Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЬЛИК Ю (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИД СТ У и и ающимифическишает реобрат кибер нко СР8.фроупр тру СССР 2, 1983. роаналого лектронои методы ацииКиев: ССР,области техники устройуправле.(71) Ордена Ленина институтики им. В.М, Глушкова(56) Авторское свидетельство СВ 238905, кл. Н 03 К 13/02, 19Дьяконов В.Н., Кунов В.М. Цнаналоговый преобразователь дляления лучом электронно-лучевойки. - Автометрия, 1972, В 2.Авторское свидетельствоУ 1095388, кл. Н 03 К 3/ОПринципы построения цифвых преобразователей для элитографических установоких технической реализации: - Сбтоды миниатюризации и автоматизпроизводства компонентов.ЭВМ.изд. Института кибернетики АН У1975.(57)Изобретение относится кавтоматики н вычислительнойи моает быть использовано вствах связи ЭВМ с обьектамие ния, а именно с ионно-лучевымэлектронно-лучевыми обрабатывсварочными, электронолитограми установками, Устройство резадачу упрощения управления пзователем от ЭВМ путем исключениябольшого количества расчетных и управляющих операций, выполняемых ЭВМпри переходе мезду смешными точкамнтраектории рабочего органа. ЭВМ достатбчно выдать на преобразователькоды начальной и конечной точек линии, включить рабочий орган в начальной точке и выключить в конечной.Это достигается с помощьв цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), имеющих линейно-изменяющийся выходной сигнал по калщой из кооординат. Коды наЦАП подаются из ЭВМ через блок солряшения и два регистра, попеременноподключаемых к входу ЦАП с помощьвблока переключения регистров, Моментокончания изменения сигнала на выхо"де ЦАП фиксируется с помощьв формирователя сигнала переходного состояния, выходной сигнал которого пере"дается через блок сопряжения в ЭВМдля инициирования задания координатследующей точки на траектории пере"мещения рабочего органа. 3 ил.Изобретение относится к области вычислительной технике, а именно к устройствам, преобразующим цифровые сигналы с непрерывные, и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления, а именно с ионно-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатывающими, сварочными, электронолитографическими установками, приборами, имеющими электронно-лучевые трубки с электромагнитным и/или электростатическим отклонением, дисплеями, видеотерминалами.Цель изобретения - упрощение управления преобразователем от ЭВМ.На Фиг. 1 представлена структурная схема данного устройства; на . фиг, 2 - траектория перемещения ра" бочего органа станка; на фиг. 3 - электрическая принципиальная схема варианта реализации блока сопряжения, блока переключения регистров, коммутаторов и регистров.Преобразователь содержит цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 1, 2, блок 3 сопряжения, приводы 4, 5 рабочего органа, регистры 6-9, коммутаторы 10, 11, формирователи 12, 13 сигналов переходного состояния, блок 14 переключения регистров.Блок 3 сопряжения содержит переключатели 15 (микросхема АП 16) и дешифратор 16 (микросхема ИД 4). Блок 14 переключения регистров содержит триггеры 17-19 (микросхема ТМ 2) и элементы И-НЕ 20, 21 (микросхема ЛАЗ). Регистры 6-9 и коммутаторы 10, 11 могут быть реализованы в виде регистров 22, 23 (микросхемы РП 1).Преобразователь работает следующим образом.Каждый из ЦАП 1, 2, входящих в двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь, может в процессе работы находиться в одном из двух рабочих состояний: установивщемся и переходном, В установившемся состояниии выходной сигнал ЦАПю 1, 2 имеет постоянный уровень, эквивалентный коду, подаваемому через соответствующий коммутатор 10, 11 на его информационные входы с одного из двух его регистров 6, 7 или 8, 9. С , какого именно определяет сигнал, поступающий на данный коммутатор 10, 11 с блока 14 переключения регистров. В переходном состоянии уровень30 выходного сигнала ЦАП 1, 2 изменяется с постоянной скоростью, т.