СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ПО ОБРАЗЦУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B44B3/00 B44C1/22 

Предлагаемое изобретение относится к средствам художественного выполнения копий изделий, а именно к способу и устройству для изготовления изделий по образцу.

Наиболее эффективно предлагаемое изобретение может быть использовано для факсимильного переноса изображения оригинала на твердые подложки с получением рельефного изображения. Изобретение может быть с успехом использовано в камнеобрабатывающей, текстильной, полиграфической, деревообрабатывающей, легкой промышленности, а также ювелирной отрасли и службах ритуального обслуживания. Различными методами можно изготавливать изделия, являющиеся копиями изображений картин, текстовых и сложных графических форм, которые можно наносить на плоские, цилиндрические, сферические и другие поверхности изделий из металла, камня, графитов, стекла, дерева и композитов.

В настоящее время известны различные способы и устройства, применяемые для изготовления различных изделий по образцу. Например, известны способ и устройство управления гравировальным аппаратом (SU, A, 785058). В этом устройстве перед считывающей фотоголовкой перемещается оригинал рисунка, который переносится режущей головкой на вал штриховой гравюрой. Эта фотоголовка своим выходом подключена ко входам двух каналов. Эти каналы подсоединены к двум входам усилителя, который своим выходом подключен ко входу режущей головки. Первый канал служит для нанесения на вал штриховой гравюры оригинала. Его входом, подключенным к фотоголовке, является дифференциальный модулятор с усилителем, электронным ключом и усилителем мощности. В результате фототок фотоголовки преобразуется в серию импульсов тока, частота и длительность которых задается растровым датчиком. Эти импульсы тока подаются на первый вход усилителя мощности и режущую головку.

Второй канал служит для выработки сигналов оконтуривания. Его входом, подключенным к фотоголовке, является двухпороговый компаратор, нижний и верхний пороги срабатывания которого выставляются потенциометрами так, чтобы компаратор срабатывал между "белым" и "черным" значениями поля оригинала. При значениях сигнала с фотоголовки в вилке заданных пороговых величин компаратора, последний включает ключ, который своим первым выходом выключает первый канал, своим вторым выходом пропускает от мультивибратора сигнал в виде импульса, регулируемого по частоте и амплитуде и промодулированного модулятором несущей частотой. Импульс подается на второй вход усилителя и режущую головку.

В указанных способе и устройстве отсутствует зависимость частоты перемещения исполнительного механизма от сигнала фототока, приводящая к понижению качества гравирования полутонов и невозможности получения факсимильного изображения оригинала на заготовке изделия. Кроме того, отсутствует возможность подстройки под качество фотографии и степень ее контрастности, что резко снижает диапазон преобразований сигналов, поступающих к инструменту, или требует оригинала с высоким качеством.

Известны способ и устройство для изготовления изделия по образцу, выбранные в качестве прототипа, содержащие основание в виде планшета для размещения обрабатываемого камня (заготовки изделия), винтовой привод каретки с электродвигателем (SU,A, 1738686). На каретке установлен электродвигатель с винтовым двигателем водила. На водиле установлены вибратор с инструментом, а также фотоэлектрический блок считывания, содержащий источник света, фотоприемник, фокусирующие линзы. Выход фотоприемника через усилитель подключен к одному управляющему входу амплитудного модулятора, к другому управляющему входу которого подключен вибратор. Таким образом фотоэлектрический блок кинематически связан с инструментом и закреплен на координатном приводе сканирования.

При включении электродвигателей обеспечивается построчное сканирование оптическим преобразователем (фотоэлектрическим блоком) поверхности рисунка (оригинала), а вибратором с инструментом - поверхности камня (заготовки изделия).

Построчное сканирование является результатом соотношения скоростей: скорость движения инструмента и фотоэлектрического блока многократно превосходит скорость движения по другой координате.

Одновременно свет, отражаясь от поверхности рисунка, попадает на фотоприемник и, таким образом, уровень сигнала на выходе фотоэлектрического блока пропорционален отражательной способности оригинала. Этот сигнал управляет амплитудой вибрации инструмента, частота которых постоянна.

Однако указанные способ и устройство не обеспечивают изменения частоты работы вибратора при изменении сигнала на выходе фотоэлектрического блока, что снижает качество проработки полутонов.

