Устройство для лучевого нагрева

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>949646 л

Ъ

Ф Ъ

// г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210778 (21) 2645851/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 0708Я2. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882

Р1 М К з

G 05 0 23/19

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

f $3) УДК 621. .555.6 (088.8) B. E. Иитрофанов, Е. П. Чубаров, М. Б.

A. Г. Бутковский, В. A. Кубышкин и A. Н (72) Авторы изобретения оломейцева, Емельянов (71) Заявитель

Ордена Ленина институт проблем управвте (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛУЧЕВОГО НАГРЕВА

Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматизации установок нагрева подвижным источником энергии, например электронным лучом.

Известны устройства управления подвижным источником энергии, которые обеспечивают запрограммированную развертку источника энергии по нагреваемой поверхности с целью получения заданного температурного поля. При этом регулируемыми параметрами движения источника являются радиус окружности, по которой он перемещается, и скорость вращения источника по окружности. Эти параметры регулируются изменением амплитуды и частоты гармонически изменяющихся напряжений. Для этого устройства содержат два фазовращателя, сумматор, три усилителя и двусторонний ограничитель амплитуды сигнала (1) и (2).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электрон-нолучевого нагрева, содержащее блок управления сканированием, первым выходом подключенный к управляющему входу датчика температурного поля, выход которого связан с первым вхо дом элемента сравнения, вторым входом связанным с задатчиком температурного поля, а выходом-- co входом блока ключей, выходом подключенного ко входу последовательно соединенных первого блока памяти, первого вычислительнбго блока и второго блока управления ключами, вход которого связан со вторым выходом блока управления сканированием, а также сумматоры, интеграторы, пороговые элементы, блок синхронизации и блоки управления движением источника нагрева (3).

Известное устройство обладает слож15 ностью процесса управления и аппаратурной реализации

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, задатчик составляющих скорости движения источника нагрева и второй вычисли ельный блок, вход которого подклю" чен к выходу второго блока памяти, а выходы — к одним входам первого и второго коммутатора, другие входы ко; торых соединены с соответствующими входами третьего и четвертого коммутаторов и выходом блока синхронизации, 949646 входы которого подсоединены к выходам пороговых. элементов, входами связанных с выходами соответствующих интеграторов и входами соответствующих блоков управления движениЕм источника нагрева., а выход задатчика со-<5 ставляющих скорости движения источника. нагрева подключен к другим входам третьего и четвертого коммутаторов, выходами связанных с первыми входами сумматоров, вторые входы которых 10 соединены с выходами первого и второго коммутаторов, .а выходы - со входами интеграторов.

С целью расширения области применения« устройство содержит блок уп- 15 равления мощностью источника нагрева, а первый вычислительный блок выполнен в виде последовательно соединенных блока усреднения и бЛока элементов сравнения, выходы которого 20 подключены ко входам второго блока памяти, а входы к выходам первого блока памяти и входам блока усреднения, выходом соединенного со входом блока управления мощностью источника нагрева.

Сигналы управления движением источника энергии (луча) Формируют параллельно по двум ортогональным осям, Для этого заданную траекторию движения источника энергии аппроксимируют конечным числом линейных отрезков и определяют проекции каждого из участков на ортогональные оси. Пропорционально величине этих. проекций задают ортогональные составляющие скорости движения источника. Сигнал коррекции скорости для каждого из участков траектории разделяют; на два сигнала, соответствующих составляющим коррекции по каждой оси, за- 40 тем эти.сигналы суммируют.с сигналами, соответствующими ортогональным составляющим заданной скорости движения источника энергии, после чего интегрируют суммарные сигналы. 45

В случае периодического движения источника энергии по поверхности нагрева целесообразно изменять мощность источника энергии пропорционально усредненному на всех элемен- 5й тарных участках сигналу, соответствующему разности заданной и измеренной температур. При этом сигнал, соответствующий величине коррекции скорости движения источника. энергии на элементарных участках, формируют по сигналу разности между сигналом, соответствующим разности заданной и измеренной температур и сигналом, соответствующим среднему значению этих раэностных сигналов.

На фиг. 1 представлен принцип управления движением источника энергии по траектории, аппроксимируемой отрезками прямых, на фиг. 2 - функ- I 65 циональная схема устройства управ- ления, движением источника энергии, на фиг. 3 — функциональная схема устройства управления для случая периодического движения источника.

Устройство содержит датчик 1 температурного поля, задатчик 2 температурного поля, элемент 3 сравнения, предназначенный для определения разности измеренной и заданной темпера-. тур, блок 4 управления сканированием, который предназначен для задания траектории движения источника и для управления блоком 6 управления ключами, блок 6 ключей, соединенный информационным входом с выходом элемента сравнения, управляющими входами — с выходами блока управления ключами, а,выходом — со входами первого блока 7 памяти, предназначенного для запоминания сигналов разности заданной и измеренной температур> первый вычислительный блок 8, второй блок 9, памяти,, соединенный своим выходом со входом второго вычислительного блока 10, который предназ" начен для разделения сигнала коррекции на два «сигнала коррекции составляющих скорости по осям первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 блоки коммутаторов, первые два из которых своими информационными вхо- дами соединены с выходами блока 10, по которым формируется сигнал коррекции скорости по ортогональным осям, и предназначены для коммутирования сигналов, соответствующих составляющим коррекции скорости по осям на первые входы первого 15 и второго 16 сумматоров, а два других коммутатора предназначены для коммутирования сигналов, соответствующих