е. линейно от исходного значения, опреде ляемого содержимым одного из регистров, например 6 или 8, подключенного к нему в исходном положении, до значения, определяемого содержимым второго его регистра. Изменение выходного сигнала ЦАП 1, 2 начинается с момента подключения на его вход второго регистра, например 7 или 9, .;взамен первого. Управление занесением кодов в регистры 69 организовано так, что занесение осуществляется всегда в тот из двух регистров данной координаты, который не подключен коммутатором 10 или 11 к ЦАП 1, 2. Значение скорости изменения уровня выходного сигнала устанавливается в каждом из ЦАП 1, 2 до начала работы, Выходные сигналы обоих ЦАП 1, 2 задают положение рабочего органа на плоскости в том устройстве, которое подключено к двух- координатному преобразователю. Преобразователь имеет два режима работы: с переключением рабочих регистров по командам ЭВМ; с автоматическим переключением рабочих регистров,Режим работы задается по командам ЭВМ посредством блока 14 переключения регистров,35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 В режиме с переключениемрегистров по командам ЭВМ работа осуществляется следующим образом. При необходимости на управляемой преобразователем установке произвести равномерную обработку пластины вдоль отрезка ОА (см. Фиг., 2) необходимо осуществить перемещение рабочего органа установки на плоскости с постоянной скоростью вдоль оси ОХ из точки О с координатамиМ У,в точку А с координатами у,у, , как , показано на фиг. 2. В качестве первого шага ЭВМ через блок 3 сопряжения посылает в блок 14 переключения регистра код заданного режима работы преобразователя и заносит в регистры, например 6 и 8, коды соответствующих координати Ч, точки О, Затем ЭВМ дает команду блоку 14 переключения регистров на подключение вьмодов указанных регистров с помощью коммутаторов 10, 11 на,входы ЦАП 1, 2, На выходах последних в приводах рабочего органа 4, 5 устанавливается нулевой уровень выходныхсигналов, соответствующий положениюрабочего органа в начале координат О. Далее ЭВМ через блок 3 сопряжения заносит в регистр 7 код координаты Х точки А и посылает через блок 14 переключения регистров команду на переключение регистров 6, 7 координаты Х. Коммутатор 1 О подключает на вхой ЦАП 1 вместо первого регистра 6 второй регистр 7 данной координаты, в котором записан код координаты Х, и начинается линейное изменение уровня выходного сигнала ЦАП 1 от нуля до значения, эквивалентного коду координаты 1 точки А, Уровень выходного сигнала ЦАП 2 остается равным нулю, Поэтому рабочий орган управляемого преобразователем устройства равномерно перемещается вдоль оси ОХ из точки О в точку А с заранее заданной скоростью. Одновременно с посылкой команды на переключение регистров 6,ЭВМ посылает через блок 3 сопряжения команду на включение рабочего органа. В течение всего времени изменения уровня выходноГо сигнала ЦАП 1 формирователем 12 сигнала переходного состояния вырабатывает сигнал, указывающий на 1такое изменение. Окончание этого сигнала является признаком окончания работы преобразователя и управляемой им установки по обработке пластины на отрезке ОА, а для ЭВМ- командой для дальнейших действий. Если обработка пластины на этом заканчивается, то ЭВМ подает команду на выключение рабочего органа управляемой установки. Если же необходимо после обработки пластины на отрезке ОА произвести обработку также и на отрезке АБ, то ЭВМ заранее во время обработки первого отрезка посылает в регистр 9 код координаты 1, точки Б, а после окончания обработки первого отрезка дает команду блоку 4 переключения регистров на переключение регистров 8, 9, Блок 14 с помощью коммутатора 11 подключает на вход ЦАП 2 вместо первого регистра 8 второй регистр 9 данной координаты, в котором записан код координаты У и начинается линейное изменение уровня выходного сигнала ЦАП 2 от нуля до значения, эквивалентного коду координатыточки Б. Уровень выходного сигнала ЦАП 1 в это время не меняется, В режиме с автоматическим переключением регистров работа осуществляется следующим образом. Необходимо обработать площадку ОАМЛ на пластине, перемещая рабочий орган иэ начала координат по