Фотооптический датчик системы автоматического вождения мобильного агрегата

Фотооптический датчик системы автоматического вождения мобильного агрегата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике , в частности к устройствам автоматического вождения машинно-тракторных агрегатов,и может использоваться в системах с челночным способом вождения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика за счет вьщеления f -;/ сигнала.направления при челночном способе движения агрегата. Изобретение обеспечивает измерение координат следа на местности относительного агрегата , расширяет функциональные возможности датчика благодаря авт.оматической коммутации на схему 16 вццеления сигнала рассогласования информа- 1ЩОННОГО сигнала, соответствующего положению траектории относительно на-в правления движения. Датчик, включающий фотооптический преобразователь 12, формирующий усилитель 3, формирователь 13 временных интервалов, коммутатор 11, ключ 21, дополнительно снабжен схемой 26 сравнения, при зтом первый вход схемы 26 сравнения связан с формирователем 13 временных интервалов, второй вход через коммутатор 11 - с выходом формирующего усилителя 3, а выход - с входом уп- : равления ключа 21. 4 ил. (Л cfjve.3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„42 12 A I (ц 4 А 01 В 69/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4065110/30-15 (22) 29.04.86: (46) 15.09.88. Бюп. У 34 (71) Одесский филиал Научно-производственного объединения по тракторост.роению "НАТИ" (72) В.В. Андрианов, В.Н. Андрианова и В.С. Тимошенко (53) 631.31(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

В 648156, кл. А 01 В 69/04, 1979. (54) ФОТООПТИЧЕСКИИ ДАТЧИК СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОлДЕНИЯ МОБИЛЬНОГО.

АГРЕГАТА (57) Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к устройствам автоматического вождения

° машинно-тракторных агрегатов,и может использоваться в системах с челночным способом вождения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика за счет вьщеления

1 сигнала направления при челночном способе движения агрегата. Изобретение обеспечивает измерение координат следа на местности относитепьного агрегата, расширяет функциональные возможности датчика благодаря автоматической коммутации на схему 16 вьщеления сигнала рассогласования информационного сигнала, соответствующего положению траектории относительно на-е правления движения. Датчик, включающий фотооптический преобразователь

12, формирующий усилитель 3, формирователь 13 временных интервалов, коммутатор 11, ключ 21, дополнительно снабжен схемой 26 сравнения, при а этом первый вход схемы 26 сравнения связан с формирователем 13 временных интервалов, второй вход через коммутатор 11 - с выходом формирующего С усилителя .3, а выход — с входом уп- . равления ключа 21. 4 ил.

1423012

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к устройствам автоматического вождения машинно-тракторных агрегатов 5 (ИТА), и может быть использовано в системах с челночным способом вождения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика 10 за счет выделения сигнала направления.при челночном способе движения агрегата.

На фиг. 1 и 2 изображены базовые линии в виде светоконтрастного пере- 15 хода между обработанными и необработанными участками поля„ проектируемыми на фотооптический преобразователь, при правостороннем и левостороннем положении ориентира относитель- 20 но направления движения ИТА; на фиг ° 3 — функциональная схема фотооптического датчика; на фиг. 4 временные диаграммы работы фотооптического датчика. 25

Фотооптический датчик системы автоматического вождения мобильного агрегата содержит (фиг. 2) оптическую систему

1, видикон 2, предусилитель 3, кольцевой счетчик 4 числа строк, генера- 30 тор 5 строчной развертки, генератор

6 кадровой развертки, задающий генератор 7 синхроимпульсов, усилитель— формирователь 8, дешифратор 9, источник 10 опорного напряжения, коммутатор 11 фазовый детектор 12, формиро35 ватель 13 временных интервалов, линию

14 задержки, компаратор 15, схему

16 выделения абсолютного значения сигналов, схемы 1? и 18 сравнения, генератор 19 пилообразного напряжения, компаратор 20, управляемый ключ

21 функциональные преобразователи

22 и 23 длительность - аналог, схемы

24-26 сравнения, датчик 27 угла поворота управляемых колес, сумматор

28, усилитель 29 мощности, электрогидравлический преобразователь 30, усилитель 31 мощности, источник 32 опорного напряжения.

Предлагаемый датчик работает следукицим образом.

