SU1617140A1

SU1617140A1 - Arrangement for automatic monitoring of cutter-loader position in seam profile

Info

Publication number: SU1617140A1
Application number: SU884431615A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Биенко; Виталий Павлович Власов; Валерий Николаевич Старцев
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1990-12-30

Abstract

Изобретение относитс к автоматизации вождени горных машин в профиле пласта. Цель изобретени - повышение помехоустойчивости устройства за счет исключени вли ни оптических помех. Устройство закрепл етс на горной машине, например на ограждающем щите комбайна напротив ориентирующего сло 2. Отраженный от контролируемой поверхности 1 световой поток попадает на объектив 3. Объектив 3 оптически св зан через последовательно расположенные синхронизатор 17, диафрагму 5 и линзу Фабри 6 с фотопреобразователем 7. При смещении комбайна относительно ориентирующего сло 2 световые потоки, отраженные от смежных участков контролируемой поверхности 1, не будут равны между собой. На выходе фотопреобразовател 7 будет последовательность импульсов, котора , пройд через два ключевых элемента и две интегрирующие цепочки, попадает на входы элемента сравнени . На выходе элемента сравнени по витс разностный сигнал управлени комбайном. Ключевые элементы подключены к выходам синхронизатора 17. Синхронизатор 17 содержит узел 4 сканировани , на одном валу с которым находитс синхронизирующий диск 8 с вырезом. По обе стороны синхронизирующего диска 8 расположены две пары светодиодов 9 и фотоприемников 10. Узел 4 сканировани выполнен в виде части цилиндра. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.This invention relates to the automation of the driving of mining machines in a formation profile. The purpose of the invention is to improve the noise immunity of the device by eliminating the influence of optical interference. The device is fixed on the mining machine, for example, on the shield of the combine opposite the orienting layer 2. The light flux reflected from the test surface 1 enters the lens 3. Objective 3 is optically coupled through successively located synchronizer 17, diaphragm 5 and Fabry 6 lens with a photovoltage transducer 7. When the combine is displaced relative to the orienting layer 2, the light fluxes reflected from the adjacent areas of the test surface 1 will not be equal to each other. At the output of the converter 7, there will be a sequence of pulses, which, having passed through two key elements and two integrating chains, falls on the inputs of the comparison element. At the output of the comparison element, a differential control signal of the combine is obtained. The key elements are connected to the outputs of the synchronizer 17. The synchronizer 17 contains a scanning unit 4, on the same shaft with which there is a synchronization disk 8 with a cutout. On either side of the synchronization disk 8 there are two pairs of LEDs 9 and photodetectors 10. Scanning unit 4 is made as part of a cylinder. 1 hp f-ly. 4 il.

Description

Изобретение относитс к автоматизации производственных процессов, в частности автоматизации вожден л горных машин в профиле пласта.The invention relates to the automation of production processes, in particular the automation of a leader of mining machines in a profile of a formation.

Цель изобретени - повышение помехоустойчивости устройства за счет исключени вли ни оптических помех.The purpose of the invention is to improve the noise immunity of the device by eliminating the influence of optical interference.

На фиг, 1 приведена оптико-механическа часть устройства; на фиг. 2 - структурна схема; на фиг. 3 - принципиальна схема синхронизатора; на фиг. 4 - временные диаграммы.Fig. 1 shows the optical mechanical part of the device; in fig. 2 - structural diagram; in fig. 3 - schematic diagram of the synchronizer; in fig. 4 - time diagrams.

Позицией 1 обозначен контролируемый участок поверхности, а позицией 2 - ориентирующий слой (фиг. 1). Position 1 indicates the controlled surface area, and position 2 - orienting layer (Fig. 1).

Устройство автоматического контрол положени горного комбайна в гфофиле пласта содержит объектив 3, узел 4 сканировани , диафрагму 5, линзу 6 Фабри, фото- преобразователь 7, синхронизирующий диск 8, светодиоды 9, фотоприемники 10, усилитель 11; ключевые элементы 12 и 13, интегрирующие цепочки 14 и 15, эле-/ент 16 сравнени , синхронизатор 17. Uii - напр жение на выходе усилител 11; Ui2 - напр жение на выходе ключевого элемента 12; Ui3 - напр жение на выходе ключевого элемента 13; Ui6- напр жение на выходе элемента 16 сравнени .The device for automatic control of the position of the mining combine in the corrugated formation of the reservoir contains a lens 3, a scanning unit 4, a diaphragm 5, a Fabry lens 6, a photo converter 7, a synchronizing disk 8, LEDs 9, photodetectors 10, amplifier 11; key elements 12 and 13, integrating chains 14 and 15, comparison element 16, synchronizer 17. Uii is the voltage at the output of amplifier 11; Ui2 is the voltage at the output of the key element 12; Ui3 is the voltage at the output of the key element 13; Ui6 is the voltage at the output of the reference element 16.

