Устройство для автоматической стабилизации курса транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК G05D1/02 

Изобретение относится к устройствам для направления движения транспортного средства, в частности для обеспечения паралельных проходов сельскохозяйственных машин с целью обработки точно параллельными полосами без пропусков или перекрытий зон. Известно устройство для управления транспортным средством, содер жащее запоминающее устройство,преобразователи, датчики пройденного пути;.блоки сравнения, следящий привод поворота колес lj . Недостатками устройства являются сложность, громоздкость, что приводит к погрешности в управлении тран спортным средством при выходе одног из элементов из строя. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство длл автоматической стабилизации курса транспортного средства, содержащее навигационный компас, состоящий из намагниченного органа, установленного на опоре, св занной с элементом задания и с осно ванием, установленным на осях внутри рамки,в свою очередь установленной на осях на станине транспорт ного средства, на которой размещен источник света, блок измерения,сервопривод, связанный с исполнительны механизмом транспортного средства, и блок индикации 2 , Недостатком известного устройств является его сложность, заключающая ся в том, что водителю приходится постоянно контролировать и корректи ровать траекторию транспортного сре ства для сохранения заданной ориентации . Целью изобретения является упрощение устройства. Эта цель достигается тем, что в устройстве для автоматической стаби лизации курса транспортного средства намагниченньй орган выполнен в виде усеченного конуса с двумя плос кими гранями, расположенными диамет рально противоположно, блок измерения выполнен в виде трех резистивны фотоэлементов, два из которых расположены параллельно и между ними установлены два зеркала, образующие двугранньш угол, ребро которого выполнено плоским и имеет ширину,равную ширине плоской грани усеченного 1 02 конуса, а третий резистивный элемент установлен над двугранным углом зеркал и перед ним установлен экран со щелью, ширина которой равна ширине ребра двугранного угла зеркала,причем выход третьего резистивного фотоэлемента соединен, с . блоком индикации, а выходы других резистивных фотоэлементов соединены с входами сервопривода. На фиг.1 изображена схема устройства для автоматической стабилизации курса транспортного средства, на фиг.2 - то же, вид сбоку с частотным разрезом, на фиг.З - расположение фоторезистивных элементов, вид спереди, на фиг.4 - то же, вид сверху (элементы смещены в горизонтальном положении). 5стройство для автоматической стабилизации курса транспортного средства содержит навигационный компас 1, состоящий из намагниченного органа 2, выполненного в виде усеченного конуса, поворачивающегося на опоре 3. Опора 3 жестко связана с п.пастиной 4, установленной с возможностью вращения вокруг оси опорь на основании 5, на нижней поверхности которого укреплен балласт 6. Основание 5 поддерживается двумя шпильками 7 и 8, расположенными по обеим сторонам опоры 3, а сами шпильки поддерживаются рамкой 9, установленной с возможностью качания вокруг оси, перпендикулярной к оси шпилек 7 и 8, благодаря шпилькам 10 и 11. Шпильки 10 и 11 поддерживаются лапками 12 и 13, закрепленными на станине (не показано) транспортного средства. Пластина 4 может поворачиваться вокруг оси опоры 3 с помощью элемента задания, состоящего из червяка 14, зацепляющегося с зубчатым колесом 15, установленным на нижней поверхности пластины 4. с которой жестко связана опора 3. Червяк 14 приводится в действие рукояткой 16 посредством жесткого тросика 17. Рукоятка 16 расположена в месте водителя (не показано) транспортного средства. Подвижная деталь намагниченного органа 2 компаса 1 содержит элемент в виде усеченного конуса с наклоном, по существу, в 45, несущий два сегмента или грани 18

и 19, расположенные диаметрально противоположно. Грани 18 и 19, расположенные по двум образующим усеченного конуса, определяют две отражательных прямоугольных плоских поверхности одного и того же размера.

