Устройство для регистрации движущихся объектов Советский патент 1986 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к средствам контроля и управления и может быть использо- варю для включения исполнительных устройств промышленных роботов при появлении детали в рабочей зоне манипуляции, в качестве дат- чика для устройств счета объектов, в качестве устройства охранной сигнализации и т.п.

Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства путем повышения пространственной избирательности за счет формирования узкой диаграммы направленности приемной части и введения автоматической регулировки контролируемого параметра поля и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможное- ти определения размеров и направления перемещения обьекта.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2-4- диаграммы, по- ясняюшие работу устройства.

Устройство для регастрации движущихся объектов (фиг. 1) содержит генератор 1, первый 2 и второй 3 делители частоты, первый и второй 5 аттенюаторы, сумматор 6, передающую антенну 7, первую 8 и вторую 9 приемные антенны, первый 10 и второй 11 избирательные усилители, первый 12 и второй 13 детекторы, первое 14, второе 15 и третье 16 вычитающие устройства, пороговое устройство 17, исполнительное устройство 18, первый 19 и второй 20 фильтры нижних, частот.

Генератор 1 подключен к входам делителей 2 и 3 частоты, выходы которых через аттенюаторы 5 и 4 соединены с входами

сумматора 6, к выходу которого подключена передающая антенна 7. Приемные антенны 8 и 9 через последовательно соединенные избирательные усилители 10 и 11, детекторы 12 и 13 соединены с одноименными входами

вычитающих устройств 14 и 15, разноименные вхо)ды которых соединены между собой. Выходы вычитыющих устройств 14 и 15 соединены с входами вычитающего устройства 16 и через фильтры 19 и 20 нижних частот - с управляюпдами входами аттенюаторов 4 и 5 соответственно. Выход вычитающего устройства 16 через пороговое устройство 17 соединен с исполнительным устройством 18.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатьшает переменное напряжение с частотой ij, (например, 100 кГ1 которое поступает на входы делителей 2 и 3 частоты с козффициентами деления тип (например, 8 и 10) соответственно. Напря-

жения с частотами о1гл и io/п (соответственно 12,5 и 10 кГц) поступают на входы аттенюаторов 4 и 5 и затем на входы

сумматора 6. Двухчастотный сигнал о выхода сумматора поступает на передающую антенну 7, которая создает в окружающем пространстве переменное электрическое поле, являющееся суммой двух полей с одинаковой структурой и разными частотами. На пртем- ных антеннах 8 и 9 индуцируются ЭДС с частотами о1т и {„/ц , которые поступаю на входы избирательных усилителей 10 и 11 осуществляющих частотную селекцию сигналов. Выделен 1ые детекторами 12 и 13 огибающие колебаний поступают на входы (ц к Ь вычитающих устройств 14 и 15 таким образом, что на выходах вычитающих устройств формируются на1фяжения, пропорциональные разности уровней огибающих в обоих канапах

. U,,,,,k(U,-Uj; - .i5 MU2-U,,

где К - коэффициенты передачи вычитающих устройств.

Эти напряжения, в свою очередь, поступают на входы вычитающего устройства 16, гд формируется напряжение

вь,,..1.- 8ы из 2- |Ли,-и,),

где коэффициент передачи вычитающего устройства 16.

Поскольку приемные антенны расположены симмет{Й1Чно относительно передающей, уровни сигналов в обоих канапах одинаковые и напряжения на выходах вычитаюгцнх устройств равны нулю. При нарушении этого условия за счет медленйо меняющихся дестабилизирующих факторов лнбо вследствие нарушешм симметрии структуры поля за счет наличия вблизи антенн неподвижных по- сторошшх предметов напряжений рассогласования, возникающие на выходах вычитающих устройств 14 и 15, поступают через фильтры 19 и 20 нижних частот на управляющие входа аттенюаторов 4 и 5, изменяя уровни составляющих поля в зоне контроля так, чтобы восстановить равенство сигналов в обоих каналах.

При приближении о&ьекта к зоне контроля, образованной антеннами устройства, изменяются емкости между передающей и приемными антеннами. Расстояние между приемными антеннами выбирается намнсд-о меньше характерных размеров объекта. При этом, пока расстояние от объекта до оск симметрии системы антенн больще размеров объекта, влияние его на велиэдну емкости между передающей и приемными антеннами обоих каналов одинаковое. Прт пересечении объектом зоны контроля происходит изменение

3

уровня сигнала в канале I, затем в канале 11. Эпюры напряжений на выходах детекторов 12 и 13 для этого случая ноказаны на диаграммах а, Ь (фиг. 2). Времер1ный сдвиг ui между экстремумами напряжений в каналах 1 и 11 определяется скоростью движения объекта.

