Устройство для вычисления координат одномерного раскроя линейных неоднородных материалов

 

-УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИС , ЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОДНОМЕРНОГО РАСКРОЯ ЛИНЕЙНЫХ НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, соаержашее измерительный элемент, блок согласования, блок , сравнения, четыре элемента И, датчик линейных перемещений, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности, в него введены блок выделения . экстремалы1ых значений напряжений, блок памяти, второй блок сравнения, цва блока умножения, четыре блока целения, три блока вычитания, блок удвоения, два блока логарифмирования, пять элементов И, блок регистрации и блок задания onojsioro .-напряжения, причем выход датчика линейных перемещений подключен к первым входам первого и вторюго элементов И, выход измерительного элемента через блок согласования соединен с входом блока выделения экстремальных значений напряжений вы|ХОД которого подключен к первым третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, BTOfx e входы второтЬ пятого и шестого элементов И соединены с первым информационным входом yci ройства, второй информационный вход которого соединен с вторыми входами {Ю1 iBkJro , третьего и четвертого элементов И, входы блока памяти с первого по седьмой подключены соответственно к выходам первого, второго, седьмогоТ третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первый н второй выходы блока памяти соединены соответственно с входами первого блока вычитания, выход которого подключен к первому вхо;ду седьмого элемента И, второй вход ко . , торого соединен с третьим выходом бло jKa памяти, четвертый ььрсод которого подключен к первым входам первого и второго блоков умножения, выход первого блока умножения соединён с первым вхо« дом первого блока деления, выход восьмого элемента И соединен с первым входом (Л второго блока деления, выход которого соединен с входом блока логари ь .мирования, выход которого подключ ен к второму входу второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом третьего блока деления, выход четвертого блока дедения через последовательно соединенные второй блох, логарифмирования :л и блок удвоения подключен к второму вхо ду третьего блока деления, первый выел :ход блока задания опорного напряжения соединен с первым входом первого блока .сравнения и с первым входом второго блока вычитания, второй выход подключен к второму входу второго блока деления я к первому входу Btoporo блока сравнения, выхоп которого через первый элемент коммутации соединен с первым входом ; восьмого э темента И, второй вход которого , второй вход jвторого блока сраенейия , nepiibie входь четвертого блока деления и блока регистрации соединены с . пятым вьосодом блока памяти, шестой выход которого соединен .с вторым вхо

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ -, РЕСПУБЛИН ((9) Я() (П(Sm Сo

1 /20

Г (L (I ((ОПИСАНИЕ HSOSPETEHlfl8

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРыпФ,(21) 3474888/18-24 ((22 } 22.07.82 (46) 30. 10.83. Бюп, M 40 (72) И. И. Белая, Н. К. Гузенко, О; К. Илюнин и В; В, Сергей ук (53) 681.325.22 (088 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

34 902021,кл. Q 06 Г 15 20, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 813437, кл. Q 06 t- 15/20, 1977 (прототип). (54)(57) устРойстВО Для Вычис,ЛИНИЯ КООРДИНАТ ОДНОМЕ НОГО

РАСКРОЯ ЛИНЕЙНЫХ НЕОДНОРОДНЫХ

МАТЕРИАЛОВ, соаержашее измеритель» ный элемент, блок согласования, блок, сравнения, четыре элемента И, цатчик линейных перемешений, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок выцеле ния. экстремальных значений напряжений, блок памяти, второй блок сравнения, два блока умножения, четыре блока деления, три блока вычитания, блок уавоения, цва блока логарифмирования, пять эле ментов И, блок регистрации и блок зааайия опорного напряжения, причем вы хоц аатчика линейных перемешений под ключен к первым входам первого и второго элементов И, выхоц измерительно го элемента через блок согласования соединен с вхоцом блока выделения ) экстремальных значений напряжений, вы,ход которого подключен к первым вхо»

