DE1013348B

DE1013348B - Method for electrical program control of devices with two or more degrees of freedom

Info

Publication number: DE1013348B
Application number: DEF19067A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Michels
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1955-12-16
Filing date: 1955-12-16
Publication date: 1957-08-08

Description

Verfahren zur elektrischen Programmsteuerung von Vorrichtungen mit zwei oder mehr Freiheitsgraden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrischen Programmsteuerung von Vorrichtungen mit zwei oder mehr Freiheitsgraden, mit denen Maschinen oder Werkzeuge oder zusammengesetzte Maschinen- oder Werkzeugeinheiten zur Verrichtung von Arbeiten entsprechend einem vorgegebenen Programm gebracht werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Einrichtungen, bei denen die Ausführung des Programmes einer fortlaufenden Kontrolle oder Korrektur durch ein Servo-System unterliegt. Weiter bezieht sich. die Erfindung auf solche Einrichtungen, bei denen das Programm nach Wunsch wesentlichen Änderungen unterworfen werden kann, und auf solche Einrichtungen, die ohne große Änderungen auf andere Funktionen, Werkzeuge oder Maschinen umgestellt werden können.Method for electrical program control of devices with two or more degrees of freedom The invention relates to a method for electrical program control of devices with two or more degrees of freedom, with which machines or tools or assembled machine or tool units be brought to the performance of work according to a predetermined program can. In particular, the invention relates to such devices in which the Execution of the program of a continuous control or correction by a Servo system is subject. Next relates. the invention to such devices, in which the program can be subject to significant changes as desired, and on such facilities that without major changes to other functions, tools or machines can be converted.

Es sind Programmsteuerungen mit Magnetbandsystem oder Lochkartensystem bekannt, bei denen bestimmte Steuerbefehle zur Durchführung von Werkzeug- oder Maschinenbewegungen von dem Magnetband oder der Lachkarte abgenommen werden. Dabei sind auch Rückmeldeschaltungen verwendet worden, die die tatsächliche Stellung der Werkzeuge usw. mit den vorgeschriebenen Stellungen zu vergleichen und gegebenenfalls zu korrigieren erlauben. Weitere Korrekturen sind z. B. durch Fühlhebel od. dgl. möglich, die an dem Werkstück angreifen und seine Koordinaten mit den gespeicherten Koordinaten in dem jeweiligen Zeitpunkt vergleichen.They are program controls with a magnetic tape system or a punch card system known in which certain control commands to carry out tool or machine movements removed from the magnetic tape or laughter card. There are also feedback circuits been used, which the actual position of the tools etc. with the prescribed Allow positions to be compared and, if necessary, corrected. Further corrections are z. B. od by feeler. Like. Possible that attack the workpiece and its coordinates with the stored coordinates at the respective point in time to compare.

Die Kontrolle der Werkzeugstellung ist in vielen Fällen nicht ausreichend, wo. es auch auf die jeweilige Stellung des Werkstücks ankommt. Die Verwendung von Fühlern wird bei großen Verschiebungen unbequem und umständlich und behindert die freie Beweglichkeit. Hat das Werkstück mehrere Freiheitsgrade der Bewegung, so müssen auch mehrere Fühler vorgesehen werden.In many cases, the control of the tool position is not sufficient, Where. it also depends on the position of the workpiece. The usage of Feeling becomes inconvenient and cumbersome with large shifts and hinders the free mobility. If the workpiece has several degrees of freedom of movement, then must several sensors can also be provided.

