Устройство для измерения профиля местности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц 661235 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (1)М. К .

601 С 7/04

6 01 С 22/00 (22) Заявлено 2809.76(21) 2408058/18-10 с присоединением заявки М государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 629.11 (088. 8) Опубликовано 050579. Бюллетень No 17

Дата опубликования описания 05.05.79

Е.В.Ьвотин, A.Ë.Êåìóðäæèàí, В.Г.Кузнецов, Л.Н.Поляков и П.С.Сологуб. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕСТНОСТИ, 1

Изобретение относится к устройствам для измерения профиля местности, :по которой перемещается транспортное средство.

Известно устройство для определения профиля поверхности по информации от лазерного высотомера и пассивного микроволнового радиометра, определяющего прочность неровностей по составу почвы и подпочвенного слоя, позволяющее управлять системой подрессоривания танка, или другой машины при движении по пересеченной местности (1J . однако оно не позволяет замерять рельеф поверхности с учетом уклонов местности.

Известно также устройство для измерения профиля грунтовой дороги, содержащее платформу, опорные катки с подрессоренными балансириыми подвесками транспортного средства и датчиками хода катков и перемеще» ний подвесок опорных катков, датчики горизонта, электрически связанные с автоматическим измерительным преобразователем и датчиком пройденного пути, соединенным через интегратор с автоматическим измерителемпреобразователем (2).

Однако погрешность измерения профиля дороги произвольно возрастает при отрыве опорных катков от поверхности дороги. Измерение профиля местности вне дорог с помощью этого устройства практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности. измерения и обеспечение картографирования рельефа местности

Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее подвижную платформу с подрессоренными колесами, датчики хода колес, вычислитель, связанный с датчиками горизонта и интегратором, соединенным с датчиком пути, введены измеритель величины отрыва колес и датчик углового положения сканирующего луча, подключенные через комму-, татор к однОму иэ входов вычислителя, а один из выходов датчика хода колес подключен к !коммутатору непосредственно, а другой - через датчик предельного положения колес.

На фиг. 1 представлена подвижная

2тлатформа,колеса которой контактируют с грунтом;на фиг.2 — подвижная платформа,у которой некоторые колеса находятся в отрыве от грунта;на фиг.З—

661 235

3 структурная схема устройства для измерения профиля местности;на Фиг.4 работа устройства для картографированйя местности, установленного на подвижной платформе;на Фиг.5 — структурная схема системы картографирования местности .

Предлагаемое устройство позволяет выполнять картографирование местности, пройденной транспортнйм средством, Измеритель величины отрыва колеса от

:грунта выполнен со сканирующим лу- 10 чом и датчиком его углового положения, причем последний подключен к

" вычйслителю через коммутатор.

Устройство для измерения профи"ля местности, установленное на под- д вижной платформе 1, с подрессоренными колесами 2, состоит из датчиков

3 хода колес, датчиков 4 горизонта, измерителя 5 величины отрыва колеса от грунта, датчика 6 предельного положения колеса, датчика 7 пройденного пути, коммутатора 8, интегратора 9, вычислителя 10 и регистрирующего устройства 11.

Для картографирования местности, пройденной транспортным средством, устройство дополнительно содержит датчик 12 углового положения сканирующего луча измерителя 5. ДатЧикй

3 устанавливаются на подвесках колес„ служат для измерения величины хода

30 колеса и могут быть выполненЫ, например, в виде индуктивных датчиков угла, установленных на платформе 1 и связанных с осью балансира колеса.Датчики 4 служат для измерения текущих 35 углов наклона подвижной платформы.В качеотве этих датчиков может быть применена стандартная гировертикаль.Датчики 5 устанавливаются на подвижной платформе и служат для измерения даль-, О

- -"HocTH до грунта под колесом, находящим- ся в отрыве от, грунта (Фиг.2).Эти датчики могут быть выполнены в виде неконтактных измерителей дальности,на "пример в. виде лазерных дальномеров. 45

Датчик б предельного положенйя колеса определяет момент начала и конца отрыва колеса от грунта. В качестве такого датчика может быть применена пороговая схема (триггер

