающий в себя усилитель, блок разделения сигналов, вход которого подключен к выходу усилителя, а выходы через соответствующие детекторы— к входам первого и второго сумматоров, соединенных выходами с входами соответствующих полосовых фильтров, а также компараторы, выходы которых подключены к выходам датчика, а первый вход первого компаратора соединен с выходом первого полосового фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности датчика за счет обеспечения постоянства его чувствительности на всей дистанции его эксплуатации, между обьективом прожектора и поверхностью осевого упора корпуса установлено корректирующее кольцо, толщина которого равна где Оо — диаметр выходного зрачка обьектива прожектора с фокусным расстоянием fo, Пр — размер притупления разделительной призмы; д р; — суммарная угловая аберрация объектива; а, — расстояние от ребра призмы до поверхности осевого упора корпуса;

Ь вЂ” расстояние от задней главной поверхности обьектива до поверхности осевого

5 упора его оправы, а в блок формирования сигналов управления введены последовательно соединенные источник опорного сигнала и третий сумматор, формирователь порогового уровня и ин10 вертор, вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра, а выход — к первому входу второго компаратора, второй вход которого связан с выходом формирователя порогового уровня и с вторым входом

15 первого компаратора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго полосового фильтра и с входом формирователя порогового уровня, а выход — с управляющим входом усилителя, информа20 ционный вход которого подключен к входу блока формирования сигналов управления, 2. Датчик по и. 1, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения удобства его эксплуатации, блок формирования сигналов

25 управления содержит последовательно сое,диненные компаратор и индикатор, причем вход компаратора подключсн к выходу третьего сумматора.

1702342

Составитель Л,Цаллагова

Те><ред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор M,Êåëåìåø

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,, 1

Заказ 4542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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