МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра автоматизации производственных процессов

Кафедра метрологии

АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ

Методические указания к лабораторным работам Факультет радиоэлектроники Специальность 190800 — Метрология и метрологическое обеспечение. Направление 552200 — Метрология, стандартизация и сертификация. Машиностроительный факультет Специальность 210200 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении).

Санкт-Петербург 2000

2

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 53.08:681.3(075.8), 621.9.06.529(07) Автоматизация измерений и контроля.: Методические указания к лабораторным работам.: СПб,СЗПИ,2000,35с. Методические указания содержат описания шести лабораторных работ. В первых четырех работах рассматриваются конструктивные особенности, принцип действия и основы программирования устройства ЧПУ типа Н22-1М. В пятой работе приобретаются навыки настройки контрольного полуавтомата светофорного типа и рассортировки деталей. Шестая работа знакомит студентов с особенностями имитационного моделирования на ПЭВМ исследуемого процесса на примере системы передачи измерительной дискретной информации с частотной модуляцией. Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процессов 12 января 2000г, одобрено методической комиссией факультета машиностроения 20 января 2000г. Рецензенты: кафедра автоматизации производственных процессов(зав.кафедрой, канд.техн.наук, доцент А.А.Сарвин) Б.Я.Литвинов, канд.техн.наук, с.н.с., ведущий научный сотрудник ГУП «ВНИИМ им.Д.И.Менделеева». Составители: О.А. Готшальк, канд. техн. наук, доц. Р.Н. Парахуда, канд. техн. наук, доц. С Северо-Западный заочный политехнический институт

3

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Данные лабораторные работы выполняются после того как студент

прослушал курс лекций и изучил рекомендованную литературу. Прежде чем

приступить к выполнению каждой лабораторной работы, следует внимательно

ознакомиться с ее содержанием, выполнить все предварительные расчеты,

начертить схемы и заготовить рекомендуемые формы таблиц.

Студенты спец.190800 выполняют лабораторные работы 1, 3, 5, 6 по

дисциплине « Автоматизация измерений и контроля ». Студенты спец. 210200

выполняют лабораторные работы в полном объеме по дисциплине «Системы

автоматизации и управления».

Отчеты по всем лабораторным работам должны быть представлены в

одной тетради, на титульном листе которой следует указать дисциплину, по

которой выполнен отчет, номер группы, шифр, фамилию, имя и отчество

студента.

Требования техники безопасности при выполнении лабораторных работ.

1. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты,

прошедшие устный инструктаж преподавателя и расписавшиеся в

соответствующем журнале.

2. Работать разрешается только с теми приборами, которые указаны в

методических указаниях.

3. Подавать напряжение питания на установку имеет право только

преподаватель.

4. Запрещается снимать крышки приборов, открывать дверцы

устройства ЧПУ , самовольно производить ремонт или замену блоков.

5. О всех неполадках в лабораторных установках следует немедленно

сообщать преподавателю.

4

Литература

1. Программное управление станками / Под ред. проф. В.Л.Сосонкина. – М.:

Машиностроение, 1981.

Работа 1. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С УСТРОЙСТВОМ ЧПУ типа Н22-1М

1. Цель и содержание работы Целью лабораторной работы является ознакомление с конструкцией,

порядком работы и основными техническими данными устройства ЧПУ типа

Н22-1М.

Технические данные и конструкция лабораторной установки

Устройство ЧПУ Н22-1М предназначено для управления станками токарной группы. Основные технические данные:

- вид интерполяции – линейная и круговая; - способ задания размеров в программе – в абсолютных значениях и в приращениях; - число одновременно управляемых координат – 2; - программоноситель – восьмидорожечная бумажная лента шириной 25,4 мм;

- система кодирования информации – код ИСО – 7 бит; - способ кодирования – адресный;

- скорость считывания информации с перфоленты – не менее 300 строк в секунду. Устройство обеспечивает по программе разгон, торможение и

поддержание постоянной контурной скорости.

На передней панели устройства ЧПУ имеется три пульта: пульт

оператора (ПО), коррекции (ПК) и фотосчитывателя (ПФ).

На пульте оператора расположены следующие органы управления:

1. Кнопки включения и выключения питания устройства. При нажатии

кнопки «Вкл» загорается сигнальная лампочка.

2. Переключатель режимов работы на ПО обеспечивает следующие режимы

работы:

5

- поиск кадра управляющей программы на перфоленте. Для выполнения

этого режима необходимо установить переключатель в положение «Поиск

кадра», ленту – на начало программы, на декадном переключателе «Ручной

ввод» ПК набрать номер необходимого кадра программы и нажать кнопку

«Пуск»;

- реверс. Этот режим обеспечивает перемотку ленты до начала программы.

Следует установить переключатель в положение «Реверс» и нажать кнопку

«Пуск»;

- проверка ленты. В этом режиме происходит контроль управляющей

программы по структуре кадра и паритету. Установить переключатель в

положение «Проверка ленты», ленту – на начало программы и нажать кнопку

«Пуск».Если программа составлена правильно, то лента остановится по

окончании программы. При наличии в программе ошибки лента остановится на

кадре с ошибкой, и номер этого кадра высветится на табло «N кадра»;

- ускоренная отработка. Для обеспечения этого режима необходимо

установить переключатель в положение «Ускоренная отработка», ленту – на

начало программы и нажать кнопку «Пуск»;

- автоматический режим. Это основной режим работы устройства ЧПУ,

обусловливающий покадровое считывание информации с перфоленты с

обработкой детали. Для его задания необходимо обеспечить режим «Сброс»,

установить переключатель в положение «Автомат», перфоленту поставить на

начало программы и нажать кнопку «Пуск».

