Система для двухкоординатного позиционирования

1249484 и второй выход устройства упр аленияподключается к первому входу бпока 9 коррекции.Коммутаторы 3 и 4 предназначеныдля подключения выхода блока 9 коррекции к управляющему входу регуляторов 12 или 13, в зависимости от соотношения заданных перемещений по каждой координате,О Координатные приводы 5 и 6 осуществляют координатные перемещения,Датчики 7 и 8 преобразуют координатные перемещения в унитарный код,который поступает на соответствую 5 щие входы реверсивных счетчиковблока 2 управления. Например, датчи 162ки линейных перемещений ВЕБлок 9 коррекции вырабатывает сигнал функционально зависящий от соР20 отношения заданных перемещений, т.е.представляет собой делитель аналоговых сигналов на основе перемножирования.Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном обеспечении перемещения в заданном .направлении с начального момента процесса позиционирования.На фиг.1 представлена блок-схема двухкоординатной системы позиционирования; на фиг,2 - устройс гво управления; на фиг,3 - 4 - временные диаграммы работы системы.1Система содержит блок 1 ввода программы, устройство 2 управления, коммутаторы 3 и 4, координатные приводы 5 и б, датчики положения 7 и 8, блок 9 коррекции, коммутатор 10 логический блок 11, регуляторы 12 и 13 положения с изменяемым уровнем ограничения.Блок 1 ввода программы гредназначен для задания конечных координат позиционирования в цифровой форме согласно заданной программе и выдаче сигнала об окончании позиционирования, В качестве блока ввода могут быть использованы микропроцессор, ВАМ или пульт ручного управления, например контроллер.Устройство 2 управления выполнено по схеме фиг.2), Оно состоит из последовательно по каждой координате соединенных реверсивного счетчика 14 и преобразователя 15 код- напряжение,элемента ИЛИ 16, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 14, а выход - по каждой 4 О координате к соответствующему йходу элемента Й 17, с выхода которо. го снимается сигнал об окончании теля.Логический блок 11 предназначен 25 для управления коммутаторами 3,4и О в соответствии с рассогласованиями по каждой координате. Логический блок 11 выполнен в виде двухпорогового компаратора, входы котоЗо Рого пбдключены к соответствующимвыходам устройства управления 2, авыход подключен к управляющим входам коммутаторов 3,4 и 10,Функция логического блока 11 заключается в том, что он формирует 35сигнал управления коммутаторами 34 и 1 О согласно законуИзобретение относится к областиавтоматического управления и можетбыть использовано в программныхсистемах двухкоординатного позициони если 1 бХ 1 - ш 1 б 71) Еесли - Е ( ь Х-вдЧ(Еесли 1 бХ -е 6 Чс-ЕЧпри м =ЧУзахпозиционирования и подается на соответствуищий вход блока 1 ввода программы.Коммутатор 1 О представляет собой электронное реле, управляемое выходным напряжением логического блока 11 следующим образом; еслибХ- шр ( - Я , первый выход устройства управления 2 подключен к первому входу блока 9 коррекции и второй вы" ход устройства управления подключен к второму входу блока коррекции; если 1 дХ- н 1 б Х 1) Е, первый выход устройства управления 2 подключается к второму входу блока 9 коррекции 45 Регуляторы 12 и 13 представляют собой регулируемые усилители- ограничители, уровень ограничения которых изменяется в соответствии с сигналом, снимаемым с выхода бло 5 о ка 9 коррекции при подключении последнего к управляющим входам одного из регуляторов посредством комму таторов 3 или 4.Система работает следующим образом.Блок 1 ввода программы согласнопрограмме выдает координаты точки позиционирования + Х, Ув цифро 124948420коэффициент ю опрехаак Ц ваФ деляет соотношение максимально допус.