Устройство для управления движущимися объектами

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУШИМНСЯ ОБЪЕКТАМИ, содержащее лазерный источник излучения с блоком питания и оптической системой, трехканальный фотоприемник, каждый канал которого состоит из последовательно соединенных фоточувствительного элемента и усилителя и блока | управления, отличающееся : тем, что, с целью повьичения надежности устройства, между усилителями первого и третьего каналов фотоприемника и блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и блок памяти, между усилителем второго канала фотоприемника и блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и пороговый блок, другие выходы которого подключены к управляющим входам блоков памяти первого и третьего каналов, а также задающие элементы, выходы которых связаны с установочными входами блоков памяти, 2, Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью выбора оптимального расстояния, фото-g g чувствительные элементы первого и (Л третьего каналов выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно друг друга. со о да to Ob 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„906268 А

3(51) 5 05 0 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

-»"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 2961049/18-24 (22) 14.07.80 (46) 30.10.83. Вюл. 9 40 (72) А.Н.Ефремов, А.И.Мармалев, М.В.Никитин, В.М.Пантелеев и А.А.Шероэия (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Патент Франции 9 2022022, кл. 6 05 D 1/00, опублик. 1970.

2. Патент фирмы 5 Iemens, модели

LGE9000/LGE 9001 (прототип ). ности устройства, между усилителями первого и третьего каналов фотоприемника и блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и блок памяти, между усилителем второго канала фотоприемника и блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и пороговый блок, другие выходы которого подключены к управляющим входам блоков памяти первого и третьего каналов, а также задающие элементы, выходы которых связаны с установочными входами блоков памяти.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью выбора оптимального расстояния, фото- чувствительные элементы первого и третьего каналов выполнены с воэможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно друг С: друга. (54) (57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖУЩИМИСЯ ОЕЪЕКТАМИ, содержащее лазерный источник излучения с блоком питания и оптической системой, трехканальный фотоприемник, каждый канал которого состоит из последовательно соединенных фоточувствительного элемента и усилителя и блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыиения надежОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

906268

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при создании устройства для управления подвижными объектами,, например строительными и землеройнь|ми машинами, асфальто- и бетоноукладчиками, путерихтовочкыми машинами, драгами, землеснарядами и т,д.

Известно устройство управления подвижными объектами с помощью лазерного луча (1 ).

Устройство содержит лазерный излучатель и фотоприемник, состоящий иэ фоточувствительных элементов, подключенных к дифференциальному усилителю. Лазерный излучатель создает э пространстве веерообразную эталонную плоскость. При отклонении фотоприемника, установленного на

11o@BHKHoM объекте, оТ эталонной плоскости, на выходе дифференциального усилителя формируется электри- 2О ческий сигнал, который воздействует на исполнительную систему объекта, возвращая его в эталонную плоскость.

Существенным недостатком устройства является возможность потерь 25 управления, снижающая надежность работы системы регулирования.

Потеря управления может произойти, например для землеройных машин, вследствие резкого изменения высот- () ного положения рабочего органа машин при неровностях поверхности земли, особенно на больших рабочих скоростях движения. Фоточувствительные элементы в этом случае могут выйти из луча, а формирование команд ка возврат фотоприемника в зону луча ке производится.

Применение э устройстве дифференциальной схемы включения фоточувствительных элементов позволяет получать высокую точность работь>, особенно при спокдйкол атмосфере и на небольших расстояниях до 100 м,.

Устройство может быть использовано для производства точных работ на 5 небольших расстояниях,. например для рихтовки железнбдоро>кного полотна, для управления различными механизмами в условиях цеха. При использовании устройства для работ ка боль=.их Я) расстояниях (500-1000 м 1, например дренаж, рытье каналов, планировка поверхности земли, вследствие элияния атмосферы ка положение луча в пространстве, происходит хаотичес- у

Кое .смещение луча и устройство будет формировать команды управления исголнительной системой с большой частотой 10-50 Гц, исголкителькая система и рабочий орган вследствие их инерционности не успевают отрабатывать эти команды и в результате может произойти потеря управления, T е. это устройство имеет узкофуккциональкое назначение и обладает низкой надежностью работы. 65

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобрете:-,,ю является лазерное устройство для управления подвижными механизмами j2 ). устройство состоит из лазера с источником питания, оптической системк, блока управления и трехканального фотоприемника, каждый канал которого включает фоточувствительный элемент и усилитель. Фотоприемники с блоком управления располагаются на подвижном,объекте.

Работает устройство следующим образом.

Промодулированное лазерное излучение развертывается оптической системой в горизонтальной плоскости и направляется на фотоприемник, В процессе работы механизма происходит отклонение его рабочего органа э вертикальной плоскости, а следовательно, и фотоприемника относительно луча и засветки определенных фо-.очувствительных элементов. Сигналы с фоточуэстэителькь>х элементов усиливаются и поступают в блок управления, который, воздействуя ка исполнительную систему механизма, выставляет рабочий орган на заданную глубину, при этом засвечивается средний фоточувствительный элемент, и команды.ка исполнительную систему отсутствуют.

Недостатком устройства является низкая надежность его работы. >то связано„ Во Håðâûõ, с возможностью потери луча фотоприемником и срывом управления, например, если н момент засветки крайних фоточувствительных элементов произойдет проседакие почвы, экранировакие луча постсронними предметами или подвижными механизмами и т.д., рабочий орган может принять такое положение, при котором ки один фоточувствительный элемент не засвечен. Фотоприемкик ке может вернуться в луч, так как система ке обладает "памятью". и устройство становится неработоспособным.

