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Gerät zum fotoelektrischen Abtasten und Nachfahren einer Kurvenlinie
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum fotoelektrischen. Abtasten und Nachfahren einer
Kurvenlinie, die sich auf einer Fläche mit anderem Reflexionsvermögen als dem der
Linie befindet, bestehend aus einer Abtasteinrichtung einschließlich Beleuchtungsmitteln,
um Licht auf die Oberfläche zu werfen, so daß die Linie beleuchtet wird, und einer
lichtempfindlichen. Vorrichtung, welche das von der Oberfläche reflektierte Licht
aufnimmt, sowie mit einer Vorrichtung zur Bewegung der Abtastvorrichtung gegenüber
der Oberfläche, wobei diese Bewegungsvorrichtung durch die Ausgangsleistung der
lichtempfindlichen Vorrichtung gesteuert wird, so daß die Abtastvorrichtung der
Linie folgen muß. Der oben benutzte Ausdruck »Kurvenlinie« soll selbstverständlich
auch ass Grenzfall eine Gerade umfassen. Geräte der obenerwähnten Art können z.
B. zur Steuerung von Fahrzeugen, automatischen Drehbänken, automatischen Schneidbrennern
u. dgL Anwendung finden.
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Die meisten bisher bekannten Geräte sind insofern nachteilig, als
sie nur die Kante einer Linie abtasten, so daß bereits durch eine kleine unerwünschte
Vorschiebung des Abtastkopfes dieser die zu verfolgende Kante verliert und nicht
mehr wiederfindet.
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Es ist auch schon ein Gerät bekanntgeworden, bei welchem eine Linie
mittels zweier Fotozellen abgetastet wird. Die Belichtung der Linie erfolgt dabei
durch eine Lampe mit konstanter Lichtabgabe. Bei Schwankungen in der Helligkeit
des Hintergrundes kann daher das Gerät nicht unterscheiden, ob das von der Fotozelle
aufgenommene Licht von hellen Teilen des Hintergrundes herstammt oder von der Linie
reflektiertes Licht der Lampe ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile der bekannten
Geräte zu beseitigen, und löst diese Aufgabe dadurch, daß die Beleuchtungsvorrichtung
zwei periodisch schwankende Lichtabgabeleistungen mit einem Phasenunterschied zwischen.
denselben hat, wobei entsprechend beleuchtete Flächen im Bereich der Linie gebildet
werden, und daß eine Analysiervorrichtung vorgesehen ist, um die Ausgangsleistung
der lichtempfindlichen Vorrichtung in an sich bekannter Weise zu analysieren und
ein Ausgangssignal bzw. Signale abzugeben, welche die Bewegungsvorrichtung für die
Abtastvorrichtung steuern.
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Durch die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung mit zwei periodisch
sich ändernden Lichtabgabeleistungen und einem Phasenunterschied zwischen denselben
ändert sich das Ausgangssignal der lichtempfindlichen Vorrichtung ebenfalls periodisch,
wobei die Amplitude eine Information. über die Größe der Verschiebung des Abtastgerätes
gegenüber der Linie, die Phase eine Information über die Richtung liefert, in die
der Abtastkopf bewegt werden. muß, um wieder in dei richtige Lage in bezug auf die
Linie zu kommen. Damit können von einem sich periodisch ändernden Signal die beiden
Parameter, die zur Steuerung des Gerätes notwendig sind, abgeleitet werden.
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Zu diesem Gerät gehören vorteilhaft zwei Lichtquellen, die so mit
Energie gespeist werden, daß die Lichtabgabeleistungen derselben periodisch schwanken
und daß zwischen denselben ein Phasenunterschied besteht. Zwischen den Lichtabgabeleistungen
besteht zweckmäßig ein Phasenunterschied von l80°.
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Zu der Analysiervorrichtung gehört vorteilhaft eine Einrichtung, um
die Spitzenwerte der wechselnden Ausgangsleistung der lichtempfindlichen Vorrichtung
aufzunehmen sowie zur Schaffung eines Ausgangssignals, dessen Größe von der Amplitude
der Spitzenwerte der Ausgangsleistung der lichtempfindlichen Vorrichtung abhängt.
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Weiter umfaßt die Anadysiervorrichtung zweckmäßig eine Einrichtung,
um die Phase der wechselnden Ausgangsleistung der lichtempfindlichen Vorrichtung
mit der Phase eines Bezugssignals zu vergleichen
und um dies Vorzeichen
der Ausgangsleistung der Aufnahmeeinrichtung in Übereinstimmung mit der Phasenbeziehung
zwischen der Ausgangsleistung der lichtempfindlichen Vorrichtung und dem Bezugssignal
zu bestimmen.
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Auch kann mit Vorteil, eine Vorrichtung vorgesehen sein; welche den
Hintergrund an einer von der Linie entfernten Stelle beleuchtet, eine zweite lichtempfindliche
Vorrichtung, welche das von dem Hintergrund reflektierte Licht aufnimmt und ein
das Refleaionsvermägen des Hintergrundes anzeigendes Ausgangssignal liefert, eine
Vorrichtung, welche die Ausgangsleistung der zweiten lichtempfindlichen Vorrichtung
mit einer das Reflexionsvermögen der Linie anzeigenden Ausgangsleistung vergleicht,
sowie eine Vorrichtung, welche,durch das Vergleichsausgangssignal eine Einrichtung
betätigt, um die Phase des vorerwähnten Bezugssignals auszuwählen.
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Das Ausgangssignal, welches das Reflexionsvermögen der Linie anzeigt,
wird zweckmäßig von der ersterwähntem lichtempfindlichen Vorrichtung abgeleitet.
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Den zwei periodisch schwankenden Lichtquellen kann eine zusätzliche
Phasenmodulation überlagert werden, wodurch die ersterwähnte lichtempfindliche Vorrichtung
eine periodisch schwankende Leistung abgibt, welche das Reflexionsvermögen der Linie
anzeigt. Dabei kann die Vorrichtung zur Beleuchtung des Hintergrundes eine periodisch
schwankende Lichtleistung abgeben, welche einen Phasenunter schied mit des zusätzlichen,
den Lichtabgabeleistungen: der ersterwähnten Beleuchtungsvorrichtung überlagerten
Phasenmodulation hat. Dadurch wird ein das Reflexionsvermögen des Hintergrundes
anzeigendes; periodisch schwankendes Ausgangssignal durch die an zweiter Stelle
erwähnte lichtempfindliche Vorrichtung abgegeben.
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Zu der Vorrichtung für die Auswahl der Bezugssignalphase kann eine
Einrichtung gebären, welche die Spitzenwerte der Ausgangsleistung der das Reflexionsvermögen
vergleichenden Einrichtung auf nimmt und ein. Aus,gangsssgnal erzeugt, dessen Größe
von der Amplitude der Spitzenwerte der Ausgangsleistung der Einrichtung zum Vergleich
der Reflexionsvermögen abhängt.
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Zu der Wählvorrichtung für die Bezugssignal phase gehört ferner vorteilhaft
eine Vorrichtung, um die Phase des Ausgangssignals der Reflexionsvermögen-Vergleichsvorrichtung
mit der Phase eines zweiten Bezugssignals zu vergleichen und das Vorwichen des Ausgangssignals
der Wählvorrichtung für die Bezugssägnalphm in Übereinstimmung mit der Phasenbeziehung
zwischen dein Ausgangssignal der Reflexionsvermögen Vergleichsvorrichtung und dem
zweiten Bezugssignal zu bestimmen.
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Die Wählvorrichtung für die Bezugssignalphase umfaßt ferner zweckmäßig
eine Schaltvorrichtung, welche durch die Ausgangsleistung der Bezugssignal-Aufnahmevonichtung
betätigt wird und der Auswahl der Phase des ersterwähnten Bezugssignals dient. Bei
Ausbildung des Gerätes zur Vornahme oder Steuerung von Bewegungen einer Maschine
oder eines Teiles einer Maschine fußt man zweckmäßig das Ausgangssignal bzw. die
Signale der lichtempfindliehen Vorrichtung "auch die Mittel beeinflussen, welche
die Bewegungen der Maschine oder eines Teiles der Maschine vornehmen bzw. steuern.
Hierbei sind vorteilhaft Mittel zur Steuerung dies Bewegungszustandes (beispielsweise
Anfahren, Abstellen, langsame Bewegung, Umsteuern) der Maschine oder eines Teiles
derselben vorgesehen sowie eine Betätigungsvorrichtung für diese Steuerungsmittel.
Zu der Betätigungsvorrichtung gehört zweckmäßig eine Einrichtung, um Markierungen
auf der Oberfläche an der Seite der Linie zu beleuchten, ferner eine oder mehrere
zusätzliche lichtempfindliche Vorrichtungen zum Auffangen des von der Markierung
reflektierten Lichtes; jede derselben besitzt dabei eine Abgabeleistung, welche
sich ändert, wenn reflektiertes Licht von ihr aufgenommen wird, wobei die Ausgangsleistung
der oder jeder zusätzlichen lichtempfindlichen Vorrichtung der Zustandssteuervorrichtung
zugeleitet wird. Zur Beeinflussung der Vorrichtung, welche die Bewegungen der Maschine
oder eines Teiles der Maschine vornimmt oder steuert, sind vorteilhaft von der Ausgangsleistung
der ersterwähnten lichtempfindlichen Vorrichtung unabhängige Mittel vorgesehen sowie
eine Betätigungsvorrichtung dafür, wodurch die Steuerung der Maschine oder eines
Teiles derselben von der ersten lichtempfindlichen Vorrichtung aus Überhalt werden
kann. Schließlich kann zu der überholenden Betätigungsvorrichtung eine Einrichtung
gehören, welche weitere Markierungen an der Seite der Linie beleuchtet, ferner eine
oder mehrere weitere lichtempfindliche Vorrichtungen zum Auffangen des von den weiteren
Markierungen reflektierten Lichtes. Jede derselben hat dabei eine Ausgangsleistung,
welche sich ändert, wenn von derselben reflektiertes Licht aufgenommen wird. Dabei
ist noch eine Schaltvorrichtung vorgesehen, welche durch das Ausgangssignal der
bzw. jeder weiteren lichtempfindlichen Vorrichtung gesteuert wird; um die Vorrichtung
zur Vornahme bzw. Steuerung der Bewegungen der Maschine selektiv zu betätigen.
