Система для двухкоординатного позиционирования

 

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в программных системах двухкоординатного позиционирования . Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном обеспечении перемещения в заданном направлении с начального момента позиционирования. Система содержит блок ввода программы, устройство управления, коммутаторы, координатные приводы,датчики положения , блок коррекции, логический блок, регуляторы положения с изменяемым уровнем ограничения. Перемещения в точки, лежащие в зоне нечувствительности , ведутся автономно по обеим координатам и, как следствие этого, окончательное позиционирование на заданной точке производится тоже автономно по обеим координатам, поэтому данная система не имеет отрицательного влияния на точность позиционирования . систему двухкоординатного позиционирования целесообразно использовать в координатно-сверлильньрс, координатно-расточных станках, для управления манипуляторов . 4 ил. с (О сл IND 4 QD |ib 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1249484

Al (51) 4 G 05 В 19/39

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3825134/24-24 (22) 18.12.84 (46) 07.08.86. Бюл. Р 29 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) В.10.Гяляжявичюс и М.К.Сталненис (53) 621.503.55 (088.8) (56) Корытин А.И. и др. Автоматизация типовых технологических процес- сов и промышленных установок. КиевОдесса: Высшая школа., 1980, с.316318, рис.10,6.

Авторское свидетельство СССР

У 1070512, кл. G 05 В 19/39, 1982 ° (54) СИСТЕМА ДЛЯ ДВУХКООРДИНАТНОГО

ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в программных системах двухкоординатного позиционирования. Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном обеспечении перемещения в заданном направлении с начального момента позиционирования. Система содержит блок ввода программы, устройство управления, коммутаторы, координатные приводы, датчики положения, блок коррекции, логический блок, регуляторы положения с изменяемым уровнем ограничения. Перемещения в точки, лежащие в зоне нечувствительности, ведутся автономно по обеим координатам и, как следствие этого, окончательное позиционирование на заданной точке производится тоже автономно по обеим координатам, поэтому данная система не имеет отри. цательного влияния на точность позиционирования. Дарую си"тему двухкоординатного позиционирования целесообразно испольэовать в координат но-сверлильных, координатно-расточных станках, для управления манипуляторов . 4 ил.

1249484 и второй выход устройства упр вления подключается к первому входу блока 9 оси и

0 к

"ььц =

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в программных системах двухкоординатного позициони рования.

Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном обеспечении перемещения в заданном .направлении с начального момента процесса позиционирования.

На фиг.l представлена блок-схема двухкоординатной системы позиционирования; на фиг.2 — JjcTpoHcY Ho управления; на фиг.3 — 4 — временные диаграммы работы системы.

Система содержит блок 1 ввода программы, устройство 2 управления,„ коммутаторы 3 и 4, координатные приводы 5 и б, датчики положения 7 и

8, блок 9 коррекции, коммутатор 10„ логический блок 11, регуляторы 12 и 13 положения с изменяемым уровнем ограничения.

Блок 1 ввода программы гредназначен для задания конечных координат позиционирования в цифровой форме согласно заданной программе и Hüäç сигнала об окончании позиционирования. В качестве блока ввода могут быть использованы микропроцессор, 11В11 или пульт ручного управления, например контроллер.

Устройство 2 управления выполнено по схеме (фиг.2). Оно состоит из последовательно по каждой координате соединенных реверсивного счетчика 14 и преобразователя 15 код- напряжение,элемента ИЛИ 16, входы кото pol;0 подключены к выходам реверсивного счетчика 14, а выход — по каждой координате к соответствующему

1 йходу элемента Й 17, с выхода которого снимается сигнал об окончании коррекции.

Коммутаторы 3 и 4 предназначены для подключения выхода блока 9 коррек. ции к управляющему входу регуляторов 12 или 13, в зависимости от соотношения заданных перемещений по каждой координате. !

О Координатные приводы 5 и 6 осуществляют координатные перемещения, Датчики 7 и 8 преобразуют коорди.натные перемещения в унитарный код, который поступает на соответствую-!

5 щие входы реверсивных счетчиков блока 2 управления. Например, датчи<62 ки линейных перемещений BE

Блок 9 коррекции вырабатывает сигнал функционально зависящий от соУ

20 отношения заданных перемещений, т. е. представляет собой делитель аналоговых сигналов на основе перемножителя.

Логический блок 11 предназначен

25 для управления коммутаторами 3,4 и !О в соответствии с рассогласованиями по каждой координате. Логический блок 11 выполнен в виде двух. порогового компаратора, входы которого пбдключены к соответствующим выходам устройства управления 2, а выход подключен к управляющим входам коммутаторов 3,4 и 10.

Функция логического блока 11 заключается в том, что он формирует

35 сигнал управления коммутаторами 3

4 и 10 согласно закону если (ьХ1 — m1б71> Е если - Е «(! ь Х - и 1дЦ (Е если )дХ!-е la91а-Е ч„ при

V ÅàÕ позиционирования и подается на соответствуищий вход блока 1 ввода программы.

