HU194609B - Laser light controlled locator - Google Patents

Description

A találmány tárgya lézerfényvezéríésű helymeghatározó berendezés, lézerfény irányvonalhoz viszonyított kétdimenziós helyzetmeghatározásra, amelynek vonalban vagy síkban kiterített optikai érzékelője, ahhoz csatlakozó optikai vagy akusztikus kijelző egysége és központosító hengeres csapon rögzített váza van.

A berendezés a meghatározandó pontokra, illetve helyekre esetenként manuálisan helyezhető el, építhető be, vagy önjáróan továbbítható. Előnyösen felhasználható különösen nehezen járható helyeken, nagy magasságban vagy gázos, forró levegőjű, egészségre ártalmas helyek geodéziai és egyéb helyzeti meghatározására és kitűzésére.

Az utóbbi években széles körben elterjedtek a lézerirányvonalú kitűzőműszerek. Ezeknél általában olyan érzékelőket alkalmaznak, amelyek egy megadott mezőben jelzik a beérkező lézersugárnyaláb helyét. Ilyen mérőműszereket ismertet dr. Fialovszky Lajos „Geodéziai műszerek” című könyve (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979.) 286-291. oldalán. Az ismert berendezések hiányossága, hogy nem a berendezés geometriai helyzetét határozzák meg a beérkező lézersugárnyalábhoz viszonyítva, hanem annak beesési helyét jelzik ki, geometriai méretüktől függő pontossággal, továbbá a lézersugárnyaláb síkba való terítését kívánják meg, ami energiaveszteséggel, pontatlansággal és hatótávolság csökkenéssel jár, valamint fellép a terítés síkjának kétirányú, függőleges és vízszintes ellenőrzési igénye is. A lézersugárnyaláb beesési helyét nem metrikus számadattal mérik, hanem csak hanggal vagy fényjellel kijelzik, ily módon nem keresik meg önműködően a vonatkoztatási tengelypontot és nem adnak lehetőséget a mérés közbeni lézersugárnyaláb-irányvonal mozdulatlanságának ellenőrzésére a mögé helyezett ellenőrzőtárcsán.

Más ismert megoldás szerint, mint amilyen a Passia —Pawlak - Piasecki „Lézerek a bányászatban” című könyvének (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982.) 26 — 28. oldalain olvasható, a lézersugárnyaláb középpontjának kijelölésére középpontdetektort alkalmaznak. Ebben négy detektor helyezkedik el szorosan egymás mellett egy négyzet sarkaiban. A vizsgált lézersugár mind a négy detektort megvilágítja. Ha a nyaláb közepe a detektorok között van, akkor mindegyik detektort azonos erősségű megvilágítás éri, a íézersugámyaiáb eltolódása felborítja ezt az egyensúlyt, ami megfelelő villamos jelet eredményez, amely kijelzésre használható fel. Az említett detektor hiányosságai megegyeznek a fent felsoroltakkal.

A találmánnyal célunk a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése mellett olyan lézerfényvezérlésű helymeghatározó berendezés létrehozása, amely helyfüggetlenül működtethető, kétdimenziós helyzetmeghatározásra alkalmas, manuális vagy automatikus üzemű és a vele egybeépített számítóegység révén a mérési eredményeket adatfeldolgozásra kész állapotban tárolja és szükség esetén továbbítja. Célunk továbbá, hogy a berendezés sorozatgyártásban gazdaságosan előállítható legyen.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a berendezés egy meghatározott pontra vonatkozó kétdimenziós értékpárt ad, ha olyan elemmel vagy elemekkel látjuk el, amely a beeső lézersugárnyalábot automatikusan megkeresi és az általa megtett szögelfordulást trigonometriai összefüggésekben kiindulóadatként felhasználjuk. A kétdimenziós adatok a trigonometriai összefüggések alapján a keresőkarok forgáspontjai közötti bázishosszból és a két mért szögből egyszerűen kiszámíthatók a berendezésben elhelyezett, ismert felépítésű integrált áramkörös számítóegységgel.

A kitűzött feladatot lézersugárnyaláb irányvonalhoz viszonyított kétdimenziós helyzetmeghatározására alkalmas lézerfényvezéríésű helyzetmeghatározó berendezéssel oldottuk meg, amelynek vonalban vagy síkban kiterített, pontonként elhelyezett optikai érzékelője, ahhoz csatlakozó akusztikus vagy optikai kijelzőegysége valamint a berendezést hordozó vázzal összekötött központosító hengeres csapja van. Ezt a találmány szerint úgy fejlesztettük tovább, hogy a váz két oldalán, a központosító hengeres csaptól egyenlő távolságban egy-egy keresőkar van egyik vége körül a beeső lézersugárnyalábra merőleges síkban elforgathatóan ágyazva, amelyek kívülről kézi karral működtethető végtelenített orsóval kapcsolódnak, és az orsó tengelye fordulatszám számlálóművel van összekötve, továbbá a berendezés optikai érzékelője a keresőkarokon vonalat alkotóan elhelyezett száloptikákból áll, amelyek a kijelzőegységhez csatlakoznak.