серпантину, как показано на фиг. 2, Допустим, что исходным режимом является режим с переключением регистров по командам ЭВМ, Тогда ЭВМ заносит в не подключенные к ЦАП 1, 2 регистры, например 6 и 8, коды соответствующих координат М, и У, точки О и дает команду блоку 14 переключения регистров на 5 О 5 20 25 30 35 40 так как преобразователь находится в установившемся состоянии. Поэтому рабочий орган управляемого преобразователем устройства перемещается вдоль оси ОУ из точки А в точку Б с постоянной заранее заданной скоростью. В течение всего времени изменения уровня выходного сигнала ЦАП 2 формирователь 13 сигнала переходного состояния вырабатывает сигнал, указывающий на такое изменение. Окончание этого сигнала является признаком окончания работы преобразователя и управляемой им установки по обработке пластины на отрезке АБ, а для ЭВМ " командой для дальнейших действий. Если обработка на этом заканчивается, то ЭВМ подает команду на выключение рабочего органа управляемой установки, Если же необходимо далее произвести обработку пластины, например, вдоль отрезка БВ, то ЭВМ посылает в блок 14 переключения регистров команду на переключение регистров 6, 7, Коммутатор 1 О подключает на вход ЦАП 1 вновь первый регистр 6 вместо второго 7, и начинается линейное изменение уровня выходного сигнала ЦАП 1 от значения, эквивалентного коду координаты Х точки Б, записанному в регистре 7, до нулевого значения, эквивалентного коду , точки В записанному в регистре 6. Уровень выходного нгнала ЦАП 2 при этом не меняется и остается эквивалентным коду координаты У, точки Б, записанному в регистре 9, поскольку данный преобразователь находится в установившемся состоянии. В результате рабочий орган управляемого устройства равномерно перемещается вдоль оси ОХ иэ точки Б в точку В с заданной скоростьюи т.д.подключение выходов этих регистровс помощью коммутаторов 1 О, 11 на входы ЦАП 1, 2. На выходах этих пре-. образователей в приводах 4, 5 рабочего органа устанавливается нулевой уровень выходных сигналов, и рабочий орган перемещается в точку О. Далее ЭВМ заносит в регистр 7 код координаты Х точки А, а в регистр 10 9 - код координаты 1, точки Б, посы" лает в блок 14 команду на переключение регистров 6, 7, а также код режима работы с автоматическим переключением регистров и подает команду 15на включение рабочего органа, С.переключением регистров 6, 7 уровень сигнала на выходе ЦАП 1 начинает линейно изменяться с заданной скоростью от нулевого значения до значения, 20 эквивалентного коду Х, Рабочий орган при этом равномерно перемещается вдоль отрезка ОА из точки О в точку А и ведет обработку данного отрезка, Формирователь 12 сигна ла переходного состояния в течение всего времени изменения уровня выходного сигнала ЦАП 1 вырабатывает и подает в блок 14 сигнал о таком изменении. С окончанием этого изме нения и сигнала о нем блок 14 в соответствии с заданным ему режимом автоматически переключает с помощью коммутатора 11 регистры 8, 9 и начинается линейное изменение с заданной скоростью уровня выходного сигнала ЦАП 2 от нулевого значения до значения, эквивалентного коду 1, . Рабочий орган равномерно перемещается вдоль отрезка АБ из точки А в 40 точку Б и ведет обработку данного отрезка. Формирователь 13 сигнала переходного состояния в течение всего времени изменения уровня выходного сигнала ЦАП 2 вырабатывает и 45 подает в блок 14 переключения регистров сигнал о таком изменении, С , окончанием этого изменения и сигнала о нем блок 14 автоматически переключает с помощью коммутато ра 10 регистры 6, 7 и начинается линейное изменение с заданнойскоростью уровня выходного сигналаЦАП 1 от значения, эквивалентного коду Х до нулевого значения. ЭВМ 55 в это время заносит в регистр 8 кодкоординаты У точки Г и т.