Устройство для ввода в эвм и вывода из эвм информации о пространственной конфигурации объекта

 

Союз Севетскик

Социалистическиз

Республик

О П И С А Н И E „„, 0

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14Р878 (21) 2648502/18-24 )5$) М. Ктт.з

G 06 Р 3/03 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Государственный. комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 070383 ° Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 0 0383

) 53) УДК 681. 327. .11(088.8) (72) Автор изобретения

E 10.Малиновский

Всесоюзное научно-производственное объединение

"ВНИИстройдормаш" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА В ЭВМ И ВЫВОДА ИЗ ЭВМ

ИНФОРМАЦИИ О ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНФИГУРАЦИИ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к перифе- рийному оборудованию ЭВМ и предназначено для автоматизации процессов ввода в ЭВМ и вывода из ЭВМ специальной информации, связанной с конструированием пространственных объектов.

Известно устройство, предназначенное для ввода в ЭВМ информации о пространственном положении. неко» торых точек, принадлежащих поверхностям конструируемых пространственных объектов,. содержащее рукоятку, связанную с тремя датчиками линейных перемещений 11).

Недостатком известного устройст. ва является низкая производительность, обусловленная тем, что при вводе информации в ЭВМ в случае возникновения необходимости ввода координат некоторой плоскости оператор вынужден последовательно вводить координаты принадлежащих этой плоскости трех точек. Кроме того, известное устройство не предназначено для вывода информации о пространственной конфигурации объекта.

Целью изобретения является повышение производительности и удобства работы оператора.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода в ЭВМ и вывода иэ ЭВМ информации о пространственной конфигурации объекта, содержащее рукоятку с кнопками управления и три датчика линейных перемещений, выходы которых являются выходами устройства, введена подвижная по трем линейным координатам платформа, механически связанная с-.датчиками линейных перемещений по каждой степени ее подвижности, на платформе установлен трехстепенной угловой шарнир, механически соединенный с датчиками угловых перемещений по каждой иэ степеней его подвижности, к которому жестко присоединена пластина для визуализации вводимой и выводимой информации,.причем центр пересечения осей трехстепенного углового шарнира совмещен с точкой платформа, три линейные пространственные координаты которой вводятся. в ЭВМ, и одновременно лежит на плоскости пластины, с которой соединена рукоятка, по каждой из степеней подвижности платформы и трехстепенного углового шарнира установлены механически связанные с ними исполни1003061 тельный механизм и чпоавляемый тормозной узел, соединенный с кнопками управления, причем выходы датчиков угловых перемещений также являются выходами, а входы всех исполнительных механизмов — входами уст- 5 ройства.

На фиг. 1 изображено устройство, на фиг. 2 — схема соединения этого устройства с ЭВМ; на фиг. 3 - пример использования устройства для ввода в ЭВМ и вывода иэ ЭВМ информации о пространственной конфигуРации объекта в составе системы автоматизированного конструирования. устройство состоит из несущей рамы 1, на которой установлены направлякщие 2 и 3, вдоль которых на опорах 4 и 5 перемещается траверса б (координата Х). Вдоль траверсы б скользит каретка 7 (координата Z) по которой перемещается вертикальный стержень 8 (координата Y).

К нижнему концу стержня 8 присоединена подвижная платформа 9, несущая трехстепенной угловой шарнир, состоящий из шарнирно соединенных

Г-образных рычагов 10 и 11 (координатыы 9z и 9 ) . На рычаге 11 шарнирно закреплена стойка 12 (координата%1),к которой жестко присоединена рукоятка 13 с кнопками 14 управления и пластиной 15 для визуализации вводимой и выводимой информации.

