CH520977A - Vorrichtung zur Führung einer Arbeitsmaschine - Google Patents

Description

      Vorrichtung    zur Führung     einer    Arbeitsmaschine    Das Hauptpatent betrifft eine Vorrichtung zur Füh  rung einer Arbeitsmaschine in einer bestimmten Füh  rungsebene mit Hilfe eines von einem fest aufgestellten  Laser erzeugten, in der Führungsebene aufgefächerten  Leitstrahls, wobei die Laserstrahlung moduliert ist und  eine mit der Arbeitsmaschine fest verbundene Emp  fangseinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zwei auf  einer Achse senkrecht zur Führungsebene angeordnete  Fotoempfänger enthält, welche bei einer Abweichung  der Arbeitsmaschine aus der Führungsebene über einen  Differenzverstärker ein Steuersignal für die Rück  führung der Arbeitsmaschine in die Führungsebene  erzeugen.  



  Die Erfindung gemäss dem Hauptpatent geht dabei  von der Erkenntnis aus, dass zur genauen Führung mit  einer Empfangseinrichtung, die nur wenige, insbesonde  re zwei Fotoelemente enthält, diese relativ nahe überein  ander oder nebeneinander angeordnet werden müssen,  um bereits kleine Abweichungen aus der Sollebene  feststellen zu können. In diesem Fall wird die Laser  strahlung, die im Normalfall in einer Ebene zwischen  den beiden Fotozellen auftrifft, auch bei einer geringen  seitlichen Verschiebung noch beide Fotoelemente beein  flussen, so dass eine automatische Anzeige unabhängiger  Fotoelemente überhaupt nicht möglich ist. Durch das  Vorsehen eines Differenzverstärkers wird jedoch die  geringe unterschiedliche Strahlungsdichte am Ort der  beiden Fotozellen erkannt und zur Bildung eines Steuer  signals für den Antrieb einer Arbeitsmaschine verwen  det.  



  Die zu führende Arbeitsmaschine, beispielsweise  eine Tunnelvortriebsmaschine, ein Drainage-Pflug oder  eine Gleisbaumaschine, bewegt sich dabei im Laufe  eines Führungsabschnittes von dem festaufgestellten    Laser weg bzw. auf diesen zu, wobei die Entfernung  vom Laser zwischen einigen Metern und einigen hundert  Metern schwanken kann. Da nun auch noch bei einer  Entfernung von einigen hundert Metern das im Diffe  renzverstärker gebildete Signal genügend gross sein  muss, damit die zur Korrektur einer etwaigen Abwei  chung dienenden Einrichtungen geschaltet werden kön  nen, treten im Nahbereich, d. h. bei einer Bewegung der  Arbeitsmaschine in der Nähe des Lasers Schwierigkeiten  auf, was sich insbesondere in einer verminderten An  sprechempfindlichkeit äussert.  



  Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe  gestellt, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent derart  zu verbessern, dass diese Schwierigkeiten und Empfind  lichkeitsverluste vermieden werden. Zur Lösung dieser  Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs erwähn  ten Art vorgesehen, dass die an die Fotoempfänger  anschliessende Verstärkeranordnung mit einem automa  tisch arbeitenden Regelkreis versehen ist, der eine  Aussteuerung irgendeiner der     Verstärkerstufen    in ihren  Sättigungsbereich ausschliesst.  



  Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus,  dass die Empfindlichkeitsabnahme im Bereich kleiner  Entfernungen zwischen dem Laser und der Arbeitsma  schine auf einer Sättigung der den Fotoelementen  nachgeschalteten Verstärkern beruht. Aufgrund der       Strahlauffächerung    ist nämlich die auf die Fotoelemente  auftreffende Strahlungsdichte bei kleiner Entfernung  sehr viel grösser als bei grossen Entfernungen. Die zur  Erzielung eines ausreichend grossen Steuersignals bei  grossen Entfernungen nötige Verstärkung führt bei den  hohen Strahlungsdichten, denen die Fotoelemente in der  Nähe des Lasers ausgesetzt sind, unweigerlich zu einem  Übersteuern der nachgeschalteten Verstärker.

