ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РУЧНОЕ УДАРНО-ТОЧЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к устройствам для нанесения промышленной маркировки в форме графических, цифробуквенных символов, рисунков или машиночитаемых кодов, например DataMatrix, QR-code или MaxiCode, при поддержке интерфейса пользователя и универсально-распределенной гибридной системой управления с обратной связью в реальном времени, через любые современные мобильные персональные смарт устройства (планшеты, смартфоны) и компьютеры, в котором посредством прецизионных приводных механизмов позиционирования исполнительного узла, производится регулируемое дискретное ударное воздействие на маркируемый материал.
Пневматическое мобильное ручное ударно-точечное устройство включает: головку маркировочную (зона обработки, или 30х120 мм, или 40х120 мм, или 50х120 мм, или 40х140 мм) с адаптером интерфейсов USB/Bluetooth/CAN; воздушный фильтр регулятор с отстойником; внешний защищенный блок питания 220/24 В с кабелем или аккумулятор на 24 В; трубки линий воздушных каналов, для удара (выталкивания), и для возврата (втягивания); иглы ударные(пуансоны), разных типов; картридж игл (соответствует типу иглы); программное обеспечение (ПО) X_Matrix, для управления и поддержки интерфейса пользователя. Известен ударно-точечный способ прямого нанесения помехозащищенных символьных меток и устройство для их считывания и декодирования (патент РФ №2013104668 от 20.08.2014 г.) однако известный способ и применяемые устройства для нанесения символьных меток не используют универсально-распределенную гибридную систему управления маркираторами с обратной связью в реальном времени, где одно и тоже мобильное устройство, можем управлять процессом нанесения и считывать выполненную маркировку, посредством декодирования меток или программных компонентов машинного зрения. Данное техническое несовершенство не позволяют широко применить данную разработку в современной промышленности.
Известны также, полезная модель С№204622836 от 09.09.2015 г., относящаяся к пневматической маркировочной машине исполненной в едином конструктивном исполнении, где маркирующее устройство имеет все элементы на общем конструкционном основании смонтированными на стола: приводные механизмы маркиратора; элементы подача сжатого воздуха; специализированный электронно-цифровой блок центрального управления. Интерфейс с оператором осуществляется посредством персонального компьютера, выполняя более плавно операцию маркировки, более удобно обслуживание устройства. Однако и данная конструкция полезной модели использует централизованный принцип управления, без универсально-распределительной гибридной системы управления маркиратором с обратной связью, что не позволяет избавиться от блока центрального управления и использовать мобильные персональные смарт устройства, существенно ограничивая применение конструкции в современной промышленности. Единая конструкция с специализированным электронно-цифровым блоком центрального управления сильно снижает эксплуатационный ресурс устройства, так как, выход из строя любого элемента приведет к полной неработоспособности всего устройства. Данное устройство невозможно использовать при маркировке габаритных изделий, где требуется мобильность, так как фиксированное исполнение на столе не позволяет свободно позиционировать маркиратор относительно маркируемого изделия.
Известны портативные ударно-точечные маркираторы: Marktronic NV 300 PortaDotTM 50-25Е, производимые компанией Pryor (Англия); MULTI 4, производимые компанией TechoMark (Франция); Sic Е8/9/10-р62/122/123, производимые компанией SIC-Marking (Франция), реализующее выше упомянутую маркировку, без подачи сжатого воздуха, т.к. в качестве привода ударной иглы/пуансона исполнительного узла используют магнитный электросоленоид, работающий от стационарного источника электрической энергии. Управление устройствами данных производителей осуществляется посредством специализированного электронно-цифрового блока центрального управления, оснащенного интерфейсными модулями взаимодействия с оператором. Приводные механизмы позиционирования исполнительного ударного узла выполнены: или по схеме прямой зубчато-ременной передачи, где вращение шагового двигателя, непосредственно связанного с натянутым зубчатым ремнем, напрямую передает регулируемые возвратно-поступательные движения ударному узлу, жестко скрепленному с ремнем; или по схеме зубчато-реечной передачи, где вращение шестерни шагового двигателя, передает зубчатой рейки регулируемые возвратно-поступательные движения ударному узлу, жестко скрепленному с рейкой. Ременная передача предполагает наличие гибкого зубчатого ремня, между шкивами на связанных валах промежуточного звена. Зубчато-реечная передача отличается наличием на поверхности сопряженных деталей (шестерни и рейки) зубьев непосредственного зацепления. Недостатки таких типов конструкции привода, вытекают из ударных динамических нагрузок, возникающих на ударном исполнительном узле и их основных конструкционных особенностей: для зубчато-ременной передачи, характерно растягивание гибкого ремня или его обрыв, а для зубчато-реечной передачи люфт перехода зубьев, их разрушение или истирание, как на шестерне, так и на рейке.