7гам третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вторые вхоцы второго, пятого и шестого элементов И соецине ны с первым информационным входом усь ройства, второй информационный ВхОд ко торого соеаинен с вторыми вхоцами пер вого, третьего и четвертого эпементов И, вхоцы блока памяти с первого по сецьмой поцключены соответственно к выхоцам первого, второго, сецьмого, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первый и второй выхоцы блока памяти смцинены соответственно с вхоаами первого блока вычитания, выход которого подключен к первому вхо ,цу седьмого элемента И, второй вхоц ко ,торого соединен с третьим выхоцом бло;ка памяти, четвертый выход которого поцключен к первым вхоцам первого и второго блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с первым sxo цом первого блока аеления, выхоц восьмого элемента И соеаинен с первым входом второго блока деления, выхоц которого соецинен с вхоцом первого блока логарифмирования, выхоц которого поцключен к второму входу второго блока умнаькения, выхоц которого соеаинен с первым входом третьего блока деления, выход четвертого блока деления через поспецовательно сое» диненные второй блок логарифмирования и блок удвоения поцкпючен к второму входу третьего блока цепения, первый вы хоц блока задания опорного напряжения соединен с первым вхоцом первого блока сравнения и с первым вхоцом второго блока вычитания, второй выход поцключен к второму sxoay второго блока целения и к первому вхоау второго блока сравнения, выход которого через первый элемент коммутации соецинен с первым вхоцом восьмого элемента И, второй sxoa которого, второй вхоц (второго блока срав нения, первые вхоцы четвертОго блока деления и блока регистрации соеаинеиы с пятым выходом блока памяти, шестой выход которого соединен.с вторым вхо.

1081544 цом блока регистрации, с первыми вх6ца. ми цевятого элемента И и третьего блсьas вычитания, сецьмой вых6ц блока памрти подключен к третьему входу бло ка регистрации и к второму входу четвертого блока деления, восьмой выхоц подключен к четвертому вхоцу блока ре гистрации и к вторым вхоцам первого блока сравнении и третьего блока вычи-; тания, выход которого соединен с вторым.входом первого блока целения, выхоц которого и выхоц первого блока cpas 1 нения соединены с пятым входом блока ра ;

IHcTpalIHH и с первым вхоцом останова

Изобретение относится к вычислйтель ной технике и может быть использовано для измерения параметров и опрецеления координат одномерного раскроя линейных неоднородных ма.териалов, в частности для измерения удельного сопротивления полупровоцниковых моно» кристаллических слитков и их раскроя.

Известно устройство для поиска опти» мального решения зацачи одномерного раскроя, соцеркащее блоки ввода, сравнения, коммутации, шифратор, масштабные резисторы, элемент И, операционные усилители, генератор тактовых импульсов, регистр сцвига flJ

Данное устройство обладает нецостаточной точностью, необхоцимой для из мерения удельного сопротивления полупроводниковых монокристаллических слитков и их раскроя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

l. вычислительное устройство цля поиска оптимального решения эацачи одномерно го раскроя, содержащее блок ввоца, блоки коммутации, масштабные резисторы, опе раиионные усилители, блок сравнения, элементы И, цешифратор, .;.четчик импульсов, блок управления, регистр, логический блок формирования сигналов„

Э1о устройство реализует алгоритм оп« тималь ного размещения точек раскроя с учетом ограничения по длине, налагаемого на сортовую часть. слитка $2(Однако это устройство требует наличия на входе информации о координа,тах блока задания опорного нагряжения, вход пуска которого является входом пус» ка устройства, выход первого блока срав нения через второй элемент коммутации соецинен с вторым входом девятого элемента И, выход которого подключен к второму входу второго блока вычитанж, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выхоцы третьего блока деления и второго блока сравнения соединены с вторым входом останова блока задания опорного напряже1

; ния и с шестым входом блока регистрации„,точек раскроя. Оно не позволяет опре делить коорцинаты оцномерного раскроя по детерминированной модели распределения уцельного сопротивления по цли5 не слитка с использованием параметров разброса удельного сопротивления по объему и сечению слитка.

Бель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель постигается тем, что в устройство цля вычисления координат одномерного раскроя линейных неоднородных мате риалов, содержащее

15 измерительный элемент, блок согласования, блок сравнения, четыре элемента И, датчик линейных перемещений, введены блок выделения экстремальных значений напряжений, блок памяти, второй

20 блок сравнения, цва блока умножения, четыре блока целения, три блока вычитания, блок удвоения, цва блока логарифмирования, пять элементов И, блок регист рации и блок задания опорного напряжения, причем выхоц датчика линейных пе ремещений подключен к первым входам первого и второго элементов И, выхоц измерительного элемента через блок сог ласования соецинен с входом блока выделения экстремальных значений напряжеЗО ний, выхоц которого подключен к первым входам третьего, четвертого, пятого и. ,шестого элементов И, вторые входы второ го, пятого и шестого элементов И соединены спервым информационны,м входом устройства, второй информационный вход которого соединен с вторыми входами

