Устройство для записи конфигурации земельных участков

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ КОНФИГУРАЦИИ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в сельскомхозяйстве, строительстве и других отрасляхнародного хозяйства, где требуется точноеопределение конфигурации различных земельных участков произвольной формы.Известны устройства для записи конфигурации земельных участков, содержащие датчик углового положения, датчик перемещения,счетнорешающее устройство 111,Однако эти устройства выполнены по сложной кинематической схеме и не обеспечиваютвысокой точности измерения,Известно устройство для записи траекториидвижущихся объектов, содержащее гироскоп,датчик пути, выполняющий функцию датчикаперемещения, и синусно-косннусное устройство 121.Однако при объезде участков, имеющихбольшие геометрические размеры, погрегцность регистрации конфигурации участка весь.ма значительна, так как малый размер регистрирующего планшета заставляет уменьшатьмасштаб изображения участка, при этом резко увеличивается погрешность при снятии показаний с планшета, затрудняется обработкаполученной информации и ввод ее в электрон.но-вычи лительную машину (ЭВМ).Цель изобретения - повышение точностиустройства.Это достигается тем, что в устройство длязаписи конфигурации земельных участковдополнительно введены два арифметических 10устройства, блок выделения дискрет утла иперфоратор. Выходы датчика пути и синуснокосинусного устройства соединены с входамиарифметических устройств, одни из выходовкоторых соединены с перфоратором через 15блок выделения дискрет угла, а друтие выходы - с перфоратором непосредственно. Блоквыделения дискрет угла содержит пороговоеустройство и последовательно соединенныепереключатель, ключ, память, задатчик дис.крет угла и схему сравнения. Входы переключателя соединены с соответствующими выходами синусно-косинусного устройства, управляющий вход переключателя соединен с выходом порогового устройства, вход которого708 148соединен с входом переключателя, а выход переключателя - с другим входом схемы.сравнения, выход которой соединен с управляющим входом ключа и управляющим входом перфоратора. Арифметическое устройство содер. жит генератор пилообразного цапряжения, схе.му сравнения, схему И, амплитудный детектор, фазовый детектор, делитель-нормалиэатор и счетчик, Один из входов схемы сравнения соединен с выходом амплитудного детектора, 10 другой - с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с одним из входов схемы И, другой вход схемы И соединен с датчиком перемещения, а выход схемы И - с входом делителя-нормализатора, выход ко торого соедицен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами перфоратора.Управляющий вход счетчика подключен квыходу фазового детектора, вход которого соединен с выходом синусно.косинусного уст. 20 ройства и входом амплитудного детектора,выход которого соединен с входом схемывыделения дискрет угла. Счетчик выполненреверсивным и соединен управляющим входом с выходом фазового детектора. 25 На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для записи конфигурации земель.ных участков; на фиг. 2 - функциональная схема арифметического устройства; на фиг, 3- структурная схема блока выделения дискрет угла; на фиг. 4 - изображение кусочно-ли.нейной апроксимации по улу; на фиг, 5 - диаграммы, поясняющие работу арифметичес.кого устройства, при этом на фиг. 5 а изооражена эпюра напряжения ца выходе генератора; на фиг. 5 б - эпюра напряжения ца выходе синусно-косинусного устройства, на фиг. 5 В - эпюра напряжения на выходе амплитудного детектора; на фиг. 5 г - эпюра напряжения на выходе схемы сравнения; на фнг, 5 д - эпюра напряжения на выходе схемы И 3; на фиг. 5 е - эпюра напряжения на выходе датчика перемещения; на Фиг. 5 ж - эпюра напря.жения на выходе фазового детектора.Устройство содержит датчикн;,"ги, датчик 2 углового положения, синусно-косинусное устройство 3, арифметические устройства (АУ) 4, 5, блок 6 выделения дискрет угла и пер.форатор 7. Кажное арифметическое устройство содержит генератор 8 пилообразного на.пряжения, схему 9 сравнения, схему И 10, делитель-нормализатор 11, реверсивный счетчик 12, амплитудный детектор 13 и Фазовый де.тектор 14. Блок вьщеления дискрет угла55 содержит переключатель 15, ключ 16, память 17, задатчик 18 упта, схему 19 сравнения и пороговое устройство 20. На схемах входы блоков 4, 5 обозначены позициями 21, 22, выходы - 23, 24, входы блока 6 - 25, 26, выход - 27.Устройство работает следующим образом.Перед началом объезда измеряемого участ. ка производится ориентация датчика угло.