К тому же, как и зубчато-ременная, так и зубчато-реечная передача, требуют наличия в конструкции дополнительных сложных механизмов точного линейного позиционирования движущихся частей ударного узла - прецизионные линейные направляющие, которые должны обеспечивать свободное и плавное движение без заеданий.
К тому же, при зубчато-ременной передаче место расположение шкива приводного шагового двигателя и противоположного шкива, должны обязательно выходить за пределы необходимого полезного хода фиксатора исполнительного ударного узла к зубчатому ремню, а максимально полезный ход ограничен допустимой длиной предельного натяжения зубчатого ремня. В зубчато-реечной передаче, помимо области необходимого полезного хода, в конструкции требуется дополнительная область технологического выхода рейки, в зависимости от расположения на ней приводной шестерни. Все это, не позволяет конструировать надежные и универсально-компактные приводные механизмы, которые позволят использовать их при любой необходимой области перемещения исполнительного ударного узла, где габариты приводов маркирующей установки соизмеримы с размером области их перемещения.
К тому же, как в зубчато-ременной, так и в зубчато-реечной передачах, необходимо создавать на шаговых двигателях приводов удерживающий момент, иначе возможно свободное самопроизвольное перемещение исполнительного ударного узла, при мобильном использовании с изменением пространственного положения устройства, поэтому шаговые двигателе приводов должны быть постоянно под значительной токовой нагрузкой.
К тому же, в выше указанных портативных ударно-точечных маркираторах, все управление работой осуществляется только, через уникальный дорогостоящий специализированный электронно-цифровой блок центрального управления - контроллер. Возможно использовать внешнее программное обеспечение для Windows на компьютере, подключенном к контроллеру, что позволяет расширить возможности графического интерфейса оператора, и функциональность устройства за счет использования компьютерных сетей и электронных баз данных. Существующая конструкция управления позиционирующими механизмами данных устройств маркировки 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:
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.
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. Драйвера шаговых двигателей управляются главным контроллером посредством стека протоколов дискретных сигналов STEP-DIR или CW/CCW. При этом драйвера шаговых двигателей 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.
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 ударного узла маркиратора.
Недостатками исполнения типа 1 и 2, является серьезные ограничения в возможностях 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.
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.
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.
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 достижение 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.
К тому же, требуется максимальная компактность маркиратора, 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 драйверами 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 драйвер шагового двигателя имеет значительные габариты, обусловленные размерами силовых элементов усилителей тока, и их системы охлаждения.
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.
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 маркировки
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 теплоодвода.
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.
К тому же, исполнения типа 1 и типа 2 не позволяют использовать устройство с различными современными мобильными смарт устройствами (планшет, смартфон), как для целей управления маркировкой, так и последующего считывания отмарикрованной информации с верификации. Нет возможности подключения мобильных смарт устройств по беспроводному интерфейсу для максимальной мобильности оператора.
К тому же, электромагнитный привод ударного узла не позволяет долговременно применять данные маркираторы в современной промышленности, т.к. соленоиды имеют определенное конструктивное исполнение, ограничивающее их размеры и массу, соленоиды подвержены значительному нагреву в процессе работы, требуют регулярной смазки, работают только с возвратной пружиной, и имеют незначительную наработку на отказ.
Задача, поставленная перед данной полезной моделью, заключается в создании экономически, эргономически и энергетически выгодной, достаточно быстродействующей, конструкции мобильной ударно-точечной маркирующей установки, работающей по схеме гибридного исполнения, объединяющей аналоговые и цифровые компоненты в одном исполнении, при распределенном управлении шаговыми двигателями приводов позиционирования ударного узла, который осуществляет циклическое регулируемое вдавливание ударного пуансона/алмазной иглы по траектории маркируемого символа. Полезная модель должна иметь универсальную конструкцию механизации приводов под любые размеры возможного перемещения ударного узла, без сложных направляющих, с максимально интегрированными в нее компонентами управления и контроля, без самопроизвольных смещений при изменении пространственного положения устройства. Полезная модель должна иметь универсальные не специализированные органы управления и активации, поддерживать максимальную мобильность и возможность управления несколькими устройствами одновременно, при условии применения современных графических интерфейсов пользователя в промышленных условиях. Любое изменение функциональности полезной модели должно обеспечиваться только сменой программного обеспечения высокого уровня, без необходимости аппаратных изменений и различных низкоуровневых перепрошивок или перепрограммирования микроконтроллеров.
