Цифровая фотокопировальная следящая система

 

Изобретение относится к устройствам управления металлообрабатывающими станками ,в частности, проволочными электроэрозионными, плазменными и лазерными вырезными станками. Программа работы для системы задается на чертеже-копире, с которого с помощью кольцевой фотоматрицы определяются необходимые направления следования системы. Целью изобретения является повышение производительности и точности системы. В состав системы входят коммутатор опроса светочувствительных элементов фотоматрицы, измеритель угла направления следования, координатный распределитель и координатные двигатели. В системе применены цифровой измеритель угла, цифровой SIN-COS координатный распределитель, блок управления и интерполяторы, преобразующие многоразрядные двоичные коды координатного распределителя в унитарные коды для координатных шаговых двигателей. Применение в системе цифровой многоразрядной обработки сигналов позволяет осуществлять дистанционное управление от системы станками, что повышает производительность системы в несколько раз. 2 ил., 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 191 А1 (g1) 4 С 05 В 19/00

3;,(„

AThiiTi";.

Б,,Б).;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4167564/24-24 (22) 26.12.86 (46) 07.05.89. Вюл. и 17 (71) Производственное объединение

"Ленинградский завод турбинных лопаток" им, 50-летия СССР (72) И,Н,Гримпель, А.И,Савченко и В.Ю.Вероман (53) 621. 503. 55 (088 ° 8) 56) Патент Великобритании

У 1269432, кл. G 05 В 19/04, 19?2.

Патент США 1(- 4441020, кл. С 05 B 1/00, 1984.

Патент США К - 4160199, кл. G 05 В 19/36, 1979. (54) ЦИФРОВАЯ ФОТОКОПИРОВАЛЪНАЯ

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к устройствам управления металлообрабатывающими станками, в частности проволочными электроэрозионными, плазменными и лазерными вырезными станками. Программа работы для системы задается на

Изобретение относится к фотокопировальным следящим системам с дискретным фотодатчиком, координатными приводами и цифровой обработкой сигналов, которые находят применение для управления средствами механической и электроэрозионной обработки.

Цель изобретения — повьппение производительности и точности системы за счет многоразрядной цифровой обработки сигналов.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема системы; на фиг. 2 чертеже-копире, с которого с помощью кольцевой фотоматрицы определяются .необходимые направления следования системы. Целью изобретения является повьппение производительности и точности системы. В состав системы входят коммутатор опроса светочувствительных элементов фотоматрицы, измеритель угла направления следования, координатный распределитель и координатные двигатели. В системе применены цифровой измеритель угла, цифровой sin-cos координатный распределитель, блок управления и интерполяторы, преобразующие многоразрядные двоичные коды координатного распределителя в униЖ тарные коды для координатных шаговых двигателей. Применение в системе цифровой многоразрядной обработки сигналов позволяет осуществлять дис- С танционное управление от системы станками, что повьппает производительность системы в несколько раз.

1 з.п. ф-лы, 2 ил .

4ь

Q0

Ф ь электрическая блок-схема цифровой фотокопировальной следящей системы, Светочувствительные элементы размещены в кольцевом массиве 2, имеющем опорное направление 3, проходящее через опорный элемент 4 и центр

5 кольцевого массива. Оптическое устройство 6 создает изображение контуЛ ра 7 на кольцевом массиве 2 от проекции контура 8 чертежа 9 ° Иэображение контура 7 затемняет на кольцевом массиве 2 половину окружности светочувствительными элементами 1 под углом

10 (8) относительно опорного направ1478191 ления 3. Двигатель 11 перемещает кольцевой массив 2 в опорном направлении 3, координатный двигатель 12 перемещает кольцевой массив 2 в направлении 13, перпендикулярном опорному.

Цифровая фотокопировальная следящая система содержит коммутатор 14 опроса, ключи 15, формирователь 16 1О сигналов опроса, блок 17 считывания, задатчик 18, измеритель 19 угла, содержащий триггер 20, ключ 21 и счетчик 22, блок 23 управления, координатный распределитель 24, содержащий f5 управляемые инверторы 25, коммутатор

26 логики, блок 27 постоянной памяти и регистры 28 и 29, блок 30 управления приводами, содержащий интерполяторы 31 и 32, коммутаторы 33 и

34 и генератор 35.

Система работает следующим образом.

Оптическое устройство 6 проецирует чертеж 9 с нанесенным на нем . кон-25 туром 8 на кольцевой массив 2 из светочувствительных элементов 1.