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An Hand der Zeichnungen sind zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben. Fig.1 zeigt ein Schaltschema der ersten Ausführung; Fig.
2 zeigt ein Schaltschema der Relaisschaltungen; Fig.3, 4 und 5 sind Schaltschemata
der Relaiskontakte; Fig.6 bis 12 zeigen jeweils Schaltschemata verschiedener in
Fig. 1 dargestellter elektrischer Teile; Fig. 13 zeigt eine Verbindung dreier Weglinien;
Fig. 14 und 15 zeigen ein Blockdiagramm bzw. ein Schaltschema der Wegauswahlvorrichtung;
Fig.16 zeigt ein Schaltschema der zweiten Ausführung; Fig. 17 zeigt eine Weglinie
für die zweite Ausführung.
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Das erste Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung zur automatischen
Führung eines steuerbaren Fahrzeuges, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, entlang
eines vorbestimmten. Weges, der durch auf dem Boden markierte Linien definiert ist.
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Die Vorrichtung besitzt einen Suchkopf, der derart auf einer Führung
an der Vorderseite des Fahrzeuges befestigt ist, daß er sich unter dem Einfluß eines
Elektromotors M1 quer zum Fahrzeug seitlich bewegen kann. Der Suchkopf trägt einen
Potentiometerabgreifarm, der so ausgebildet ist, daß er ein lineares Potentiometer
VR, berührt, welches sich quer zum Fahrzeug parallel zu der Führung erstreckt und
von einer Batterie gespeist wird. Dementsprechend ist das vom Abgreifarm abgegriffene
Potential ein Maß der Lage des Suchkopfes quer zum Fahrzeug. Die vom
Arm
abgegeriffene Spannung wird als eine erste Steuerspannung einem Leistungsverstärker
A8 zugeführt. Dieser ist so ausgebildet, daß er einen Motor M;,, antreibt, welcher
über ein geeignetes Getriebe das Fahrzeug steuert. Wird der Steuermechanismus in
Abhängigkeit vom Antrieb des Steuermotors M2 betätigt, so wird ein Abgreifarm, der
so angeordnet ist, daß er ein zweites Potentiometer VR.,
berührt, welches
ebenfalls von der Batterie gespeist wird, aus seiner zentralen Lage bewegt, und
eine zweite Steuerspannung wird dem Verstärker As zugeführt. Die zweite Steuerspannung
ist bestrebt, die erste Steuer- oder Fehlerspannung auszugleichen. Befinden sich
die Abgreifarme in symmetrischer Lage in bezug auf die Länge ihrer entsprechenden
Potentiometer, so wird dem Motor M, keine Energie zugeführt.
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Der Suchkopf besitzt zwei Lichtquellen LP, und LP 23 die so
ausgebildet sind, daß sie zwei Lichtflecke auf den Boden unter dem Suchkopf werfen,
sowie eine fotoelektrische Zelle PC 23 die so angeordnet ist, daß
sie das vom Boden reflektierte Licht empfängt. Die fotoelektrische Zelle
PC", ist gegen den Empfang von Licht unmittelbar von den Lichtquellen
LPl, LP2 geschützt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt jede Lichtquelle
zwei Lampen sowie ein optisches System, welches zwei parallele rechteckige
Lichtbündel erzeugt, die nebeneinanderliegen. Dementsprechend sind bei diesem Ausführungsbeispiel
die beiden Lichtflecke von rechteckiger Form und berühren einander, wie man in Fig.l3
erkennt. Die Anwendung von Lichtbündeln mit parallelem Strahlengang hat den Vorteil,
daß Änderungen des senkrechten Abstandes zwischen den Lichtquellen und dem Boden
die Größe und das Format der Lichtflecke nicht beeinflussen.
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Die beiden Lichtquellen LPi und LP., werden von einem Oszillator
OSC gespeist, der so ausgebildet ist, daß er vier sinusförmige Spannungen abgibt,
zwischen denen ein Phasenunterschied. von 90° besteht. In Fig. 1 sind die jeweiligen
Ausgangsspannungen den Phasenlagen entsprechend mit 0, 90, 270 und 180 bezeichnet.
Die Lichtquelle LP, wird über einen Verstärker A i von der Spannung gespeist, die
einen Phasenwinkel von 90° hat, und die Lichtquelle LP," wird über einen Verstärker
A2 von der Spannung gespeist, deren Phasenwinkel 270° beträgt. Dementsprechend werden
die beiden Lichtquellen LPl, LP,
mit einem relativen Phasenunterschied von
180° gespeist.
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Es sei nun angenommen, daß die rechteckigen Lichtflecke symmetrisch
auf die Linie fallen, wie es in Fig. 13 durch das gestrichelte Rechteck 1 dargestellt
ist, und daß das resultierende Reflexionsvermögen von Linie und Hintergrund für
beide Lichtflecke gleich groß ist. Unter diesen Umständen empfängt die fotoelektrische
Zelle PC, gleiche Mengen von reflektiertem, Licht von beiden Lichtquellen LP" LP2.
Hierbei bleibt die Intensität des aus der Lichtqualle LPi stammenden Lichtes, das
auf die fotoelektrische Zelle PC, reflektiert wird, gleich einem konstanten
Wert zuzüglich einem sinusförmig schwankenden Wert. Das aus der Lichtquelle LP2
stammende reflektierte Licht bleibt gleich einem konstanten Wert abzüglich einem
sinusförmig schwankenden Wert, da die beiden Lichtquellen 180° außer Phase betrieben
werden. Die Leistungsabgabe der fototelektrischen Zelle PC2 bleibt daher unter diesen
Bedingungen konstant, da die Schwankungen in der Intensität der Lichtquellen im
Gegentakt verlaufen.
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Selbst wenn das Reflexionsvermögen der Linie oder des Hintergrundes
nicht gleichförmig ist, bleibt die Leistungsabgabe der fotoelektrischen Zelle PC2
konstant, wenn nur das Nettoreflexionsvermögen der Bereiche, auf welche die Lichtflecke
fallen, untereinander gleich sind.
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In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß bei Benutzung von Glühfadenlampen
als Lichtquellen die Ausgangsleistung der fotoelektrischen Ze11ePC2 nicht genau
gleichförmig ist, da die Lichtabgabe einer Glühfadenlampe in einem nicht ganz linearen
Verhältnis zur Stromaufnahme der Lampe steht und eine gewisse Verzerrung stattfindet,
welche zu Oberschwingungen in der Ausgangsleistung der fotoelektrischen Zelle PC
2 führt. Die Größe dieser Oberschwingungen kann jedoch sehr niedrig gehalten werden,
wenn man die Lampen mit einer genügend hohen Frequenz speist. Es hat sich herausgestellt,
daß eine Frequenz von 160 Hz geeignet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden
die Lampen mit dieser Frequenz gespeist, um sie verhältnismäßig unabhängig von den
normal. umgebenden Beleuchtungsbedingungen zu machen.
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Es sei nun angenommen, daß sich das Fahrzeug aus irgendwelchen Gründen
quer zur Linie bewegt, so daß die beiden rechteckigen Lichtflecke verschoben werden
und nicht mehr symmetrisch auf Linie und Hintergrund fallen. Es fällt dann einer
der Lichtflecke auf einen Bodenbereich, der ein größeres Nettoreflexionsvermögen
hat als der Bodenbereich, auf den der andere Lichtfleck fällt. Es wird daher von
dem Bereich, der das größere Nettoreflexionsvermögen hat, eine größere Lichtintensität
in die fotoelektrische Zelle PC, reflektiert als von dem anderen Bereich. Dementsprechend
empfängt die fotoelektrische Zelle PC, Licht von größerer Intensität von
der einen Lichtquelle, z. B. LPl, als von der anderen, z. B. der Lichtquelle LP2.
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Unter diesen Umständen werden sieh die sinusförmig schwankenden Intensitätskomponenten
des Lichtes, das von den Lichtquellen LPl, LP2 ausgestrahlt wird, nicht länger ausgleichen
oder aufheben. Es tritt daher eine Schwankung der Beleuchtungsintensität, die auf
die fotoelektrische Zelle PC, fällt, auf. Dementsprechend wird die fotoelektrische
Zelle eine modulierte Leistung oder ein Fahlersigaal abgeben, dessen Amplitude das
Ausmaß oder die Größe der Verschiebung anzeigt und dessen Phase der Phase der Lichtquelle
entspricht, deren Licht auf den Bereich mit dem größeren Nettoreflexionsvermögen
fällt. Die Amplitude des Fehlersignals gibt daher das Ausmaß oder die Größe der
Verschiebung an, und die Phase des Fehlersignals gibt daher an, in welche Richtung
das Fahrzeug gesteuert werden muß, um die Bedingungen wiederherzustellen, unter
denen die beiden Lichtflecke .symmetrisch auf Linie und Hintergrund fallen. Die
fotoelektrische Zelle PC@ stellt somit eine lichtempfindliche Vorrichtung dar, welche
eine Leistung abgibt, die die Lage der Vorrichtung quer zur Länge der Linie anzeigt.
Die Phase des Fehlersignals kann durch Vergleich mit einer Synehron- oder Bezugsfrequenz
gefunden werden.
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Bei Verwendung rechteckiger Lichtflecken und einer geradkantigen Linie
ist die Amplitude des Fehlersignals direkt proportional der Verschiebung oder Abweichung
von der Lage, in der die beiden
Lichtflecken symmetrisch auf Linie
und Hintergrund fallen. Das von der fotoelektrischen Zelle PC, abgegebene Signal
wird zur Steuerung des Antriebs. des Motors M1 verwendet, welcher den Suchkopf quer
zum Fahrzeug bewegt und somit zur Steuerung des Antriebs des Steuermotors M2. Zu
diesem Zweck wird das von der fotoelektrischen Zelle PC2 abgegebene Signal über
einen Widerstand R1 einem Verstärker A 3 zugeführt und das verstärkte Signal einem
Phasenindikator PSR1. Der Phasenindikator PSR, wird über Relaiskontakte RLB1, RLB,
oder Relaiskontakte RLCl, RLC, (Fig. 3) vom Oszillator OSC synchron gesteuert, und
zwar mittels sinusförmigen Spannungen, deren Phasenwinkel 0 und 180° betragen..
