Устройство для вычисления координат одномерного раскроя линейных неоднородных материалов

союз советснихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ -,РЕСПУБЛИН 9) ЯО1 /20 Е к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРьпъ ОПИСАНИЕ ИЗО ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) 1. Авторское свиаетельство СССР И 902021, кл. (; 06 Г 15/20, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Ж 813437, кл, Я 06 Р 15/20, 1977 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИС,ЛЕНИЯ КООРЛИНАТ ОДНОМЕ НОГО РАСКРОЯ ЛИНЕЙНЫХ НЕОДЯОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, соаержашее измеритель ный элемент, блок согласования, блок, сравнения, четыре элемента И, цатчик линейных перемещений, 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 удвоения, цвв блока логарифмирования, пять эле ментов И, блок регистрации и бло жпвйия опорного напряжения, причем вы хоа аатчика линейных перемещений под ключен к первым входам первого и второго элементов И, выхоц измерительно го элемента через блок согласования соединен с входом блока выделенияэкстремальных значений напряжений, вы,.ход которого подключен к первым вхо сгам третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вторые входы второго, пятого и шестого элементов И сование ны с первым информационным входом усть ройства, второй информационный вход к торого соеаинен с вторыми вхоцами пер вого, третьего и четвертого элементов И, вхоцы блока памяти с первого по сеаьмой поцключены соответственно к выхоцам первого, второго, седьмого, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первый и второй выхоцы блока памяти соецинены соответственно с вхоаами первого блока вычитания, выход которого подключен к первому вхо ,цу седьмого элемента И, второй вхоц ко . ,торого соеаинен с третьим выхоцом бло;ка памяти, четвертый аъсхоа которого поцключен к первым вхоцам первого и вто рого блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с первым вхо цом первогоблока аеления, вьпсоц восьмо- Ф го элемента И соеаинен с первым вхоаом второго блока деления, выхоц которого соеаинен с вхоцом первого блока логариф.мирования, выход которого подключен к второму входу второго блока умнакения, выхоц которого соеаинен с первым вхоаом третьего блока пеления, выход четвертого блока деления через послецовательно сое аиненные второй блок логарифмирования и блок удвоения поцкпючен к второму вхопу третьего блока цепения, первый вы ;хоп блока зааания опорного напряжения соединен с первым вхоаом первого блока ,сравнения и с первым вхоцом второгоблока вычитания, второй выход поцключен к второму входу второго блока деления и к первому входу второго блока сравнения, выхсл которого через первый элемент коммутации соецинен с первым входом восьмого элемента И, второй вход кото рого, второй вхоц второго блока срав нения, первые входы четвертого блока деления и блока регистрации соединены с пятым выходом блока памяти, шестойвыхоа которого соеаинен.с вторым вхо1081544 цом блока регистрации, с первыми входами цевятого элемента И и третьего бдська вычитания, седьмой выход блокапамрти поакдючен к третьему входу блока регистрации и к второму входу четвертого блока деления, восьмой выходподключен к четвертому входу блока регистрации и к вторым входам первогоблока сравнении и третьего блока вычи-,тания, выход которого соеаинен с вторым.входом первого блока деления, выхоц которого и выход первого блока срав 1нения соединены с пятым вхоаом блока ра ;гистрации и с первым входом останови Изобретение относится к вычислйтель ной технике и может быть использовано ддя измерения параметров и опрецеления координат одномерного раскроя линейных неоднородных материалов, в частности для измерения удельного сопротивления полупроводниковых моно кристаллических слитков и их раскроя.Известно устройство цля поиска опти мального решения задачи одномерного раскроя, соцеркащее блоки ввода, сравнения, коммутации, шифратор, масштабные резисторы, элемент И, операционные усилители, генератор тактовых импульсов, регистр сцвига ЯДанное устройство облааает нецостаточной точностью, необхоцимой для из мерения удельного сопротивления полупроводниковых монокристаллических слитков и их раскроя.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .вычислительное устройство цля поиска оптимального решения эацачи одномерно го раскроя, содержащее блок ввода, блоки коммутации, масштабные резисторы, опе раиионные усилители, блок сравнения, элементы И, дешифратор, счетчик импульсов, блок управления, регистр, логический блок формирования сигналов Э 1 о устройство реализует алгоритм оп тималь ного размещения точек раскроя с учетом ограничения по алине, налагаемого на сортовую часть. слитка 2.