УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ САМОХОДНОЙ МАШИНЫ ОТ ПРОЕКТНОЙ ОСИ Российский патент 1998 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к автоматическому управлению, подвижными объектами и может быть использовано для автоматизации направленного движения самоходных машин.

Известно устройство для контроля отклонения самоходной машины от заданного направления, содержащее лазер со сканирующим модулятором, датчики и индикаторы отклонений, два фоточувствительных приемника, соединенные через усилители с формирователями импульсов, триггером и двумя двухвходовыми схемами совпадения (см. SU 899931 A, 23.01.82).

Известно также устройство для контроля отклонения самоходной машины от заданного направления, содержащее оптический задатчик направления, подвижный фотоприемник, механически связанный при помощи штанги с приводом и датчиком поворота фотоприемника, индикатор отклонения, фазочувствительный выпрямитель, источник опорного напряжения, блок выборки-хранения, формирователь импульсов запуска и усилитель сигналов фотоприемника выполнен в виде поворотного трансформатора (см. SU 1219802, А, 23.03.86).

Недостатком известных устройств является то, что они содержат аналоговые датчики положения фотоприемника и аналоговые устройства хранения полученной информации, что приводит к возникновению случайной составляющей погрешности измерений из-за температурного и временного дрейфа параметров элемента схемы.

Задача изобретения - устранение случайной составляющей погрешности, вызванной временным и температурным дрейфом параметров аналоговых преобразователей, использованных в ранее известных устройствах.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем оптический задатчик направления, подвижный фотоприемник, механически связанный с приводом, усилитель сигнала фотоприемника, выход которого соединен с входом формирователя импульса запуска, привод перемещения фотоприемника имеет шаговый двигатель, четырехканальный коммутатор, двунаправленный регистр сдвига, два концевых выключателя крайних положений фотоприемника, два триггера, три двухвходовых логических элемента ИЛИ, двухвходовую схему совпадения, двоичный реверсивный счетчик, регистр хранения, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом двунаправленного регистра сдвига и одним из входов двухвходовой схемы совпадения, выход которой соединен со счетным входом двоичного реверсивного счетчика, второй вход двухвходовой схемы совпадения соединен с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, второй вход первого триггера соединен с выходом второго двухвходового логического элемента ИЛИ, первый выход которого соединен с выходом формирователя импульсов запуска, второй выход - с источником сигнала сброса, причем второй выход первого триггера соединен с управляющим входом регистра хранения, входы первого двухвходового логического элемента ИЛИ соединены с выходами первого и второго концевых выключателей крайних положений фотоприемника и с входом второго триггера, выходы которого соединены с управляющими входами двоичного реверсивного счетчика и двунаправленного регистра сдвига, выходы которого соединены с управляющими входами четырехканального коммутатора, выходы которого включены в фазы шагового двигателя, а информационные входы двоичного реверсивного счетчика соединены с информационными входами регистра хранения, причем один из входов двоичного реверсивного счетчика "Установка на нуль" соединен с выходом третьего двухвходового элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого двухвходового логического элемента ИЛИ, а второй вход - с источником сигнал сброса.

На чертеже изображена схема рассматриваемого устройства, где ω - скорость и направление движение фотоприемника, 1 - оптический луч, АВ - отрезок продольной оси машины).

Направление движения машины задано оптическим лучом 1. На машине установлено устройство контроля положения машины, содержащее генератор тактовых импульсов 2, выход которого соединен с входом двунаправленного регистра сдвига 3 и одним из входов двухвходовой схемы совпадения 4, выход которой соединен со счетным входом двоичного реверсивного счетчика 5, второй вход - с первым выходом триггера 6, первый вход которого соединен с выходом двухвходового логического элемента 7, второй вход соединен с выходом двухвходового логического элемента 8, первый выход которого соединен с выходом формирователя импульсов запуска 9, на вход которого поступает напряжение усилителя 10 сигналов фотоприемника 11, а второй - с источником сигнала сброса 12, причем выход триггера 6 соединен с управляющим входом регистра хранения 13, входы двухвходового логического элемента 7 соединены с выходами первого 14 и второго 15 концевых выключателей крайних положений фотоприемника и с входами триггера 16, выходы которого соединены с управляющими входами двоичного реверсивного счетчика 5 и двунаправленного регистра сдвига 3, выходы которого соединены с управляющими входами четырехканального коммутатора 17, выходы которого включены в фазы шагового двигателя 18, а информационные выходы двоичного реверсивного счетчика 5 соединены с информационными входами регистра хранения 14, причем один из входов двоичного реверсивного счетчика 5 "Установка на нуль" соединен с выходом двухвходового логического элемента 19, первый вход которого соединен с выходом двухвходового логического элемента 7, а второй вход - с источником сигнала сброса 12.