Во-вторых, устройство имеет узкофункциональное назначение,,так как в нем невозможно выбрать оптимальное расстояние между крайними фоточувствительными элементами. В устройстве оки закреплены неподвижно на фотоприемнике. Расстояние между фотоэлементами определяет точкость и устойчивость работы устройства и будет оптимальным только для определенного типа управляемых механизмов. Если, например, устройство использовалось для управления бетоноукладчиком, имеющим малую скорость движения и отработки команд управления, то расстояние между фотоэлементами с целью увеличения точности может быть умекьшено, При

9062б8 управлении высокоскоростными землеройными машинами требования к точности менее жесткие, а скорость отработки команд здесь значительно выше, чем у бетоноукладчика, поэтому расстояние между крайними фоточувст- 5 вительными элементами должно быть увеличено, в противном случае количество срабатываний исполнительной системы в единицу времени может превысить допустимое и система регули- 19 рования выйдет из строя.

Целью. изобретения является повышение надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем лазер- 15 ный источник излучения с блоком питания и оптической системой, трехканальный фотоприемник, каждый канал которсго состоит из последовательно соединенных фоточувствительного элемента и усилителя и блока управления, между усилителями первого и третьего каналов фотоприемника и блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и блок .памяти, между усилителем вто25 рого канала фотоприемника и .блоком управления введены последовательно соединенные интегратор и пороговый блок, другие выходы которого подключены к управляющим входам блоков 30 памяти первого и третьего каналов, а также задающие элементы, выходы которых связаны с установочными входами блоков памяти, при этом фоточувствительные элементы первого 35 и третьего каналов выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно друг друга.

- На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из лазерйого источника 1 излучения с блоком 2 питания и оптической системой 3, блока 4 управления, трехканального фотоприемника 5, каждый канал которого содержит фоточувствительные элементы б, усилителя 7 и интеграторы 8, блоки 9 памяти, задающие эле-. менты 10, пороговый блок 11.

Работает устройство следующим 50 образом.

Оптическая система 3 развертывает лазерное излучение в световую плоскость, которая может быть расположена под-любым углом к горизонту.

Фотоприемкик 5 закреплен на рабочем органе подвижного механизма. При отклонении фотоприемника от эталонной плоскости он вырабатывает сигналы, которые подаются на блок 4 уп- 6О равления. Блок формирует команды управления исполнительной системой механизма, регулирующей положение рабочего органа. При нахождении рабочего органа на заданной глубине бб засвечен средний фотодиод второй канал ), импульсы с которого усиливаются и накапливаются в интеграторе 8.

При превышении выходным напряжением интегратора 8 определенного уровня срабатывает пороговый блок 11,. который блокирует блоки памяти первого и третьего каналов, исключая тем самым ложное срабатывание исполнительной системы механизма.

При смещении рабочего органа вниз (вверх ) по вертикали засвечиваются фоточувствительный элемент б первого, третьего канала, усиленные сигналы с которого накапливаются интегратором, вызывая срабатывакие блока 9 памяти. Выходкой сигнал блока

9 памяти через блок 4 управления воздействует на исполнительнув систему механизма, возвращая рабочий орган в исходное положение. В этот момент пороговый блок 11 отключен и не блокирует блоки 9 памяти. Блок памяти может быть выполнен в виде триггера, тиристорной или газоразрядной ячейки, ферромагнитной ячейки и т.д.

B случае резкого отклонения рабочего органа по глубине лазерный луч пересечет фоточувствительные элементы б первого, третьего канала, в результате чего включается блок 9 памяти устройства первого, третьего канала, которые даже s случае выхода фото риемника из зоны луча обеспечивают через блок 4 управления выдачу команд управления на испол т. нительную систему, осуществляющую автоматический возврат фотоприемника в зону луча, устраняя возможность потери управления. Этим достигается повышение надежности работы устройства, а также расширение его функциональных возможностей, так как устройство может использоваться не только для управления дренажными машинами, но и для управления земснарядами, асфальтобетоноукладчиками и т.д.

Задающий элемент 10 позволяет предварительно выставить фотоприемник 5 в первоначальное требуемое положение, включая и отключая блок

9 памяти, например по заданной программе, или осуществлять первоначальный ввод фотоприемника в луч, до момента засветки фоточувствительного элемента б второго канала и блокировки блока 9 памяти.

Задающий элемент 10 повышает надежность первоначального ввода фотоприемника в луч, а также расширяет функциональные возможности устройства, так как устройство может использоваться для автоматического „mравления различными механизмами, осуществляющих рытье котлованов под фундамент, монтаж различных

90б2б8

Составитель Л.Птенцова

Редактор П.Горькова Техред И,Метелева Корректор А.Тяско

Заказ 8174/4 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 строительных конструкций по высоте и т.д.

Подвижные крайние фоточувствительные элементы б позволяют. для каждого типа подвижных механизмов (объектов ) выставить оптимальное расстояние между ними с точки зрения получения устойчивой работы системы регулирования при заданной точности, тем самым повысить их надежность управления и расширить функциональные возможности устройства.

Таким образом, благодаря устранению воэможности потери луча и срыва управления, выбора оптимального расстояния между крайними фоточувствительными элементами эа счет воэможности их перемешения по фотоприемнику 5 устраняют перечислен;" е ранее недостатки известных устройств и обеспечивается повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей предлагаемого уст5 ройства.

Использование предлагаемого устройства для управления эемлеройными машинами позволит получить экономический эффект в народном хозяйстве за счет повышения производительности труда, вследствие уменьшения времени простоев, вызванных потерей луча и срывом управления.

Применение предлагаемого устройства только для управления мелиоративными машинами позволит получить годовой экономический эффект в сумме 12,5 тыс.руб. на один прибор.