Известно, что уровень видеосигнала, получаемого от черно-белого изображения, определяется оптической плотностью пятнадцати градаций полутонового клина (см. например, Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1985, с.103). Перенесение этого изображения на поверхность заготовки известным устройством осуществляется долблением в виде точек. При этом для каждой градации полутона требуется: при постоянном числе точек - разный диаметр точек (разная амплитуда удара); при постоянном диаметре точек - разное число (или разный шаг) точек (частота удара). Однако указанные известные способ и устройство обеспечивают только изменение амплитуды удара. Кроме того, долбление применимо для хрупких материалов (камень, чугун), а для вязких материалов (сталь, алюминий) долбление должно быть соединено с вращением инструмента, при этом скорость вращения инструмента или длительность его удара должна быть такова, чтобы обеспечить за время удара инструмента удаление стружки. Однако в указанном устройстве этого не предусмотрено. Изображение (оригинал) может иметь разный уровень яркости и степень контрастности, а известные способ и устройство не позволяют нормализовать видеосигнал по уровню "черного" и "белого". Причем устройство с амплитудой модуляцией должно иметь нелинейный коэффициент усиления (передачи), чего не предусмотрено в указанном устройстве. Кроме того, известные способ и устройство не обеспечивают регулировку верхнего и нижнего порога диапазона амплитуд, в связи с чем они не могут учесть физико-механические свойства материала заготовки изделия (например, твердость, величина скола при ударе, степень белизны при ударе), так как разные свойства требуют разных верхних и нижних значений амплитуд удара. Помимо этого кинематическая связь фотоэлектрического блока считывания и инструмента не позволяет вести масштабирование между оригиналов и изделием и регулировать их скорости перемещения независимо друг от друга, тем самым снижая производительность известного устройства.

Таким образом, в известном решении наличие только амплитудной модуляции не обеспечивает четкого воспроизводства всех градаций полутонового клина. Кроме того, применение электромеханического узла при постоянной частоте и длительности удара вынуждает использовать невысокую скорость перенесения изображения на поверхность заготовки изделия, то есть изготовления изделия по образцу.

Задача изобретения - создание способа изготовления изделия по образцу с такими операциями и устройство для его осуществления с такими блоками, которые обеспечили бы обработку любой градации оптической плотности полутонового клина характеристик оригинала, осуществляемую при высокой скорости их перенесения на заготовку изделия для получения факсимильной копии.

Поставленная задача решена созданием способа изготовления изделия, заключающегося в размещении на основаниях оригинала и заготовки изделия, в построчном сканировании поверхности оригинала электрическим блоком считывания, образовании соответствующих усиленных сигналов, осуществлении их амплитудной модуляции и последующем преобразовании полученных сигналов в перемещения инструмента по трем взаимно перпендикулярным направлениям и его внедрения в поверхность заготовки для образования изделия, являющегося копией оригинала, в котором, согласно изобретению, образование усиленных сигналов осуществляют пропорционально оптической плотности, соответствующей градациям полутонов характеристик оригинала, амплитудную модуляцию сигналов осуществляют с определением верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, соответствующих максимальной и минимальной градациям полутонов характеристик оригинала, а перед осуществлением амплитудной модуляции сигналов осуществляют их коммутацию для выбора градации полутона характеристик оригинала и частотную модуляцию для определения частоты срабатывания инструмента в выбранной градации.

Целесообразно перед осуществлением частотной модуляции сигналов осуществлять их широтно-импульсную модуляцию для образования сигналов, регулирующих время удержания инструмента при его внедрении в поверхность заготовки.

Желательно перед определением верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд сигналов осуществлять автоматическое регулирование их коэффициентов усиления для осуществления амплитудной модуляции с учетом сил инерции инструмента и физико-механических свойств материала заготовки.

Сканирование поверхности оригинала электрическим блоком считывания и перемещения инструмента по трем взаимно перпендикулярным направлениям благоприятно осуществлять со скоростями, соотношение которых определяется в соответствии с масштабом увеличения или уменьшения копии по отношению к оригиналу.

Коммутацию сигналов, частотную модуляцию сигналов и широтно-импульсную модуляцию сигналов целесообразно осуществлять по каналам, количество которых соответствует количеству градаций полутонов характеристик оригинала.

В качестве инструмента возможно использовать любой инструмент из группы: фреза с приводом вращения, электрод из проволоки, выполненной из материала, позволяющего получать цветные полутоновые изображения, электрод для ультразвуковой или искровой обработки, краскопульт, долбежный резец.