тимых скоростей перемещения по каждой координате. Если ьХ- шлУ-Е, 25перемещение по координате Х произсХводится со скоростью Ч= -- Ч,так как при этом посредством третьеЗО го коммутатора 10 первый выход устройства 2 управления подключен к первому входу блока 9 коррекции, и второй выход устройства управления подключен к второму входу блока коррекции, а выход блока 9 коррекции посредством первого коммутатора 3 подключен к управляющему входу регулятора 12, тем самым производится ограничение скорости перемещениясо по координате Х. В то же время перемещение по координате 9 ведется оптимально по быстродействию со скоростью Чу . Если ВХ 1- шьУ ) Я, перемещение по координатепроиэ 45 Уводится со скоростью Ч = -- и Ч3 Х так как при этом посредством третьего коммутатора 10 первый выход уст-ройства 2 управления подключен к 50второму входу блока 9 коррекции, ивторой выход устройства управленияподключен к первому входу блока коррекции, а выход блока коррекции посредством второго коммутатора 4 подключается к управляющему входу регулятора 13, чем производится ограничениескорости перемещения по координате 9,вой форме. Эти координаты запоминаются в ренерсивных счетчиках устройства 2 управления. Сигналы рассогласования по каждой координатеЬХ и дХ, выдаваемые устройством 2управления, поступают на входы блока 9 коррекции через третий коммутатор 10, логического блока 11 и регуляторов 12 и 13. Логический блок управляет коммутаторами 3,4 и 10 следующим образом; если ЬХ- гх1 ьУ( 11, управляющие входы регуляторов отключены от выхода блокакоррекции и сигналы рассогласованияпоступают с выходов устройства 2 5управления на координатные приводыограниченными на уровне, соответствующем максимально допустимой скорости по каждой координате. Здесь в то же время перемещение по координате Х ведется оптимально по быстродействию со скоростью К . Таким образом, позиционирование произ водится по прямолинейной траектории,ЬсХ х так как при этом -- = -- и направьУ Чу ление вектор-моментной скорости совпадает с прямой, соединяющей начальную точку с заданной.Работа системы при двухкоординатном позиционировании поясняется графиками, представленными на фиг.3. Исходное положение системы позиционирования совмещено с началом координат. Максимально допустимые скорости перемещения по координатным. осям Х и У образуют прямоугольник АВСП, по углам которого проведенньклинии АОС и РОВ делят область позиционирования на четыре сектора. В 1 и 111 секторах большие двухкоординатные перемещения осуществляютсяс максимально допустимой скоростьюпо оси Х, равной + Ч а скоростьпо оси У определяется уровнем ограничения входного сигнала приводакоординаты У соответствующим регулятором. Во 11 и 1 Ч секторах большиедвухкоординатные перемещения осуществляются с максимально допустимой скоростью по оси 9, равной + Ч а скорость по оси Х определяется сигналом управления приводом координаты Х, ограниченным на соответствующем уровне посредством регулятора той координаты. Например, перемещение из начала координат в точку К (1-й сектор) производится скоординатными скоростями Чх (по координате Х) и Ч (по коор. - динате У), обеспечивающими заданное перемещение по прямолинейной траектории за минимальное время, определяемое максимальным быстродействием по координате Х. Перемещение из начала координат в точку И (11-й сектор) будет производиться с координатными скоростями Чх (по координате У) и Ч(по координате Х) по прямолинейной траектории эа минимальное время, определяемое максимальным быстродействием по координате У . Аналогично будет осуществляться перемещенияв 111 -м иЧ-мсекторах.Перемещения в точки, лежащие внут ри пунктирами ограниченной области, 1249484определяемой зоной нечувствительнос- тиГ логического блока 11, осуществляются автономно по обеим ко" ординатам с максимальными скоростями каждой из них. Если в момент перемещения ввиду несоответствия координатных скоростей взаиморасположение начала координат, совмещенного с текущими координатами перемещаемой точки и заданной конечной точки изме нится так, что конечная точка, перемещающаяся вместе с системой координат, выйдет иэ зоны нечувствительности, логический блок сработает и подключает выход блока коррекции посредством соответствующего коммутаторак входу управления регулятора скорости привода той координаты, по которой соотношение рассогласования к максимальной скорости меньше, чем скорость привода по той координате ограничится на уровне, при котором будет обеспечено прямолинейное перемещение изображающей точки на плоскости.С целью более наглядной иллюстрации процесса позиционирования с применением данной системы на фиг,4 а, б,в представлены временные диаграммы работы системы при позиционировании, например, в точку К 1-й сектор На фиг.4 а изображена диаграмма скорости координатного привода, выполняющего большие перемещения. На фиг,4 б изображена диаграмма скорости координатного привода, выполняющего меньшее перемещение. На фиг,4 в представлена диаграмма изменения аргумента вектора моментной скорости изображающей точки 1" = агсйд Ч /.