Die Phase des Bezugssignals wird beim Umschalten der Reiskontakte um 180° gewechselt.
Das vom Hauptoszillator abgenommene Sychronsignal wird in der Phase mit dem Fehlersignal
verglichen, um festzustellen, auf welche Weise das Fahrzeug gesteuert werden muß.
Das Bezugssignal wird dazu verwendet, den Phasenindikator PSR, zwischen einem Anzeigezustand
und einem Nichtanzeigezustand zu schalten. Die Phasenbeziehung zwischen dem Synchronsignal
und dem Fehlersignal ist so gewählt, daß sich der Phasenindikator während kurzer
Intervalle zu beiden Seiten der Spitzenwerte des Fehlersägnals im Anzeigezustand
befindet und zwischen diesen, Intervallen. nicht im Anzeigezustand.
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Das Synchronsignal ist 90° außer Phase mit den Spannungen, die die
Lichtquellen LP" LP, speisen, da die Lichtabgabe dieser Lichtquellen den
ihnen zugeführten: Speisespannungen, um etwa 90° nacheilt. Der Phasenindikator PSR1
ist somit im Anzeigezustand in denjenigen Intervallen, in denen Phasengleichheit
mit den, Spitzen der Lichtabgabe der Lichtquallen LP" LP2 besteht.
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Der Phasenindikator PSR, gibt ein Gleichstromsignal ab, dessen Größe
proportional den Spitzenwerten des Fahsersigmals ist. Dieses Gleichstromsignal wird
gesiebt, nun die Mod'ulationsfrequenz zu entfernen. Das vom Phasenindikator PSR1
abgegebene gesiebte Signal hat ein Vorzeichen, welches davon abhängt, ob das Fehlersignal
dem Bezugssignal nacheilt oder voreilt. Die Vor- oder Nacheilung wiederum hängt
von, der Richtung ab, in der die Lichtflecke -und dementsprechend der Suchkopf verschoben
worden sind, und von dem Vorzeichen des Kontrastes zwischen der Linie und dem Hintergrund,
d. h. davon, ob die Linie ein größeres oder geringeres Reflexionsvermögen hat als
der Hintergrund. Die Stärke des abgegebenen gefilterten Signals hängt also vom Ausmaß
der Verschiebung der Lichtflecke aus ihrer symmetrischen Lage ab und vom Unterschied
des Reflexionsvermögens von Linie und Hintergrund.
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Das gesiebte Ausgangssignal wird einem Kraftverstärker A,7 zugeführt,
der so ausgebildet ist, daß er dem den Suchkopf bewegenden Motor M1 die erforderliche
Energie zuführt. Wird dem Motor M1 Energie zugeführt, so wird der Suchkopf in einer
t solchen Richtung bewegt; daß er sich auf die Lage zubewegt, in: der die beiden
Lichtflecke symmetrisch auf Linie und Hintergrund fallen. Da der Suchkopf entsprechend
dem Antrieb des Motors M1 quer zum Fahrzeug bewogt wird:, wird der entlang t der
Länge des Potentiometers VR, bewegt, dadurch wird die dem Kraftverstärker A8 zugeführte
Steuerspannung geändert. Dementsprechend wird dem Steuermotor M2 Energie zugeführt,
und die Räder des Fahrzeuge;; werden in eine solche Richtung gedreht, daß sie die
Bewegung des Fahrzeuges in bezug auf die Linie ausgleichen, die Anlaß dafür war,
daß die Lichtflecke relativ zur Linie verschoben wurden und nicht mehr länger symmetrisch
auf Linie und Hintergrund fielen. Der Motor Ml wirkt also darauf hin, daß der Suchkopf
in eine Lage bewegt wird, in der die Lichtflecken symmetrisch auf Linie und Hintergrund
fallen, und der Motor M2 darauf, daß das Fahrzeug in, eine Lage bewegt wird, in
der die Abgreifarme symmetrisch in bezug auf die Länge ihrer Potentiometer liegen.
In dieser Lage des Fahrzeuges befindet sich der Suchkopf in der Mitte seines Bewegungsbereiches.
Die Ruhelage der Einrichtung entspricht daher einem Zustand, in welchem der Suchkopf
sich in: der Mitte seines Bewegungsbereiches befindet und die Lichtflecken symmetrisch
auf Linie und Hintergrund fallen.
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Das oben beschriebene Steuersystem für den Motor M1 bildet einen,
geschlossenen Regelkreis. Soll das System stabil sein, so müssen die Stabilität;
bedingungen erfüllt werden. Der Motor M1 ist ein Pennanentmagnetmoior, und; das
Steuersystem stellt somit ein System erster Ordnung dar.. Das Steuersystem wäre
daher für alle Werte der Verstärkung des Verstärkers A3 stabil, wenn das die einzige
Komponente im System wäre, die eine Phasenverschiebung verursachte. Der Phasenindikator
PSR, verursacht jedoch .ebenfalls eine Phasenverschiebung, und es ist daher notwendig,
daß die Verstärkung des Verstärkers A 2 in vernünftigen Grenzen konstant gehalten
wird.
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Die Verstärkung des Verstärkers A3 kann sich aus einer Anzahl von
Gründen ändern. Der Faktor, de; den größten Einfluß auf die Verstärkung hat, ist
die Amplitude des dem Verstärker zugeführten Signals. Dieses hängt wiederum vom
Kontrast zwischen Linie und Hintergrund ab, d. h. von der Differenz zwischen dem
Reflexionsvermögen der Linie und dem des Hintergrundes. Dementsprechend kann ein
Signal, das den Kontrast zwischen der Linie und dem Hintergrund angibt, zur Steuerung
der Verstärkung des Verstärkers A., verwendet werden. Ein solches Signal kann erzeugt
werden, indem man ein erstes Komponentensignal nimmt, das das Nettorefiexiousvermögen
R der Linie und des Hintergrundes angibt und es von einem zweiten Komponentensignal
abzieht, das das Reflexionsvermögen R des Hintergrundes allein angibt, d. h.
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RLinie + Hintergrund - 2 RHintergrund - RLinie - Hinterrund Diese
Größe, das Reflexionsvermögen der Linie abzüglich dem Reflexionsvermögen des Hintergrundes,
ist ein Maß für den Kontrast zwischen Linie und Hintergrund und hat ein Vorzeichen,
welches davon abhängt, ob die Linie oder der Hintergrund das größere Reflexionsvermögen
besitzt.
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Das erste dieser Komponentensignale kann zweckmäßig der fotoelektrischen
Zelle PC, entnommen werden. Zu diesem Zweck wird eine zusätzliche Phasenmodulation
den Lichtquellen LP" LP, aufgedrückt, welche einen Phasenunterschied von
90° gegenüber den primären, oder Gegentaktmodulationen hat, die diesen beiden Lichtquellen
aufgedrückt sind. Die zusätzlichen Modulationen sind somit gegenüber den Gegentaktmodulationen
in der Phase um 90° verschoben. Diese zusätzliche Modulation hat keinen
Einfluß
auf das gesiebte Ausgangssignal, das vom Phasenindikator PSRl erhalten wird, da
dieser Indikator lediglich auf die Spitzenwerte des ihm zugeführten Signals anspricht.
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Die zusätzliche Modulation wird erhalten, indem man den Lichtquellen
LPi, LPz über einen Verstärker AS eine Spannung des Oszillators OSC zuführt, die
einen Phasenwinkel von 0° hat. Die resultierenden zusätzlichen Modulationen der
Intensität der beiden Lichtflecke beeinflussen die Intensität des Lichtes, das von
der Fotozelle PC.2 aufgenommen wird. Dementsprechend enthält der Ausgang dieser
Zelle ein Signal, das das Nettoreflexionsvermögen der Linie und des Hintergrundes
angibt.
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Das zweite Komponentensignal wird von einer zweiten fotoelektrischen
Zelle PC, abgenommen. Diese ist in einem Meßkopf montiert, der an der Vorderseite
des Fahrzeuges über der Fläche des Hintergrundes angebracht ist. Dieser Meßkopf
besitzt eine Lichtquelle LP3, die so ausgebildet ist, d.aß sie einen Lichtfleck
auf den Boden unter dem Meßkopf wirft. Die fotoelektrische Zelle PC3 ist so ausgebildet,
daß sie das von diesem Lichtfleck reflektierte Licht aufnimmt. Die fotoelektrische
Zelle PC3 ist dagegen geschützt, Licht unmittelbar von der Lichtquelle
LPs zu empfangen. Der Meßkopf ist am Fahrzeug so angeordnet, daß der Lichtfleck
von der Lichtquelle LP 3 nur auf den Hintergrund fällt. Dementsprechend enthält
die Abgabe der fotoelektrischen Zelle PC, ein Signal, das das Reflexionsvermögen
des Hintergrundes angibt.
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Die Lichtquelle LP, wird über einen Verstärker A4 vom Oszillator OSC
gespeist, und zwar mit einer Spannung, die einen Phasenwinkel von 180° hat. Die
Modulationen der Lichtquelle LP, sind somit l80° außer Phase mit den zusätzlichen
Modulationen der Lichtquellen LPi, LPz. Dementsprechend sind die beiden von fotoelektrischen
Zellen PC.,. PC., erhaltenen Komponentensignale 180° außer- Phase. Diese
beiden Komponentensignale werden über. Widerstände RI, R., zusammengeführt, um ein
Kontrastsignal zu bilden. Der Wert von R, ist doppelt so groß wie der von R,. Fallen
die Lichtlecke von den Lichtquellen LP" LP., und LP.; alle au' den Hintergrund,
so ist das zusammengeführe Signal 0, da die Komponentensignale gleich sind und in
d@.2r Phase entgegengeeetzt.
