CS201105B1

CS201105B1 - Method and device for guiding the objects on the selected path

Info

Publication number: CS201105B1
Application number: CS391372A
Authority: CS
Inventors: Tomislav Simecek; Emil Sipek
Original assignee: Tomislav Simecek; Emil Sipek
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1972-06-06
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení pro vedení předmětů po zvolených drahách, který umožňuje vedení předmětu i po dlouhých zakřivených drahách s vysokou přesností.The invention relates to a method and apparatus for guiding objects along selected paths, which allows the object to be guided over long curved paths with high accuracy.

Současná technika vyžaduje zejména ve stavebnictví, ale i ve strojírenství, dopra♦ vě apod. přípravu ploch nebo drah, které jsou na velkých rozlohách definovaně zakřivené. Jedním z největších problémů tohoto druhu je příprava i kontrola projektovaných profilů kolejových a silničních a letištních těles ve všech fázích jejich přípravy. Relativně nejlépe je vyřešen problém přípravy povrchového /živičného nebo betonového/ pláště vozovky nebo letištních ploch. Existují již automaticky naváděné stroje - finišery, které odvozují svůj pohyb od napjaté struny, která je vedena například podél upravované vozovky, je předem přesně opticky vyměřena, vytyčena a zajištuje směrové i výškové vedení obvykle jediného bodu finišeru po lomené křivce, jejíž zlomy jsou dány polohou podpěr, přes něž je struna napjata. Tento způsob má však značné nevýhody. Vodicí strunu je třeba pracně vytyčovat a vyměřovat a na staveništi je snadno zranitelná, což způsobuje dlouhodobé prostoje. Způsob fixáže struny nezajištuje velkou přesnost a výsledná křivka je vždy lomená. Přítomnost struny omezuje také manévrovací možnost přísunových vozidel a tohoto způsobu lze také těžko využít pro vedení rychlejších strojů.Current technology requires, in particular in the construction industry, but also in engineering, transport, etc. preparation of surfaces or tracks, which are curved on a large area. One of the biggest problems of this kind is preparation and inspection of projected profiles of rail, road and airport bodies at all stages of their preparation. Relatively the best solution is to solve the problem of the preparation of the surface / bitumen or concrete / road surface or airport surfaces. There are already automatically guided machines - asphalt pavers that derive their movement from a stretched string, which is guided for example along a paved road, is precisely measured in advance, delineated and provides directional and height guidance of usually a single finisher point along a polyline with breaks given by position supports through which the string is tight. However, this method has considerable disadvantages. The guide line needs to be demarcated and measured and is easily vulnerable on the construction site, causing long downtimes. The string fixation method does not ensure high accuracy and the resulting curve is always angled. The presence of the string also limits the maneuverability of the feeder vehicles, and this method is also difficult to use to guide faster machines.

Optické vedení pomocí laseru je zatím uspokojivě vyřešeno pouze pro vedeni po pří201105So far, optical guidance with a laser has been satisfactorily solved only for post-2013 guidance

201 10S mých drahách a i ták je celé zařízení značně složité, drahé a choulostivé a na vedeném předmětu musí být enadno zranitelné optické detekční zařízení. Vedení pomocí laseru využívá vlastností vyzařovacího diagramu laseru, tj. velmi malého průřezu a rozbíhavosti vyzařovaného svazku záření. Vedený předmět například stavební stroj, je opatřen soustavou několika fotoelektrických čísel, na kterou dopadá svazek záření laseru, jehož úhlová poloha byla předem přesně nastavena a je během vedení předmětu přesně udržována. Uvedená fotoelektrická čidla jsou uspořádána do matice vhodného tvaru, například čtvercové a z rozložení intensity osvětlení jednotlivých čidel usuzuje připojený analogový obvod na vzájemnou polohu středu matice a osy vyzařovacího diagramu laseru. Výstupní údaj analogového obvodu se použije pro opravu polohy vedeného předmětu. Přesnost popsaného zařízeni je omezena zejména mírou úhlové stability uložení laseru a nerovnoměrným rozložením energie ve vyzařovaném svazku záření. Provoz zařízení je ztížen relativně vysokým elektrickým příkonem laseru. Zařízení umožňuje pouze vedení stroje podél přímky.201 10 With my tracks and even so, the entire device is very complex, expensive and delicate, and there must be no vulnerable optical detection equipment on the object. Laser guidance uses the properties of the laser radiation pattern, ie the very small cross-section and divergence of the radiated beam. The guided object, for example, a construction machine, is provided with a set of several photoelectric numbers on which a laser beam reaches, whose angular position has been precisely adjusted and is precisely maintained during the guiding of the object. Said photoelectric sensors are arranged in a matrix of a suitable shape, for example square, and from the light intensity distribution of the individual sensors the connected analog circuit concludes on the relative position of the matrix center and the axis of the laser radiation pattern. The analog circuit output is used to correct the position of the guided object. The accuracy of the described apparatus is limited, in particular, by the degree of angular stability of the laser mount and the uneven distribution of energy in the radiated beam. The operation of the device is hampered by the relatively high electrical power of the laser. The device only allows the machine to be guided along a straight line.

