Главная Специализация Продукция Предприятия потребители Цены Адрес предприятия
Лазерная автоматизированная система определения координат строительных конструкций
АИИСТ
Аннотация: Описана лазерная система определения координат для позиционирования инструмента или обьекта в плоскости при проведении строительных работ .Приведены технические данные системы.
C целью автоматизации работ по определению координат и наблюдений перемещений на плоскости предлагается лазерная триангуляционная система определения координат
АИИСТ.НИОКР и опытный образец АИИСТ были выполнены для ЧАЭС с целью позиционирования разгрузочно-загрузочной машины
( РЗМ) в реакторном зале .
Принцип действия АИИСТ
Система относится к категории управляющих - информационных и основана на принципе триангуляции [1], суть которого для конкретного применения состоит в следующем (рис 1).
Рис.1 Геометрическая схема АИИСТ. YO -уголковый отражатель, СК1 -сканер1, СК2 -сканер 2.
На поверхности обьекта располагается уголковый оптический отражатель УО, представляющий собой конструкционный набор из триппель-призм или вырезок из автомобильных световозвращателей (h=100-250мм) .
Уголковый отражатель способен возвращать падающий коллимированный пучок лазерного излучения ( длина волны 0,63 мкм) в пространственном угле, соответствующем
p /2 радиан.
В основании базы С ( на рис.1 - координата У) находятся сканеры СК-1 и СК-2 ( т.т. 1 и 2)- отдельные, неподвижно закрепленные, модули, осуществляющие электро-механическое сканирование рабочей зоны в горизонтальной плоскости параллельным коллимированным пучком лазерного излучения. Cканеры СК-1 и СК-2 осуществляют сканирование рабочей зоны асинхронно с частотой
w 1 и w 2 соответственно. В результате фиксирования временных отрезков T1 и T2 прохождения пучками сканеров углов a и b , под которыми из т.т.1 и 2 виден уголковый отражатель УО относительно базы С , производится расчет значений Х и Y,определяющих положения скафандра РЗМ в декартовой системе координат .Расчет ведется непрерывно с частотой сканирования по следующим формулам:
X= C
ґ sin a ґ sin b / sin (a + b ) (1)Y= C
ґ sin a ґ cos b / sin (a + b ) (2)a
= p / 4 ґ T1 ґ to1 (3)b
= p / 4 ґ T2 ґ to2 (4)где С-расстояние между сканерами СК-1 и СК-2 (основание базы), С=40 мм;
a
и b - углы видения УО из т.т.1 и 2 основания базы С;T1 и T2 - время прохождения углов
a и b пучками сканеров СК-1 и СК-2;to
1 и to2 - время прохождения пучками контрольных фотоприемников расположенных под углом 45° внутри сканера .Конструкция сканеров
.Сканеры представляют собой опто-механические устройства с электромеханическим приводом .
Сканеры располагаются на платформе, осуществляющей юстировку сканера c последующей фиксацией в рабочем положении. Излучатели находятся непосредственно в модуле сканера.
Разворот рабочего пучка сканером производится в зоне 360
° вокруг точки О.Для устранения влияния нестабильности частоты вращения двигателя сканера введена схема компенсации, построенная на базе L (рис 2.) и двух контрольных фотоприемниках КФП 1 и КФП 2, с помощью которой ведется мгновенный расчет угловой частоты
w 1 и w 2 по времени to1 и to2 прохождения пучком контрольных фотоприемников, формулы (3) и (4). При вращении призма сканера ПС производит “осмотр” пространства в плоскости сканирования. При попадании на уголковый отражатель О искомого объекта излучение возвращается и проходит приемный тракт.Общая схема автоматизации АИИСТ
АИИСТ состоит из автоматизированного рабочего места оператора АРМ на основе ЭВМ (IBM-PC\AT Celeron-800 ) и двух сканеров СК1 и СК2 (рис. 2). В полевых условиях рабочая станция может быть заменена портативной ЭВМ "NOTEBOOK".
С пульта АРМ осуществляется управление сканерами, наблюдение за движением объекта измерений, регистрация истории процесса движения обьекта.
В АРМ входят следующие устройства сопряжения :
- узел сопряжения со сканерами УСС ( контроллер ), служащий для предварительной обработки кодо- импульсной информации от фотоприемников и представления ее в цифровой форме протокола обмена с ЭВМ
- канал передачи информации (тип RS485 );
Сканеры содержат: полупроводниковый лазер , блок питания постоянного тока БП для обеспечения питающим напряжением 27В,+5В схем сканеров, блок измерительного фотоприемника ИФП для обеспечения избирательности в оптическом тракте для помещений с искуственным и естественным освещением с соотношением сигнал-шум на входе в оптический тракт равным 10, блоки контрольных фотоприемников КФП1 и КФП2, блок индикации БИУ.
Передача информации о временных отрезках прохождения рабочим пучком фотоприемников, осуществляется в виде последовательности импульсов, передаваемых от фотоприемников каждого сканера по отдельным физическим каналам типа "токовая петля" . Значение тока в петле связи ,соответствующее наличию импульса, равно 10 мА. В качестве опто-электронного датчика излучения измерительного фотоприемника использован фототранзистор типа FTR-09.
Технические данные ЛСОК
1.Зона определения координат 50ґ 50 м.
2.Точность определения координат 10 мм.
3.Частота выдачи информации о координате 2 Гц.
4. Питающее напряжение 220В ,50 Гц,сети переменного тока с заземленной нейтралью.
5.Длина волны квантового генератора 0,634 мкм .
6.Частота сканирования 27 Гц.
7.Оптическая мощность в передающем тракте не более 3,0 мВт.
8.Расходимость сканирующего пучка не более 1 мин.
9.Габаритные размеры сканера 540х320х320 мм.
10.Масса сканера 14 кГ.
Рис. 4 Структурная схема АИИСТ. СК1 и СК2 -сканеры, IBM PC/AT -компьютер, УСС -узел сопряжения со сканерами .
Предложенная система с успехом может быть применена в качестве юстировочно-измерительной в самолетостроении, кораблестроении и строительстве.
Использованная литература:
1. Лахно В.И.,Бондарь О.Е. О пространственно-временных преобразованиях в лазерных измерителях малых расстояний (структура пространственно- временных преобразований ). - В кн. Радиоэлектроника летательных аппаратов . Харьков ,Харьковский авиационный институт ,1977,вып.9.