        Da nun aber die auf einer Achse     senkrecht    zur  Ebene des Strahlfächers angeordneten Fotoempfänger  im allgemeinen einen Abstand haben sollen, der kleiner  ist als die Breite des Strahlfächers senkrecht zur  Auffächerungsrichtung, damit bereits kleinste Verschie  bungen erkannt und korrigiert werden können, sind  bereits bei einer Lage der Arbeitsmaschine in der  Sollebene, d. h. wenn das Zentrum des Strahlfächers  genau     zwischen    den Fotozellen liegt, die auf die Fotoele  mente auftreffenden, relativ geringen Teilstrahlungslei  stungen in der Nähe des Lasers so gross, dass die       nachgeschalteten    Verstärker sättigen und eine Verschie  bung des Strahlzentrums, d. h.

   ein Fehllauf der Maschi  ne erst bei sehr grossen Verschiebungen eine Änderung  des Ausgangssignals     bewirkt.     



  Wird eine derartige Sättigung der Verstärker durch  eine erfindungsgemäss ausgestaltete Vorrichtung vermie  den, so erhöht sich der Empfindlichkeitsbereich der       Vorrichtung    um Grössenanordnungen, so dass bereits  Verschiebungen um weniger als 1 mm zu einem Schalten  der     Korrektur-Relais    ausreichen.  



  Da die Sättigung der Verstärker im allgemeinen erst  in den letzten Stufen eintritt, kann der Regelkreis in  einfacher Weise dadurch gebildet sein, dass in den  Ausgangskreis der vor den zur Sättigung neigenden  Endstufen gelegene Eingangsstufen der Verstärker va  riable Ausgangsbelastungen eingeführt werden, die sich  gemäss einem aus den Verstärkerausgängen gebildeten       Summensignale    ändern. Dieses Summensignal kann in  einfacher Weise in der nachgeschalteten Differenzstufe  miterzeugt werden, während die variable Belastung  vorteilhafterweise eine geeignete Transistorschaltung  ist.  



  Anhand des in der Figur der Zeichnung schematisch  dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung  nachstehend näher erläutert werden.  



  Im Ausführungsbeispiel ist eine Zweikanal-Emp  fangseinrichtung dargestellt, wobei jedem Kanal eine  Fotozelle 6 bzw. 7 zugeordnet ist. Das Ausgangssignal  dieser Fotozelle 6 und 7 wird jeweils mit Hilfe von  zweigeteilten Verstärkerstufen V11 und V12 bzw. V21 und       V22    einem Differenzverstärker 8 zugeführt, dessen Aus  gängen 11a bzw. 11b die positiven bzw. negativen  Steuersignale entnommen werden, die bei     Überschreiten     einer bestimmten Grösse ein Relais 26 oder 27 schalten.

    Zusätzlich zu dieser Differenzbildung wird aus den  Signalen S1 und S2 in einer Summierstufe 28 ein    Summensignal S1 und S2 gebildet, welches in den  Ausgangskreisen der Verstärker     V11    und     V21        liegende     variable Belastungen 29 und 30 steuert.  



       Mit    Hilfe eines erfindungsgemässen Regelkreises ist  also die Verstärkung der     einzelnen    Kanäle im Nahfeld  des Lasers, d. h. bei grossser Strahlungsdichte auf den  Fotoempfängern klein und bei     grosser    Entfernung gross,  so dass die an den Ausgängen 11a und 11b der  Differenzstufe auftretenden Steuersignale bereits bei  kleinen Verschiebungen des Strahlzentrums - unab  hängig von der Entfernung der     Arbeitsmaschine    vom  Laser - zum Schalten der     Relais    ausreichen.  



  Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfüh  rungsbeispiel beschränkt; so kann die Ausbildung des  Regelkreises auch in anderer Weise erfolgen, wobei es  insbesondere auch möglich wäre, anstelle einer Regelung  mit Hilfe des     Summensignals    eine getrennte Regelung  jedes     einzelnen    Kanals mit Hilfe des von ihm abgegebe  nen Signals S1 bzw. S2 vorzunehmen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Führung einer Arbeitsmaschine nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Fotoempfänger an- schliessende Verstärkeranordnung mit einem automa tisch arbeitenden Regelkreis (28, 29, 30) versehen ist, der eine Aussteuerung irgendeiner der Verstärkerstufen (V12, V22) in ihren Sättigungsbereich ausschliesst.

   UNTERANSPRUCH Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass den Fotoempfängern Verstärker nachge schaltet sind, deren Ausgangssignale über ein Differenz glied das Steuersignal erzeugen und zur Aussteuerungs- regelung über ein Summierglied (28) in den Ausgangs kreisen von Verstärkerstufen liegende variable Belastun gen (29, 30) steuern.