На поверхность намагниченного органа 2 направляется через конденсатор 20 световой пучок от источника 21 света. Источник 21 света и конденсор 20 установлены на соответствующих опорах (не показано) закрепленных на пластине 4.

Ориентация светового пучка, процируемого на компас 1, такова, что световой пучок, отраженньш одной из граней 18 или 19, когда он находится на оси этого пучка, направляется параллельно пластине 4 на объектив 22 проецирования, закрепленньш на последней. Объектив 2 может ароецировать изображение одной из граней 18 или 19 на резистиный фотоэлемент 23, расположенный вертикально и поперечно световому пучку и также закрепленный на пластине 4.

Изображение в плоскости резистивного фотоэлемента 23 одной из граней 18 или 19 имеет форму вертикального прямоугольника вполне определенных ширины и длины.

Фотоэлемент 23 расположен таким образом, чтобы принимать верхнюю получасть прямоугольного изображения через посредство маски 24, размещенной перед элементом 23 и снабженной щелью 25 с параллельными краями шириной, равной ширине изображения грани 18 (или 19), проецируемого на элемент 23. Нижня получасть прямоугольного изображения проецируется на промежуток между двумя зеркалами 26, расположенными под углом 45 причем вершина образованного таким образом двугранного угла параллельна вертикальной оси изображения, проецируемого на фотоэлемент 23.

Однако названная вершина имеет плоскость 27 среза, определяющую прямоугольную поверхность, перпендкулярную к оптической оси системы и шириной, равной ширине щели 25. Плоскость 27 среза расположена на одной линии со щелью 25 ней (для ясности на фиг.4 промежуток

между зеркалами 26 смещен в горизонтальном направлении вперед).

Зеркала 26 могут направлять световой пучок, полученный на том 5 или другом из двух резистивных фотоэлементов 28 или 29, расположенным по бокам, причем биссекторная плоскость прямого двугранного угла, образованного зеркалами 26,

0 совпадает с вертикальной плоскостью, содержащей оптическую ось системы. Фотоэлементы 23, 28 и 29, маска 24 и зеркала 26 установлены и закреплены на соответствующих опорах,

5 жестко связанных с пластиной 4.

Резистивный фотоэлемент 23 размещен в плече моста Уинстона, встроенного в блок 30 индикации, расположенный на месте водителя

0 транспортного средства. Оба резистивных фотоэлемента 28 и 29 соединены с сервоприводом 31, приводящим в действие силовой цилиндр.32 двойного действия, которьй в свою очередь

5 приводит в действие исполнительный механизм 33 транспортного средства.

Устройство для автоматической стабилизации курса транспортного средства работает следующим образом.

0 Когда транспортное средство, оборудованное предлагаемым устройством, остановлено и установлено для осуществления своего первого прохода вперед, водитель с помощью рукоятки

5 16 поворачивает на оси опоры 3

пластину 4 таким образом, чтобы привести отражающие грани 18 и 19 в вертикальную оптическую плоскость оптической системы 20-25. Грани 18 и

0 19 не обязательно ориентируются по оси норд-зюд, и их ориентация относительно этой оси может быть любой. Когда выравнивание произведено,одна из граней 18 или 19 направляет

5 свет, излучаемый источником 21, на элемент 23 через щель 25, края которой параллельны и строго прямолинейны.

0 Так как ширина щели 25 равна ширине спроецированной грани, то отклонение стрелки гальванометра 30 .максимально тогда, когда световой пучок, отраженный гранями 18 или 19,

5 находися точно на средней оси ще.ли 25.