Durch die Erfindung soll eine Einrichtung zur Steuerung von Vorrichtungen mit automatischem Ablauf von Arbeitsgängen geschaffen werden, die von den obigen Schwierigkeiten. frei ist und eine Servosteuerung des ganzen Arbeitsablaufs ermöglicht. Die Einrichtung kann, gegebenenfalls auch bei solchen Systemen angewandt werden, wo, sich eine erhöhte Kontrolle der Arbeitsgänge als notwendig erwiesen hat.The invention is intended to provide a device for controlling devices can be created with the automatic sequence of operations derived from the above Trouble. is free and enables servo control of the entire workflow. The device can, if necessary, also be used in such systems, where, increased control of the work processes has proven to be necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Programmsteuerung von Vorrichtungen mit zwei oder mehr Freiheitsgraden, durch die technische Arbeitsgänge ausgeführt werden, weist die besonderen Merkmale auf, daß die Antriebsmittel der jeweiligen Vorrichtung durch elektrische Signale zum Arbeiten gebracht werden, die aus dem fortlaufenden Vergleich von zwei Bildern abgeleitet sind, von denen das eine aus einem gespeicherten Vorrat von optischen Bildern, z. B. einem Film entnommen wird, welcher die Folge des programmgemäßen Ablaufs der Arbeitsgänge darstellt, während das andere Bild, das dem jeweiligen Zustand des Arbeitsfeldes entspricht, von einer elektrischen Aufnahmeröhre aufgenommen wird, und daß Mittel vorgesehen sind, durch die aus dem optischen oder elektrischen Vergleich der beiden Bilder elektrische Differenzsignale gewonnen werden, welche die einzelnen Antriebsmittel, vorzugsweise nacheinander in zyklischer Folge, gegebenenfalls aber auch gleichzeitig so beeinflussen, daß in jedem Arbeitsstadium eine möglichst genaue Übereinstimmung zwischen dem Momentanbild und dem Vorratsbild erreicht wird.The inventive method for program control of devices with two or more degrees of freedom through which technical operations are carried out are, has the special features that the drive means of the respective Device can be made to work by electrical signals coming from the Continuous comparison of two images derived from which one is derived a stored store of optical images, e.g. B. is taken from a film, which represents the consequence of the program-related sequence of operations, while the other image, which corresponds to the current state of the working field, of one electrical pickup tube is received, and that means are provided by the electrical from the optical or electrical comparison of the two images Differential signals are obtained, which the individual drive means, preferably one after the other in a cyclical sequence, but possibly also at the same time, that in every stage of work the closest possible correspondence between the instantaneous image and the stock image is reached.

Die Anwendung der Erfindung kommt für eine große Anzahl von Arbeitsverrichtungen in Frage, deren Automatisierung aus wirtschaftlichen Gründen oder wegen Gefährdung oder gesundheitlicher Schädigung des Arbeiters erwünscht ist. Zum Beispiel können chemische Analysen von radioaktiven Stoffen ausgeführt, Maschinen in Heißbe@arbeitungswerkstätten bedient, Flugzeuge an. Hand von Radarbildern geführt werden u. a. m. Ferner kann man mit der Vorrichtung den Zusammenbau von Geräten und Werkzeugen oder Feinmontagen unter dem Mikroskop bewerkstelligen usw. Alle Ausführungen dieser Art haben erfindungsgemäß zur Voraussetzung, daß ein Film über den. programmgemäßen Ablauf der Arbeitsgänge mit den gleichen perspektivischen Gegebenheiten vorliegt, wie sie die beobachtende elektronische Kamera hat. Wenn die elektronische Kamera ein positives Bild auf einem Leuchtschirm liefert, so kann es zweckmäßig sein, einen Negativfilm zum Vergleich zu verwenden-. Als Kombination kann z. B. eine im Handel unter dem Namen Vidikonkamera bekannte Kamera und ein Filmabtastgerät, das nach dem Punktlichtverfahren arbeitet, mit der Besonderheit verwendet werden, daß die Fo.rtschaltung von einem Einzelbild des Films zum nächsten erst dann erfolgt, wenn Übereinstimmung zwischen dem Fernsehbild und dem Filmbild durch die Bewegungen des Werkstücks erzielt ist. Das Filmabtastgerät kann auch abweichend von bekannten Geräten so ausgebildet werden, da,ß der den wandernden, Lichtpunkt erzeugende Elektronenstrahl von den Bildsignalen des Fernsehbildes moduliert wird. Dann. erhält man in. einer hinter dem Film aufgestellten Photozelle bereits die Differenzsignale.The invention can be used for a large number of jobs in question, their automation for economic reasons or because of risk or damage to the health of the worker is desired. For example can chemical analyzes of radioactive substances carried out, machines in hot working workshops served, planes on. Hand guided by radar images, inter alia. m. Furthermore, can one with the device the assembly of devices and tools or fine assemblies accomplish under the microscope, etc. All designs of this type are in accordance with the invention a prerequisite that a film about the. program sequence of operations with the same perspective conditions as the observing has electronic camera. When the electronic camera takes a positive picture on one If the fluorescent screen supplies, it may be useful to use a negative film for comparison to use-. As a combination z. B. one in the trade under the name Vidikonkamera acquaintance Camera and a film scanner that works according to the point light method with the Special feature that the advance of a single frame of the film can be used to the next only occurs when there is agreement between the television picture and the film image is achieved by the movements of the workpiece. The film scanner can also be designed differently from known devices so that ß the wandering, Electron beam generating a point of light is modulated by the image signals of the television picture will. Then. is already obtained in a photocell placed behind the film the difference signals.

