Устройство контроля положения самоходной машины относительно ориентирующего слоя Советский патент 1987 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к техническим средствам систем автоматического контроля и управления положением самоходной машины в профиле залегания пласта и может найти применение для контроля положения горного комбайна относительно ориентирую- щего слоя при добыче калийной руды.

Цель изобретения - повышение точности контроля положения самоходной машины относительно ориентируюшего слоя.

На фиг. 1 приведена функциональная 10 схема устройства; на фиг. 2 - варианты расположения источника света и фотопреобразователей при контроле положения самоходной машины относительно ориентиру- юш,его слоя.

. щего диска 4 с отверстиями, который вращается посредством модулятора 3. Фотопреобразователи 9 и 10 преобразуют световой поток, излучаемый анализируемыми участками контролируемой поверхности 2 в соответствующий электрический сигнал. С помощью объективов 5 и 6, а также диафрагм 7 и 8 обеспечивается требуемая локальность анализируемых участков. Эти сигналы усиливаются усилителями 11 и 12 и через частотные фильтры 13 и 14, настроенные на частоту модуляции, подаются на входы элементов 15 и 16 сравнения, где сравниваются с опорными сигналами, устанавливаемыми задатчиком 17 опорного напряжения. На выходе элементов 15 и 16

Устройство содержит источник 1 светово- сравнения формируются сигналы «О, если

входной сигнал меньше опорного, и «1, если входной сигнал больше опорного, которые подаются на элементы 18, 19 и 22 совпадения.

го излучения, оптическая ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности 2, модулятор 3 светового потока, на оси которого закреплен модулирующий диск 4. Объективы 5 и 6 расположены на разных расстояниях от источника светового излучения. Диафрагмы 7 и 8 ограничивают поле зрения объективов 5 и 6. Фотопреобразователи 9 и 10 расположены в плоскости изображения объективов 5 и 6 и преобразуют световой поток, излучаемый контролируемой поверхностью 2 в соответствующий электрический сигнал. Выходы фотопреобразователей 9 ,и 10 подсоединены к входам усилителей 11 и 12 соответственно.

Выходы усилителей 11 и 12 подключены к входам частотных фильтров 13 и 14, вы- ходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов 15 и 16 сравнения. Вторые входы элементов 15 и 16 подключены к задатчику 17 опорного напряжения. Выходы элементов 15 и 16 сравнения подключены непосредственно к первому и второму входам первого элемента 18 совпадения. Выход первого элемента 15 сравнения подключен также непосредственно к первому входу второго элемента 19 совпадения, а выход второго элемента 16 сравнения также подключен через инвертор 20 к второму входу второго элемента 19 совпадения. Выходы первого и второго элементов 15 и 16 сравнения подключены через инверторы 20 и 21 к соответствующим входам третьего элемента 22 совпадения.

Принцип действия устройства основан на различии в зонах светимости различных горнЫх пород под воздействием падающего светового потока вследствие различных коэффициентов рассеяния света. Так, например, диаметр зоны светимости каменной соли в несколько раз больше, чем у сильвинита, а зона рассеяния у галопелита еще меньше.

Устройство работает следующим образом.

Узконапра вленный параллельный световой поток, формируемый источником 1 излучения, падает перпендикулярно контроли руемой поверхности 2. Падающий световой поток модулируется с помощью модулирую

. щего диска 4 с отверстиями, который вращается посредством модулятора 3. Фотопреобразователи 9 и 10 преобразуют световой поток, излучаемый анализируемыми участками контролируемой поверхности 2 в соответствующий электрический сигнал. С помощью объективов 5 и 6, а также диафрагм 7 и 8 обеспечивается требуемая локальность анализируемых участков. Эти сигналы усиливаются усилителями 11 и 12 и через частотные фильтры 13 и 14, настроенные на частоту модуляции, подаются на входы элементов 15 и 16 сравнения, где сравниваются с опорными сигналами, устанавливаемыми задатчиком 17 опорного напряжения. На выходе элементов 15 и 16

сравнения формируются сигналы «О, если

входной сигнал меньше опорного, и «1, если входной сигнал больше опорного, которые подаются на элементы 18, 19 и 22 совпадения.

