И. М. Э. Г. Моторов, А. С. Федотов, А. М. Федоров, А. С. Еи Г. Н. Петров Советский патент 1970 года по МПК B23Q35/40 

Известны устройства для копирования по чертежу.

Недостатком известных устройств является большая трудоемкость при изготовлении издательских оригиналов, так как их приходиться Вычерчивать вручную. Трудность вычерчива-ния заключается и в близком расположении лилий карт друг от друга.

Предлагаемая копировальная система обеспечивает:

копирование линий равной и переменной ширины по середине;

избирательное прослеживание по даниой линии .на участках, где в зону кольцевого сканирова.ния фотоголовки попадают соседние линии;

автоматическое торможение на участках повышенной кривизны с одновременным уменьшением радиуса сканирования для снижения ошибки копирования при сохранении максимальной средней скорости копирования;

автоматический поворот плоскости профильного гравировального резца для проведения двойных и тройных параллельных линий;

реход к следуюш,ему контуру и ввод в режим копирования с опусканием резца, если этот контур еще не копировался, или переход без опускания резца через ранее награвирован-,

ную линию;. .

одновременное изготовление двух (или более) издательских оригиналов, например, з разных масштабах; возможность нанесения на издательский

оригинал координатной сетки и другой информации, записанной на магнитную или перфорированную ленту.

Внедрение предлагаемого устройства в картографии должно повысить производительность труда при изготовлении издательских оригиналов карт, уменьшить время, затрачиваемое на их изготовление, повысить качество карт и снизить объем работ, выполняемых вручную.

