SU1084609A1 - Device for finding objects - Google Patents

Device for finding objects Download PDF

Info

Publication number
SU1084609A1
SU1084609A1 SU823513993A SU3513993A SU1084609A1 SU 1084609 A1 SU1084609 A1 SU 1084609A1 SU 823513993 A SU823513993 A SU 823513993A SU 3513993 A SU3513993 A SU 3513993A SU 1084609 A1 SU1084609 A1 SU 1084609A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
light
output
input
concentrator
retroreflector
Prior art date
Application number
SU823513993A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Анатольевич Гаевский
Геннадий Вячеславович Салов
Виктор Александрович Шевченко
Original Assignee
Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС filed Critical Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority to SU823513993A priority Critical patent/SU1084609A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1084609A1 publication Critical patent/SU1084609A1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕ ОБЪЕКТОВ, содержащее светоизлуча светоприемник, концентратор свет U / ретрорефлектор, расположенный на выходной оптической оси концентратора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности обнаружени  объектов, в него введен волоконный светопровод, волокна Йоторрго образуют входной пучок, торец которого оптически сопр жен со светоизлучателем , выходной пучок, торец которого оптически сопр жен со светоп&иемником , а другие торцы входного и выходного пучков объединены, причем волокна выходного пучка распределены вокруг каждого волокна входного пучк , объединенные торцы пучков светопровода расположены на входной оптической оси концентратора света. /NDEVICE FOR DETECTING OBJECTS containing a light emitting light receiver, a hub light U / retroreflector located on the output optical axis of the hub, characterized in that, in order to increase the reliability of the detection of objects, a fiber light guide is introduced into it, the Yotorro fibers form an input beam whose end is optically matched with the light emitter, the output beam, the end of which is optically conjugated to the light & amphibian, and the other ends of the input and output beams are combined, with the output fiber Single fibers are distributed around each of the input beam, the combined ends of the lightguide bundles are located on the input optical beam axis of the concentrator. / N

Description

Изобретение относитс  к фотоэлектрическим средствам автоматизации и может быть использовано в качестве средства извлечени  информации дл  систем автоматического управлени  технологическими процессами, св занными с перемещением дискретных объек тов по заданному пути. Известно устройство дл  обнаружени  объектов, содержащее светоизлучатель , концентратор света, ретрорефлектор , расположенный на оптической оси концентратора света, плоское з.еркало, наход щеес  между излучателем и концентратором света,- а также светоприемник, установленный на пути отраженных от зеркала световых лучей. Световой поток излучател , пройд  через излучающую часть концентратора света до встречи с ретрорефлектором, возвращаетс  назад проходит через приемную часть концен тратора света, отражаетс  от зеркала и попадает на светоприемник, на выхо де которого образуетс  электрический сигнал, означающий отсутствие объекта на пути световых лучей.При перекрытии непрозрачным объектом пучка света сигнал уменьшаетс  нгаке определенного уровн , что означает по вление объекта обнаружени  Г 1. В свйэи с применением зеркала дл  приема отраженны саетовых лучей достозерность обнаружени  объектов при уменьшении прозрачности оптической среды невысока вследствие низкой эффективности нередачк световой энер гии сг светоизлучател  к сзетоприемнику . Это обусловлено тем, что зеркало находитс  между излучателем и концентратором света, перекрыва  его центральную часть и, следовательно, ограничива  прохождение части излучаемого светового потока. Поток света , прошедший через периферийную часть концентратора света, попав на ретрор« флектор , отражающий световые лучи в направлении их падени ,возвращаетс  в ту же периферийную часть концентра тора света. Лишь незначительна  часть потока, граничаща  с контуром зеркала, отражаетс  от него к попадает на светоприемник, вьфабатывающий электрический сигнал отсутстви  объекта. При уменьшении прозрачности оптической среды, например, при по влении вод ного пара на пути световых лучей, световой поток, попадающи 1 92 на светоприемник, уменьшаетс , вследствие чего электрический сигнал на его выходе также уменьшаетс  и может достигать нижнего предельного уровн , соответствующего сигналу наличи  объекта. Таким образом, информаци  о наличии объекта обнаружени  не  вл етс  достоверной. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  обнарзжени  объектов которое содержит светоизлучатель, светоприемник, концентратор света (состо щий из одной линзы) и ретрорефлектор , расположенный на выходной оптической оси концентратора, а также полупрозрачное зеркало, расположенное между излучателем и концентратором света. Световой поток излучател  проходит через полупрозрачное зеркало, концентрируетс  с помощью линзы и распростран етс  в пространстве до ретрорефлектора. Отраженный от ретрорефлектора пучок света по форме повтор ет пучок излучени , т.е. практически весь отраженн1ый световой поток охватываетс  поверхностью линзы. Этот поток затем концентрируетс  с помощью линзы, отражаетс  от полупроз.рачного зеркала и попадает на светоприемник , вырабатьшающий электрический сигнал отсутстви  объекта на пути световых лучей. Пересечение светового пучка между линзой и ретрорефлектором непрозрачным объектом вызьшает еньшение сигнала ниже установленного уровн ,, что означает наличие объекта С 2 D. Однако в св зи с применением полупрозрачного зеркаха достоверность обиаружени  крупногабаритных объектов недостаточна вследствие невысокой эффективности передачи светового потока от излучател  к фотоэлементу. Это обусловлено тем, что зеркало полупрозрачно и находитс  на пути светового потока излучател , поэтому , лишь половина этого потока достигает поверхности линзы, а половина тер етс . После возвращени  света в обратном направлении половина оставшегос  светового потока проникает через зеркало, а половина отражаетс  в сторону фотоэлемента. Таким образом, воепринимаемьй фотоэлементом световой поток от излучател  после прохождени  заданного пути ослабл етс  минимум в четыре раза. При этом коэффициент отношени определ емый светопередачи интенсивности падающего на светоприе ник света к интенсивности света излучател , не превьшает 25%. Это огра ничивает дальность действи  светового барьера, т.е. максимально возможное рассто ние между линзой и рет рефлектором, при котором электрический сигнал на зажимах фотоэлемента достигает номинального уровн , означа  отсутствие объекта. При по влени на пути световых лучей крупногабарит ного объекта, размеры которого соизмеримы с рассто нием между линзой и ретрорефлектором, ближайша  к линзе поверхность объекта отражает некоторую часть светового потока излучател  в сторону линзы. При этом свето вой поток попадает на светоприемник. Последний не мен ет своего состо ни , продолжа  засвечиватьс  световыми лучами, отраженными от объекта и преобразует световой сигнал в электрический, означающий отсутствие объекта. Эта информаци   вл етс  лож ной. В зависимости от отражательной способности поверхности объекта и ра сто ни  до нее ложна  засветка фотоэлемента может быть более или менее устойчивой, что приводит к снижению достоверности обнаружени  крупногаба ритных объектов. Кроме того, известное устройство характеризуетс  недостаточной достоверностью обнаружени  объектов при уменьшении прозра ности оптической среды между линзой и ретрорефлекторо что обусловлено ограничением предель ной мощности излучател . При приближении к оптической оси устройства объекта, окруженного облаком вод ног пара (при прокатке гор чего металла) световой поток излучател  дважды пересекает облако пара, а затем воспри нимаетс  светоприемником, ослабл  сь при этом ниже допустимого предела еще до момента пересечени  объектом оптической оси-светового барьера. Пр этом на выходе светоприемника по вл етс  сигнал наличи  объекта,  вл ющийс  ложным. Увеличить мощность излучаемого света путем увеличени  количества однотипных излучателей в известном устройстве невозможно, так как каждый излучатель имеет вполне определенный габаритный размер, который . не позвол ет разместить на оптической оси линзы более одного излучате094 л , чтобы при этом свет от всех излучателей , после прохождени  до ретрорефлектора и обратно, сконцентрировалс  на светочувствительной поверхности светоприемника. Цель изобретени  - повьштение достоверности обнаружени  объектов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  обнаружени  объектов, содержащее светоизлучатель , светоприемник, концентратор света и ретрорефлектор, расположенный на выходной оптической оси концентратора , введены волоконный свето провод, волокна которого образуют . входной пучок, торец которого оптически