Поставленная задача решена также созданием устройства для изготовления изделия по образцу, содержащего блок считывания изображения оригинала, выход которого электрически соединен через усилитель напряжения с управляющим входом амплитудного модулятора, подсоединенного своим выходом к входу усилителя мощности, к другому входу амплитудного модулятора подключен генератор, а выходы усилителя мощности подсоединены ко входам электромеханического узла, связанного с инструментом, установленным с возможностью перемещения по трем взаимно перпендикулярна направлениям и его внедрения в поверхность заготовки для образования изделия, являющегося копией оригинала, в котором, согласно изобретению, амплитудный модулятор содержит регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, электрически соединенный с входом амплитудного модулятора, а устройство дополнено частотным модулятором импульсов, поступающих на электрический узел инструмента, и многоканальным электронным коммутатором, вход которого подключен к соответствующему выходу усилителя напряжения, а его выходы - к соответствующим входам регулятора верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд и частотного модулятора, выход которого подсоединен к управляющему входу генератора.

Целесообразно, чтобы устройство содержало широтно-импульсный модулятор, посредством которого частотный модулятор соединен с коммутатором, и вход которого подключен к соответствующему выходу коммутатора, а его выходы - к соответствующим входам частотного модулятора.

Желательно, чтобы устройство содержало блок автоматического регулирования коэффициента усиления, посредством которого регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд электрически соединен с амплитудным модулятором, и вход которого подключен к входу указанного регулятора, а его выход - к входу амплитудного модулятора.

Благоприятно, чтобы регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд состоял из дифференциального операционного усилителя с задающим опорное напряжение потенциометром и решающего усилителя, выполненного на операционном усилителе с потенциометром, задающим коэффициент передачи, и с резистором обратной связи.

Возможно, чтобы блок автоматического регулирования коэффициента усиления был выполнен на операционном усилителе, охваченном обратной связью, в цепь которой включены резистор и группа коммутирующих резисторов, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала.

Целесообразно, чтобы частотный модулятор и широтно-импульсный модулятор имели каналы, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала, при этом каждый канал широтно-импульсного модулятора состоит из дифференциального операционного усилителя, охваченного по одному из его входов емкостной обратной связью с частотным модулятором, другой вход дифференциального операционного усилителя подключен к соответствующему выходу коммутатора, а каждый канал частотного модулятора состоит из гистерезисного компаратора, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, а выход включен в цепь общей обратной связи.

Желательно, чтобы многоканальный электронный коммутатор содержал каналы, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала, при этом каждый канал содержит регулируемый пороговый компаратор и группу эмиттерных повторителей, собранных на транзисторах.

Благоприятно, чтобы блок считывания изображения оригинала представлял собой фотоэлектрический блок считывания, который установлен с возможностью перемещения независимо от перемещения электрического узла с инструментом.

Возможно, чтобы фотоэлектрический блок считывания и электромеханический узел с инструментом были снабжены индивидуальными сервопроводами.

Целесообразно, чтобы фотоэлектрический блок считывания и электромеханический узел с инструментом были установлены с возможностью перемещения со скоростями, соотношение которых определяет масштаб увеличения или уменьшения копии по отношению к оригиналу.

При этом возможно, чтобы инструмент представлял собой либо фрезу с приводом вращения, либо электрод из проволоки, выполненной из материала, позволяющего получать цветные полутоновые изображения, либо электрод для ультразвуковой или искровой обработки, либо краскопульт, либо долбежный резец.

Использование частотного модулятора при наличии амплитудного модулятора обеспечивает при перенесении изображения с оригинала на обрабатываемую поверхность заготовки изделия плавный переход и обработку любой из пятнадцати градаций полутонового клина, а при наличии большего или меньшего количества градаций - каждую из имеющихся градаций.

Регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд позволяет настроить устройство под уровень черной (отсутствие сигнала) и уровень белой (максимальный сигнал) характеристики оригинала.

Наличие электронного модулятора позволяет выбрать градацию полутона характеристик оригинала, а его сочетание с частотным модулятором позволяет определить частоту срабатывания инструмента в выбранной градации.

Широтно-импульсный модулятор обеспечивает регулировку времени удержания инструмента, внедренного в поверхность заготовки, что бывает необходимо при фрезеровании обрабатываемой поверхности.

Наличие указанного блока автоматического регулирования коэффициента усиления позволяет компенсировать возрастание или убывание сил инерции инструмента, возникающих при частотной модуляции. Кроме того, этот блок позволяет учесть степень изменения амплитуды удара инструмента для разных физико-механических свойств материала заготовки.

