SE458479B

SE458479B - Optical receiver for robot or projectile

Info

Publication number: SE458479B
Application number: SE8605333A
Authority: SE
Inventors: L-E Skagerlund
Original assignee: Bofors Ab
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1989-04-03
Also published as: SE8605333D0; SE8605333L

Abstract

Two reception parts (5,6) working together as a pair, each handle its own radiation lobe or group of lobes. Photodetectors (5,6) within the two reception parts form part of an electrical signal initiation circuit (6,5,B). The circuit, dependent upon the reception by the receiving parts of radiation lobes, produces in time separately occurring electrical signals (P1,P2) corresp. to the different input directions, and which are representative for each reception part (5,6). In the initiation circuit, the two reception parts give rise to electrical signals with different characteristics, and the signals are amplified and compared using a positive and negative threshold component. The signal monitoring component (7,8) designates, when the threshold component is exceeded, the reception part which remains being activated by the corresp. radiation lobe.

Description

458 4-79 I vidareutvecklingar av uppfinningstanken tas fasta på mottagningsdelar- nas inbördes placeringar i ett tvärsnittsplan genom enheten. Huvudkravet är därvid att mottagningsdelarna skall vara så riktade från varandra att den ena mottagningsdelen inte kan ta emot strålloh som är avsedd från den andra mottagningsdelen. Sett 1 nämnda tvärsnittsplan genom enheten är det fördelaktigt om vinkeln mellan mottagningsdelarna är stor. Före- träaesvis vznjes vinklar mellan i' 9o-1so°. 458 4-79 In further developments of the inventive concept, the mutual locations of the receiving parts are taken into account in a cross-sectional plane through the unit. The main requirement is that the receiving parts must be so directed away from each other that one receiving part cannot receive radiation which is intended from the other receiving part. Seen in the said cross-sectional plane through the unit, it is advantageous if the angle between the receiving parts is large. Preferably, angles are shown at between 90 DEG and 100 DEG.

I ytterligare utföringsformer av uppfinningstanken anges mera detaljerat hur mottagningsdelarna skall samverka i signalinitieringskretsen. I en föredragen utföringsform erhålles i signalinitieringskretsen signaler, t.ex. pulser, med motsatta tecken från de båda mottagningsdelarna. Det signalinitieringskretsen efterföljande pulserna avkännande organet kan innefatta två parallellt anordnade tröskelorgan. Mottagningsdelarnas fotodetektorer är inbördes sammankopplade och anslutna till potentialer så att nämnda pulser med olika tecken kan erhållas. Tröskelorganen är därvid så anordnade att det första tröskelorganet aktiveras för pulser från den första mottagningsdelen och det andra tröskelorganet aktiveras för pulser från den andra mottagningsdelen. Utpekningen erhålles på så sätt genom att ett av tröskelorganen blir aktiverat.In further embodiments of the inventive concept, it is stated in more detail how the receiving parts are to cooperate in the signal initiation circuit. In a preferred embodiment, signals are obtained in the signal initiation circuit, e.g. pulses, with opposite characters from the two receiving parts. The signal initiating circuit following the pulse sensing means may comprise two threshold means arranged in parallel. The photodetectors of the receiving parts are interconnected and connected to potentials so that said pulses with different signs can be obtained. The threshold means are then arranged such that the first threshold means is activated for pulses from the first receiving part and the second threshold means is activated for pulses from the second receiving part. The designation is thus obtained by activating one of the threshold means.

Mottagaren kan innefatta två eller flera par av mottagningsdelar. lnom resp par av mottagningsdelar kan dessa arbeta oberoende av övriga mot- tagningsdelar.The receiver may comprise two or more pairs of receiving parts. Within each pair of reception parts, these can work independently of the other reception parts.

Genom det i ovanstående föreslagna erhålles fördelar vid mottagning av pulsade optiska strållober som mottages i enheten. Den elektriska sig- nalinitieringen och signalbehandlingen blir framträdande enkel samtidigt som man effektivt kan hålla returspridningen på låg nivå.Through the above proposed, benefits are obtained in receiving pulsed optical beams received in the unit. The electrical signal initiation and signal processing becomes remarkably simple, while at the same time the return spread can be effectively kept at a low level.