Eine besonders vorteilhafte und einfache Einrichtung benutzt als elektronische Kamera eine Bildwandlerröhre ohne Abtas.tstrahl, deren Leuchtschirmbild direkt auf das Negativbild auf dem Filmstreifen projiziert wird. Hierbei entsteht in der hinter dem Film angebrachten Photozelle ein Differenzsignal, dessen Betrag von dem Unterschied zwischen Speicherbild und Momentbild abhängt und. das zur Steuerung von Werkzeugen, die die völlige Übereinstimmung der Bilder herbeiführen, verwendet werden kann. Dieses Beispiel wird an späterer Stelle in detaillierter Form beschrieben werden.A particularly advantageous and simple device used as an electronic one The camera has an image converter tube without a scanning beam, and its fluorescent screen is displayed directly the negative image is projected onto the filmstrip. This arises in the back The photocell attached to the film generates a difference signal, the amount of which depends on the difference between the memory image and the instantaneous image and. that for the control of tools, that bring about the complete correspondence of the images, can be used. This example will be described in more detail later.

Weitere Besonderheiten der Erfindung betreffen die Art der Verwendung des Differenzsignals zur Durchführung der Werkzeugbewegungen. Hier handelt es sich darum, die verschiedenen Freiheitsgrade des Werkzeugs richtig zu betätigen, so daß das Differenzsignal ein Minimum wird, bzw. vom Differenzsignal solche Unterscheidungsmerkmale abzuleiten, durch die nur die zum Ziele führende Bewegung ausgelöst wird. Hierfür bietet sich eine große Mannigfaltigkeit von Schaltungen, die dem jeweiligen Zweck entsprechend ausgewählt werden können. Beispielsweise kann man die verschiedenen Freiheitsgrade der Werkzeugbewegungen in zyklischer Reihenfolge einschalten und jeweils zugleich ein geeignetes Abtastverfahren wählen, z. B. für die X-Koordinate die Abtastung in X-Richtung, für die Y-Koordinate eine solche in Y-Richtung, für Drehung eine Spiral- oder Radialab,tastung. Für jeden Freiheitsgrad bewegt sich dann das Werkzeug unter dem Einfluß der von den Differenzsignalen abgeleiteten Steuerimpulse stets so" daß ein relatives Minimum des Differenzsignals erreicht wird, bis schließlich ein absolutes Minimum erreicht ist und der Film weiter geschaltet werden kann. Die Schnelligkeit des Ablaufs hängt natürlich von der Trägheit des Ansprechens der einzelnen Bewegungsorgane auf die Steuerimpulse sowie von der Schnelligkeit ab:, mit der auf die einzelnen Freiheitsgrad@e umgeschaltet wird. Ein Gerät mit vielen Freiheitsgraden, das in dieser Weise die vorgeschriebenen Arbeitsgänge ausführt, verhält sich etwa wie ein Mensch, der sich an ungewohnten Arbeiten und Bewegungen versucht. Die Bewegungen sind zunächst tastend, die einzelnen Muskeln werden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander betätigt. Erst später wird es der Mensch gewohnt, die weniger wichtigen Muskeln unwillkürlich mit zu betätigen, ohne seine Aufmerksamkeit von den wichtigen Be@wegungsorganen abzuwenden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auf eine Weise verbessert werden, daß ebenfalls nebengeordnete Bewegungen unter geringer Kontrolle mit ausgeführt werden. Dies kann mit Hilfe von gespeicherten Signalen geschehen, die z. B. am Rande des Filmstreifens etwa von einem Magnetstreifen oder von Einkerbungen oder Perforationen abgeleitet werden. Durch solche Signale kann man eine Werkzeugbewegung in einer nebengeordneten Koordinate unkontrolliert betätigen, während die entscheidende Werkzeugbewegung nur in einer Koordinate unter Bildkontrolle erfolgt. In diesem Falle braucht dann das Differenzsignal nicht mehr nach Koordinaten zerlegt zu werden. Die Hilfssignale können auch einen Werkzeugwechsel veranlassen oder ein Greiferorgan auslösen, das einen Gegenstand erfaßt, sie können durch Objektivwechsel einen veränderten Bildausschnitt einschalten u. dgl. m.Other special features of the invention relate to the type of use the difference signal for performing the tool movements. Here it is about operating the various degrees of freedom of the tool correctly so that the difference signal becomes a minimum, or such distinguishing features from the difference signal derive, by which only the movement leading to the target is triggered. Therefor There is a wide variety of circuits to suit the particular purpose can be selected accordingly. For example, you can use the different Switch on degrees of freedom of the tool movements in cyclic order and select a suitable scanning method at the same time, e.g. B. for the X coordinate the scanning in the X-direction, for the Y-coordinate one in the Y-direction, for Rotation of a spiral or radial scan. For every degree of freedom moves then the tool under the influence of the control pulses derived from the difference signals always so "that a relative minimum of the difference signal is reached until finally an absolute minimum has been reached and the film can be switched on. the Speed of the process depends of course on the sluggishness of the response of the individual Movement organs on the control impulses as well as on the speed :, with which on the individual degrees of freedom @ e is switched. A device with many degrees of freedom, that carries out the prescribed operations in this way behaves roughly like a person who tries unfamiliar work and movements. The movements are initially groping, the individual muscles are not at the same time, but operated one after the other. People only get used to it later, the less important Muscles involuntarily to be activated with, without his attention from the important ones To avert organs of movement. The device according to the invention can be based on a Way to be improved that also sideline movements under lower Control to be carried out with. This can be done with the help of stored signals happen that z. B. at the edge of the film strip about a magnetic strip or be derived from notches or perforations. Such signals can you actuate a tool movement in a subordinate coordinate in an uncontrolled manner, while the decisive tool movement is only in one coordinate under image control he follows. In this case, the difference signal no longer needs to be based on coordinates to be dismantled. The auxiliary signals can also trigger a tool change or trigger a gripper element that grips an object, you can change the lens switch on a changed image section and the like.