Настоящая задача решается тем, что согласно техническому решению в предлагаемой полезной модели - пневматическом ручном ударно-точечном устройстве РМК функционирование реализовано по универсально-распределительной гибридной схеме управления с использованием любой ЭВМ, включая любые современные мобильные смарт устройства (планшеты, смартфоны) достаточной производительности, как через проводной порт USB/USB-OTG или Ethernet, так и через беспроводные интерфейсы, или Wi-Fi, или Bluetooth, где конструкция механизации прецизионных осевых приводов сделана на основе универсальной шарово-винтовой передачи (ШВП), в которой вал ШВП совместно с дополнительными стабилизирующими направляющими не только преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное, но и является линейной тяговой осевой направляющей, исключая любые самопроизвольные перемещения привода, при изменении пространственного положения устройства, и снижая габариты механизации привода, с применением его для любого рабочего хода без потери точности, в одной и той же комплектации, а исполнительный ударный узел выполнен, или по схеме двухконтурного воздушного привода с обратной связью, в котором ударный пуансон осуществляет возвратно-поступательные движения от двух независимых воздушных потоков: прямого и обратного, или электромагнитного линейного ударного соленоида.
При этом, универсально-распределенная гибридная система управления приводными механизмами и исполнительным узлом, имеет 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 в рамках производительности функций исполняемых независимых процессов, и располагаемое в непосредственной близости с управляемым шаговым двигателем, и включающее драйвер обмоток шаговых двигателей, и электрические схемы сопряжения с датчиками и активации управляемых выходов. Аппаратно-программная реализация осуществляет логическое разделение процессов по двум уровням следующим образом:
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 датчиков положения; 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;
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 оператором и внешней системой хост управления, по общеизвестным или специализированным протоколам.
При этом, работа нескольких 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 исполнительного узла одной установки, так и множества маркираторов, в соответствии с алгоритмами предустановленными программами 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 процессы управления и исполнения множества задач одновременно, посредством их разбиения на отдельные упрощенные подпроцессы соответствующего логического уровня.
При этом, вычислительные устройства логического уровня 1 выполняются максимально компактными, с распределенным размещением непосредственно на шаговых двигателях соответствующего привода устройства, 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 минимально необходимым удерживающим моментов шагового двигателя.
При этом, устройства управления логического уровня 1 и различные механизмы установки выполняются максимально интегрированными в друг друга в одном корпусе и конструктивном исполнении, без внешних дополнительных промежуточных устройств в виде контроллера или преобразователя.
При этом, взаимодействие между распределенными вычислительными устройствами логических уровней 1 и 2 осуществляется по адресному интерфейсу на основе двухпроводной шины CAN.
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.
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.
При этом, каждый привод модели 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 CAN, получая базовые исходные данные от устройств логического уровня 2.
При этом, схема формирования дискретных импульсных сигналов управления шаговым двигателем конкретного привода маркиратора, расположена совместно с вычислительным устройством логического уровня 1, образуя единое гибридное устройство управления, исключающее временные потери, 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.
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.
При этом, система электроснабжения гибридных устройств управления приводов устройства реализуется на основе электрических цепей постоянного напряжения от 12 до 40 Вольт, по двухпроводной схеме от централизованного единого источника, 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. В качестве источника электроэнергии, может использоваться любой внешний защищенный блок питания, подключаемый к общественным или производственным электросетям, или внешний аккумулятор, снабжающие установку энергией, через соответствующий отдельный разъем подключения.
При этом, применение интерфейсов передачи данных с двухпроводной шиной, 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.
При этом, возможно применять различные шлюзы-конвертеры, как проводных интерфейсов, или USB в CAN, или Ethernet в CAN, так и беспроводных, или Wi-Fi в CAN, или Bluetooth в CAN, для использования в качестве устройства управления логического уровня 2 различные устройства с числовым программным управлением любых сторонних производителей, обеспечивающих нужную производительность и функциональность.