1051544 первого, третьего и четвертого элементов. И, входы блока памяти с первого по седьмой подключены соответственно к выходам первого, второго, седьмого, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первый и второй выхоцы блока памяти соединены соответственно с входами первого блока вычитания, выход которого поцключен к первому вхоцу седьмого элемента И, второй вход кото- 1О рого соединен с третьим выходом блока памяти, четвертый выход которого под- ключен к первым входам первого и втО» рого блоков умножения, выход первого . блока умножения соединен с первым . 15 входом первого блока деления, выхоц восьмого элемента И соединен с первым вхоцом второго блока деления, выход которого соединен с входом первого блока логарифмирования, выхоц которого щ поцключен к второму вхоцу второго блока умножения, sblxoa которого соецинен с первым входом третьего блока деления, выход четвертого блока деления через последовательно соециненные вто рой блок логарифмирования и .блок óaâîения подключен к второму вхоцу третьего блока целения, первый выхоц блока задания опорного напряжения .соецинен с первым входом первого блока сравне- ЗО ния и с первым входом второго блока вычитания, второй выход подключен к второму вхоцу второго блока деления и к первому входу второго блока сравне ния, выход которого через первый эле- 35 мент коммутации соединен с первым входом восьмого элемента И, второй вход которого, второй вхоц второго блэ ка сравнения, первые вхоцы четвертого блока деления и блока регистрации сое- <О динены с пятым выхоцом блока памяти, шестой выхоц которого соединен с вторым вхоцом блока регистрации, с первыу. и входами цевятого элемента И и третьего блока вычитания, сецьмой выход 4> лока памяти подключен к третьему вхо цу блока регистрации и к второму вхоцу четвертого блока целения, восьмой вы ход подключен к четвертому вхоцу блока регистрации и к вторым вхоцам первого блока сравнения и третьего блока вычитания, выхоц которого соединен с вторым ,входом первого блока деления, выход ,KoTopoFo и выход первого блока срав нения соецинены с пятым вхоцом блока, >> регистрации и с первым входом останова блока задания опорного напряжения, вход: ,пуска которого является вхоцом пуска устройства, выход первого блока сравнения через второй элемент коммутации соединен с вторым вхоцом цевятого элемента И, выхоц которого подключен к второму входу второго блока вычитания, выхоц которого соецинен с вторым вхоцом первого блока умножения, выхо» ды третьего блока целения и второго блока сравнения соединены с вторым вхоцом останова блока задания опорного! напряжения и с шестым входом блока регистрации.

На чертеже прецставлена схема усч. ройс тва.

Устройство для вычисления коорци нат одномерного раскроя линейных неоднородных материалов имеет входы 1 и 2; измерительный элемент 3; датчик 4 линейных перемещений; блок 5 согласования; блок 6 вьщеления экстремальных значений напряжений; элементы И 7-15; блок 16 памяти; блоки 1719 вычитания; блоки 20 и 21 умножения; блоки 22-25 деления, блоки 26, 27 логарифмирования; блоки 28 и 29 сравнения; блок 30 удвоения; блок 31 задания опорного напряжения; блок 32 регистрации, элементы 33 и 34 коммутации.

Измерительный элемент 3, механически совмещенный с датчиком 4 и соеди ненный с блоком 5,выполняют функции ввода данных. Блоки 28 и 29 сравнения рассчитаны на выходной сигнал трех уровней — нулевого и двух ециничных с противоположными знаками. Блок 31 имеет два sxoaa "Стоп, вход Пуск и два выхода с напряжениями, пропорциональными границам допустимого номинального удельного сопротивления. Установка этих напряжений в соответствии с требуемыми величинами удельного сопротивления цля конкретных марок слиъкЬв. осуществляется вручную. Этот блок может быть реализован с прима ением регулируемого источника опорного напряжения на цва выхоца, кнопки Пуск и двух реле, отключающих подачу напря-" жений по сигналам Стоп .

Блок 6 предназначен для выделения экстремальных (минимального и максималыт"о) значений удельного сопротив ления. В качестве элементов 33 и 34 коммутации могут быть применены циоцы.

Устройство работает следующим образом.

В исхоцном состоянии в блоке 16 памяти записаны нули, измерительный элемент 3 вместе с цатчиком 4 линей,ных перемещений находится на левом торце слитка. Блок 31 находится в состоянии "Стоп", т.е. на его выходах напряжения; соответствующие пределам номинального значения удельного сопротивления на торцах слитка, отсутствуют.

При включении кнопки вхоца 2 измерительный элемент 3 проиэвоцит измерение уцельного сопротивления на левом торце слитка в четырнадцати точках.

