Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok III.

Szakcikkek

Lézersugarak, lézeres műszerek és működési elvük III.

A lézerfényt érzékelő elektromos berendezések

Fényes nappal a lézerfény vizuális érzékelésének határt szab a sugárforrástól való távolság. Napfény hatására a lézerfény intenzitása annyira lecsökken, hogy 10-20 m távolságban már nem tudjuk ernyőn felfogni a lézert. A fotoelektromos érzékelők alkalmasak a már láthatatlan lézerfény ,,elővarázsolására”, és ezeket használják a földmunkagépek vezérlésére is.


Fotoelektromos érzékelők típusai:

- a fotóelemes érzékelő fény hatására mérhető feszültséget ad;
- a fotodiódás érzékelő fény hatására az ellenállását változtatja.

A detektor csak a megjelölt (modulált) lézerfényt tudja megkülönböztetni az egyéb zavaró fényhatásoktól. A lézersugarat, vagy lézersíkot érzékelő blokk vázlata látható a lenti ábrán, ahol a fény érzékelése és a jel erősítése két csatornában történik.



,,A” és ,,B” csatornában a fényelemek által szolgáltatott jelfeszültség felerősödik, majd a demodulátorba kerül, a modulációs frekvenciát leválasztják, és egy differenciálerősítővel hasonlítják össze a két csatorna jeleit. A diff. erősítőből két eltérő polaritású jel lép ki. A schmitt trigger fokozatok egy kapcsoló erősítőn keresztül működtetik a jelfogót. Mindig csak az egyik jelfogó kapcsol be attól függően, hogy az ,,A”, vagy a ,,B” csatornán lévő jelszint a nagyobb. Ha ,,A” és ,,B” értéke azonos, akkor ez a jelzés információt ad arra, hogy az érzékelés a sugármező közepén történik.

Ezzel a megoldással három helyzet határozható meg:
- az érzékelő a lézersugárhoz képest felső;
- középső ;
- illetve alsó helyzetben van.

A három helyzetnek megfelelő jel biztosítható, így a lézersugár vagy sík helyzete bemérhető. Ha ezeket a jelzéseket a munkagép mágneses szelepeinek vezérlésére fordítjuk, akkor a vezérlés teljes mértékben automatizálható. A lézerfényt a gépek vezérléséhez a síkkitűzésben használják, ahol a fényt forgó tükörrel, vagy hengerlencsével tudják szétteríteni, s így a referenciasíkot kialakítani. Magassági értelmű kitűzésekhez vízszintesen, míg vízszintes értelmű kitűzésekhez, pedig függőlegesen terítik a lézerfényt.

A fotódetektorok a lézerfény érzékelését háromféle módon jelezhetik:
a.) hangjelzéssel: szaggatott hang folyamatos sípolásba megy át;
b.) jelzőlámpa soron a fény helyzetének megfelelő lámpa világít;
c.) elektromos kimenettel munkagépek vezérléséhez.

Lézersugaras munkagépvezérlésnél az érzékelőket mereven szerelik a gépre. A fotódetektorok jeleivel a munkagépek hidraulikáinak mágnesszelepeit lehet vezérelni. A nem teljesen automatizált vezérlés esete, amikor a gépkezelőnek kell a hidraulikát állítani a megfelelő hang, illetve fényjelzésnek megfelelően (az előbb említett a.) és b.) eset).

Néhány lézeres vezérlési példa:
- magasságvezérlés: talajgyalu ekéjének vezérlése, vízszintes referenciasíkkal;
- irányvezérlés: pl. úszó kotrógépek, sín egyengetőgépek vezérlése, függőleges referenciasíkkal.

A magasság és irányvezérléseknél csak egy síkban kell vezérelni, ezért ezeket egydimenziós vezérléseknek nevezzük. Ennek a vezérlésnek a jellegrajzát mutatja az alábbi ábra.



Kétdimenziós vezérlésről beszélünk, ha egyszerre kell magasság és irányvezérlés is. Egyetlen álló lézersugarat két darab hengerlencsével alakítunk át a kétdimenziós vezérlésre alkalmas sugárkeresztté, melynek elvi sémáját az ábra mutatja.



Az így előállított két lézersík metszésvonala adja azt a tengelyt, amely mentén szabályozni kell a gépet. Ilyen vezérlés van például a fúrópajzsok és finiserek lézeres irányításánál. Eme vezérlési módot láthatjuk a következő ábrán.



Az egyes tételszámok megnevezései:

- 1. lézersugárkereszt;
- 2. fotocellák a függőleges mozgás meghatározásához;
- 3. 120 dB-es erősítők;
- 4. vezérlőkészülék;
- 5. fotocellák a vízszintes mozgás meghatározásához;
- 6. munkaérintkezők.

Szilasi Zsolt tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal

A cikk az alábi címen érhető el az interneten:

http://gepnet.hu/index.php?hea=3&art=426