При этом, с учетом применения шлюзов-конвертеров интерфейсов, внутри маркиратора, возможно использовать любые персональные компьютеры, или ноутбуки, или нетбуки, или неттопы, или планшеты, или смартфоны, 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 программного обеспечения логического уровня 2, иметь максимальную мобильность.
При этом, ПО логического уровня 2 работает под ОС Windows, Linux, Android и может функционировать на любой платформе ЭВМ. Не требуется специализированного контроллера, за счет чего, ее можно дешево и легко применить, а функциональность зависит только от программного кода управляющего ПО. Исполнение платформы управляющей ЭВМ никак не влияет па функциональность маркирующего устройства, по необходимости может применяться, как мобильное, так и стационарное исполнение, в сверхзащищенном/промышленном или обычном бытовом корпусе. При необходимости управляющее ЭВМ может быть заменена любой доступной ЭВМ с переустановкой управляющего ПО логического уровня 2.
При этом, помимо вала ШВП стабилизацию возвратно-поступательных движений приводов обеспечивают дополнительные линейные направляющие, выполненные из роликоподшипников с радиусным внешним ободом, жестоко посаженные посредством цапф, на закрепленные высокопрочные цилиндрические стержни с опорой, где диаметр стержня строго соответствует радиусу внешнего обода роликоподшипника.
При этом, конструкция механизации приводов осей перемещения на ШВП имеет габаритные параметры, которые позволяют максимально возвратно-поступательно перемещать привод по заданной дистанции, без выступающих частей и элементов. Шаговые двигатели осевых приводов габаритами не выходят на пределы осевою перемещения и жестко крепятся в других параллельно смещенных плоскостях, относительно плоскости направления движения собственной оси, передавая вращение валу ШВП посредством допустимо короткой зубчато-ременной передачи.
При этом, вся механизация привода малой оси перемещения полностью жестко крепится к элементу большей/базовой оси, за счет достаточных винтовых соединений.
При этом, каждый осевой привод перемещения оснащен, как оптическим бесконтактными датчиком определения исходного положения оси, с минимально возможной погрешность срабатывания, так и датчиками контроля перемещения и определения дистанции перемещения по оси.
При этом, корпус устройства, собираемый посредством достаточных винтовых соединений, имеет модульную конструкцию, и является несущей рамой для механизации большего/базового осевого привода. Корпус-рама устройства, имеет элементы фиксирующие ее модульные компоненты относительно друг друга, в форме пазов, углублений и штырей, и может изготавливаться из металлов, или для снижения веса из ударопрочных твердых пластиков.
При этом, на корпусе устройства имеется упор позволяющий фиксировать установку на плоской поверхности во избежание нежелательных смещений всего устройства в горизонтальной плоскости. Упор оснащен технологическими выступами и вырезами для крепления установки на стационарную стойку, или оснащения дополнительных фиксирующими V-образными подпружиненными приспособлениями, для фиксации на цилиндрических поверхностях, или активных/пассивных магнитов, для фиксации на железных и стальных поверхностей, а также оснащения вращающейся шарнирной рамкой подвеса установки на таль балансире.
При этом, на корпусе устройства может крепиться шарнирный или жесткий самофиксирующий держатель, для планшетов или смартфонов, удерживающий данные мобильные устройства управления при использовании с установкой.
При этом, в основной нижней точке центра масс корпуса устанавливается пистолетная ручка, для удобства оператора, во время удержания в руке, как в вертикальном, так и горизонтальном положениях.
При этом, в предлагаемом двухконтурном воздушном приводе прямой поток (первый контур) осуществляет выталкивание пуансона, а обратный поток (второй контур) осуществляет возврат пуансона, без возвратной пружины. К тому же, наличие воздушных контуров при условии цилиндрической формы пуансона и направляющей его конструкции (картриджа), обеспечивает естественное центрирование и воздушное «смазывание» пуансона, исключая ненужный нагрев и повреждение поверхностей.
При этом, наличие обратной связи в приводе исполнительного ударного узла, обеспечивает контроль за пуансоном, как за его положением в картридже (втянут или выдвинут), так и за частотой и амплитудой, его возвратно поступательных движений, позволяя программно регулировать рабочие параметры движения пуансона, оптимизируя функциональность и предотвращая повреждение отдельных узлов.