Von Bedeutung für die Form und Größe der Differenzsignale ist unter anderem auch die Aufstellung der Kamera. In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Kamera mit dem Werkzeugkopf mitzubewegen, z. B. wenn von dem Werkzeug Förder-und Transportaufgaben ausgeführt werden 'sollen. Dann kann die Kamera in der Draufsichtperspektive angebracht werden. In anderen Fällen ist die Vorder-oder Seitenperspektive vorteilhafter. Bei Mikroskoparbeiten und bei anderen Aufgaben braucht häufig das Werkzeug nicht sichtbar zu sein.Of importance for the shape and size of the difference signals is below among other things, the installation of the camera. In many cases it can be useful move the camera with the tool head, e.g. B. if of the tool conveyor and Transport tasks' are to be carried out. Then the camera can be viewed from above be attached. In other cases, the front or side perspective is more advantageous. The tool is often not needed for microscope work and other tasks to be visible.

Es kann gelegentlich der Fall eintreten, daß der Zusammenhang zwischen Kamerabild und Filmbild verlorengeht, etwa dadurch. daß sich das Momentbild so sehr verändert hat, daß das Differenzsignal keine eindeutige Aussage über die Verschiebung vermitteln kann. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Auflösung des Elektronenbildes vorübergehend zu verkleinern. Man erhält dann von neuem ein Differenzsignal, welches auf die Weiterführung einer Bewegung in einem eindeutigen Sinne reagiert. Dagegen kann die Auflösung des Elektronenbildes sehr hoch getrieben werden, wenn es auf große Präzision der Einstellung ankommt. Auf diiese Weise läßt sich eine Führung des Werkzeugs mit großer und mit kleiner Genauigkeit erreichen..It may occasionally happen that the relationship between Camera image and film image is lost, for example as a result. that the momentary image changes so much has changed that the difference signal does not provide a clear statement about the shift can convey. In this case it is useful to increase the resolution of the electron image to temporarily zoom out. A difference signal is then obtained again, which reacts to the continuation of a movement in a clear sense. Against it the resolution of the electron image can be driven very high when it is on great precision of setting matters. In this way a guide of the tool with high and low accuracy ..