В автоматическом режиме могут использоваться следующие остановки при

отработке программы:

- при нажатии кнопки «Конец кадра» происходит продвижение ленты на

один кадр; отработка очередного кадра возможна при нажатии кнопки «Пуск»;

- при нажатии кнопки «Технол» программа останавливается на команде

МОО1; для продолжения программы надо нажать кнопку «Пуск»;

- при нажатии кнопки «Пропуск кадра» пропускаются те кадры программы,

перед которыми набита метка «/».

6

- ручное управление. Для обеспечения этого режима установить

переключатель в положение «Ручное управление» и нажать тумблеры «±z» или

«±x». По мере движения режущего инструмента на табло «Геометрическая

информация» высвечивается величина перемещения в дискретах.

Для изменения скорости подачи как в ручном режиме, так и в режиме

«Автомат», служит переключатель «Подача %», который позволяет изменять

скорость в процентном отношении к заданной. Тумблер «6 Гц – 400 Гц»

позволяет задавать скорость подачи в двух режимах: при частоте следования

импульсов 6 Гц и 400 Гц.

Для обеспечения ускоренного перемещения режущего инструмента надо

одновременно с тумблером «±z» или «±x» нажать кнопку «Быстрый ход».

- возврат в 0. Режим обеспечивает автоматический выход режущего

инструмента в нулевое положение «Возврат в 0», нажать тумблер +z и держать

его до тех пор, пока суппорт не остановится в крайнем правом положении.

Нажать тумблер +x и держать его до тех пор, пока резцедержатель не

остановится в ближнем положении.

- ручной ввод. Этот режим обеспечивает ввод управляющей программы

по кадрам, с пульта оператора. Установить переключатель в положение

«Сброс» и нажатием кнопок «Привод» и «Логика» привести устройство в

исходное состояние. Перевести переключатель в положение «Ручной ввод».

Для ручного ввода адресов используются кнопки «Адреса», а для ввода

цифровой информации - декадные переключатели пульта коррекции. После

нажатия кнопки необходимого адреса и набора цифоровой информации на

декадном переключателе нажимается кнопка «Ввод». Таким образом

набирается целый кадр. Для отработки набранного кадра нажимается кнопка

«Пуск». Индикация цифровой информации высвечивается на табло «Т/S, М» и

«Геометрическая информация. При этом для индикации цифровой информации

по адресам S и М надо на пульте оператора нажать кнопки «S» или «М». На

табло «Геометрическая информация» высвечивается информация по адресам x

и z после нажатия кнопок «PH» или «РН» на пульте оператора.

7

3. Кнопки управления фотосчитывателем обеспечивают включение

питания, включение подматывающих двигателей, включение ускоренной

перемотки ленты, а также отключение тормозных электромагнитов.

Лента в фотосчитыватель заправляется базовой кромкой к стенке. Начало

ленты должно быть справа, конец – слева. Для заправки ленты надо отключить

тормозные электромагниты, выключить подмотку, снять наружные щечки

катушек, нажав на оси щечки и повернув щечку против часовой стрелки. На

левую бобину лента наматывается по часовой стрелке, а на правую – против

часовой стрелки. После установки ленты надо выбрать ее слабину, включить

тормозные электромагниты и подмотку нажатием соответствующих кнопок.

В экстренных случаях нажимается красная кнопка «Стоп подачи» и

останавливается перемещение режущего инструмента.

П. Порядок проведения работы

1. Включить питание устройства ЧПУ.

2. Произвести заправку перфоленты в фотосчитыватель.

3. В режиме «Реверс» установить перфоленту на начало программы.

4. В режиме «Проверка ленты» убедиться в правильности составленной и

нанесенной на перфоленту программы.

5. В режиме «Поиск кадра» произвести поиск трех кадров, номера

которых укажет преподаватель. После окончания поиска кадров установить

перфоленту на начало программы.

6. В режиме «Возврат в 0» установить режущий инструмент в нуль.

7. В режиме «Ручное управление» определить цену дискрет по

координатам X и Z. Для этого необходимо замерить линейкой величины

перемещения резцедержателя и рассчитать по показаниям табло

«Геометрическая информация» число дискрет, на которое переместился

резцедержатель по той или иной координате.

8. Определить максимально возможное перемещение резцедержателя по

управляемым координатам.

8

9. В режиме «Автомат» произвести отработку по «воздуху»

предложенной преподавателем управляющей программы.

Ш. Содержание отчета

1. Технические данные устройства ЧПУ Н22, Н33, Н55 и 2Р32.

2. Расчеты, связанные с определением цены дискреты по осям X и Z. Литература:[1], с. 178…197.

Работа 2. РУЧНОЙ ВВОД УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

1. Цель и содержание работы Цель работы – ознакомление с основными принципами

программирования в коде ИСО-7бит и управления станком путем ручного

ввода программы.

Основные принципы программирования В устройствах ЧПУ металлорежущими станками программа определяет

координаты опорных точек траектории, по которой движется режущий

инструмент. Устройство ЧПУ аппроксимирует отрезки между опорными

точками методом линейной и круговой интерполяции и выдает управляющие

сигналы на исполнительный привод станка. В управляющей программе кроме

геометрической информации закладывается технологическая, указывающая

скорость обработки, и информация, управляющая автоматикой станка.

Вся программа подразделяется на слова и кадры.

С л о в о состоит из адресной и числовой частей (G 0,4; х + 12500).

Числовая часть слова задается только целыми числами.

К а д р о м называется слово или группа слов, расположенных в

определенной последовательности.

9

В состав управляющей программы, обслуживающей устройство ЧПУ

типа Н22-1М, входят функции и адреса, указанные в табл.1.

