Устройство для управления движущимися объектами

(54)(57)1,УСТРОЯ ДВИЖУЩИМИСЯ ОЕЪЕ лазерный источни ком питания и оп трехканальный Фо канал которого с тельно соединенн ного элемента и управления, о т тем, что, с цель ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2961049/18-2414.07.8030.10.83. Еюл. 9 40А.Н.ЕФремов, А.И.Мармалев,икитин, В.М,Пантелеен и А.А.Ш 62-50 (088.8)1. Патент Франции Р 2022022,05 0 1/00, опублик. 1970.Патент фирмы 5(евепь, модели00/СЕ 9001 (прототип ). СТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯКТАМИ, содержащеек излучения с блотической системой,топриемник, каждыйостоит из последоваых фоточунствительусилителя и блокал и ч а ю щ е е с яю повыиения надежности устройства, между усилителями первого и третьего каналов Фотоприемника и блоком управления введсны 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 нходам блоков памяти первого и третьего каналов, а также задающие элементы, выходы которых связаны с установочными входами блоков памяти.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ныбора оптимального расстояния, фоточувствительные элементы первого и третьего каналов выполнены с воэможностью перемещения н нертикальной плоскости относительно друг друга.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, путерихтовочкнми 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 н пространстве неерообразкую эталонную плоскость. При отклонении фотоприемника, установленного на подвижном объекте, от эталонной плоскости, на выходе дифференциального усилителя Формируется электри О ческий сигнал, который воздействует на исполнительную систему объекта, возвращая его н эталонную плоскость.Существенным недостатком устройства является нозможность потерь 25 управления, снижающая надежность работы системы регулирования.Потеря управления может произойти, например для землеройных машин, вследствие резкого изменения высот- Зщ 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 взону луча ке производится.Применение н устройстве дифференциальной схемы включения Фоточувствительных элементов позволяет получать высокую точность работы, особенно при спокдйкой атмосфере и на небольших расстояниях ( до 100 мУстройство может быть использовано для производства точкых работ на 5 небольших расстояниях,. например для рихтовки железнбдорожного полотна, для управления различными механизмами н условиях цеха. При использовании устройства для работ ка больших 5 О расстояниях (500-1000 м 1, например дренаж, рытье каналов, планировка поверхности земли, вследствие элияния атмосферы ка положение луча в пространстве, происходит хаотичес кое .смещение луча и устройство будет формировать команды управления исголнительной системой с большой частотой (10-50 Гц , исголкителькая система и рабочий орган нследстние их инерционности не успевают отрабатывать эти команды и н результате может произойти потеря управления, т,е. это устройство имеет узкофуккциональкое назначение и обладает низкой надежностью работы, 65 Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобрете:;,юявляется лазерное устройство дляуправления поднижными механизмами 2,устройство состоит из лазера с источником питания, оптической системы,блока управления и трехканального Фотопоиемкика, каждый канал котороговключает фоточувствительный элементи усилитель. Фотоприемники с блокомуправления располагаются на подвижном,объекте,Работает устройстно следующимобразом.Промодулиронанное лазерное излучение развертывается оптической системой н горизонтальной плоскости инаправляется на Фотоприемник, В процессе работы механизма происходитотклонение его рабочего органа ввертикальной плоскости, а следовательно, и фотоприемника относительно луча и засветки определенныхФоточувствительных элементов. Сигналыс Фоточувствительных элементов усиливаются и поступают н блок упразлекия, который, воздействуя ка исполнительную систему механизма, выставляет рабочий орган на заданнуюглубину, при этом засвечиваетсясредний Фоточувствительный элемент,и команды.ка исполнительную системуотсутствуют.Недостатком устройства являетсянизкая надежность его работы, тосвязано но-первых, с возможностьюпотери луча фотоприемником и срывомуправления, например, если н моментзасветки крайних фоточувствительныхэлементов произойдет проседакиепочвы, экранировакие луча постсронними предметами или подвижнымимеханизмами и т.д., рабочий органможет принять такое положение, прикотором ки один Фоточувстнктелькыйэлемент не засвечен. Фотоприемкикне может вернуться н луч, так каксистема ке обладает "памятью". и устройство становится неработоспособным.Во-вторых, устройство имеет узкофункциональное назначениетак какн нем невозможно выбрать оптимальное расстояние между крайними фоточувствительными элементами, В устройстве оки закреплены неподвижнона фотоприемнике. Расстояние междуфотоэлементами определяет точкостьи устойчивость работы устройстван будет оптимальным только дляопределенного типа управляемыхмеханизмов. Если, например, устройство использовалось для управления бетоноукладчиком, имеющим малуюскорость движения и отработки командуправления, то расстояние между фотоэлементами с целью увеличенияточности может быть умекьшено, Приуправлении высокоскоростными землеройными машинами требования к точности менее жесткие, а скоростьотработки команд здесь значительновыше, чем у бетоноукладчика, поэтомурасстояние между крайними Фоточувствительными элементами должно бытьувеличено, в противном случае количество срабатываний исполнительнойсистемы в единицу времени может превысить допустимое и система регулирования выйдет из строя.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем лазерный источник излучения с блоком питания и оптической системой, трехканальный Фотоприемник, каждый каналкоторсго состоит из последовательносоединенных фоточувствительного элемента и усилителя и блока управления, между усилителями первогои третьего каналов фотоприемникаи блоком управления введены последовательно соединенные интегратор иблок памяти, между усилителем вто 25рого канала фотоприемника и .блокомуправления введены последовательносоединенные интегратор и пороговыйблок, другие выходы которого подключены к управляющим входам блоков 30памяти первого и третьего каналов,а также задающие элементы, выходыкоторых связаны с установочнымивходами блоков памяти, при этомфоточувствительные элементы первого 35и третьего каналов выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно другдруга.На чертеже показана Функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из лазерйогоисточника 1 излучения с блоком 2питания и оптической системой 3,блока 4 управления, трехканальногофотоприемника 5, каждый канал которого содержит фоточувствительныеэлементы б, усилителя 7 и интеграторы 8, блоки 9 памяти, задающие эле-.менты 10, пороговый блок 11.Работает устройство следующим 50образом,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" 60 равления. Блок формирует команды управления исполнительной системой механизма, регулирующей положение рабочего органа. При нахождении рабочего органа на заданной глубинеб 5 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.В 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 в случае выхода фоториемника из зоны луча обеспечивают через блок 4 управления выдачу команд управления на испол ф 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 управления различными механизмами, осуществляющих рытье котлованов под фундамент, монтаж различных90 б 2 б 8 Составитель Л.ПтенцоваРедактор П.Горькова Техред И,метелева Корректор А.Тяско Заказ 8174/4 Тираж 874 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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 возможности потери луча и срыва управления, выбора оптимального расстояния между крайними фоточувствительными элементами эа счет воэможности их перемешения по фотоприемнику 5 устраняют перечислен; еранее недостатки известных устройстви обеспечивается повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей предлагаемого уст ройства.Использование предлагаемого устройства для управления эемлеройнымимашинами позволит получить экономический эффект в народном хозяйствеза счет повышения производительноститруда, вследствие уменьшения временипростоев, вызванных потерей луча исрывом управления.Применение предлагаемого устройства только для управления мелиоративными машинами позволит получитьгодовой экономический эффект всумме 12,5 тыс.руб. на один прибор,