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben: In Fig. 1 ist 1 einKameraobjektiv, mitHilfe dessen das Arbeitsfeld, in welchem ein Werkzeug oder Werkstück in den Richtungen X und Y mechanisch verschoben werden kann, auf die Photokathode eines Bildwandlers 2 abgebildet wird. Dieser Bildwandler kann ein üblicher elektrostatischer Typ sein, der lediglich ein auf die Photokathode geworfenes optisches Bild in ein elektronenoptisches Bild umwandelt, das auf einem Leuchtschirm mit gleicher oder größerer Helligkeit wiedergegeben wird. Die Fokussierung des Bildwandlers ist vorzugsweise elektrostatisch. Die mit 5 bezeichnete Magnetspule in Fig.1 kann ebenfalls zur Fokussierung, jedoch auch einem weiteren Zweck dienen, der weiter unten erläutert wird. Der Bildwandler ist von einem Paar von Ablenkspulen 3 und 4 umgeben, die eine Bewegung des elektronenoptischen Bildes in zwei zueinander senkrechten Richtungen ermöglichen. Der Leuchtschirm des Bildwandlers besteht aus einen Leuchtstoff mit sehr kurzer Nachleuchtdauer, z. B. aus Kalziumwolframat oder Zinkoxyd. Das Leuchtschirmbild wird vermittels der Linse 6 auf dem Film 8 abgebildet. Dieser Film ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auf photographischem Wege mit einer Bildfolge des programmgemäßen Ablaufs der Arbeitsgänge versehen worden. Diese Aufnahmen können unter Vermittlung der Bildwandlereinrichtung gemacht werden. Im allgemeinen wird ein Negativfilm verwendet, so daß bei richtiger Einstellung des Arbeitsanfanges das erste, Positivbild des Bildwandlers sich mit dem ersten Negativbild des Films vollständig überdeckt. In diesem Falle fällt eine minimale Lichtmenge durch den Film hindurch. Geringfügige Abweichungen der beiden zur Deckung zu bringenden Bilder rühren von einer Filinsch.rumpfung infolge der Entwicklung her, die gegebenenfalls durch eine sehr schwache Zylinderlinse oder ein einstellbares Prisma korrigiert werden kann. Das hinter dem Film erscheinende Licht hat nur dann eine vom Minimum abweichende Intensität, wenn sich Positiv- und I\Tegativbild gegenständlich unterscheiden. Dieses Licht wird von einem Sekundärelektronen-Vervielfacher 7 aufgefangen und in elektrische Impulse umgewandelt. Dem Sekundärelektronen-Vervielfacher ist eine Frequenzweiche 12 nacbgeschaltet, in der zwei Frequenzen oder Frequenzbereiche der Größenordnung einiger 10 000 Hz voneinander getrennt werden können. Mit 13 und 14 sind zwei Phasendetektoren bezeichnet, die positive oder negative Gleichstromsignale abzugeben vermögen, j e nachdem, ob eine bestimmte Frequenz bezüglich einer festen Frequenz eine voreilende oder nacheilende Phase aufweist. Die Vergleichsfrequenzen für die beiden Phasendetektoren 13 und 14 werden in den Schwingungserzeugern 10 bzw. 11 erzeugt. In den beiden Phasendetektoren 13 und 14 sind außerdem Bandfilter enthalten, durch die eine etwa in den zugeführten Frequenzen erhaltene erste Harmonische abgeschieden werden kann. Die Phasendetektoren sind mit einer Relaisschaltung 15 verbunden, die ein Schaltsignal abgibt, wenn das Produkt der Amplituden: der ersten Harmonischen der beiden Schwingungserzeuger 10 und 11 einen bestimmten Wert überschreitet. Die an den beiden Phasendetektoren 13 und 14 erhaltenen Gleichstromsignale variabler Polarität werden den für die X- und die Y-Koo,rdinate der Werkzeugbewegung vorgesehenen Antriebsmitteln zugeführt und ermöglichen es, die Antriebsmittel je nach der Polarität in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewegen oder in Gang zu setzen. Die Schwingungserzeuger 10 und 11 sind' ferner mit den beiden Ablenkspulen 3 bzw. 4 verbunden und erzeugen ein Magnetfeld in der Bildwandlerröhre, welches die Lage des Elektronenbildes auf dem Leuchtschirm um ganz kleine Beträge periodisch verschiebt.In the following an embodiment of the invention is described with reference to Figs. 1 and 2: In Fig. 1, 1 is a camera lens, with the aid of which the working field, in which a tool or workpiece can be mechanically displaced in the directions X and Y, onto the photocathode an image converter 2 is imaged. This image converter can be of the usual electrostatic type, which merely converts an optical image projected onto the photocathode into an electron-optical image which is displayed on a fluorescent screen with the same or greater brightness. The focusing of the imager is preferably electrostatic. The magnet coil labeled 5 in FIG. 1 can also be used for focusing, but also for a further purpose which will be explained further below. The image converter is surrounded by a pair of deflection coils 3 and 4, which enable the electron-optical image to be moved in two mutually perpendicular directions. The fluorescent screen of the image converter consists of a fluorescent material with a very short afterglow period, e.g. B. from calcium tungstate or zinc oxide. The luminescent screen image is imaged on the film 8 by means of the lens 6. For the purposes of the present invention, this film has been provided with an image sequence of the program sequence of the operations by photographic means. These recordings can be made with the mediation of the image converter device. In general, a negative film is used so that if the work is started correctly, the first positive image of the image converter is completely covered with the first negative image of the film. In this case, a minimal amount of light will pass through the film. Slight deviations between the two images to be brought into congruence are due to a film shrinkage as a result of the development, which can be corrected if necessary by a very weak cylinder lens or an adjustable prism. The light that appears behind the film only has an intensity that deviates from the minimum if the positive and negative images differ objectively. This light is captured by a secondary electron multiplier 7 and converted into electrical pulses. A crossover network 12 is connected downstream of the secondary electron multiplier, in which two frequencies or frequency ranges of the order of a few 10,000 Hz can be separated from one another. With 13 and 14 two phase detectors are designated, which are able to emit positive or negative direct current signals, depending on whether a certain frequency has a leading or lagging phase with respect to a fixed frequency. The comparison frequencies for the two phase detectors 13 and 14 are generated in the vibration generators 10 and 11, respectively. The two phase detectors 13 and 14 also contain band filters by means of which a first harmonic, for example obtained in the supplied frequencies, can be separated. The phase detectors are connected to a relay circuit 15 which emits a switching signal when the product of the amplitudes: the first harmonic of the two oscillation generators 10 and 11 exceeds a certain value. The direct current signals of variable polarity obtained at the two phase detectors 13 and 14 are fed to the drive means provided for the X and Y coordinates of the tool movement and enable the drive means to be moved forwards or backwards or in motion depending on the polarity to put. The vibration generators 10 and 11 are also connected to the two deflection coils 3 and 4 and generate a magnetic field in the image converter tube which periodically shifts the position of the electron image on the fluorescent screen by very small amounts.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert. Die gezeigte Folge der paarweise gegenübergestellten Linien stellt das teilweise Zusammenfallen von Filmbildern und Leuchtschirmbildern dar. Die: obere Linie in Fig. 2 a zeigt ein helles Leuchtschirmfeld mit dunklen Rändern an, die untere einen ebenso großen Bereich des Films geringerer Transparenz mit Rändern höherer Transparenz. Beide Linien verhalten sich also zueinander wie ein Positiv und ein Negativ eines Bildes. Der obere Bereich ist gegen. den. unteren Bereich etwas nach links verschoben. Es kann also Licht nur an der linken Kante durchs Negativ hindurch.treten (schraffierter Bereich.) Denkt man sich nun den oberen Bereich um ganz geringe Beträge hin und her verschoben (gewobbelt), die kleiner sind als der Verschiebungsbetrag von Einzelheiten des Leuchtschirmbildes gegen das Filmbild, so wird der linke transparente Rand des Filmbildes von der linken Kante des Leuchtschirmbildes mehr oder weniger abgedeckt- Es entsteht daher ein mit der Periode der Wobbelbewegung schwankender Lichtstrom im Sekundärelektronen-Vervielfacher, und zwar mit einem Amplitudenmin:imum bei Verschiebung nach rechts und mit einem Amplitudenmaximum bei Verschiebung nach links. Diese Phasenbeziehung kehrt sich um, wenn eine Grobverschiebung des Leuchtschirmbildes nach rechts entsprechend Fig.2b vorliegt. Man kann also aus der Phase des Differenzsignals ein Kriterium dafür ableiten, ob der Gegenstand rechts oder links zu der gewünschten Stellung liegt. Wenn beide Bilder genau zur Deckung gebracht sind, so, erzeugt jede Bewegung des Leuchtschirmbildes nach rechts oder links ein gleichsinniges Signal am Ausgang des Sekundärelektromen-Vervielfachers, d. h., die W obbelfrequenz wird gleichgerichtet und hierbei eine Gleichspannung sowie eine Wechselspannung von der doppelten Frequenz erzeugt. Das Auftreten der doppelten Frequenz ist also ein Kriterium der deckenden Einstellung der beiden Bilder zueinander.The mode of operation of this arrangement is explained in connection with FIG explained. The sequence of lines shown in pairs represents that partial coincidence of film images and luminescent screen images. The: upper Line in Fig. 2a shows a bright fluorescent screen field with dark edges, the lower an equally large area of the film of lesser transparency with borders higher transparency. Both lines are related to each other like a positive and a negative of an image. The upper area is against. the. lower area shifted slightly to the left. So light can only pass through the negative at the left edge step through. (hatched area.) Now think about the upper area very small amounts shifted back and forth (wobbled) that are smaller than that Shift amount of details of the luminescent screen image against the film image, so the left transparent edge of the film image becomes from the left edge of the luminescent screen image more or less covered - there is therefore one with the period of the wobble movement fluctuating luminous flux in the secondary electron multiplier, with a Amplitude min: imum when shifting to the right and with an amplitude maximum when shifting to the left. This phase relationship is reversed when there is a coarse shift of the luminescent screen image is present to the right as shown in FIG. So you can go out the phase of the difference signal to derive a criterion for whether the object is right or to the left of the desired position. If both pictures are exactly the same are brought so, any movement of the fluorescent screen to the right or generates on the left a signal in the same direction at the output of the secondary electrons multiplier, d. That is, the wobble frequency is rectified and, in this case, a DC voltage and an alternating voltage of twice the frequency is generated. The appearance of the double frequency is therefore a criterion for the opaque setting of the two images to each other.

