KR830000970Y1

KR830000970Y1 - 광전기 접속 장치

Info

Publication number: KR830000970Y1
Application number: KR2019820008938U
Authority: KR
Inventors: 스터거스 2세 로버트 에이취
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 디. 윌콕스
Priority date: 1979-09-05
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1983-06-18
Also published as: KR830000335U

Abstract

내용 없음.

Description

광전기 접속 장치

제1도는 본 고안에 따른 접속 소자들의 측면 구성도.

제2도는 제1도에 보인 포로센서 배열의 평면도.

제3도, 제4도, 제5도, 제6도, 제7도는 제2도의 센서의 전기적 출력들을 처리하기 위해서 본 고안에 따라 사용될 수 있도록 3차원의 그림으로 표시한 회로 구성도.

제8도는 제2도의 광 센서의 출력처리 방법을 그림으로 표시한 상세한 회로도.

제9도는 수정된 광원 장치의 평면도.

제10도는 제9도에서 보인 수정된 광 조립을 응용할 수 있는 조종자 선단 작동체 장치의 구성도.

제11도는 제9도의 수정된 광 조립의 접촉 인디케이터를 위한 판독 회로의 구성도.

본 고안은 일반적으로 3차원의 위치 표시 시스템에 관한 것으로 특히 원격 조정자를 위한 광전기 접속 장치에 관한 것이다.

다양한 선단-작동체나 공구를 조정하는데에는 원격 조정자를 자주 사용한다. 이러한 공구들을 접속하는데 있어서, 조종자의 아암은 아암에 공구를 접착할 수 있도록 공구에 전진되어 위치된다. 마찬가지로 공구가 아암에서 풀어질때, 아암은 공구 가까이 있는 다른 물체와 부딪치는 것을 방지하기 위하여 정밀한 통로를 따라 거두어 들이도록 요구된다.

접속에서 달성되는 정밀도를 조종자 아암과 접속하는 공구의 상대적 경고함에 직접 관계된다.

즉, 한세트의 조오는 조오가 닫히기전에 일정한 여유를 가지고 공구와 접속할 수 있다. 위치에 있어서 오차(상기 여유 보다 작은)은 아암이나 접속 물건의 편향에 의해서 줄어져야만 한다. 조오가 닫혔을 때, 조오가 핸드의 접촉 영역에서 오차는 0이다.

만약 오차가 0이 아니면, 조오와 물건 사이에 공간 관계를 확실히 말할 수 없다.

접속조정을 하는데 있어서, 조종자의 운전기사는 조오와 공구 접촉면을 관찰하기 위해서 고분해는 궤환을 필요로 한다. 특히 단단한 아암 및 견고한 공구 호울더에 의해 고정밀도가 요구될때 필요하다. 빛의 상태 및 텔레비젼 카메라의 위치가 항상 적당한 동작의 관찰을 허락하지는 않는다. 더우기, 깊이 지각력은, 원격접근 조정자의 명칭으로 1977.6.13자로 출원된 미합중국 특허 제806,232호에서 기술된 정교한 응용에서 조차도 3차원 공간에서 공구의 상대적 위치가 중요하다는 것을 제공하지 않는다.

따라서, 새로운 고분해 가능시 궤한 시스템은 조종자 기사를 도와서 원격 접속 및 비접속 조종을 정확히 이행하도록 요구되었다.

종래의 기술의 결함을 극복할 목적으로 개선된 광전기 접속장치를 제공하는 것이 본 고안의 목적이다.

간단히 말하면, 본 고안은 제2부재에 대한 제1부재를 원격으로 위치를 정하기 위해 요구되는 깊이 감지력과 요구된 상대위치로 광전기 접속장치를 제공함으로 종래 기술의 결함을 극복한 것이다.

본 고안에 따르면 정광원은 제1부재에 연결되어 있고 제2부재 위에 견고히 설치된 포로센서에 이르는 미리 설정된 통로를 따라 마주 좁은 비임의 촛점을 맞추도록 되었다.

포로센서는 3차원 공간에서 두 부재의 상대적 위치를 표시하는 전기적 출력을 제공하기 위해서 빚의 수신에 따라 응답한다. 그때 포로센서 출력은 제2부재에 대하여 제1부재의 위치를 3차원의 도시적 표현으로서 표시된다.

양호한 실시예에서 제1 및 제2부재들이 밀접한 접촉을 가질 때에 이를 식별하기 위한 수단이 제공되어 진다.

본 고안을 좀 덜 잘 이해하기 위해서 도면에서 보여준 본 실시예를 참고로 하겠다.