сопр жен со светоизлучателем, выходной пучок, торец которого оптически сопр жен со светоприемником, а другие торцы входного и выходного пучков объединены, причем волокна выходного пучка распределены вокруг каждого волокна входного пучка, объединенные тордат пучков светопровода расположены на входной оптической оси концентратора света. Построение светопровода путем распределени  волокон одного входного пучка между волокнами другого позвол ет при необходимости образовать дополнительные входные пучки, сопр женные с дополнительными излу;чател ми . Это позвол ет увеличить интенсивность излучаемого света путем увеличени  количества однотипных излучателей , что в прототипе недостижимо . Увеличение интенсивности излучени  вызывает пропорциональное увеличение тока светоприемника, а значит уменьшает вли ние прозрачности оптической среды на работу устройства . В свою очередь это приводит к повышению достоверности обнаружени  объекта. На фиг. 1 изображена оптическа  схема устройства дл  обнаружени  объектов, на фиг. 2 - фрагмент сечени  вьшодного пучка светопровода. Устройство дл  обнаружени  объектов содержит светоизлучатель 1, светоприемник 2, светопровод 3, кон- це.нтратор 4 света (роль концентратора выполн ет линза, однако возможно применение других оптических элементов , например вогнутого зеркала и т.п.) и ретрорефлектор 5, расположенный на выходной оптической оси концентратора 4, на некотором удалении от него. Светопровод 3 содержит входной пучок 6 и выходной пучок 7, оптически сопр женные со светоизлучателем 1 и светоприемником 2 со ответственно. Оптические волокна пучков 6 и 7 объединены, причем волокна выходного пучка 7 распределены вокру каждого волокна входного пучка 6. Объектив обнаружени  представлен позицией 8. Устройство работает следующим образом. Световой поток светоизлучател  1 через, пучок 6 оптических волокон подводитс  к оси концентратора 4 света. Таким образом световой поток раздел етс  на элементарные пучки света , диаметр каждого из которых равен диаметру одного оптического пучка волокна 6. Элементарный световой пучок через концентратор 4 направл етс  на ретрорефлектор 5, состо щий из множества трипель-призм, и попадает на одну из них. При этом лучи света, отраженные от граней приз мы ретрорефлектора 5, распростран ютс  параллельно падающим, однако с некоторым поперечным смещением, равным ширине основани  призмы. После прохождени  концентратора 4 световой пучок фокусируетс  в плоскости объе- 30 диненного торца светопровода 3, попательность которого максимальна на частоте излучени  светодиода. Ретрорефлектором 5 служит серийно выпускаемый отражатель ФП-315. В этом случае дальность действи , т.е. рассто ние до ретрорефлектора 5, составл ет 25 м. дает на волокна пучка 7, смежные с излучающим волокном пучка 6. Падающий на волокна 7 световой поток направл етс  далее к светоприемнику 2. Прин тый световой поток, воздейству  на светоприемник 2, вызывает по вление на его зажимах электрического тока, что служит сигналом отсутстви  объекта 8 на пути, световых лучей. Пересечение светового пучка между концентратором 4 и ретрорефпектором 5 непрозрачным объектом 8 вызывает уменьшение выходного тока светоприемника 2 ниже устано зленного предела. Это  вл етс  сигналом наличи  объекта. Светопроводом 3 может служить пучок оптических волокон, диаметр каждого из которых составл ет 20 мкм, при этом в качестве светоизлучател  1 используетс  арсенид-галлиевый инфракрасный излучающий диод АЛ107Б, а в качестве светоприемника 2 - фотодиод ФД-25К, спектральна  чувствиThe invention relates to photovoltaic automation and can be used as a means of extracting information for automatic control systems of technological processes associated with the movement of discrete objects along a given path. A device for detecting objects comprising a light emitter, a light concentrator, a retroreflector, located on the optical axis of the light concentrator, a flat mirror between the radiator and the light concentrator, as well as a light receiver mounted on the path of reflected light from the mirror, is known. The luminous flux of the radiator, passing through the radiating part of the light concentrator before meeting the retroreflector, returns back through the receiving part of the light concentrator, reflects from the mirror and enters the light receiver, at the output of which an electrical signal is generated, meaning that there is no object in the path of the light rays. the overlap by the opaque object of the light beam the signal is reduced to a certain level of ngake, which means the appearance of the object being detected. 