Erteilt man daher dem Elektronenbild mit Hilfe der Schwingungserzeuger 10 und 11 und der Ablenkspulen 3 und 4 eine Wobbelbewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen, so, kann man aus dem Frequenzgemisch am Ausgang des Sekundärelektronen-Verv ielfachers 7 durch Phasenmessung zwei voneinander unabhängige Signale ableiten, die eine Aussage über die Verschiebung der beiden Bilder in der X- und Y-Richtung enthalten. Durch Aussieben der Frequenzen in der Frequenzweiche 12 und Phasenmessung in den Phasendetektoren 13 und 14 erhält man Gleichspannungssignale wechselnder Polarität, die als Steuersignale zur Regelung der Antriebsmotoren. des Werkzeugs für die X- und Y-Richtung in der Weiise dienen, daß die Antriebsmotoren eine möglichst genaue Übereinstimmung des Bildes des Arbeitsfeldes und. des gesteuerten Bildes herbeiführen. Wenn diese Übereinstimmung erzielt ist, so treten in beiden Phasendetektoren die doppelten Frequenzen mit größerer Amplitude auf. Diese werden einer Relaisschaltung 15 zugeführt und lösen hier die Weiterschaltung des Films auf das nächste Bild durch den elektromechanischen Antrieb, 9 aus.One therefore gives the electron image with the help of the vibration generator 10 and 11 and the deflection coils 3 and 4 a wobble movement in two mutually perpendicular Directions, so, can be seen from the frequency mixture at the output of the secondary electron Verv In many cases 7 derive two independent signals by phase measurement, one statement about the displacement of the two images in the X and Y directions contain. By filtering out the frequencies in the crossover network 12 and measuring the phase alternating DC voltage signals are obtained in the phase detectors 13 and 14 Polarity used as control signals for regulating the drive motors. of the tool serve for the X- and Y-direction in such a way that the drive motors as possible exact match of the picture of the field of work and. of the controlled image bring about. When this match is achieved, both phase detectors occur the double frequencies with greater amplitude. These become a relay circuit 15 and trigger the advance of the film to the next frame the electromechanical drive, 9 off.