En för närvarande föreslagen utföríngsform av en mottagare som uppvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall beskrivas i nedan- stående under samtidig hänvisning till bifogad ritning där ; figuren 1 från sidan och principiellt visar mottagarens applice- ring i en delvis visad robotkropp. 0 7 e I figuren är robotkroppen angiven med l och dess ceålrumaâel med 2.A presently proposed embodiment of a receiver having the features significant to the invention will be described below with simultaneous reference to the accompanying drawings therein; figure 1 from the side and in principle shows the receiver's application in a partially shown robot body. 0 7 e In the figure, the robot body is indicated by 1 and its target space by 2.

'Roboten är försedd med ett zonrör som visas endast i de delar som det beröres av föreliggande uppfinning. Således är zonrörets sändorgan icke utvisade, utan dessa förutsättes vara av sådan typ som avger den elekt- romagnetiska strålningen i form av smala dellober som tillsammans täcker hela omkretsen på roboten så att den utstrâlande optiska energin är runtomkringutsändande. Antalet dellober kan i och för sig variera utan att grundtanken för de i följande beskrivna principerna för mottagninge- funktionen berörs.The robot is provided with a zone tube which is shown only in the parts affected by the present invention. Thus, the transmitting means of the zone tube are not expelled, but these are assumed to be of the type which emit the electromagnetic radiation in the form of narrow sublobes which together cover the entire circumference of the robot so that the radiating optical energy is omnipresent. The number of sublobes can per se vary without affecting the basic idea of the principles for the reception function described below.

I figuren har visats två mottagna strållober 3 och 4, vilka utsänts från nämnda sändorgan och reflekterats på ett i figuren ej visat mål.The figure shows two received beams 3 and 4, which are emitted from said transmitting means and reflected on a target not shown in the figure.

Mottagaren i zonröret/roboten är indelad i åtminstone två mottagninge- delar 5 och 6, varvid den första mottagningsdelen 'är avsedd att motta den första strålloben 3 som infaller mot roboten i en riktning Rl och den andra mottagningsdelen 6 är avsedd att motta strålloben 4 som in- faller i en riktning R2. Nämnda riktningar Rl och R2 är i-det visade fallet diametralt motsatta varandra. I det generella fallet fungerar dock uppfinningen för andra inbördes infallsvinklar mellan riktningarna R] och R2. Kravet är att mottagningsdelarna måste vara riktade så ifrån varandra att den ena mottagningsdelen inte förmår motta den andra mot- tagningsdelens dellob då denna reflekteras på sitt största tilltänkta mål.The receiver in the zone tube / robot is divided into at least two receiving parts 5 and 6, the first receiving part 'being intended to receive the first beam lobe 3 incident on the robot in a direction R1 and the second receiving part 6 intended to receive the beam lobe 4 which falls in a direction R2. Said directions R1 and R2 are in the case shown diametrically opposite each other. In the general case, however, the invention works for other mutual angles of incidence between the directions R1 and R2. The requirement is that the receiving parts must be directed so apart that one receiving part is not able to receive the sublobe of the other receiving part as this is reflected on its greatest intended goal.

Resp mottagningsdel innefattar en sammanhrytningslins (kollimatorlins) 5' resp 6' och en fotodetektor 5" resp 6". Anoden Al i den första detektorn 5" är i en sammankopplingspunkt S sammankopplad med katoden X2 i detektorn 6”. Katoden Kl i detektorn S” är kopplad till pluspotential och anoden A2 i detektorn 6” är kopplad till minuspotential. Nämnda potentialer erhålles från ett batteri B i enheten, vilket batteri har en i och för sig känd jordníng J.Each receiving part comprises a collimating lens (collimator lens) 5 'and 6', respectively, and a photodetector 5 "and 6", respectively. The anode A1 in the first detector 5 "is connected at an interconnection point S to the cathode X2 in the detector 6". The cathode K1 in the detector S "is connected to positive potential and the anode A2 in detector 6" is connected to negative potential. Said potentials are obtained from a battery B in the unit, which battery has a per se known ground J.