1. In svayi using a mirror for receiving reflected sietes dostozernost x-ray detecting objects with a decrease of transparency of the optical medium is low due to the low efficiency of light neredachk Ener gies cr light emitter to szetopriemniku. This is due to the fact that the mirror is located between the emitter and the light concentrator, blocking its central part and, consequently, limiting the passage of a part of the emitted light flux. The stream of light that passes through the peripheral part of the light concentrator, hitting the retroreflector, which reflects the light rays in the direction of their incidence, returns to the same peripheral part of the light concentrator. Only a small part of the stream, bordering the contour of the mirror, is reflected from it to the light receiver, which detects an electrical signal to the absence of the object. When the transparency of the optical medium decreases, for example, when water vapor appears in the path of light rays, the luminous flux falling 1 92 to the light receiver is reduced, as a result of which the electrical signal at its output also decreases and can reach the lower limit level corresponding to the object presence signal . Thus, the information on the presence of the object of detection is not reliable. The closest in technical essence to the present invention is a device for detecting objects which contains a light emitter, a light receiver, a light concentrator (consisting of a single lens) and a retroreflector located on the output optical axis of the concentrator, as well as a translucent mirror located between the radiator and the light concentrator. The luminous flux of the radiator passes through a semi-transparent mirror, is concentrated with the help of a lens and propagates in space to the retroreflector. The light beam reflected from the retroreflector repeats in form the radiation beam, i.e. almost the entire reflected luminous flux is covered by the lens surface. This stream is then concentrated with a lens, reflected from a semi-transparent mirror and enters a light receiver, which produces an electrical signal for the absence of an object in the path of the light rays. The intersection of the light beam between the lens and the retroreflector by an opaque object leads to a lower signal level than the set level, which means the presence of a C 2 D object. However, due to the use of a translucent mirror, the objectivity of large objects is insufficient due to the low efficiency of transmission of the light flux from the radiator to the photocell. This is due to the fact that the mirror is translucent and is in the path of the luminous flux of the radiator, therefore, only half of this flux reaches the surface of the lens, and half is lost. After the light returns in the opposite direction, half of the remaining light flux penetrates the mirror, and half reflects towards the photocell. Thus, the light flux received by the photocell from the radiator after passing a given path is attenuated at least four times. At the same time, the ratio of the determined light transmission intensity of the light incident on the light source to the light intensity of the emitter does not exceed 25%. This limits the range of the light barrier, i.e. the maximum possible distance between the lens and the ret reflector at which the electrical signal at the terminals of the photocell reaches its nominal level means the absence of an object. When a large object appears on the path of light rays, the dimensions of which are commensurate with the distance between the lens and the retroreflector, the object surface closest to the lens reflects a certain part of the luminous flux towards the lens. In this case, the light flux enters the light receiver. The latter does not change its state, continuing to illuminate with light rays reflected from the object and converts the light signal into an electrical signal, meaning the absence of the object. This information is false. Depending on the reflectivity of the surface of the object and just before it, the false illumination of the photocell can be more or less stable, which leads to a decrease in the reliability of detection of large-sized objects. In addition, the known device is characterized by a lack of accuracy in the detection of objects with a decrease in the transparency of the optical medium between the lens and