На фиг. 1 приведена схема логической структуры универсально-распределенной гибридной системы управления, в которой позиция 1 - устройство ударно-точечного маркиратора образует логический уровень 1, имея позиции 2 - осевые привода позиционирования ударного исполнительного узла, содержащие электронно-цифровые контроллеры для каждого привода, реализующие отдельные логические блоки программно-аппаратного управления процессами, где: позиции 3 - активирует/деактивирует исполнительный механизм; позиции 4 - реализуют работу исполнительного механизм ударного узла; позиции 5 - осуществляет расчет и настройку системы координат привода; позиции 6 - осуществляет расчета и определение скоростей ускорения и замедления привода; позиции 7 - формирует последовательности дискретных импульсных сигналов шаговых двигателей привода; позиции 8 - шаговые двигатели осевых приводов; позиции 9 - датчики регистрирующие исходную позицию оси привода; позиции 10 - оценивает возникновение ошибок в работе привода; позиции 11 - датчики контролирующие привода, которые через позицию 12 - шину интерфейсов взаимодействия обмениваются данными с логическим уровнем 2, позиция 13 - управляющая ЭВМ, в которой: позиция 14 - осуществляет расчет итоговой траектории и базовых параметров работы приводов логического уровня 1; позиция 15 - осуществляет расчет формы символа; позиция 16 - осуществляет расчет расположения символа; позиция 17 - осуществляет расчет разрешения символа; позиция 18 - реализует интерфейс пользователя, координируя работу по командам от позиции 20 - оператора/пользователя.
На фиг 2. приведена структурная схема полезной модели ручного мобильного ударно-точечного маркиратора РМК, в которой позиция 21 - персональный компьютер или позиция 22 - мобильное смарт устройство (планшет, смартфон), взаимодействуют через проводной интерфейс - позиция 23 или беспроводному интерфейсу - позиция 24 с маркирующим устройством - позиция 25, через конвертер интерфейсов - позиция 26, преобразующий сигналы в шину CAN - позиция 28 и обратно. Шина CAN передает сигналы управления к контроллеру привода номер 1 - позиция 29 и контроллеру привода номер 2 - позиция 30, а также обратно их отклики по результату исполнения процедуры. Контроллер привода номер 1, управляет шаговым двигателем привода - позиция 31, через аналоговую линию - позиция 35, после обработки полученных команд управления по шипе CAN и сигналов от датчиков привода - позиция 37, поступающим по аналоговой линии - позиция 33. Контроллер привода номер 2, управляет своим шаговым двигателем привода - позиция 32, через аналоговую линию - позиция 36, после обработки полученных команд управления по шине CAN и сигналов от датчиков привода - позиция 38, поступающим по аналоговой линии - позиция 34.
На фиг. 3 приведена схема технического решения конструкции приводных осей перемещения ударного исполнительного узла в полезной модели маркиратора РМК, где: позиция 39 - шаговые двигателе осевых приводов перемещения; позиция 40 - зубчатые ремни короткой зубчато-ременной передачи оси; позиция 41 - червячные валы ШВП; позиция 42 - цилиндрические стержни дополнительных стабилизирующих направляющих; позиция 43 - роликоподшипники с цапфой дополнительных стабилизирующих направляющих; позиция 44 - осевые держатели гаек ШВП; позиция 45 - гайки ШВП; позиция 46 - опоры малой оси.
На фиг. 4 приведены виды технического решения исполнения конструкции корпуса полезной модели маркиратора РМК.
На фиг. 5 приведена общая схема подключений пневматической полезной модели РМК к необходимым коммуникациям и ЭВМ, где позиция 47 - устройство маркиратора; позиция 48 - прямой воздушный канал; позиция 49 - устройство воздушного фильтра-регулятора; позиция 50 - обратный воздушный канал; позиция 51 - провод USB; позиция 52 - провод электропитания постоянного тока напряжением 24 вольт; позиция 53 - управляющий компьютер или смарт устройство; позиция 54 - провод электроснабжения переменного тока напряжением 220 В, если примеряется мобильное смарт устройство, то не используется; позиция 55 - локальная компьютерная сеть; позиция 56 - аналоговые входы/выходы, позиция 57 - цифровые входы/выходы.
На фиг. 6 приведена рабочее удержание установки оператором.
На фиг. 7 приведено крепление V-образных упоров для фиксации па цилиндрических поверхностях.
На фиг. 8 приведено крепление активных магнитов на упоре для жесткой фиксации на плоских стальных или железных поверхностях.
На фиг. 9 приведено крепление маркирующей установки РМК на стационарной стойке, с возможностью регулировки ее положения по вертикали.
На фиг. 10 приведены варианты расположения маркирующей установки РМК на рамке подвеса на таль балансире.