-ортогональным составляющим заранее заданной скорости, на вторые входы сумматоров и соединены своими входами с первым и вторым выходами задатчика 17 составляющих скорости движения, а выходами — со вторыми входами первого и azoporo сумматоров, первый

18 и второй 19 интеграторы, которые предназначены для интегрирования результирующих сигналов с сумматоров, для чего их входы подключены к выхо-, дам соответственно первого и второго сумматоров; первый 20 и второй 21 пороговые элементы, каждый из которых соединен входом с выходом соответствующего интегратора, а выходом -

:со входом блока 22 синхронизации и предназначен для фиксации отрезков разбиения траектории, блок 22.:предназначен для синхронизации работы коммутатором, выход его подключен одновременно к управляющим входам всех четырех коммутаторов; два блока 23 и 24 управления движением источника нагрева (по ортогональным осям) развертывающие луч в плоскости 25.

949646

Работа устройства заключается в следующем.

Датчик 1 просматривает участки зоны нагрева по некоторой траектории, задаваемой блоком 4, в котором также программируется скорость движения пятна съема температуры вдоль траектории. Выдаваемые блокЬм 4 координаты пятна съема информации одновременно подаются на входы блока 5, который вызывает последовательное сра-10 батывание ключей блока 6 и запись разности измеренной и заданной температур, которая вычисляется в бло— ке 3 в соответствующие ячейки блока

7. Таким образом, в памяти. блока 7 получается дискретное отображение отклонения температурного поля нагреваемой поверхности от заданного температурного поля. Содержимое памяти блока 7 перерабатывается по определенному алгоритму блока 8, на выходе которого выдаются сигналы коррекции скорости движения источника на каждом участке траектории, запоминаемые в ячейках блока 9 памяти.

В блоке 10 сигнал коррекции скорости на каждом участке разделяется на ортогональные составляющие и далее сигналы управления движением источника формируют параллельно по двум каналам для блоков управления движением источника по ортогональным осям.

Сигналы составляющих коррекций по ортогональным осям последовательно коммутируются через коммутаторы

11 и.12 на входы сумматоров 15 и 16, а сигналы ортогональных составляющих заданной скорости от блока задания составляющих скорости 17 синхронно коммутируются через блоки 40

° 13 и 14 на другие входы сумматора.

Суммарные сигналы в обоих каналах интегрируются блоками 18 и 19 и подаются соответственно на блоки управления движением источника по ортого- 45 нальным осям 23 и 24. Сигналы с выходов интеграторов подаются также на блоки пороговых элементов. 20 и 21, где квантуются по уровню в соответствии с разбиением траектории на отрезки, и затем выходные сигналы пороговых элементов используются для управления блоком 22 синхронизации. В соответствии с управляющими сигналами от пороговых элементов в блоке синхронизации производится последовательное переключение управляющих сигналов на управляющих входах коммутаторов 11 -. 14; что соответствует движению источника энергии по отрезкам ломаной, аппроксимирующей заданную траекторию.

Функциональная схема устройства . Управления в случае периодического движения источника энергии (фиг ° 3) содержит блок 26 усреднения сигналов 65 (разности измеренной и заданной температур), блок 27 элементов сравнения, которые предназначены для определения разности между сигналом, соответствующим разности заданной и измеренной температур,. и сигналом, соответствующим среднему значению этой разности, а также блок 28 управления мощностью источника нагре" ва, предназначенный для изменения мозности источника энергии в соответствии с усредненным сигналом, получаемым на выходе блока 2b.

Формула изобретения

1. Устройство для лучевого нагрева, содержащее блок управления сканированием, первым выходом подключенный к управляющему входу датчика температурного. поля, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, вторым входом связанным с задатчиком температурного поля, а выходом — с входом блока ключей, вы» ходом подключенного к входу последовательно соединенных первого блока памяти, первого вычислительного бло ка и второго блока памяти, а управляющим входом — с выходом блока управления ключами, вход которого связан с вторым выходом блока управления сканированием, а также сумматоры, интеграторы, пороговые элементы, блок синхронизации и блоки управления движением источника нагрева о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .Упрощения устройства, онО содержит первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, задатчик со ставляющих скорости движения источника нагрева и второ" вычислительный блок, вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а выходы — к одним, входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены с соответствующими входами третьего и четвертого коммутаторов и выходом блока синхронизации, входы которого подсоединены к выходам пороговых элементов, входами связанных с выходами соответствующих интеграторов и входами соответствующих блоков управления движением источника нагрева, а выход эадатчика составляющих скорости движения источника нагрева подключен к другим входам третьего и четвертого коммутаторов, выходами связанных с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго коммутаторов, а выходы — с входами интеграторов.

2 ° устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, оно содержит блок управления мощностью .

949646

:точника нагрева, а первый вычис:.нтельный блок выполнен в виде поледовательно соединенных блока усреднения и блока элементов сравнения, выходы которого подключены к входам второго блока памяти, а входы - к 5 выходам первого блока памяти и входам блока усреднения, выходом соединенного с входом блока управления мощно" ..тью источника нагрева.

Источники информации, tO принятые во внимание при экспертизе

1. Куцан Ю.Г. и др. Автоматическое управление электронным лучом пу. шек при сварке кольцевых швов. Сб.

"Системы и элементы автоматики", Таллин, 1972.

2. Патент США Р 3390222, кл. 13-31, опублик. 1968.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2542762/24, кл. G 05 0 23/00, от 31.10.77 (прототип).