Устройство для обнаружения объектов

на светоприемник, уменьшается, вследствие чего электрический сигнал на его выходе также уменьшается и может достигать нижнего предельного уровня, соответствующего сигналу наличия объекта. Таким образом, информация о наличии объекта обнаружения не является достоверной.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для обнаружения объектов которое содержит светоизлучатель, светоприемник, концентратор света (состоящий из одной линзы) и ретрорефлектор, расположенный на выходной оптической оси концентратора, а также полупрозрачное зеркало, расположенное между излучателем и концентратором света.Световой поток излучателя проходит через полупрозрачное зеркало, концентрируется с помощью линзы и распространяется в пространстве до ретрорефлектора. Отраженный от ретрорефлектора пучок света по форме повторяет пучок излучения, т,е. практически весь отраженный световой поток охватывается поверхностью линзы. Этот поток затем концентрируется с помощью линзы, отражается от полупроз,рачного зеркала и попадает на свето- приемник, вырабатывающий электрический сигнал отсутствия объекта на пути световых лучей, Пересечение светового пучка между линзой и ретро- рефлектором непрозрачным объектом вызывает уменьшение сигнала ниже установленного уровня что означает наличие объекта 1.2 3.Однако в связи с применением полупрозрачного зеркала достоверность обнаружения крупногабаритных объектов недостато иа вследствие невысокой эффективности передачи светового потока от излучателя к фотоэлементу. Это обусловлено тем, что зеркало полупрозрачно и находится на пути светового потока излучателя, поэтому . лишь половина этого потока достигает поверхности линзы, а полонина теряется. После возвращения света в обратном направлении половина оставшегося светового потока проникает через зеркало, а половина отражается в сторону фотоэлемента. Таким образом, воспринимаемый фотоэлементом световой поток от излучателя после прохождения заданного пути ослабляется минимум в четыре раза. При этом коэффициент 1 1084609 2Изобретение относится к фотоэлектрическим средствам автоматизациии может быть использовано в качествесредства извлечения информации длясистем автоматического управлениятехнологическими процессами, связан 5ными с перемещением дискретных объектов по заданному пути.Известно устройство для обнаружения объектов, содержащее светоизлу 1 Очатель, концентратор света, ретрорефлектор, расположенный на оптической оси концентратора света, плоское зеркало, находящееся между излучателем и концентратором света, атакже светоприемник, установленный15на пути отраженных от зеркала световых лучей. Световой поток излучателя, пройдя через излучающую частьконцентратора света до встречи сретрорефлектором, возвращается назад,20проходит через приемную часть концентратора света, отражается от зеркала1 и попадает на светоприемник, на выходе которого образуется электричес 25кий сигнал, означающий отсутствиеобъекта на пути световых лучей,Приперекрытии непрозрачным объектомпучка света сигнал уменьшаетсяниже определенного уровня, что означает появление объекта обнару 30женияВ связи с применением зеркала дляприска огажеины световых лучейдостоверность обнаружения объектовпри уменьшении прозрачности оптической среди невысока вследствие низкойэффективности передачи световой энергии от светоиэлучателя к светоприемнику. Это обусловлено тем, что зеркало находится между излучателем и ф 0концентратором света, перекрывая егоцентральную часть и, следовательно,ограничивая прохождение части излучаемого светового потока. Поток света,прошедший через периферийную часть Ф 5концентратора света, попав на ретрорефлектор, отражающий световые лучив направлении их падения, возвращаетсяв ту же периферийную часть концентратора света. Лишь незначительная 50часть потока, граничащая с контуромзеркала, отражается от него и попадает на светоприемник, вырабатывающий электрический сигнал отсутствияобъекта. При уменьшении прозрачности 55оптической среды, например, при появлении водяного пара на пути световых лучей, световой поток, попадающий3 1084 светопередачи, определяемый отношением интенсивности падающего на светоприемник света к интенсивности света излучателя, не превышает 257, Это ограничивает дальность действия светового барьера, т.е. максимально возможное расстояние между линзой и ретро рефлектором, при котором электрический сигнал на зажимах фотоэлемента достигает номинального уровня, означая отсутствие объекта, При появленииО на пути световых лучей крупногабаритного объекта, размеры которого соизмеримы с расстоянием между линзой и ретрорефлектором, ближайшая к линзе поверхность объекта отражает некото 15 рую часть светового потока излучателя в сторону линзы. При этом световой поток попадает на светоприемник. Последний не меняет своего состояния, продолжая засвечиваться световыми лучами, отраженными от обьекта и преобразует световой сигнал в электрический, означающий отсутствие объектаЭта информация является ложи25 нои. В зависимости от отражательной способности поверхности объекта и рас стояния до нее ложная засветка фотоэлемента может быть более или менее устойчивой, что приводит к снижению достоверности обнаружения крупногаба-ЗО ритных объектов.