Таблица 1

Адрес Количество

разрядов

числа

Содержание

Команды

Наличие

адреса в кадре

I

4 ; 6; 5

Координата начальной

опорной точки дуги по

оси X относительно

центра дуги

При круговой

интерполяции

F

5

Скорость подачи, мм/мин Ввод при изменении

подачи

G

2

Подготовительная

Функция

Ввод при изменении

условий перемещения

режущего инструмента

K

4 ; 6; 5

Координата начальной

опорной точки дуги по

оси X относительно

центра дуги

При круговой

интерполяции

M

3

Вспомогательная

Функция

Ввод при изменении

Технологических

условий

S

3

Частота вращения

Шпинделя

Ввод при изменении

частоты вращения

шпинделя

T

3

Номер инструмента Ввод при смене

инструмента

X

4 ; 6; 5

Координата конечной

опорной точки или

величина приращения по

оси X

В зависимости от

контура

Z 4 ; 6; 5 То же, что и для X То же, что и для X

10

Подготовительные функции определяют режим работы устройства ЧПУ.

В табл.2 перечислены подготовительные функции, используемые в устройстве.

Признак нормальных, длинных и коротких размеров влияет только на

разрядность геометрической информации.

При задании типа интерполяции с признаками “нормальные размеры”

(G01, G02, G03),”длинные размеры” (G10, G20, G30), и “короткие размеры”

(G11, G21, G31) перфорируются на ленте, соответственно, пять десятичных

разрядов геометрической информации (х +00035, z-32147),

Таблица 2

Код

команды

Значение G-функции

G 01

G 10

G 11

G 02

G 20

G 21

G 03

G 30

G 31

G 25

G 26

G 27

G 58

Линейная интерполяция

Нормальные размеры

Длинные размеры

Короткие размеры

Круговая интерполяция по часовой стрелке

Нормальные размеры

Длинные размеры

Короткие размеры

Круговая интерполяция против часовой стрелки

Нормальные размеры

Длинные размеры

Короткие размеры

Возврат в нуль станка

Работа в приращениях

Работа в абсолютной системе координат

Ввод плавающего нуля

11

шесть десятичных разрядов (х-123637, z+000012) и четыре десятичных разряда

(х +0001, z -0675).

G-функция вводится в программе либо совместно с геометрической

информацией (x, z, I, K), на которую она воздействует, либо отдельным кадром,

содержащим только адреса М, Т, S или F. Повторный ввод G–функции

производится при изменении G–функции своей группы.

При наличии в кадре функции G25 происходит возврат режущего

инструмента в нуль поочередно по каждой из осей в положительных

направлениях и на быстром ходу. Для осуществления возврата в нуль

необходимо в программе задать два кадра, в каждом кадре указывается

положительная величина перемещения, превышающая максимально

возможное расстояние до точки нуля станка.

П р и м е р:

________________

G 25 x + 999999

G 25 z + 999999

________________

Скорость подачи в программе задается по адресу F. Ввод адреса F в

программе возможен как отдельным кадром, так и совместно с информацией,

которая будет отрабатываться с данной скоростью. Введенное значение подачи

сохраняется на все время отработки до прихода новой величины подачи.

В устройстве Н22-1М возможны два диапазона скоростей и быстрый ход.

Первый диапазон скоростей лежит в пределах от 1 до 1200 мм/мин, второй – в

пределах от 0,05 до 120 мм/мин. Эти диапазоны соответствуют максимальным

частотам задающего генератора блока задания скорости:

первый – состоянию разгона при частоте fm = 8000 Гц; второй – состоянию

торможения при частоте fm = 400 Гц.

При круговой интерполяции рекомендуется задавать скорость, не

превышающую 600 мм/мин.

Быстрый ход в устройстве по оси z равен 4800 мм/мин, по оси х – 2400 мм/мин.

12

Величина подачи кодируется десятичными разрядами. В первом разряде

после адреса F задаются признаки состояния генератора. Первый разряд может

принимать значения трех цифр: 1 – разгон (первый диапазон рабочих подач); 2

– торможение (второй диапазон рабочих подач); 7 – признак быстрого хода с

разгоном – торможением в одном кадре.

В четырех младших разрядах кодируется величина скорости в мм/мин.

В режиме торможения величина подачи уменьшается в 20 раз. Максимальное

значение подачи, которую можно задавать в режиме торможения, - 2400

мм/мин. Действительная подача при этом будет равна 120 мм/мин.

Максимальное значение подачи в режиме разгона допускается 1200 мм/мин.

При задании режима быстрого хода перемещение допускается только по

одной координате. Величина подачи на быстром ходу не программируется.

П р и м е р:

________________________________

G 10 F 10600 x + 010000 z + 005000

F 70000 x + 003000

z + 004000

________________________________

При линейной интерполяции в одном кадре задается геометрическая

информация, характеризующая один отрезок прямой, по которой перемещается

режущий инструмент.

При работе в приращениях (G26) после адресов х и z кодируется

числовая информация, соответствующая приращениям ∆х и ∆z. Числовой

информации присваивается знак в зависимости от того, с каким направлением

координатных осей, выбранных на станке, совпадает направление движения

режущего инструмента. Например, при движении режущего инструмента по

траектории 1-2-3-4 (рис.1) необходимы три кадра, чтобы закодировать

исходную геометрическую информацию. В первом кадре отрабатывается

отрезок прямой (-∆х1; + ∆z1), во втором кадре – (0;+∆z2), в третьем кадре – (+∆

х2; + ∆z3).

