SE455825B - Anordning for grenssnittsforbindning mellan en kodare och en dator - Google Patents

Description

455 825 Anordningen enligt uppfinningen har närmare bestämt erhållit de i krav 1 angivna kännetecknen.

På ritningarna visar fig. 1 en delvy framifrån av en motståndspunktsvetsmaskin som är utrustad med en förskjutningssensor, fig. 2 en skiss av en typisk linjär optisk kodare, fig. 3 ett vågformsdiagram av de 90° fasförskjutna utsignalerna från kodaren före och efter ändring av riktning, fig. 4 en roterande optisk kodare, fig. 5 upp- och nedpulståg, som härleds från signalerna i fig. 3, fig. 6 ett flödesschema, som anger arten av behandlingen av de 90° fas- förskjutna signalerna, för att generera upp- och nedpulser samt fig. 7 ett förenklat blockschema av förskjutningsgränssnittet och åskåd- liggör dess samband med omvandlaren och mikrodatorn.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillåta ett datorspråk att definiera en variabel, representerande förskjutningsinformation, vilken auto- matiskt uppdateras, när en förskjutningsgivare, en optisk kodare med 90° fas- förskjutna utsignaler, ändrar sitt läge med ett givet värde. All programadmini- stration hos datorn i förbindelse med uppdateringsprocessen elimineras. För- skjutningsvariabeln kan lätt avläsas av ett datorprogram liksom varje annan variabel utom att denna variabel alltid är lika med den verkliga förskjutningen hos kodaren. Datorn behöver icke längre sampla gränssnittet före utnyttjande av förskjutningsvariablen i ett algebraiskt samband.

Enligt fig. 1 används en linjär optisk kodare 10 i ett adaptivt styr- system för en motståndssvetsmaskin för att under diagnossteget mäta den kombine- rade tjockleken av arbetsstycken ll och 12 och, under svetsnings- och härdnings- stegen, värmeutvidgningen av arbetstyckena. En konventionell motståndspunkt- svetsmaskin visas i figuren och de synliga delarna är kopparelektroder 13 och 14 med låg resistans, elektrodhållare 15 och 16, övre och nedre ledararmar 17 och 18 samt elektrodvattenkylningsledningar 19 och 20. Stampsliden 21, som är monte- rad i huset 22, är fäst vid ledararmen 17 och förflyttar den övre elektroden 13 relativt den nedre elektroden 14. Detta medger applicering av nekanisk kraft på elektroderna före, under och efter den tid då ström flyter, för att alstra de rätta tillstånden för uppvärmning och svetsning. Kontaktytorna i området för strömkoncentration uppvärms av pulser med låg spänning och stark ström till bildande av en smältyta 23. En experimentuppsättning för att avkänna vertikal elektrodförskjutning utnyttjar den optiska kodaren 10 (exempelvis modell SST- D49-Eb tillverkad av Dynamics Research Corporation), vilken är monterad på en _ 3 g 455 825 utriggare 24 från den nedre elektrodhållaren 16. Den avkänner den relativa rörelsen av den övre elektroden 13 genom en stav 25, som är monterad på en annan utriggare 26 från den övre elektrodhållaren 15, vilken förflyttas med den övre elektroden och vilar mot en kolv 27 i överdelen av sensorn. Denna installation av förskjutningsomvandlaren utplånar effekter av maskinavböjning, när belast- ningen appliceras. Endast den relativa rörelsen mellan de två elektroderna av- känns och mäts varvid denna rörelse endast beror på utvidgning av arbetsstycke och elektrod och den sistnämnda är försumbar, så länge temperaturändringen är liten i elektroderna. Denna anordning skulle sannolikt vara opraktisk vid tillverkning emedan maskinens hals hindras av arbetsstycken som är stora. I en fabriksmaskin är förskjutningssensorn belägen längre bakåt i svetsmaskinen.