Изображение чертежа создает на кольцевом массиве 2 освещенную и не-. освещенную полуокружности элементов, 30 разделяемые контуром ? изображения.

Изображение контура 7 располагается на кольцевом массиве 2 под углом 6 относительно Опорного направления 3, проходящего рез опорный элемент 4 и центр 5 ;сива.

Величин-,, угла 9, указывающую на необходимое направление следования системы, определяют путем подсчета числа светочувствительных элемен- 40 тов 1 от опорного элемента 4 до светочувствительного элемента 1, располагаемого на границе контура 7 изображения. Величину угла В опредеJDBoT измерителем 19 угла с ПОмощью 45 двух импульсных сигналов, приходящих на его входы. Первый сигнал приходит с выхода опроса опорного элемента 4 коммутатора 14 опроса, а второй сигнал — с выхода формирователя 16 сиг50 налов опроса, Импульсный сигнал формирователь 16 сигналов опроса создает при опросе коммутатором 14 опроса (через ключи 15) светочувствительных элементов 1, которые изме55

; няют потенциальный сигнал освещенности при переходе границы контура 7.

Импульсный сигнал с выхода опорного элемента 4 через ключ 15 и формирователь 16 сигналов опроса включает триггер 20, открывающий ключ 21, который начинает пропускать все импульсы опроса, приходящие Hà его вход с общего выхода коммутатора 14 опроса.

Импульсный сигнал, вырабатываемый при пересечении изображения контура

7 чертежа и приходящей на вход сброса триггера 20 с формирователя 16 сигналов опроса, выключает триггер

20 и закрывает прохождение через ключ

21 импульсов опроса. Импульсы опроса, прошедшие на выход ключа 21, попоступают на счетный вход счетчика 22, который подсчитывая их определяет угол наклона 9 .

После окончания опроса всех элементов 1 коммутатор 14 опроса отключается. о

Двоичный счетчик имеет емкость, равную числу светочувствительных элементов 1. Общее число светочувствительных элементов 1, для лучшей точности. измерений, должно быть кратно числу квадрантов полного угла о6зора, т.е. должно быть кратным четырем. В этом случае два старших разряда („ и Ц„, счетчика 22, поступающие на коммутатор 26 логики показывают номер квадранта угла 8н, а младшие разряды показывают величину угла в этом квадрате.

Значения угла 8 подаются на входы координатного распределителя 24. Координатный распределитель 24 представляет собой специализированный метрический процессор, который выдает на выходах в зависимости от подаваемого на его входы значений угла 8, величины sin 8 и cos 8 в двоичном коде, которые являются сигналами управления соответственно для опорной и перпендикулярной координат.

Входящий в состав координатного распределителя 24 блок 27 постоянной памяти содержит запись в двоичном коде одного квадранта (в пределах

Ц

0 - -) синусоидальной функции, значения которой выдаются блоком 27 постоянной памяти в зависимости от подаваемых на его адресные входы значений младших разрядов угла В ..

Коммутатор 26 логики служит для формирования значений функции sin и cos g во всем диапазоне углов 0-2и, 14781 91 ветвь sin 9 = Ц>„, ветвь cos9 = p„, . используя только запись в блок 27 постоянной памяти одного квадрата синусоидальной функции.

Это производится коммутатором 26 логики на основе использования значений двух старших разрядов угла g приходящих из счетчика 22.

Из двух старших разрядов угла 0 коммутатором 26 логики определяют сигналы знаков для функций sin 9 и cos 9 по алгоритмам: знак sin 6 = Ц ; знак соз 6 = gn Q+ gп- где (+) — обозначает операцию логического сложения по модулю 2.

Из разряда („, коммутатор 26 логики формирует сигналы ветвей подъема и спада для синусоидальной и косинусоидальной функций по алгоритмам:

При значении функций ветвей, равном логическому "0", младшие разряды угла должны подаваться на блок 27 постоянной памяти в прямом коде, а при значении, равном логической

"1" — в обратном коде.

Изменение прямого кода угла 8 на обратный производится в управляемых инверторах 25 при подаче на их вход управления с выхода ветвей коммутатора 26 логики значений логической "1".

В зависимости от записи угла (на выходах управляемых инверторов 25) в прямом или обратном коде получают на выходе блока 27 постоянной памяти значения для участков подъема или спада синусоидальной и косинусоидальной функций.