제1도에서는 본 고안의 광전기 위치 시스템의 도식적 배열을 주고 있다. 본 장치는 일반적으로는 다른 물체에 관하여 한 물체의 위치를 정하는데 유용한 것이며, 특히 제1부재로서 선단-작동체 혹은 공고(12)로 제2부재로서 조종자 아암(10)을 접속하기에 적합한 것이 조종자 아암(10)은 포로센서(14)가 붙어 있으며 선단-작동체(12)에는 점광원(16)이 붙어있음을 보여주고 있으나, 조종자 아암은 점광원을 운반할 수 있고 포로센서 배열은 선단-작동체에 결합될 수도 있다는 것을 알아야 한다.

접속 실시의 목적은 슬롯(20)에 대하여 조오를 결합시키므로 조종자 아암 가동 조오(18) 내에 선단-작동체를 고착시키기 위한 것이다. 이 방법에서 조종자는 공구를 회수하고 원격 운전자의 지시아래 부과된 임무를 수행할 수 있다. 이 시행이 달성되는 방법은 다음 설명으로 부터 이해할 수 있을 것이다.

제2도에서 나타낸 보기의 포로센서(14)는 포로센서 조운(Zone)의 배열을 갖고 있으며, 이것은 격리된 셀들의 구성으로부터 형성되거나 혹은 도시된 것 같이 단편들로 나눠진 연속적인 배열로 부터 형성될 수 있다. 적어도 3개의 단편들 또는 조운들은 3차원의 그림으로 표시되어야 한다. 제2도에 나타낸 포로센서는 예시를 목적으로 4분면 혹은 4조운으로 나눴다.

포로센서의 출력들은 각 4분면위의 중심부터 얻어진다. 3조운이 사용된 단편들은 상사, 대칭으로 각 조운의 중심으로 부터 얻어진 출력들을 가지고 나눠질 것이다. 포로센서는 제1도에서와 같이 흑색을 (22)내에 둘러싸여 있으며 그 배열의 중심에 작은 구멍(24)를 제외하고는 주위의 빚으로 부터 차단되어 있다.

움에서 빚나는 점광운(16)은 배열상에 소량의 빛을 비출 것이다. 소량의 빛의 위치는 구멍(24)에 관한 점광원(16)의 위치에 달려 있다. 광원으로 부터 포로센서 까지의 거리는 포로센서 위를 부딪치는 빚의 세기로 설정될 수 있다.

포로센서 출력들을 제3도에서와 같이 출력 신호들의 감소 없이도 원격 표시에 전달될 수 있도록 센서 부근에 로그(log) 증폭기를 통해 처리된다. 이 표시 회로는 증폭기로 부터 빚의 강도의 로그로 수신하며, 그로그는 센서 대신에 눈에 의해 감지될 수 있는 것 처럼, 빛 신호들을 적당한 거리의 근사한 선형의 눈금으로 압축한다.

제4도, 제5도, 제6도에서 보인바와 같이 포로센서의 각 조운들로 부터 4개의 출력 신호들은 포로센서의 광원 사이에 거리 "Z"를 표시하기 위해 함께 더해진다. 포로센서의 하단 조운들로 부터 출력신호들은 "상 및 하" 또는 "y"-신호를 민들기 위해 상단 조운들로 부터 출력들의 합에서 감산된다. 좌측 한쌍의 포로센서 조운들로부터 출력신호의 합은 "우 및 좌" 또는 "x"-신호를 만들기 위해 우측 포로센서 조운들로 부터 출력 신호들의 합에서 감산된 것이다.

제6도의 회로로부터 출력되는 "Z"-신호는 제7도에서 보인 정현파 방진기(28)에 입력되고 이것은 "Z"변조 값이 비례하는 크기를 가진 해당 출력을 제공한다.

변조된 파는 제4도의 "x"-신호에 가해지며 그 합은 오실로스코우프 표시의 수평입력에 전달된다. 또한 발진기(28)의 출력은 오실로스코우프에 수직 입력을 설정하기 위해 제5도에 표시한 "y"-신호 출력에 가해지는 코사인 함수를 만들기 위해 90도 지연된다. 오실로스코우프에 의해 만들어지는 합력 표시는 포로센서와 광원 사이의 거리에 역비례하는 지름을 가진 원을 구성하며 또한 표시 스크린상의 이것의 위치는 광원에 대한 포로센서의 상대 측면 거리에 비례한다.

만약 제7도에서 보인 정현파 발진기(28) 대신에 삼각파 발진기가 사용되었다면 유사한 결과가 달성될 수 있었을 것이다.