Датчик устанавливается на мобильном агрегате, причем оптическая ось фокусирующей системы совмещается . с продольной осью агрегата. Оптическая система 1 проектирует на чувствительный слой видикона 2 участок поверхности, Угол обзора оптической системы 1 и параметры системы сканирования генераторов 5 и 6 строчной и кадровой развертки;, выбирают таким образом, чтобы иэображение опорной траектории проектировалось на чув3 ствительний слой видикона 2 независимо от того, расположена опорная траектория справа или слева по направлению движения. Электрический сигнал с выхода видикона 2 имеет амплитудный перепад, временное положение которого, отсчитываемое от начала строки, соответствует положению опорной траектории относительно границы сканируемого участка. Этот сигнал усиливается предусилителем 3 и формируется усилителем-формирователем 8, на выходе которого получается нормализованный по амплитуде импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию от границы сканируемого участка до опорной траектории. Синхрогенератор 7, выходы которого соединены с входами управления ком- . мутатора 11, генераторамиб и5 строчной и кадровой развертки, кольцевым счетчиком 4 числа строк и формирователем 13 временных интервалов, обеспечивает синхронизацию работы всего устройства, разделяя ее, например, на четыре такта.

В течение первого такта сформированный сигнал изображения и соответствующий дежурной строке растра, например первой, с формирующего усилителя 8 проходит с сигнальных входов коммутатора 11 на его выход а. Управление коммутатором 11 осуществляется но входу управления е, подключенному к выходу дешифратора 9, соединенного с кольцевым счетчиком 4, обеспечивая последовательное соединение сигнального .входа коммутатора 11 с выходом а в первом такте, выходом б во втором и т.д. На первый и второй входы схемы 17 сравнения, соединенные с выходом формирователя 13 и выходом а коммутатора 11, поступают соответственно сигнал первой строки и опорный сигнал. При этом длительность и полярность опорного сигнала U„ (13) выбрана такой, что при правостороннем положении опорной траектории относительно направления движения на выходе схемы 17 сравнения появляется сиг- . нал управления U (17) равный "0"

Этот сигнал, поступая на вход управления ключа 21 обеспечивает прохожз 14230 дение через последний с формирователя 13 на первый вход схемы 26 сравнения опорного сигнала U (13), соответствующего правостороннему положе5 нию ориентира. При левостороннем положении ориентира сигнал на выходе схемы сравнения U (17) равен "1", что обеспечивает прохождение через управляемый ключ 21 с выхода формирователя

3 на первый вход схемы 26 сравнения опорных сигналов, соответствующих левостороннему положению U, (13). Во время второго такта счетчик 4 с дешифратором 9 обеспечивает прохож- 15 дение через коммутатор 11 и линию 14 задержки на схему 18 сравнения, первый вход которой соединен через линию

14 задержки с выходом б коммутатора

11, а второй вход — с выходом r коммутатора 11, сформированного сигнала, соответствующего второй строке растра.

Во время третьего такта счетчик 4 с дешифратором 9 обеспечивает прохож- 25 дение сигнала, соответствующего третьей строке растра, через выход в коммутатора 11 на второй вход схемы .

26 сравнения. При этом на первый вход проходит сигнал формирователя

13 опорных временных интервалов U (13) .

При отсутствии линейного рассогласования относительно базовой линии длительности опорных и сигнальI ных импульсов, проходящих на схему 26 сравнения, одинаковы и на выходе

35 схемы 26 сравнения сигнал ошибки равен "0". При отклонении трактора от заданного направления временные соотношения нарушаются и на выходе схемы 40

26 сравнения появляется широтно-модулированный сигнал, длительность которого пропорциональна величине линейного рассогласования, а полярность определяет направление отклонения от45 носительно базовой линии.

Во время четвертого такта кольцевой счетчик 4 с дешифратором 9 обеспечивает прохождение сигнала, соответствующего последней строке растра, через выход r коммутатора 11 на второй .50 вход схемы 18. Параметры линии 14 задержки выбраны таким образом, чтобы согласовать время прихода на хему

18 сравнения сигналов второй и четвертой строк.

Выделение сигнала, пропорционального углу рассогласования между продольной осью агрегата и базовой ли12 нией, производится путем сравнения длительности импульсов, приходящих на схему 18 сравнения. При отсутствии угла рассогласования разность длительностей сигналов второй и четвертой строк равна наперед заданной величине, определяемой конструктивными параметрами установки датчика на

MTA при визировании его оптической оси на точку P которая компенсируется с помощью источника 32 опорного напряжения, подключенного к второму входу преобразователя длительность— аналог, и поэтому выходной сигнал

U (23) равен ".0".