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Das dem Verstärker A., zugeführte. Signal uanfußt ,sowohl das Fehlersignal
als auch das Kc@trasteienal, und dis,Ausgang-jgröße desVerst>:irkersA.: v:ird el_.ä,-falls
einem zweiten Pha.senindilkator PSR, zugeführt. Der Phasenindikator PSR., wird über
Relaiskontakte RLB;, RLB4 oder Relaiskontakte RLC., lLCt (Fe-.4) vcm Oszillator
OSC nüttels Spannungen gesteuert, die einen Phase:iwinkel von 90 und 270°
; haben. Die Phase des Bezugssignals wird bei vcrschiedenen der Relaiskontakte um
180 gewechselt. Wieder wird das vom Oszillator OS'C abgenomine:ie Synchronsignal
benutzt, um den Phasenindikator PSR. zwischen einem Anzeigezustand und einen? Nichtanzeigezustand
umzuschalten. Die Phasenbeziehung zwischen dem Synchronsignal und dem Kontrastsignal
ist so gewählt, daß der Phasenindikator PSR,, im Anzeigezustand ist innerhalb kurzer
Intervalle zu beiden Seiten der Spitzenwerte des Kontrastsignals, während er sich
zwischen diesen Intervallen im Nichtanzeigezustand befindet. Wieder ist das Synchronsignal
90° außer Phase mit den entsprechenden Signalen, welche die Lichtquellen. LPl, LP,
und LP" speisen, da die Lichtabgabe dieser Lichtquellen den ihnen zugeführten Speisesignalen
um etwa 90° nacheilt. Die beiden PhasenindiktorenPSRi und PSRz sind daher
im Anzeigezustand 90° außer Phase miteinander. Dementsprechend spricht der Indikator
PSRi nur auf das Fehlersignal an und der Indikator PSR, nur auf das Kontrastsignal.
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Der Phasenindikator PSR, gibt ein Gleichstromsignal ab, dessen Amplitude
proportional den Spitzenwerten des Kontrastsignals ist. Dieses Gleichstromsignal
wird gesiebt, um die Modulationsfrequenz zu entfernen. Die gesiebte Ausgangsgröße
des Phasenindikators PSR, wird über eine Spannungsschwelle VDi als Verstärkungssteuerspannung
zum Verstärker As zurückgeführt und wirkt verringernd auf die Verstärkung des Verstärkers
A3. Die Spannungsschwelle VDE ist so ausgelegt, daß die Verstärkung des Verstärkers
A3 nur verändert wird, wenn das Ausgangssignal des Indikators PSR, einen vorbestimmten
Wert überschreitet. Das Signal, das sowohl das Fehlersignal als auch das Kontrastsignal
umfaßt, wird ebenfalls einem Verstärker A, von fester Verstärkung zugeführt. Die
Ausgangsgröße des Verstärkers A3 wird einem dritten Phasenindikator PSR,
zu-
geführt. Der Phasenindikator PSR, wird vom Oszillator OSC mittels Spannungen
gesteuert, welche einen Phasenwinkel von 90 und 270° haben. Die Verbindungen sind
dabei unmittelbar zum Oszillator geführt. Wieder wird das Synchronsignal benutzt,
um den PhasenindikatorPSR3zwischen einemAnze:igezustand und einem Nichtanzeigezustand
umzuschalten. Die Phasenbeziehung zwischen dem Synchronsignal und dem Kontrastsignal
ist so gewählt, daß der Phasenindikator PSR, während kurzer Intervalle zu beiden
Seiten der Spitzenwerte des Kontrastsignals im Anzeigezustand ist und zwischen diesen
Intervallen im Nichtanzeigezustand.
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Der Phasenindikator PSR3 liefert ein Gleichstromsignal, dessen Amplitude
proportional dem Spitzenwert des Kontrastsignals ist. Sein Vorzeichen oder seine
Polarität hängen davon ab, ob das Kontrastsignal dem Bezugssignal vor- oder nacheilt.
Das h@mg< <wiederum vorn Verzcichen des @o:a:z@e:> zwischen der Linie. und
dein Hintergrund ab. Hat also die Linie ein größeres Reflexionsvermögen als der
Hintergrund, sa hat das Gleichstromausgangssignal des irdikators PSR.@ ein bestimmtes
Vorzeichen, beispielsweise ein po,itives. Hat die Linie ein geringeres Reflexionsvermögen
als der Hintergrund, so hat das Gleichstromausgangssignal das entgegengesetzte Vor-<
eiche:, in diesem Fall ein negatives.
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Das Gleichstromausgangssignal des Indikatois PSR.3 wird einem polarisierten
Relais RLA über ein:: Spannungsü: hwelle VD; zugeführt, welche die Tätigkeit des
l@elaisRLA verhindert, außer wenn das Signal eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Der den: Relais RL A zugeführte Strom hängt vom Kontrast zwischen dcri Reflexionsvermögen
der Linie u:A derdes Himergrundes ab. Das Steuersystem ist so ausgebildet, düß das
Relais RLA nicht betätigt wird, wenn der Kontrast unter einem Mindestwert liegt.
Dementsprechend wird das Steuersystem in Rurv gehalten.
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Zu diesem Zweck besitzt das polarisierte Relais RLA einen Kontaktarm
RLAI (Feg. 2) mit mittlerer Ruhelage. der bei Erregung des Relais RLA in eine Lage
verschwenkt wird, in der das Relais RLB erregt
wird, oder in eine
Lage; in der das Relais RCL erregt wird. Die Lage, die der Kontaktarm RLA einnimmt,
wird vom Vorzeichen des Ausgangssignals des Indikators; PSR3 bestimmt und dementsprechend
vom Kontrast zwischen der Linie und dem Hintergrund.
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Das Relais RLB steuert die Relaiskontakte RLB1, RLB2, RLB3 und RLB4
(Fig. 3 und 4), und das Relais RLC steuert die Relaiskontakte RLC" RLC2, RLC3 und
RLC4.
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Die Phase des den. Phasenindikatoren PSRi, PSRZ zugeführten Bezugssignals
hängt daher davon ab, welches der Relais RLB oder RLC erregt ist. Die Anordnung
ist dabei so getroffen, daß die Phase des dem Indikator PSR2 zugeführten Bezugssignals
stets so ist, daß, wen ein Signal zum Verstärker As zurückgeführt wird, das zurückgeführte
Signal immer das Bestrobben hat, die Verstärkung dieses Verstärkers zu verringern.
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Die Relais RLB; RLC steuern ebenfalls Relaiskontakte RLBS, RLBB bzw.
RLCS, RLCe (Fig. 2 und 5). Die Relaiskontakte RLBS, RLC6 sind parallel geschaltet.
Wenn, eines der Relais RLB oder RLC erregt ist; so wird der entsprechende Relaiskontakt
RLB5 oder RLCS in. eine Lage bewegt, bei welcher eine Erregungsspannung einem Relais
RLD zugeführt wird, das Relaiskontakte RLD,, RLD2, RLD, (Fig. 1 und 3) steuert:
Der Relaiskontakt RLD, ist normalerweise in einer Lage, in welcher der Indikator
PSR, mit einem Doppelrelasskontakt RLE2 (Fig. 3) eines Relais RLE (Fig. 3) verbunden
ist. Sowie jedoch ein Kontrastsignal erhalten wird, dessen Amplitude ausreicht,
um das Relais RLB oder RLC zu betätigen, wird der Kontakt RLD, in seine Alternativstellung
bewegt, in welcher das Fehlersignal dem Phasenindikator PSRi zugeführt wird. Die
Kontakte RLD2, RLDs sind normalerweise geschlossen, um den Phasenindikator PSR,
ein Bezugssignal von vorbestimmter Phase zuzuführen. Wird jedoch das Relais RLD
erregt; so werden diese Kontakte geöffnet und das dem Indikator PSRl über sie zugeführte
Signal unterbrochen.
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Zwei Mikroschalter S1, S2 (Fig. 2) sind an den Enden der Führung angeordnet,
an der der Suchkopf sich entlangbewegt. Sie sind jeweils so ausgebildet, daß sie
vom Suchkopf betätigt werden, wenn dieser das entsprechende Ende seines Weges erreicht.
Der Mikroschalter S, ist normalerweise offen, und der Mikroschalter S2 ist normalerweise
geschlossen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Relais RLE zwischen eine positive
Speiseleitung und eine Leitung geschalte, welche die beidem Mikroschalter verbindet
und einen Relaiskontakt RLE, besitzt. Das Relais RLE ist so geschalte, daß es erregt
wird, wenn der Mikroschalter S, betätigt wird. Der RelaiskontaktRLE2 des Relais
RLE nimmt - wie in Fig. 2 gezeigt - normalerweise eine Stellung ein, in welcher
ein Signal, das einen Phasenwinkel von 180° hat, dem Indikator PSR, zugeführt wird,
wenn. das Relais RLD nicht erregt ist. Ist jedoch das Relais RLE erregt, so wechselt
der Relaiskontakt RLE2 in eine Stellung, in der ein Signal, das einen Phasenwinkel
von 0° hat, dem Indikator PSR, zugeführt wird.
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Die Anordnung ist derart getroffen, d'aß, wenn die Relais RLD und
RLE nicht erregt sind, die Phase des dem Phasenindikator PSR, zugeführtem Signals
und dementsprechend das Vorzeichen des dem Motor M, zugeführten Signals so ist,
daß der Suchköpf auf den normalerweise offenen Mikroschalter S, zubewegt wird. Wird
dieser Schalter betätigt, so wird das Relais RLE erregt, schließt den Relaiskontakt
RLE, und schaltet dien Relaiskontakt RLE2 in seine Alternativstellung um. Wird der
Relaiskontakt RLE., umgeschaltet, so wird die Phase des dem Indikator PSR, zugeführten
Signals umgekehrt, und das dem Motor M, zugeführte Signal treibt diesen dementsprechend
in der entgegengesetzten Richtung. Der Suchkopf wird daher vom Mikroschalter S,
wegbewegt, und dessen Kontakt öffnet sich. Der Erregungsstromkreis des Relais RLE2
wird jedoch über den RelaiskontaktRLEl aufrechterhalten, welcher als Selbsthaltekontakt
ausgebildet ist.