Коммутатор 10 представляет собой электронное реле, управляемое выходным напряжением логического блока !1 следующим образом; если Ь Х I — я к (- Я, первый выход устройства управления 2 подключен к первому входу блока 9 коррекции и второй вы" ход устройства управления подключен к второму входу блока коррекции; если 1 АХ! — m 1д Х1) Е, первый выход устройства управления 2 подключае ся к второму входу блока 9 коррекции

45 Регуляторы 12 и 13 представляют собой регулируемые усилителиограничители, уровень ограничения которых изменяется в соответствии с сигналом, снимаемым с выхода блока 9 коррекции при подключении последнего к управляющим входам одного из регуляторов посредством комму. таторов 3 или 4.

Система работает следующим образом.

Блок 1 ввода программы согласно программе выдает координаты точки позиционирования + Х„, Уев цифроI 249484

20 коэффициент я опре К так

4 max деляет соотношение максимально допустимых скоростей перемещения по каждой координате. Если IbX I — mlaYI -Е, 25 перемещение по координате Х произсХ .водится со скоростью V — — V так как при этом посредством третье30 го коммутатора 10 первый выход устройства 2 управления подключен к первому входу блока 9 коррекции, и второй выход устройства управления подключен к второму входу блока коррекции, а выход блока 9 коррекции посредством первого коммутатора 3 подключен к управляющему входу регулятора 12, тем самым производится ограничение скорости перемещения

СО по координате Х. В то же время перемещение по координате 9 ведется оптимально по быстродействию со скоростью Чу . Если Jb XI- m ь7 l ) Г, перемещение по координате 9 проиэ45 У водится со скоростью V = — — m.Ч

bX так как при этом посредством третьего коммутатора 10 первый выход уст- ройства 2 управления подключен к 50 второму входу блока 9 коррекции, и второй выход устройства управления подключен к первому входу блока коррекции, а выход блока коррекции посредством второго коммутатора 4 под- i5 ключается к управляющему входу регулятора 13, чем производится ограничение скорости перемещения по координате 9, вой форме. Эти координаты запоминаются в ренерсивных счетчиках уст— ройства 2 управления. Сигналы рассогласования по каждой координате

dX и д7, выдаваемые устройством 2 управления, поступают на входы блока 9 коррекции через третий коммутатор 10, логического блока 11 и регуляторов 12 и 13. Логический блок управляет коммутаторами 3,4 и 10 сле- 0 дующим образом: если 1ьХ I — n u

11ьУ (1с1, управляющие входы регуляторов отключены от выхода блока коррекции и сигналы рассогласования поступают с выходов устройства 2 5 управления на координатные приводы ограниченными на уровне, соответствующем максимально допустимой скорости по каждой координате. Здесь в то же время перемещение по координате Х ведется оптимально по быстродействию со скоростью,, .

Таким образом, позиционирование произ. водится по прямолинейной траектории, L сХ Vx так как при этом — — = — — и направьУ ление вектор — моментной скорости совпадает с прямой, соединяющей начальную точку с заданной.

Работа системы при двухкоординатном позиционировании поясняется графиками, представленными на фиг.3.

Исходное положение системы позиционирования совмещено с началом координат. Максимально допустимые скорости перемещения по координатным. осям Х и Y образуют прямоугольник

ABCD, по углам которого проведенньк линии АОС и DOB делят область позиционирования на четыре сектора. В

1 и 111 секторах большие двухкоординатные перемещения осуществляются с максимально допустимой скоростью по оси Х, равной + V а скорость по оси Y определяется уровнем ограничения входного сигнала привода координаты Y соответствующим регулятором. Во 11 u IV секторах большие двухкоординатные перемещения осуществляются с максимально допустимой скоростью по оси 9, равной + V> а скорость по оси Х определяется сигналом управления приводом координаты Х, ограниченным на соответствующем уровне посредством регулятора той координаты. Например, перемещение из начала координат в точку R (1-й сектор) производится с координатными скоростями Ч (по

I координате Х) и V>z (по коор.— динате Y), обеспечивающими заданное перемещение по прямолинейной траектории за минимальное время, определяемое максимальным быстродействием по координате Х. Перемещение из начала координат в точку N (11-й сектор) будет производиться с координатными скоростями Ч (по координате Y) и Ч„ (по координате Х g по прямолинейной траектории эа минимальное время, определяемое максимальным быстродействием по координате У . Аналогично будет осуществляться перемещенияв 111 -м иIV-мсекторах.