Genomk den visade sammankopplingen av detektorerna 5" och 6"' kommer aktiveringarna av mottagningsdelarna 5 och 6 att förorsaka pulser P1 resp P2 av olika tecken. Genom att endast en lob vid ett och samma tillfälle reflekteras i målet kan pulserna Pl och P2 inte uppträda samtid igt . 458 4-79 -i En operationsförstärkare 7 av känt slag är ansluten med sin ingång 7a till nämnda sammankopplingspunkt S. Operationsförstärkarens utgång 7b är i sin tur ansluten till en tröskelkrets 8. Den senare innefattar två tröskelorgan 8a, Bb av i och för sig känd typ. I det visade fallet har tröskelorganen formen av komparator med två ingångar, varvid de första ingångarna 8a' resp 8b' är ansluten till utgången 7b på förstärkaren 7.Through the shown interconnection of the detectors 5 "and 6" ', the activations of the receiving parts 5 and 6 will cause pulses P1 and P2, respectively, of different characters. Because only one lobe is reflected in the target at one and the same time, the pulses P1 and P2 cannot occur simultaneously. An operational amplifier 7 of known type is connected with its input 7a to said connection point S. The output 7b of the operational amplifier is in turn connected to a threshold circuit 8. The latter comprises two threshold means 8a, Bb of per se known type. In the case shown, the threshold means are in the form of a comparator with two inputs, the first inputs 8a 'and 8b', respectively, being connected to the output 7b of the amplifier 7.

Ingångarna 8a" resp 8h" är anslutna till var sin referensspänning som åstadkomes med batteri B' resp B". Således är ingången Ba' ansluten till pluspotential och ingången 8b" till minuspotential.Inputs 8a "and 8h", respectively, are connected to their respective reference voltages which are produced by battery B 'and B', respectively. Thus, input Ba 'is connected to positive potential and input 8b "to negative potential.

Vid inkomande signal på ingångarna 8a' resp 8b" överstigande en viss amplitud som är inställd med hjälp av referensspänningen på 8a" resp 8b" erhålles aktiveringar av komparatorns 8a resp 8b utgång 8a"' resp 8b"'.Upon incoming signal on the inputs 8a 'and 8b "exceeding a certain amplitude which is set by means of the reference voltage of 8a" and 8b ", respectively, activations of the output 8a"' and 8b "'of the comparator 8a and 8b, respectively, are obtained.

Anordningen fungerar i korthet enligt följande. Vid en inkomande strål- lob 3 från riktningen Rl aktiveras mottagaren 5, i vars detektor 5" därvid pulsen P1 uppträder. Denna puls förstärkas i förstärkaren 7. Den förstärkta pulsen påföres ingången 8a'. Överstiger amplituden i pulsen P1 en förutbestämd storlek så-erhålles på utgång 8a"' en signal. Med hjälp av denna signal kan den sålunda vid tillfället aktiverade mottag- ningsdelen 5 utpekas.The device operates briefly as follows. At an incoming beam 3 from the direction R1, the receiver 5 is activated, in whose detector 5 "the pulse P1 then appears. This pulse is amplified in the amplifier 7. The amplified pulse is applied to the input 8a '. If the amplitude in the pulse P1 exceeds a predetermined magnitude, on output 8a "'a signal. By means of this signal, the reception part 5 thus activated at the moment can be designated.