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Der Suchkopf setzt daher seinen Weg auf den Mikroschalter S2 zu fort,
bis dieser Schalter betätigt wird. Werden die Kontakte des Schalters S2 geöffnet,
so wird der Erregungsstromkreis des Relais RLE unterbrochen und dadurch der Kontakt
RLE2 in die Läge zurückgebracht, in der das 180°-Signal dem Indikator PSR, zugeführt
wird, und der Suchkopf wird auf den Mikroschalter S, zu bewegt. Sogleich fällt der
Kontakt RLE, ab. Wenn der Suchkopf während seines ganzen Weges keine Linie trifft,
wird die hin- und hergehende Bewegung des Suchkopfes immer weiter fortgesetzt. Wird
jedoch eine Linie abgetastet, so wird dem polarisierten Relais RLA ein
Kontrastsignal
zugeführt, wodurch das entsprechende Relais RLB oder RLC erregt wird und der Relaiskontakt
RLB5 oder RLCe geschlossen wird. Ist einer oder der andere dieser Kontakte geschlossen,
so wird das RelaisRLD erregt und schaltet den Relaiskontakt RLD, in dessen Stellung
um, in der das Fehlersignal dem Indikator PSR, zugeführt wird und jedes Signal zum
Indikator PSRi über den Kontakt RLE2 gesperrt ist. Die automatische Querbewegung
des Suchkopfes ist in dieser Weise nützlich, sowohl um anfangs das Fahrzeug in eine
Stellung auf der Linie zu bringen oder um das Fahrzeug auf die Linie zurückzubringen,
falls diese verlorengegangen ist.
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Soll das oben beschriebene System zur Erzeugung eines Kontrastsignals
in den erforderlichen Grenzen befriedigen, so ist es erwünscht, d'aß die Intensität
der Lichtquellen stabilisiert wird. Zu diesem Zweck ist eine zweite fotoelektrische
Zelle PC, im Suchkopf vorgesehen und so ausgebildet, daß sie Licht unmittelbar von
den Lichtquellen LP,, LP2 empfängt. Da die Gegentaktmodulationen der Lichtquellen
LP,, LP2 180° außer Phase sind, kommen die Primärmodulationen der Intensität des
Lichtes, das auf die fotoelektrische Zelle PC, fällt, von den zusätzlichen Modulationen,
die den Lichtquellen LP,, LP, aufgedrückt sind. Die fotoelektrische Zelle PC, liefert
daher eine schwankende Leistung, welche hinter den den Lichtquellen LP,, LP, über
den Verstärker A5 zugeführten Speiseströmen. um 90° nacheilt. Das Ausgangssignal
wird einem die Phase vorverschiebenden Schaltungsaggregat N,, welches die Phase
des Signals um 90° vorverschiebt, und dann, dem Verstärker A5 zugeführt, wo es dem
0°-Signal überlagert wird, welches diesem Verstärker vom Oszüllator OSC zugeführt
wird. Das zum Verstärker A5 zurückgeführte Signal ist somit 180° außer Phase mit
dem vom Oszillator erhaltenen Signal. Die Differenz zwischen den beiden Signalen
ist bestrebt, die Eingangsgröße des Verstärkers A, konstant zu halten und
somit auch dessen Ausgangsstrom. Die fotoelektrische Zelle PC, und das Schaltungsaggregat
N, bilden eine negative Rückführsehleife.
Am Meßkopf ist eine weitere
fotoelektrische Zelle PC4 vorgesehen, welche so ausgebildet ist, daß sie Licht unmittelbar
von der Lichtquelle LM, empfängt. Die fotoelektrische Zelle PC4 liefert eine schwankende
Stromabgabe, die zum Verstärker A4 zurückgeführt wird und bestrebt ist, den Ausgangsstrom
dieses Verstärkers konstant zu halten. In der Rückführschleife kann ein Schaltungsaggregat
zur Vorverschiebung der Phase vorgesehen sein; das ist jedoch nicht wesentlich.
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Die Konstruktion der obenerwähnten elektrischen Teile wird im einzelnen
beschrieben, hierbei ist der Kollektor eines Transistors als Arbeitselektrode und
der Emitter als Steuerelektrode bezeichnet.
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Die Schaltung des Verstärkers A3 ist in Fig. 6 dargestellt. Das Eingangssignal
wird als Basis eines ersten Transistors T, zugeführt, dessen Arbeitselektrode über
einen Widerstand R, mit einer Leitung 21 verbunden ist, die auf -15 Volt gehalten
wird. Die Steuerelektrode ist mit einer Leitung 22 verbunden. Von der Arbeitselektrode
des Transistors T1 wird ein verstärktes Signal abgenommen und der Basis eines zweiten
Transistors T., zugeführt. Die Arbeitselektrode des Transistors TZ ist mit der Leitung
21 über einen Widerstand R7 verbunden. Die Steuerelektrode dieses Transistors
ist mit der Leitung 22 über einen Parallelstromkreis, der die Widerstände R8, R9
und den Kondensator C5 umfaßt, verbunden. Die Basis des Transistors T1 ist mit dem
Widerstand R9 - wie ersichtlich - über einen Widerstand Rio verbunden. Von der Arbeitselektrode
des Transistors T, wird ein verstärktes Signal abgenommen und über einen Kondensator
Co einem Dämpfungsstromkreis 23 zugeführt. Der Stromkreis 23 umfaßt Widerstände
R11, RI.,, R13, R14 und R15 sowie GleichrichterX1 und X2 und Kondensatoren C7, C8,
die in der dargestellten Weise verbunden sind Der Verbindung der Widerstände R11
und R13 wird von der Arbeitselektrode eines Transistors T3 ein Steuersignal zugeführt.
Von der Arbeitselektrode eines Transistors T4 wird ebenfalls der Verbindung zwischen
den Widerständen R12 und R15 ein Signal zugeführt. Die Steuerelektroden der Transistoren
T3, T4 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand R18 an die Leitung 22
angeschlossen. Die Arbeitselektroden der Transistoren T.3, T4 sind über Widerstände
R19, Rzo von gleichem Wert mit der Leitung 21 verbunden. Das Basissignal für den
Transistor T3 wird einem Spannungsteiler entnommen, welcher die Widerstände Rio
und R17 besitzt. Das Basissignal für den Transistor T4 wird vom automatischen Verstärkungssteuerphasenindikator
PSRz abgeleitet.
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Das Ausgangssignal vom Stromkreis 23 wird an der Verbindung
zwischen dem Widerstand R14 und den Gleichrichtern X1, X2 abgenommen und der Basis
des Transistors T5 zugeführt. Die Arbeitselektrode des Transistors T5 ist mit der
Leitung 21 über den Widerstand R21 verbunden. Die Steuerelektrode dieses
Transistors ist mit der Leitung 22 über den Widerstand R22 verbunden. Von der Steuerelektrode
des Transistors T5 wird ein verstärktes Ausgangs- i signal abgenommen und über einen
Kondensator C9 und einen Widerstand R23 der Basis eines Transistors T8 zugeführt.
Die Steuerelektrode des Transistors T6 ist unmittelbar mit der Leitung 22 verbunden,
während die Arbeitselektrode mit der Leitung 21 über t den Widerstand R24 verbunden
ist. Von der Arbeitselektrode des Transistors To wird ein verstärktes Signal abgenommen
und unmittelbar der Basis eines Tra:: ,ister:. 7'7 zugeführt, dessen Arbeitselektrode
mit der L 2itung 21 über den Widerstand R25 verbunden ist und dessen Steuerelektrode
mit der Leitung 22 durch einen Parallelstromkreis, der die Widerstände 5 R"6' R._,7
und den Kondensator Cio umfaßt, verbunden ist. Die Basis des Transistors T9 ist
mit dem, Widerstand R28 über einen Widerstand R z. verbunden. Das verstärkte Ausgangssignal
des Verstärkers A3 wird von der Arbeitselektrode des Transistors T7 abgenommen und
dem Phasenindikator PSR1 zugeführt.
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Die Schaltung des Phasenindikators PSR1 ist in Fig.7 dargestellt.
Die Ausgangsgröße des Verstärkers A3 wird über einen Kondensator C11 der Basis eines
Transistors T8 zugeführt. Die Steuerelektrode des Transistors T8 ist mit der Steuerelektrode
eines Transistors T1o verbunden, so daß diese Steuerelektroden auf gleichem Potential
gehalten werden. Die Arbeitselektroden der Transistoren T8, T1o sind über Widerstände
R29, R31 mit einer Leitung 23 verbunden, die auf -36 Volt gehalten ist. Die Steuerelektroden
dieser Transistoren sind mit der Leitung 24 über einen Widerstand Rio verbunden.
Die Arbeitselektroden der Transistoren T8, Tio sind jeweils über Kondensatoren C12,
C13 mit den Steuerelektroden von Transistoren T9, T11 verbunden. Die Steuerelektroden
der Transistoren T9 und T11 sind miteinander und mit der Basis eines weiteren Transistors
T12 verbunden. Der Phasenindikator PSR1 umfaßt einen Impulsformstromkreis, der gesondert
in Fig. 8 dargestellt ist. Die Arbeitselektrode des Transistors T13 ist mit einer
Leitung 25 verbunden und die Steuerelektrode dieses Transistors mit einer Leitung
26 über einen Widerstand R35. Die Basis des Transistors T13 ist über einen Widerstand
R., mit einer Leitung 27 verbunden, welche über eine Zenerdiode X, mit der Leitung
25 verbunden ist. Ein Signal wird von der Steuerelektrode des Transistors T13 abgenommen
und der Basis eines Transistors T14 zugeführt, dessen Arbeitselektrode mit der Leitung
25 über einen Widerstand Rio verbunden ist und dessen Steuerelektrode unmittelbar
mit der Leitung 27 verbunden ist. Von der Steuerelektrode des Transistors T14 wird
eine Ausgangsspannung abgenommen und über einen Kondensator C15 der Basis eines
Transistors T15 zugeführt. Die Basis des Transistors T15 ist ebenfalls mit der Leitung
25 über einen Widerstand R37 verbunden. Die Arbeitselektrode des Transistors T15
ist mit der Leitung 25 über einen Widerstand R38 verbunden und die Steuerelektrode
dieses Transistors unmittelbar mit der Leitung 27. Von der Arbeitselektrode des
Transistors T15 wird ein erstes Ausgangssignal abgenommen und über einen Kondensator
C 1o und einen Gleichrichter X7 der Basis des Transistors T9 (Fig. 7) über den Widerstand
R33 zugeführt. Ein zweites Signal wird ebenfalls von einer weiteren Impulseinheit
über R34 abgenommen und der Basis des Transistors T11 zugeführt.
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In Fig. 7 ist die Steuerelektrode des Transistors T12 mit der Leitung
24 über den Widerstand R32 verbunden, und die Arbeitselektrode dieses Transistors
ist mit der Verbindung zwischen den beiden Zenerdioden X3, X4 verbunden, welche
in Reihe mit einer weiteren Zenerdiode X5 zwischen den Leitungen 23 und 24 geschaltet
sind. Die Ausgangsgröße des Phasenindikators PSR1 wird von der Steuerelektrode des
Transistors T12 abgenommen und dem Verstärker A 7 zugeführt.