the retroreflector, which is caused by the limiting power limit of the radiator. When approaching the optical axis of an object surrounded by a cloud of water from the feet of the steam (when rolling hot metal), the luminous flux of the radiator crosses the vapor cloud twice and then is perceived by the light receiver, weakening below the permissible limit even before the object crosses the optical axis of the light axis. barrier. Next to this, at the exit of the light receiver, an object presence signal appears, which is false. It is impossible to increase the power of the emitted light by increasing the number of emitters of the same type in a known device, since each emitter has a quite specific overall size, which. It does not allow placing more than one radiator 094 l on the optical axis of the lens so that the light from all the radiators, after passing to the retroreflector and back, is concentrated on the photosensitive surface of the light receiver. The purpose of the invention is to increase the reliability of the detection of objects. This goal is achieved by the fact that a fiber light wire whose fibers form is introduced into a device for detecting objects containing a light emitter, a light receiver, a light concentrator and a retroreflector located on the output optical axis of the concentrator. an input beam, the end of which is optically conjugated with a light emitter, an output beam, the end of which is optically conjugated with a light receiver, and the other ends of the input and output beams are combined, the output beam fibers are distributed around each fiber of the input beam, the combined torrent of the light guide beams are located on the input optical axis hub light. The construction of the light conduit by distributing the fibers of one input beam between the fibers of the other allows, if necessary, to form additional input beams interconnected with additional radiation. This allows to increase the intensity of the emitted light by increasing the number of emitters of the same type, which is unattainable in the prototype. An increase in the intensity of the radiation causes a proportional increase in the current of the light-receiver, and thus reduces the influence of the transparency of the optical medium on the operation of the device. In turn, this leads to an increase in the reliability of the detection of the object. FIG. 1 shows the optical layout of an object detection device; FIG. 2 is a fragment of a cross section of an extruded light guide beam. The device for detecting objects contains a light emitter 1, a light receiver 2, a light guide 3, the end. A light 4 (the concentrator is a lens, but other optical elements, such as a concave mirror, etc.) and a retroreflector 5 located on output optical axis of the hub 4, at some distance from it. The light guide 3 contains an input beam 6 and an output beam 7, optically conjugated with a light emitter 1 and a light receiver 2, respectively. The optical fibers of the beams 6 and 7 are combined, and the fibers of the output beam 7 are distributed into the core of each fiber of the input beam 6. The detection lens is represented by position 8. The device operates as follows. The luminous flux of the light emitter 1 is transmitted through the beam 6 of optical fibers to the axis of the hub 4 of the light. Thus, the luminous flux is divided into elementary beams of light, the diameter of each of which is equal to the diameter of one optical beam of fiber 6. The elementary light beam through the hub 4 is directed to a retroreflector 5 consisting of multiple triple prisms and falls on one of them. At the same time, the rays of light reflected from the faces of the prism of retroreflector 5 propagate in parallel with the incident, however, with some transverse displacement equal to the width of the base of the prism. After passing through the hub 4, the light beam is focused in the plane of the integrated end of the light guide 3, whose population is maximum at the emission frequency of the LED. The retroreflector 5 is the commercially available reflector FP-315. In this case, the range, i.e. the distance to the retroreflector 5 is 25 m. gives beam 7, adjacent to the emitting fiber beam 6, to the fibers. The light flux incident on the fibers 7 is directed further to the light receiver 2. The light flux, affecting the light receiver 2, causes on its clips of electric current, which serves as a signal of the absence of object 8 on the way, of light rays. The intersection of the light beam between the hub 4 and the retrorefector 5 by the opaque object 8 causes a decrease in the output current of the light-receiver 2 below the fixed limit. This is an object presence signal. The optical fiber 3 can serve as a bundle of optical fibers, each with a diameter of 20 µm, with the light emitter 1 using a gallium arsenide infrared emitting diode AL107B, and a photodiode FD-25K

