2.2 Оптичні локаційні давачі

Оптичні локаційні давачі засновані на ефектах взаємодії світла з поверхнею об'єкту (віддзеркалення, поглинання, розсіяння і т. д.) і призначені для виявлення об'єктів в робочій зоні адаптивного робота і визначення таких параметрів, як координати об'єкту, його герметичні розміри, колір, структура.

Принцип визначення відстані за допомогою оптичного локаційного давача пояснює схема на рисунку 13.4.

Конденсований світловий потік від джерела світла 2 проектується дзеркалом 3 на дзеркало, що обертається, 1. Світловий потік відбивається дзеркалом і випромінюється для сканування поверхні об'єкту 6. На фіксованому напрямі в стороні від дзеркала 1 і на відповідній відстані встановлений приймач світла 4. Цей приймач має відповідну систему лінз 5 для прийому випромінювання тільки уздовж однієї лінії, що перетинає поверхню об'єкту 6. Оскільки дзеркало / обертається з певною частотою, фотоприймач приймає світлові імпульси одразу за два цикли частоти. При кожному попаданні дзеркала 1 в початкове положення видається сигнал запуску генератора імпульсів, який виробляє серію імпульсів синхронізації високої частоти. Ця серія імпульсів поступає на лічильник, який зупиняється в той момент, коли світловий потік потрапляє на фотоприймач. Покази лічильника перераховуються на кут повороту дзеркала, по якому шляхом тріангуляції визначають відстань до об'єкту. Базова довжина вимірювання, яка представляє собою вертикальну відстань між дзеркалом / і фотоприймачем, впливає на точність вимірювань. Чим більше ця базова довжина, тим вище точність вимірювань. Але дуже велика база викликає зменшення світлового потоку, що приймається.

Теоретична точність визначення відстані при дискретності вимірювання кута переміщення дзеркала 0,216 і базовій довжині 10 см склала 3,2 і 1,9 мм при базовій довжині в 20 см.

Оптичні локаційні давачі можуть бути використані як давачі безпеки і давачі виявлення об'єктів. ЗП з такими давачами і схема компоновки перетворювачів в захопленні приведене на рисунку 13.5. На пальцях захоплення розміщено 12 давачів, які сигналізують про наближення захоплення до об'єкту на відстань 2—3см. Давачі розташовані на кінцях пальців, на бічних і торцевих поверхнях.

2.3 Електромагнітні локаційні давачі

Електромагнітні методи локації засновані на взаємодії електромагнітного поля з металічними об'єктами різної форми. Сигнал перетворювача залежить від факторів:

• відстань між перетворювачем і об'єктом;

• електрична провідності;

• магнітна проникність:

• порушення суцільності матеріалу об'єкту;

• швидкість взаємного переміщення об'єкту і давача;

• форма об'єкту.

Залежно від частотного діапазону використовуваних полів виділяють методи:

• магнітний (частота хвиль магнітного поля до 200—300 Гц) ;

• вихорострумний (210²—510⁷ Гц);

• радіохвильовий (електоромагнітні хвилі сантиметрового та міліметрового діапазону , як правило, 3 і 8мм).

2.3.1 Магнітні давачі

Принцип дії магнітних давачів заснований на вимірюванні напруженості магнітного поля поблизу металевих об'єктів.

Магнітне поле поблизу об'єкту залежить від відстані до нього _і магнітних властивостей матеріалу, які, у свою чергу, залежать від структури металу і внутрішніх механічних напруг об'єкту. Це обумовлює можливість застосування електромагнітних методів для:

• виявлення феромагнітних тіл;

• вимірювання товщини (діапазон вимірювань 0,1—5 мм, похибка 10—20 %).

• контролю суцільності і структури феромагнітних матеріалів (розміри дефектів, що виявляються: довжина 5 мм, ширина 0,01—0,2 мм, глибина понад 0,1 мм, глибина залягання до 7 мм, відстань між перетворювачем і об'єктом до 3 мм);

• вимірювання відстаней до феромагнітних металевих об'єктів (діапазон вимірювання 10^-3—10² мм, похибка 3—5 %);

• їхніх лінійних і кутових переміщенні щодо вимірника поля (діапазон вимірювань 10^-3 - 10² мм, швидкість переміщень 0,005 —10 м/с, похибка вимірювань 3 -5 %);

• контроль товщини покрить на феромагнітній основі (матеріал покрить— провідні неферомагнітні метали і діелектричні плівки, діапазон вимірювань 10^-3—10 мм, похибка 10—20 %.).

• контроль структури металу і механічних напруг (для вуглецевих сталей в межах 10⁸—210⁹ Па, похибка 15-20 % верхньої межі.

Приклад конструктивного рішення давача на базі магнітопружного контакту для монтування в ЗП маніпулятора зображено на рисунку 13.6

Постійний магніт 3 і геркон 1 розташований в загальному пеналі 4, закріпленому на губках ЗП. Магнітний потік постійного магніту замикається через пластини геркона, забезпечуючи їх замкнуте положення. При наближенні губок ЗП до феромагнітних елеиентів 2 обладнання, що оточує робот, здійснюється шунтування магнітного потоку, тобто магнітний потік замикається через феромагнітні елементи обладнання. Контакти геркона розмикаються. Недоліки герконних давачів – невисока точність, що пояснюється малим градієнтом магнітного потоку і вплив зовнішніх факторів(температури, варіації повітряної щілини, зовнішніх магнітних полів).