При появлении угла рассогласования временные соотношения нарушаются и на выходе схемы 18 сравнения появляется широтно-модулированный сигнал, длительность которого пропорциональна курсовому рассогласованию, а олярность определяет его направление.

Сигналы рассогласования с выходов схем 26 и 18 сравнения через преобразователи 22 и 23 длительностьаналог поступают на второй и третий выходы сумматора 28.

Преобразователь длительность— аналог при этом может быть выполнен в вотще последовательно соединенного интегратора со сбросом и фильтра низких частот. В качестве интегратора со сбросом может быть использован операционный усилитель с времязадающей цепочкой, полевой транзистор, включенный параллельно интегрирующей емкости, сбрасывает напряжение до нулевого значения в конце каждой строки. Фильтр нйзких частот может быть также выполнен на операционном усилителе с соответствующей времязадающей цепочкой, определяющей полосу среза.

На первый вход сумматора 28 приходит сигнал обратной связи с датчика 27 угла поворота управляющих колес, при этом коэффициенты передачи по каждому из информационных входов выбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый закон регулирования.

С выхода сумматора 28 сигнал управления проходит по двум трактам. Первый тракт состоит из схемы 16 выделения абсолютного значения сигнала, вход которой соединен с выходом сум- . матора 28, а выход — с первым входом компаратора 20, генератора 19 пилообразного напряжения, выход которого

14230 подключен к второму входу компарато ра 20, а вход через схему 15 синхронизации. соединен с выходом сумматора

28, компаратора 20 выход которого

У

5, связан с первыми входами схем 24 и 25, : сравнения. Второй тракт состоит из фазового детектора 12, выход которого соединен с вторыми входами схем

24 и 25 сравнения, первый вход — с выходом сумматора 28, а второй вход— с источником 32 опорного напряжения.

Широтно-импульсный модулятор рабо таетт следующим образом.

Сигнал управления, пройдя схему ,. 16 выделения абсолютного значения, сигнала, попадает на первый вход ком паратора 20 и при превышении сигнала на первом входе по сравнению с вторым входом на выходе компаратора 20 формируется последовательность импульсов, причем частота следования импульсов определяется частотой задающего генератора 19, а длительности импульсов определяются величи- 25 ной сигнала управления.

Исключение запаздывания в цепи управления из-за возможности появления сигнала управления во время пау зы обеспечивается с помощью схемы, 15 синхронизации, работа которой

,характеризуется тем, что при значе нии сигнала, меньшего величины постоянного напряжения на первом выходе компаратора, импульсная последовательность на выходе компаратора, отсутствует, т.е. схема 15 синхрони ации запускает генератор 19 пилообазного напряжения при превьппении сигнала управления зоны нечувствительности системы автовождения.

Фазовый детектор 12 обеспечивает прохождение последовательности управляющих импульсов на усилители 29 и 31 мощности через схемы 24 и 25 совпадения. При этом в зависимости от знака сигнала рассогласования, определяемого фазовым детектором 12, 1 включается один из усилителей 29 и 3 1 мощности электрогидравлического исполнительногQ механизма 30, который поворачивает колеса трактора до ликвидации сигнала рассогласования.

Изобретение позволяет решить задачу вождения трактора при его агрегатировании с оборотными плугами.

Формула изобретения

Фотооптический датчик системы ав.— томатического вождения мобильного агрегата, включакиций фотооптический преобразователь, формирующий усилитель, формирователь временных интервалов, коммутатор, ключ, о т л и— ч ающий с я тем, что, с целью расшир ения функциональных возможностей датчика за счет выделения сигнала направления при челночном способе движения агрегата, датчик снабжен дополнительной схемой сравнения, при этом первый вход схемы сравнения связан с формирователем временных интервалов, второй вход через коммутатор — с выходом формирующего усилителя, а выход — с входом управления ключа. - 7 с- ро а

- 7о уага

- 5 слрвча а- 4 слтрогй7

- Ampu o

«е — 2 < р> <.=- Я стратх

4 cmpcrrre

1423012

Т7

Составитель Б. Кузьмич

Техред Л.Олийнык Корректор Л. Патай

Редактор Е. Копча

Заказ 4452/1

Тираж 661 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

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