Наличие частотного модулятора, электронного коммутатора, блока автоматического регулирования коэффициента усиления и широтно-импульсного модулятора позволяет задавать верхние и нижние значения порогов диапазона частот для разных физико-механических свойств материала заготовки изделия.

Использование независимых, индивидуальных приводов для блока считывания и электромеханического узла позволяет задавать раздельную необходимую дискретность считывания и копирование по кадру и строке. Кроме того, перемещение их с разными скоростями позволяет масштабировать копию изображения, не меняя размеры оригинала, и выбирать оптимальные скорости сканирования и копирования, повышая при этом производительность обработки.

Электромеханический узел при использовании возвратной катушки обеспечивает четко выраженный обратный ход при возвратно-поступательном движении, что необходимо при долблении. Возможность вращения якоря электромеханического узла обеспечивает вращение инструмента, что необходимо при фрезеровании. Таким образом обеспечивается совмещение долбления с фрезерованием поверхности заготовки изделия.

Использование фрезы с приводом вращения позволяет получать полутоновые копии изображений на вязких материалах. С помощью электродов, выполненных из проволоки разных цветных материалов, можно получать цветные полутоновые изделия с оригиналов. При использовании электродов для ультразвуковой или искровой обработки можно получать полутоновые копии на твердых материалах. С помощью долбежного резца образуют копии на поверхности изделий из камня, дерева, графита. Краскопульт дает возможность получать цветные копии картин. С использованием перечисленных инструментов могут быть получены плоские, цилиндрические, сферические и другие изделия по образцу.

Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства обеспечивает обработку любой градации оптической плотности полутонового клина характеристик оригинала, осуществляемую при высокой скорости их перенесения на заготовку изделия для получения факсимильной копии.

На фиг. 1 изображен пример реализации способа и конструктивного выполнения устройства изготовления изделия по образцу с кинематически связанными блоком считывания и электромеханическим узлом, согласно изобретению; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 - принципиальная электрическая система электронного коммутатора; на фиг. 4 - пример конструктивного выполнения электромеханического узла; на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема одного из каналов электронного коммутатора и временная диаграмма задания диапазона его работы; на фиг. 6 - пример кусочно-линейной аппроксимации линейного коэффициента усиления для блока автоматического регулирования коэффициента усиления; на фиг.7 - принципиальная электрическая схема одного из каналов широтно-импульсного модулятора и прямоугольные импульсы, формируемые на его выходе; на фиг. 8 - пример выполнения устройства, в котором блок считывания и электромеханический узел снабжены индивидуальными сервопроводами, согласно изобретению.

Устройство для изготовления изделия по образцу содержит основание 1 (фиг. 1) для размещения заготовки изделия, имеющее направляющую 2 с приводом 3 каретки 4 и электродвигатель 5. На каретке 4 установлен электродвигатель 6 с приводом 7 водила 8. На водиле 8 установлен электромеханический узел 9 и электродвигатель 10. Водило 8 опирается на поддерживающую опору 11 и содержит блок 12 считывания. Основание 13 служит для размещения образца оригинала (в данном случае рисунка). Электродвигатели 5 и 6 связаны с растровым датчиком 14.

Блок 12 считывания может быть выполнен, например, в виде широко известных фотоголовки на базе фотоусилителя или видеокамеры (Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1985, с.218,531,1421).

В первом случае фотоэлектрический блок 12 считывания содержит источник 15 (фиг. 2) света, фотоприемник 16, фокусирующие линзы 17,18. Выход фотоприемника 16 подключен к усилителю 19 напряжения,выход 20 которого подключен ко входу двухкаскадного регулятора 21 верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд сигнала. Регулятор 21 состоит из дифференциального операционного усилителя 22 с задающим опорное напряжение потенциометром 23 и решающего усилителя, собранного на операционном усилителе 24 с потенциометром 25, служащим для задания коэффициента передачи, и с резистором 26 обратной связи. Кроме того, выход 27 усилителя 19 напряжения подключен ко входу электронного коммутатора 28, имеющего пятнадцать каналов.

Выход 29 усилителя 19 напряжения подключен ко входу широтно-импульсного модулятора 30, имеющего пятнадцать идентичных каналов, формирующих сигналы, соответствующие пятнадцати градациям оптической плотности полутонового клина характеристик оригинала. Каждый из этих каналов состоит из дифференциального операционного усилителя 31₁ ... или 31₁₅, охваченного по одному его входу обратной связью. Другой его вход подключен к одному из выводов резистора 32₁ . . . 32₁₅, другой вывод которого подключен к соответствующему выходу электронного коммутатора 28.