Соответствующие каждой иэ степе.ней подвижности устройства, т.е. каждой иэ вводимых или выводимых 35 координат, датчик перемещений, исполнительный механизм и тормозной узел могут. быть выполнены в виде единого блока. Всего в устройстве имеется шесть таких блоков. Для 4g координат Х и Z на раме 1 установлены блоки 16 и 17, механически связанные, например, с помощью тросового привода, с траверсой б и кареткой 7 (тросы и их запасовка 4 не показаны). Для координаты Y на каретке 7 установлен аналогичный блок 18. Измерение, фиксация и изменение угловых координат t« V и .Й осъшествляются с помощью установленных на рычагах 10 и 12 и на подвиж- ной платформе 9 блоков соответственно 19, 20 и 21.

Для уравновешивания веса подвижной платформы 9 с установленным на ней оборудованием на каретке 7 установ- 55 лено специальное разгрузочное устройство 22, представляющее собой, например, спиральную пружину с предварительным натягом, удерживающее платформу с помощью тросика 23.

Кроме того, к раме 1 присоединена плоскость рабочего стола 24, содержащего пульт 25 для управления

ЭВМ и пульт 26 для управления вводом и выводом информации.

i 6S

Пример конкретного выполнения бл : ка, содержащего датчик перемещений, исполнительный механизм и тормозной узел, а также схема его подключения к ЭВМ представлены на фиг. 2, причем для примера выбран блок, соответствующий координате Vz

В корпусе подвижной платформы 9 на подшипниках 27 установлен полый вал 28, к одному иэ концов которого жестко присоединен Г-образный рычаг

10, а к другому — шестерня 29, связанная через редуктор 30 с исполнительным механизмом 31, выполненным, например, в виде шагового электродвигателя. На валу исполнительного механизма 31 установлен также электрически управляемый тормознон узел 32 и диск 33 датчика 34 угловых перемещений, подключенного через преобразователь 35 к одному иэ входов

ЗВМ 36. Соответствующий выход ЗВМ через усилитель 37 соединен с входом исполнительного механизма 31.

Для разгрузки руки оператбра от восприятия момента от неуравновешенных сил собственного веса элементов устройства между платформой

9 и валом 28 встроена предварительно напряженная спиральная пружина 38.

Управляющая катушка 39 тормозного узла 32 подключена к источнику питающего напряжения через последовательно соединенные нормальнозамкнутые кнопки 40 и 41 управления, первая иэ которых связана с рукояткой 13 (фиг. 1), а вторая, общая для всех тормозных узлов - с педалью 42 (фиг. 3) .

Общая схема включения устройства в аппаратурный комплекс, предназначенный для работы оператора на ЭВМ в ди« алоговом режиме, например, при выполнении работ по автоматизированному конструированию, приведена на фиг.3.

Здесь оператор находится непосредственно перед устройством, причем его правая рука находится на рукоятке 13,Для наблюдения за картиной сформированного пространственного объекта перед оператором установлен графический дисплей 43, а для получения твердой копии изображения — графопостроитель 44. ЭБМ 36 включает в комплект внешние запоминакщие устройства 45.

Работа с помощью устройства вводавывода производится следующим образом.

Оператор, отключив с помощью необходимой кнопки (или кнопок) 40, 41 торможение по выбранной координате с помощью рукоятки 13 перемещает плас тину 15 в нужное пространственное положение. При этом пластина выступает в качестве материального объекта виэуалиэирующего для оператора пространственное положение плоскости., ограничивающей объем конструируемого

1003061, объекта. Одновременно изменение положения плоскости в пространстве оператор может просматривать по ее следам на координатных осях на экране графического дисплея 4.3.

Выбрав необходимое положение плас-. 5 тины 15, оператор освобождает кнопку управления тормозным узлом, соответствующий исполнительнь;Л механизм сто порится и показания датчиков перемещения считываются в память ЭВМ 36. 10

Весь процесс конструирования объекта (детали, узла) выполняется последовательным перемещением оператором пластины 15 в нужное положение и заданием соответствующим программным 15 средствам ЭРМ 36 необходимых указаний по фиксированию заданных плоскостью координат и определению линий, образующихся при пересечении введенных плоскостей, а также объединению (или разделению) ограниченных введенными плоскостями объемов, При необходимости ввода цилиндрических поверхностей оператор ука-. зывает программным средствам какую иэ осей (X,Y или Z) необходимо принять в качестве оси цилиндра и дополнительно задает его радиус.