A találmány szerinti berendezés egy előnyös továbbfejlesztése értelmében a végtelenített orsók villamos motorok tengelyén vannak felszerelve, és a '.illamos motorok, valamint a száloptikák ismert felépítésű integrált áramkörös számító- és vezérlőegységhez csatlakoznak, amelynek kimenete a kijelzőegységhez csatlakozik.

A találmány értelmében előnyös, ha a villamos motorok léptetőmotorokkal vannak megvalósítva, és ha a keresőkarokban hosszúkás lyuk van kialakítva, amelyekben a keresőkart a fogasívhez rögzítő körhagyó csavar van elhelyezve.

A találmány szerinti lézerfényvezérlésű helymeghatározó berendezés fő előnyei közül megemlíthető, hogy a lézersugárnyaláb irányvonalhoz képest — azt elektronikus úton megkeresve és kikÖzepelve - méri, kiszámítja és kijelzi a berendezés központosító hengeres csapjának helyét, folyamatosan és a száloptikának köszönhetően legalább egy nagyságrenddel pontosabban, mint az ismert berendezések. Mivel a berendezés teljes mértékben automatizálható, emberi élőmunka nélkül alkalmas folyamatos mérések végrehajtására, és az adatok felhasználásra kész állapotban olvashatók le, illetve továbbíthatók a berendezésen kialakított adattovábbító csatlakozón keresztül nagyobb adattároló rendszerhez is.

A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a lézerfényvezérlésű helymeghatározó berendezés példakénti kiviteli alakja látható. A rajzon az

194 609

1. ábra a találmány szerinti berendezés egy lehetséges kiviteli alakja egy részének vázlata, a

2. ábrán a berendezés keresőkarjának lehetséges kialakítása látható, és a

3. ábra az 1. ábra szerinti berendezés elölnézete.

Mint az az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerinti lézerfényvezérlésü helymeghatározó berendezésnek mechanikai és termikus behatásokkal szemben ellenállói váza van, amelyen alul, az 1 váz hossztengelyében központosító hengeres 2 csap van szilárdan rögzítve. Ez a 2 csap a vonatkozó szabványnak megfelelő kialakítású és lehetővé teszi a berendezés tetszőleges állványra történő felszerelését, illetve azon való rögzítését. Az 1 váz két oldalán 3 pontokon két 4 keresőkar van elfordíthatóan ágyazva. A 4 keresőkarokhoz a 3 pontokon, valamint további 5 pontokban egy-egy 6 fogasív van csavarkötéssel rögzítve. A 6 fogasívekkel végtelenített 7 orsók kapcsolódnak, amelyek az 1 váz felső részén felerősített villamos 8 motorok, jelen példában léptetőmotorok tengelyére vannak ráerősítve. A példaként ismertetett kiviteli alak esetében a 8 motorok tengelyeit járulékosan az 1 vázhoz erősített 9 ágyazás vezeti meg.

A 2. ábrán egy 4 keresőkar oldalnézete látható, részben metszve. A 4 keresőkar forgáspontját, azaz a 3 pontot pontvonallal jelöltük. Látható, hogy a 4 keresőkar hosszának közel háromnegyed részén, a 4 keresőkar hossztengelyében 10 száloptikák vannak összefüggő vonalat alkotóan közvetlenül egymás mellett elhelyezve. Mivel az egyes 10 száloptikák átmérője 0,1 - 0,2 mm között mozog, a 4 keresőkaron egy nagyon vékony és folytonosnak mondható fényérzékeny vonal alakul ki. A 10 száloptikák másik vége a 4 keresőkar alsó részén közösítve van, és ismert, a bejelentés tárgyát nem képező integrált áramkörös számító- és vezérlőegységhez csatlakozik.

A 3. ábrán a találmány szerinti lézerfényvezérlésű helymeghatározó berendezés látható elölnézetben. Az ábrán felismerhetők az egymásra keresztben álló 4 keresőkarok — mivel a 4 keresőkarok egy síkban helyezkednek el, a gyakorlatban a két 4 keresőkar sohasem keresztezheti egymást - a berendezés tetején elhelyezett szelencés 11 libella, amellyel a berendezés hozzávetőlegesen vízszintbe állítható, továbbá 12 dioptra, amellyel a berendezés hozzávetőlegesen ráirányítható a lézersugárnyaláb irányvonalra. A 4 keresőkarok alatt két 13, 14 kijelzőegység van elhelyezve, amelyeken közvetlenül leolvasható a 4 keresőkaroknak a mérés során vízszintessel bezárt szögértéke vagy — a beépített számító- és vezérlőegységtől függően - a 4 keresőkarokkal megkeresett és bemért lézersugárnyaláb irányvonal kétdimenziós távolsága a berendezés központosító hengeres 2 csapjának 15 referenciapontjától. A berendezésben még egy további ismert felépítésű elektronikus 16 vízszintjelző van elhelyezve, amellyel a berendezés nagy pontossággal szintbe állítható. Az integrált áramkörös számítóés vezérlőegység által mért és kiszámított adatok a berendezés 17 burkolatán oldalt elhelyezett 18 csatlakozósávon keresztül továbbíthatók szükség esetén nagyobb adatfeldolgozó és -tároló rendszerhez.