вого положения по направлению на северный полюс и сброс всех счетчиков и элементов памяти устройства В нулевое положение. Затем транспортное средство, на котором уста. новлено устройство, объезжает измеряемый уЧасток по периметру с возвращением в исход ную точку. Сигналы с датчика пути 1 (фиг.5 е) в виде импульсов, число которых за определенный промежуток времени пропорционально пройденному за это время пути, поступают на входы 21 арифметических устройств 4,5. Сицусно-косинусцое устройство 3 вырабатывает переменные напряжения. амплитуды которых пропорциональны синусу (фиг, 5 б) и косинусу угла между направлением движения транспортного средства и выбранными началь. ными направлениями, эти напряжения посту. пают ца входы 22 арифметических устройств 4, 5. В арифметическом устройстве 4 с определенной цикличностью осуществляется опреде. ление приращения координаты Х по алгорит- му К к х= йь ЬОсоъд.,гпе Ы созо - амплитуда напряжения на интерВале цикла, пропорциональная- число импульсОВ, пропорциональное приращению координаМлХ,К ЙЯ - число импульсов с датчика пути, пос 1 упаюгцих на ВхОд АУза время Одного цикла.В.им Образом реализуется алгоритм/ Х = , ЯсоацЬ арифметическом устройстве Осугцествляьтся также суммиООВание полученных прира ц;еций координат В соответствии с выражениемг:огде О - количестчо циклов определения приращений координат за время движениятранспортного средства между двумяотсчетами координат.В арифметическом устройстве 5 осуществляются аналогичные преобразования по координате У, Коордуцаты Х, У фиксируются в ариф. метических устройствах в виде двоичного кода, который выводится на перфоратор по сигналам блока 6 выделения дискрет угла. С вторых выходов арифметических устройств 4, 5 медленно меняющиеся нахряжеая, пропорциональные синусу и косинусу угла, поступают на блок 6 выделения дискрет угла; с выхода которого708148 30 прк кэмецении угла направления движения на Определенную заданную величину (например 4, 8 или 12) поступает команда науправляющий вход перт)7 оратора 7 и происходит запись на перфоленту с арифметических уст.5 ройств 4 и 5 значений текущих координат Х и У в виде двоичного кода. Таким обра.зом, контур измеряемого участка произволь.ной формы подвергается кусочно-линейной апроксимации по углу (фиг. 4). Коэффициент апроксимации задается переключателем блока 6 выделения дискрет угла. Выбор требуемого коэффициента определяется конфигурацией измеряемого участка, Для участков со сложной конфигурацией выбирается минималь 5 ная дискретность по углу. После объезда.участка по периметру перфолента с информацией о конфигурации участка вводится в ЭВМ и обрабатывается по необходимой программе.В частности,.может быть определена площадь 20 участка длина его периь,етра, осуществлено разбитие участка на загоны оптимальной форьж (при проведении сельскохозяйственных работ) и т.д.Арифметические устройства реализуют алго. 25 эитмы и суммирующие результаты приращений где ЬЯ - приращение луги за время цикла40преобразования:Ь Х ДЗС - приращения координат измеряемо 1го участка,Значения текущих координат Х, У, определяющих конфигуращтсе поля, .фиксируются на лен.45те перфоратора. Непосредственная запись коор.динат Х, У на ленту не требует снятия показаний с планшета и дополнительной обработкиИнформации с целью ее ввода в ЭВМ. Генератор 8 вырабатывает пилообразное напряжение50с периодом равным циклу преобразования при.ращения пути в приращения коордйнат (фиг,5 а). Длительность О цикл зана с минтсмальной дискретностью апроксимации по углуи с дискретностью (ценой) импульсов переме 55щения, так как необходимо, чтобы за времяЕткла угол направления движения транспорт.кого средства ие изменился более, чем на ве.личину дискретности по углу, и в то же вре ьТя, в арифметическое устройство эа цикл должно постутТссть число импульсов перемещения достаточное для осутцествлеСсия преобра. зования с необходимой точностью. При этом ца мстсссть:альцую скорость транспортного сред. ства н ца максимальную скорость при пово. рота.; накладываются определесщые ограниче. ния, Например, если задаться дискретностьюоапроксимэцци по углу В 3, то за время одного цикла Тц цастравление движения трансо порта не должно измениться более чем на 3 При макс 1 тмальссой скорости транспорта ца поВоротах равной 9 км/ч. т,е. 2,5 м/с и радиусе разворота г = 1 О м при повороте ца 180 транспортное средство пройдет путь длиной 77 =Сс, г = 30 м и затратит время = 30/2,5.