Die
Schaltungen der Phasenindikatoren PSR, 'und PSRs sind im wesentlichen die gleichen
wie die des Indikators PSR1 und werden daher nicht beschrieben.
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Fig.9 zeigt eine typische Verstärkerschaltung für die Verstärker A3,
A5, A6 und A13 bis A14, wie man aus einem Vergleich der in Fig. 6 gezeigten Schaltung
erkennt, welche die Transistoren T1 und T., enthält. Die Verstärker A13 bis A14
finden in der weiter unten an Hand von Fig. 15 beschriebenen Wegsuchvorrichtung
Verwendung. Das zu verstärkende Signal wird der Basis des Transistors T16 zugeführt,
vor dessen Kollektor die verstärkte Ausgangsleitung der Basis des Transistors T17
zugeleitet wird. Ein Rückkopplungswiderstand R48 liegt zwischen dem Emitter des
Transistors T17 und der Basis des Transistors T16. Die Widerstände R4P R46, R47
und R57 sind mit dem Kondensator C18 und dem Gleichrichter X3 in der dargestellten
Weise verbunden.
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Die Schaltung des Verstärkers A7 ist ähnlich der des Verstärkers A8
(Fig. 10).
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Die Schaltung des Verstärkers A8 ist in Fig. 10 dargestellt. Das vom
Potentiometer VR1 abgenommene Signal wird der Leitung 30 über ein Potentiometer
VR 5 zugeführt. Das von der Anzapfung des Potentiometers VR 5 abgenommene Signal
wird über einen Widerstand R49 der Basis eines Transistors T18 zugeführt. Die Arbeitselektrode
des Transistors T18 ist über einen Widerstand R53 mit einer Leitung 31 verbunden,
die auf - 36 Volt gehalten wird, und die Steuerelektrode dieses Transistors ist
unmittelbar mit der Leitung 30 verbunden. Das Ausgangssignal wird von der Arbeitselektrode
des Transistors T18 abgenommen und der Basis eines Transistors Ti. zugeführt. Die
Arbeitselektrode des Transistors T13 ist unmittelbar mit der Leitung 31 verbunden
und die Steuerelektrode dieses Transistors mit der Basis eines Transistors T93,
dessen Arbeitselektrode unmittelbar mit der Leitung 31 verbunden ist. Die Steuerelektrode
des Transistors T2, ist mit einer Leitung 32 verbunden, die mit einer konstanten
Speisespannung von -12 Volt über einen Motor verbunden ist, und mit der Basis eines
Transistors T21 über einen Widerstand RS,. Die Arbeitselektrode des Transistors
T21 ist über einen Widerstand R5, mit einer Leitung 33 verbunden, die auf - 6 Volt
gehalten ist, und über einen Widerstand R54 mit der Basis eines Transistors T:".
Die Steu°relektrode des Transistors T,"1 ist unmittelbar mit der Leitung 30 verbunden
und die Arbeitseektrode des Transistors T,;, unmittelbar mit der Leitung
30. Die Steuerelektrode des Transistors T:,, ist unmittelbar mit der Basis
eines Transistors T3 verbunden. Die Arbeitselektrode des Transistors T2.3 ist unmittelbar
mit der Leitung 32 verbunden, und die Steuerelektrode dieses Transistors ist unmittelbar
mit der Leitung 30 verbunden.
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In Fig. 11 ist die Steuerschaltung zur Regelung der Lampen LP, und
LP, dargestellt. Die beiden Lampen LPi, LP, liegen in einem Parallelstromkreis,
der zwei Schalter S11, Si. besitzt. Dieser Parallelstromkreis ist einerseits mit
einer Leitung 41, die auf - 24 Volt gehalten wird, und andererseits über einen Transistor
7,4 mit einer Leitung 42 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors T24 ist
über einen Widerstand R63 und einen an diesen sich anschließenden Parallelstromkreis,
der die Zenerdioden X13, X", den Widerstand R64 und den Kondensator C24 enthält,
mit der Leitung 42 verbunden.. Der Transistor T24 dient zur Steuerung des den Lampen
zugeführten Stromes. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, werden der Basis eines Transistors
T25 Signale jeweils über Kondensatoren C23, Czi und Widerstände R57, R., zugeführt.
Die Arbeitselektrode des Transistors T25 ist über einen Widerstand R53 mit der Leitung
41 verbunden und die Steuerelektrode dieses Transistors unmittelbar mit der Leitung
42. Die an der Arbeitselektrode des Transistors T,"5 abgegebene Ausgangsgröße wird
der Basis eines Transistors T26 zugeführt, dessen ArbeitselektrOde mit der Leitung
41 über den Widerstand Rio verbunden ist und dessen Steuerelektrode mit der Leitung
42 über einen Parallelstromkreis verbunden ist, welcher den Widerstand R61, den
Kondensator C., und das Potentiometer VR6 umfaßt. Die Steuerelektrode des Transistors
T26 ist über den Widerstand R62 mit der Basis des Transistors 7,5 verbunden.
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Von der Arbeitselektrode des Transistors T.,6 wird das Ausgangssignal
abgenommen und der Basis eines Transistors T27 über einen Kondensator C23 zugeführt.
Die Arbeitselektrode des Transistors T27 ist über den Widerstand R62 mit der Leitung
41 verbunden. Von der Steuerelektrode dieses Transistors wird eine Steuerspannung
abgenommen und der Basis des Transistors T24 zugeführt. Die Basis des Transistors
T27 ist über den Widerstand R65 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand
R64 und der Zenerdiode X11 verbunden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt in
der Leitung 41 ein Widerstand R66. Die Leitung 41 und die Leitung 42 sind - wie
aus Fig.11 ersichtlich - durch eine Zenerdiode X12 verbunden.
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Die Lampensteuerschaltung umfaßt ferner einen Transistor T28, dessen
Basis mit dem Verbindungspunkt zweier Widerstände R67, R68 verbunden ist, welche
zwischen der Leitung 42 und einer Leitung 43 liegen, welch letztere auf -6 Volt
gehalten wird. Die Arbeitselektrode des Transistors T28, von der die Ausgangsgröße
abgenommen wird, ist mit der Leitung 43 über einen Parallelstromkreis verbunden,
welcher Widerstände R63, R73 und einen Kondensator C,5 besitzt. Die Arbeitselektrode
ist ferner mit der Leitung 42 über einen Widerstand R71 verbunden. Die Steuerelektrode
des Transistors T28 ist mit der Leitung 42 über einen Widerstand R721 und einen
Parallelstromkreis verbunden, welcher einen Widerstand R-.., und einen 1"ondensator
C"; eiahiilz.
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In Fig. 12 ist die Schaltung des Oszillators OSC dargestellt. Vier
Transistoren T31, T", T.1: und T24 sind über Widerstände R73, R.4. R75? R76,
R775 R78 und R73 in der in der Zeichnung dargestellten Weise zwischen die
Leitung 44 und die Leitung 45 geschaltet. Die Leitungen sind über die Zenerdiode
X13 verbunden.
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Von der Steuerelektrode des Transistors T;32 wird über den Widerstand
R86 ein Signal zur Basis des Transistors T31 zurückgeführt. In ähnlicher Weise wird
von der Steuerelektrode des Transistors T31 über den Widerstand R81 ein Signal zur
Basis des Transistors 4.1 zurückgeführt. Die Basis des Transistors T32 ist
über einen Widerstand R82 mit der Leitung 44 verbunden, welche mit einer Spannungsquelle
von -2-1 Volt über einen Widerstand R83 verbunden ist.
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Von der Arbeitselektrode des Transistors T21 wird ein Signal abgenommen
und zur Basis des Transistors T32 geführt. Die Arbeitselektrode und die Steuerelektrode
des Transistors T.2 sind miteinander über eine Reihenschaltung verbunden, welche
den Widerstand
R84 und den Kondensator C27 umfaßt. Der Verbindungspunkt
der beiden letztgenannten Elemente ist mit der Basis des Transistors T33 über eine
weitere Reihenschaltung verbunden, welche den Widerstand Res und den Kondensator
C28 umfaßt. Von der Basis des Transistors T33 wird ein Signal abgenommen und der
Basis des Transistors T34 zugeführt. Die Arbeitselektrode und die Steuerelektrode
des Transistors T34 sind miteinander durch eine Reihenschaltung verbunden, welche
den Widerstand R 8ß und den Kondensator C28 umfaßt. Vom Verbindungspunkt zwischen
Widerstand R88 und Kondensator C28 wird ein Signal zur Basis des Transistors T31
über eine Reihenschaltung zurückgeführt, welche den Widerstand R87 und den Kondensator
C3" umfaßt.
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Die bisher beschriebene Einrichtung ermöglicht es dem Fahrzeug, automatisch
einer einzigen Linie zu folgen, die auf dem Boden markiert ist. Unter Umständen
ist es jedoch erforderlich, daß eine Anzahl von Fahrzeugen sich über eine einzige
Hauptlinie bewegt, jedoch an verschiedenen Punkten von dieser Hauptlinie auf andere
oder Hilfslinien abschwenkt. Dementsprechend sind in Fig.13 drei Alternativwege
durch die Linien A, B und C dargestellt. Wenn die Lichtflecke aus den Lichtquellen
LPl, LP., symmetrisch auf die Linie A fallen, wie es in Fig.13 durch
das gestrichelte Doppelrechteck 1 dargestellt ist, bewegt sich das Fahrzeug entlang
dem Weg A. Gibt man jedoch der Fahrzeugsteuereinrichtung ein Signal, welches das
Fahrzeug in eine Lage steuert, in welcher die Lichtflecke aus den Lichtquellen LPl,
LP, neben die Linie A verschoben sind, wie es durch das zweite gestrichelte
Doppelrechteck 2 in Fig. 13 dargestellt ist, so fährt das Fahrzeug weiter, bis die
Lichtflecke auf die Linie B fallen und das Fahrzeug gezwungen wird, automatisch
dem Weg B zu folgen. Dementsprechend muß, soll das Fahrzeug einem der Wege B oder
C folgen, zu diesem Zweck der Fahrzeugsteuereinrichtung ein Wegauswahlsignal gegeben
werden, beispielsweise an der Stelle X, bevor das Fahrzeug die Gabelung erreicht.