Выходы широтно-импульсного модулятора 30 подключены к соответствующим входам многоканального частотного модулятора 33, который выполнен на гистерезисных компараторах 34₁ ...34₁₅, охваченных общей обратной связью с операционными усилителями 31₁...31₁₅ широтно-импульсного модулятора 30 через резисторы 35₁...35₁₅ и конденсаторы 36₁...36₁₅. Выходы компаратора 34₁ ...34₁₅, являющиеся выходами каналов частотного модулятора 33, подключены к соответствующим входам электронного коммутатора 28.

Устройство содержит также многоканальный (с числом каналов, соответствующим градациям оптической плотности полутонового клина характеристик оригинала) блок 37 автоматического регулирования коэффициента усиления, собранного на операционном усилителе 38, охваченном обратной связью, в цепь которой включены резистор 39 и группа коммутирующих резисторов 40₁...40₁₅, подсоединенных к соответствующим выходам электронного коммутатора 28. Выход операционного усилителя 38 подключен к одному из входов амплитудного модулятора 41, другой вход которого подсоединен к выходу генератора 42. Выход амплитудного модулятора 41 подключен ко входу усилителя 43 мощности, выходы которого соединены соответственно с выводами катушек 44 и 45 электромеханического узла 9, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение инструмента 46.

Электронный коммутатор 28 (фиг.3) содержит пятнадцать (по числу градаций полутонового клина) каналов. Каждый канал содержит пороговый компаратор 47₁. .. или 47₁, ко входам которого подключены регулировочные потенциометры 48₁.. . или 48₁₅ и 49₁... или 49₁₅ верхнего и нижнего порогов срабатывания компаратора 47₁... или 47₁₅. Выход каждого компаратора 47₁... или 47₁₅ подсоединен к коллекторам эмиттерных повторителей, собранных на трех транзисторах 50₁... 50₁₅ и двух резисторах 51₁...51₁₅ и 52₁...52₁₅. Входом электронного коммутатора 28 являются объединенные входы компараторов 47₁...47₁₅. Точки 53 ... 53 объединены и подключены к выходу регулятора 21, точки 54₁...54₁₅ - к выводам резисторов 40₁...40₁₅, точки 55₁...55₁₅ объединены и подключены к выходу 29 усилителя 19 напряжения, 56₁...56₁₅ - к выводам резисторов 32₁...32₁₅, точки 57₁...57₁₅ - к выходам гистерезисных компараторов 34₁...34₁₅, а точки 58₁...58₁₅ объединены и подключены ко входу генератора 42.

Электромеханический узел 9 (фиг.4) содержит корпус 59, в котором размещены катушки 44 и 45, охватывающие якорь 60, соединенный с инструментом 46 и установленный в направляющих втулках 61. Кроме того, якорь 60 соединен с электродвигателем 10 вращения инструмента 46 через пружинную подвеску 62.

На фиг. 5 представлена временная диаграмма задания диапазона работы одного из каналов электронного коммутатора 28 (фиг.3), где U₂ - видеосигнал на входе электронного коммутатора 28, U_к - сигнал на выходе компаратора 47, U₄₈ и U₄₉ - напряжения, соответствующие границам одной из пятнадцати градаций полутонового клина.

На фиг.6 показана кусочно-линейная аппроксимация коэффициента усиления, где U₂₁ и U₃₇ - соответственно входной и выходной сигналы блока 37 (фиг.2) автоматического регулирования коэффициента усиления.

Фиг. 7 иллюстрирует прямоугольные импульсы, формируемые на выходе последовательно включенных каналов широтно-импульсного и частотного модуляторов 30 и 33, где Т - период повторения импульсов, t₁ - длительность положительных импульсов, t₂ - длительность паузы.

На фиг. 8 показан пример конструктивного выполнения устройства, в котором блок 12 считывания и электромеханический узел 9 имеют возможность перемещаться независимо друг от друга. В этом случае на основании 13 для размещения образца рисунка оригинала установлены направляющая 63 с приводом 64 каретки и электродвигатель 66. На каретке 65 установлен электродвигатель 67 с приводом 68 водила 69, на котором размещен блок 12 считывания. В качестве электродвигателей 5,6,66 и 67 используют сервоприводы, работа которых синхронизируется с помощью блока 70 задания дискретности считывания и выбора масштаба. Управление блоком 70 осуществляется от пульта 71.

