Устройство для определения положения карьерного экскаватора в пространстве

 

Со1сз Советских

Социалистических

Реслублин

3364ОО

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4r- ", 1

Зяв1!Симос от авт. свидетельства ¹ ——

Заявлено 04.II!.1970 (K 1411975,129-14) нрнсоедгц?енпсм заявки ¹â€”

Пр нор птств

О пуо.тпковяно 21.1 V,1972, Ьюллетень ¹ 14

Дата опубликования оппсагп?я 20.X. l 972.Ч.К.!. Е 02f 3/26

Яомитет ло дела)х лзобретеиий и открытиЯ ори Совете 66инистрсв

СССР

УДK 621.879.3:62-52 (088.8) Авторы

И 30 бр, TC I I I I FI

Г. К. Акугин, В. В. Яснопольский и Г. IA. Семененко

Г:

Институт автоматики 1

>-«

>?Р; .

3аявптсл ь

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА В ПРОСТРАНСТВЕ

Изобретение относится к области автоматизации проиэво дственных процессов Fla открыlIIx горных разработках.

Известно устройство для определения, положсния,карьерного экскаватора в,пространстве, например, выполнс?шое с блоками для задания опорной линии и вертикальной опорной плоскости, р!араллсльных зада.lной траектории движения экскаватора.

С целью определения абсолютных значений координат экскаватора з пространстве устройство выполнено с блоком определения углов продольного .и поперечного наклонов экскаватора, соединенным с блоками определения а!)>СЦИ|ССЫ, OP>? Z?lan>1:11 ЯППЛИКЯТЬ! ПОДВНЖ?IОН системы координат, последние пз которых связаны с блоком определения отклонения контролируемых точек относительно опорной л?!Нпи, а первый соединен с датчиком определения расстояния от экскаватора до начала

:?еподвижной системы иоординат 11 с блоком опрсде:ения чгла рыскания экскаватора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — электромеханическa» схема блока для определения углов продольного и поперечного наклонов экскаватора; на фпг. 3 — вза?!мосвязь подвижной системы координат и неподвижной,при задании траектории движения экскаватора в горизонтальной

I)лоскости; па фиг. 4 — то же при задаю!и т))яскго))ип движения экскаватора В плоскости, наклонноп вдоль заходки; на фиг. 5 — электромеханическая схема блока для определе:!Ия смещения ко??тролируемой точки, фиксируемой в подвижной системе координат относительно опорной линии, па ф?!г. 6 — электрсмеханпческая схема блока для определения смещения другой контролируемой точ-1! относительно опорной плоскости.

?0 Устройство состоит из блока 1 для определения углов продольного наклона (дифферента) и поперечного наклоня (кре1>a) al скяВятора, блока 2 (прожектора), задающего тхпор-!

1ую лини!о на границе частей свеT013010 пучка, ?5 модулирозанных частотами /), /. ?I /з-, блока 8 (Ilpoжектора) > задаю;цего опорную плоскость на границе частей светового пучка, модулироваппых частотямн 14 и )з, блока 4 (см. фпг. 5) для определе;?ня смещения ко!и ролируемой

20 т0 1ки, г!)икс?!руемой В ИОДВижной системе i1

XII от??ос??телы?о опорной;!1?нпп 110 осп 7

О У и O Z )> блока 5 (см. фиг. 6) для определс;шя смещения другой контролируемой

25 точки относительно опорной плоскости (точка

Во относ??тельно опорной плоскости по осп

О У ), датчика 6 определения расстояния от экскаватора до начала неподвижной системы координат, блока 7 определения угла рыска30 ьп!я экскаватора (В?птр) блока ) для о пределе336400 ния абсциссы подвижной системы координат (а" ), блока 9, определяющего ординату .подвижной системы координат (Ь), блока 10. определяющего аппликату подвижной системы коордчнат (с") .

Блок 1 включает в себя отвес, который состоит из груза 11, подвешенного с помощью нити 12 к кронштейну 18, закрепленному. на неповоротной части экскаватора. Нить 12 неподвижно связана с каретками 14 и 15, способными перемещаться в направляющих 16, параллельно поперечной и продольной оси симметрии корпуса экскаватора. Каретки 14 и 15 через зубчатые реечные передач и (рейки)

17 и 18, зубчатые колеса 19 и 20 по д вижно связаны с датчикамч тангенсов углоч крена 21 и дифферента 22. Зубчатые рейки - каретками скрепляются жестко.

Блок 1 устанавливается на неповоротной платформе так, чтобы:каретки 14 и !5 перемещал|ись параллельно осям 0 У и 0 Х (поперек и вдоль корпуса экскаватора) соответственно.