Wird kein solches Signal gegeben, so folgt das Fahrzeug lediglich dem Weg A.
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Das Wegauswahlsignal wird in Fig.l über einen Widen;tand R,, dem Steuersystem
zugeführt. und diese-3 wird mittels eines nicht dc_raestellten Relais RLF in einen
Zustand -ebracht, in dem es das Wegauswahlsignal aufnimmt. Das Relais RLF wird erregt,
wenn ein Wegauswah!signal dem Steuersystem zugeführt wird. Ist dieses Relais erregt,
so wird der Relaiskontakt RLFl in eine Lage bewegt, in welcher der Verstärker A
7 mit dem Widerstand R4 verbunden ist, und der Relaiskontakt RLF, wird in eine Lage
bewegt, in welcher der Verstärker A8 mit dem Widerstand R4 über den Kondensator
Cl und den Widerstand R., verbunden ist. Der Widerstand Cl wirkt als Signalgedächtnis
für die Lage des Suchkopfes. Das Relais RLF betätigt einen weiteren Relaiskontakt
RLF.; (Fig.2), der parallel zu den beiden Relaiskontakten RLB.;, RLCS liegt. Dementsprechend
wird das Relais RLD erregt. Die Relaiskontakte RLDZ, RLD3 werden daher in Lagen
bewegt, in welchen das Bezugssignal vom Oszillator OSC zum Indikator PSR1 unterbrochen
ist.
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Das Wegauswahlsignal wird vom Verstärker A7 verstärkt und dem Suchkopfmotor
Ml zugeführt. Der Suchkopf wird dementsprechend entlang seiner Führung bewegt, und
zwar wenn das Fahrzeug dem Weg B folgen soll, bis die Lichtflecke in Fig.13 die
Stellung 2 erreicht haben. Wenn der Suchkopf bewegt wird, wird der Kontaktarm des
Potentiometers VRl bewegt und ein Korrrektursignal dem Verstärker A8 zugeführt.
Dieses Signal wird jedoch durch das dem Verstärker zugeführte Wegauswahlsignal ausgeglichen,
und der Steuermotor wird nicht in Betrieb gesetzt.
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Ist der Suchkopf in seiner entsprechenden Lage angekommen, so wird
das Relais RLF aberregt, und die Kontakte RLFl, RLF2 und RLF3 kehren in ihre normale
Lage zurück.
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Die bisher beschriebene Einrichtung ermöglicht es dem Fahrzeug, einem
vorbestimmten Weg zu folgen. Soll das Fahrzeug jedoch auch in seiner Fahrweise automatisch
arbeiten, so ist eine zusätzliche Fahrprogrammsteuerung erforderlich. Eine solche
Fahrprogrammsteuerung kann verwendet werden, um das Fahrzeug zu stoppen, zu verlangsamen,
zu starten oder zurückzufahren und Wegauswahlsignale der Einrichtung zuzuführen.
Die Befehle der Programmsteuerung können dem Fahrzeugführungssystem auf verschiedenen
Wegen zugeführt werden, beispielsweise mittels Lichtsignalen, die das Fahrzeug von
oder reflektiert von der Seite des Fahrzeugweges erhält, mittels Kontrastmarken
von besonderem Muster, die auf dem Boden in der Nähe der Weglinie angeordnet sind,
oder mittels Befehlen, die auf dem Fahrzeug auf Lochkarten Magnetbändern oder anderen
Mitteln zum Speichern von Befehlen programmiert sind.
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Die Programmsteuerung des Fahrzeuges kann wahlweise mittels eines-
von zwei Grundsystemen durchgeführt werden, die nachfolgend als Direktsteuerung
und Codesteuerung bezeichnet werden. Die Direktsteuerung kann mittels Schaltern
oder Druckknöpfen erfolgen oder durch einfache fotoelektrisch betätigte Relais.
Die bei einer derartigen Direktsteuerung verwendete Schaltung ist verhältnismäßig
einfach und wird daher nicht beschrieben. Die Codesteuerung ist komplexer und kann
unter Verwendung von Kontrastmustern erfolgen, welche die Programmsteuerungsbefehle
dem Fahrzeug übermitteln.
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Nachfolgend wird ein Codesystem der Programmsteuerung beschrieben,
bei welchem ein aus zwei Komponenten bestehendes Schema von Kontrastmustern zur
Anwendung kommt, die neben der Linie auf dem Boden markiert sind. Das System kann
entlang einer Hauptlinie bis zu sieben Entscheidungspunkte identifizieren, und Schalter
am Fahrzeug geben eine Auswahl von vier Steuerfunktionen bei jedem Entscheidungspunkt,
nämlich »Halt!«, »Zurück!«, »Nach links abzweigen!« und »Nach rechts abzweigen!«.
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Das System besitzt, wie in Fig.14 dargestellt, einen Abtast- oder
Lesekopf mit einer Lichtquelle LP4, die durch einen VerstärkerAe vom Oszillator
OSC gespeist wird, sowie fünf fotoelektrische Zellen PC:5, PCe, PC7, PC,
und PCW Die Lichtquelle LP4 wird mit einer geeigneten Frequenz, beispielsweise 160
Hz, moduliert und besitzt ein optisches System, welches so ausgebildet ist, daß
es einen rechteckigen Lichtfleck auf den Boden wirft und dessen Größe zur Belichtung
all dieser fotoelektrischen Zellen ausreicht. Die fotoelektrischen Zellen PCS, PC"
PC7, PC" und PC9 sind dagegen geschützt, daß sie Licht unmittelbar
von der Lichtquelle empfangen. Sie empfangen jedoch das vom Boden reflektierte Licht.
Der
Abtastbereich jeder der fotoelektrischen Zellen ist so ausgebildet,
daß diese jeweils lediglich ein Fünftel der Gesamtgröße des Lichtfleckes sehen,
der von der Lichtquelle auf den Bodengeworfen wird.
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Die Ausgangsgröße der fünf fotoelektrischen Zellen PC, bis
PC 9 wird jeweils zugehörigen Verstärkern Aio, A11, A12, Ale und A14 zugeführt.
Die verstärkten Ausgangsgrößen. werden Detektoren. Dl, D2, D3, D4 und D5 zugeleitet.
Die Ausgangsgrößen der Detektoren Dl. D3 und D5 dienen zur Betätigung von Relais
RLZ, RLX und RLY, während die Ausgangsgrößen der Detektoren D2 und D4 gemeinsam
das Relais RLW steuern. Das Relais R, W verhindert die Auslösung von Steuersignalen
durch zufällige Marken auf lern Untergrund. Die Kontakte der Relais RLZ; RLX, RLY
und RLW sind in. Fig.15 in, der Lage dargestellt, die sie annehmen; wenn diese Relais
erregt sind.
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Die Relais RLY und RLU sind über Leitungen 1, 2 und 3 zwischen eine
Speiserückleitung und eine Steuerspannungsleitung geschaltet. Die Leitungen 1, 2
und 3 sind - wie in Fig. 5 dargestellt - verbunden. In den Leitungen 1 und
2 liegen Relaiskontakte RLBs und RLCQ der Relais RLB und RLC. Dementsprechend wird,
wenn ein Kontrastsignal von ausreichender Amplitude denn polarisierten Relais RLA
zugeführt wird, entweder das Relais RLY oder das Relais RLU erregt. Die Erregung
des Relais RLU läßt die Relaiskontakte RLYi, Y2, Y3 und Y4 schließen, und die Erregung
des Relais RLU läßt die Relaiskontakte RLUi, U2, U3 und U4 schließen. Die Kontakte
RLYi, Y2, Y3 und Y4 liegen ferner jeweils parallel zu den Kontakten RLUi, U2, U3
und U4, so daß Stromkreise zu den Relaiskontakten RLWi, RLZi, RLXi und RLVi hergestellt
werden, wenn eines der Relais RLY oder RLU erregt wird.
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Es sei nun angenommen, daß das Relais RLX erregt ist und da.ß der
Hintergrund ein höheres Reflexionsvermögen hat, also weiß ist, und daß die Kontrastmuster
ein geringeres Reflexionsvermögen haben, also schwarz sind. Fällt nun der Lichtfleck
lediglich auf den Hintergrund, so empfängt jede der fotoelektrischen Zellen P5,
P6, P7, P$ und P9 Licht, das reflektiert wird, und die Relais RLZ, RLX, RLW, RLY,
RLZZ, RLXX und RLVV werden alle erregt, und die zugehörigen Relaiskontakte befinden
sich in der in, Fig.15 dargestellten Lage.
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Bei diesem. Zustand de Relais wird die Steuerspannung keinem der Rotoren
der Drehwählschalter S1 bis S7 zugeführt, deren Kontaktarme die Haltestellung einnehmen.
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Es sei nun angenommen, daß der Lesekopf über ein Muster am Boden hinweggeht,
welches so ist, da3 wenig oder kein, Licht in die fotoelektrischen Zellen PC 5 und
PC 3 reflektiert wird. Dementsprechend werden die Relais RLZ und RLX aberregt und
die Relaiskontakte RLZi und RLXi aus den in Fig.15 dargestellten Lagen umgeschaltet.
Die Relais RLZZ und RLXX werden daher aberregt, und die Relaiskontakte RLZZi, RLXXi
und RLXX2 werden ebenfalls aus der in Fig. 15 gezeigten. Lage umgeschaltet. In diesem
Zustand der Relais wird die Steuerspannung dem; Drehwähler S5 zugeführt, und im
vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet sie ein Wegauswahlsignal, welches das Fährzeug
auf eine Abzweigung nach links vorbereitet.
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Andere Kombinationen von Mustern auf dem Boden, bewirken; daß die
Steuerspannung alternativ den anderen Drehwählern zugeführt wird. Hat die Linie
ein, höheres Reflexionsvermögen als der Hintergrund, handelt es sich also um eine
weiße Linie auf schwarzem Untergrund, so sind die Kontrastmuster weiß. Unter diesen
Alternativbedingungen wird ferner das Relais RLY erregt und nicht das Relais RLU.