On istället en strållob 4 uppträder 1 riktningen R2 aktiveras på motsva- rande sätt mottagningsdelen 6, vars detektor 6" ger pulsen P2. Sist- nämnda puls har ett tecken som är motsatt tecknet i pulsen Pl. Pulsen P2 förstärkas på motsvarande sätt i förstärkaren 7 och den förstärkta puls- en påföres ingången 8b'. På motsvarande sätt avger tröskeln 8b en signal på utgången 8b"'. Den aktiverade utgången utpekar sålunda mottagnings- delen 6 varje gång denna blir aktiverad av en inkomande strållob Å.If instead a beam lobe 4 appears in the direction R2, the receiving part 6 is activated in a corresponding manner, the detector 6 "of which gives the pulse P2. The latter pulse has a sign which is opposite the sign in the pulse P1. The pulse P2 is correspondingly amplified in the amplifier 7 and the amplified pulse is applied to the input 8b '. Correspondingly, the threshold 8b emits a signal at the output 8b "'. The activated output thus designates the receiving part 6 each time it is activated by an incoming beam.

Utpekningen kan användas inom roboten för styrning av funktioner inom densamma. 'i Genom att pulserna P1 och P2 är varandra motriktade kommer en subtrahe- ringseffekt av retursprídningen att erhållas i den visade kopplingen.The designation can be used within the robot to control functions within it. Because the pulses P1 and P2 are opposite to each other, a subtraction effect of the return spread will be obtained in the connection shown.

Detta ger ökade möjligheter till att åstadkomma ett högre signallbak- grunds-förhållande.This provides increased opportunities to achieve a higher signal background ratio.

I 458 479 Uppfinningen är inte begränsad till den i ovan såsom exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanken.In 458 479 The invention is not limited to the embodiment shown above as an example but can be subjected to modifications within the scope of the appended claims and the inventive concept.

Claims

458 4-79 ~' PATEl-TTIGAV458 4-79 ~ 'PATEl-TTIGAV

1. l. För enhet i form av robot (l), projektil, etc. avsedd optisk mot- tagare för mottagning av två eller flera reflekterade optiska strållober (3, 4) med olika infallsriktningar (Rl, R2) mot enheten, k ä n n e - t e c k n a d därav, att mottagaren innefattar två i ett par samverk- bara mottagningsdelar (5, 6) som är tilldelade var sin strallob eller grupp av strållober, att fotodetekteringsorgan (É", 6") ingående i de två mottagningsdelarna ingår i en elektrisk signalinitieringskrets (5' ' , 6' ' , B) som i beroende av mottagníngsdelarnas mottagning av resp strål- lober alstrar i tiden pga de olika infallsriktningarna skilt från var- andra uppträdande elektriska signaler (Pl, P2) som är representativa för resp mottagningsdel (5 resp 6), att de i signalinitieringskretsen ingå- ende fotodetekteringsorganen (5' ' , 6' ') är saxmnankopplade så att signal- erna initierade via resp mottagardel uppträder med olika tecken och resp sålunda uppträdande signal erhålles genom en addition av de båda mottag- ningsdelarnas signalbidrag, samt att signalerna avkânnande organ (7, 8) utpekar den av mottagningsdelarna som vid aktuellt tillfälle blir akti- verad av berörd strållob.1. l. For unit in the form of robot (l), projectile, etc. intended optical receiver for receiving two or more reflected optical beams (3, 4) with different directions of incidence (R1, R2) towards the unit, k ä - characterized in that the receiver comprises two in a pair of cooperable receiving parts (5, 6) each assigned to its own beam lobe or group of beams, that photodetecting means (É ", 6") included in the two receiving parts are included in an electrical signal initiation circuit (5 '', 6 '', B) which, depending on the reception of the receiving parts by the respective beams, generates in time due to the different directions of incidence separate from each other occurring electrical signals (P1, P2) which are representative of the respective receiving part ( 5 and 6), respectively, that the photodetecting means (5 '', 6 '') included in the signal initiation circuit are connected in such a way that the signals initiated via the respective receiver part appear with different characters and the respective signal thus occurring is obtained by an addition of the b the signal contribution of the receiving parts, and that the sensing means (7, 8) of the signals designate the one of the receiving parts which at the relevant time is activated by the affected beam.