이 경우 생긴 표시는 원대신에 마름모꼴로 구성될 것이지만, 마름모의 비교크기 및 위치는 앞에 설명된 바와 같은 방법으로 변할 것이다. 마찬가지로 다른 기하학적 형태도 반송파의 적당한 선택을 하므로 표시기로 선택될 수 있다.

그러므로, 조종자 운전자는 광원이 적당한 출력을 만들기 위해서 포로센서에 충분히 가까울때까지 궤환 즉, 또는 매스터-슬레이브 조절)의 유용한 방법에 의해서 적당하게 공구에 대한 조오의 위치를 정하는 것만이 선택될 수 있다.

그러므로, 조종자 운전자는 광원이 적당한 출력을 만들기 위해서 포로센서에 충분히 가까울때까지 궤환 즉, 도는 매스터-슬레이브 조절)의 유용한 방법에 의해서 적당하게 공구에 대한 조오의 위치를 정하는 것만이 필요하다.

그리고나서 운전자는 물체속으로 조오를 가져가면서 표시의 크기나 위치를 관찰한다.

영상이 스크린의 중심에 있을 때나 이전의 눈금에 의해서 결정된 적당한 크기에 있을때 운전자는 안전하게 조오를 밀접하게 작동할 수 있다. 공구로부터 조오를 떼어내는 것은 동일하게 행해진다. 즉 영상이 천천히 작아질때 중심에 영상을 유지하면서 측정 범위로 부터 영상을 벗어나게 하므로 이뤄진다.

실제에 있어서, 표시된 화면은 접속 동작의 확대도를 나타낼 수 있으며 그렇게 하므로 고정밀도와 낮은 응력을 얻을 수 있다.

제7도를 참조하면, 오실로스코우프의 수직 및 수평 입력신호를 구성하는 회로도이다. X축 신호가 결합된 발진기(28)의 출력을 이상기(30)의 입력에 연결됨과 동시에 저항기(27c)를 통해 가산기(31a)의 입력에 연결된다. X축 신호는 저항기(27a)를 통해 가산기(31a)에 입력되고 저항기(27a) 및 (27b)를 통한 X축 신호는 가산기(31a)의 출력측에 연결되고 또한 가산기(31a)의 출력은 오실로스코우프의 수평입력에 연결되었다. 이상기(30)의 출력은 저항기(27d)를 통해 저항기(27f)를 통한 y축 신호와 함께 가산기(31b)의 입력에 연결되고 가산기(31b)의 출력측은 저항기(27d), (27e)를 통한 이상기(30)의 출력과 연결됨과 동시에 오실로스코우프의 수직입력에 연결되었다.

제8도는 제4,5,6,7도에 보인 수정된 실시 회로이다. 언급한 특성들이 해당 소지와 값을 나타내기 위하여 여러 도면에 사용되었다. 제3도에 나타낸 전압 v₁, v₂, V₂및 v₄는 제4포토센서 조운들에서의 출력 전압에 해당한다. 전압 v₂와 v₄의 합은 단자(38)에 연결되어 있고 v₁과 v₃의 전압의 합은 단자(40)에 연결되어 있다. 이 두개의 합은 "X"출력을 제공하기 위해서 회로(32)에 의해 감산된다. 마찬가지로,전압 v₂과 v₃의 합은 단자(42)에 연결되어 있고 전압 v₁과 v₄의 합은 단자(44)에 연결되어 있다. 상기 두개의 합은 "v"출력을 제공하기 위해서 회로(34)에 의해 감산된다.

4개의 포토센서 출력들 v₁, v₂, v₂및 v₄는 포토센서와 광원사이의 거리에 비례하는 출력을 제공하기 위해서 회로(36)의 단자(46)에서 합해진다. 회로(36)는 점광원(16)에 가까이 있을때 포토센서로부터 포화되는 것을 방지하기 위해서 포로센서로부터 거리를 가지고 광원의 세기를 변화시키기 위해 단자(46)에 합을 사용한다. 빛의 세기 조절은 차동 증폭기(50)을 사용한 기준 전압(48)을 가지고 단자(46)에 나타나는 전력의 합을 비교함으로 설정된다. 그때 출력은 여러단의 증폭을 통해 이뤄지며 점광운(16)을 구동하기 위해 단자(52)를 통해 연결된다. 그러므로, 기준전압(48)은 점광원(16)을 밝히기 위해서 최대 부세력을 형성한다. 점광원이 포토센서에 접근할때 v,v₂, v₃및 v₄의 합전압은 증가하고 점광원의 부세력은 감소한다.