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Die Muster auf dem Boden können vorteilhaft Linien umfassen, die im
Winkel zur Weglinie verlaufen und eine solche Länge haben, daß sie nur von der entsprechenden
fotoelektrischen Zelle gesehen werden. Wenn zufällige Marken auf dem Boden ein Steuermuster
vortäuschen und von der einen oder der anderen der fotoelektrischen Zellen PCs oder
PCs erfaßt werden, wird das Relais RLW aberregt oder erregt, je nach dem Vorzeichen
des Kontrastes zwischen der Weglinie und dem Hintergrund, und der Relaiskontakt
RLWi wird betätigt. Diese Betätigungen des Relaiskontaktes RLWi verhindern, daß
die Steuerspannung den Wählschaltern S1 bis S7 zugeführt wird.
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Die das zweite Ausführungsbeispiel bildende Vorrichtung dient zum
automatischen Führen der Bewegungsrichtung eines Maschinenteils, beispielsweise
des Koordinatentisches einer Fräsmaschine, des Arbeitskopfes einer schnellaufenden
Plattenfräsmaschine, des Bohrkopfes einer Bohrmaschine oder des Schlittens einer
automatischen Drehbank. Derartige Teile sind unter der Steuerung zweier zueinander
senkrechter Führungsspindeln in zwei Richtungen beweglich, die senkrecht zueinander
sind. Die Befehle zur Steuerung des Maschinenteiles werden vorteilhaft in Form von
Zeichnungen oder Kopien derselben dargeboten, z. B. als Lichtpausen, Farbliniendrucke,
erhabene Platten oder irgendwelche Arten von Kulissen.
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Die Vorrichtung besitzt, wie aus Fig.16 ersichtlich, einen Suchkopf
51, der so angeordnet ist, daß er sich in einer Ebene bewegen kann, die parallel
zu einer Linienzeichnung ist, welche die erforderlichen Steuerinformationen enthält.
Der Suchkopf 51 ist unter dem Einfluß zweier Führungsspindeln. 52, 53 in zwei aufeinander
senkrechten Richtungen beweglich. Die Führungsspindeln werden von Stellmotoren M,
i, Mit bewegt, die entsprechend den von der Zeichnung abgelesenen Signalen in Betrieb
gesetzt werden. Der Suchkopf 51 trägt zwei Potentiometerabgreifarme, die so ausgebildet
sind, daß sie an zwei linearen Potentiometern VR, und VRA anliegen, welche sich
jeweils parallel zu den. Führungsspindeln 52 bzw. 53 erstrecken und von einer Batterie
gespeist werden. Dementsprechend stellen die von den beiden Abgreifarmen abgegriffenen
Potentiale ein Maß dar für die Lage des Suchkopfes in bezug auf eine Ausgangslage.
Die vom Potentiometer VR, abgegriffene Spannung wird als erste Steuerspannung einem
Leistungsverstärker A26 zugeführt, welcher so ausgebildet ist, daß er dem Stellmotor
Ml, Energie zuführt, welcher über ein geeignetes Getriebe die Führungsspindel 52
des Suchkopfes 51 antreibt. Die abgegriffene Spannung wird weiter einem Leistungsverstärker
A28 zugeführt, welcher so ausgebildet ist, daß er einem Stellmotor Ml. Energie zuführt,
welcher über ein geeignetes Getriebe die eine Führungsspindel des Maschinenteiles
antreibt. Die vom Potentiometer VRio abgegriffene Spannung wird als erste Steuerspannung
einem Leistungsverstärker A27 zugeführt, der so ausgebildet ist, äaß er den Stellmotor
Mit Energie zuführt, welcher über ein geeignetes Getriebe die andere Führungsspindel
53
des Suchkopfes 51 antreibt. Diese Spannung wird weiter einem Leistungsverstärker
Az, zugeführt, der so ausgebildet ist, daß er einem Stellmotor M14 Energie zuführt,
welcher über ein geeignetes Getriebe die andere Führungsspindel des Maschinenteiles
antreibt.
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Die Abgreifarme zweier weiterer linearer Potentiometer VRll, VR1,
sind mit dem Maschinenteil derart verbunden, daß sie mit ihm bewegt werden. Wird
dementsprechend das Maschinenteil in Abhängigkeit von der Energiezuführung zu den
Stellmotoren M13, M14 bewegt, so werden diese beiden Abgreifarme bewegt und die
von ihnen abgegriffenen Potentiale ändern sich. Diese Potentiale werden jeweils
den Verstärkern Als bzw. A, ") als zweite Steuerspannung zugeführt,
welche bestrebt ist, die dort anliegenden ersten Steuerspannungen auszugleichen.
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Der Suchkopf 51 besitzt vier Lichtquellen LP.2l, LP22, LP23 und LP,4,
die so ausgebildet sind, daß sie vier Lichtflecke auf die Zeichnung unter dem Suchkopf
werfen, und zwar in der Form eines Kreuzes - wie es in Fig. 17 dargestellt ist -
sowie eine fotoelektrische Zelle PCA, welche so ausgebildet ist, daß sie vom Licht
aller Lichtflecke, das von der Zeichnung reflektiert wird, belichtet wird. Die fotoelektrische
Zelle PCA ist dagegen geschützt, daß sie Licht unmittelbar von den Lichtquellen
LP" LP., empfängt.
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Die vier Lichtquellen LP", LP," LP", LP,4 werden über Verstärker A,1,
A22, A23, A24 von einem Oszillator 55 gespeist, welcher so ausgebildet ist, daß
er vier sinusförmige Ausgangssignale mit einer Phasenlage von 0, 90, 180 und 270°
erzeugt. Die vier Lichtquellen werden jeweils von einem der vier Signale gespeist,
so daß sie nacheinander mit einem Phasenabstand von 90° gespeist werden. Der Oszillator
55 ist im wesentlichen derselbe wieder im ersten Beispiel beschriebene Oszillator.
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Der Suchkopf besitzt vier weitere fotoelektrische Zellen PC,1, PC,2,
PC." und PC,4, deren Ausgangsgrößen zu den Verstärkern A 21, A_, A23
und A 24 geführt werden, um die Lichtabgabe der zugehörigen Lichtquelle zu stabilisieren;
sie sind somit im Zweck ähnlich den Fotozellen PCI, PC4 von Fig. 1.
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Das in die fotoelektrische Zelle PCA reflektierte Licht veranlaßt
in dieser Zelle eine periodisch schwankende Ausgangsleistung. Diese wird einem Verstärker
A", zugeführt, und das verstärkte Signal wird zwei Phasenindikatoren PSRII, PSR12
zugeführt. Diese Indikatoren sind im wesentlichen die gleichen wie der Indikator
PSRI, der im ersten Beispiel beschrieben ist. Das Steuersignal oder Synchronsignal
für den Indikator PSRll wird dem 0°- und 180°-Phasensignal vom Oszillator 55 entnommen,
und das Steuer- oder Synchronsignal für den Indikator PSRl,2 wird dem 90°- und 270°-Phasensignal
des Oszillators entnommen. Das gesiebte Ausgangssignal des Phasenindikators PSR1I
wird dem Leistungsverstärker A28 zugeführt und das gesiebte Ausgangssignal des Phasenindikators
PSRU dem LeistungsverstärkerA27.
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Um eine Primärbewegung des Suchkopfes über die Zeichnung zu veranlassen,
werden Gleichstromabtastspannungen, die sich linear mit der Zeit ändern, über Widerstände
RX, RY den Verstärkern A,8, A27 bei X und Y zugeführt. Die Spannungen
sind so, daß der Suchkopf veranlaßt wird, sich entlang einer Steuer-oder Weglinie
70 in der Zeichnung zu bewegen. Wenn die vier Lichtflecke symmetrisch auf die Linie
70 fallen - wie es in Fig. 17 dargestellt ist -, sind die @us,-an-fssignale der
Phasenindikatoren PSR1l und PSR", gleich Null. Dementsprechend gleichen sich die
b--iden Steuersignale, die jedem der Verstärker A,ri, A.,8 zugeführt werden, aus,
und die einzigen Signale, welche die Speisung der Stellmotoren M1.3, M14 steuern,
sind die linear anwachsenden Spannungen, die bei X und Y zugeführt
werden. Fallen jedoch die vier Lichtflecke nicht symmetrisch auf die Linie 70, so
erzeugen PSRll und PSR,2 Ausgangssignale, und es werden daher zusätzliche Signale
den Verstärkern A28, A,7 zugeführt. Die Stellmotoren M11, M12 des Suchkopfes
51 werden daher ungleich betätigt, und ungleiche Signale werden den Verstärkern
A28, A23 von den Potentiometern VR., VR1, zugeführt. Die Stellmotoren M13,
M14 werden daher ebenfalls ungleich betätigt, und das Maschinenteil folgt einem
Weg, der durch die Linie 70 gegeben ist.
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Der Stabilität wegen ist der Widerstand RX über einen Widerstand RA
mit der Leitung 71 verbunden und der Widerstand RY über einen Widerstand RB mit
der Leitung 72.
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Wenn die Dehnung des Schneidwerkzeuges berücksichtigt werden soll,
kann dies dadurch geschehen, daß von einem auf dem Schneidwerkzeug befindlichen
Dehnungsmeßinstrument abgeleitete Signale den Verstärkern A,6, A,7 bei Z zugeführt
werden.
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Wenn die Maschinensteuerung von einer Zeichnung aus erfolgt, ist es
in der Regel nicht notwendig, irgendwelche automatischen Hintergrundmessungen vorzunehmen,
da der Kontrast zwischen Linie und Hintergrund genau eingestellt werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorhergehenden Beispiele
beschränkt. So können beispielsweise die Vorder- und Hinterräder des Fahrzeuges
unabhängig voneinander gesteuert werden. Die Hinterräder können dabei mit einer
zweiten Steuervorrichtung der oben beschriebenen Art versehen sein. Dadurch kann
das Fahrzeug einer Spur folgen, die eine stärkere Krümmung hat, als wenn lediglich
die Vorderräder steuerbar wären. Alternativ vorbestimmte Wege können durch Linien
verschiedener Farbe angegeben werden. In diesem Fall macht man die Steuervorrichtung
eines Fahrzeuges, das einem Weg folgen soll, der durch eine Linie oder Linien einer
Farbe bestimmt ist, nur für eine Farbe empfindlich, beispielsweise durch Anwendung
geeigneter Filter.