На фиг. 1 представлена блок-схема фотоэлектрического фазоимпульсного копировального, устройства для автоматического управления исполнительным инструментом -по чертежу, например, для картографии. (Двойными линиями обозначены блоки, относящиеся к предмету изобретения. Прямоугольниками с диагоналями изображены механические редукторы, а волнистыми линия1ми - ходовые винты); на фиг, 2 - блок-схема устройства копирования середины ли,нии; на фиг. 3 - принцип работы устройства избирательного копирования; на фиг. 4 - блок-схема устройства автоматического торможения; на фиг. 5- фотоэлектрическая головка кольцевого сканирования; на фиг. 6 - блок-схема устройства для поворота профильного резца; на фиг. 7- пример простого рельефа местности; на фиг. 8 - блок-.схема устройства автоматизации технологических операций; на фиг. 9 - блок-схема устройства для одновременного изготовления двух издательских оригиналов карт, например, в разных масштабах; на фиг. 10 - блок-схема устройства для управления шаговыми электродвигателями основного координатографа. Фотоэлектрическая головка 1 кольцевого сканирования (см. фиг. 1), электронный усилитель импуль-сов 2, устройство 5 копирования .середины линии, устройство 4 избирательного копирования, устройство 5 ввода в режим копирования, блок 6 импульсов со скважностью, равной двум, синусно-косинусный преобразователь 7 и регулятор скоро- 25 сти 8 соединены последовательно. К регулятору скорости подключены два усилителя мощности 9, а затем электродвигатели 10 постоянного тока, которые через механические редукторы обеспечивают перемеш:ение фото- 30 головки по двум взаимно перпендикулярным направелниям. Устройство // автоматического торможения соединено с выходом электронного усилителя и выдает сигналы на фотоэлектрическую головку и на регулятор скорости. Устройство 12 поворота профильного резца соединено с выходом блока 6, а его выход подан на резцовую головку 13, на которую поступает сигнал от блока 14 технологических команд, соединенного с устройством ввода в режим копирования и с контрольной фотоголовкой 15 кольцевого сканирования. Импульсные датчики пути 16 установлены по осям X И У и соединены с блоками 17 усиления и формирования импульсов, выходы ко- 45 торых поданы на шаговые электродвигатели 1S, служащие для того, чтобы одновременно с основным координатографом 19 приводить в действие второй координатограф 20. Составительский оригинал карты 21 являет- 50 ся объектом прослеж ивания фотоэлектрической головкой для изготовления издательского оригинала карть 22. От фотоголовки / импульсы фототока поступают «а электронный усилитель импуль- 55 сов 2, а затем на устройство 3 копирования середины Линии и параллельно - на устройство П автоматического торможения. Устройство 3 копирования середины линии 60 служит для выделения импульса, передний фронт которого по фазе соответствует середине копируемой линия. При этом толшина копируемой линии может изменяться в несколько раз. 5 10 15 20 65 Устройство // автоматического торможения обеспечивает автоматическое снижение скорости копирования на участках повышенной кривизны и на углах. Это устройство при появлении ошибки определенной величины автоматически снижает скорость копирования и одновременно уменьшает радиус сканирования фотоголовки. Устройство 4 избирательного копирования позволяет продолжать копирование данной линии и на тех участках, на которых в зону кольцевого сканирования попадают соседние Устройство 5 ввода в режим кодирования обеспечивает возможность оператору переводить фотоголовку в любую точку карты и направить к выбранной линии, после чего устройство автоматически введет систему в режим копирования. Длительность импульсов по времени на . устройствах 5 и 4 И 5 по сравнению с длительностью промежутка времени между ними небольшая, или другими словами, скважность импульсов на этих устройствах составляет несколько десятков. В блоке 6 вырабатываются прямоугольные импульсы со скважностью, равной двум. Эти импульсы подаются на статический синуоно-косинусный преобразователь 7, состояший из двух фазочувствительных схем. От блока 6 прямоугольные импульсы подаются, кроме того, на устройство 12 п(гворота профильного резца, соединенное с резцовой головкой 13. В резцовую головку можно вставлять резцы различного диаметра и профиля. Для проведения двойных или тройных линий при изображении дорог применяются профильные резцы. В этом случае устройство 12 обеспечивает поворот резца таким образом, что его плоскость остается перпендикулярной направлению линии. Синусно-косинусный нреобразователь 7 имеет два выхода, с которых напряжения постоянного тока, пропорциональные соответственно синусу и косинусу угла наклона копируемой линии, подаются на регулятор скорости 8. Регулятор скорости установлен на пульте оператора и имеет ручку для регулироиания скорости копирования. Два сопротивления регулятора скорости могут быть автоматически введены в цепь для снижения скорости копирования при срабатывании устройства И автоматического торможения. Напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла наклона копируемой линии, от регулятора скорости поступают ,на усилители мошности 9, например электромашинные или магнитные усилители, а от них подаются на электродвигатели 10, которые через механические редуктора и ходовые винты или рейки обеспечивают перемешение фотоголовки и резцовой головки по осям J и У. Импульсы от фотоголовки / поступают па электронный усилитель 2, а затем на ограничитель 23 уровня импульсов сверху и -снизу,

в результате чего отсеиваются помехи от белого фона бумаги и от черного фона линии и импульсы получаются с высокой крутизной фронта. Эти импульсы подаются на дифференцирующую цепочку 24 и «а две схемы сравнения 25 и 26. С дифференцирующей цепочки 24 импульсы подаются на кипп-реле 27 и фазои.нвертор 28. Кипп-реле 27 настроено так, что деятельность его импульсов соответствует -самой тонкой линии. На первую схему сравнения 25 приходят импульсы от ограничителя 23 и от кинп-реле 27, т. е. здесь сравнивается длительность импульсов от ли-нии чертежа с длительностью импульсов от киппреле 27, настроенного на самую толкую линию.