Блок 4 состоит из фотоприемника 28, предназначенного для преобразования оптического сигнала, излучаемого прожектором 2, в электрический сигнал, который поступает на вход частотно-избирательного усилителя 24, настроенного на частоты fI, f2 и f3 релейного элемента 25; электродвигателей 26 и 27, которые через редукторы 28 и 29 и винтовые передачи связаны с каретками 30 и 81, способными перемещагься параллельно осям 0 У и

0 Z подвижной системы коордчнат. Через редукторы 28 I 29 электродвигатели 26 и 27 связаны также с датчиками 82 и 88 смещений

ЛУ л, AZ1л точ|ки А относительно точки Ав по осям 0 У 0 Z . Бло1к 4 устанавливается на неповоротной части экскаватора так, чтобы каретки 80 и 81 nepeìåùàëèñü соответственно параллельно осядем 0 У и 0 Z

Блок 5, предназначен для измере1лия смещения ЛУ д кон пролируемой точки В относительно точки Вр !H,представляет собой одномерную фотоэлектрическую следящую систему. Блок 5 состоит:из фотоприемника 84, предназначенного для преобразования оптиче1 ского сигнала, излучаемого прожектором 3, в электрический сигнал,,который поступает на вход частотно-избирательного усилителя 8а, настроенного на частоты f4 и f5., релейного элемента 86, электродвигателя 87, который через редуктор 38 и:винтовую передачу соединен с кареткой 89, способной перемещаться параллельно оси 0 У . Через редуктор 88 электродвигатель 37 соединен также с датчиком 40 смещения ЛУ в точки В относительно точки

Вв параллельно оси 0 У .

Блок 5 устанавливается на неповоротной части экскаватора так, чтобы каретка,перемещалась параллельно оси 0 У .

Датчик 6 расстояния от начала неподвижной системы координат до точки на экскаваторе, представляет сооой датчик пути (дальномер) 10

Блок 7, .представляющий собой электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость

ЛУ в — ЛУл

Яп р = ——

Х во — Х ло

Один из входов блока 7 электрически соединен с выходом блока 4,,другой |вход — - с выходом блока 5.

Блок 8,,представляющий собой электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость а": =Х „+_#_„,Sinq: — ZI„,(tg tg@.-.:) +Вл .

Один вход блока 8 электрически соединен с выходом .блока 7, другой вход — с выходом

tgg) блока 1, третий — с выходом блока б.

Величина tgQ" в блок 8 вводится вручную в зависимости от угла наклона траектории движения экскаватора вдоль заходки.

Блок 9, представляющий собой электромеханическое счетно-решающее устройство на поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость в= — Х д, Since — У д„— ЛУ д — Z, tgO.

Один вход блока 9 электрически соединен с выходом блока 7, другой вход — с выходом

ЛУ А блока 4, третий — с выходом фО блока 1.

Блок 10, представляющий собой электромеханическое счетно-решающее устройство па поворотных трансформаторах, которое решает и расшифровывает зависимость

c"" =Х л, (tgg — tgg" ) + У,,(дΠ— Z А„— Л2 .g .

Один вход схемы блока 10 электрически соединен с IBIIxogI tgQ, а другой, вход-- с выходом tgO блока 1, третий, вход — с выходом

ЛЯ .л блока 4. Величина tgg " в блок 10 вводится вручную.

Устройство работает следующим образом.

Перед на чалом отработыи заходки производится установка прожекторов (блоки 2 и 3) таким образом, чтобы ось создаваемого блоком 2 пучка света совпала с заданной траекторией СА движения контрольной точечки Ав подвижного объекта, а вертикальная плоскость симметрии пучка света, создаваемого блоком 8, сов пала Ic заданной траекторией 0В движения контрольной точки Вв.

Подвижный объект (экскаватор) устанавливается по заданному курсу движения таким образом, чтобы ось пучка света, создаваемого блоком 2, и,вертикальная плоскость симметрии пучка света, создаваемого блоком 3, прошли соответственно через рабочие диапазоны .перемещений фогоприемников 28»,34 блоков 4 и 5.

Датчик 6 устанавливается,в положение, при котором сигнал на его выходе пропорционален исходному расстоянию точки А от начала неподвижной системы координат. В бло336400

I:)

20 ки 8 и 9 вручную )вводится величина, пропорциональная tgg" . После этого предлагаемое устройство вводится в действие.