При вычитании напряжений, формируемых детекторами 12 и 13, на выходах вычитающих устройств 14 и 15 образуются ДВуПОЛЯр-

ные перепады напряжений (эпюры с и j , фиг. 2), причем амплитуды положительных и отрицательных выбросов не зависят от скорости движения объекта. На выходе вычитающего устройства 16 образуется двуполярцый перепад напряжения с удвоенной амплитудой выбросов (эпюра е , фиг. 2), что попытает чувствительность устройства к малоразмерным и диэлектрическим объектам, слабее влияющим на параметры электрического поля.

Пороговое устройство 17 формирует двупо- лярные прямоугольные импульсы, поступающие на исполнительное устройство. При противоположном направлении перемещения объекта изменяется знак перепада напряжения на выходе вычитающего устройства 16, что позволяет однозначно регистрировать направление перемещения объекта.

При перемещении протяженного объекта форма напряжений на выходах детекторов 12 и 13 имеет вид, показанный на эпюрах а,Ь (фиг. 3). Форма напряжений на выходах вычитающих устройств 14-16 и порогового устройства 17 соответствует эпюрам с,d, e,f (фиг. 3). Временной интервал между экстремумами вы - бросов напряжений на выходах вычитающих устройств 14-16 при известной скорости движения объекта однозначно связан с его размерами в направлении перемещения.

На фиг. 4 проиллюстрировано образование узкой диаграммы направленности предлагаемого устройства. ГраниЩ) зоны контроля си- стемы, состоящей из передающей и приемной антенн, образуют эллипс, при пересечении которого объектом изменение параметров

j

fg

20

25

JQ .

5

0

30744

поля в области расположения п 1нем11ой антенны превышает заданный порог. Размеры этого эллипса определяются размера -т объекта и ве- личнрюй порога; чем менъше порог и чем больше размеры объекта, тем на большем удалении объекта происходит срабатывание.

В предлагаемом устройстве за счет разностной обработки сигналов срабатывание происходит лишь прк пересечении объектом сравнительно уэкой зоны, расположенной вдоль оси симметрии, причем размеры этой зоны в гораздо меньшей степени зависят от размеров и физических свойств обьекта.

Формула изобретения

Устройство для регистрации движущихся объектов, содержащее генератор, первую приемную антенну, передающую антенну, первый детектор, пороговое устройство и исполгштельное устройство, выход порогового устройства соединен с исполнительным устройством, о т - личающееся тем, гто, с целью повыше1шя чувствительности и надежности, в него введены первый и второй делители частоты, первый и второй аттенюаторы, сумматор, вторая приемная антенна, первый и второй избирательнъ1е усилители, второй детектор, первое, второе и третье вычитающие устройства, первый и второй фильтры нижних частот, причем последовательно соединенные делители частоты и аттенюаторы включены между выходом генератора и входами сумматора, к выходу которого подключена передающая антенна, обе приемные антенны через последовательно соединенные избиратель- нъ1е усилители и детекторы соединены с одноименными входами первого и второго вычитающих устройства, разноименные входы которых соединены между собой, а выходы подключены к входам третьего вычитающего устройства и через фильтры нижних частот - к управляющим входам аттенюаторов, выход третьего вычитающего устройства соединен с входом порогового устройства.

Изобретение относится к средствам конт-, роля и управления и может быть использовано для включения исполнительных устройств промышленных роботов при появлении детали в рабочей зоне манипуляции. Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности. Устройство содержит генератор, первую приемную антенну, передаюшую антенну, первый детектор, пороговое устройство и исполнительное устройство, первый и второй делители частоты, первый и второй аттенюаторы, сумматор, вторую приемную антенну, первый и второй избирательные усилители, второй детектор, первое, второе и третье вычитающие устройства, первый и второй фильт х 1 нижних частот. Последовательно соединенные делители частоты и аттенюаторы включены между выходом генератора и входами сумматора, к выходу которого подключена передающая антенна. Обе приемные антенны через по- : следовательно соединенные избирательные усилители и детекторы соединены с одноименными входами первого и второго вычитаю- ших .устройств, разноименные входы котор)ых соединены между собой, а выходы подключены к входам третьего вырастающего устройства и через ф№1Ъ1ры нижних частот к управляющим входам аттенюаторов, выход третьего вычитающего устройства соединен с входом порогового устршства, 4 ил. (Л с

У:

f

и

f

IVX

Фмг.1

л

i

ь

УЧ

/t

Г

и

Редактор о. Головач

Составитель И. Абршлова Техред О. Гортвай

Заказ 2765/47Тираж 728

ВНИИПИ Госуд рствен юго комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 4

Корректор М. Максимишинец

Подшсиое