Роль объектива 22 заключается в увеличении изображения грани 18 или 19 и в обеспечении возможности его регулировки. После того, как получено максимальное отклонение стрелки гальванометра транспортное средство можно трогать с места и начать работу. В конце пути, если речь идет о прямой линии, стрелка гальванометра должна находиться на том же месте, что и в начале, т.е. указывать максимальное отклонение. В конце пря мой линии, в конце движения вперед, водитель заставляет транспортное средство совершать полуоборот на надлежащем расстоянии для движения в обратном направлении, и транспортное средство будет находиться в нужном положении, когда стрелка гальванометра снова достигнет своего когда максимального отклонения, т.е. 180° компас 1 повернется точно на и другая грань 19 или 18 будет находиться на траектории светового пучка. В случае поверхности, обрабатываемой прямолинейными параллельными полосами, кет необходимости в испол зовании устройства для регистрации и считки пройденного пути. В случае прямолинейных параллель ных полос водитель может следовать нужным курсом и производить последо вательные проходы в одном и другом направлениях точно параллельно, непрерывно управляя колесами своей ма шины таким образом, чтобы отклонени стрелки гальванометра было неизменн максимальным. Однако будет намного более практичным, менее утомительным и более надежным для водителя включить систему автоматического управления движением, образованную элементами 28 и 29 и сервоприводом 31. Фактически после установки, в начале первой полосы обрабатываемой пл щади, пластины 4 таким образом, чтобы стрелка гальванометра 30 имел максимальное отклонение, нижняя пол часть изображения сегмента 18 (или .19), спроецир5ованная объективом 22 точно совпадает с плоскостью сечени 27 зеркал 26. Так как плоскость 27 сечения и изображение имеют точно такую же ширину, то никакой световой луч не отклоняется в сторону в направлении одного или другого из элементов 28 и 29. Сервопривод 31 не приводится в действие, и силовой цилиндр 32 управления колесами 33 удерживает их в таком направлении, что машина перемещается по прямой линии. Если затем машина изменила направление своего движения даже очень незначительно, световой пучок, проецируемый объективом 22, не будет больше падать точно на плоскость 27сечения, а будет смещаться (фиг.4) влево или вправо. В том и другом случае световые лучи будут падать на одно или другое зеркало 26 и будут отражаться в боковом направлении под углом на элемент 28, либо на элемент 29. Вследствие этого будет приведен в действие сервопривод 31, управляющий силовым цилиндром 32, чтобы повернуть колеса в том или ином направлении в зависимости от того, какой элемент возбужден, с тем, чтобы вновь установить маишну по требуемой оси, указанной вначале, и это до тех пор, пока световой пучок, проецируемый объективом 22, снова не возвратится на плоскость 27 сечения не отклоняясь ни в ту, ни в другую сторону. Чем больше боковое смещение пучка, отражаемого сегментом 18 или 19, тем больше элемент 28или 29 будет получать света и более энергичным образом управлять сервоприводом 31 для восстановления надлежащего курса. Предлагаемое устройство просто по конструкции, освобождает водителя от постоянного наблюдения и корректировки направления движения и исключает запоздалые реакции при ручном корректировании, которые могли бы привести к нахождению одной полосы на другую или к пропуску полосы. Кроме того, устройство значительно снижает утомляемость зрения водителя.

Фиг1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ КУРСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее навигационньй компас, состоящий из намагниченного органа, установленного на опоре, связанной с элементом задания и с основанием, установленным на осях внутри рамки, в свою очередь установленной на осях на станине транспортного средства, на которой размещен источник света, блоки измерения. сервопривод, связанный с исполнительным механизмом транспортного средства, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, намагниченный орган выполнен в виде усеченного конуса с двумя плоскими гранями, расположенными диаметрально противоположно, блок измерения выполнен в виде трех резистивных фотоэлементов, два из которых расположены параллельно и между ними установлены . два зеркала, образующие двугранный угол, ребро которого выполнено плоским и имеет ширину, равную ширине а s плоской грани усеченного конуса,а третий резистивный элемент установ(Л лен над двугранным углом зеркал и перед ним установлен экран со щелью, ширина которой равна ширине ребра двугранного угла зеркала, причем выход третьего резистивного фотоэлемента соединен с блоком индикации, а выходы других резистивных фотоэлементов соединены с входами сервопривода .

10 9

Фиг2 2fy 23

,. --. :.-,

c::

25

23

Y

2« ZJ