밝기에서 1/R²법칙은 백열등의 저항 특성과 거의 동일하다는 것이 발견되었으며 z크기에 비례하는 단자(54)에서의 거의 선형에 가까운 출력에 기인한다. 즉 이것은 포토센서와 빚 사이의 거리이다. "z"출력은 적합한 표시 출력을 설정하기 위해서 단자(56)에서 증폭기(58)에 입력되는 적절한 오프셋의 추가에 의해 눈금이 맞춰진다.

1977년 6월 12일 출원된 미합중국 출원번호 제806,232호에 밝혀진 바와 같은 많은 출원에 있어서, 원격조종자가 선단-작동체를 제2고정설비물에 접근시키고 나중에 선단 작동체를 회수하는 것이 바람직하다.

제10도는 본 목적을 위해 알맞는 선단-작동제의 도면을 보여주고 있다. 선단-작동체(60)은 이전의 제1도에서 보인 선단 작동체(12)와 같으며 (62) 및 (64)의 어느 한 면에는 해당 슬롯(20)을 가지고 있다. 슬롯이 있는 측면(64)에는 조종자 아암과 공유 접촉되도록 사용될 수 있으며 반면에 측면(62)은 제2고정 설비물과 공유접촉하도록 사용되었다. 각 측면은 해당 광원(66) 및 (68)을 갖고 있으며 그 각각은 광원(16)과 같은 기능을 한다. 각 광원 제8도에 밝힌 해당 당자(52)로 부터 구동된다. 제9도에 보인 바와 같이 광원 배열도 조명설비물과 부세단자(52) 사이에 직렬로 연결된 접촉 스위치(70)을 갖고 있다.

측면(64)상에 위치된 접촉 스위치(70)는 측면(62)상의 조명 설비물(68)을 가동하게 하고, 반면 측면(62)의 접촉 스위치(70)는 측면(64)의 조명 설비물을 가동시킨다.

접촉 스위치(70)는 선단-작동체가 결합하려고 하는 부재와 접촉되어 있을때 결합 하려는 위치에 있다. 예를 들어, 광원(68)은 선단-작동체의 측면(64)이 조종자 아암과 결합되어 있지 않으면 부세되지 않을 것이다. 그러므로 광원(68)의 부세는 조종자가 선단-작동체와 직접 결합하고 있다는 지시를 제공할 것이다.

각 광원의 부세가 결합을 확인하기 위해 제11도에 보인 회로에 의해 원격 위치에서 표시되어질 수 있다. 각 광원은 제11도에 보인 해당 단자(74)와 직렬 연결되어 있다. 도시된 회로는 선단-작동체가 접속될때 출력(78)에 지시를 제공하거나 또는 대안으로 단자(76)에서의 출력은 선단-각동체가 접속되지 않았다는 것을 지시할 목적이다.

따라서, 본 고안의 장치는 정확한 제어로 정확한 원격위치 조정을 가능케하기 위해 접속 메카니즘의 자연적이고 직접적인 도면에 해당한 3차축 내에 위치 정보의 표시를 종합하는 수단을 제공한다.

Claims

공구(12)에 고정하여 연결되고 미리 결정된 광로를 따르도록 지시된 점광원(16), 조정자 아암(10)에 고정하여 연결되고 광검출지역 상에서 최소한 3개의 전기적 출력을 갖는 포토센서(14), 전기적 출력들을 조종자 아암(10)에 대한 공구(12)의 상대적 위치의 x축, y축, z축의 각각의 표시신호를 처리하기 위한 처리수단(32, 34, 36), 공구와 조종자아암(12, 10)의 상대적 위치의 3차원 도식적 표시로서 x, y, z축 신호들을 표시하기 위한 표시 수단으로 구성된 광전기 접속 장치에 있어서, 상기 표시 수단에서 z축 신호가 결합된 발진기(28)의 출력을 이상기(30)의 입력에 연결시킴과 동시에 저항기(27C)를 통해 가산기(31a)의 입력에 저항기(27a)를 통한 x축 신호와 함께 연결시키고, 이상기(30)의 출력은 저항기(27d)를통해 가산기(31b)의 입력에 저항기(27f)를 통한 y축 신호와 함께 연결시키며, 가산기(31b)의 출력은 저항기(27d)(27e)를 통한 이상기(30)의 출력과 함께 오실로스코우프의 수직 입력에 연결시키고, 가산기(31a)의 출력은 저항기(27a)(27b)를 통한 x축 신호와 함께 오실로스코우프의 수평입력에 연결시킨 것을 특징으로 하는 광전기 접속장치.