Кроме того, известное устройство характеризуется недостаточной достоверностью обнаружения объектов при уменьшении прозрачности оптической З 5 среды между линзой и ретрорефлектором что обусловлено ограничением предельной мощности излучателя. При приближении к оптической оси устройства объекта, окруженного облаком водяного 4 О пара (при прокатке горячего металла), световой поток излучателя дважды пересекает облако пара, а затем воспринимается светоприемником, ослабляясь при этом ниже допустимого предела 45 еще до момента пересечения объектом оптической оси светового барьера. При этом .на выходе светоприемника появляется сигнал наличия объекта, являющийся ложным. 50Увеличить мощность излучаемого света путем увеличения количества однотипных излучателей в известном устройстве невозможно, так как каждый излучатель имеет вполне опреде ленный габаритный размер, который . не позволяет разместить на оптической оси линзы более одного излучате 609 4ля, чтобы при этом свет от всех излу"чателей, после прохождения до ретрорефлектора и обратно, сконцентрировался на светочувствительной поверхности светоприемника.Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения объектов.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для обнаружения объектов, содержащее светоизлучатель, светоприемник, концентраторсвета и ретрорефлектор, расположенный на выходной оптической оси концентратора, введены волоконнь 1 й светопровод, волокна которого образуют .входной пучок, торец которого оптически сопряжен со светоизлучателем,выходной пучок, торец которого оптически сопряжен со светоприемником,а другие торцы входного и выходногопучков объединены, причем волокнавыходного пучка распределены вокругкаждого волокна входного пучка, объединенные торцы пучков светопроводарасположены на входной оптическойоси концентратора света,Построение светопровода путемраспределения волокон одного входногопучка между волокнами другого позволяет при необходимости образовать дополнительные входные пучки,,сопряженные с дополнительными излу,чателями, Это позволяет увеличить интенсивность излучаемого света путемувеличения количества однотипных излучателей, что в прототипе недостижимо, Увеличение интенсивности излучения вызывает пропорциональное увеличение тока светоприемника, а значит уменьшает влияние прозрачностиоптической среды на работу устройства. В свою очередь зто приводит кповышению достоверности обнаруженияобъекта,Ча фиг. 1 изображена оптическаясхема устройства для обнаруженияобъектов, на фиг. 2 - фрагмент сечения выходного пучка светопровода.Устройство для обнаружения объектов содержит светоизлучатель 1, светоприемник 2, светопровод 3, концентратор 4 света (роль концентратора выполняет линза, однако возможно применение других оптических элементов, например вогнутого зеркалаи т.п.) и ретрорефлектор 5, расположенный на выходной оптической осиконцентратора 4, на некотором удалении от него. Светопровод 3 содерЗаказ 1976/34 Тир ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москва, аж 711 Подписное ственного комитета СССР бретений и открытий Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 жит входной пучок 6 и выходной пучок 7, оптически сопряженные со свето- излучателем 1 и светоприемником 2 соответственно, Оптические волокна пучков 6 и 7 объединены, причем волокна 5 выходного пучка 7 распределены вокруг каждого волокна входного пучка 6.Объектив обнаружения представлен позицией 8.Устройство работает следующим 10 образом,.Световой поток светоизлучателя 1 через,пучок 6 оптических волокон подводится к оси концентратора 4 света. Таким образом световой поток раэ деляется на элементарные пучки света, диаметр каждого из которых равен диаметру одного оптического пучка волокна 6. Элементарный световой пучок через концентратор 4 направ ляется на ретрорефлектор 5, состоящий из множества трипель-призм, и попадает на одну из них, При этом лучи света, отраженные от граней приз мы ретрорефлектора 5, распространяют ся параллельно падающим, однако с некоторым поперечным смещением, равным ширине основания призмы. После прохождения концентратора 4 световой пучок фокусируется в плоскости объе- ЗО диненного торца светопровода 3, попадает на волокна пучка 7, смежные с излучающим волокном пучка 6. Падающий на волокна 7 световой поток направляется далее к светоприемнику 2.Принятый световой поток, воздействуя на светоприемник 2, вызывает появление на его зажимах, электрического тока, что служит сигналом отсутствия объекта 8 на пути световых лучей, Пересечение светового пучка между концентратором 4 и ретрорефлектором 5 непрозрачным объектом 8 вызывает уменьшение выходного тока светоприемника 2 ниже установленного предела. Это является сигналом наличия объекта,Светопроводом 3 может служить пучок оптических волокон, диаметр каждого из которых составляет 20 мкм, при этом в качестве светоизлучателя 1 используется арсенид-галлиевый инфракрасный излучающий диод АЛ 107 Б, а в качестве светоприемника 2 - фотодиод ФДК, спектральная чувствительность которого максимальна на частоте излучения светодиода. Ретрорефлектором 5 служит серийно выпускаемый отражатель ФП. В этом случае дальность действия, т.е, расстояние до ретрорефлектора 5, составляет 25 м,