Если сравниваемые импульсы равны по длительности, то на выходе первой схемы сравнения будет нуль, если же толщина копируемой лИНии будет больше, то через фильтр 29 на смещение управляемого кипп-реле 30 будет подаваться дополнительное напряжение, изменяющее длительность импульсов управляемого кипп-реле 30, которое запускается отрицательными импульсами от фазоинвертора 28. Импульсы с управляемого кипп-реле 30 подаются на вторую схему сравнения 26, где они сравниваются -с импульсами от ограничителя 23. На схеме сравнения 26 выделяется импульс, фаза переднего фронта которого соответствует середине копируемой линии.

На фиг. 3, поясняющей пр-индип работы устройства -избирательного копирования, показаны два участка копируемой линии Л и В. На участке А сканирующий луч /С пересекает линию в точках а и d. На первой осциллограмме показаны импульсы а и d, соответствующие участку А.

На участке В в зону сканирующего луча попадают две соседние линии, от которых появляются дополнительные импульсы е, f, b, с. Основной частью устройства избирательного сканирования является кипп-реле, скважность импульсов которого близка к единице. Это кипп-реле запускается первым импульсом а и запирает все остальные импульсы, в том числе и Второй импульс d от копируемой линии.

На фиг. 3 заштрихованная часть кольца сканирования соответствует длительности импульса кипп-реле. Кипп-реле электронным методом как бы закрывает все кольцо сканирования, оставляя небольшой участок t перед наскакиванием сканирующего луча на копируемую линию. Посредством такого принципа устройство для избирательного копирования как бы запоминает данную линию и продолжает копировать именно ее и на тех участках, где в зону кольцевого сканирования попадают соседние линии. На второй осциллограмме фиг. 3 заштрихована та часть, которая соответствует опрокинутому состоянию киппреле.

Устройство избирательного копирования имеет ограниченный диапазон действия, а

именно, если соседняя линия попадет в зону f, то система может сбиться и перейти на копирование этой линии.

При копировании участков повышенной 5 кривизны, а также различных углов, фотоэлектрическая копировальная система с фотоголовкой кольцевого сканирования принципиально дает повышенную ошибку - углы и малые радиусы как бы скругляются, причем, 10 чем больше радиус сканирования, тем больше ошибка. Задачей устройства автоматического торможения при копировании участков повышенной кривизны является повышение точности копирования таких участков при средней 15 высокой скорости.

С электронного усилителя импульсов 2 фотоголовки импульсы подаются на симметричный триггер 31 и на кипп-реле 32, а с них - на схему сравнения 33. Кипп-реле 32 настрое0 но на вырабатывание импульсов со сквал ностью, равной двум. Если система копирует без ошибки, то длительность импульсов от симметричного триггера 31 и от кипп-реле 32 будет одинакова, и на выходе схемы сравнения 5 33 будет нуль.

Как только появится ошибка, то импульсы на симметричном триггере 31 по длительности будут отличаться от импульсов на книпп-реле 32, а на выходе схемы сравнения 33 появится разность, от определенной величины которой сработает быстродействующее реле 34. Контакты реле 34 заведены в цепь регулятора скорости S и в цепь электромагнита фотоголовкп 1. При срабатывании реле 34 одновременно уменьшается скорость копирования и уменьшается радиус сканирования.

Участок составительского оригинала карты 21 через конденсорные линзы 35 освещается лампочками 36. Световой поток от участка 0 карты через объектив 37, призму Дове 38, линзу 39 и отверстие в шторке 40 попадает на фотоэлемент 41. Призма Дове вращается синхронным электродвигателем (на чертеже не показан).

5 На шторку с отверстием фокусируется плоскость копируемой ли-нии, а на катод фотоэле.мента - линза объектива. Шторка с отверстием закреплена на якоре 42 электромагнита 43 и перемещаться илп вручную посредством микрометрического винта 14, или автоматически при подаче напряжения на обмотку электромагнита. Радиус сканирования фотоголовки определяется положением отверстия в шторке относительно оптической оси, 5 а также оптическим увеличением объектива 37. На фиг. 5 отверстие шторки совмещено с оптической осью фотоголовки.