Предлагаемые способ и устройство для изготовления изделия по образцу функционируют следующим образом.

На основании 1 устанавливается заготовка изделия, а на основании 13 - оригинал (образец), например рисунок (фотография). Водило 8 опирается на поддерживающую опору 11. При включении электродвигателей 5,6 обеспечивается построчное сканирование блоком 12 поверхности рисунка, а электромеханическим узлом 9 с инструментом 46 соответственно поверхности заготовки. Электродвигатель 5 обеспечивает построчную развертку, а электродвигатель 6 - кадровую. Соотношение скоростей строчной и кадровой разверток обеспечивает растровый датчик 14. Одновременно с разверткой инструмента 46 по обрабатываемой поверхности заготовки изделия свет, направляемый от источника 15 на поверхность рисунка отражается от нее и попадает на фотоприемник 16. В результате этого сигналы, формируемые на выходах 20, 27, 29 усилителя 19, пропорциональны оптической плотности рисунка. При этом следует иметь в виду, что оптическая плотность светового излучения в данном случае охватывается пятнадцатью градациями полутонового клина ( в другом случае этих градаций может быть больше или меньше). Эти градации определяются напряжениями, пропорциональными величине освещенности отраженного от изображения сигнала на выходах 20, 27, 29 усилителя 19 напряжения. Один из этих сигналов поступает на вход электронного коммутатора 28, который своими компараторами 47₁...47₁₅ выбирает градацию полутона. Это выражается в том, что коммутатор 28 включает соответствующий канал блока 37 регулирования коэффициента усиления, соответствующий канал широтно-импульсного модулятора 30 и соответствующий канал частотного модулятора 33.

На фиг. 5 приведен пример задания диапазона работы одного из каналов коммутатора 28. При этом первый порог задается потенциометром 48₁, а второй порог - потенциометром 49₁. В то время, когда видеосигнал U находится в пределах указанного диапазона порогов (U₄₈, U₄₉), потенциал (U_к) на выходе 47 равняется единице, открываются транзисторы 50₁ и подключаются резисторы 51 и сигналы от точек 53₁, 55₁ и 57₁ поступают к точкам 54₁, 56₁ и 58₁. Аналогично работают остальные четырнадцать каналов электронного коммутатора 28.

На фиг. 6 показана линейная аппроксимация коэффициента усиления блока 37, которая осуществляется при последовательном включении - отключении резисторов 40₁. . . 40₁₅. Такое изменение коэффициента усиления, реализуемое блоком 37 для амплитудного модулятора 41, необходимо для компенсации сил инерции инструмента 46, которые возникают при модуляции частоты, осуществляемой блоком 33. Кроме того, такое нелинейное изменение коэффициента усиления может потребоваться для учета физико-механических свойств материала обрабатываемой поверхности изделия. Одновременно с выхода 20 усилителя 19 видеосигнал поступает на вход регулятора 21 верхнего и нижнего порогов сигнала. Этот регулятор 21 собран на дифференциальном операционном усилителе 22, на один вход которого поступает видеосигнал U₂₀, а на другой его вход - напряжение смещения с потенциометром 23, которым устанавливают нулевой потенциал, когда фотолуч находится на самом темном месте изображения. Второй каскад регулятора 21 состоит из операционного усилителя 24, охваченного обратной связью. Коэффициент передачи второго каскада устанавливается посредством потенциометра 25. Этим потенциометром 25 устанавливают максимальный потенциал, когда фотолуч находится на самом светлом месте изображения. Таким образом регулятор 21 позволяет настроить устройство под изображение разной оптической плотности.

Далее пронормированный в регуляторе 21 сигнал поступает на вход блока 37 и проходит по одному из его каналов. Этот блок 37 собран на операционном усилителе 38, охваченном обратной связью. Входные цепи усилителя 38 состоят из резисторов 40₁...40₁₅, которые коммутируются электронным коммутатором 28. Пройдя по одной из цепей, сигнал после нелинейного усиления поступает на один из входов амплитудного модулятора 41.

Кроме того, выход 29 усилителя 19 подсоединен ко входу широтно-импульсного модулятора 30, каналы которого также коммутируются электронным коммутатором 28. Выбор каждого канала зависит от уровня видеосигнала на выходе 27 усилителя 19 или на входе коммутатора 28.