Сигналы, соответствующие этим значениям, через блок 5 согласования посту пают на блок 6 вьшеления экстремальных значений и сигналов, соответствук - 15 ших максимальному и минимальному значениям удельного сопротивления на этом торце слитка, которые через элементы

И 9 и 10 соответственно. заносятся в четвертую и пятую ячейки блока 16 памя 20 ти и поступают на блок 32 регистрации. По максимальному показанию оператор может визуально фиксировать необхоцимость раскроя левой части слитKBэ 25

В этом же положении измерительного элемента 3 совмещенный с ним датчик 4 линейных перемешений формирует на своем, выходе сигнал, соответствующий коорпи нате левого торца слитка, который через 36 элемент И 7 заносится и первую ячейку

6 ока 16 памяти. с- °

Затем измерительный элемент 3 вмес ге с датчиком 4 линейных перемещений перевоцится на правый торец слит

35 ка. В этом положении при нажатии кнопки входа 1 проиэвоцится измерение удельного сопротивления в четырнадцати точках этого торца. Соответствующие этим значениям удельного сопротивлении сигналы, поступив на блок 5, сортируются далее блоком 6, На его выходе формируются экстремальные до значению сиг палы, соответствуюшие максимальному и минимальному значениям удельного

45 сопротивления на правом торце слитка, которые через элементы И 11 и 12 заносятся соотвегственио в шесгую и седьмую ячейки блока 16 памяти и регистрируются блоком 32. По минималь ному показанию оператор может визуаль-. но фиксировать необхоцимость раскроя правой части слитка. Находясь на этом торце слитка, цатчик 4 линейных перемещений формирует сигнал, соответствующий его коорцинате, который через элемент И 8 заносится во вторую ячейку блока 16 памяти.

С выходов блока 16 памяти сигналы подаются на входы блока 17 вычитания, на выходе которого образуется раэност ный сигнал, поступающий на ахоп элемента И 13. На другой вход этого эле;.:,=-нта И 13 подается си1нал в обратном коде с инверсного выхода блока 16 памяти. Так как в исходном состоянии в третьей ячейке блока памяти записан нуль, то разностный сигнал, пройдя через элемент И 1 3, заносится в третью ячейку блока памяти. После этого ., на вхоп элемента И 13 с инверсного вхоца блока 16 памяти поступает запрет на прохождение разиостного сит нала.

К этому моменту времени в устройство видена вся необходимая информация цля раскроя: экстремальные значения упельного сопротивления на крайних торцах слитка p (Q),P „(9), P (t,), р „(„) и его длина I,.

Устройство готово к работе.

При поступлении команды "Пуск" с выхода блока 31 сигнал, соответствующий нижней допустимой границе номинального сопротивления Р и, поступает на вхоц блока 28 сравнения, на второй вхоц которого поцан сигнал 0 p„ ) c выхода блока памяти.

На выходе блока 28 сравнения в случае 0 в„, I - -0 „> 4 О формируется отрицательный разрешающий си1 3 сал nо торь-:й через элемент 33 поступив .:, акоп элемента И 15, на второй ахоп которого подан сигнал Up„(O) с выхоца блбка 16 памяти. Одновременно этот сигнал поцается на вход блока 19 вычитания, на второй вход которого с выхоца блока памяти подан сигнал U р„(1,1 . Прошедший через элемент И 15 сигнал Ор„(01 поступает на вхоц блока 18 вычитания, на exon которого подан с выхода блока.

31 сигнал U p Ha выходе блока

18 вычитания формируется раэностный си нал Ц д ((ф p ), (), который поступает на вход блока 20 умножения, Не другом входе которого находится сигнал U пропорциональный длине слитка. С выхода этого блока 20 умножения сигнал посту пает на вхоц блока 22 деления, на цругой вход которого подан сигнал с выхоца блока 19 вычитания.

Выхоцной сигнал блока 22 деления, несущий информацию о координате точки. раскроя части слитка, поступает на вход бпока 32 и на вхоц останова блока 31, воза рашая его в исходное сос тоян ие, 10

Если на выхоце блока 28 сравнения

; формируется либо нулевой,либб Йоложительt ный разностный сигнал,что соответствует ситуации, когца минимальное удельное сопротивление на правом торце слитка нахоцится в пределах номинального значения, элемент 33 закрыт, блок 31 возвращается этим сигналом в исхоцное состояние. Такое состояние „:тройства говорит об отсутствии необхоцимости раскроя правой с... части слитка.

При подаче с выхода блока 31 сигнала lJ 9+k, ° соответствующего eepr: ней допустимой границе номинального уцельного сопротивления, на вход блока 29 сравнения и вхоц блока 23 целения, работа устройства протекает слецуюшим образом.