Для нанесения на издательский оригинал карты двойных или тройных линий, нзобра0 жающих дороги, в резцовую головку зажимаются профильные резцы. Задачей устройстз для поворота профильного резца является такой поворот резца, чтобы его плоскооть все время оставалась перпендикулярной направлению линии. Устройство работает следующим образом. От блока 6 импульсы подаются «а одну из обмоток кондепсаторного электродвигателя 45, который через понижающий редуктор 46 соедин&н с фазорегулятором 47 и сельсином- 5 датчиком 48. Трехфазная обмотка фазорегулятора 47 питается от .сети, а однофазная подключена ко второй обмотке конденсаторного электродвигателя 45. Сельсин-датчик 48 соединен с сельсином-приемником, расположен- Ю :ным в резцовой головке 13. При копировании некоторой линии конденсатор.ный электродвигатель вращается до тех пор, пока фаза импульсов от блока 6 совпадает с фазой напряжения от фазорегулятора 47. ЛрИ повороте 15 линии появляется рассогласование фаз импульсов от блока 6 и фазорегулятора 47, что снова вызовет вращение конденсаторного электродвигателя. Сельсин-приемник в резцовой головке 13 поворачивает профильный 20 резец в соответствии с поворотом фазорегулятора 47 и сельсина-датчика 48. При копировании карт, особенно при копировании топографических карт, встречается больщое число замкнутых линий, изображаю- 25 щих горизонтали рельефа местности. Оператор должен внимательно следить, когда копируемая горизонталь «замкнется, и в этот момент поднять резец и перевести фотоголовку для копирования следующей горизонтали. 30 На реальных топографических картах таких случаев перехода с горизонтали на горизонталь очень много. Оператору пришлось бы быть очень внимательным. :С целью автоматизации технологических 35 операций (как, например: подъем резца при замыкании копируемой линии; перевод фотоголовки к следующей линии по направлению наперед заданному оператором, ввод в режим копирования и опускания резца, если эта ли- 40 ния не копировалась, переход через ранее награвированную линию без опускания резца) служит контрольная фотоголовка кольцевого сканирования и блок технологических команд. На фиг. 7 изображен простейший рельеф 45 местности. Оператор эвристически определяет наивыгоднейший порядок копирования. Таким порядком будет путь по пунктирной линии от точки X. Действительно, эта линия захватывает все горизонтали, за исключением двух, ко- 50 торые лежат на пунктирной линии от точПредлагаемое устройство автоматизации технологических операций обеспечивает следующим режим работы. Оператор направляет фотоголовку из точки X по направлению пунктирной линии. (В действительности на составительском оригинале таких пунктирных линий нет, на фиг. 7 они проведены для объяснения принципа работы). 60 При подходе к точке а устройство автоматически входит в режим копирования по первой.горизонтали и при этом опускается резец. Направление обхода безразлично, оно может ,. 55 нее, в зависимости от положения переключателя па пульт управления. После обхода .первой горизоптали, когда фотоголовка снова подойдет к точке а, контрольная фотоголовка подаст сигнал -об этом, произойдет подъем резца, и система пойдет по направлению пунктира к следующей линии. В точках б, в, д, 3 и к последовательность операций такая же, как и в точке а. При подходе к точкам г, е, ж, л, м, последовательность операций изменится. Перечисленные точки лежат на горизонталях, которые уже копировН лись, поэтому их фотоголовка будет проходить без опускания резца и без ввода в ре: ж-им копирования, Для получения .необходимой информации о ходе копирования устанавливается контрольная фотоголовка кольцевого сканирования. Ось контрольной фотоголоБки Направлена да острие резца. Простейщий .случай установки контрольной фотоголовки - установка ее соосно с резцом по другую сторону издательского оригинала, как это схематически изображено на фиг. 1. Есля резец не опущен, тр. на контрольной фотоголовке нет -ни одного импульса. Если .