Die Anordnung der Fig. 1 enthält aber auch die Möglichkeit, den Arbeitsablauf bei einer Bewegung des Werkzeugs in Z-Richtung und einer Drehbewegung desselben zu steuern. Bei einer Bewegung in Z-Richtung, die einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Bildes des Arbeitsfeldes gegenüber dem Filmbild entspricht, tritt bei einer Wobbelung in X- oder Y-Richtung bei sonst zusammenfallendem Zentrum die erste Harmonische in gleicher Phase ohne Rücksicht darauf auf, ob eine Vergrößerung oder Verkleinerung vorliegt (Fig.2c und 2d). Variiert man dagegen den Vergrößerungsmaßstab des Bildwandlers mit einer weiteren Frequenz, was durch Überlagerung einer Wechselspannung über die: Spannungen der Elekironenlinsen des Bildwandlers geschehen kann, so erhält man ein Phasenkriterium dafür, ob. das Leuchtschirmbild kleiner oder größer als das Filmbild ist und kann hiernach das die Z-Koordinate, einstellende Antriebsmittel regeln. Schließlich kann auch mit Hilfe der Magnetspule 4 eine Variation der Bilddrehung erzielt und hiermit eine Drehbewegung des mit der Kamera verbundenen Werkzeugs kontrolliert werden. In jedem Falle handelt es sich um Variationen um die Breite weniger Bildpunkte, durch: die das Bild selbst kaum verändert wird.The arrangement of FIG. 1 also includes the possibility of the workflow with a movement of the tool in the Z direction and a rotary movement of the same to control. With a movement in the Z-direction, that of an enlargement or reduction of the image of the working field compared to the film image, occurs with a Wobble in X or Y direction with otherwise coincident center the first harmonic in the same phase regardless of whether an enlargement or a reduction is present (Fig. 2c and 2d). On the other hand, if you vary the magnification of the image converter with a further frequency, which is achieved by superimposing an alternating voltage on the: Tensions of the electron lenses of the image converter can happen, so one obtains a Phase criterion for whether. The luminescent screen image is smaller or larger than the film image is and can then regulate the drive means setting the Z coordinate. Finally, the image rotation can also be varied with the aid of the magnetic coil 4 achieved and hereby controlled a rotary movement of the tool connected to the camera will. In any case, there are variations in the width of a few pixels, by: which the picture itself is hardly changed.