Pro řízení vyrovnávání železničních spodků byla vyvinuta fotoelektrická aparatura založená na principu referenční optické přímky. Aparatura sestává ze zdroje modulované-, ho světla, clonícího hradítka pevně umístěného na vedeném stroji /podbiječce/ a fotoelektrického čidla. Hodnota signálu na výstupu střídavého zesilovače, na jehož vstup je fotoelektrické čidlo připojeno, ovlivňuje zpětnovazebně řízení činnosti vedeného stroje tak, že jeho poloha se upraví tak, aby hradítko clonilo modulované světlo dopadající na čidlo na definovanou hodnotu. Uvedené zařízení vyhovuje pro vedení stroje podél přímky, nelze jej však použít pro vedení podél zvolených křivek, což je případ řízení požadovaný často při stavbách silnic, letiší a podobně.A photoelectric apparatus based on the principle of a reference optical line has been developed to control the leveling of the railway substructure. The apparatus consists of a source of modulated light, a screening damper fixed on the guided machine (tamping machine) and a photoelectric sensor. The value of the signal at the output of the AC amplifier to which the photoelectric sensor is connected affects the feedback control of the guided machine by adjusting its position so that the shutter shields the modulated light incident on the sensor to a defined value. The device is suitable for guiding the machine along a straight line, but it cannot be used for guiding along selected curves, a case of control often required in road construction, airfields and the like.

Účelem vynálezu je zdokonalení způsobů a zařízení pro vedení předmětů, zejména po delších drahách, zejména v terénních podmínkách.The purpose of the invention is to improve methods and apparatus for guiding objects, in particular over long distances, especially in terrain conditions.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že poloha nejméně jednoho hradítka vedeného příslušnou referenční optickou přímkou je vůči vedenému předmětu nastavována podle zvoleného programu v závislosti na poloze vedeného předmětu nebo nosné základny podél zvolené dráhy. Z uvedených referenčních optických přímek jsou alespoň dvě navzájem rovnoběžné, nebo alespoň dvě referenční optické přímky jsou navzájem různoběžné nebo mimoběžné.The principle of the method according to the invention consists in that the position of the at least one slide guided by the respective reference optical line is set in relation to the guided object according to the selected program depending on the position of the guided object or support base along the selected path. Of said reference optical lines, at least two parallel optical lines are at least two parallel or non-parallel to each other.

Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že je opatřeno nosnou základnou vedeného předmětu, na níž jsou upravena pohybová ústrojí pro posouvání vedeného předmětu a dále je opatřené alespoň jedním hradítkem upevněným na vedeném předmětu. Nejméně jedno hradítko je opatřeno programovým ústrojím k nastavení své polohy vůči vedenému předmětu a nosná základna vedeného předmětu je opatřena pohybovými ústrojími k nastavení polohy vedeného předmětu vůči nosné základně. Zařízení může být opatřeno alespoň jedním servDmechánismem k nastavení polohy hradítka vůči nosné základně a programovými ústrojími k nastavení polohy vedeného předmětu vůči hradítku, přičemž servomechánisinus je připevněn alespoň k jednomu hradítku a programová ústrojí jsou při201 10S pevněna k vedenému předmětu.The principle of the device for carrying out the method according to the invention is characterized in that it is provided with a support base of the guided object, on which movement devices for moving the guided object are provided and further provided with at least one damper mounted on the guided object. The at least one damper is provided with a program device to adjust its position relative to the guided object, and the support base of the guided object is provided with movement devices to adjust the position of the guided object relative to the support base. The device may be provided with at least one servomotor for adjusting the position of the damper relative to the support base and program devices for adjusting the position of the guided object relative to the damper, wherein the servomechanism is fixed to at least one damper and the program devices are fixed to the guided object.

Podstata vynálezu bude v dalším vysvětlena na příkladech jeho provedení, které bu* dou popsány pomocí připojených výkresů, na nichž obr. 1 je axonometrický pohled na uspořádání s hradítky umístěnými na vedeném předmětu, obr. 2 je axonometrický pohled uspořádání s hradítky umístěnými na nosné základně vedeného předmětu a obr. 3 je axonometrický pohled na příklad provedení zařízení k udržování hraditka v dotyku s referenční optickou přímkou.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an axonometric view of an arrangement with sliders disposed on a guided object; FIG. 2 is an axonometric view of an arrangement with sliders disposed on a support base; and Fig. 3 is an axonometric view of an exemplary embodiment of a device for keeping a slider in contact with a reference optical line.