Блок 23 управления, инициализирующийся импульсами от коммутатора 14 опроса, выдает на первые управляющие входы координатного распределителя

24 и импульсы управления для формирования значений функций соз О и

sin 8 поступающие на коммутатор 26 логики. Импульсы управления, разделенные во времени, коммутируют определяемые в коммутаторе 26 логики сигналы ветвей sin 9 и cos О на его первый выход, управляющий инверторами 25, а сигналы знаков sin 8 и

cos 6 — на второй выход. Благодаря разделению во времени сигналов уп5

55 равления иа первом и втором выходам коммутатора 26 логики присутствуют сигналы для обеих координат, но в разное время, Сигнал с первого выхода коммутатора 26 логики выявляет во время действия управляющих импульсов на своих входах значения функций sin 9 и cos 0 на выходах блока

27 постоянной памяти.

Значения sin B u cos 8, а также их знаков записываются в регистры

28 и 29 короткими импульсами управления с вторых управляющих выходов блока 23 управления, подаваемыми на входы координатного распределителя

24 во время действия широких импульсов управления, проходяших на первые входы координатного распределителя 24 с первых управляющих выходов блока 23 управления, После записи в регистры 28 и 29 функций угла с выхода сбора блока

23 управления" поступает импульс окончания цикла измерения, который сбрасывает показания счетчика 22 и дает разрешение на работу коммутатора 14 опроса. Цикл измерения повторяется. С выходов координатного распределителя 24 значения функций

sin 6 и cos 9 подаются на информационные входы интерполяторов 30 и 31.

Подаваемые на счетные входы интерполяторов 30 и 31 импульсы генератора 35 распределяются по выходам интерполяторов в соответствии со знаками и абсолютными значениями функций, подаваемых на их информационные входы с регистров ?8 и 29.

Импульсы с выходов интерполяторов

30 и 31, приходя на коммутаторы 33 и 34, распределяются в них по фазам и проходят на шаговые двигатели 11 и 12, которые совместными движениями перемещают кольцевой массив 2 вдоль контура чертежа 9.

При управлении системы в ручном режиме на задатчике 18 устанавливают необходимый угол направления движения системы.

Информация с задатчика 18 должна управлять движением системы только в случае отсутствия сигналов с кольцевого массива 2.

Записывающие импульсы с выхода коммутатора 14 опроса проходят через блок 17 считывания на вход счетчика

22 только при условии отсутствия сигнала с кольцевого массива 2, информа1478191 ция о котором подается на первый вход блока 17 считывания. Импульсы, приходящие на вход счетчика 22 с блока 17 считывания, считывают с задатчика 18 значения угла в счетчик 22.

В остальном работа в ручном режиме управления аналогична работе с массивом, 10

Формула изобретения

Цифровая фотокопировальная следящая система, содержащая оптическое устройство, массив светочувстви- 15 тельных элементов, подключенных к информационным входам ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора опроса, а выходы — с входом формиро- 20 вателя сигналов опроса, задатчик угла, подключенный к информационным входам измерителя угла, выходы которого соединены с информационными входами координатного распределите- 2> ля, подключенного своими выходами к информационным входам блока управления приводами, соединенного с коор" динатными двигателями, кинематически связанными с массивом светочувстви- З0 тельных элементов, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности и точности,, система содержит блок управления и блок считывания, причем счетный вход измерителя угла соединен со счетным входом коммутатора опроса и счетным входом блока управления, установочный выход которого соединен с соответствующими входами измерителя угла 4g и коммутатора опроса, синхронизирующий выход которого соединен с синхронизирующим входом блока считывания, информационный вход которого подклю чен к выходу формирователя сигналов опроса и к входу останова измерителя угла, вход запуска которого подключен к соответствующему выходу коммутатора опроса, а вход считывания— к выходу блока считывания, управляющие выходы блока управления соединены с соответствующими входами координатного распределителя.

2. Система по.п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что координатный распределитель содержит группу управляемых инверторов, коммутатор логики, блок постоянной памяти, первый и второй регистры, причем первые входы управляемых инверторов подключены к информационным входам координатного распределителя, вторые входы соединены с первым выходом коммутатора логики, а выходы подключены к входам блока постоянной памяти, выходы которого соединены соответственно с младшими информационными входами первого и второго регистров, старшие информационные входы которых подключены к второму выходу коммутатора логики, управляющие и информационные входы которого соединены с соответствующими входами координатного распределителя, управляющие входы и информационные выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими входами и выходами координатного распределителя, 14781 91

Составитель Е. Волков

Техред М.Ходанич . . Корректор Н. Король

Редактор О. Головач Заказ 23б2/47 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,!01