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее светоизлучатель, светоприемник, концентратор света и ретрорефлектор, расположенный на выходной оптической оси концентратора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения объектов, в него введен волоконный светопровод, волокна Йоторрго образуют входной пучок, торец которого оптически сопряжен со светоизлучателем, выходной пучок, торец которого оптически сопряжен со светоприемником, а другие торцы входного и выходного пучков объединены, причем волокна выходного пучка распределены вокруг каждого волокна входного пучка, объединенные торцы пучков светопровода расположены на входной оптической оси концентратора света.A device for detecting objects, comprising a light emitter, a light detector, a light concentrator and a retroreflector located on the output optical axis of the concentrator, characterized in that, in order to increase the reliability of detection of objects, a fiber optic fiber is introduced into it, Yotorgo fibers form an input beam, the end of which is optically conjugated with a light emitter, an output beam whose end is optically coupled to a light detector, and other ends of the input and output beams are combined, and the fibers of the output beam and distributed around each fiber input beam, the combined ends of the lightguide bundles are located on the input optical beam axis of the concentrator. 1 1084609 21 1084609 2
SU823513993A 1982-11-24 1982-11-24 Device for finding objects SU1084609A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823513993A SU1084609A1 (en) 1982-11-24 1982-11-24 Device for finding objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823513993A SU1084609A1 (en) 1982-11-24 1982-11-24 Device for finding objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1084609A1 true SU1084609A1 (en) 1984-04-07

Family

ID=21036542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823513993A SU1084609A1 (en) 1982-11-24 1982-11-24 Device for finding objects

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1084609A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049893A1 (en) * 1996-06-27 1997-12-31 Alexandr Petrovich Linetsky Method for increasing crude-oil and gas extraction and for drilling in and monitoring field beds

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US № 3825747, кл. 250-216, опублик. 1974. 2. Патент DE № 1228967, кл. G 08 В 13/18, опублик. 1966 (прототип). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049893A1 (en) * 1996-06-27 1997-12-31 Alexandr Petrovich Linetsky Method for increasing crude-oil and gas extraction and for drilling in and monitoring field beds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5504317A (en) Optical reader
US4753520A (en) Compound catoptric cartesian ovoid lens
EP3449176B1 (en) Laser-based light source
KR101990447B1 (en) A ridar for sensing multi-distance point
US4034230A (en) Electro-optical bar-code scanning unit
US11796713B2 (en) Device and method for optically surveilling at least one area
JPS5640737A (en) Damage detector for optical fiber for laser power transmission
EP0576662A1 (en) Intimate source and detector and apparatus employing same
KR950006734A (en) Optics
ATE80475T1 (en) REFLECTION TYPE PHOTOELECTRIC SWITCH.
US4864121A (en) Light curtain with periodic light transmitter arrangement
CN1155069A (en) Distnace determination device
KR890005674A (en) Optical scanning device
SU1084609A1 (en) Device for finding objects
KR20030007890A (en) Beam combiner
US4769537A (en) Analog position-indicating optical encoder
KR20170125743A (en) Light module comprising a laser element
KR970706556A (en) OPTICAL COIN SENSING STATION
KR940006094A (en) Optical information processing device
US6864964B2 (en) Optical distance measuring device
US4504143A (en) Optical arrangement for an opto-electronic range-finder
CA2017031A1 (en) Apparatus for the measurement of aerosols and dust or the like distributed in air
KR940005969B1 (en) Light guidance system
CN221126530U (en) Double-beam laser emitting device
SU1265822A1 (en) Smoke detector