Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1986 года по МПК G05B19/18 

f

Изобретение относится к области вычислительной технике, а именно к устройствам, преобразующим цифровые сигналы с непрерьтные, и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления, а именно с ионно-лучевьми и электронно-лучевыми обрабатывающими, сварочными, электронолитографичес- кими 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 рабочего органа станка; на фиг. 3 - электрическая принципиальная схема варианта реализации блока сопряжения, блока переключения регистров, коммутаторов и регистров.

Преобразователь содержит цифро- аналоговые преобразователи .(ДАЛ) 1,2, блок 3 сопряжения, привода 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 АП16) и дешифратор 16 (микросхема ИД4), Блок 14 переключения регистров содержит триггеры 17-19 (микросхема ТМ2) и элементы И-НЕ 20, 21 (микросхема ЛАЗ) Регистры 6-9 и коммутаторы 10, II могут быть реализованы в виде регистров 22, 23 (микросхемы РП1), I ,

Преобразователь работает след5та- щим образом.

Каждый из ЦАП 1, 2, входящих в двухкоординатный сканирующий цифро- аналоговый преобразователь, может в процессе работы находиться в одном из двух рабочих состояний: установив щемся и переходном, В установившемся состояниии выходной сигнал ЦАП 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, поступавлг ий на данный коммутатор 10, 11 с блока 14 переключения регистров, В переходном состоянии уровень

215087

выходного сигнала-ЦАП 1, 2 изменяется с постоянной скоростью, т,е. линейно от исходного значения, опреде-г ляемого содержнмьпм одного из регист5 ров, 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

10 момента подключения на его вход второго регистра, например 7 или 9, взамен первого, Управле1те занесением кодов в регистры 6,,,9 организовано так, что занесение осуществ15 ляется 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 уста20 навливается 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 двух25 координатному преобразователю. Преобразователь имеет два режима работы: с переключением рабочих регистров по командам ЭВМ; с автоматическим переключением рабочих регистров,

30 Режим работы задается по командам ЭВМ посредством блока 14 переключения регистров,

В режиме с переключением регистров по командам ЭВМ работа осуществ35 ляется 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 кoopдинaтa ш , 0} точку Ас координатами {x.

показано на фиг, 2, В качестве первого щага 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 координат XQ и о точки О, Затем ЭВМ дает команду блоку 14 переключения регистров на подключение выходов указанных регистров с по55 мощью коммутаторов 10, 11 на,входы ЦАП 1, 2, На выходах последних в приводах рабочего органа 4, 5 устанавливается нулевой уровень выходных

40

сигналов, соответствующий положению рабочего 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 пере регистров 6, 7 координаты X Коммутатор 10 подключает на вхоД ЦДЛ 1 вместо первого регистра 6 второй регистр 7 данной координаты, в кото ром записан код координаты Х,, и начинается линейное изменение уровня выходного сигнала ЦАП 1 от нуля до значения, эквивалентного коду координаты Х точки А, Уровень выходного сигнала ЦАП 2 остается равньм 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, 7 ЭВМ посыпает через блок 3 сопряжения комйнду на включение рабочего органа. В течение всего времени изменения уровня выходного сигнала ЦАП 1 формирователем 12 сигнала переходного состойния вы- рабатывает сигнал, указывающий на .такое 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 посьтает в регистр 9 код координаты Y, точки Б, а после окончания обработки первого отрезка дает команду блоку 14 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 V, , и начинается линейное изменение уровня выходного сигнала ЦАП 2 от нуля до значения, эквивалентного коду координаты ( точки Б. Уровень выходного сигнала ЦАП 1 в это время не меняется.

215087

так как преобразователь находится в установившемся состоянии. Поэтому рабочий орган управляемого преобразователем устройства перемещается

5 вдоль оси ОУ из точки А в точку Б с постоянной заранее заданной скоростью. В течение всего времени иэме- нения уровня выходного сигнала ЦАП 2 формирователь 13 сигнала переход10 ного состояния вырабатывает сигнал, указывающий на такое изменение. Окончание этого сигнала является признаком окончания работы преобразователя и управляемой им установки по

15 обработке пластины на отрезке АБ, а для ЭВМ - командой для дальнейших действий. Если обработка на этом эа- канчивйется, то ЭВМ йюдает команду на выключение рабочего органа управ20 ляемой установки. Если же необходимо далее произвести обработку плас- тины, например, вдоль отрезка БВ, то ЭВМ посылает в блок 14 переключения регистров команду на переключение 25 регистров 6, 7, Коммутатор 10 подключает на вход ЦАП 1 вновь первый регистр 6 вместо второго 7, и начинается линейное изменение уро1вня выходного сигнала ЦАП 1 от значения,

30 эквивалентного коду координаты Х„ . точки Б, записанному в регистре 7, до нулевого значения, эквивалентного коду Хд точки В, записанному в регистре 6. Уровень выходного .лг- нала ЦАП 2 при этом не меняется и остается эквивалентным коду координаты Y, точки Б, записанному в регистре 9, поскольку данный преобразователь находится в установившемся

Q состоянии. В результате рабочий орган управляемого устройства равномер но перемещается вдоль оси ОХ из точки Б в точку В с заданной скоростью и т.д.