Шмидта), срабатывакщая при дсстиженйи уровня сигнала от датчиков 3, соответствующего отрыву колеса от грунта. Датчик 7 измеряет пройден ное расстояние и может быть выполнен например, в виде счетчика оборотов, установленного йа оси ведущегО колеса. Коммутатор 8 предназначен для подключения к вычислителю датчиков 3 хода колес, если колеса находятся в безотрывноМ положении или

" " йзмерителя" величины отрыва колеса

5 при отрыве колеса от грунта. Коммутатор 8 может быть выполнен на

" элбктфомагнитных или полупроводнико вых элементах. Интегратор 9 предназ« 66

2 начен для определения высот профиля местности путем решения уравнений (3 и 4) и может быть выполнен в вице суммирующего усилителя с интегрирующей емкостью в цепи обратной связи усилителя. Управление суммированием По входу и переключение начальных условий осуществляется по сигналам от датчика 7 пути и датчика 6 предельного положения колеса. Вычислитель 10 определяет перепады высот неровностей профиля местности между колесами в темпе движения подвижной платформы 1.

Регистрирующее устройство 11 пред назначено для записи координат профиля местности (высота, пройденный путь) на чувствительную пленку в процессе перемещения подвижной платформы по поверхности.

Датчик 12 служит для измерения углового положения сканирующего луча и выделейия зоны просмотра под провисшим колесом, Он может быть выполнен, например, по счетному принципу и состоит из датчика начального положения сканирующего луча дальномера, задающего генератора импульсов, счетчика и логической схемы выделения команд.

При беэотрывном положении колес (фиг. 1) с поверхностью перепад .высот неровностей рельефа ЬЙмежду колесами определяется иэ соотношения дИ Ып(d. +Ч 1-ЫиЧ -R sin(А +Ч1, (1)

1 3 гдето;- радиус балансира 1-го колеса; сА. - угол наклона балансираi- го

1 колеса относительно платформы;

Ч- текущий наклон платформы в вертикально-продольной плоскости;

6- расстояние между точками крепления подвески к платформе.

При движении платформы по пересеченной местности неизбежен отрыв

Колес от поверхности, а следователь» ио, неизбежна потеря информации о профиле поверхности, расположенной под оторванным колесом. Перепад вы" сот неровностей (фиг. 2) при отрыве

Колеса от грунта определяется из соотношения аЬ =ЬсозЧ-ЕэюЧ-R cos(ch +9l-„гсоэ ф) где - дальность до профиля поверхности, измеряемая измерителем величины отрава колеса от грунта;

Г - радиус колеса.

Высота профиля местности, отсчитываемая от горизонтального уровня, определяется иэ соотношения з

Н ° ьЙ "— аЪйч. (М ниц

О если колеса находятся в безотрывном положении, и из соотношения

В (H-H„ „< Ь1 рай%, (4). о

66

1235 если колесо оторвалось от поверхности где Ь) ниц- перепад высот неровностей рельефа между колесами в момент начала движения подвижной платформы, который определяется из уравнения (1);

Н„сч - высота профиля местности s момент начала отрыва колеса от поверхности, которая определяется из уравнения (3);6 — пройденное расстояние.

При картографировании местности (фиг. 4) перепад высот неровностей в вертикально-поперечной плоскости определяется по следующему соотно,шению: ьИ =d cos(V g )-bcos Y+as nVк (5) — 3R„sin (oL,+Y) r )совЧ ; где Q — текущий угол наклона пЛатформы в вертикально-поперечной плос,кости; текущий угол наклона луча в вертикально-поперечной плоскости; 3- возвышение измерителя величины отрыва колеса от грунта над уровнем заделки балансира переднего колеса;

О - смещение измерителя величины отрыва колеса от грунта относительно середины переднего колеса в поперечном направлении; б - наклонное расстояние до ре-

1 дьефа местности, измеренное в вертикальной плоскости.