Узел 4 сканировани выполнен, например , в виде вращающейс части цилиндра, .имеющей в разрезе вид четверти круга, но может иметь в сечении сектор с углом от 10Scanning unit 4 is made, for example, in the form of a rotating part of a cylinder, having a section of a quarter circle in section, but it may have a cross section with an angle from 10

до 90°.up to 90 °.

Синхронизатор состоит из синхронизирующего диска 8, закрепленного на одном валу с узлом 4 сканировани , двух светоди- одов 9-1 и 9-2, фотодиодов 10-1 и 0-2, установленных друг против друга йо обе стороны синхронизирующего диска 8 на диаметрально противоположных концах, Синхронизирующий диск 8 имеет вырез в четверть круга и закреплен таким образом, чтобы при пропускании сканировани светового потока от одной из половин контролируемой поверхности, вырез диска находилс напротив одной из пар светоди од - фотодиод.The synchronizer consists of a synchronization disk 8 mounted on the same shaft with the scan node 4, two LEDs 9-1 and 9-2, photodiodes 10-1 and 0-2, mounted opposite each other yo on both sides of the synchronization disk 8 on diametrically opposite The sync disk 8 has a quarter circle cutout and is fixed in such a way that when scanning the light flux from one of the tested surface halves, the disk cutout is opposite one of the LED pairs - the photodiode.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Отраженный от контролируемой поверхности световой поток, излучаемый внешним источником света, проходит черэз объектив3, узел 4 сканировани , дмафрапиу 5 линзу 6 Фабри, направл ющую ссетовои поток, прошедший объектив, на фотопреобразователь 7, преобразующий световой поток в электрический сигнал, Прм вращении узла 4 сканировани изображение контролируемой поверхности делитс на две рав ные части, Б период О...Т/4 узел 4 сканировани перекрывает верхнюю половину изображени контролируемой поверхности, В период Т/4...Т/2 узел 4 сканировани зани- мает промежуточное значение. В период Т/2..,Т/4 узел 4 сканировани перекрывает нижнюю половину изображени , а в период 3/4 Т...Т - занимает промежуточное положение ,The light flux reflected from the monitored surface, emitted by an external light source, passes through a cherz lens, 3 scanning unit 4, 5 fabry lens 5, directing the net flow passing through the lens, to a phototransducer 7, which converts the luminous flux into an electrical signal, the scan node rotating 4 the image of the test surface is divided into two equal parts, the period O ... T / 4 scanning node 4 overlaps the upper half of the image of the test surface, in the period T / 4 ... T / 2 scanning section 4 ni- maet intermediate value. In the period T / 2 .., T / 4, the scanning unit 4 overlaps the lower half of the image, and in the period 3/4 T ... T occupies an intermediate position,

0 Таким образом, при вращении узла 4 сканировани поочередно перекрмваютс то верхн , то нижн половины изображени контролируемой поверхности и на фотопреобразователе 7 формируетс последователь- 5 ность импульсов, амплитуда которых соответствует световым потокам, отраженным от каждой из половин участка контролируемой поверхности (фиг. 4). Выделение координат цепи осуществл етс посредст- 0 вом синхронного детектировани сигнала фотоприемника. В период времени О...Т/4, когда на фотопреобразователе 7 формируетс сигнал, соответствующий световому потоку, отраженному от нижней половины 25 контролируемого участка поверхности, вырез синхронизирующего диска 8 проходит над одной из пар светодмод - фотод /юд. Сопротивление фотодиода резко уменьшаетс . При этом на резисторе Ri (фиг. 3)форми- 30 руетс импульс напр жени , закрывающий ключевой элемент 12. Выход усилител 11 подключаетс к интегрирующей цепи 14, выдел ющей посто нную составл ющую0 Thus, when the scanning unit 4 is rotated, the upper or lower half of the image of the test surface and the photovoltaic converter 7 alternately form a sequence of pulses, the amplitude of which corresponds to the light fluxes reflected from each half of the section of the test surface (Fig. 4) . The selection of the coordinates of the circuit is carried out by means of synchronous detection of the photodetector signal. In the period of time O ... T / 4, when a signal is formed on the photoconverter 7, corresponding to the luminous flux reflected from the lower half 25 of the monitored surface area, the cutout of the synchronizing disk 8 passes over one of the pairs of LEDs - photod / yod. The resistance of the photodiode decreases sharply. At the same time, a voltage pulse is formed on the resistor Ri (Fig. 3), covering the key element 12. The output of the amplifier 11 is connected to the integrating circuit 14, which is separated by a constant component

сигнала.signal.