Die vorstehend geschilderte Erfindung kann mit zahlreichen Abwandlungen, sei es mit abtastender oder mit gewobbelter Elektronenkamera, in allen Gebieten der Technik eingesetzt werden, wo es sich darum handelt, eine bisher routinemäßig von Menschenhand ausgeführt Arbeit zu automatisieren. Dabei liegt ein besonderer Vorteil des Systems in der großen Anpassungsfähigkeit. Man. kann z. B. den zuvor zur Ausführung einer chennischen Analyse benutzten Automaten auf die- Montage irgendeines Erzeugnisses umstellen, indem man andere Werkzeuge einsetzt und einen anderen Filmstreifen einlegt. Ein weiteres Anwendungsfeld scheint auf dem Gebiet der Führung von Flugzeugen zu bestehen. In diesem Fall dient als Führungsprogramm ein Film des aufgenommenen Radarbildes der Flugroute und als Vergleichsbild das aufgenommene momentane Radarbild. Betätigt man die Seiten- und Höhensteuerung durch die Signale der X- und Y- und Z-Koordinaten und koordiniert man die Flugzeuggeschwindigkeit mit dem Filmvorschub, so kann man das Flugzeug ungeachtet aller atmosphärischen Einflüsse auf jedem gewünschten Kurs halten.The invention described above can be used with numerous modifications, be it with a scanning or with a swept electron camera, in all fields of technology where it is a question of automating a work previously carried out routinely by human hands. A particular advantage of the system is its great adaptability. Man. can e.g. B. convert the machine previously used to carry out a chemical analysis to assemble any product by using other tools and inserting a different strip of film. Another field of application appears to be in the field of aircraft guidance. In this case, a film of the recorded radar image of the flight route is used as the guide program and the recorded current radar image is used as a comparison image. If you operate the rudder and elevation controls using the X , Y and Z coordinate signals and coordinate the aircraft speed with the film advance, you can keep the aircraft on any desired course regardless of atmospheric influences.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for electrical program control of Devices with two or more degrees of freedom through which technical operations are carried out, characterized in that the drive means of the respective Device can be made to work by electrical signals coming from the Continuous comparison of two images derived from which one is derived a stored store of optical images, e.g. B. taken from a film: is, which represents the consequence of the program-related sequence of operations, while the other image, which corresponds to the current state of the working field, of one electrical pickup tube is received, and that means are provided by the electrical from the optical or electrical comparison of the two images Differential signals are obtained which influence the individual drive means in such a way that that in every stage of work the closest possible correspondence between the current image and the stock image is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the recording camera is on the head of the executing tool and is moved.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the stock images of the program according to the workflow with a film strip on the .The same observation site can be recorded at which the second image recording camera is located.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that when using a pickup tube with image decomposition by scanning the scanning direction the respectively activated movement component of the device runs in parallel.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that Radial or spiral scanning is used when the tool is rotated will.

6. The method according to claim. 1 to 5, characterized in that for the period the inclusion of a certain movement component carried out several image scans will.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the activation of the individual movement components in a cyclical sequence an electronic changeover switch. B.

Method according to one of the preceding Claims, characterized in that on the film strip containing the program images Markings for influencing the program flow, e.g. B. the feeding of workpieces or tools or the change of the camera position or the lens =, are provided.

9. The method according to claim 8, characterized in that the da.ß Commands for the Eina.li, -: j of the individual movement components from one with The magnetic strips moving along with the program can be removed.

10. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an electric image converter is used to record the momentary image Photoluminescent screen is used, which is perpendicular to each other Provide deflection means. is that the momentary image appearing on the luminescent screen is projected onto the negative of the program film and the difference signal from a photosensitive assembly placed behind the film, e.g. B. from a secondary electron multiplier, is obtained.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Vertical and horizontal deflection coil, each with a lower high frequency voltage Amplitude and different frequency are fed, so that the fluorescent screen image on the screen of the tube is swept in two coordinates and that in the exit of the photocell, the mentioned wobble frequencies are separated from each other by band filters and used as a difference signal for the X or Y component of the movement.

12. Arrangement according to claim 10, characterized in that a focusing coil for rotating the luminescent screen image is provided at a third high frequency is fed and can optionally be switched on to a torsional vibration of the Cause image that is used to determine a difference signal to control a Rotary movement of the tool can be used.

13. Circuit with a device according to claim 12, characterized. characterized in that means for changing the image scale the image converter tube are provided, so that in the event of a deviation from the real image from the stock image in a direction perpendicular to the X-Y direction compensation by changing the magnification of the image converter tube he follows.