Сканирование луча производится таким образом, что одно иэ крайних его положений соответствует положению, в котором он должен находиться при отрыве колеса. Поэтому, еслив процессе картографирования происходит отрыв колеса от грунта, то перепады высот неровностей

s поперечной плоскости производится по выражению

à h p =d;cos (+(„1-cocos(go+9), (6) где б — дальность, измеренная иэмеО рителем величины отрыва колеса от грунта, в момент времени, когда луч находится в крайнем положении - угол установки луча в крайго нем положении, соответствующем отрыву колеса от грунта.

За положительное направление принят, наклон платформы на левый борт, а за положительное направление Ч- наклон платформы на корму.

Рассмотрим работу системы для изме, рения профиля местности в двух возможных режимах: с учетом и беэ учета отрыва колеса от грунта. В первом случае, когда колесо находится в контакте с грунтом, в вычислитель 10 непрерывно поступает инфор«

"мация от датчика 4 и через кою утатор 8 - от датчиков хода колес 3.

В вычислителе по Уравнению (1) определяется перепад высот неровностей и вырабатывается электрический.

6 сигнал, пропорциональный h. Й, кото рый далее поступает на один иэ входов интегратора 9. На другой его вход подается сигнал от датчика 7. С выхода интегратора сигнал, вычисленный по формуле (3) и пропорциональный высоте рельефа местности, поступает на устройство ll на котором записывается во времени рельеф местности и пройденное расстояние на пленку.

Во втором случае, когда колесо отрывается от грунта, информация в вычислитель поступает не от датчика 3, а от измерителя 5 величины отрыва колеса от грунта. Момент отрыва колеса от грунта фиксируется датчиком 6 по информации, поступающей от датчика 3, а отключает ся датчик 3 хода колеса и подключается измеритель 5 к вычислителю 10 коммутатором 8 по сигналу от датчика

20 предельного положения колеса.

Вычислитель по формуле (2) определяет перепад высот неровностей рельефа и вырабатывает сигнал, пропорциональный h8, который постуЯ ет s интегратор 9.

В интеграторе высота рельефа вычисляется по формуле (4) . Переход работы вычислителя с первого режима (колеса без отрыва от грунта)

30 на второй (колеса оторваны от грунта) происходит по командам, поступающим из коммутатора 8. Далее ра-: бота устройства аналогична йервому случаю.

Устройство при картографировании местности работает следующим образом;

Во-первых, измеряется рельеф местности, по которому движется платфор ма. Работа устройства в этом режиме описана выше. Во«вторых, при картографировании рельефа местности луч измерителя величины отрыва колеса от грунта совершает сканирование в вертикально-поперечной плоскости

45 (фиг. 4). В процессе сканирования этого луча измеряется дальность до рельефа местности И1 в поперечном направлении и угол наклона этого луча ;.iIa основании этих данных и данных, р» поступающих с датчиков 4 и 3, в вычислителе по формуле (5) определяется перепад .рельефа местности Я

За один сканияг луча измеряется разрез местности в поперечном направ @ лении. ПроФилЬ местности определяется за счет развертки по движению, получаемой при перемещении платформы °

Информация от датчика 7 пути, датчика 12 и измерителя 5, а также

60 результаты обработки в вычислителе

10 по формулам (l, 2, 3, 4, 5, и d) поступают s регистрирующее устройство 11, где происходит их запись на чувствительную пленку. В результате

65 обработки этой информации строится

661235

Формула изобретения

У иг. 3

Составитель Б.Поставнин, Тех Щ; И. Петко, Корректор ОЛов88csая, Тираж 865 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенйй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ф

Редактор О.Филиппова

Заказ 2420/34

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 карта местности в окрестности трассы, пройденной транспортным средством. Устройство для измерения профиля местности, содержащее датчик хода колес, датчик горизонта, подключенный через вычислитель к интегратору и датчик пройденного пути, один из выходов которого непосредственно подключен к регистратору, а другой выход - к нему через интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения картографирования, в него введены измеритель величины отрыва колес и датчик углового t положения сканирующего луча, подключенные через коммутатор к одному

1 из входов вычислителя, один из выходов датчика хода колес подключен к коммутатору непосредствЕнно, а другой — через датчик предельного положения колеса.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3625303 кл. 180-240,2 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 487299, кл. 601 С 7/04, 1973.