Однако это устройство требует наличия на входе информации о координа,тах блока задания опорного напряжения,вход пуска которого является входом пуска устройства, выход первого блока сравнения через второй элемент коммутациисоединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого подключен квторому входу второго блока вычитанж,выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выхоцытретьего блока деления и второго блокасравнения соединены с вторым входомостанова блока задания опорного капряже; ния и с шестым входом блока регистрации,точек раскроя. Оно. не позволяет опре целить коорцинаты оцномерного раскроя по детерминированной модели распределения удельного сопротивления по али не слитка с использованием параметровразброса удельного сопротивления по объему и сечению слитка. Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем,что в устройство цля вычисления координат одномерного раскроя линейныхнеоцнороаных материалов, содержащее15измерительный элемент, блок согласования, блок сравнения, четыре элемента И, датчик линейных перемещений, введены блок выделения экстремальных значений напряжений, блок памяти, второй20блок сравнения, ава блока умножения,четыре блока целения, три блока вычитания, блок удвоения, цва блока логарифмирования, пять элементов И, блок регистрации и блок заданияопорного напряжения, причем выхоц датчика линейных перемещений подключен к первым входампервого и второго элементов И, выхоцизмерительного элемента через блок согласования соецинен с входом блока выделения экстремальных значений напряже 30ний, выхоц которого подключен к первымвходам третьего, четвертого, пятого и.,шестого элементов И, ворые входы второго, пятого и шестого элементов И соединены с первым информационным входомустройства, второй информационный вхоакоторого соединен с вторыми входамипервого, третьего и четвертого элементов. И, входы блока памяти с первого по седьмой подключены соответственно к выходам первого, второго, седьмто, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первый и второй выходы блока памяти соединены соответственно с входами первого блока вычитания, выход которого поцключен к первому вхоцу седьмого элемента И, второй вход кото О рого соединен с третьим выходом блока памяти, четвертый выход которого под- ключен к первым входам первого и второго блоков умножения, выход первого . блока умножения соединен с первым . 15 входом первого блока деления, выхоц восьмого элемента И соединен с первым входом второго блока деления, выход которого соединен с входом первого блока логарифмирования, выхоц которого щподключен к второму вхоцу второго блока умножения, выход которого соецинен с первым входом третьего блока деления, выход четвертого блока деления через последовательно соециненные вто 25 рой блок логарифмирования и .блок уцвоения подключен к второму вхоцу третьего блока деления, первый выхоц блока задания опорного напряжения .соецинен с первым входом первого блока сравне ния и с первым входом второго блока вычитания, второй выход подключен к второму входу второго блока деления и к первому вхоцу второго блока сравне ния, выход которого через первый эле 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 динены с пятым выходом блока памяти, шестой выхоц которого соединен с вторым входом блока регистрации, с первыги входами девятого элемента И и третьего блока вычитания,сецьмой выход 45 лока памяти подключен к третьему вхо ду блока регистрации и к второму вхоцу четвертого блока деления, восьмой вы ход подключен к четвертому вхоцу блока регистрации и к вторым вхоцам первого блока сравнения и третьего блока вычитания, выход которого соединен с вторым ,входом первого блока деления, выход ,которого и выход первого блока сравнения соецинены с пятым вхоцом блока,регистрации и с первым входом останова блока задания опорного напряжения, вход,пуска которого является входом 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, выход которого соединенс вторым входом первого блока умножения, выходы третьего блока целения и второго блока сравнения соединены с вторымвходом останова блока задания опорногонапряжения и с шестым входом блокарегистрации.На чертеже представлена схема устройства,Устройство для вычисления коорци нат одномерного раскроя линейных неоднородных материалов имеет входы 1 и 2; измерительный элемент 3; аатчик 4 линейных перемещений; блок 5согласования; блок 6 вьщеления экстремальных значений напряжений; элементы И 7-15; блок 16 памяти; блоки 17- 19 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 сравнениярассчитаны нв выходной сигнал трех уровней - нулевого и двух единичных с противоположными знаками. Блок 31 имеет цва входа "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 применением регулируемого источника опорного напряжения на цва выхоца, кнопки Пуск и двух реле, отключающих поцвчу напря"-" жений по сигнвлвм "Стоп,Блок 6 предназначен для вьщеления экстремальных (минимального и макснмалиг"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, измерительный10 Если на выходе блока 28 сравнения ; формируется либо нулевой,либб Йоложительный разностный сигнал,что соответствует ситуации, когда минимальное удельное сопротивление на правом торце слитка находится в пределах номинального значения, элемент 33 закрыт, блок 31 возвращается этим сигналом в исходное состояние. Такое состояние :тройства говорит об отсутствии необходимости раскроя правой ечасти слитка.