идет процесс копирования, то в течение одного периода на контрольной фотоголовке появляется один импульс, ПОСКОЛЬг ку в зону кольцевого сканировалия попадает линия, прочерченная резцом. В-тот, момент, когда копируемый контур замыкается на контрольной фотоголовке, появляются, два. им: пульса, поскольку в зону кольцевого сканирования, к.роме того, попадает начальная.линия. прочерченная резцом.. При подходе к ранее награвировааной линии на контрольной фото; головке также появляются .два импульса, На фиг. 8 показана блок-схема устройства автоматизации технологических операций. Импульсы контрольной фотоголовки 15 усиливаются электронным усилителем 49, после чего подаются одновременно на первое кипп-реле 50 и на схему «И 51, на которую поступают и импульсы от первого кипп-реле 50, причем длительность и.мпульсов от первого кипп-реле составляет более полупериода сканирования, До тех пор, пока на контрольной фотоголовке появляется только один импульс за период сканирования на выходе логической схемы «И, сигнал отсутствует. В момент замыкания контура на контрольной фотоголовке появляются два импульса, на в.ыходе Схемы «И появляется сигнал, который подается на второе кипп-реле 52, а затем через фильтр 53 и усилитель мощности 54 срабатывает электромагнитное реле 55, одни контакты которого размыкают цепь электромагнита резцовой головкой 13, а другие - включают устройство 5 ввода в режим копирования, что обеспечивает перемещение системы в режиме поиска по направлению, заданному оператором, При подходе к следующему контуру режим повторяется. В процессе обработки рельефа большой сложности оператор имеет возмож: таким образом, пунктирная линия а-п, изображенная на фиг. 7, может представлять собой любую кривую. . На основном координатографе 19 для каждой из подач устанавливаются импульсные5 датчики пути 16, сигналы от которых поступают на блоки усиления и формирования импульсов 17. Шаговые электродвигатели 18, обеспечивающие перемещение резцовой головки поЮ осям X и У второго координатографа 20, питаются от блоков усиления и формирования импульсов. Масштаб воспроизведения карты на втором координатографе 20 зависит от цены импульса шаговых электродвигателей и от15 передаточного отношения редукторов от шаговых электродвигателей к перемеш:ению резца. Кроме линейной информации на карте имеется большое количество различного рода ус-20 ловных знаков, надписей и т. п. Для их нанесения можно запрограммировать эту информацию, а для ее нанесения в определенной точке карты нужно перемешать резец или иной исполнительный инструмент в эту точку.25 Наиболее целесообразно выполнение таких перемещений производить шаговыми электродвигателями. Отсюда возникает задача управлять шаговыми электродвигателями от фотоголовки. С этой целью электродвигатели 1030 малой мошности и управляемые фотоэлектрической системой устанавливаются в шкафу управления и используются для вращения дисков с прорезями. По одну сторону дисков располагаются лампочки, а по другую фото-35 диоды, с которых сигналы подаются на блоки /7 управления и формирования импульсов. От последних импульсы поступают на переключатель 56 рода работы. Этот переключатель имеет два положения: при одном из них40 шаговые электродвигатели 18 основного координатографа 19 управляются от фотокопировальной системы, при ДРУГОМ - от программного командоаппарата 57. Предмет изобретения 1. Двухкоординатное фотоэлектрическое фазоимпульсное копировальное устройство для автоматического управления движением ис- 50 полнительного инструмента по чертежу, например, для картографии, в котором фотоэлектрическая головка кольцевого -сканирования соединена последовательно с электронным усилителем импульсов, устройством вво- 5 да в режим копирования, блоком импульсов со скважностью, равной двум, синусно-косинусным преобраз-ователем и регулятором скорости, сигналы с которого подаются на два усилителя мощности и далее на два коорди- 60 иатных электродвигателя постоянного тока для перемещения фотоголовки и жестко Связанной с ней резцовой головки по осям координат меха-низма, например, координатогра45зации изготовления издательского оригинала карты по составительскому, в него введены