13

X 2

∆X1

∆Z1

Z2

∆Z3

Z

D3

4 ∆ 3 ∆ D2 2

D1 X

Рис. 1 Z

Z

XX 3 X 4

Z4

3

Z2

Z1

∆X 4

∆X1

∆X 3

∆Z1

∆Z3

4

1

0

2

3

∆X 2X 2

X1

∆Z2

Рис. 2

14

При работе в абсолютной системе координат (G27) после адресов х и z

кодируется геометрическая информация, соответствующая координатам

конечной (опорной) точки относительно выбранной системы координат.

Началом координат может быть выбрана либо нулевая точка станка, либо

какая-то точка обрабатываемой детали. Знаки координат конечной (опорной)

точки зависят от квадранта, в котором она находится.

Например, при движении режущего инструмента по указанной траектории

(рис.2) необходимы четыре кадра, чтобы закодировать исходную

геометрическую информацию:

- первый кадр (+х1; + z 1);

- второй кадр (+х2; + z2);

- третий кадр (+х3 ; + z3);

- четвертый кадр (+х4; + z4).

Ввод плавающего нуля (смещение начала координат) осуществляется по

функции G58. Режим смещения начала координат, возможен только при работе

в абсолютной системе координат. Функция G58 программируется либо

отдельным кадром без геометрической информации, либо после

геометрической информации в конце кадра.

Величина и знак смещения по каждой из координат набирается оператором

на декадных переключателях на ПК. Отрабатывается смещение только в кадре

с соответствующими адресами х и z (значения смещений вычитаются от

числовой информации, запрограммированной по адресам х и z, и полученная

разность отрабатывается). Например, оператор набрал на декадных

переключателях определенное число дискрет, на которые необходимо сместить

начало координат, по оси х + 000300; по оси z – 000500.

_____________________________

х + 300500 z – 500300

_____________________________

15

Если при этом в устройство была введена программа,

____________________

G 27 F 10600

G 58

____________________

то после считывания информации на привод поступят импульсы

- по оси х + 300500 – 000300 = 300200;

- по оси z - 500300 - (-000500) = - 499800.

Если же в устройство была введена программа,

___________________________

G 27 F 10600

G 58

x + 000000 z + 000000

___________________________

то после считывания информации на привод поступят импульсы

- по оси х + 000000 – 000300 = -000300;

- по оси z + 000000 – (-000500) = +0000500.

При к р у г о в о й интерполяции необходимо задавать следующую

геометрическую информацию:

- числовую информацию о координатах начальной точки дуги по адресам I

(ось х) и К (ось z);

- числовую информацию о приращениях по осям х и z..

Приращениям присваивается знак в зависимости от того, с каким направлением

координатных осей совпадает направление движения режущего инструмента.

Информация по адресам I и К всегда кодируется со знаком плюс.

Информация о частоте вращения шпинделя предопределяется адресом S,

а номер режущего инструмента – адресом Т. Для выполнения различных

вспомогательных команд на используется адрес М.

16

После адресов, S ,Т и М следует трехзначное десятичное число. Два

младших разряда представляют номер команды от 00 до 99.

Коды команды частоты вращения шпинделя для лабораторной работы

приведены в табл.3.Адресом Т указываются номера инструментов.

Номера вспомогательных функций М для устройства М22-1М приведены в

табл.4.

Таблица 3.

Первый диапазон Второй диапазон

Код n , об/мин Код n , об/мин

S 001 63 S 010 1060

S 002 180 S 020 1200

S 003 200 S 030 1250

S 004 325 S 040 1315

S 005 460 S 050 1400

S 006 500 S 060 1500

S 007 750 S 070 1630

S 008 815 S 080 1700

S 009 900 S 090 1800

Технологические команды S, Т и М кодируются в одном кадре только с той

геометрической информацией, отработке которой они не мешают; в противном

случае они программируются отдельным кадром. Допускается

программирование команд S, Т и М в одном кадре вместе с любым другим

адресом, а также всех трех команд в одном кадре.

В кадре программы рекомендуется следующая последовательность

помещения адресов: %, N, G, F, x, z, I, K, M, S, T, L, LF ( присутствие того или

иного адреса обусловливается программой). В одном кадре два одноименных

адреса присутствовать не могут.

17

В первом кадре программы обязательно указывается функция G 26 (G 27) и

величина подачи F.

Если по адресам x, z, I и К следует нулевая геометрическая информация, то

этот адрес не кодируется. Исключение составляет случай смещения координат

с заданием нулевых перемещений режущего инструмента.

Таблица 4

Код команды Наименование функции

Примечание

М 000

М 001

М 002

М 003

М 004

М 005

Запрограммированный стоп Останов с подтверждением Конец программы Вращение шпин- деля по часовой стрелке Вращение шпинделя против часо- вой стрелки Останов шпинделя

Останов шпинделя, выключение охлаждения и т.д. Действует после завершения отработки кадра. Для продолжения работы нажать кнопку «Пуск» То же , что и М 000, но при включенном положении кнопки «Технологический останов» Действует после завершения отработки последнего кадра программы Действует с начала отработки кадра То же, что и М 003 Действует после завершения отработки кадра

Функции G 25 и G 58 автоматически устанавливают признак длинных

размеров геометрической информации.

18

П. Порядок проведения работы

1.Установить поочередно все резцы, закрепленные в резцедержателе, в

рабочие положения. Для установки первого резца необходимо произвести сброс

привода и логики, установить режим ручного ввода, задать адрес Т, на

декадном переключателе набрать номер режущего инструмента, который

необходимо поставить в рабочее положение, нажать кнопки «Ввод» и

«Пуск».Для установки последующих резцов достаточно менять номер резца и

нажимать кнопки «Ввод» и «Пуск».

2. Задать четыре частоты вращения шпинделя (180, 815, 1250 и 1800) по

часовой стрелке и против нее. Для этого необходимо произвести сброс привода

и логики, установить режим ручного ввода, задать адрес S, на декадном

переключателе набрать код частоты вращения (например, 002), нажать кнопку

«Ввод», задать адрес М, на декадном переключателе набрать код команды

включения вращения шпинделя в ту или иную сторону, нажать кнопки «Ввод»

и «Пуск». Для изменения частоты вращения шпинделя без остановки

достаточно задать новый код частоты вращения. Для этого надо задать адрес S,

набрать новый код, нажать кнопки “Ввод” и “Пуск”.

Внимание! Для изменения направления вращения шпинделя необходимо

произвести его остановку, введя команду М 005.

3. Установить режущий инструмент в абсолютный нуль в режиме ручного

управления. Для этого переключатель режимов перевести в положение

«Возврат в 0» и поочередно нажать на ручки тумблеров +X и +Z.

4.Составить программу и в режиме ручного ввода переместить режущий

инструмент при линейной интерполяции по оси X на 5000 дискрет и по оси Z

на 2500 дискрет в сторону отрицательных значений полуосей. При этом

скорость подачи должна составлять 450 мм/мин.

19

5.Составить программу и в режиме ручного ввода переместить режущий

инструмент по дуге окружности по часовой стрелке. Координаты начала дуги:

по оси X +0000 дискрет, по оси Z +2500 дискрет. Координаты конца дуги: по

оси X+5000 дискрет, по оси Z +0000 дискрет.

Ш. Содержание отчета

1. Управляющая программа, по которой резцы поочередно устанавливались

в рабочие положения.

2. Управляющая программа, по которой поочередно задавались четыре

частоты вращения шпинделя с изменением направления вращения.

3. Управляющая программа при линейном перемещении режущего

инструмента.

4. Управляющая программа при перемещении режущего инструмента по

дуге окружности.

Литература: [1], с. 263…282.

Работа 3. СОСТАВЛЕНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

С ПЕРФОРАЦИЕЙ НА ЛЕНТЕ 1.Цель и содержание работы Цель работы – составление управляющей программы в коде ИСО – 7бит с

нанесением ее на перфоленту и отладка программы на рабочем месте.

Особенности составления программы на перфоленте

1.Вся исходная информация управляющей программы разбивается на кадры и

наносится на ленту в виде комбинаций отверстий. Кодовые комбинации

символов, используемые в устройстве ЧПУ и соответствующие коду ИСО-

20

7бит, приведены в табл.5. Для перфорации используется 8-дорожечная

перфолента шириной 25,4 мм.

2. Впереди каждого кадра указывается его номер, который задается адресом N и

тремя десятичными цифрами (например, N 003).

3. Стоящие рядом кадры разделяются между собой пропуском, состоящим не

менее чем из трех пустых пробивок транспортной дорожки.

4..Каждый кадр заканчивается символом LF.

5.Начало программы обозначается символом %.

6.Последний кадр программы должен отводиться для команды М 002.

П. Порядок проведения работы

1. Составить управляющую программу для перемещения режущего

инструмента по сложной траектории, состоящей из окружности с вписанным в

нее квадратом. Вершины вписанного квадрата должны лежать на прямых,

проходящих через центр окружности, одна из которых расположена

вертикально, а другая – горизонтально. Диаметр круга должен составлять 100

мм. Скорость перемещения режущего инструмента 350 мм/мин, направление

его движения и начальное положение выбираются произвольно.

2. Нанести составленную и записанную на бумаге управляющую

программу на перфоленту при помощи перфоратора.

3. Произвести визуальный контроль программы, нанесенной на

перфоленту.

4. Вставить перфоленту в фотосчитыватель и в режиме «Проверка

ленты» осуществить предварительный контроль программы.

21

Таблица 5

К о д о в ы е д о р о ж к и

8 7 6 5 4 ТД 3 2 1

Символы

0 0 0 0

0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 2

0 0 0 0 0 3

0 0 0 0 0 4

0 0 0 0 0 5

0 0 0 0 0 6

0 0 0 0 0 0 0 7

0 0 0 0 0 8

0 0 0 0 0 9

0 0 0 0 0 +

0 0 0 0 0 F

0 0 0 0 0 G

0 0 0 0 0 I

0 0 0 0 0 K

0 0 0 0 0 0 L

0 0 0 0 0 M

0 0 0 0 0 N

0 0 0 0 0 S

0 0 0 0 0 T

0 0 0 0 0 X

0 0 0 0 0 Z

0 0 0 0 0 0 0 0 0 DEL

22

5. Проверить правильность составленной программы в автоматическом

режиме. В случае аварийных ситуаций, вызванных перемещением режущего

инструмента по незапрограммированным траекториям, остановить движение,

нажав кнопку «Стоп подача».

6. Записать траекторию перемещения режущего инструмента, используя

координатограф. (Включение прибора производится преподавателем).

Ш. Содержание отчета 1. Изображенная в произвольном масштабе траектория движения

режущего инструмента с указанием координат опорных точек.

2.Управляющая программа в виде символов.

3.Перфолента с управляющей программой.

4. Диаграмма координатографа.

Литература:[1], 263…282.

Работа 4. РАЗМЕРНАЯ НАСТРОЙКА РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА

1. Цель и содержание работы

Целью лабораторной работы является ознакомление с одним из методов

размерной настройки режущего инструмента при помощи коррекции

управляющей программы при заранее заданных геометрических параметрах

этого инструмента.

Особенности размерной настройки режущего инструмента

Коррекция управляющей программы – это учет погрешности обработки

детали, которая может возникнуть:

1) в результате отжима режущего инструмента при динамической нагрузке;

23

2) в результате невозможности предварительной установки того или иного

режущего инструмента в точку плавающего нуля (совмещение точки М

режущего инструмента с точкой плавающего нуля).

Невозможность предварительной установки режущего инструмента в

точку плавающего нуля может возникнуть за счет:

- отсутствия на складе режущего инструмента с геометрическими

размерами, заданными в карте наладки;

- наличия люфтов.

Для учета несовпадения точки М режущего инструмента и точки

плавающего нуля в управляющей программе заранее программистом-

технологом вводится команда, позволяющая настройщику станка в случае

необходимости ввести коррекцию – т.е. ввести в программу разницу между

заданным и действительным положением точки М .

Пример:

По карте наладки координата плавающего нуля по оси X равна X1 =+100мм от

выбранной точки детали. При установке режущего инструмента в

резцедержатель точка М режущего инструмента попала в точку с координатой

X 2 = +110 мм.

Для учета указанной разницы

∆X = X 2 - X 1 = 110 - 100 = 10 мм

необходимо в управляющей программе для всех перемещений по оси x

добавлять величину ∆X = 10 мм.

Адрес коррекции символ L . В управляющей программе коррекция

задается технологом-программистом, который , исходя из собственного опыта ,

должен предположить, какой режущий инструмент может быть установлен в

плавающий нуль с погрешностью.

Для этого он вводит команду коррекции на определенный режущий

инструмент в кадр управляющей программы вместе с геометрической

информацией на перемещение при линейной интерполяции.

Коррекция в управляющей программе действует до ее отмены командой G40.

24

Правила и форма ввода коррекции :

1.Коррекция вводится в кадрах управляющей программы, на которые

распространяется линейная интерполяция,

N 014 G11………………………LF

N 015………………..L…………LF

или в кадрах, в которых указана линейная интерполяция

N 016 G11…………..L………….LF

2.Команда коррекции указывается перед символом конца кадра LF.

3.После адреса коррекции (L) следуют числа двух разрядов. Старший разряд

числа указывает тип коррекции :

1 – коррекция только по оси X ;

2 – коррекция только по оси Z ;

3 – парная коррекция по осям X и Z .

Младший разряд числа указывает номер корректора (ячейки памяти в УЧПУ ),

куда оператор заносит информацию на смещение.

4.Количество корректоров в УЧПУ – 9.

5.Для отмены коррекции в управляющую программу вводится команда G40 и

номер коррекции, которую она отменяет.

N 090 G01…………………..L23LF . . .

N 120………………….G40L23LF

6. Коррекция вводится как при абсолютной (G27 ), так и при относительной

(G26) системах координат.

7. Единичная коррекция вводится в кадрах управляющей программы, в которых

указано перемешение по одной координате. Двойная коррекция вводится в

кадрах управляющей программы, в которых указано перемещение по двум

координатам.

25

П. Порядок проведения работы

1. Используя управляющую программу лабораторной работы № 3

произвести нанесение на бумагу координатографа движение имитатора

режущего инструмента (подвижной части координатографа с карандашом).

2. Произвести повторное движение режущего инструмента (карандаша)

по ранее обозначенной траектории, но с условием, что действительное

положение точки М режущего инструмента (карандаша) сдвинуто

относительно плавающего нуля в сторону +X на 10 мм. Для этого в

используемую управляющую программу ввести соответствующие команды

коррекции и вновь нанести управляющую программу на перфоленту.

3.Произвести еще одно движение режущего инструмента (карандаша) по

ранее обозначенной траектории при условии, что действительное положение

точки М сдвинуто относительно плавающего нуля в сторону – Z на 10 мм.

4.Произвести третье движение по ранее обозначенной траектории при

условии, что точка М режущего инструмента сдвинута относительно

плавающего нуля по оси X в сторону плюс на 10 мм и по оси Z в сторону плюс

на 10 мм.

Ш. Содержание отчета

1. Изображение в произвольном масштабе траектория движения режущего

инструмента с указанием координат действительного положения точки М

режущего инструмента и плавающего нуля.

2.Управляющая программа в виде символов

3.Перфолента с управляющими программами.

4.Диаграмма координатографа.

Литература:[1], c.263…282.

26

Работа 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ

1. Цель работы

Практическое ознакомление с полуавтоматическим средством контроля

линейных размеров деталей.

Краткое описание устройства прибора

Электроконтактный светофорный прибор завода «Калибр» предназначен

для массового контроля линейных размеров деталей без установления

действительных значений этих размеров.

Работа прибора (рис. ) основана на использовании перемещения

измерительного наконечника 2 для замыкания или размыкания электрической

цепи, включающей светофорное устройство с сигнальными лампами 5, 6 и 7. В

зависимости от размера контролируемой детали 1 наконечник 2

устанавливается в такое положение, что рычаг 3 замыкает контакт 4 или 9 либо

совсем не соприкасается с этими контактами.

Если деталь изготовлена в пределах допуска, на светофорном устройстве

загорается белая сигнальная лампа 6. Положение контактов 4 и 9 с помощью

блоков мерных плиток, устанавливаемых вместо детали 1, регулируется

заранее и соответствует наибольшему и наименьшему предельным размерам

детали. Если размер детали равен одному из предельных размеров или выходит

за него, то включается зеленая лампа 7 (рычаг 3 касается контакта 9) или

красная лампа 5 (рычаг 3 касается контакта 4). Зажигание красной лампы

свидетельствует о неисправимом, а заленой – об исправимом браке.

Сопротивление 8 предназначено для уменьшения тока в цепи лампы 6 при

наличии замкнутых цепей лампы 5 и 7.

27

Предельная погрешность измерения не превышает ± 0,001 мм. Величина

хода измерительного стержня прибора – 4 мм.

П. Порядок выполнения работы

Для массового контроля и измерений линейных размеров деталей

применяют различного рода полуавтоматические и автоматические

устройства. В основе их работы используют преобразование перемещений

измерительного наконечника (контактный метод) или самой детали

(бесконтактный метод) в сигнал измерительной информации. При контроле эти

устройства выполняют функции предельных калибров. В этом случае

измерительный преобразователь вырабатывает сигналы, соответствующие

годному и негодному состоянию детали. Соответственно и настройка таких

устройств производится по предельным размерам детали, так что одно

положение настройки является непроходной (НЕ) или проходной (ПР)

стороной калибра.

1. Получите у преподавателя эскиз детали, набор концевых мер и сами

детали.

2. Изучите принцип действия измерительного полуавтомата и методику

работы на нем.

3. Настройте прибор для контроля годности ( разбраковки) деталей по

предельным размерам.

4. Произведите разбраковку партии деталей и результаты контроля

занесите в журнал лабораторных работ, укажите номера деталей

годных; номера деталей, попадающих в группу «Брак исправимый»;

номера деталей, попадающих в группу «Брак окончательный».

Разберите блок концевых мер, последовательно сдвигая меры, протрите чистой

тканью и положите в соответствующие ячейки футляра. Контролируемые

детали и эскиз сдайте преподавателю.

28

Ш. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Результаты контроля и заключение о годности деталей.

Работа 6. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ПЭВМ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИ-

ВОСТИ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ДИСКРЕТНОЙ

ИНФОРМАЦИИ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

1. Цель работы.

На примере моделирования системы с частотной модуляцией (ЧМ) и

аддитивной помехой в виде белого шума имитировать экспериментальное

исследование ее помехоустойчивости.

Элементы теории помехоустойчивости систем передачи

измерительной информации с ЧМ.

Эксперимент по исследованию помехоустойчивости требует больших

аппаратурных затрат и наличия соответствующей измерительной техники.

Математическое моделирование системы передачи измерительной

информации с произвольными свойствами канала при любых воздействующих

на сигнал помехах позволяет программным путем относительно просто

исследовать практически любые современные системы связи.

Возможный вариант построения натурного эксперимента для систем

передачи измерительной информации с частотной модуляцией представлен на

рис.3

Рис.3

29

Последовательность случайных двоичных элементов А(j) от генератора

случайной двоичной последовательности с помощью частотного модулятора,

генератора шума и демодулятора преобразуется в последовательность

элементов сигнала В(j), принимаемого счетчиком, осуществляющим сравнение

с исходной последовательностью.

Условимся, что

1 при передаче двоичной единицы;

А( j ) =

0 при передаче двоичного нуля,

где j = 0, 1, 2 … L – 1;

L – общее число передаваемых двоичных элементов на интервале

наблюдения.

На выходе ЧМ сигнал дискретной информации представляет из себя

отрезки гармонического колебания длительностью Т, совпадающей с

длительностью элементов передаваемой двоичной последовательности с одной

из двух частот заполнения f 1 и f 0 .

Выражая частоты заполнения через среднюю частоту спектра сигнала ЧМ

f 1 = fc + ∆F/2 ;

f 0 = fc - ∆F/2 ,

где ∆F = f 1 – f 2 –– разнос частот при передаче единицы и нуля,

и вводя его нормированное значение

В = ∆FT ,

где 1/Т – минимальный разнос частот, при котором возможно полное

разделение разных позиций при демодуляции (т.е. позиции сигнала

ортогональны в усиленном смысле), имеем аналитическую модель сигнала на

выходе ЧМ:

Zr(t)=Ucos[2π(fC+ T2

]1)j(A2[B −)t+ ϕ] ( 1 )

(j-1)T≤ t ≤ jT , r = 1, 0

30

На входе демодулятора аналитическая модель сигнала будет иметь вид:

Z′(t)=( )( ) ( )tntT2

1jA2Bf2cosP2 cc +

ϕ+

−

+π (2)

где cP2 = µU – амплитуда сигнала на приеме,

Рс – мощность сигнала ЧМ на приеме,

µ - амплитудный коэффициент ЧМ на приеме,

n (t) – аддитивная помеха в виде белого нормального шума с нулевым

средним значением и корреляционной функцией K(t1, t2).

Далее в демодуляторе формируются величины Vij и Voj, определяемые

как логарифм функции правдоподобия сигнала Zr(t) в j элементе принима -

емого сигнала Z′ (t)

Urj = In Lj (Z′ (t) / Zr(t) ) (3)

где r = 0, 1.

Для случая, когда неизвестна начальная фаза сигналов ЧМ,

выражения для логарифма функции правдоподобия имеют вид:

;2j1y2

j1xj1U += ,2j2y2

j2xj0U += (4)

где

,dtt)T2

Bcf(2cos

jT

T)1j()t(Z

CPT2

j1x

+π∫

−′=

,dtt)T2

Bcf(2sin

jT

T)1j()t(Z

CPT2

j1y

+π∫

−′=

,dtt)T2

Bcf(2cos

jT

T)1j()t(Z

CPT2

j0x

−π∫

−′= (5)

,dtt)T2

Bcf(2sin

jT

T)1j()t(Z

CPT2

j0y

−π∫

−′=

31

В соответствии с обобщенным критерием максимального

правдоподобия минимальная вероятность ошибки будет достигаться в

случае, когда решение о приеме j элемента В(j) принимается в

соответствии со следующим правилом:

Принята единица, т.е. В(j) = 1, если Vij > Voj

Принят нуль, т.е. В(j) = 0, если Voj > Vij

Следуя этому правилу демодулятор сигналов должен состоять из

двух трактов обработки позиций Zr (t), r = 1,0, на выходе которых

напряжение в момент t = jT пропорциональны Vij и Voj.

Решение принимается по знаку разности, в соответствии с правилом

B (j) = [1 + Sgn (V1j – Voj) ] /2,

где

1 при х > 0,

Sgn (x) = ( 6 )

-1 при х < 0.

По этому правилу принимается решение о приеме того или иного

значения B (j). В счетчике ошибок полученная последовательность

решений сравнивается с переданной последовательностью A(j).

Несовпадения подсчитываются, их число делится на общее число

элементов в сеансе L, и таким образом определяется оценка вероятности

ошибки при передаче дискретной информации с использованием

синхронной системы передачи с ЧМ. Для средней вероятности

ошибки при приеме двоичных сигналов системой передачи с ЧМ в

канале с постоянными параметрами и неопределенной начальной фазой

справедливо выражение

)2

2Hexp(21

срP = (7)

Данное соотношение служит оценкой помехоустойчивости

некогерентного приема сигналов ЧМ.

32

II. Моделирование экспериментального исследования

помехоустойчивости систем передачи дискретной информации с ЧМ.

При машинном моделировании возможны различные варианты

построения алгоритмов оценки вероятности ошибки систем с ЧМ. Для ПЭВМ

необходимо все непрерывные процессы представлять в виде решетчатых

функций, т.е. осуществлять дискретизацию с учетом теоремы Котельникова.

Однако, в этом случае реализация вышерассмотренных алгоритмов приводит к

необходимости обработки огромных массивов (на одном элементе

принимаемого сигнала – 2fmax T дискрет, где fmax – max частота полосы

радиосигнала).

Снизить требование к быстродействию и объему памяти ЭВМ возможно

при переходе к алгоритмам обработки на уровне квадратурных составляющих

сигнала (число дискрет на одном элементе сигнала снижается до 2FmaxT, где

Fmax – max частота модулирующего сигнала).

При оптимальном некогерентном приеме сигналов ЧМ уменьшение

объема вычислительных операций возможно за счет перехода от обработки

дискретных последовательностей объемом 2Fmax к обработке одномерных

случайных величин на длительности элемента сигнала.

Основная идея такой обработки заключается в формировании сразу

последовательности случайных величин X1j; Y1j; Xoj; Yoj, а не дискретизации

квадратурных составляющих сигнала с последующей обработкой. На рис.4

приведена структурная схема реализации модели системы на ПЭВМ.

Рис.4

33

В формирователе Xrj, Yrj в точности реализуется алгоритм с учетом

величин B и H , которые вводятся в начале программы. Счетчик устанавливает

различия В( j ) и А( j ), считая число искажений, отнеся далее число ошибок к

общему числу принятых элементов L.

Переданная последовательность двоичных элементов А ( j ), полученных

решений В ( j ) и метка “ошибка” выводятся на печать и на экран монитора.

В завершении работы программы на печать и на экран монитора

выводятся величина разноса частот В, величина отношения сигнал/шум Н ,

теоретические значение вероятности ошибки Р1, рассчитанное по (7) и

экспериментально полученное ее значение Р2.

В результате изучения этих распечаток можно изучать характер

возникновения ошибок, их группирования и т.д.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ НА ПЭВМ

1.Вставить дискету с программой, < Alt > + < F2 >;

2.Перевести курсор в «А», <Enter>;

3.Работать в диалоговом режиме по программе «runme.exe», в

соответствии с полученным у преподавателя заданием (n= ; B= ; H = 0,2) и

порядок выполнения работы (см.< F1 > п.1).

4.Получить распечатку протокола :

5. Повторить п.п.3 и 4 при Н = 0,5; 0,7; 1,0; 2,0; 3,0.

6. Сменить дискету,< Alt > + < F2 > , совместить курсор с “p7b. еxe “,

<Enter>.

7. Определить коэффициенты аппроксимирующего полинома методом

наименьших квадратов по программе “p7b. exe “, вводя значения Х и Y (H и

р2, соответственно) по протоколам измерений.

8. Получить распечатку значений коэффициентов В1, В2 и В1, В2, В3: <

Shift + < Print/Screen > .

9. По программе «polin1. bas» определить значения р’2:

34

- < F2 >; совместить курсор с «BASIC “;

- напечатать LOAD “polin1.bas”, < Enter >, < F2 >,

- ввести последовательно значение коэффициентов В1,

получить распечатку: < Shift >+ < Print/Screen > .

- построить график зависимости Р2 от Н, < Enter >,

- выход в Norton - < Esc >

( перезагрузка машины - < Ctrl > + < Alt > + < Enter > )

III. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Название и цель работы, задание;

2. Структурная схема модели системы;

3. Распечатки результатов расчета: протоколы измерений, расчет

коэффициентов В1, расчет значений полинома.

4. Построение на миллиметровке зависимости теоретической и

экспериментальной вероятности ошибок приема от соотношения сигнал-шум

при различных значениях разноса частот.

2. Анализ полученных результатов. Выводы

С о д е р ж а н и е Общие указания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Работа 1. Ознакомление с устройством ЧПУ типа Н22-1М. . . . . . . . .4

Работа 2. Ручной ввод управляющей программы. . . . . . . . . . . . . 8

Работа 3. Составление управляющей программы с перфорацией на ленте. . 19

Работа 4. Размерная настройка режущего инструмента. . . . . . . . . . 22

Работа 5. Автоматизация контроля. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Работа 6. Имитационное моделирование на ПЭВМ экспериментального

исследования помехоустойчивости системы передачи измерительной

дискретной информации с частотной модуляцией. . . . . . . . . . . . 28