Рассмотрим работу одного из каналов, который собран на операционном усилителе 31₁, охваченном емкостной обратной связью и представляющем собой интегратор, выход которого подключен ко входу гистерезисного компаратора 34₁. Оба каскада охвачены обратной связью, при этом на выходе канала формируются прямоугольные импульсы U₃₃, период Т повторения которых определяется параметрами резисторами 35 и конденсатора 36₁, а длительность t₁ и t₂ определяется выходным напряжением U₂₉ усилителя 19.

В устройстве соотношение RC в каждом канале частотного модулятора 33 обеспечивает диапазон частот 10...80 Гц, канал выбирается коммутатором 28, а ширина импульсов определяется уровнем сигнала U₂₉ на выходе усилителя 19. С выхода частотного модулятора 33 импульсы поступают на вход генератора 42. В этом блоке формируются передний и задний фронты и вершины импульсов, убирается (при необходимости) их отрицательная часть, и импульсы усиливаются. Далее эти импульсы поступают на второй вход усилителя 43 мощности, а затем поступают на вход электромеханического узла 9, на обмотку катушки 44. Со второго выхода усилителя 43 импульсы, длительность которых пропорциональна паузе t₂, поступают на обмотку возвратной катушки 45. При этом катушка 44 создает магнитный поток ф₁, обеспечивающий движение якоря 60 вниз, а катушка 45 - магнитный поток ф₂, обеспечивающий движение якоря 69 вверх, таким образом инструмент 46 совершает возвратно-поступательные колебательные движения.

При включении электродвигателя 10 обеспечивается вращение якоря 60 и инструмента 46 через пружину 62, которая кроме того задает якорю 60 исходное положение. При этом амплитудно-частотная модуляция обеспечивает силу и частоту ударов инструмента 46 по заготовке изделия, а широтно-импульсная модуляция - время удержания инструмента 46, внедренного в поверхность заготовки.

Индивидуальные электродвигатели 5,6,66 и 67 электромеханического узла 9 и блока 12 считывания позволяют задать дискретность считывания и копирования по кадру и строке. Соотношением числа импульсов, поступающих на электродвигатели 5,6,66,67, задаваемым блоком 70, обеспечивается возможность масштабирования, задание этих параметров производится с пульта 71.

Например, при дискретности шага электродвигателей 5 и 6, равной 0,15 мм, а электродвигателей 66 и 67 - 0,3 мм, изображение уменьшается в два раза. При значениях дискретности шага электродвигателей 5 и 6, равном 1,5 мм, а электродвигателе 66 и 67 - 0,15 мм, изображение увеличивается в десять раз.

