Устройство для лучевого нагрева

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рн 949646 л ъ Ф(23) ПриоритетОпубликовано 0708 Я 2. Бюллетень МВ 29Дата опубликования описания 070882 Р 1 М К з 0 05 0 23/19 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(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 поляПри 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 Г 1 Д и С 23Наиболее 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 входом элемента сравнения, вторым входом связанным с задатчиком температурного поля, а выходом со 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 слож 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, 949646входы которого подсоединены к выходам пороговых. элементов, входами связанных с выходами соответствующихинтеграторов и входами соответствующих блоков управления движениЕм источника нагрева а выход задатчикасо ставляющих скорости движения источника нагрева подключен к другим входамтретьего и четвертого коммутаторов,выходами связанных с первыми входамисумматоров, вторые входы которых 10соединены с выходами первого и второго коммутаторов, .а выходы - со входами интеграторов.С целью расширения области применения устройство содержит блок управления мощностью источника нагрева, а первый вычислительный блок выполнен в виде последовательно соединенных блока усреднения и бЛока элементов сравнения, выходы которого 20подключены ко входам второго блокапамяти, а входы к выходам первогоблока памяти и входам блока усреднения, выходом соединенного со входом блока управления мощностью источниканагрева.Сигналы управления движением источника энергии (луча 1 Формируют параллельно по двум ортогональным осям,Для этого заданную траекторию движения источника энергии аппроксимируют конечным числом линейных отрезкови определяют проекции каждого изучастков на ортогональные оси. Пропорционально величине этих. проекцийзадают ортогональные составляющиескорости движения источника. Сигналкоррекции скорости для каждого изучастков траектории разделяют, надва сигнала, соответствующих составляющим коррекции по каждой оси, затем эти.сигналы суммируют с сигналами, соответствующими ортогональнымсоставляющим заданной скорости движения источника энергии, после чегоинтегрируют суммарные сигналы. 45В случае периодического движенияисточника энергии по поверхностинагрева целесообразно изменять мощность источника энергии пропорционально усредненному на всех элемен Отарных участках сигналу, соответствующему разности заданной и измеренной температур, При этом сигнал,соответствующий величине коррекциискорости движения источника. энергиина 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-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 температур, блок 4 управления сканированием, который предназначен для задания траектории движения источника и для управления блоком 5 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 б 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 второго сумматоров 1 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.Работа устройства заключается вследующем.Датчик 1 просматривает участкизоны нагрева по некоторой траектории, задаваемой блоком 4, в которомтакже программируется скорость движения пятна съема температуры вдольтраектории. Выдаваемые блокЬм 4 координаты пятна съема информации одновременно подаются на входы блока 5,который вызывает последовательноесра 10батывание ключей блока 6 и записьразности измеренной и заданной температур, которая вычисляется в бло -ке 3 в соответствующие ячейки блока7. Таким образом, в памяти блока 7 15получается дискретное отображение отклонения температурного поля нагреваемой поверхности от заданного температурного поля. Содержимое памяти блока 7 перерабатывается по определенному алгоритму блока 8, на выходекоторого выдаются сигналы коррекциискорости движения источника на каждом участке траектории, запоминаемые в ячейках блока 9 памяти.25В блоке 10 сигнал коррекции скорости на каждом участке разделяетсяна ортогональные составляющие и далее сигналы управления движениемисточника формируют параллельно по двум каналам для блоков управлениядвижением источника по ортогональным осям.Сигналы составляющих коррекций по ортогональным осям последовательно коммутируются через коммутаторы11 и 12 на входы сумматоров 15 и 1 Ь,а сигналы ортогональных составляющихзаданной скорости от блоказадания составляющих скорости 17синхронно коммутируются через блоки 4013 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 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 5 О отрезки, и затем выходные сигналы пороговых элементов используются для управления блоком 22 синхронизации. В соответствии с управляющими сигналами от пороговых элементовв блоке синхронизации производитсяпоследовательное переключение управляющих сигналов на управляющих входах коммутаторов 11 -. 14; что соответствует движению источника энергии по отрезкам ломаной, аппроксими- о рующей заданную траекторию.Функциональная схема устройства . Управления в случае периодического движения источника энергии (фиг.3) содержит блок 2 Ь усреднения сигналов 65разности измеренной и заданной температур), блок 27 элементов сравнения, которые предназначены для определения разности между сигналом,соответствующим разности заданнойи измеренной температур,. и сигналом,соответствующим среднему значениюэтой разности, а также блок 28 управления мощностью источника нагре"ва, предназначенный для изменениямозности источника энергии в соответствии с усредненным сигналом, по"лучаемым на выходе блока 2 Ь. Формула изобретения1. Устройство для лучевого нагрева, содержащее блок управления сканированием,первым выходом подключенный к управляющему входу датчикатемпературного. поля, выход которогосвязан с первым входом элемента сравнения, вторым входом связанным с задатчиком температурного поля, а выходом - с входом блока ключей, выходом подключенного к входу последовательно соединенных первого блокаПамяти, первого вычислительного блока и второго блока памяти, а управляющим входом - с выходом блока управления ключами, вход которого связан свторым 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, оносодержит первый, второй, третий ичетвертый коммутаторы, задатчик составляющих скорости движения источника нагрева и второ" вычислительныйблок, вход которого подключен к выходувторого блока памяти, а выходы - к одним, входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены с соответствующими входамитретьего и четвертого коммутаторов ивыходом блока синхронизации, входыкоторого подсоединены к выходам пороговых элементов, входами связанныхс выходами соответствующих интеграторов и входами соответствующих блоковуправления движением источника нагрева, а выход эадатчика составляющихскорости движения источника нагреваподключен к другим входам третьегои четвертого коммутаторов, выходами связанных с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соедине"ны с выходами первого и второго коммутаторов, а выходы - с входами интеграторов,.2Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения области применения, оносодержит блок управления мощностью .: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, 0 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 9 3390222, кл. 13-31, опублик, 1968.3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2542762/24( кл. 0 05 0 23/00, от 31.10,77 прототип).949646 Заказ 57914 Подпи НИ лиал ППП "Патен Ужгород,ул. Про