V obr. 1 je znázorněna pohyblivá nosná základna 1, například podvozek, na které je prostřednictvím servomechánismů 2 a 2 uložen vedený předmět 4, například pracovní nástroj finišeru. Na tomto vedeném předmětu 4 jsou prostřednictvím programového ústrojí uložena hraditka 61 a 62.FIG. 1 shows a movable support base 1, for example a chassis, on which a guided object 4, for example a working tool of a finisher, is supported by servo-mechanisms 2 and 2. On this guided object 4, a slider 61 and 62 are mounted by means of a program device.

Na pohyblivé nosné základně 1 je připevněno tachometrické zařízení §, jehož výstup je spojen s programovým ústrojím 6.A tachometric device 6 is attached to the movable support base 1, the output of which is connected to the program device 6.

V obr. 2 analogickému k obr. 1 jsou hraditka 61 a 62 spojena pevně s vedeným předmětem i, vůči kterému je pomocí programového ústrojí 601, pomocné základny 602 a dalšího programového ústrojí 602 pohyblivě uložen vlastni, například pracovní nástroj 604. Výstup tachometrického zařízení 5 3^e spojen s programovými ústrojími 601 a 602·In FIG. 2 analogous to FIG. 1, the sliders 61 and 62 are rigidly connected to the guided object 1, to which it is movably mounted, for example a working tool 604, by means of a program device 601, an auxiliary base 602 and another program device 602. 3 ^e connected to the programming devices 601 and 602 ·

Na obr. 3 je znázorněn přiklad provedení zařízení k udržování hraditka 61 v dotyku s referenční optickou přímkou 21, která je tvořena osou optického svazku 2 mezi vysilačem 10 a přijímačem J. Hradítko 61 je opatřeno programovým ústrojím 6 upevněným na vedeném předmětu 4, který je opatřen servomechánismem 2 k nastavení polohy vůči nosné základně 1. Kabelem 8 je spojep přijímač J svazkuj se servome cháni smem 2·FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a device for keeping the slider 61 in contact with a reference optical line 21 formed by the axis of the optical beam 2 between the transmitter 10 and the receiver J. The slider 61 is provided with a program device 6 mounted on the guided object 4. provided with servo mechanism 2 to adjust the position with respect to the support base 1. The cable 8 is the receiver J of the servo coupling bundle 2 ·

Činnost zařízení podle vynálezu je v souhlasu s popsanými obr. 1, 2 a 3 následující:The operation of the device according to the invention is in accordance with the described figures 1, 2 and 3 as follows:

Při pohybu nosné základny 1 přibližně podél programované dráhy je optický svazek 2 cloněn hradítkem 61, podle stupně zaclonění je v přijímači J vyhodnocen chybový signál, který je pomocí kabelu 8 nebo bezdrátově zaveden na vstup příslušného servomechanismu 2, který dopraví hradítko 61 do takové polohy, aby clonilo např. právě 50 % optického svazku 2· ^Tím je dosaženo toho, že hrana hraditka 61 je vždy v dotyku s optickou referenční přímkou 21» která prochází středem optického svazku 9. Jelikož hradítko 61 je připevněno na vedeném předmětu 4, je i vedený předmět 4 vždy ve známé vzdálenosti od referenční optické přímky 21· Vloží-li se nyní mezi hradítko 61 a vedený předmět 4 programové ústrojí 6, které během pohybu nosné základny 1 a tedy i vedeného předmětu 4 mění polohu hraditka 61 vůči vedenému předmětu 4, mění se vzdálenost vedeného předmětu 4 OŮ referenční optické přímky 21 podle opravy zavedené programovým ústrojím 6. Extrémy vodicí křivky vedeného předmětu 4 jsou omezeny pouze rozsahy pohybových ústrojí programového zařízení 6, rozsahy servomechánismů 2 a 2 a vymezením oblasti, v níž se pohybujeWhen the carrier base 1 is moved approximately along the programmed path, the optical beam 2 is screened by the slide 61, according to the degree of obstruction the receiver J evaluates an error signal which is transmitted via cable 8 or wirelessly to the input of the respective servomechanism 2. screened to e.g. just 50% of the optical beam 2 · ^{T he} is achieved that the edge of the damper 61 is always in contact with the optical reference line 21 »passing through the center of the optical beam 9. Since the damper 61 is kept fixed to the object 4 is guided object 4 at a known distance from the reference optical line 21 · If a program device 6 is now inserted between the slider 61 and the guided object 4, which changes the position of the slider 61 relative to the guided object 4 during movement of the carrier base 1 and thus of the guided object the distance of the guided object 4 OO of the reference optical line 21 below is changed The corrections introduced by the program device 6. The extremes of the guiding curve of the guided object 4 are limited only by the ranges of motion devices of the program device 6, by the ranges of servomechanisms 2 and 2 and by the delimitation of the area in which it moves.

