Programarea automată a sculelor (APT)

Născut în 1956 în cadrul Laboratorului de Servomecanisme al MIT, ca o creație a Grupului de Aplicații Informatice, Instrumentul Programat Automat (APT) este un limbaj de programare de nivel înalt, ușor de utilizat, destinat special pentru a genera instrucțiuni pentru mașinile-unelte cu comandă numerică. Versiunea originală a precedat FORTRAN, dar versiunile ulterioare au fost rescrise în FORTRAN.

APT a fost limbajul creat pentru a funcționa cu prima mașină cu comandă numerică a MIT, una dintre primele din lume. Acesta a continuat să devină standardul pentru programarea mașinilor-unelte controlate de calculator și a fost utilizat pe scară largă până în anii 1970. Dezvoltarea APT a fost sponsorizată de Air Force, iar în cele din urmă a fost adăugată în domeniul public.

Șeful Computer Applications Group, Douglas T. Ross, este cunoscut ca fiind părintele APT. De asemenea, el a inventat mai târziu termenul de „proiectare asistată de calculator” (CAD).

Nașterea controlului numeric

Înainte de apariția mașinilor controlate numeric de calculator, mai întâi a venit dezvoltarea controlului numeric și a primelor mașini-unelte cu comandă numerică. Și, deși există unele discrepanțe în diferite relatări ale detaliilor istorice, primele mașini-unelte cu comandă numerică au fost atât un răspuns la provocările specifice de fabricație cu care se confruntau militarii, cât și o evoluție naturală a sistemului de cartele perforate.

„Controlul numeric a marcat începutul celei de-a doua revoluții industriale și apariția unei epoci în care controlul mașinilor și al proceselor industriale va trece de la proiectul imprecis la știința exactă.” – The Society of Manufacturing Engineers

Cunoașteți-l pe JOHN T. PARSONS, PĂRINTELE CONTROLULUI NUMERIC

Inventatorul american John T. PARSONS, inventatorul John T. Parsons (1913-2007) este considerat pe scară largă părintele controlului numeric, pe care l-a conceput și implementat cu ajutorul inginerului aeronautic Frank L. Stulen. Fiu al unui producător din Michigan, Parsons a început să lucreze în fabrica tatălui său ca asamblor la vârsta de 14 ani. Mai târziu, a deținut și a operat o serie de fabrici de producție în cadrul afacerii de familie, Parsons Manufacturing Co.

Parsons deține primul brevet NC și a fost inclus în National Inventors Hall of Fame pentru activitatea sa revoluționară în domeniul controlului numeric. În total, Parsons deține 15 brevete, iar alte 35 au fost acordate pentru afacerea sa. Society of Manufacturing Engineers l-a intervievat pe Parsons în 2001 pentru a afla povestea din perspectiva sa. Această lectură captivantă este disponibilă într-o arhivă online.

Early NC Timeline

• 1942: John T. Parsons este subcontractat de către Sikorsky Aircraft pentru a construi pale de rotor de elicopter.

„Sikorsky făcea palele manual. Eu făceam dispozitive de asamblare. Palele erau complicate deoarece o greutate de echilibrare era instalată la capătul din față al palei pentru a ajuta la înclinarea în sus pentru unghiul de schimbare a pasului. Tehnicile mele de asamblare au funcționat foarte bine.” – John T. Parsons

• 1944: Cauzată de un defect de proiectare a lonjeronului, una dintre primele 18 pânze pe care le-au fabricat cedează, ucigând pilotul. Parsons are ideea de a ștanța lamele rotorului din metal pentru a le face mai rezistente și a elimina fixarea cu clei și șuruburi.
• 1946: Crearea unui instrument de fabricație pentru a produce cu precizie palele urma să fie complicată, așa că Parsons îl angajează pe Frank Stulen, inginer de aeronave, și alcătuiește o echipă de ingineri împreună cu alte trei persoane. Stulen are ideea de a utiliza cartele perforate IBM pentru a determina nivelurile de tensiune de pe lame, iar ei închiriază șapte mașini IBM pentru proiect.

„În 1948, obiectivul de a varia cu ușurință secvența de mișcări a unei mașini-unelte automate – spre deosebire de simpla punere în mișcare a unei secvențe fixe – era urmărit în două moduri principale: controlul de urmărire și controlul numeric. Primul, după cum am văzut, necesita un model fizic al obiectului care urma să fie fabricat (sau cel puțin un desen complet al acestuia, ca în cazul Cincinnati Line-Tracer Hydro-Tel). Cel de-al doilea nu necesita o imagine a obiectului sau a piesei finite, ci doar o abstractizare a acesteia: un model matematic și instrucțiuni pentru mașină.” – Electricitatea în economia americană

• 1949: Forțele aeriene americane au nevoie de ajutor pentru construcția de aripi ultraprecise. Parsons își prezintă mașina sa cu control numeric și primește un contract de 200.000 de dolari pentru a o transforma în realitate.
• 1949: Parsons și Stulen au lucrat cu Snyder Machine & Tool Corp. la mașină și au realizat că au nevoie de servomotoare pentru ca mașina lor să funcționeze cu precizie. Parsons subcontractează servomotoarele pentru „mașinile de frezat Card-a-matic” la Laboratorul de Servomecanisme al MIT.
• 1951: Afacerea cu mașina NC a Forțelor Aeriene este acum atribuită MIT. Există relatări diferite cu privire la ceea ce s-a întâmplat care a dus la scoaterea lui Parsons din afacere: MIT a licitat mai puțin decât Parsons și Parsons a rămas fără bani sunt două relatări (vezi mai jos).
• 1952 (mai): Parsons depune un brevet pentru „Aparat controlat cu motor pentru poziționarea mașinii-unelte”. Îi este acordat brevetul în 1958.