Перемещения в точки, лежащие внут. ри пунктирами ограниченной области, 1249484 определяемой зоной нечувствительнос- ти логического блока !1, осу I ществляются автономно по обеим ко" ординатам с максимальными скоростями каждой из них. Если в момент перемещения ввиду несоответствия координатных скоростей взаиморасположение начала координат, совмещенного с текущими координатами перемещаемой точки и заданной конечной точки изме. нится так, что конечная точка, перемещающаяся вместе с системой координат, выйдет иэ зоны нечувствительности, логический блок сработает и подключает выход блока коррекции посредством соответствующего коммутатора к входу управления регулятора скорости привода той координаты, по которой соотношение рассогласования к максимальной скорости меньше, чем скорость привода по той координате ограничится на уровне, при котором будет обеспечено прямолинейное перемещение изображающей точки на плоскости.

С целью более наглядной иллюстрации процесса позиционирования с применением данной системы на фиг.4а, б,в представлены временные диаграммы работы системы при позиционировании, например, в точку R (f-й сектор)

На фиг.4а изображена диаграмма скорости координатного привода, вьпуолняющего большие перемещения. На фиг.46 изображена диаграмма скорости координатного привода, выполняющего меньшее перемещение ° На фиг.4в представлена диаграмма изменения аргумента вектора моментной скорости изображающей точки У = агсйд Ч, / I

Перемещение в заданную точку производится следующим образом. В период времени 0-с„ происходит разгон координатных приводов с оптимальным ускорением, и поэтому в период времени 0-t„ аргумент вектора моментной скорости будет равен Ч,= atctg Ъщ

%(Однако, ввиду того, что при л7 <аХ (здесь ь Y и р Х вЂ” рассогласования

rio соответствующим координатам), логический блок 11 посредством коммутатора 4 подключает выход блока коррекции к управляющему входу регулятора 13. Напряжением, снимаемым с выхода блока коррекции, ограничивается выходное напряжение регулятора 13 на таком уровне, что перемещение в направлении координаты 9 лая производится со скоростью V =- — У,> аХ„ т,е.разгон по координате J прекращается, а в направлении координаты Х продолжается до момента вре- .

1р мени 1 . При этом в период времени

С„ — . аргумент вектора моментной скорости меняет свое значение от до О, при котором он совпадает с аргументом вектора, соединяющего начало координат с заданной точкой, 1

a9 р так как У„„= ---- — У„. Если предК положить, что последнее равенство сохраняется в период времени t — т.е. в этот период соотношение скоростей V„„/1I = k не меняется, то позиционирование будет производиться по прямолинейной траектории> совпадающей с прямой, соединяющей начало координат с заданной точкой. В момент времени t изображающая точка входит з в зону, в которой начинается торможение.При этом уровень ограничения выходного напряжения регулятора меньшей координаты под действием напряжения управления, вырабатываемого блоком коррекции, меняется так, чтобы сохранилось соотношение V> IV = 1 т.е. скорость привода меньшей координаты тоже снижается .и аргумент вектора моментной скорости остается неизменным, перемещение продолжается по прямолинейной траектории до входа изображающей точки в зону нечувствительности (момент времени

В этот момент коммутатор под действием сигнала,.поступающего с логического блока, отключает выход. блока коррекции ат управляющего входа регулятора меньшей координаты и окончательное позиционирование произ. водится автономно по каждой координате. Так как зона нечувствительности выбирается незначительной по сравнению с проиэводньм перемещением то изменение аргумента .вектора моментной скорости при окончательном позиционировании не имеет существенного значения.

Перемещения в точки, лежащие в зоне нечувствительности, ведутся автономно по обеим координатам и, как следствие этого, окончательное

1249484 позиционирование на заданной точке производится тоже автономно по обеим координатам, поэтому заданная сиситема не имеет отрицательного влияния на точность позиционирования.

Предлагаемую систему двухкоординатного позиционирования целесообразно использовать в координатносверлильных, координатно-расточных станках, для управления манипуляторов.

Формула изобретения

Система для двухкоординатного позиционирования, содержащая блок коррекции,. датчики положения, координатные приводы, первый коммутатор и последовательно соединен— ные блок ввода программы, устройство управления, логический блок и второй коммутатор, второй вход которого соединен с первым входом первого коммутатора и с выходом блока коррекции, а выходы первого и вто.— рого датчиков положения подключены соответственно к второму и третьему входам устройства управления, выход логического блока соединен с вторым входом первого коммутатора, а выходы первого и второго датчиков положения подключены к вторым входам устройства управления, о т л и—

10 ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы,в нее введены первый и второй регуляторы положе- ния, третий коммутатор, первый и второй входы которого соединены с

15 первыми выходами устройства управления и с первьии входами первого и второго регуляторов положения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго

20 координатных приводов, вторые входы первого и второго регуляторов положения подключены к выходам соответственно первого и второго коммутаторов выходы третьего коммутатор соеди25 иены с входами блока коррекции, а второй выход устройства управления подключен к входу блока ввода прог-. раммы.

1249484

1249484

Vim

Vg em 1 6

Состав.итель И.Швец

Редактор П.Коссей Техред Н. Бонкаяо Корректор И.Самборская

Заказ 4323/48 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4