=1" сск. За одну секунду транспорт будетоменять направление ца 15 . Поэтому, чтобы не вьТйти за дискретность 3, за одну секунду должно пройти це менее пяти циклов прсобра- зовациЯ, Длительность Цикла составит Тц = = 1/5 = О," сек. 1,"сли задаться точностью пре Образования по пути в 1 с 1, то за время штк. ла в АУ должно поступить не менее 100 импульсов. Это з 7 тачит. что при минимальной скорости траСссССОр;а в 3,6 км/час (1 м/сек) датчик пугТС должен вырабатывать 500 импульсов ца метр пути. Максимальное зцаченнс цапряжсТСЯ г нера-Ора пильС в конце щткла раВно ьаксимально Возможному напряжеСсию с аьтт 7 л 17-.уд 71 ого Ттстесстора, т,с. Напряжению получас Ом 7 ца выОде амплитудного детек. тора пои а = 00; чя АУ 4 (по координате Х) или сс = 0 Ттля А 5 (по координате У). На выход амл тгудного:тегектора поступает переменСтое апряженнс с синусцо-косицусного Уст 7 эойТСтТН 1 ВТ:ТСЬЧ:ТтУДа КотОРОГО ПРОПОРЦИО. налььса с 177 сусу С косинусу) угла нап 17 аВления движснстя т)оа 71 с 11, Н 7 та (фиг. 507) . ЛмстлсТудньсй детектор В.717 ря"тляст это напряжение и на его ВТСходс Вы; абэтьтвается медленно мсцясощееся (постоян 7 Ое) напряжение, пропорциональное синусу (косстцусу угла (СЬСтг. 5 в), напряже 71 те теСсе;.ато)7 а пилы 8 и медлетсссо мекя 7 пшссся напряжение с амплитудного дс. тектора :3 пост 11 а 177 т на соответствующие входы схемы 2 сравнения. В момент начала ТВ 7 лы на выходе схемы сравнения появляетсяпотенцна;1, который снимается н момент равенства напряжения пилы и напряжения, про.порцнонального синусу (косинусу) угла сампл 1 тту;ТТСОго детектора 13. Таким Образомна выходе схемьТ 9 сравнения формируютсяимпульсы с периодом цикла Тц, причем длительнос 1 ь этих Импульсов пропорциональнасинусу (косинусу) угтса (фиг. 5 г). Эти им.пульсы поступают на один из входов схемы10 и управляют ее работой. На первый7 70 вход схемы И поступают импульсы с датчика пути (фиг, 5 е), которые проходят на выход схемы И только в моменты управляющих импульсов со схемы сравнения (фиг, 5 д), Так как число импульсов на первом входе схемы И пропорционально пройденному за время цикла пути, а длительность управляющего импульса на втором входе схемы И пропорциональна синусу (косинусу) угла (фиг. 5 г), то на выходе схемы И за цикл троходит число импульсов, пропорциональное произведению ИЛХ = МЬЯсоя а. Таким образом реализуется алгоритм,ЬХ; =АЗ; соейС выхода схемы И импульсы поступают на вход делителя.нормализатора 11 (фиг, 5 д), который усредняет их по периоду и переводит к необходимой единице измерения (например 1 импульс - 1 метр), Импульсы с выхода делителянормализатора 11 поступают на вход реверсивного счетчика 12, где .осуществляется их сложение (или вычитание) в соответствии с алгоритмомх=ЕЬх)=Ею1=1 1=Управление работой реверсивного счетчика осуществляет фазовый детектор 14, На его вход поступает переменное напряжение с си. нусно.косинусного устройства 3. Фаза этого напряжения определяет знак синуса (косину. са) угла, Фазовый детектор 14 при фазе напряжения, соответствующей положительному синусу (косинусу), вырабатывает команду реверсивному счетчику 12 на сложение приращений координат, а при фазе, соответствующей отрицательному синусу (косинусу), - на вычитание координат (фиг, 5 ж). При этом обеспечивается регистрация как возрастающих 8148 8так и убывающих координат. На выходы пере.ключателя 15 с выходов амплитудного детек.тора 13, арифметических устройств 4, 5 поступают медленно меняющиеся напряжения, пропорциональные соответственно текущим значв.лиям синуса и косинуса курсового угла. По.роговое устройство 20 срабатывает при значе нии напряжения на его входе, соответствующемоа 1 и 45 . При этом при значении курсового угла а 10 на выход проходит напряжение, пропорциональное синусу а, а при а от 45 до 90 на вы.ход проходит напряжение, пропорциональное косинусу а. Это позволяет достигнуть более высокой чувствительности к изменению угла, а значит и более высокой точности апроксимации. Формула изобретения 20 Устройство для записи конфигурации земель,ных участков, содержащее гироскоп, датчикпути, синусно-косинусное устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два арифметических устройства, блок выделения дискретугла и перфоратор, при этом выходы датчикапути и синусно-косинусного устройства соеди.иены с входами арифметических устройств,одни иэ выходов которых соединены с пер.ЗО форатором через блок выделения дискретугла, а другие выходы - с перфораторомнепосредственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизез 5 1. Труды Ульяновского СХИ, "Механизация", том ХП, вып. Ч, стр. 94 - 98.2. Авторское свидетельство СССР Х 278137,кл. О 01 С 21/00, 19 бб (прототип).Составитель Б. ПоставнинТехред Н. Бабурка Корректор Е. Папп Тираж 801 Подписно ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская набд. 4/5