• 1952 (august): Ca răspuns, MIT depune un brevet pentru „Numerical Control Servo-System.”

Relația dintre MIT și dispută

„După cel de-al Doilea Război Mondial, U.S. Air Force a acordat mai multe contracte către Parsons Corporation pentru a dezvolta în continuare inovațiile în domeniul prelucrării cu control numeric realizate de fondatorul său John Parsons. Interesat de experimentele care se desfășurau la Laboratorul de Servomecanisme al MIT, Parsons a propus în 1949 ca MIT să devină subcontractant al proiectului pentru a oferi expertiză în domeniul controlului automat. În următorii 10 ani, MIT a preluat controlul asupra întregului proiect, pe măsură ce viziunea Laboratorului de Servomecanisme privind „controlul traiectoriei continue pe trei axe” a înlocuit concepția inițială a lui Parsons privind „poziționarea prin tăiere prin scufundare”. Conflictul modelează întotdeauna tehnologia, dar această poveste particulară, relatată de istoricul David Noble, a devenit o lecție obiectivă semnificativă în istoria tehnologiei.”

Contul lui Parsons despre dispută

„Problema a fost că MIT și-a depășit bugetul cu mine cu aproximativ 50.000 de dolari. În cele din urmă a trebuit să cer guvernului mai mulți bani pentru servomecanism. MIT mi-a dat o sumă pe care am folosit-o pentru ofertă, apoi am adăugat partea mea de muncă. Așa că mi-am depus oferta pentru o creștere a prețului, iar MIT a licitat mai puțin decât mine.

„MIT mi-a spus că avea o rată a cheltuielilor generale pentru industria privată și o alta, mai mică, pentru guvern. Dar nu am visat niciodată că cineva cu o reputație atât de bună ca MIT ar merge în mod deliberat mai departe și ar prelua proiectul meu. MIT știa că costurile vor crește și le era teamă că guvernul ar putea renunța la întreaga afacere. Chiar căutau o mașină cu care să experimenteze. MIT cunoștea o mulțime de mașini-unelte excedentare ale guvernului, folosite în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, și au căutat una, care s-a dovedit a fi o mașină de frezat verticală Cincinnati Hydro-Tel cu un pat de 24×60″. În acest moment, MIT a negociat un nou contract cu Forțele Aeriene care, în esență, a eliminat compania Parsons din dezvoltarea ulterioară a sistemului NC.”

• 1952: MIT face o demonstrație a sistemului lor de bandă perforată cu 7 piste (cu un articol de William Pease în Scientific American), care este complex și scump (250 de tuburi cu vid, 175 de relee, în 5 dulapuri de mărimea unui frigider).

Editura din septembrie 1952 a revistei Scientific American

Editura din septembrie 1952 a revistei Scientific American despre controlul automat a fost cu mult înaintea timpului său, prezentând un set de șapte articole despre „mașinile care se autoreglează, care reprezintă o revoluție științifică și tehnologică ce va modela puternic viitorul omului”.” Modern Mechanix a scanat și a distribuit cinci dintre articole, inclusiv „An Automatic Machine Tool” (O mașină-unelte automată) de William Pease de la MIT despre prima mașină cu comandă numerică creată de aceștia. Titlul articolului spune: „Controlul prin feedback a început să avanseze în prelucrarea metalelor. Prezentăm prima relatare a unei mașini de frezat care convertește informațiile de pe banda perforată în contururile unei piese finite.”

• 1955: Concord Controls (formată din membri ai echipei inițiale de la MIT) creează Numericord, care înlocuiește banda perforată de pe mașina cu comandă numerică de la MIT cu un cititor de bandă magnetică la care lucrează GE.

• 1958: Parsons primește brevetul american 2,820,187 și vinde o licență exclusivă către Bendix. IBM, Fujitsu și GE iau toate sublicențe după ce au început deja dezvoltarea propriilor mașini.
• 1958: MIT publică un raport privind economia CN, concluzionând că actuala încarnare nu economisește cu adevărat timp, ci în schimb transferă forța de muncă de pe podeaua fabricii către cei care creează benzile de perforare.

„Sistemul M.I.T. combină procese digitale și analogice sub control de reacție pentru a guverna o mașină de frezat a cărei sculă de tăiere se deplasează în trei planuri în raport cu piesa de prelucrat. În acest caz, „modelul” obiectului care urmează să fie fabricat este furnizat mașinii sub forma unei benzi de hârtie perforată, asemănătoare celei utilizate în sistemele de teletip. Pentru o operațiune tipică, 10 picioare de bandă vor ține mașina ocupată timp de o oră.” – William Pease, Scientific American

Video: Sperry Numeric Control Promo Video for Industrial Tape Reader

Încheiem partea 1 a acestei serii de trei părți cu un videoclip clasic al epocii: o privire în epoca prelucrării mecanice a anilor 1950.

„Acest cititor de bandă poate citi 20 de linii de bandă în 200 de milisecunde! Proiectat atât pentru fiabilitate, cât și pentru viteză, poate citi un întreg bloc de informații deodată, eliminând astfel registrul de decalare sau stocarea în memorie care este normală la alte sisteme care folosesc cititoare secvențiale.”