При подаче с выхода блока 31 сигнала Оф , .соответствующего вер- ней допустимой границе номинального удельного сопротивления, на вход блока 29 сравнения и вход блока 23 деления, работа устройства протекает следующим образом.Блок 29 сравнивает сигнал 3 р по ступающий с выхода блока памяти, с сигналома . В случае формирования на выходе блока 29 сравнения положительного сигнала, что соответствует ситуации, когда максимальное удельное сопротивление на левом торце слитка выше верхней допустимой границы номинального, элемент 34 открыт. Поэтому . элемент И 14 пропускает сигнал 0 с выхода блока памяти на вход блока 23 деления, на вход которого подан сигнал с выхода блока 31. На выходе блока 23 деления форМируется сигнал, который подается на вход блока 26 логарифмирования. Сформированные на выходе блока 26 логарифмирования и выходе блока памяти сигналы поступают на входы бло. ка 21 умножения.В результате подачи с четвертой и шестой ячеек блока 16 памяти навходы, блока 2 4 деления сигналов О(о) и 0на его выходе формируется сигнал, который поступает на вход блока 27 логарифмирования. Выкоднойсигнал блока 27 удваивается блоком 30 и посту пает на вход блока 25 деления, на входе которого находится сигнал, поступив ший с выхода блока 21 умножения. Вы ходной сигнал блока 25 деления, несущий информацию о координате точки раскроя левой части слитка, поступает на вход блока 32 и на вход останова блока 31. 51544 8ния, элемент 34 закрыт, блок 31 возвращается этим сигналом в исходное состояние,Такое состояние говорит об отсутствии5необходимости раскроя левой части слит., ка.После осуществления операции раскрояслитка. в местах, координаты которыхбыли определены данным устройством,последний устанавливается в исходноеположение для контроля удельного сопротивления на его торцах. В случаенеобходимости коррекции раскроя, которая может возникнуть за счет нали 15чия случайной составляющей модели распределения удельного сопротивления подлине слитка, работа устройства осуществляется аналогичным образом. Слиток20устанавливается в исходное состояние,при котором измерительный элемент 3вместе с датчиком 4 линейных перемещений находится на его Левом торце. Привключении кнопки входа 2 производитсязапись координаты левого торна, а также максимального и минимального значений удельного сопротивления на этомторце слитка в первую, четвертую ипятую ячейки блока 16 памяти. Затемизмерительный элемент 3 вместе с дат 30чиком 4 линейных перемещений перево,дится на правый торец слитка, При нажатии кнопки входа 1 производится запись координаты правого торца слитка,а также максимального и минимальногозначений удельного сопротивления наэтом 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 раск.роя данного слитка,Устройство выполнит не только функ 45 цию измерения удельного сопротивления,но и позволит определить координатыодномерного раскроя как корни функций,определяемых следующими уравнениями: Г(е): рф(о( е е (ц 311(0 - В 8 12)Если на выходе блока 29 сравнении формируется либо нулевой, либо отрипательный сигнал, что соответствует ситу ации, когда максимальное удельное со дротивление на левом торце слитка нь ходится в пределах номинального значе где ) (0)и (,0) - экстремальные значе 55ния удельного сопротивления на левомторце слитка;8 и 8+ - параметры функций,9 1051Решения этих уравнений дают следующие выражения для координат одномерного раскроя слитка:фо)1 п-у -)" о6 И верхняя и нижняя границытьНоминального удельного со 544 6221 ИзвестныйПредлагаемый 27088 29904 33309 35495 18,68 1,5,75 сырья, снижению себестоимости данного 25вида продукции и уменьшению, временныхзатрат оператора.Таким образом, благодаря введениюв модель распределения удельного сопротивления параметров разброса, рассмоьренное устройство повысит. точность продедуры раскроя, что будет способствовать эффективности и производительностиобработки монокристаллических слитков,ИИПИ Заказ 8667/48 Тираж 706 Подписное илиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Из таблицы видно, что количество отходов при раскрое по предлагаемому варианту уменыцейо на 2,93%.Если учесть, что в производстве полупроводниковых монокристаллических слитков средний выход продукции в годную составляет 45%то сбережение дорогостоящего материала в размере 3% путем повышения точности определения координат раскроя приведет к экономии 10противления для конкретнойма рки слитка;ицл Ц экстремальные значения удель "-ного сопротивления на первомторце слитка,Целесообразность применения устройства демонстрирует таблица, в которойпредставлены результаты опытной эксплуатации предлагаемого алгоритма определения координат раскроя, заложенногов схему устройства, в сравнении с базовым вариантом,