в режиме с автоматическим переключением регистров работа осуществляется следующим образом. Необходимо обработать площадку ОА№1 на пластине, перемещая рабочий орган из нача50

ла координат по серпантину, как показано на фиг. 2, Допустим, что ис- ходнь&} режимом является режим с пе- реклю-чением регистров по командам ЭВМ. Тогда ЭВМ заносит в не подклю- чанные к ЦАП 1, 2 регистры, например 6 и 8, коды соответствующих координат Хо и YO точки О и дает команду блоку )4 переключения регистров на

подключение выходов этих регистров с помощью коммутаторов 10, П на входы ЦАП 1, 2. На выходах этих пре-г образователей в приводах 4, 5 рабо- чего 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

9 - код координаты V, точки Б, посылает в блок 14 команду-на переключение регистров 6, 7,. а также код режима работы с автоматическим переключением регистров и подает команду на включение рабочего органа, С. переключением регистров 6, 7 уровень сигнала на выходе ЦАП 1 начинает линейно изменяться с заданной скорость от нулевого значения до значения, 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 задан- ной скоростью уровня выходного сигнала ЦАП 2 от нулевого значения до значения, эквивалентного коду Y, . Рабочий орган равномерно перемещается вдоль отрезка АБ из точки А в точку Б и ведет обработку данного отрезка. Формирователь 13 сигнала переходного состояния в течение всего времени изменения уровня выходного сигнала ЦАП 2 вырабатьтает и 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 начинает-

ся линейное изменение с заданной скоростью уровня выходного сигнала ЦАП 1 от значения, эквивалентного коду Х„ до нулевого значения, ЭВМ в это время заносит в регистр 8 код координаты Vg точки Г и т.д,, пока рабочий орган не начнет перемещатьс

j

0

5 0 5

вдоль отрезка МЛ из точки М в точку Л, В этот момент ЭВМ посьтает в блок 14 код режима работы перобразовате- ля с переключением регистров по командам ЭВМ, 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, ко,торый первым должен изменить уров-ень своего выходного сигнала. В указанном примере - это канал координаты X, В дальнейшем переключение регистров каждого из каналов осуществляется автоматически, а именно как только закончится изменение уровня выходного сигнала одного из 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 ЭВМ наиболее пригоден для обработки образцов в отдельных точках или вдоль отдельных линий, параллельных осям координат. При обработке точек рабочий орган включается после уста-, 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 о6ра

батьшаемой 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 выше 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 изобретения

Двухкоординатиый сканирующий циф- роаналоговый преобразователь, содержащий блок сопряжения, интерфейсные входы и выходы которого подключены

к одноименным входам и выходам ЭВМ, и для каждой из координат цифроана- логовый преобразователь, соединенный 5 выходом с рабочим органом, отличающийся тем, что, с целью упрощения управления преобразователем от ЭВМ, в него введены блок переключения регистров и для каждой 10 координаты - первый и второй регистры, коммутатор и формирователь сигнала переходного состояния, вход которого подключен к входу цифро- аналогового преобразователя, под- 5 ключенного входом к выходу коммутатора, информационные и разрешающие входы регистров соединены с информационными и первыми управляющими выходами блока сопряжения, а выходы

0 регистров - с пе-рвыми и вторыми информационными входами коммутатора, блок переключения регистров подключен управляющими и информационными входами соответственно к вторым

5 управлякяцим и информационным выходам блока сопряжения, а первыми и вторыми управляющими выходами - к управляющим входам регистров и коммутатора соответственно первой и

0 второй координат, причем первый и второй разрешающие входы блока переключения регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сигнала состояния и с выход,-ми

5 формирователей сигналов переходного состояния первой и второй координат.

(,iifm)

0(X.,9t}

ff fil)

фп:

C

4Ar;«;

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объекта14и управле ния, а именно с ионно-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатьгаающими, сварочными, электронолитографически- ми установками. Устройство решает задачу упрощения управления преобразователем от ЭВМ путем исключения большого количества расчетных и управляющих операций, выполняемых ЭВМ при переходе между смежными точками траектории рабочего органа. ЭВМ достаточно вьщать на преобразователь коды начальной и конечной точек линии, включить рабочий орган в начальной точке и выключить в конечной. Это достигается с помощью цифроанало- говых преобразователей (ЦАП), имеющих линейно-изменяю1цийся выходной сигнал по каждой из кооординат. Коды на ЦАЛ подаются из ЭВМ через блок сопряжения и два регистра, попеременно подключаемых к входу ЦАП с помо1цыо блока переключения регистров. Момент окончания изменения сигнала на выходе ЦАП фиксируется с помощью формирователя сигнала переходного состояния, выходной сигнал которого передается через блок сопряжения в ЭВМ для инициирования задания координат следующей точки на траектории перемещения рабочего органа. 3 ил.