Inre komponenter av en typisk linjär optisk kodare 10 illustreras schematiskt i fig. 2. En kodad platta 28 är fäst vid och rörlig med kolven 27 och har två parallella spår med på lika avstånd anbragta rektangulära fönster (fönsterlängden är lika med avståndet mellan fönstren), varvid ett spår är för- skjutet från det andra med en halv fönsterlängd. Plattan belyses av en ljuskälla 29 och två ljussensorer 30 avkänner ljuset, som omväxlande överförs och spärras av raden av fönster. Fig. 3 visar de binära 900 fasförskjutna utsignalerna på kanalerna A och B under antagande av att givaren förflyttas ut och in med en likformig hastighet. I detta fall har pulsvågorna en 50% arbetscykel och anting- en 90° eftersläpning eller försprång, beroende på rörelseriktningen. Relativa tider från kant till kant är en funktion av den momentana hastigheten.

Uppfinningen är även tillämplig vid roterande optiska kodare med 90° fasförskjutna utsignaler, såsom den anordning som visas i fig. 4. Denna steg- lägeskodare 31 har en kodad skiva 32, som roterar med kodaraxeln 33. Skivan be- lyses av en ljuskälla 34 och har två cirkulära spår med på lika avstånd anbragt fyrkantiga fönster, vilka är förskjutna från varandra. Varje spår genomsläpper omväxlande ljus till en sensor 35 och blockerar ljus. Mera allmänt kan en kodare med 90° fasförskjutna utsignaler, som avkänner ändringar i en annan fysikalisk parameter än förskjutning, såsom spänning, vara gränssnittsförbunden med ett datorsystem enligt uppfinningen.

Enligt fig. 5 omvandlas de 90° fasförskjutna utsignalerna till en serie av "upp"-pulser, fortsättningsvis benämnda uppulser, och en serie av "ned"- pulser, fortsättningsvis benämnda nedpulser, varvid varje puls representerar en enhet av förskjutning i respektive motsatta riktningar. En uppuls eller en ned- puls alstras, när fram- eller bakkanterna av vardera signalen detekteras. Med avseende på den förskjutningsomvandlare som angetts vid beskrivningen av fig. 1 och vilken används utan den displaylåda som normalt tillhör den, överförs en 455 825 puls till en utgångsledning varje gång givaren avkänner en förskjutningsändring med 0,0025 mn i den positiva riktningen och en puls sänds på den andra utgångs- ledningen varje gång givaren avkänner en 0,0025 mm ändring i den negativa rikt- ningen. Dessa serier av pulser matas till upp- och nedingångarna hos en upp-ned- räknare.

Fig. 6 är ett flödesschema som anger arten av behandling av 900 fasförskjutna insignaler, för att erhålla upp- och nedutpulser och är icke ett optimalt utförande av omvandlarkretsarna. Tillståndsövergångstabeller 36 och 37 till höger i fig. 6 ger de åtta kombinationer som resulterar i framställning av utpulser. Pilarna betecknar stigande och fallande kanter hos signalerna, mera allmänt kända såsom fram- och bakkanter. L och H står för logisk "nolla" och "etta". 90° fasförskjutna signaler A och B matas till kantdetektorer 38 - 41.

De första två detekterar de fallande och stigande kanterna av signalen A och de andra två detekterar de fallande och stigande kanterna av signalen B. Utsignal- erna från kantdetektorerna leds till logiska OCH-kretsar 42 och 49, vilkas andra ingångar är för B- och icke-B-signalerna, samt A- och icke-A-signalerna, såsom visas. Förekomsten av en fallande kant på signalen A och en hög B-signalnivå medför en utsignal från OCH-kretsen 42 vilken passerar genom ELLER-kretsen 50 till pulskretsen 51, där en uppuls genereras. Om vid denna tid en låg B-signal- nivå finns, leds utsignalen från OCH-kretsen 43 till ELLER-kretsen 52 och däri- från till pulskretsen 53 och en nedpuls genereras.

På samma sätt är utgångarna från OCH-anordningarna 45, 47 och 48 förbundna med ELLER-kretsen 50, vilken detekterar någon av de fyra tillstånds- övergångskombinationerna i tabell 36 som resulterar i en uppuls. Utsignalerna från OCH-anordningarna 44, 46 och 49 är förbundna med ELLER-kretsen 52, vilken detekterar de fyra tillståndsövergångskombinationerna i tabell 37 som resulterar i nedpulser. Båda pulserna, som indikerar en förskjutningsändringsenhet i den positiva eller negativa riktningen, matas till ELLER-anordningen 54. En puls av endera typen resulterar i en utsignal till fördröjningskretsen 55 och efter en lämplig fördröjning genererar pulskretsen 56 en återställningspuls, vilken matas till alla fyra kantdetektorerna 38-41. Minimitiden mellan pulserna är summan av H, bredden av utpulsen och T: som är fördröjningen i kretsen 55.