A találmány szerinti berendezés a következőképpen működik:

A berendezést a központosító hengeres 2 csap segítségével elhelyezzük az elvégzendő feladatnak megfelelő állványban, és a szelencés 11 libellával és a 12 dioptrával a lézersugárnyaláb irányvonalra merőleges síkba állítjuk és az irányvonalat megkeressük. Ezután a rajzon külön fel nem tüntetett indítógombbal indítjuk a berendezést. Első lépésben az egyik léptetőmotor a tengelyére szerelt végtelenített 7 orsón és az avval kapcsolódó 6 fogasíven keresztül függőleges alaphelyzetéből vízszintes helyzet felé mozgatja az egyik 4 keresőkart. Amikor a 4 keresőkarban elhelyezett 10 száloptikák valamelyike eljut a lézersugárnyaláb irányvonalhoz, a 10 száloptikákba bejutó fény az integrált áramkörös számító- és vezérlőegységen keresztül megállási vezérlőjelet ad a 8 motor számára. Mivel a 8 motor által megtett fordulatok száma és a 4 keresőkar szögelfordulása közötti arány állandó, a berendezés a 8 motor fordulatszámából méri, kijelzi vagy a 18 csatlakozósávon keresztül számítógépre továbbítja a 4 keresőkarnak vízszintessel bezárt szögértékét. Ezután a 4 keresőkar visszaindul függőleges alapállásába, ott megáll, majd indul a berendezés másik 4 keresőkarja és ugyancsak elvégzi az előzőekben elmondott műveleteket.

A 13, 14 kijelzőegységen vagy a szögérték, vagy a számított kétdimenziós helymeghatározó adat jelenik meg. A kétdimenziós adatok ismert trigonometriai összefüggések alapján, a szinusztétel alkalmazásával az 1 váz 3 pontjai közötti bázishosszból és a két mért szögből számíthatók ki.

Mivel a 10 száloptikák egyik vége közösített, lényegtelen, hogy a lézersugárnyaláb a 4 keresőkar melyik 10 száloptikáját éri először. A 4 keresőkarban kialakított hosszúkás 19 lyukban elhelyezett körhagyó 20 csavarral a 4 keresőkarok pontos függőleges helyzete állítható be.

A találmány szerinti berendezés előnyösen alkalmazható például mozgásvizsgálatokra, vagy munkagépek egyenes vonalú mozgásának ellenőrzésére, darupályák vizsgálatára. A berendezés nem csupán a lézersugárnyaláb beérkezését detektálja, hanem a központosító hengeres 2 csap tövét, a 15 referenciapontot a kijelzett koordináták révén folyamatosan meghatározza.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Lézerfényvezérlésű helymeghatározó berendezés, lézersugárnyaláb irányvonalhoz viszonyított kétdimenziós helyzetmeghatározásra, amelynek vonalban vagy síkban kiterített pontonként elhelyezett optikai érzékelője, ahhoz csatlakozó akusztikus vagy optikai kijelzőegysége, valamint a berendezést hordozó vázzal összekötött központosító hengeres csapja van, azzal jellemezve, hogy a váz két oldalán a központosító hengeres csaptól (2)

   -3194 609 adott távolságban egy-egy keresőkar (4) van egyik vége körül a beeső lézersugárnyalábra merőleges síkban elforgathatóan ágyazva, és a keresőkarok (4) egy-egy fogasíven (6) vannak rögzítve, amelyek kívülről kézikarral működtethető végtelenített or- 5 sóval (7) kapcsolódnak, és az orsók (7) tengelye fordulatszám számlálóművel van összekötve, továbbá optikai érzékelője a keresőkarokon (4) vonalat alkotóan elhelyezett száloptikákból (10) áll, amelyek a kijelzőegységhez (13) csatlakoznak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a végtelenített orsók (7) villamos motorok (8) tengelyén vannak felszerelve és a villamos motorok (8), valamint a száloptikák (10) ismert felépítésű integrált áramkörös s;.imító- és vezérlőegységhez csatlakoznak, amelyncc kimenete a kijelzőegységhez (13, 14) kapcsolód'k.
3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a villamos motorok (8) léptetőmotorok.
4. 4. Az 1 - 3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a keresőkarokban

   10 (4) hosszúkás lyuk (19) van kialakítva, amelyben a keresőkart (4) a fogasívhez (6) rögzítő körhagyó csavar (20) van elhelyezve.