При отклонении экскаватора от заданной траектории движения (в общем случае по шести степеням свободы) .произойдет следующее:

В блоке 1 под действием груза 11 нить смеcTHIlcH относителыно нулевого поло>кения и передвинет по направляющим параллельно осям О У и 0 Z соответственно каретки 14 и

15, которые через реечные передачи (рейка 17 и зубчатое колесо 19, рейка 18 и зубчатое колесо 20) повернут датчики 21 и 22, что вызовет на их выходах поя)вление сигналов, пропорциональных тангенса" углов поперечного и п)радольното на«лоно в экскаватора.

В блоке 4 фото)приемник 23 сместится относительно нулевого поло>1сеняя, в результате чего нарушится равенство количеств энергии, модулированных частотами jl, / и 1з и попадающих на фоточувствительный элемент фотоприемника 28. В .зависимости от преобладания .на фоточувствительном элементе энгргии той или иной частоты частотно-избирательный усилитель 24, куда поступает сигнал от фотоприемника 28 через рслейный элемент

25 включит электродвигатели 26 H 27 и в направлениях, необходимых для восстановления состояния равновесия.

Зле1стродвигатели 26 и 27 через редукторы

28 и 29 и винтовые .передачи переместят параллельно осям 0 У и 0 Z соответственно каретки 80 и 31 до совмещения фотоприемни«а 28 с осью луча СЛ.

Через редукторы 28 и 29 электродвпгате,»l 26 и 27 также повернут в новое поло>кение датчики 82 и 88, что вызовет на их выходах появление сигналов, пропорциональных смещениям ЛУ1. и ЛЛ1» фотоприемника 28 параллельно осям О У и О Z отпос Il.errbnu оси СА. пли что То >Iсе caixoe про порциональны» сме щониям точки А от>1осительпо точки:ll) парал.чельно тем же осям.

Б блоке 5 фотоприемник 84 сместится относительно нулевого положения, в результате чего нарушится равенство количеств энергии, модулированных частотами f4 и /5, попадающих па фоточувствительный элемент фотоприемника 34. В зависимости от )преобладания на фоточувствительном элементе энергии той илн иной частоты, частотно-избирательный усилитель 85, куда наступает сигнал от

45)

50 фотоприемника 34, через релейный элемент 36

Включит элекч)родвпгатель 37 в направлений

1 неоохадимом для восстановления состояния равновесия.

Электродвигатель 87 через редуктор 88 и

Винтовую передачу переместит параллельно ос11 О У каретку 89 до совмещения фотоприемника с вертикальной, плоскостью, проходящей через ось DB.

Через редуктор 88 электродвигатель 87 также повернет В ИОВОе. 110ложение датчик 40, что вызовет на его выходе появление сигнала, пропорционального смещению ) сУ1 а фотоприемника 84 napaллельпо оси О У относительно

o IopnolI плоскости, или, что То же самое, Ilpoпорцпонального смещению точки В ozllocnтельно точки BI) параллельно оси О У .

Спг:1алы нз блоков 1, 4, 5, и 6 поступят lla соотвстствую1цпе входы .блоков 7 — 10 (счетнорешающпе устройства) н вызовут la:1х выходах n oaвлеlгис снгн алОВ, nponopUHoll a,1 ь1lhlx

Величинам япс1:, а, в и с .

Предмет пзобретсння

1. УстройстВО дчя Определе1ьия положсния карьерного э1сска)ватора в пространстве, содержащее блоки для задания опорной линии и вертикальной опорной плоскости, napaë:leльных заданноi! трàeкториll движения экскaьатора, Отличаюи ееся тем, что, с цсль10 определения абсолютных значений координат экскаватора в пространстве, в него введен блок определения углов продольного и поперечного наклонов экскаватора, соединенный с блокамп определения абсциссы, ординаты и апплпкаты подвижной системы координат, iloслсдние из «оторых связаны с блоком определения отклонения контролируемых точек относительно опорной линии, а первый соединен с датч14«ом определения расстояния от экскаватора до начала неподви>кной системы координат il с блоком определения угла рыскания экскаватора.

2. Устроиство по и. 1, отлича11ощееся гсм, то блок определения углов продольного п п0перечного наклонов экскаватора выполнен в виде отвеса, взаимодействующего с каретками, связанными с датчиками их перемещений.

3. Устройство по,п. 1, отли1а1ощееся тем, что блоки определения отклонения контролируемых точек, выполнены с чувствительными элементами, связанными с датчиками откло)(CH IÉ

336400

Фиг 6

Фпг. 5

Сосгавжтепь В. Лысенко

Текрод Л. Богданова

Короектор Е. Зимина

Редактор К. Шанаурова

Областная типография Костром=кого уп)а))пения по печаги

Заказ 3045 Изд, ¹ 538 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Каитста по делам изобретений и открытий при Ссзете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5