Fig. 7 är ett förenklat blockschema av en föredragen utföringsform för användning av uppfinningen vid ett system av det slag, som anges i patentansökan nr 8303199-7. Förskjutningsomvandlaren 57 är en linjär eller roterande optisk kodare med 900 fasförskjutna utsignaler. Dessa dubbelkanalsignaler avges till gränssnittet 58. Pulsvågutsignalerna omformas genom pulsformningskretsen 59, och A och B utsignalerna sänds till omvandlaren 60 för omvandling till upp- och ned- pulser. En puls sänds på upp-ledningen, varje gång givaren avkänner en enhets- ändring av förskjutning i en riktning (kolven 27 i fig. 1 förflyttas uppåt) Och « 5 455 825 en puls överförs på ned-ledningen varje gång givaren avkänner en enhetsändring i den motsatta riktningen (kolven förflyttas nedåt).

Den första serien av pulser matas till uppingången till 16-bitars upp- nedräknaren 61 och den andra serien av pulser till ned-ingången. Räknarutgången avger ett av en förteckenbit föregånget tvåkomplementtal, som är direkt propor- tionellt mot omvandlarläget. Detta binära talsystem är väl känt för en fackman på området och beskrivs i texter om mikroprocessorer. En viss information följer. Biten längst till vänster i talet indikerar tecknet, positivt eller negativt. Tecknet hos ett tvåkomplementtal kan ändras genom ändring av värdet av varje bit (en "O" ändras till en "l" och omvänt) och addition med +1. I ett 16- bitars system är det maximala negativa värdet utan förteckenbit -32.768 och det maximala positiva värdet utan förteckenbit är +32.767. (I själva verket går räknaren från 0 till 65.535.) När den linjära förskjutningsgivaren används representerar varje räknesteg 0,0025 mm och området är omkring -83 till +83 mm.

Arbetsstyckena kan sålunda lätt införas i svetsmaskinen och avlägsnas.

Varje gång räknaren 61 uppdateras och antingen uppstegas eller nedstegas, strobstyrs den binära datautsignalen in i två oktala hållkretsar 62 och 63, vilka innehåller den lågsignifikanta bitgruppen (byte) respektive den högsigni- fikanta bitgruppen (byte). Dessa är konventionella 8-bitars hållkretsar med en tretillståndsutgång. Adressbussen 64 och databussen 65 är exempelvis en del av en S-100 standard databuss. Ett flertal styrledningar och 16 adressledningar förbinder bussen 64 med adressavkodarkretsen 66 på gränssnittskortet. Avkodaren har en komparator, vars utgångsledning 67 övergår till det aktiva tillståndet, när det rätta bitmönstret bildas på datorbussen, indikerande att en minnesläs- ningsoperation skall utföras från förskjutningsgränssnittet 58.

Detta aktiverar databussbufferten 68 att placera data på bussen 65. En annan process, som samtidigt initieras är triggning av en uppdateringskrets 69 för hållkretsarna, som bildas exempelvis av en enförloppsmultivibrator och en OCH-grind. Kort efter varje upp- eller nedpuls, som ger tid för räknarutgångarna att stabiliseras, genererar omvandlaren 60 en uppdateringsaktiveringspuls för hållkretsarna, vilken sänds till spärrkretsen 69 och normalt passerar genom OCH- kretsen till hållkretsarna 62 och 63. En utsignal från enförloppsmultivibratorn hindrar denna puls från att genomsläppas av OCH-grinden. Hållkretsarna 62 och 63 avaktiveras temporärt från att strobstyras under en kort period, såsom 4 ps efter åtkomst av gränssnittet. Ändamålet med spärrkretsen 69 är att säkerställa att stabila data kommer att läsas av datorsystemet 70 och att åstadkomma till- räcklig tid för datorn att läsa både de låg- och högsignifikanta databitgrupper med säkerställande av att inga övergångar kommer att äga rum under mellantiden. 455 825 Kortavkodaren 66 aktiverar i följd håïïkretsarna 62 och 63, vilka överför för- skjutningsdatabitgrupper av ïåg och hög signifikans till bufferten 68. De två databitgrupperna utïäses från förskjutningsgränssnittet 58 ti11 mikrodatorn tiil den plats där den instruerats att inïagra data. Det är icke nödvändigt att först överföra data ti11 nfikrodatorminnet. Upp- och nedräknaren 61 kommer att föïja förskjutningsomvandïaren 57 vid alla tider och datorn 70 erhåïïer alïtid de senaste data vid tiden för läsningsoperationen.