блок копирования середины линии и устройство избирательного копирования, включенные последовательно между электронным усилителем импульсов и устройством ввода в режим копирования; устройство автоматического торможения, вход которого подключен к выходу электронного усилителя импульсов, а выходы подключены к регулятору скорости и фотоголовке; устройство для поворота профильного резца, цодсоединенное к выходу блока импульсов и к резцовой головке, и контрольная фотоголовка, установленная соосно с резцовой и подключенная к блоку технологических команд, который соединен с устройством ввода в режим копирования и с резцовой головкой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок копирования по середине линии выполней на дифференцирующей цепочки, кип-цреле и двух -схем сравнения, первая из которых соединена с кипп-реле, а дифференцируюшая цепочка подключена к фазоинвертору для запуска управляемого кипп-реле, на смещение которого через фильтр подключен выход от первой схемы сравнения, а управляемое кипп-реле присоединено ко второй схеме сравнения, причем к блоку копирования через ограничитель уровня импульсов -сверху и снизу подключен электронный усилитель. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью избирательного копирования, блок копирования по середине линии подключей к кипп-реле, выходные имиульсы которого имеют скважность, близкую к единице, и Служат для запирания импульсов от соседних линий. 4. Устройство по п. I, отличающееся те.м, что, с целью автоматического торможения для уменьшения ошибки копирования, к выходу зсилителя импульсов фотоголовки подключены параллельно симметричный триггер и кипп-реле, вырабатывающее импульсы со скважностью, равной двум, выходы которых соединены со схемой сравнения, подключенной к быстродействующему реле для воздействия на регулятор скорости и электромагнит фотоголовки. 5. Устройство по пп. 1 и 4, отличающееся тем, что, с целью копирования линий разной толщины и снил :ения ошибки при копировании участков повышенной кривизны, фотоголовка оснащена призмой Дове, установленной -внутри полого вала электродвигателя, и непрозрачной шторкой с отверстием, которая может смещаться от оси фотоголовки вручную с помощью микрометрического винта или автоматически от электромагнита. g. Устройство по пп. 1, 2, 3, отличающееся тем, что, с целью поворота профильного резлятором и сельсином-датчиком, который дистанционно управляет сельсииом-приемником, установленным иа резцовой головке, а вторая обмотка конденсаторного электродвигателя подключена к фазорегулятору.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью автоматизации техяологических операций, в него введена контрольная фотоголовка кольцевого сканирования, которая подключена к блоку технологических команд, образованному из последовательно включенных усилителя, первого кинп-реле, логической схемы «И, второго кипп-реле, фильтра, усилителя мощности и электромагнитного реле, причем логическая схема «И соединена с выходом усилителя, а контакты реле заведены в цепь электрЬмагнита подъема резца и устройства вывода в режим копирования.

8. Устройства по п. 1, отличающееся тем, что, с целью одновременного изготовления

двух издательских экземпляров карты, «апример, в разных масштабах, установлен второй координатограф, оборудоваиный для перемещения резцовой головки по осям X и Y щаговыми электродвигателями, управляемыми от импульсных датчиков пути основного координатографа через блоки усиления и формирования импульсов.

9. Устройство по пп. 1 .и 8, отличающееся тем, что, с целью управления основным координатографом, как от фотоголовки при копировании линейных элементов карты, так и от программы, за писанной на магнитную ленту или перфоленту для нанесения на издательский оригинал условных знаков, координатной сетки и другой информации, основной координатограф для перемещения фотоголовки и резцовой головки по осям X и Y оборудован шаговыми электродвигателями, соедияенными с переключателем рода работы.

чжь т

Т

fa В

с с/ е

f а S

- 31

и

Фиг. 5

I Сети

I с,ето .

Фиг. 6

ЕЬ

.S

9