Устройство работает следующим образом:
Начальное соединение схемы устанавливается подачей сигнала сброса. После его поступления устанавливается начальное состояние триггера 6 , двоичного реверсивного счетчика 5 и начинает работать генератор тактовых импульсов 2. Его импульсы подаются на двунаправленный регистр сдвига 3, с которого поступают на четырехканальный коммутатор 17, выходы которого включены в фазы шагового двигателя 18. Шаговый двигатель 18 перемещает фотоприемник 11 до одного из крайних положений. В крайнем положении фотоприемник 11 замыкает выключатель (например, 15), подает сигнал на вход триггера 16 и устанавливает его выходы в состояние . Выходные сигналы 16 поступают на управляющие входы двунаправленного регистра сдвига 3 и реверсируют направление движения фотоприемника 11. Одновременно сигналы поступают на управляющие входы двоичного реверсивного счетчика 5, устанавливая его в режиме вычитания. Кроме того, сигнал X₁ через двухвходовый логический элемент 7 и двухвходовый логический элемент 19 сбрасывает в нуль содержимое счетчика 5 и устанавливает триггер в состояние . Сигнал Q₁ = 1 триггра разрешает прохождение через двухвходовую схему совпадения 4 сигнала генератора тактовых импульсов 2 на счетный вход двоичного реверсивного счетчика 5. При попадании фотоприемника 11 в луч лазера 1 сигнал фотоприемника 11 X₄ усиливается усилителем 10 и поступает на вход формирователя импульсов 9. С выхода формирователя импульсов 9 через двухвходовый логический элемент 8 усиленный сигнал фотоприемника 11 X₄ поступает на вход триггера 6 и устанавливает его выходы в состояние . Сигнал Q₁ = 0 триггера 6 запрещает прохождение через двухвходовую схему совпадения 4 сигналов генератора тактовых импульсов 2 на счетный вход двоичного реверсивного счетчика 5. Таким образом, состояние разрядов счетчика отображает расстояние, которое прошел фотоприемник из крайнего положения до момента пересечения оптического луча, т.е. отклонение машины от проектной оси
l_отк = l - l_c4,
l - расстояние от оси устройства до крайнего положения фотоприемника,
l_c4 - расстояние от крайнего положения фотоприемника до момента пересечения с оптическим лучом,
l_отк - измеряемое отклонение машины.

Одновременно сигнал = 1 поступает на вход регистра хранения 12, который считывает расстояние разрядов двоичного реверсивного счетчика 5, фотоприемник 11 продолжает движение до второго крайнего положения. В этом положении фотоприемник замыкает выключатель 14. Сигнал, поступающий с концевого выключателя 14, переводит триггер в состояние (Q₂ = 1 = 0). Выходные сигналы триггера 16 поступают на управляющие входы двунаправленного регистра сдвига 3 и реверсируют направление фотоприемника 11. Одновременно сигналы (Q₂ = 1 = 0). поступают на управляющие входы двоичного реверсивного счетчика 5, устанавливая его в режиме сложения. Кроме того, сигнал X₂ через двухвходовый логический элемент 19 сбрасывает в нуль содержимое счетчика 5, устанавливает триггер 6 в состояние (Q₁ = 1 = 0). Сигнал Q₁ = 1 триггера 6 разрешает прохождение через двухвходовую схему совпадения 4 сигналов триггера тактовых импульсов 2 на счетный вход реверсивного счетчика 5.

Изобретение относится к автоматическому управлению подвижными объектами и может быть использовано для автоматизации направленного движения самоходных горнопроходческих машин. Устройство позволяет измерить отклонение самоходной горнопроходческой машины от проектного направления движения, заданного оптическим лучом. В устройстве в качестве привода сканирующего фотоприемника применен шаговый двигатель, схема управления которого используется как составная часть измерительной схемы, преобразующей отклонения машины от оптического луча в цифровой код. Это позволяет устранять случайные составляющие погрешности от временного и температурного дрейфа параметров аналоговых преобразователей, использованных в ранее известных устройствах. 1 ил.

Устройство для контроля отклонения самоходной машины от проектной оси, содержащее оптический задатчик направления, подвижный фотоприемник, механически связанный с приводом, усилитель сигналов фотоприемника, выход которого соединен с входом формирователя импульса запуска, отличающееся тем, что привод перемещения фотоприемника имеет шаговый двигатель, четырехканальный коммутатор, двунаправленный регистр сдвига, два концевых выключателя крайних положений фотоприемника, два триггера, три двувходовых логических элемента ИЛИ, двухвходовую схему совпадения, двоичный реверсивный счетчик, регистра хранения, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом двунаправленного регистра сдвига и одним из входов двухвходовой схемы совпадения, выход которой соединен со счетным входом двоичного реверсивного счетчика, второй вход двухвходовой схемы совпадения соединен с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, второй вход - с выходом второго двухвходового логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов запуска, второй выход - с источником сигнала сброса, причем второй выход первого триггера соединен с управляющим входом регистра хранения, входы первого двухвходового логического элемента ИЛИ соединенны с выходом первого и второго концевых выключателей крайних положений фотоприемника и с входом второго триггера, выходы которого соединены с управляющими входами двоичного реверсивного счетчика и двунаправленного регистра сдвига, выходы которого соединены с управляющими входами четырехканального коммутатора, выходы которого включены в фазы шагового двигателя, а информационные выходы двоичного счетчика соединены с информационными входами регистра хранения, причем один из входов двоичного реверсивного счетчика "Установка на нуль" соединена с выходом третьего двухвходового элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого двухвходового логического элемента ИЛИ, а второй вход - с источником сигнала сброса.