2. Mottagare enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att mottagningsdelarna (S, 6) är anordnade att motta smala strållober och är tilldelade en sådan inbördes placering i ett tvârsnittsplan genom enheten att den ena mottagningsdelen har sin huvudriktning (Rl, R2) riktad vid sidan om ett med den andra mottagningsdelen detekterbart största mål.2. A receiver according to claim 1, characterized in that the receiving parts (S, 6) are arranged to receive narrow beam lobes and are assigned such a mutual placement in a cross-sectional plane by the unit that one receiving part has its main direction (R1, R2) directed. next to one of the largest targets detectable with the other receiving part.

3. Mottagare enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d däray, att de båda mottagningsdelarna har en inbördes placering-ijvâr- snittsplanet genom enheten som ligger mellan i 90-l80° och är företrä- desvis ca t 1800. . - I 7 458 479A receiver according to claim 1 or 2, characterized in that the two receiving parts have a mutual location-average plane through the unit which is between 90-180 ° and is preferably about 1800.. - I 7 458 479

4. Mottagare enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att anoden (Al) i det första fotodetekteringsorganet (5") är sammankopplad i en sammankopplingspunkt (S) med katoden (K2) i det andra fotodetekteringsorganet (6"), att katoden (Kl) i det första foto- detekteringsorganet (5") är ansluten till en pluspotentíal och att anoden (A2) i det andra fotodetekteringsorganet (6") är ansluten till en minuspotential .4. A receiver according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the anode (A1) in the first photodetecting means (5 ") is connected at an interconnection point (S) with the cathode (K2) in the second photodetecting means (6). "), that the cathode (K1) in the first photodetecting means (5") is connected to a positive potential and that the anode (A2) in the second photodetecting means (6 ") is connected to a negative potential.

5. Mottagare enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att de signalerna avkännande organet är anslutet till sammankopplings- punkten (5) och att tröskelorganen innefattar två parallellt anordnade tröskelorgan (8a, 8b) som är tilldelade var sin mottagardel (S resp 6).Receiver according to Claim 4, characterized in that the signal sensing means is connected to the interconnection point (5) and in that the threshold means comprise two threshold means (8a, 8b) arranged in parallel, each of which is assigned its own receiver part (S and 6, respectively). .

6. Mottagare enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att de parallellt anordnade tröskelorganen _(8a, Bb) via sina första ingångar (8a', 8b') avkänner uppträdande signaler och har sina andra ingångar (8a", 8b") kopplade till sådana potentialer att det första tröskelorganet (8a) reagerar för en av den första mottagningsdelen för- orsakad signal (Pl) och det andra tröskelorganet (8b) reagerar för en av den andra mottagningsdelen förorsakad signal (P2), varvid utpekningen av aktiverad mottagningsdel består i aktivering av motsvarande tröskelor- gans utgång (8a", 8b").Receiver according to Claim 5, characterized in that the parallel means (8a, Bb) arranged in parallel via their first inputs (8a ', 8b') sense occurring signals and have their second inputs (8a ", 8b") connected. to such potentials that the first threshold means (8a) responds to a signal (P1) caused by the first receiving part and the second threshold means (8b) reacts to a signal (P2) caused by the second receiving part, the designation of activated receiving part consisting in activation of the output of the corresponding threshold member (8a ", 8b").

7. Mottagare enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att _mel1an sammankopplingspunken (5) och nämnda tröskelorgan (Ba, 8b) är inkopplat ett förstärkníngsorgan (7), i form av operations- förstârkartyp.7. A receiver according to claim 5 or 6, characterized in that between the interconnection point (5) and said threshold means (Ba, 8b) a amplification means (7) is connected, in the form of an operational amplifier type.

8. Mottagare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den arbetar med elektriska signaler i form av pulser.Receiver according to one of the preceding claims, characterized in that it operates with electrical signals in the form of pulses.

9. ; Mottagare enligt något av föregående patentkrav, k ä n 3 e - t e c k n'a d därav, att mottagaren är indelad i två eller flera par av mottagningsdelar, och att nämnda par av mottagningsdelar arbetar obero- ende av varandra.9.; A receiver according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiver is divided into two or more pairs of receiving parts, and that said pair of receiving parts operate independently of each other.