Omvandïaren 57 och förskjutningsräknaren 61 är typiskt noilstäiïda vid början av dagen. Med fördel bringas eïektroderna 13 och 14 tiïlsammans och detta är nolïförskjutning. Upp- och nedräknaren 61 no11stä11s som reaktion på en noli- stäïïningsinstruktion från avkodaren 88. Om eïektroderna ändras e11er a11tför mycket deformeras är det nödvändigt att ändra noïlpunkten.

Ett gränssnitt som byggdes hade fö1jande komponenter: Räkaren 61 hade fyra kaskadkopplade anordningar av typ 74LS193, håïïkretsarna 62 och 63 var av typ 74LS374 och bufferten 68 var en anordning av typ 74LS244.

Förskjutningsdata vid utgången från upp- och nedräknaren 61 är ett av en förteckenbit föregånget tvåkompïementvärde i ett format som är förenïigt med standarddatorspråk. Detta binära förskjutningsdata utïäses från gränssnittet på kommande och uppträder vid mikrodatorn såsom en de1 av dess minne. Närheïst för- skjutníngsvariabeïn används i ett aïgebraiskt samband i datorprogrammet kommer den heït enkeït att vara 1ika med den föreïiggande förskjutningen på omvandïaren 57 vid den tid då koden exekveras av processorn. En väsentïig egenskap är att de senaste förskjutningsdata utïäses tiïï mikrodatorbussen utan att stoppa räknaren 61, som kontinuerïigt föïjer den linjära elïer roterande optiska kodaren. Det inses att gränssnittet 58 kan användas med andra kodare, som har 900 fasför- skjutna utsignaier, och det är icke begränsat till gränssnittsförbindning av en förskjutningssensor med en dator.

Claims (7)

455 825 Patentkrav

1.å Anordning för gränssnittsförbindning mellan en kodare med 900 fasför- skjutna utsignaler och en dator, vilka utsignaler är två serier av pulser i form av binära signaler, som representerar en enhet av förskjutningsdataändringar hos en fysikalisk parameter, k ä n n e t e c k n a d av en räknaranordning (61) anordnad att motta de två serierna av pulser och avge ett binärt utdata, vilket är ett av en förteckenbit föregånget tvåkomplementtal, som indikerar parameterns storlek och riktning, samt en anordning för att utläsa det binära datat till datorn på kommando när en minnesläsoperation skall utföras under det att räknar- anordningen kontinuerligt följer kodaren och matas med pulser.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kodaren är en linjär eller roterande kodare.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att räknar- anordningen genererar en upp- eller nedpuls vid detektering av fram- och bakkanter hos endera signalen.

4. Anordning enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att utläsningsanordningen innefattar en hållkrets (62,63), in i vilken förskjut- ningsdata strobstyrs efter varje uppdatering, samt en anordning (69) för att temporärt spärra hållkretsen från att uppdateras, när förskjutningsdatat utläses till en databuffert (68) för datorn (70).

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att utläsningsanordningen innefattar en adressavkodare (66), som har en utgång (67) i aktivt tillstånd, vilken anger en läsminnesoperation som skall utföras.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att utläsningsanordningen innefattar hållkretsar (62,63) för en låg- och en högsig- nifikant bitgrupp.

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att kodaren är en förskjutningsomvandlare i ett styrsystem för en motstånds- punktsvets.