35В период Т/2...3/4 Т на фотопреобразователе 7 формируетс сигнал, соответствующий световому потоку, отраженному от второй половины участка контролируемой поверхности. При этом вырез синхронизи- 40 рующего диске 8 проходит между второй парой светодиод - фотодиод. На резисторе R2 фор1 1ируетс импульс напр жени , закрывающий ключевой элемент 13, и выход усилител 11 подключаетс к второй интегрирующей цепи 15. Выходы интегрирующих . цепей подключены к злемеиту 16 сравнени . На выходе его формируетс сигнал Д U, амплиту,ца которого соответствует величине 5 смещени ориентирующего сло -относительно оптической оси устройства, а знак определ ет направление смещени .During the period T / 2 ... 3/4 T, a signal is formed on the photoconverter 7, which corresponds to the luminous flux reflected from the second half of the portion of the test surface. At the same time, the cutout of the synchronizing disk 8 passes between the second pair of LEDs - a photodiode. The voltage across the voltage resistor R2 closes the key element 13, and the output of the amplifier 11 is connected to the second integrating circuit 15. The integrating outputs. The circuits are connected to 16 zemleitu comp. At its output, a signal D U is formed, the amplitude, the ca of which corresponds to the value 5 of the displacement of the alignment layer, relative to the optical axis of the device, and the sign determines the direction of displacement.

Устройство закрепл етс на ограждающем щите комбайна напротив ориентирую- 10 щего сло . При нахождении комбайна точно в про филе пласта, оптическа ось устройства делит изображение ориентирующего сло тонко пополам. В этом случае световые потоки, отраженные .от двух смежных рав- 15 ных участков контролируемой поверхности, равны. и сигнал на выходе элемента сравнени равен нулю. При смещении комбайна относительно ориентирующего сло смещаетс и его изображение, в результате чего световые потоки, отраженные от смежных участков контролируемой поверхности и падающие на фотопреобразователь 7, не равны между собой, так как коэффициент отражени ориентирующего сло отличаетс от коэффициента отражени смежных пород и изобра- жение его смещено относительно оптической оси прибора. На выходе фотопреобразовател 7 - последовательность импульсов разной амплитуды и на выходе у элемента 16 сравнени по вл етс разностный сигнал, амплитуда которого соответствует отклонению комбайна в профиле пласта относительно ориентирующего сло , а з,нак определ ет направление смещени .The device is fixed on the guard shield of the combine opposite the orienting layer. When the combine is located exactly in the formation profile, the optical axis of the device divides the image of the alignment layer finely in half. In this case, the light fluxes reflected from two adjacent equal 15 sections of the test surface are equal. and the signal at the output of the reference element is zero. When the combine is displaced relative to the orienting layer, its image is also displaced, as a result of which the light fluxes reflected from adjacent areas of the test surface and fall on the photovoltage generator 7 are not equal to each other, since the reflection coefficient of the orienting layer differs from that of adjacent rocks and the image it is offset relative to the optical axis of the device. At the output of the photovoltaic converter 7 - a sequence of pulses of different amplitudes and a differential signal appears at the output of the comparison element 16, the amplitude of which corresponds to the deviation of the combine in the profile of the reservoir relative to the orienting layer, and z, nak determines the direction of displacement.

Оптимальным вл етс узел сканирова- ни с сектором в 90°, так как при этом на фотопреобразователь падаетсеетовой поток, отраженный от первой или второй половины участка контролируемой поверхности максимальное врем , а именно четверть периода. Уменьшение угла сектора приводит к уменьшению времени пропускани светового потока и соответственно к.ухудшению частотных свойств устройства.The scan node with a sector of 90 ° is optimal, since in this case a network flow falls on the phototransducer, reflected from the first or second half of the surface to be monitored, the maximum time, namely, a quarter of the period. A decrease in the sector angle leads to a decrease in the transmission time of the light flux and, accordingly, to an worsening of the frequency properties of the device.

Формул аизобретени Invention Formula

Claims

1. An automatic device for controlling the position of a mining combine in a formation profile, comprising a lens optically coupled through successively arranged synchronizer, diaphragm and lens

Fabry with a photovoltaic converter, the output of which is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the first input of the first key element, the output of which through the first integrating chain is connected to the first input of the comparison element, the first output of the synchronizer is connected to the second go of the first key element, that, in order to increase the noise immunity of the device by eliminating the influence of optical interference, a second key element and a second integrating chain, the output of which is connected to the second m input of the reference element, the output of the amplifier is connected to the first input of the second key element, the second output of the synchronizer is connected to the second input of the second key element,

2. A device according to claim 1, characterized in that the synchronizer comprises a scanning unit, a synchronizing disk and two pairs of LED-photodetectors, optically interconnected and located at diametrically opposite ends and on either side of the synchronizing disk containing a cutout in the form sector and located on the same shaft with the scanning unit made as part of a cylinder, the cross section of which represents a similar sector as the cutout of the synchronizing disk, the outputs of the photodetectors are the outputs of the synchronizer .

whether

h

zr

Phys .2

/f/gl./