Блок 29 сравнивает сигнал U «(,), по ступающий с выхода блока памяти, с сигналом 0 « . В случае формирования на выхопе блока 29 сравнения положительного сигнала, что соответствует ситуации, когаа максимальное удельное сопротивление на левом торце слитка выше верхней допустимой границы номинального, элемент 34 открыт. Поэтому . элемент И 14 пропускает сигнал 0 »п с выхода блока памяти на вхоп блока 23 деления, на вхоц которого подан сигнал с выхода блока 31. На выхоце блока 23 деления форМируется сигнал, который поцается на вход блока 26 логарифмирования. Сформированные на выходе блока 26 логарифмирования и выхоце блока памяти сигналы поступают на вхоцы блока 21 умножений.

В результате попачи с четвертой и шестой ячеек блока 16 памяти на входы, блока 2 4 целвния сигналов ) «(о) и О„е() на его выхоце формируется сиг нал, который поступает на вхоц блока 27 логарифмирования. Выходнойсигнал блока 27 удваивается блоком 30 и посту пает на вход блока 25 деления, на входе которого нахоцится сигнал, поступив ший с выхоца блока 21 умножения. Вы ходной сигнал блока 25 целения, несущий информацию о координате точки раскроя левой части слитка, поступает на вхоц блока 32 и на вход останова блока 31.

51544 8 нич, элемент 34 закрыт, блок 31 возвращается этим сигналом в исхопное состояние.

Такое состояние говорит об отсутствия

5 необходимости раскроя левой части слит с, KB.

После осуществления операции раскроя слитка. в местах, коорцинаты которых были опрепелены данным устройством, послепний устанавливается в исхоцное положение для контроля удельного сопротивления на его торцах. В случае необхоцимости коррекции раскроя, которая может возникнуть за счет нали15 чия случайной составляющей модели рас препеления удельного сопротивления по алине слитка, работа устройства осушест вляется аналогичным образом. Слиток

20 устанавливается в исходное состояние, при котором измерительный элемент 3 вместе с датчиком 4 линейных перемешений нахопится на его Левом торце. При включении кнопки вхопа 2 проиэвоцится запись координаты левого торна, а также максимального и минимального значений удельного сопротивления на этом торце слитка в первую, четвертую и пятую ячейки блока 16 памяти. Затем измерительный элемент 3 вместе с цат30 чиком 4- линейных перемешений перево; цится на правый торец слитка. При нажатии кнопки вхоца 1 произвоцится запись координаты правого торца слитка, а также максимального и минимального значений удельного сопротивления на этом торце ю вторую, шестую и седьмую ячейки блока памяти.

Блок регистрации представляет результаты измерения удельного сопротивления на обоих торцах, а при поступлении сигнала "Пуск и координаты раскроя цанного слитка.

Устройство выполнит не только функ4S цию измерения удельного сопротивления, но и позволит опреаелить координаты одномерного раскроя как корни функций, опрепеляемых следующими уравнениями:

Если на выхоае блока 29 сравнении формируется либо нулевой, либо отрицательный сигнал, что соответствует ситу ации, когда - максимальное уцельное со аротивление на левом торце слитка на коцится в прецелах номинального значе гце "(Q) и „(0) - экстремальные значе55 ния удельного сопротивления на левом торце слитка; о И 8» — параметры функций.

9 1051

Решения этих уравнений цают слепующие выражения пля коорцинат одномерного раскроя слитка:

) (o>

L Pn (3) E(,(0) - р,„ .). (o1», g+ (0) — P» ().) где Ь - длина слитка;;

10 ) 6„ п„H- верхняя и нижняя границы й»

Номинального упельного со544

6221

Известный

Предлагаемый

27088

29904

33309

35 495

18,68

1,5,75

5591 сырья, снижению себестоимости данного

25 вина продукции и уменьшению, временных затрат оператора.

Таким образом, благопаря введению в модель распределения удельного сопро» тивления параметров разброса, рассмотренное устройство повысит. точность про» цедуры раскроя, что буцет способствовать эффективности и производительности обработки монокристаллических слитков.

ВНИИПИ Заказ 8667/48 Тираж 706 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы Видно, что количество от ходов при раскрое по преплагаемому варианту уменыпейо на 2,93%.

Если учесть, что в производстве полупроводниковых монокристаллических слитков средний выход йроцукции в гоцную составляет 45%, то сбережение дорогостояшего материала в размере 3% путем повышения точности определения координат раскроя приведет к экономии

10 противления цля конкретной марки слитка

«(цл (Ц экстремальные значения удельФ " » ного сопротивления на первом торце слитка.

Целесообразность применения устройства пемонстрирует таблица, в которой представлены результаты опытной эксплуатации предлагаемого алгоритма опрецеления коорцинат раскроя, заложенного в схему устройства, в сравнении с базо вым вариантом.