Когда датчик, закрепленный на комбайне, находится на пласте каменной соли, фотопреобразователи 9 и 10 воспринимают световое излучение, обусловленное большой зоной светимости поверхности под воздействием падающего светового излучения. В результате этого сигналы на выходе частотных фильтров 13 и 14 превышают пороговый сигнал, формируемый задатчиком

17опорного напряжения, и, следовательно, на выходе элементов 15 и 16 сравнения появляются сигналы логической «1. В результате этого на выходе первого элемента

18совпадения появляется сигнал «1, соответствующий положению комбайна на слое каменной соли.

При смещении комбайна на слой сильвинита сигнал будет на выходе первого фотопреобразователя 9, так как рассеяние света сильвинитом меньц е и в зоне светимости породы оказывается лишь первый фотопреобразователь. Сигнал на выходе второго фотопреобразователя равен «О. Соответственно на выходе первого элемента 15 сравнения сигнал равен «1, а на выходе второго элемента 16 сравнения сигнал равен «О. В результате этого на выходе первого элемента 18 совпадения сигнал становится равным «О. На первый вход второго эле- мента 19 совпадения поступает сигнал «1 с выхода первого элемента 15 сравнения. Сигнал «О с выхода второго элемента 16 сравнения преобразуется инвертором 20 в сигнал «1 и подается на второй вход второго элемента 19 совпадения. Таким образом на выходе второго элемента 19 совпадения появляется сигнал «1, соответствующий положению комбайна на слое сильвинита.

При смещении комбайна на слой галопелита сигналы на выходе первого и второго фотопреобразователей равны «О, так как зона рассеяния света галопелитом мала и оба фотопреобразователя оказываются вне зоны светимости породы. Сигналы на вы

ходе элементов 18 и 19. совпадения равны «О. Сигналы «О с выхода элементов 15 и 16 сравнения преобразуются инверторами 20 и 21 в сигналы «1 и подаются на соответствующие входы третьего элемента 22 совпадения, на выходе которого появляется сигнал «1, соответствующий положению комбайна на слое галопелита. Следовательно, появление сигнала на выходе первого элемента 18 совпадения соответствует положежения комбайна в профиле пласта не только при контроле ориентирующего слоя на стенке выработки, но и по почве или кровле за счет идентификации типа породы. Отсутствие механического контакта источника и приемника излучения с массивом значительно повышает надежность устройства. Введение модулятора светового потока и частотных фильтров 13 и 14, настроенных на частоту модуляции, исключает влияние понию датчика на пласте каменной соли, Ю сторонних засветок на работу устройства, появление сигнала «I на выходе второго элемента 19 совпадени;я соответствует положению датчика на пласте сильвинита, а появление сигнала «1 на выходе третьего элемента 22 совпадения соответствует пласту галопелита.

При изменении уровня опорного напряжения задатчика 17 предлагаемое устройство позволяет отличить не только каменную соль и сильвинит друг от друга, но и галопе15

Формула изобретения

Устройство контроля положения самоходной мащины относительно ориентирующего слоя, содержащее источник светового излучения, первый фотопреобразователь, выход которого соединен с входом первого усилителя, и задатчик опорного напряжения, соединенный с первым входом первого

лит от этих двух пород и тем самым расщи- 20 элемента сравнения, отличающееся тем, что.

