Оптическая угломерная система со сканированием луча

Использование оптических сигналов в навигационных системах роботов весьма распространено. Чаще всего применяют инфракрасные и лазерные системы, у которых удается сформировать узкие лучи света и тем самым обеспечить высокую пространственную разрешающую способность и большую плотность потока мощности.

Функциональная схема системы изображена на рис. 1.2, на котором ГО - генератор оптического излучения с фокусирующей системой, СЗ - сканирующее зеркало, СП - световое пятно на поверхности объекта, ОП - приемник оптического сигнала, ИС - измерительная часть системы.

Генератор излучения, работающий в непрерывном режиме, с помощью фокусирующей оптической системы формирует узкий луч света, падающий на зеркало СЗ. Механизм поворота зеркала обеспечивает сканирование луча в секторе и с периодом так, что ось луча движется вдоль прямой линии на поверхности объекта. На своем пути световое пятно пересекает область стыка двух свариваемых листов. Отражательные способности поверхности и стыка листов различны. Середина импульса отраженного сигнала соответствует центру стыкуемых листов, поэтому интервал времени ф от начала отсчета до точки положения минимума амплитуды импульса будет характеризовать угловое отклонение в линии стыка от оси навигационной системы. Нетрудно получить формулу связи между ф и в в виде .

Оптическая угломерная система со сканированием луча

Рисунок 1.2 - Оптическая угломерная система со сканированием луча

Оптическая угломерная система со сканированием луча относится к классу дискретных систем, поскольку информация об угловом положении оси стыка поступает с периодом и работает по разомкнутому циклу.

Индукционная угломерная система

В системах такого типа используется принцип электромагнитной индукции, взаимодействия между генерируемыми и наводимыми магнитными полями. На этом принципе, в частности, основаны навигационные системы, предназначенные для управления подвижными роботами, перемещающимися вдоль уложенных на поверхности (или под ней) металлических шин.

Генератор высокочастотных колебаний ГВК и индукционная катушка ИК создают в пространстве высокочастотное магнитное поле. В уложенной на поверхности металлической шине Ш индуктируется наведенное магнитное поле, под действием которого в катушках К1 и К2 генерируются переменные напряжения. Обмотки катушек включены последовательно и встречно, поэтому выходное переменное напряжение равно разности напряжений, наводимых в катушках. Если шина расположена симметрично относительно катушек, то суммарное напряжение будет равно нулю. Если шина окажется расположенной несимметрично, т.е. появится угловое отклонение в центра катушек от оси шины, то возникает разность напряжений . При изменении знака в будет меняться фаза этого напряжения. В приемнике Пр напряжение усиливается, фильтруется и подается на фазочувствительный выпрямитель ФЧВ, постоянно выходное напряжение U которого пропорционально амплитуде разностного переменного напряжения, а знак определяется фазой этого напряжения.

Исходя из описанного принципа действия, индукционная система относится к классу систем непрерывных, работающих по разомкнутому циклу, а по составу элементов - к электромагнитным.

Радиационная угломерная система

Для измерения координат объектов в условиях запыленности, отсутствия освещения, в специальных средах могут применяться источники радиоактивного излучения, располагаемые на объекте. В этом случае измеритель работает в пассивном режиме, используя поток радиоактивных частиц в качестве источника информации. Наличие потока частиц делает такие системы дискретными, а случайные моменты излучения - дискретными со случайным периодом следования импульсов. В основе построения радиационных систем лежит принцип измерения интенсивности излучения в точке приема, т.е. оценки средней частоты появления импульсных сигналов.

Радиационная угломерная система

Рисунок 1.3 - Радиационная угломерная система

Радиационная угломерная система имеет два канала измерения (рис. 1.3), включающих коллиматоры излучения и детекторы КД, усилители-формирователи импульсов УФ, сглаживающие фильтры СФ и схему вычитания сигналов СВ. Напряжение с СВ подается на двигатель Д, поворачивающий платформу П с коллиматорами в направлении на источник излучения U так, чтобы он находился на оси коллиматоров. Система работает по принципу измерения рассогласования и между направлением на источник в и угловым положением платформы у. Для получения напряжения, пропорционального рассогласованию, коллиматор выполнен в виде цилиндра из материала, поглощающего излучение. В качестве детектора обычно используют комбинацию из сцинтиллирующего кристалла и фотоумножителя, ионизационные камеры или полупроводниковые структуры. При различных углах и положения источника И, относительно, оси коллиматора интенсивность н зарегистрированного излучения будет различной. Зависимость интенсивности от и называется диаграммой направленности коллиматора.

При цитировании материалов в рефератах, курсовых, дипломных работах правильно указывайте источник цитирования, для удобства можете скопировать из поля ниже:

Поделиться материалом