Перемещение в заданную точку производится следующим образом. В период времени О-с происходит разгон коор" динатных приводов с оптимальным ускорением, и поэтому в период времени О- аргумент вектора моментной скорости будет равен Ч,= агсСд --Чцщ %(юОднако, ввиду того, что при а 7 вХ (здесь ь У и а Х - рассогласования по соответствующим координатам), логический блок 11 посредством коммутатора 4 подключает выход блока коррекции к управляющему входу регулятора 13, Напряжением, снимаемым с выхода блока коррекции, ограничивается выходное напряжение регулятора 13 на таком уровне, что перемещение в направлении координаты 9а 9 япроизводится со скоростью Ч =- - У,аХт,е.разгон по координате 9 прекращается, а в направлении координаты Х продолжается до момента вре- .10 мени 1 . При этом в период времениС - Т аргумент вектора моментнойскорости меняет свое значение отч до О, при котором он совпадаетс аргументом вектора, соединяющего 15 начало координат с заданной точкой,аУртак как Ч= -- У. Если предКположить, что последнее равенствосохраняется в период времени йт.е, в этот период соотношение скоростей ЧЯ = М не меняется, то позиционирование будет производиться попрямолинейной траектории совпадающей с прямой, соединяющей начало координат с заданной точкой, В моментвремени 1 изображающая точка входитзв зону, в которой начинается торможение.При этом уровень ограничения выходного напряжения регулятора меньшей координаты под действием напряжения управления, вырабатываемого блоком коррекции, меняется так, чтобы сохранилось соотношение 9 IЧ: т.е. скорость привода меньшей координаты тоже снижается .и аргумент вектора моментной скорости остается неизменным, перемещение продолжается по прямолинейной траектории до входа изображающей точки в зону нечувствительности (момент времениВ этот момент коммутатор под действием сигнала,.поступающего с логического блока, отключает выход. блока коррекции от управляющего входа регулятора меньшей координаты и окончательное позиционирование произ водится автономно по каждой координате. Так как зона нечувствительности выбирается незначительной по сравнению с проиэводньм перемещением то изменение аргумента .вектора моментной скорости при окончательном позиционировании не имеет существенного значения.Перемещения в точки, лежащие взоне нечувствительности, ведутся автономно по обеим координатам и, как следствие этого, окончательноепозиционирование на заданной точке производится тоже автономно по обеим координатам, поэтому заданная сиситема не имеет отрицательного влияния на точность позиционирования.Предлагаемую систему двухкоординатного позиционирования целесообразно использовать в координатно- сверлильных, координатно-расточных станках, для управления манипуляторов.Формула изобретенияСистема для двухкоординатного позиционирования, содержащая блок коррекции,. датчики положения, координатные приводы, первый коммутатори последовательно соединен - ные блок ввода программы, устройство управления, логический блок и второй коммутатор, второй вход которого соединен с первым входом первого коммутатора и с выходом блока коррекции, а выходы первого и вто, -рого датчиков положения подключенысоответственно к второму и третьемувходам устройства управления, выходлогического блока соединен с вторымвходом первого коммутатора, а выходыпервого и второго датчиков положения подключены к вторым входамустройства управления, о т л и - 10 ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюупрощения системы,в нее введеныпервый и второй регуляторы положе-ния, третий коммутатор, первый ивторой входы которого соединены с 15 первыми выходами устройства управления и с первьии входами первогои второго регуляторов положения,выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго 20 координатных приводов, вторые входыпервого и второго регуляторов положения подключены к выходам соответственно первого и второго коммутатороввыходы третьего коммутатор-. соеди иены с входами блока коррекции, авторой выход устройства управленияподключен к входу блока ввода прог-.раммы.аказ 4323/48 Тираж 836 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, ПодписноССР омитет и открытийРаушская б., д.4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектн