[go: up one dir, main page]

RU2657919C1 - Markers with feedback universally distributed hybrid control system - Google Patents

Markers with feedback universally distributed hybrid control system Download PDF

Info

Publication number
RU2657919C1
RU2657919C1 RU2017100555A RU2017100555A RU2657919C1 RU 2657919 C1 RU2657919 C1 RU 2657919C1 RU 2017100555 A RU2017100555 A RU 2017100555A RU 2017100555 A RU2017100555 A RU 2017100555A RU 2657919 C1 RU2657919 C1 RU 2657919C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
devices
marker
logical
level
drive
Prior art date
Application number
RU2017100555A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Топунов
Original Assignee
Ооо "Стармакр Про"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=62619960&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2657919(C1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ооо "Стармакр Про" filed Critical Ооо "Стармакр Про"
Priority to RU2017100555A priority Critical patent/RU2657919C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2657919C1 publication Critical patent/RU2657919C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/0095—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins using computer control means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K1/00—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion
    • G06K1/12—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion otherwise than by punching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)

Abstract

FIELD: processes automation devices.
SUBSTANCE: invention relates to the industrial marking devices operation control means. System includes two logical control levels 1 and 2 with operating in parallel stand-alone computing devices, separating the computation and software processing processes into common for the single marker all components or group of markers and private, individual, inherent in the only one drive or mechanism in one individual marker, where each logical level device 1 hardware execution is hybrid and compact with arrangement in/on the marker drive controllable stepper motor, and as the logical level 2 control device computer, tablet, laptop, mobile smartphone of any type can be used.
EFFECT: technical result consists in providing the possibility of distributed remote control from the single center over the several different types of marking mechanisms of the existing production process and enabling possibility of using the embedded independent marking devices in production lines or metal-working centers with computer numerical control without changing their functionality.
10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам, предназначенным для управления работой устройствами нанесения промышленной маркировки в форме графических, цифробуквенных символов, рисунков или специальных машиночитаемых кодов, например коды DataMatrix или QRCode или MaxiCode, с поддержкой интерфейса пользователя и обратной связью в реальном времени, в которых посредством прецизионных приводных механизмов позиционирования исполнительно узла, производиться регулируемое дискретное соответствующие воздействие на маркируемый материал по заданной траектории в нужный момент.The invention relates to means for controlling the operation of industrial marking devices in the form of graphic, alphanumeric characters, patterns or special machine-readable codes, for example, DataMatrix or QRCode or MaxiCode codes, with support for the user interface and real-time feedback, in which through precision drive executive unit positioning mechanisms, adjustable discrete corresponding effect on the marked material is carried out along a predetermined path at the right moment.

Системы промышленной маркировки имеют прецизионные механизмы позиционирования исполнительного узла, и исполнительный узел, который маркирует: или ударным пуансоном в ударно-точечных устройствах; или алмазной иглой вдавливания в устройствах символьного прочерчивания; или распылительным соплом в адгезивых каплеструйных красящих устройствах; или оптической фокусировкой световых потоков излучателя в лазерных устройствах. Прецизионные приводные механизмы изготавливаются из дискретных приводов, перемещаемых мощными гибридными синхронными шаговыми двигателями. Существующая конструкция управления такими позиционирующими механизмами организованна по принципу единого центрального специализированного блока управления, который схемотехнически (аппаратно) и алгоритмически (программно) контролирует все логические и аппаратные уровни, включая: интерфейс(ы) пользователя; обработку общих параметров маркировки; отслеживание текущего местоположения исполнительного узла; вычисление нового местоположения части формы маркируемого символа и т.д., и в итоге формируя дискретные импульсные сигналы шаговым двигателям, согласно исполняемого алгоритма, а также команды/сигналы исполнительному механизму маркиратора. Данная конструкция управления имеет два типа исполнения (примеры описаны в патентах US 6135022 A, US 6435742 B1, US 4506999, CN 204622836):Industrial marking systems have precision positioning mechanisms of the actuating unit, and the actuating unit, which marks: or an impact punch in shock-point devices; or a diamond indentation needle in character-drawing devices; or a spray nozzle in an adhesive droplet ink-jet painting device; or optical focusing of the light flux of the emitter in laser devices. Precision drive mechanisms are made from discrete drives driven by powerful hybrid synchronous stepper motors. The existing control design for such positioning mechanisms is organized according to the principle of a single central specialized control unit, which circuitry (hardware) and algorithmically (software) controls all logical and hardware levels, including: user interface (s); processing of general marking parameters; tracking the current location of the executive node; calculating the new location of the part of the shape of the marked character, etc., and as a result, generating discrete pulse signals to the stepper motors, according to the executable algorithm, as well as commands / signals to the actuator of the marker. This control design has two types of execution (examples are described in patents US 6135022 A, US 6435742 B1, US 4506999, CN 204622836):

Тип 1. Обобщенный, где главный контроллер имеет в своем составе схемы формирования дискретных импульсных сигналов обмоток шаговых двигателей соответствующих осей приводов механизма исполнительного узла и дополнительные электронные устройства сопряжения. Главный контроллер данного типа, может состоять из нескольких контроллеров аппаратно взаимодействующих на основе электрических сигналов уровней ТТЛ или КМОП в пределах одной электронной платы или единого устройства. В качестве главного контроллера исполнения типа 1, может использоваться специализированное ЭВМ, которое конструкционно оснащено дополнительными электронными устройствами сопряжения. При этом, все логические алгоритмические уровни вычислений в рамках функций управления и формирования итоговых дискретных сигналов выполняются только главным контроллером, без обратных связей.Type 1. Generalized, where the main controller incorporates circuits for generating discrete pulse signals of the stepper motor windings of the corresponding drive axes of the actuator assembly mechanism and additional electronic interface devices. The main controller of this type may consist of several controllers hardware-based interacting on the basis of electrical signals of TTL or CMOS levels within a single electronic board or a single device. As the main controller of execution of type 1, a specialized computer can be used, which is structurally equipped with additional electronic interface devices. Moreover, all logical algorithmic levels of calculations within the control functions and the formation of the resulting discrete signals are performed only by the main controller, without feedback.

Тип 2. Разделенный, где главный контроллер не имеет схем формирования дискретных импульсных сигналов для обмоток шаговых двигателей приводов механизма исполнительного узла и дополнительные электронные устройства сопряжения. Сигналы шаговых двигателей формируются аппаратно в отдельно выделенных устройствах - драйверах шаговых двигателей, содержащих дополнительные электронные устройства сопряжения. Привода маркиратора с шаговым двигателем управляются главным контроллером посредством стека протоколов дискретных сигналов STEP-DIR или CW/CCW. При этом привода маркиратора с шаговым двигателем не осуществляют никаких логических функций управления, а являются только электронными устройствами формирования последовательности дискретных импульсов нужного уровня, мощности и последовательности, в соответствии с тактирующим сигналом получаемым от главного контроллера. Главный контроллер типа 2, тоже может состоять из нескольких контроллеров, аппаратно взаимодействующих на основе электрических сигналов уровней ТТЛ или КМОП, в пределах одной электронной платы или единого устройства, с электронными схемами/устройствами формирования сигналов протоколов STEP-DIR или CW/CCW. В качестве главного контроллера типа 2, тоже может использоваться специализированная многопроцессорная ЭВМ, конструкционно управляющая отдельными электронными устройствами формирования сигналов протоколов STEP-DIR или CW/CCW, через, как параллельный LPT, последовательный СОМ, так и порты универсальной последовательной шины USB. При этом, все логические алгоритмические уровни вычислений в рамках функций управления и формирования итоговых дискретных сигналов выполняются тоже только главным контроллером, и тоже без обратных связей.Type 2. Divided, where the main controller does not have discrete pulse signal generation circuits for the windings of the stepper motors of the actuator mechanism actuators and additional electronic interface devices. The signals of stepper motors are generated in hardware in separate devices - drivers of stepper motors containing additional electronic interface devices. The steamer markirator drives are controlled by the main controller through the STEP-DIR or CW / CCW discrete protocol protocol stack. At the same time, the drive of the marker with a stepper motor does not carry out any logical control functions, but are only electronic devices for generating a sequence of discrete pulses of the desired level, power and sequence, in accordance with the clock signal received from the main controller. The main controller of type 2 can also consist of several controllers, hardware-based, interacting on the basis of electrical signals of TTL or CMOS levels, within one electronic board or a single device, with electronic circuits / signal conditioning devices of the STEP-DIR or CW / CCW protocols. As a main controller of type 2, a specialized multiprocessor computer can also be used, which structurally controls individual electronic signal conditioning devices of the STEP-DIR or CW / CCW protocols, via parallel LPT, serial COM, and universal USB bus ports. Moreover, all logical algorithmic levels of calculations within the control functions and the formation of the resulting discrete signals are also performed only by the main controller, and also without feedback.

Как в исполнении типа 1, так и в исполнении типа 2, главный контроллер всегда, не только вычисляет текущее местоположение ударного узла маркиратора, но и осуществляет всю логическую обработку общего задания на выполняемую маркировку. Общее задание на маркировку включает вычисления: взаимного расположения маркируемых символов; скорости перемещения исполнительного узла; моменты ускорения, замедления в процессе движения; траектории движения в зависимости от форм маркируемого символа; разрешение нанесения дискретных элементов символа; количество и качество срабатываний исполнительного узла в определенных местах траектории маркируемого символа, и т.д. Данная логическая обработка имеет сложный взаимосвязанный многозадачный уровень программных вычислений, и их реализация полностью зависит от аппаратной реализации главного контроллера, что невозможно с применением только одной ЭВМ. Итогом такой программной обработки, являются данные, на основе которых формируются импульсные токовые сигналы на перемещение в соответствующую позицию и включение исполнительного узла маркиратора.As in the execution of type 1 and in the execution of type 2, the main controller always, not only calculates the current location of the impact unit of the marking device, but also carries out all the logical processing of the general task for the marking to be performed. The general task for marking includes calculations: the relative position of the marked characters; speed of movement of the executive unit; moments of acceleration, deceleration in the process of movement; trajectory of movement depending on the shape of the marked symbol; permission to apply discrete symbol elements; the number and quality of actuations of the actuating unit in certain places of the trajectory of the marked character, etc. This logical processing has a complex interconnected multitasking level of software computing, and their implementation completely depends on the hardware implementation of the main controller, which is impossible with the use of only one computer. The result of such software processing is the data on the basis of which pulse current signals are generated to move to the appropriate position and turn on the actuator of the marker.

Недостатками исполнения типа 1 и 2, является серьезная ограниченность в возможности переконфигурирования маркирующего оборудования, изменении алгоритмов его работы. Любое изменение формы маркируемого символа вызывает модернизацию базовых программ и алгоритмов работы отдельных вычислительных схем главного контроллера, в виду сильной зависимости от аппаратной реализации. Возникает необходимость детального аппаратно-программного тестирования с поверкой на точность исполнения, а в отдельных случаях требуется переделка аппаратной реализации контроллеров, или целиком, или частично.The drawbacks of the execution of types 1 and 2 are serious limitations in the possibility of reconfiguring marking equipment and changing the algorithms of its operation. Any change in the shape of the marked symbol causes the modernization of basic programs and algorithms of operation of individual computing circuits of the main controller, in view of the strong dependence on the hardware implementation. There is a need for detailed hardware-software testing with verification of the accuracy of execution, and in some cases, alteration of the hardware implementation of the controllers is required, either in whole or in part.

К тому же, применение исполнений типа 1 и 2 вносит сильные ограничения в быстродействие работы маркирующей системы, так как в этом случае ограничена производительность главного контроллера, в виду явной перегруженности процессора(ов) одновременным исполнением множества задач различных логических уровней вычислений, особенно, это выражается, когда управление ведется более, чем в двух приводных осях привода маркиратора (X, Y, R и Z), где нужно вычислять текущее и будущее местоположение всех осей одновременно. Возможным решением проблемы быстродействия многозадачности при маркировке символов, является применение сверхскоростных плат и процессоров, использование нескольких процессоров на одной плате, что неэффективно удорожает стоимость оборудования, увеличивает аппаратные габариты и энергопотребление, вносит проблемы синхронизации и теплоотведения, в итоге не решая общего комплекса имеющихся проблем.In addition, the use of executions of types 1 and 2 introduces severe restrictions on the performance of the marking system, since in this case the performance of the main controller is limited, due to the explicit overload of the processor (s) by simultaneously executing many tasks of different logical levels of calculations, especially this is expressed when control is carried out in more than two drive axes of the marking machine drive (X, Y, R and Z), where it is necessary to calculate the current and future location of all axes at the same time. A possible solution to the problem of multitasking performance when marking symbols is the use of ultra-fast boards and processors, the use of several processors on one board, which inefficiently increases the cost of equipment, increases hardware dimensions and power consumption, introduces synchronization and heat dissipation problems, and, as a result, does not solve the general complex of existing problems.

К тому же, применение исполнений типа 1 и 2 не позволяет реализовать схему, где один главный контроллер, может управлять работой несколькими маркираторами работающими одновременно автономно независимо друг от друга. В этом случае многозадачность вычислений увеличится на соответствующее независимым управляемым маркираторам количество раз.In addition, the use of executions of types 1 and 2 does not allow to implement a scheme where one main controller can control the operation of several markers working simultaneously independently independently of each other. In this case, the multitasking of computing will increase by the number of times corresponding to independent managed markers.

К тому же, исполнение типа 1 и 2 не позволяет реализовать схему управления с обратной связью. Фактически нет прямого подтверждения правильности выполнения действий исполнительным узлом при достижении им нужной позиции местоположения. Нет возможности реализовать функции текущего встроенного контроля работоспособности отдельных компонентов маркирующей системы. Реализуется только косвенный программный алгоритмический контроль, который никак не связан с аппаратной частью механизмов маркиратора и сильно ограничен.In addition, the execution of type 1 and 2 does not allow to implement a feedback control circuit. In fact, there is no direct confirmation of the correct execution of actions by the executive node when it reaches the desired position of the location. There is no way to implement the functions of the current built-in health monitoring of individual components of the marking system. Only indirect software algorithmic control is implemented, which is in no way connected with the hardware of the marking mechanisms and is very limited.

К тому же, если требуется максимальная компактность маркиратора (например, для ручного портативного исполнения), исполнение типа 1 и 2, ограничивает возможности объединения схемы формирования дискретных импульсных сигналов управления обмотками мощных шаговых двигателей приводных механизмов позиционирования ударного узла в одной конструкции с приводом. Компактность исполнения маркиратора, также зависит от возможной компактности главного центрального контроллера, поэтому часто маркиратор и его главный контроллер выполняется раздельно. В этом случае, маркиратор включает в себя только приводы осей, шаговые двигатели и механизм исполнительного узла, а главный контроллер с устройством управления шаговым двигателем управляет, через кабели, где сигналы передаются на значительном удалении (удаленность от 1,5 до 5 метров), что заставляет формировать увеличенный по токовым показателям импульсный сигнал, с учетом потерь тока в управляющем кабеле, а значит, использовать дорогостоящий многожильный кабель достаточного сечения проводников. В этой связи устройство управления приводом маркиратора с шаговым двигателем имеет значительные габариты, обусловленные размерами силовых элементов усилителей тока, и их системы охлаждения.In addition, if the maximum compactness of the marking device is required (for example, for hand-held portable design), type 1 and 2 design limits the possibility of combining the formation of discrete pulse signals for controlling the windings of powerful stepper motors of drive mechanisms for positioning the shock assembly in one design with the drive. The compact design of the marking machine also depends on the possible compactness of the main central controller, therefore, often the marking machine and its main controller are executed separately. In this case, the marking device includes only axis drives, stepper motors and an actuator assembly mechanism, and the main controller with the stepper motor control device controls, through cables, where the signals are transmitted at a considerable distance (distance from 1.5 to 5 meters), which makes it necessary to generate a pulse signal increased in current parameters, taking into account current losses in the control cable, and therefore, use an expensive multicore cable with a sufficient cross-section of conductors. In this regard, the control device for the drive of the marker with a stepper motor has significant dimensions, due to the size of the power elements of the current amplifiers, and their cooling system.

К тому же, кабели гибридных шаговых двигателей могут иметь или 4, или 6 выводов обмоток, которые необходимо подключить индивидуально для каждого двигателя. Учитывая количество необходимых для работы маркиратора приводов (возможно до 4-х, это X, Y, R и Z), общее количество проводников в общем кабеле управления маркиратора, может меняться от 8 до 24, что порождает дополнительные элементы в конструкции маркиратора, которые обеспечивают прокладку и защиту длинных кабельных проводников, увеличивая общие габариты и массу. Дополнительно требуются проводники для передачи сигналов управления исполнительному механизму маркиратора, что также увеличивает их общее количество в зависимости от типа механизма.In addition, hybrid stepper motor cables can have either 4 or 6 winding leads, which must be connected individually for each motor. Considering the number of drives required for the marker operation (up to 4 are possible, these are X, Y, R, and Z), the total number of conductors in the marker’s common control cable can vary from 8 to 24, which gives rise to additional elements in the marker design that provide laying and protection of long cable conductors, increasing overall dimensions and weight. Additionally, conductors are required for transmitting control signals to the actuator of the marker, which also increases their total number depending on the type of mechanism.

К тому же, еще одной проблемой удаленного управления шаговыми двигателями, является невозможность снижать токовую нагрузку обмоток шаговых двигателей во время их вынужденного простоя, так как невозможно без значительной временной задержки, обусловленной переходными процессами в длинном кабельном соединении, переключить шаговый двигатель в нормально активный рабочей режим. Любое изменение рабочего тока на обмотках удаленного шагового двигателя сказывается на производительности маркиратора, что актуально в промышленных масштабах маркировкиIn addition, another problem of remote control of stepper motors is the inability to reduce the current load of the windings of the stepper motors during their downtime, since it is impossible without a significant time delay due to transients in a long cable connection to switch the stepper motor to normally active operating mode . Any change in the operating current on the windings of a remote stepper motor affects the performance of the marking device, which is important on an industrial scale

К тому же, постоянная токовая нагрузка обмоток удаленных шаговых двигателей негативно сказывается на их эксплуатационной надежности с преждевременным выходом из строя, как самих обмоток шагового двигателя, так и выходных каскадов усилителей тока драйвера шагового двигателя. Это же является причиной чрезмерного потребления электроэнергии, что особенно актуально, если маркиратор должен иметь автономное мобильное исполнение и работать от аккумулятора или ограниченного по ресурсу тока источника. Чрезмерная нагруженность обмоток порождает проблему теплоотвода.In addition, the constant current load of the windings of remote stepper motors negatively affects their operational reliability with the premature failure of both the stepper motor windings themselves and the output stages of the current amplifiers of the stepper motor driver. This is also the reason for excessive energy consumption, which is especially important if the marker must have autonomous mobile performance and work on battery or limited source of current source. Excessive loading of the windings creates a heat sink problem.

К тому же, эксплуатация маркираторов на базе исполнения типа 1 и 2, ставит общую конструкцию в жесткую зависимость от работы главного контроллера, любая поломка блока управления не позволяет использовать маркирующую систему каким-либо образом. Выход из строя любого компонента единого центрального управляющего блока приводит к полной неработоспособности всей установки. Тем самым, исполнение тип 1 и тип 2 имеет очень низкую эксплуатационную ремонтопригодность.In addition, the operation of markers on the basis of type 1 and 2 execution makes the overall design highly dependent on the operation of the main controller; any breakdown of the control unit does not allow the marking system to be used in any way. The failure of any component of a single central control unit leads to the complete inoperability of the entire installation. Thus, the execution of type 1 and type 2 has a very low maintainability.

Задача, поставленная перед настоящим изобретением, заключается в создании экономически и энергетически выгодной, достаточно быстродействующей и надежной системы управления за перемещением исполнительных узлов непродолжительного воздействия дискретного характера на материал, с активацией их механизмов и поддержкой интерфейсов пользователя в промышленных системах маркировки, таких как, ударно-точечных, осуществляющих циклическое регулируемое вдавливание ударного пуансона/алмазной иглы по траектории маркируемого символа, или красящих каплеструйных, осуществляющих распыление нужного количества краски по траектории маркируемого символа, или лазерных, осуществляющих регулируемое термическое точечное окисление поверхности материала лазерным лучом по траектории маркируемого символа.The task of the present invention is to create an economically and energy-efficient, sufficiently fast and reliable control system for the movement of actuating units of a short, discrete effect on the material, with the activation of their mechanisms and support for user interfaces in industrial marking systems, such as shock point, performing cyclic adjustable indentation of the impact punch / diamond needle along the trajectory of the marked symbol, or red boiling ink jet, spraying carrying the desired quantity of paint along a path markable character or laser exercising controlled thermal oxidation of the surface material spot laser beam path markable character.

Настоящая задача решается тем, что управление согласно изобретению организуется по универсально-распределенной гибридной системе управления приводными механизмами и исполнительным узлом, имеющей два независимых автономных логических уровня, разделяющих процессы вычислений и программной обработки, на общие, для всех компонентов одного маркиратора или группы маркираторов, и частные, специализированно индивидуальные, присущие только одному приводу или механизму в одном отдельно взятом маркираторе, где аппаратное исполнение каждого вычислительного устройства достаточно упрощенное и компактное (размеры NEMA 11 или NEMA 17) в рамках производительности функций исполняемых независимых процессов, и располагаемое в непосредственной близости с управляемым шаговым двигателем, и включающее устройства управления обмотками шагового двигателя, интерфейсной связи, блок оценки работоспособности и электрические схемы сопряжения с датчиками и активации управляемых выходов исполнительных узлов маркираторов. Аппаратно-программная реализация осуществляет логическое разделение процессов по двум уровням следующим образом:The present problem is solved in that the control according to the invention is organized according to a universally distributed hybrid drive control system and an actuating unit having two independent autonomous logic levels separating the computation and software processing processes into common ones for all components of one marker or group of markers, and private, specialized, individual, inherent in only one drive or mechanism in one separately taken marker, where the hardware version of each The computing device is quite simplified and compact (sizes NEMA 11 or NEMA 17) within the framework of the performance of the functions of executed independent processes, and located in close proximity to the controlled stepper motor, and including control devices for the windings of the stepper motor, interface communication, a performance evaluation unit, and electrical interface circuits with sensors and activation of the controlled outputs of the executive nodes of the marking machines. Hardware-software implementation carries out a logical separation of processes at two levels as follows:

Логический уровень 1 осуществляет частные процессы: обработки и анализа текущей позиции шагового двигателя привода; интеллектуальную регулировку параметров скорости вращения с динамическим изменением, содержащим фазы ускорения и замедления; динамического переключения разрешения шагов перемещения шагового двигателя; дискретной регулируемой обработки сигналов обратной связи от различных датчиков, типа энкодер, оптический лазерный сенсор, сухой контакт или аналоговый уровень; регулировать активацию выходных сигналов типа ТТЛ или КМОП, а также любой программный комплекс последовательности процессов логического уровня 1, постоянно поддерживая интерфейс с логическим уровнем 2;Logical level 1 carries out private processes: processing and analyzing the current position of the stepper drive motor; Intelligent adjustment of rotation speed parameters with dynamic change containing phases of acceleration and deceleration; dynamic switching of permission of steps of movement of the stepper motor; discrete adjustable processing of feedback signals from various sensors, such as an encoder, an optical laser sensor, a dry contact or an analog level; to regulate the activation of TTL or CMOS output signals, as well as any software package of the sequence of processes of logical level 1, constantly supporting the interface with logical level 2;

Логический уровень 2 осуществляет общие процессы: обработки и анализ общих последовательностей задач выполнения маркировки для каждого маркиратора; вычисления предельных параметров скоростей нанесения символов; вычисления взаимного расположения маркируемых символов в рабочем поле одной задачи; оценки структуры графических форм маркируемых символов и построения их траекторий, тем самым формируя предельно-граничные параметры функционирования логического уровня 1, постоянно поддерживая, как интерфейс с логическим уровнем 1, так и с пользователем маркиратора и внешней системой хост управления, по общеизвестным или специализированным протоколам.Logical level 2 carries out general processes: processing and analysis of common sequences of tasks for marking for each marker; calculation of the limiting parameters of the speed of drawing characters; calculating the relative position of marked characters in the working field of one task; assessing the structure of the graphic forms of marked characters and constructing their trajectories, thereby forming the limit-boundary parameters of the functioning of logical level 1, constantly supporting both the interface with logical level 1 and the user of the marking device and the external host control system, according to well-known or specialized protocols.

Технический результат заключается в том, что работа множества контроллеров/процессоров двух разных уровней логической обработки на основе универсально-распределенной гибридной системы управления, позволяет осуществлять автономную независимую индивидуальную работу, как прецизионных приводных механизмов позиционирования одного исполнительного узла, так и активации их множества, в форме нескольких однотипных или гибридных промышленных маркираторов, в соответствии с алгоритмами предустановленных программам вычислительных устройств логического уровня 1, разгружая ресурсы вычислительного устройства логического уровня 2, обеспечивая ему возможность обработки сложных задач общего назначения и интерфейсов пользователя, с возможностью модернизации отдельных алгоритмов, распараллеливая одновременно выполняемые процессы управления и исполнения множества отдельных задач, посредством их разбиения на процессы соответствующего логического уровня с обратной связью.The technical result consists in the fact that the work of many controllers / processors of two different levels of logical processing based on a universally distributed hybrid control system allows independent independent individual work, both of the precision drive mechanisms for positioning one actuating unit, and for activating a plurality of them, in the form several homogeneous or hybrid industrial marking machines, in accordance with the algorithms predefined by the programs of computing devices in logical level 1, unloading the resources of a computing device of logical level 2, providing it with the ability to process complex general-purpose tasks and user interfaces, with the possibility of upgrading individual algorithms, parallelizing simultaneously executed control processes and executing many separate tasks, by dividing them into processes of the corresponding logical level with feedback.

При этом, вычислительные устройства логического уровня 1 выполняются максимально компактными, с физически распределенным размещением непосредственно на шаговых двигателях соответствующего привода маркиратора стандарта моторных опор NEMA 11 или NEMA 17 или в непосредственной близости от него, и конструктивно содержащие схемы формирования дискретных импульсных сигналов обмоток шаговых двигателей, тем самым полностью исключая передачу высокотоковых сигналов на значительные расстояния. Уровень передаваемого импульсного токового сигнала обмоток шагового двигателя определяется оптимально необходимым удерживающим моментов шагового двигателя.At the same time, computing devices of logical level 1 are made as compact as possible, physically distributed directly on the stepper motors of the corresponding drive of the marking machine standard for motor bearings NEMA 11 or NEMA 17 or in close proximity to it, and structurally containing circuits for generating discrete pulse signals of the windings of stepper motors, thereby completely eliminating the transmission of high-current signals over significant distances. The level of the transmitted pulse current signal of the stepper motor windings is determined by the optimally necessary holding moments of the stepper motor.

При этом, взаимодействие между распределенными вычислительными устройствами логических уровней 1 и 2 осуществляется по адресным интерфейсам на основе двухпроводных шин: RS-485, CAN, TWI, I2C, ProfiBus.At the same time, interaction between distributed computing devices of logical levels 1 and 2 is carried out via address interfaces based on two-wire buses: RS-485, CAN, TWI, I2C, ProfiBus.

При этом, взаимодействие логического уровня 1 с логическим уровнем 2 осуществляется по схеме ведущий-ведомый с полной автономностью выполнения основных логических функций собственного уровня, с реакцией ведомого не превышающей интервал 1 мсек.Moreover, the interaction of logical level 1 with logical level 2 is carried out according to the master-slave scheme with complete autonomy of the basic logical functions of its own level, with the response of the slave not exceeding the interval of 1 ms.

При этом, обратная связь между логическими уровнями реализуется на основе аппаратных прерываний вычислительного устройства соответствующего уровня, принудительно прекращающих исполнение любой текущей задачи, до момента приема сообщения от другого логического уровня, после приема такого сообщения, исполнение незавершенной задачи возобновляется с прерванного места.At the same time, feedback between logical levels is implemented based on hardware interruptions of a computing device of the corresponding level, forcibly stopping the execution of any current task, until a message is received from another logical level, after receiving such a message, the execution of an incomplete task is resumed from an interrupted place.

При этом, каждый привод маркиратора работает индивидуально автономно на логическом уровне 1, никак не связанно, ни программно, ни аппаратно с любым другом приводом. Все распределенные логические устройства логического уровня 1, подключены к общей двухпроводной шине, получая базовые исходные данные от устройств логического уровня 2.At the same time, each markirator drive operates individually autonomously at logical level 1, in no way connected, either software or hardware, to any other drive. All distributed logic devices of logical level 1 are connected to a common two-wire bus, receiving basic source data from devices of logical level 2.

При этом, схема формирования дискретных импульсных сигналов управления шаговым двигателем конкретного привода маркиратора, расположена совместно с вычислительным устройством логического уровня 1, образуя гибридное устройство управления, исключающее временные потери и большие переходные процессы в цепях длинных проводников, с возможностью программно снижать нагрузку на обмотках шагового двигателя в моменты холостого вынужденного простоя привода, экономя электроэнергию и не перегружая электрические цепи и обмотки, увеличивая надежность конструкции маркиратора.At the same time, the circuit for generating discrete pulsed control signals for a stepper motor of a particular markirator drive is located in conjunction with a logic level 1 computing device, forming a hybrid control device that eliminates temporary losses and large transients in long conductor circuits, with the ability to programmatically reduce the load on the stepper motor windings at idle moments of idle drive downtime, saving energy and not overloading electric circuits and windings, increasing reliability Markers spine designs.

При этом, сигналы активации исполнительного узла/ов маркиратора, активируют его механизмы как посредством прямого подключения к выходам управляющего устройства логического уровня 1, так и через соответствующий мультиплексор или реле, коммутирующие нужные рабочие напряжения на нужное количество исполнительных узлов.At the same time, the activation signals of the actuator / s of the marker, activate its mechanisms both through direct connection to the outputs of the control device of the logic level 1, and through the corresponding multiplexer or relay, switching the desired operating voltage to the required number of actuating nodes.

При этом, применение интерфейсов с двухпроводными шинами, снижает количество проводов в кабеле управления гибридными шаговыми двигателями до 2-х, облегчая габариты и конструкцию маркиратора с возможностью их более удобной скрытой защищенной прокладки и экономии на проводниках.At the same time, the use of interfaces with two-wire buses reduces the number of wires in the control cable of hybrid stepper motors to 2, facilitating the size and design of the marker with the possibility of their more convenient hidden protected routing and saving on conductors.

При этом, система электроснабжения множества гибридных устройств управления приводов маркиратора реализуется на основе электрических цепей постоянного напряжения от 12 до 40 Вольт, по двухпроводной схеме от централизованного единого источника или раздельно от локальных источников, не имеющих между собой гальванической связи, по необходимости, таким образом общее количество используемых проводников для работы каждого отдельного привода маркиратора не превышает 4-х проводов (2-ва, шины интерфейса связи, и 2-ва, электропитания), к которым можно подключаться параллельно.At the same time, the power supply system of many hybrid control devices for the markirator drives is implemented on the basis of direct-current electric circuits from 12 to 40 Volts, according to a two-wire circuit from a centralized single source or separately from local sources that do not have galvanic communication with each other, thus, if necessary, the number of conductors used for the operation of each individual marker drive does not exceed 4 wires (2 wires, communication interface buses, and 2 wires, power supply), to which You can connect in parallel.

При этом, применение интерфейсов передачи данных с двухпроводными шинами, позволяет удалить при необходимости устройства логических уровней 1 и 2 друг от друга (зависит от используемого интерфейса, для CAN до 1 км), без потери функциональности и проблем передачи тока большой величины на значительные расстояния.At the same time, the use of data transmission interfaces with two-wire buses makes it possible to remove devices of logical levels 1 and 2 from each other, if necessary (depending on the interface used, for CAN up to 1 km), without loss of functionality and problems of transmitting large currents over significant distances.

При этом, возможно применять различные шлюзы-конвертеры, как проводных интерфейсов, или USB в CAN, или USB в RS-485, или USB в ProfiBus, или Ethernet в CAN, или Ethernet в RS-485, или Ethernet в ProfiBus, так и беспроводных, или Wi-Fi в CAN, или Wi-Fi в RS-485, или Wi-Fi в ProfiBus, или Bluetooth в CAN, или Bluetooth в RS-485, или Bluetooth в ProfiBus, или ZigBee в CAN, или ZigBee в RS-485, или ZigBee в ProfiBus, или WirelessUSB в CAN, или WirelessUSB в RS-485, или WirelessUSB в ProfiBus, или HomeRF в CAN, или HomeRF в RS-485, или HomeRF в ProfiBus, для использования в качестве устройства управления логического уровня 2 различных устройств с числовым программным управлением любых сторонних производителей, обеспечивающих нужную производительность и функциональность.In this case, it is possible to use various gateways-converters, either wired interfaces, or USB to CAN, or USB to RS-485, or USB to ProfiBus, or Ethernet to CAN, or Ethernet to RS-485, or Ethernet to ProfiBus, or wireless, or Wi-Fi in CAN, or Wi-Fi in RS-485, or Wi-Fi in ProfiBus, or Bluetooth in CAN, or Bluetooth in RS-485, or Bluetooth in ProfiBus, or ZigBee in CAN, or ZigBee in RS-485, or ZigBee in ProfiBus, or WirelessUSB in CAN, or WirelessUSB in RS-485, or WirelessUSB in ProfiBus, or HomeRF in CAN, or HomeRF in RS-485, or HomeRF in ProfiBus, for use as a logic control device level 2 of various devices with numerical control of any third-party software manufacturers as providing the required performance and functionality.

При этом, применение одновременно работающих устройств управления логического уровня 1 ограниченно количеством применяемых шлюзов-конвертеров, и количеством адресов адресного пространства, задействованного интерфейса двухпроводной шины связи логических уровней, поддерживаемых каждым шлюзом-конвертером.At the same time, the use of simultaneously operating logical level 1 control devices is limited by the number of converter gateways used and the number of address space addresses used by the interface of the two-wire communication bus of logical levels supported by each gateway converter.

При этом, с учетом применения шлюзов-конвертеров интерфейсов, как внутри конструкции маркиратора, так и как внешнего аксессуарного устройства, возможно использовать любые персональные компьютеры, или ноутбуки, или нетбуки, или неттопы, или планшеты, или мобильные смартфоны, работающие под управлением, или ОС Windows, или ОС Linux, или ОС Unix, или ОС Android, или ОС MAC OS, или ОС iOS, что позволяет легко конфигурировать конструкцию маркиратора в нужных технологических условиях, и поддерживать его функционирование в случае выхода управляющего устройства логического уровня 2, за счет его замены, с переустановкой соответствующих программных драйверов и пользовательского программного обеспечения логического уровня 2.In this case, taking into account the use of gateways-converters of interfaces, both inside the design of the marking device and as an external accessory device, it is possible to use any personal computers, or laptops, or netbooks, or nettops, or tablets, or mobile smartphones that are running, or Windows OS, or Linux OS, or Unix OS, or Android OS, or MAC OS, or iOS OS, which makes it easy to configure the design of the marking device in the required technological conditions, and to support its operation in the event of a control device output logical level 2, due to its replacement, with the reinstallation of the corresponding software drivers and user software of logical level 2.

На фиг. 1 показана общая логическая архитектура построения универсально-распределенной гибридной системы управления маркиратором, где 1 - логический уровень 1, 2 - устройство управления соответствующей оси маркиратора, 3 - блок активации исполнительного механизма маркиратора, 4 - блок расчета и настройки координат соответствующей оси привода, 5 - блок расчета и настройки параметров скорости, фаз замедления и ускорения, 6 - блок формирования дискретных импульсных сигналов шагового двигателя, 7 - блок оценки работоспособности узлов привода, 8 - двухпроводная шина интерфейса связи логический уровней, 9 - логический уровень 2, 10 - блок интерфейсов пользователя, 11 - блок расчета формы маркируемого символа, 12 - блок расчета расположения символов в соответствующих осях маркиратора, 13 - блок расчета разрешения символа, 14 - блок оценки работоспособности маркиратора(ов) и качества выполнения текущего задания, 15 - блок расчета траектории и базовых параметров логического уровня 1, 16 - пользователь/оператор маркиратора, 17 - соответствующий исполнительный механизм маркиратора(ов), 18 - шаговый двигатель соответствующего привода, 19 - датчики привода соответствующей оси привода, 20-дополнительные датчики маркиратора(ов).In FIG. 1 shows the general logical architecture for constructing a universally distributed hybrid marker control system, where 1 is the logical level 1, 2 is the control device for the corresponding axis of the marker, 3 is the activation unit for the actuator of the marker, 4 is the block for calculating and adjusting the coordinates of the corresponding axis of the drive, 5 - unit for calculating and adjusting the parameters of speed, deceleration and acceleration phases, 6 - unit for generating discrete pulse signals of a stepper motor, 7 - unit for evaluating the health of drive units, 8 - two-wire the bottom bus of the communication interface is logical levels, 9 is a logical level 2, 10 is a block of user interfaces, 11 is a block for calculating the shape of the marked character, 12 is a block for calculating the location of characters in the corresponding axes of the marking device, 13 is a block for calculating the resolution of the symbol, 14 is a block for evaluating performance marking device (s) and the quality of the current task, 15 - unit for calculating the trajectory and basic parameters of the logical level 1, 16 - user / operator of the marker, 17 - corresponding actuator of the marker (s), 18 - stepper motor corresponding drive, 19 - drive sensors of the corresponding drive axis, 20-additional sensors of the marking device (s).

На фиг. 2 показана структурная схема реализации универсально-распределенной гибридной системы управления маркиратором, где 21 - логический уровень 2, 22 - персональный компьютер/планшет/ноутбук/смартфон, 23 - проводной или беспроводной интерфейс с компьютером, 24 - шлюз-конвертер интерфейсов, 25 - источник электропитания, 26 - двухпроводная шина интерфейса CAN связи логических уровней, 27 - логический уровень 1, 28 - гибридные устройства управления соответствующими приводами и исполнительными механизмами маркиратора(ов), 29 - исполнительные механизмы маркиратора(ов), 30 - соответствующие датчики маркиратора(ов), 31 - шаговые двигатели приводов маркиратора(ов).In FIG. 2 shows a block diagram of the implementation of a universally distributed hybrid marker control system, where 21 is a logical level 2, 22 is a personal computer / tablet / laptop / smartphone, 23 is a wired or wireless interface with a computer, 24 is a gateway interface converter, 25 is a source power supply, 26 - two-wire CAN interface bus of logical levels, 27 - logic level 1, 28 - hybrid control devices for the corresponding drives and actuators of the marking device (s), 29 - actuators of the markirat ora (s), 30 - corresponding sensors of the marking device (s), 31 - stepper motors of the drives of the marking device (s).

Общий принцип логической организации работы системы универсально-распределенной гибридной системы управления иллюстрирует фиг. 1. Функциональное построение системы начинается с определения количества задействованных осей маркиратора/ов, в которых необходимо позиционировать исполнительный(ые) механизм(ы), их тип и количество задействованных исполнительных механизмов. При определении типа размещения, конструкционных особенностей расположения приводов и исполнительных механизмов маркиратора, выбирается тип шины 8 двухпроводного интерфейса связи логических уровней. В зависимости от действий оператора 16, вводимых в систему посредством управляющего воздействия на блок 10, базовое устройство управления логического уровня 2 вычисляет необходимые параметры траектории маркируемых символов и базовые параметры позиционирования и движения каждой оси, посредством работы блоков 11, 12, 13 и 15, которые посредством ресурсов шины связи 8 поступают только в нужные устройства управления логического уровня 1. По полученным базовым параметрам устройство управления 1 соответствующего привода в блоках 4, 5 вычисляет собственную систему координат и изменение скорости движения в зависимости от типа разрешения и механической конструкции приводного механизма. В итоге на обмотках соответствующих шаговых двигателей 18, блок 6 формирует дискретные последовательности импульсов, оптимальные по значению тока, перемещая привод в нужную позицию. Если в течении контрольного интервала времени по шине 8 в соответствующее устройство 1 не поступает никаких сообщений, блок 6 снижает рабочее значение тока на обмотках шагового двигателя 18 до минимально допустимого типу конструкции значения. При достижении нужной очередной позиции, согласно траектории формы символа, блок 3 на прямую формирует сигнал активации исполнительного механизма 17. В отдельном случае блок 3 формирует сигналы дополнительному мультиплексору или блоку реле, которые в свою очередь активируют, или отдельный соответствующий механизм 17, или группу исполнительных механизмов 17. Обработка позиционирование продолжается устройством 2 до окончания текущего задания. Обратная связь организуется в форме обработки сигналов, как датчиков самого привода 19, так и от соответствующих дополнительных датчиков 20, которые могут устанавливаться в исполнительных механизмах маркиратора. Оценка работы привода осуществляется блоком 7 по результатам работы блоков вычислителей и сигналам датчиков 19 и 20, и в случае нарушений или срабатывании/несрабатывании соответствующих датчиков блок 7 формирует сигнал для логического уровня 2, который выдает на шину 8. Любые сообщения, поступившие по шине 8 из логического уровня 1, адресованные соответствующему устройству 2 и правильно принятые, подтверждаются обратным откликом, формируемым блоком 7. Общую оценку работоспособности маркиратора и качество выполнения текущих заданий на маркировку выполняет блок 14, выдавая уведомления пользователю в случае каких-либо нарушений, через блок 10, если ошибку невозможно ликвидировать корректировкой базовых параметров.The general principle of the logical organization of work of a system of a universally distributed hybrid control system is illustrated in FIG. 1. The functional construction of the system begins with determining the number of involved axes of the marker / s in which it is necessary to position the actuator (s), their type and the number of actuators involved. When determining the type of placement, the design features of the location of the drives and actuators of the marking device, the type of bus 8 of the two-wire communication interface of logical levels is selected. Depending on the actions of the operator 16, introduced into the system by means of a control action on the block 10, the basic control unit of the logical level 2 calculates the necessary parameters of the trajectory of the marked characters and the basic parameters of the positioning and movement of each axis, through the operation of blocks 11, 12, 13 and 15, which through the resources of the communication bus 8, only the necessary control devices of the logical level 1 are received. Based on the received basic parameters, the control device 1 of the corresponding drive in blocks 4, 5 calculates the property coordinate system and change in speed depending on the type of resolution and the mechanical design of the drive mechanism. As a result, on the windings of the corresponding stepper motors 18, block 6 generates discrete pulse sequences that are optimal in current value, moving the drive to the desired position. If during the control time interval on the bus 8 in the corresponding device 1 does not receive any messages, block 6 reduces the operating value of the current on the windings of the stepper motor 18 to the minimum design type value. Upon reaching the desired next position, according to the trajectory of the symbol shape, block 3 directly generates an activation signal for actuator 17. In a separate case, block 3 generates signals to an additional multiplexer or relay block, which in turn activate either a separate corresponding mechanism 17 or a group of actuators mechanisms 17. Processing positioning continues with device 2 until the end of the current job. Feedback is organized in the form of signal processing, both of the sensors of the drive 19 itself, and from the corresponding additional sensors 20, which can be installed in the actuators of the marker. Evaluation of the drive operation is carried out by block 7 according to the results of the work of calculator blocks and signals of sensors 19 and 20, and in case of violations or triggering / failure of the corresponding sensors, block 7 generates a signal for a logic level 2, which issues to bus 8. Any messages received on bus 8 from logical level 1, addressed to the corresponding device 2 and correctly received, are confirmed by the return response generated by block 7. General assessment of the performance of the marker and the quality of the current tasks for the marker Block 14 executes the check, issuing notifications to the user in case of any violations, through block 10, if the error cannot be eliminated by adjusting the basic parameters.

Функционально реализацию универсально-распределенной гибридной системы управления иллюстрирует фиг. 2. Компьютер/планшет/ноутбук/смартфон 22, передавая соответствующие сообщения, через интерфейс 23, регулирует работу управляющих устройств привода(ов) маркиратора(ов) 28, которые шлюз-конвертер 24 преобразует в сообщения двухпроводного интерфейса 26, понятные управляющим гибридным устройствам 28. В свою очередь гибридные управляющие устройства 28 регулируют работу шаговых двигателей привода 31 и исполнительного механизма(ов) маркиратора(ов) 29, обрабатывая и анализируя сигналы отдатчиков 30. В случае необходимости или ошибки управляющие устройства 28 формируют соответствующие сообщения, которые из сообщений интерфейса 26, преобразуются шлюзом 24 в сообщения интерфейса 23, понятные компьютеру/планшету/ноутбуку/смартфону 22. Все устройства питаются от независимых источников электропитания 25.The functional implementation of a universally distributed hybrid control system is illustrated in FIG. 2. The computer / tablet / laptop / smartphone 22, transmitting the appropriate messages through the interface 23, regulates the operation of the control devices of the drive (s) of the marking device (s) 28, which the gateway converter 24 converts into messages of the two-wire interface 26, understandable to the control hybrid devices 28 In turn, the hybrid control devices 28 regulate the operation of the stepper motors of the drive 31 and the actuator (s) of the marking device (s) 29, processing and analyzing the signals of the sensors 30. If necessary, or errors control devices VA 28 form the corresponding messages, which from the messages of the interface 26 are converted by the gateway 24 into the messages of the interface 23, understandable by the computer / tablet / laptop / smartphone 22. All devices are powered by independent power sources 25.

В качестве примера использования универсально-распределенной гибридной системы управления можно привести промышленное применение для сертификационной маркировки труб большого диаметра для нефтегазопроводов, где необходимо применение ударно-точечного способа выбивания символов, с последующим нанесением определенных цветовых меток краской, для возможности нахождения основной маркировки, после транспортировки. Соответственно, если использовать устаревшие способы управления маркировочным оборудованием, то необходимо будет применения двух независимых устройств: одно для нанесения ударно-точечной маркировки, другой для маркировки краской, что технологически усложняет процесс изготовления, снижает производительность и поднимает себестоимость. В случае применения настоящего изобретения, становится технически возможным два маркирующих устройства объединить в одно и выполнить два типа маркировки при одной технологической операции с минимальными временными затратами.An example of the use of a universally distributed hybrid control system is industrial use for certification marking of large-diameter pipes for oil and gas pipelines, where it is necessary to use the shock-dot method of knocking out characters, followed by applying certain color marks with paint, to be able to find the main marking after transportation. Accordingly, if you use outdated methods of controlling marking equipment, you will need to use two independent devices: one for applying shock-dot marking, the other for marking with paint, which technologically complicates the manufacturing process, reduces productivity and raises costs. In the case of applying the present invention, it becomes technically possible to combine two marking devices into one and perform two types of marking in one technological operation with minimal time costs.

Другим примером использования, является промышленное применение различной маркировки на разных участках изготовления отдельных высокоответственных узлов компонентов, тележек железнодорожных вагонов или агрегатов авиационно-космических аппаратов, где необходимо маркировать машиночитаемые 2Д-коды DataMatrix, как способом ударно-точечного выбивания на металлических деталях, так и способом лазерного термического окисления поверхности пластиковых деталей, с условием, что в 2Д-коде закодированы эксплуатационные данные производителя. При использовании устаревших способов управления, выполнение данных технологических операций требует двух отдельных типа маркирующих систем, которым потребуется свои собственные программные и аппаратные методы управления, передачи и кодирования эксплуатационных данных производителя. К тому же, потребуются отдельные дополнительные затраты на адаптацию в информационные ресурсы предприятия, в том числе с применением отдельных адаптационных компьютеров. В случае применения настоящего изобретения, становится технически возможным использовать только одно устройство управления логического уровня 2, для двух маркирующих исполнительных механизмов (ударно-точечного и лазерного), конструкционно выполненных раздельно, территориально и технологически расположенных удаленно, исполняющих свои собственные технологические операции параллельно.Another example of use is the industrial application of various markings at different manufacturing sites for individual highly responsible component assemblies, bogies of railway cars or units of aerospace vehicles, where it is necessary to mark machine-readable 2D DataMatrix codes, both by the method of impact-point knocking on metal parts and by the method laser thermal oxidation of the surface of plastic parts, provided that the manufacturer’s operational data is encoded in the 2D code. When using obsolete control methods, the performance of these technological operations requires two separate types of marking systems, which will require their own software and hardware methods for controlling, transmitting and encoding the manufacturer’s operational data. In addition, it will require separate additional costs for adaptation to the enterprise’s information resources, including the use of individual adaptation computers. In the case of applying the present invention, it becomes technically possible to use only one logical level 2 control device for two marking actuators (shock-point and laser), structurally executed separately, geographically and technologically located remotely, performing their own technological operations in parallel.

Еще одним примером использования, является промышленное применение маркировки в специализированных многофункциональных металлообрабатывающих центрах с числовым программным управлением (ЧПУ) со сменным инструментом, где требуется сложная специализированная маркировка обрабатываемого изделия без прерывания технологического цикла изготовления, например, при высокой точности и сложности изготовления, или высокой производительности. При использовании устаревших способов управления, это невозможно сделать, так как работа многофункциональных центров ЧПУ представляет функционирование замкнутой аппаратно-программной системы, которая не имеет простых технических и математических способов внедрить маркировку, без изменений, или конструкции, для обеспечения функциональности исполнительного узла маркиратора, или разработки дополнительных программных алгоритмов построения сложной траектории формы маркируемых символов, с последующей компенсацией погрешностей позиционирования для дальнейшей точной металлообработки. В случае применения настоящего изобретения, становится технически возможным использовать устройство маркировки, в рамках уже имеющейся базовой конструкции и программной функциональности центра ЧПУ, при условии применения шлюза-конвертера с беспроводным интерфейсом, например Bluetooth в CAN, что позволяет сделать маркиратор отдельным инструментом центра ЧПУ, полностью автономно выполняющим свою функцию. Фактически для нанесения маркировки в ходе высокоответственного цикла изготовления, не допускающего сложные программные переходы с потерей точности, центр ЧПУ производит только смену обрабатывающего инструмента на соответствующий маркиратор, который самостоятельно выполняет маркировку посредством собственной системы позиционирования исполнительного узла, без движений приводов центра ЧПУ, получив все настройки от отдельного компьютера, не связанного с центром ЧПУ, по соответствующему беспроводному интерфейсу. Главным необходимым требованием работы такого решения в настоящем изобретении, является применение соответствующего аккумуляторного автономного электропитания, при условии, что аккумулятор макриратора должен быть заряжен на момент применения.Another example of use is the industrial application of marking in specialized multifunctional metal-working centers with numerical control (CNC) with interchangeable tools, where complex specialized marking of the workpiece is required without interrupting the manufacturing process, for example, with high precision and manufacturing complexity, or high productivity . When using outdated control methods, this cannot be done, since the work of multifunctional CNC centers represents the functioning of a closed hardware-software system that does not have simple technical and mathematical methods to introduce marking, without modification, or design, to ensure the functionality of the marking actuator, or development additional software algorithms for constructing a complex trajectory of the shape of marked characters, followed by compensation for position errors onirovaniya for further accurate metal. In the application of the present invention, it becomes technically possible to use the marking device, within the framework of the already existing basic design and software functionality of the CNC center, provided that a converter gateway with a wireless interface, such as Bluetooth in CAN, is used, which makes the marking machine a separate tool of the CNC center autonomously performing its function. In fact, for marking during a highly responsible manufacturing cycle that does not allow complex program transitions with a loss of accuracy, the CNC center only changes the processing tool to the corresponding marker, which independently performs marking using its own positioning system of the actuating unit, without any movements of the CNC center drives, having received all the settings from a separate computer that is not connected to the CNC center via the corresponding wireless interface. The main necessary requirement for the operation of such a solution in the present invention is the use of an appropriate battery autonomous power supply, provided that the battery of the macroscope must be charged at the time of application.

Claims (10)

1. Универсально-распределенная гибридная система управления приводами и исполнительными механизмами маркиратора с обратной связью, включающая вычислительные устройства первого и второго логических уровней, работающих параллельно, и разделяющая процессы вычисления на вычислительные устройства первого уровня, предназначенные для вычислений системы координат и изменения скорости движения в зависимости от типа разрешения и конструкции привода каждого маркиратора, оценки фактов наступления событий привода с активацией управляемых выходов, и вычислительные устройства второго уровня, предназначенные для вычисления параметров траектории маркируемых символов и базовых параметров позиционирования и движения каждой оси маркиратора, в которой устройства управления первого логического уровня совместно с вычислительным устройством образуют гибридное устройство управления таким образом, что каждый привод маркиратора работает независимо от другого привода маркиратора со своим устройством управления, в котором гибридное устройство управления с устройством интерфейсной связи, блоком оценки работоспособности и электрическими схемами сопряжения с датчиками и активации управляемых выходов исполнительных узлов маркиратора располагают на шаговом двигателе соответствующего привода маркиратора стандарта моторных опор NEMA или в непосредственной близости от него, а устройства второго логического уровня предназначены для вычисления параметров траектории и позиционирования как приводов одного отдельного маркиратора, так и группы нескольких маркираторов и передачи в соответствующие устройства управления первого логического уровня, которые управляются устройствами второго логического уровня по схеме ведущий-ведомый, с реакцией ведомого, взаимодействуя между собой по адресным интерфейсам на основе двухпроводных шин интерфейса связи RS-485, CAN, TWI, I2C, ProfiBus, USB, причем в первом логическом уровне блок оценки работоспособности узлов привода каждого маркиратора обрабатывает сигналы соответствующих датчиков и передает уведомления, через указанные интерфейсы связи логических уровней в вычислительное устройство второго логического уровня, с подтверждением обратного отклика, а обратная связь между первым и вторым логическими уровнями реализуется с помощью аппаратных прерываний вычислительного устройства соответствующего уровня, при которых с помощью принудительного прекращения исполнения любых команд, выполняемых до момента поступления прерывания от другого логического уровня, активируется прием сообщения, после исполнение незавершенной команды возобновляется с прерванного места.1. A universally distributed hybrid control system for drives and actuators of a feedback marker, including computing devices of the first and second logical levels working in parallel, and dividing the calculation processes into computing devices of the first level, designed to calculate the coordinate system and change the speed of motion depending on the type of permission and design of the drive of each marking device, the assessment of the occurrence of events of the drive with the activation of controlled odes, and second-level computing devices designed to calculate the parameters of the trajectory of marked characters and basic positioning and movement parameters of each axis of the marker, in which the control devices of the first logical level together with the computing device form a hybrid control device so that each drive of the marker is independent another marking device drive with its control device, in which the hybrid control device with the device is interface communication, the health assessment unit and the electrical circuits for interfacing with the sensors and activating the controlled outputs of the actuators of the marker are placed on the stepper motor of the corresponding drive of the marker of the NEMA standard motor supports or in close proximity to it, and devices of the second logical level are designed to calculate the trajectory and positioning parameters drives of one separate marking device, as well as a group of several marking devices and transmission to the corresponding control devices the first logical level, which are controlled by devices of the second logical level according to the master-slave scheme, with the response of the slave, interacting with each other via address interfaces based on two-wire buses of the RS-485, CAN, TWI, I2C, ProfiBus, USB communication interface, and in the first logical level, the unit for evaluating the health of drive units of each markirator processes the signals of the corresponding sensors and transmits notifications via the indicated communication interfaces of logical levels to a computing device of the second logical level confirmation of the feedback, and the feedback between the first and second logical levels is implemented using hardware interrupts of the computing device of the corresponding level, in which, using the forced termination of execution of any commands executed before the interrupt is received from another logical level, message reception is activated, after incomplete execution The team resumes from the interrupted location. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что конструкция гибридного устройства управления приводом маркиратора с шаговым двигателем логического уровня 1 содержит оптимальный усилитель тока, обеспечивающий нужный уровень тока только в моменты активности шагового двигателя и максимально сниженный уровень тока или полностью отключенный во время вынужденных холостых простоев, подключаясь к шаговому двигателю проводниками с минимальной длиной и количеством.2. The system according to claim 1, characterized in that the design of the hybrid control device for the drive of the marker with a stepper motor of a logical level 1 contains an optimal current amplifier that provides the desired current level only at the moments of activity of the stepper motor and the maximum reduced current level or completely disconnected during forced idle times, connecting to the stepper motor with conductors with a minimum length and quantity. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сигналы активации исполнительного узла(ов) маркиратора(ов) активируют его механизмы как посредством прямого подключения к выходам гибридного устройства управления логического уровня 1, так и через соответствующий мультиплексор или реле, коммутирующие нужные рабочие напряжения на нужное количество исполнительных узлов.3. The system according to claim 1, characterized in that the activation signals of the actuator unit (s) of the marker (s) activate its mechanisms both by directly connecting to the outputs of the hybrid logic level 1 control device, and through the corresponding multiplexer or relay, switching the necessary workers voltage to the required number of actuating nodes. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электроснабжение множества гибридных устройств управления приводов маркиратора с шаговым двигателем реализуется на основе электрических цепей постоянного напряжения от 12 до 40 В по двухпроводной схеме от централизованного единого источника, или раздельно от локальных источников, не имеющих между собой гальванической связи, или аккумуляторных батарей, по необходимости.4. The system according to p. 1, characterized in that the power supply of a plurality of hybrid control devices of the steamer marker drive drives is implemented on the basis of 12 to 40 V DC circuits in a two-wire circuit from a centralized single source, or separately from local sources that do not have interconnected galvanic connection, or batteries, as needed. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что применение интерфейсов передачи данных с двухпроводными шинами позволяет удалить при необходимости устройства логических уровней 1 и 2 друг от друга без потери функциональности и проблем передачи тока большой величины на значительные расстояния.5. The system according to p. 1, characterized in that the use of data transmission interfaces with two-wire buses allows you to remove the logical level 1 and 2 devices from each other, if necessary, without losing functionality and the problems of transmitting large currents over large distances. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что возможно применять различные шлюзы-конвертеры как проводных интерфейсов, или USB в CAN, или USB в RS-485, или USB в ProfiBus, или Ethernet в CAN, или Ethernet в RS-485, или Ethernet в ProfiBus, так и беспроводных, или Wi-Fi в CAN, или Wi-Fi в RS-485, или Wi-Fi в ProfiBus, или Bluetooth в CAN, или Bluetooth в RS-485, или Bluetooth в ProfiBus, или ZigBee в CAN, или ZigBee в RS-485, или ZigBee в ProfiBus, или WirelessUSB в CAN, или WirelessUSB в RS-485, или WirelessUSB в ProfiBus, или HomeRF в CAN, или HomeRF в RS-485, или HomeRF в ProfiBus, для использования в качестве устройства управления логического уровня 2 различных устройств с числовым программным управлением любых сторонних производителей, обеспечивающих нужную производительность и функциональность.6. The system according to claim 1, characterized in that it is possible to use various gateways-converters as wired interfaces, or USB to CAN, or USB to RS-485, or USB to ProfiBus, or Ethernet to CAN, or Ethernet to RS-485 either Ethernet in ProfiBus or wireless, or Wi-Fi in CAN, or Wi-Fi in RS-485, or Wi-Fi in ProfiBus, or Bluetooth in CAN, or Bluetooth in RS-485, or Bluetooth in ProfiBus, or ZigBee on CAN, or ZigBee on RS-485, or ZigBee on ProfiBus, or WirelessUSB on CAN, or WirelessUSB on RS-485, or WirelessUSB on ProfiBus, or HomeRF on CAN, or HomeRF on RS-485, or HomeRF on ProfiBus , for use as a logic level control device 2 different devices with numerical software control Avlation of any third-party manufacturers providing the necessary performance and functionality. 7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что логический уровень 2 реализуется единым устройством или несколькими устройствами управления, непосредственно подключенными к двухпроводной шине интерфейса взаимодействия или через соответствующие шлюзы интерфейсов, и если реализация логического уровня 2 выполнена из нескольких вычислительных устройств, то они работают совместно, синхронизируя свою работу программно, одновременная асинхронная работа не допускается.7. The system according to claim 1, characterized in that the logical level 2 is implemented by a single device or several control devices directly connected to the two-wire bus of the interaction interface or through the corresponding gateways of the interfaces, and if the implementation of the logical level 2 is made of several computing devices, then they work together, synchronizing their work programmatically, simultaneous asynchronous work is not allowed. 8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что применение одновременно работающих устройств управления логических уровней 1 и 2 ограниченно количеством применяемых шлюзов-конвертеров и количеством адресов адресного пространства задействованного интерфейса двухпроводной шины связи, поддерживаемых каждым шлюзом-конвертером.8. The system according to claim 1, characterized in that the use of simultaneously operating control devices of logical levels 1 and 2 is limited by the number of converter gateways used and the number of addresses of the address space of the involved interface of the two-wire communication bus supported by each gateway converter. 9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве управляющих устройств логического уровня 2 могут использоваться любые персональные компьютеры, ноутбуки, неттопы, нетбуки, планшеты или одноплатные миникомпьютеры, мобильные смартфоны, работающие под управлением ОС Windows, Unix, Linux, Android, MAC OS, iOS.9. The system according to claim 1, characterized in that any personal computers, laptops, nettops, netbooks, tablets or single-board minicomputers, mobile smartphones running Windows, Unix, Linux, Android can be used as logical level 2 control devices , MAC OS, iOS. 10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что управляющие устройства логических уровней 1 и 2 могут быть выполнены в одной конструкции или могут быть разделены и удалены на расстояние, которое обеспечивает шина задействованного интерфейса взаимодействия и используемый шлюз-конвертер.10. The system according to p. 1, characterized in that the control devices of logical levels 1 and 2 can be made in one design or can be separated and removed at a distance that provides the bus involved interface of interaction and the gateway converter used.
RU2017100555A 2017-01-11 2017-01-11 Markers with feedback universally distributed hybrid control system RU2657919C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100555A RU2657919C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Markers with feedback universally distributed hybrid control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100555A RU2657919C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Markers with feedback universally distributed hybrid control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657919C1 true RU2657919C1 (en) 2018-06-18

Family

ID=62619960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100555A RU2657919C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Markers with feedback universally distributed hybrid control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657919C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693681C1 (en) * 2018-05-07 2019-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "СТАРМАРК ПРО" Combined device for intrinsically labeling and verification of machine-readable direct application codes and luminescent symbols and images
RU2710709C1 (en) * 2018-07-10 2020-01-09 Ооо "Стармарк Про" Universally-distributed hybrid control system for collaborative multi-purpose robot with machine vision

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071635C1 (en) * 1992-06-30 1997-01-10 Акционерное общество закрытого типа "Ким" Digital regulator for multimotored electric drive
US6135022A (en) * 1997-09-09 2000-10-24 Troester; Thomas A. Lightweight marking device
US6435742B1 (en) * 1998-09-04 2002-08-20 Sitel, S.P.A. Apparatus for impact marking
US20060176336A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Xerox Corporation Printing systems
EP2159067A2 (en) * 2008-08-29 2010-03-03 Palo Alto Research Center Incorporated Using buffers to support uncertainties in marking engine execution
CN204622836U (en) * 2015-05-18 2015-09-09 何万盛 A kind of pneumatic marking machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071635C1 (en) * 1992-06-30 1997-01-10 Акционерное общество закрытого типа "Ким" Digital regulator for multimotored electric drive
US6135022A (en) * 1997-09-09 2000-10-24 Troester; Thomas A. Lightweight marking device
US6435742B1 (en) * 1998-09-04 2002-08-20 Sitel, S.P.A. Apparatus for impact marking
US20060176336A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Xerox Corporation Printing systems
EP2159067A2 (en) * 2008-08-29 2010-03-03 Palo Alto Research Center Incorporated Using buffers to support uncertainties in marking engine execution
CN204622836U (en) * 2015-05-18 2015-09-09 何万盛 A kind of pneumatic marking machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693681C1 (en) * 2018-05-07 2019-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "СТАРМАРК ПРО" Combined device for intrinsically labeling and verification of machine-readable direct application codes and luminescent symbols and images
RU2710709C1 (en) * 2018-07-10 2020-01-09 Ооо "Стармарк Про" Universally-distributed hybrid control system for collaborative multi-purpose robot with machine vision

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8751044B2 (en) Control system for controlling an industrial robot
CN102862161B (en) Field bus-based PAC (Programmable Automation Controller) industrial robot control system
JP5416594B2 (en) Multi-axis drive driver control method, multi-axis drive driver, and multi-axis drive control system including the same
CN104339354B (en) A kind of special motion controller hardware platform for 6DOF parallel robot
CN107206593B (en) Manipulator system for coordinated control of at least two manipulators
JP2019067045A (en) Control unit
RU2657919C1 (en) Markers with feedback universally distributed hybrid control system
JP2014219911A (en) Simulation device and simulation program
CN204308953U (en) A kind of special motion controller hardware platform for six-degree-of-freedom parallel robot
CN110362010A (en) A kind of modularized multi-axis laser galvanometer motion controller
KR20130074660A (en) Apparatus and method for controlling tool changer in numerical control
RU2710709C1 (en) Universally-distributed hybrid control system for collaborative multi-purpose robot with machine vision
CN201711968U (en) Industrial robot
CN109955247B (en) Multi-robot autonomous control system
CN114167808A (en) Operation method of multi-robot flexible production line for integral additive manufacturing
CN104635624A (en) Control method and control system for controlling numerical control system of four-axis processing equipment
JP2002187081A (en) Robot control system and control method
KR100762366B1 (en) Robot control system using FPA elements
CN201654533U (en) Ethernet multi-axis positioning control module of programmable logic controller
CN103009193A (en) Non-contact three-dimensional on-line measurement system for large structural member
KR100853167B1 (en) Network-based onboard robot control system
JP7455239B2 (en) Numerical control system, task assignment change device and numerical control method
CN116880347B (en) Two-dimensional position comparison system for motion control
CN104779889B (en) Linear motor position feedback control system and its control method
RU2693681C1 (en) Combined device for intrinsically labeling and verification of machine-readable direct application codes and luminescent symbols and images

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
TK49 Information related to patent modified

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 17-2018 FOR INID CODE(S) (73)