Способ изготовления изделия по образцу заключается в том, что образование усиленных сигналов осуществляют пропорционально оптической плотности, соответствующей градациям полутонов характеристик оригинала, амплитудную модуляцию сигналов осуществляют с определением верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, соответствующих максимальной и минимальной градациям полутонов характеристик оригинала. Устройство для изготовления изделия имеет амплитудный модулятор, который содержит регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, электрически соединенный со входом амплитудного модулятора, и имеет частотный модулятор импульсов, поступающих на электромеханический узел инструмента для повышения качества изделия. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Способ изготовления изделия, заключающийся в размещении на основаниях оригинала и заготовки изделия, в построчном сканировании поверхности оригинала электрическим блоком считывания, образования соответствующих усиленных сигналов, осуществлении их амплитудной модуляции и последующем преобразовании полученных сигналов в перемещения инструмента по трем взаимно перпендикулярным направлениям и его внедрения в поверхность заготовки для образования изделия, являющемся копией оригинала, отличающийся тем, что образование усиленных сигналов осуществляют пропорционально оптической плотности, соответствующей градациям полутонов характеристик оригинала, амплитудную модуляцию сигналов осуществляют с определением верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, соответствующих максимальной и минимальной градациям полутонов характеристик оригинала, а перед осуществлением амплитудной модуляции сигналов осуществляют их коммутацию для выбора градации полутона характеристик оригинала и частотную модуляцию для определения частоты срабатывания инструмента в выбранной градации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед осуществлением частотной модуляции сигналов осуществляют их широтно-импульсную модуляцию для образования сигналов, регулирующих время удержания инструмента при его внедрении в поверхность заготовки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед определением верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд сигналов осуществляют автоматическое регулирование их коэффициентов усиления для осуществления амплитудной модуляции с учетом сил инерции инструмента и физико-механических свойств материала заготовки. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сканирование поверхности оригинала электрическим блоком считывания и перемещения инструмента по трем взаимно перпендикулярным направлениям осуществляют со скоростями, соотношение которых определяется в соответствии с масштабом увеличения или уменьшения копии по отношению к оригиналу. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что коммутацию сигналов осуществляют по каналам, количество которых соответствует количеству градаций полутонов характеристик оригинала. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частотную модуляцию сигналов осуществляют по каналам, количество которых соответствует количеству градаций полутонов характеристик оригинала. 7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что широтно-импульсную модуляцию сигналов осуществляют по каналам, количество которых соответствует количеству градаций полутонов характеристик оригинала. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют любой инструмент, выбранный из группы: фреза с приводом вращения, электрод из проволоки, выполненный из материала, позволяющего получать цветные полутоновые изображения, электрод для ультразвуковой или искровой обработки, краскопульт, долбежный резец. 9. Устройство для изготовления изделия, содержащее блок считывания изображения оригинала, выход которого электрически соединен через усилитель напряжения с управляющим входом амплитудного модулятора, подсоединенного своим выходом к входу усилителя мощности, к другому входу амплитудного модулятора подключен генератор, а выходы усилителя мощности подсоединены ко входам электромеханического узла, связанного с инструментом, установленным с возможностью перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям и его внедрения в поверхность заготовки для образования копии оригинала, отличающееся тем, что амплитудный модулятор содержит регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, электрически соединенный с входом амплитудного модулятора, а устройство дополнено частотным модулятором импульсов, поступающих на электромеханический узел инструмента, и многоканальным электронным коммутатором, вход которого подключен к соответствующему выходу усилителя напряжения, а его выходы - к соответствующим входам регулятора верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд и частотного модулятора, выход которого подсоединен к управляющему входу генератора. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит широтно-импульсный модулятор, посредством которого частотный модулятор соединен с коммутатором и вход которого подключен к соответствующему выходу коммутатора, а его выходы - к соответствующим входам частотного модулятора. 11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит блок автоматического регулирования коэффициента усиления, посредством которого регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд электрически соединен с амплитудным модулятором и вход которого подключен к входу указанного регулятора, а его выход - к входу амплитудного модулятора. 12. Устройство по пп.9 и 11, отличающееся тем, что регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд состоит из дифференциального операционного усилителя с задающим опорное напряжение потенциометром и решающего усилителя, выполненного на операционном усилителе с потенциометром, задающим коэффициент передачи и с резистором обратной связи. 13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что блок автоматического регулирования коэффициента усиления выполнен на операционном усилителе, охваченном обратной связью, в цепь которой включены резистор и группа коммутирующих резисторов, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала. 14. Устройство по пп.9 и 10, отличающееся тем, что частотный модулятор и широтно-импульсный модулятор имеют каналы, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала, при этом каждый канал широтно-импульсного модулятора состоит из дифференциального операционного усилителя, охваченного по одному из его входов емкостной обратной связью с частотным модулятором, другой вход дифференциального операционного усилителя подключен к соответствующему выходу усилителя напряжения (коммутатора), а каждый канал частотного модулятора состоит из гистерезисного компаратора, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, а выход включен в цепь общей обратной связи. 15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что многоканальный электронный коммутатор содержит каналы, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонов оригинала, при этом каждый канал содержит регулируемый пороговый компаратор и группу эмиттерных повторителей, собранных на транзисторах. 16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок считывания изображения оригинала представляет собой фотоэлектрический блок считывания, который установлен с возможностью перемещения, не зависимого от перемещения электромеханического узла с инструментом. 17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что фотоэлектрический блок считывания и электромеханический узел с инструментом снабжены индивидуальными сервоприводами. 18. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что фотоэлектрический блок считывания и электромеханический узел с инструментом установлены с возможностью перемещения со скоростями, соотношение которых определяет масштаб увеличения или уменьшения копии по отношению к оригиналу. 19. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что инструмент представляет собой фрезу с приводом вращения. 20. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что инструмент представляет собой электрод из проволоки, выполненной из материала, позволяющего получать цветные полутоновые изображения. 21. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что инструмент представляет собой электрод для ультразвуковой или искровой обработки. 22. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что инструмент представляет собой краскопульт. 23. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что инструмент представляет собой долбежный резец.