201 10S nosná základna 1. Obecně lze říci, že toto řeěení je vhodné zejména pro případ dlouhých drah s malým zakřivením nebo drah, které oscilují kolem přímkových.201 10S Support Base 1. In general, this solution is particularly suitable for long or low curvature paths or paths that oscillate around straight lines.

Jsou-li značně rozdílné požadavky na přesnost vedení v různých směrech, je výhodné použít přesného vedení tak, jak bylo popsáno pro dva i více bodů předmětu 4 v tomto smě ru a naopak ve směru, kde poloha nemusí být tak přesně nastavována, vést pouze jeden bod předmětu 4 nebo dokonce navádět pouze nosnou základnu 1, a to automaticky nebo i ručně. Tento způsob vedení lze také s výhodou kombinovat se známými způsoby na udržování i programové řízení polohy předmětů, jako jsou např. tlumené volné zavěšení, uložené na hladině i všechny servomechánické způsoby k udržování sklonů.If there are considerably different requirements for guidance accuracy in different directions, it is advantageous to use precision guidance as described for two or more points of the object 4 in that direction and vice versa in the direction where the position need not be so precisely adjusted to guide only one point of the object 4 or even to guide only the support base 1, either automatically or manually. This type of guidance can also be advantageously combined with known methods for maintaining and programmatically controlling the position of objects, such as for example a suspended free suspension mounted on the surface and all servo-mechanical methods for maintaining inclinations.

Pro zadávání opravy pro programové ústrojí 6 je třeba znát polohu vedeného předmětu 4 na dráze. Tuto informaci lze získat např. z otáček kola odvažujícího se po dráze nosné základny 1 nebo odvíjením měrné struny nebo i bezkontaktním měřením vzdálenosti vedeného předmětu 4 nebo nosné základny 1 od pevného bodu nebo ze znázorněného tachometr i ókého zařízeni 5.To enter the repair for the program device 6, it is necessary to know the position of the guided object 4 on the track. This information can be obtained, for example, from the speed of the wheel weighing along the path of the support base 1 or by unwinding the measuring line or even contactlessly measuring the distance of the guided object 4 or support base 1 from a fixed point or from the tachometer shown.

Výhodůu řešení podle vynálezu je poměrně nízká pořizovací cena vodícího zařízení, veliký dosah, vysoká přesnost, možnost práce i za značně nepříznivých klimatických podmínek, robusnost provedení i to, že na vedeném předmětu nejsou žádné choulostivé optické nebo elektronické obvody. Nevýhodou je pouze to, že vedený předmět musí být vždy v prostoru mezi přijímačem a vysílačem a nelze tedy vést tímto způsobem např. razící stroje v hornictví. ^r The advantage of the solution according to the invention is the relatively low purchase price of the guiding device, great range, high accuracy, possibility to work even in very unfavorable climatic conditions, the robustness of the design and the fact that there are no delicate optical or electronic circuits. The only disadvantage is that the guided object must always be in the space between the receiver and the transmitter, and therefore it is not possible to lead, for example, mining machines in this way. ^r

Claims

A method of guiding an object over a selected path, wherein the guided object is provided with at least one opaque damper maintained in contact with a respective optical reference line formed by the light beam between the transmitter and the detector by means of detector offset signals applied to the motion apparatus inputs; wherein the permissible deviation of the position of the moving support base from the selected path is given by the functional range of the locomotor devices, characterized in that the position of the at least one slide guided by the respective optical optical line to the object is adjusted according to the selected program along the selected path.

2. Method according to claim 1, characterized in that at least two reference optical lines are parallel to one another,

Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least two reference optical lines are parallel to each other.

4. The method according to claim 1, wherein at least two reference optical lines are out of alignment with each other.

201 1 (

5. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it is provided with a support base (1) of said object, on which movement devices for moving said object (4) are provided and further provided with at least one damper (61) mounted on said object. / 4 /.

Device according to claim 5, characterized in that at least one slide (61) is provided with a gram device (6) for adjusting its position relative to the object (4) and the support base (1) of the object is provided with movement devices (2), 3 / to adjust the position of the guided object (4) relative to the support base (1).

Device according to claim 6, characterized in that it is provided with at least one servomechanism (2, 3) for positioning the damper (61, 62) relative to the support base (1) and program devices (601, 603) for positioning the guided object 604 with respect to the damper 61, 62, wherein the servomechanism (2, 3) is fixed to at least one damper (61, 62) and the program devices (601, 603) are fixed to the guided object 604.