д., покарабочий орган не начнет перемещаться вдоль отрезка МЛ из точки М в точку Л. В этот момент ЭВМ посылает в блок 14 код режима работы перобразователя с переключением регистров по командам ЗВМ. В результате после попадания рабочего органа в точку Л работа преобразователя по его перемещению останавливается. ЭВМ выключает рабочий орган, обработка заканчивается. Таким образом, в данном режиме переключение регистров по команде ЭВМ осуществляется только в начале работы при запуске преобразователя и имеет место в том из его каналов, который первым должен изменить уровень своего выходного сигнала, В указанном примере - это канал координаты Х, В дальнейшем переключение регистров каждого из каналов осуществляется автоматически, а именно как только закончится изменение уровня выходного сигнала одного иэ каналов, под воздействием блока 14 происходит переключение регистров в другом канале. Сигналом для устройства управления в этом режиме служит не команда ЭВМ, а окончание сигнала переходного состояния соответствующего канала. Функции ЭВМ в это время сводятся к своевре-. менному занесению очередных кодов в соответствующие регистры, причем очередной код в регистр каждого из каналов заносится по началу сигнала переходного состояния в этом канале. ЭВМ получает эти сигналы от блока 14 преобразователя через блок 3.Режим работы преобразователя с переключением регистров по командам ЗВМ наиболее пригоден для обработки образцов в отдельных точках или вдоль отдельных линий, параллельных осям координат. При обработке точек рабочий орган включается после уста- ф новления заданных уровней выходных сигналов в обеих каналах преобразователя на время, необходимое для обработки каждой из точек, а при обработке линий - на время заданного изменения уровня выходного сигнала одного из каналов при установившемся заданном значении выходного сигнала в другом из каналов, Время, необходимое для перемещения рабочего органа из одной точки обработки в другую, а также из конца одной обра"батываемой линии в начало другой, не используется для обработки,При необходимости вести обработку образцов вдоль ломаных линий различной конфигурации, состоящих из отрезков прямых, параллельных осям координат, более подходящим является режим работы с автоматическим переключением регистров, так как в этом случае проще управление преобразователем со стороны ЭВМ и вьппе эффективность его работы ввиду более оперативного переключения регистров. По тем же основаниям данный режим более подходит для обработки наклонных прямых линий и линий более сложной конфигурации, например, описываемых управлениями второго и более высоких порядков, представленных с достаточной степенью точности прямолинейными участками, параллельными осям координат.Таким образом, преобразователь позволяет осуществлять сканирование вдоль прямых, ломаных линий и по площади. При этом в нем достигается более полное использование рабочего времени и упрощение управления.:Формула изобретенияДвухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь, содержащий блок сопряжения, интерфейсные входы и выходы которого подключены к одноименным входам и выходам ЭВМ,и для каждой из координат цифроаналоговый преобразователь, соединенныйвыходом с рабочим органом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения управления преобразователем от ЭВМ, в него введены блок переключения регистров и для каждой 10 координаты - первый и второй регистры, коммутатор и формировательсигнала переходного состояния, входкоторого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, под ключенного входом к выходу коммутатора, информационные и разрешающиевходы регистров соединены с информационными и первыми управляющими.выходами блока сопряжения, а выходы 20 регистров - с первыми и вторыми информационными входами коммутатора,блок переключения регистров подключен управляющими и информационнымивходами соответственно к вторым 25 управляющим и информационным выходам блока сопряжения, а первыми ивторыми управляющими выходами - куправляющим входам регистров и коммутатора соответственно первой и 30 второй координат, причем первыйи второй разрешающие входы блокапереключения регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сигнала состояния и с выход,миформирователей сигналов переходногосостояния первой и второй координат.