Процесс вывода информации на устройство выполняется следующим образом. Оператор дает программным средствам указание о том,. какую из сформированных в процессе конструирования плоскостей, ограничивающих пространственный объект, он желает вывести на устройство, после чего, З5 освободив с помощью выбранной кнопки или педали 42 соответствующие тормозные узлы, перемещает пластину

15 приблизительно в направлении сближения с выводимой плоскостью. 40

Программные средства обеспечивают в этот период .,вычисление длины перпендикуляра, опущенного иэ точки

A пластины координаты точки А фиксируются датчиками, входящими в бло- 45 ки 16 - 21) на выводимую плоскость, координаты которой хранятся в памяти ЭВМ. Программные средства обеспечивают разложение текущей длины пер.пендикуляра на составляющие вдоль всех осей координат и при приближении фактической длины каждой из составляющих перпендикуляра к некоторому заданному допуску включают реализованную программными средствами систему обратной связи, которая через55 преобразователь 35 подает управляющие сигналы на исполнительные механизмы в блоках 16-21. Последние обеспечивают перемещение пластинй 15 в заданное положение до тех пор, пока 60 зафиксированное датчиками фактическое положение пластины и вычисленное не сравнятся.

Описанный процесс происходит одновременно по всем координатам Х, У, Z,65

Ч, Ф, Ч и в конечном счете пластина

15 займет положение, определяемое координатами выводимой нз ЭВМ плоскости, т.е. обеспечит пространственную визуализацию — вывод этой плосс кости

Поскольку в предлагаемом устройстве оператору представляется воэмож- ность нечнслового диалога с ЭВМ, при котором, перемещая пластину в нужное положение, оператор имеет воэможность вводить одновременно шесть координат, время, необходимое для ввода информации, сокращается в

3-5 раз по сравнению с известными способами.

Аналогичное сокращение времени происходит при выводе координат. вместе с тем возможность нечислового вывода путем автоматической установки пластины в положение, соответствующее выводным координатам, исключает ошибки, возможные в процессе конструирования пространственных объектов, в тех случаях, когда необходимо осуществить припасовывание поверхностей конструируемых объектов.

Сокращение затрат времени на процесс обмена и уменьшение возможных ошибок обеспечивает повышение производительности труда и удобства работы сепаратора. формула изобретения

Устройство для ввода в ЭВМ и вывода иэ ЭВМ информации о пространственной конфигурации объекта, преимущественно для систем автоматизированного конструирования, содержащее рукоятку с кнопками управления и три датчика линейных перемещений, выходы которых .являются выходами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и удобства работы оператора, в устройство введена подвижная по трем линейным координатам платформа, механически связанная с датчиками линейных перемещений по каждой степени ее подвижности, на платформе установлен трехстепенной угловой шарнир, механически соединенный. с датчиками угловых перемещений. по каждой иэ степеней его подвижности, к которому жестко присоединена пластина для визуализации вводимой и выводимой информации, причем центр пересечения осей трехстепенного углового шарнира совмещен с точкой платформы, три линейные пространственные координаты которой вводятся в ЭВМ, и одновременно лежит на плоскости пластины, с которой соединена рукоятка, по каждой из степеней подвижности платформа и трехстепенного углового шарнира установлены механически свя1003061 иг эанные анные с ними исполнительный механизм и управляеьий тормозной узел, соединенный с кнопками управления, причем выходы датчиков угловых перемещений также являются выходами, а выходы всех исполнительных механизмов - входами устройства.

Источники информации, принятые Ьо внимание при экспертизе дистанционно-управляемые роботы-манипуляторы. Сб.статей. Сос тавители Алабян А.К. и Филатов А.М.

М., "Мир", 1976 с. 243-255 (прототип).

1003061

10030б1

Составитель Н. Васильев

Техред Т.Маточка Корректор Ю. Макаренко

РЕдактор О. Полозка

Заказ 1553/31 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4