рить область его применения. Размещение устройства таким образом, чтобы источник света и первый фотопреобразователь находились на слое сильвинита или галопелита (фиг. 2с), позволяет повысить точность

с целью повышения точности контроля по-- ложения . самоходной ман1ины относительно ориентирующего слоя, устройство снабжено модулятором светового излучения, двумя объективами, двумя диафрагмами, двумя

определения положения комбайна в профиле 25 частотными фильтрами, двумя инверторами, калийного пласта. При данном расположениитремя элементами совпадения, а также втоустройства в зоне светимости находится лищь первый фотопреобразователь и сигнал

30

рым фотопреобразователем, усилителем и элементом сравнения, причем выход первого усилителя через первый частотный фильтр соединен с вторым входом первого элемента сравнения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов совпадения и через второй инвертор - с первым входом третьего элемента совпадения, при этом выход второго фотопреобрабудет на выходе второго элемента 19 совпадения. При смещении комбайна, например, на слой каменной соли в зоне светимости оказываются оба фотопреобразователя (фиг. 26) и сигнал появляется на выходе первого элемента 18 совпадения. При смещении в противоположную сторону источник света находится с другой стороны разде- ,г зователя через последовательно соединен- ла слоя (фиг. 20), оба фотопреобразова-ные второй усилитель и второй частотный

теля находятся вне зоны светимости и сиг-фильтр подключен к первому входу втонал появляется на выходе третьего элемен-рого элемента сравнения, а выход задатта 22 совпадения.чика опорного напряжения соединен с втоПредлагаемое устройство позволяет оп-рым входом второго элемента сравнения,

ределить смещение в обе стороны от задан- 40 выход которого соединен непосредственно ного положения комбайна в профиле пласта, с вторым входом первого элемента совпаде- что значительно повыщает точность и на-ния и через первый инвертор - с вторыми

дежность работы устройства. Кроме того,входами второго и третьего элементов совпоявляется возможность определения поло-падения.

жения комбайна в профиле пласта не только при контроле ориентирующего слоя на стенке выработки, но и по почве или кровле за счет идентификации типа породы. Отсутствие механического контакта источника и приемника излучения с массивом значительно повышает надежность устройства. Введение модулятора светового потока и частотных фильтров 13 и 14, настроенных на частоту модуляции, исключает влияние посторонних засветок на работу устройства,

Формула изобретения

Устройство контроля положения самоходной мащины относительно ориентирующего слоя, содержащее источник светового излучения, первый фотопреобразователь, выход которого соединен с входом первого усилителя, и задатчик опорного напряжения, соединенный с первым входом первого

с целью повышения точности контроля по-- ложения . самоходной ман1ины относительно ориентирующего слоя, устройство снабжено модулятором светового излучения, двумя объективами, двумя диафрагмами, двумя

частотными фильтрами, двумя инверторами, тремя элементами совпадения, а также вто

рым фотопреобразователем, усилителем и элементом сравнения, причем выход первого усилителя через первый частотный фильтр соединен с вторым входом первого элемента сравнения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов совпадения и через второй инвертор - с первым входом третьего элемента совпадения, при этом выход второго фотопреобразователя через последовательно соединен- ные второй усилитель и второй частотный

HIIhHi.:,Составитель В. Шилов

Редактор Н. ТупицаТехред И. ВересКорректор Л. Пнлипенко

Заказ 7779/27Тираж 477Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

J 13035, Москва, Ж-35, Р аушская наб.. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет с высокой точностью контролировать положение самоходного горного комбайна относительно ориентирующего слоя при добыче калийной руды. Перпендикулярно контролируемой поверхности 2 установлен источник 1 светового излучения. С помощью вращаемого модулятором 3 модулирующего диска 4 световой поток модулируется и преобразуется фотопреобразователями 9, 10 в электрический сигнал. Усиленные усилителями 11, 12 сигналы через частотные фильтры 13, 14, настроенные на частоту модуляции, подаются на элементы 15, 16 сравнения. Здесь сигналы сравниваются с опорными сигналами с задатчика 17. Если входной сигнал меньше опорного, на выходе элементов 15, 16 формируются сигналы «О, а если больще - «1. Сигналы «О и «1 подаются на элемент совпадения (ЭС) 18 и через инверторы 20. 21 на ЭС 19 и 22. Появление сигнала «1 на выходе ЭС 18 соответствует положению датчика на пласте каменной соли. Сигнал «1 на выходе ЭС 19 соответствует положению датчика на пласте сильвинита. Пласту гало- пелита соответствует сигнал «1 на выходе ЭС 22. 2 ил. tc (Л N3 оо оо Ю со vj -