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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer chneidvorrichtung
zum Ausschneiden von Flächenstücken aus
einem Plattenmaterial mittels eines ansteuerbar verfahrbaren Schneidgliedes, umfassend
die Schritte:
- a) virtuelles Projizieren der
auszuschneidenden Flächenstücke auf
das Plattenmaterial,
- b) Bestimmen eines Fahrweges des Schneidgliedes, wobei der Fahrweg
Konturabschnitten der auszuschneidenden Flächenstücke entsprechende Fahrwegabschnitte
umfasst, und
- c) Ansteuern des Schneidgliedes entsprechend dem in Schritt
b) bestimmten Fahrweg.
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Derartige
Verfahren werden beispielsweise zum Schneiden von flächigen Elementen
aus Metallplatten, insbesondere Stahlplatten, vielfach verwendet.
Ihre Anwendung ist jedoch nicht auf das Schneiden von Metallen beschränkt sondern
erstreckt sich auch auf das Schneiden von Holz, Kunststoff, Verbundmaterial
etc. Bei den bekannten Verfahren wird ein Plattenmaterial, aus dem
die Flächenstücke ausgeschnitten
werden sollen, in einer Plattenaufnahme fixiert. Die Fixierung erlaubt
eine Relativbewegung zwischen dem Plattenmaterial und einem Schneidglied,
wobei es bekannt ist, das Plattenmaterial relativ zu einem festgelegten
Schneidkopf zu bewegen, einen bewegbaren Schneidkopf relativ zu
dem festgelegten Plattenmaterial zu bewegen oder die Relativbewegung
auch durch Bewegung beider Komponenten zu realisieren. Die hier
allgemein als Schneidglied bezeichnete Einheit ist in an sich bekannter Weise
in Anpassung an das zu schneidende Material realisiert. Beispiele
hierfür
wären ein
Schneidbrenner, ein Autogenbrenner, ein Plasmabrenner, ein Laserschneidkopf
oder ein Wasserstrahl-Schneidkopf. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf eine oder mehrere besondere Ausführungsformen
des Schneidgliedes beschränkt.
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Bei
den bekannten Verfahren zum automatisierten Schneiden der Flächenstücke erfolgt
zunächst
ein so genannter Schachtelungsschritt. Unter Schachteln bzw. Schachtelung
versteht man eine virtuelle Projektion der auszuschneidenden Flächenstücke auf
das verfügbare
Plattenmaterial. Die Schachtelung kann dabei auf Basis unterschiedlicher
Optimierungskriterien erfolgen. Häufig ist es ein Ziel der Schachtelung,
die Flächenstücke so anzuordnen, dass
der Verschnitt an Plattenmaterial minimiert wird. Der Schachtelungsschritt
berücksichtigt üblicherweise
spezielle Anforderungen des konkret verwendeten Schneidgliedes,
so dass zwischen benachbart geschachtelten Flächenstücken hinreichend große Trennfugen
berücksichtigt
werden können.
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Nach
der Schachtelung erfolgt ein Schritt des Bestimmens eines Fahrweges
des Schneidgliedes. Nach dem Stand der Technik werden die einzelnen Flächenstücke nacheinander
angefahren, wobei benachbart zu dem jeweils aktuellen Flächenstück ein so
genannter Anstichspunkt definiert wird, der in dem nachfolgenden
Schritt des Ansteuerns des Schneidgliedes bzw. des Ausschneidens
der Flächenstücke genutzt
wird, um das Plattenmaterial erstmals vollständig zu durchdringen, um von
diesem Anstichspunkt einen kontinuierlichen Schneidweg zu fahren. Von
dem Anstichspunkt hat das Schneidglied dann zu einer Kontur des
aktuellen Flächenstücks zu fahren,
der es dann während
des Ausschneidens folgt, bis die Kontur vollumfänglich umfahren ist. Den Anstichspunkt
zusammen mit dem Überbrückungsweg zur
Kontur des aktuellen Flächenstück nennt
man Anstichsfahne.
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Das
mehrfache Setzen von Anstichsfahnen, insbesondere das Setzen einer
Anstichsfahne pro Flächenstück, ist
zeit- und kostenaufwendig. Insbesondere bei starkem Plattenmaterial
aus Metall kann das Setzen eines Anstichspunktes mit einem Brennschneider
mehrere Minuten in Anspruch nehmen, wobei elektrische bzw. thermische
Energie in erheblichem Maße
verbraucht wird. Als weiterer Nachteil ist der Aufwand an Plattenmaterial
zu nennen, welches im Bereich der Anstichsfahne ungenutzt verschwendet
wird. Schließlich
ist insbesondere bei Verwendung eines Plasmabrenners als Schneidglied
ein erhöhter
Düsenverschleiß beim Startvorgang
als Nachteilig zu nennen.
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Es
ist zwar bekannt, zur Reduzierung dieser Nachteile mehrere Flächenstücke unmittelbar
benachbart zueinander zu schachteln und diese zunächst wie
ein einzelnes Flächenstück zu behandeln, welches
in einem nachfolgenden Schritt in Einzelteile zerlegt wird. Nachteilig
hierbei ist jedoch, dass die Gruppierung der einzelnen Flächenstücke in jedem Einzelfall
individuell erfolgen muss und dass eine enge Abstimmung zwischen
dem Schachtelungsschritt und dem Fahrwegberechnungsschritt erfolgen muss.
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Aus
der
DE 2 234 674 A sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Zerschneiden von Stoffteilen
auf einer Stoffbahn entsprechend einem Schnittmuster bekannt. Dabei
detektiert ein optischer Sensor eine auf die Stoffbahn aufgezeichnete Schnittlinie
und eine Steuervorrichtung steuert ein dem Sensor unmittelbar benachbartes
Schneidglied an, der aufgezeichneten Schnittlinie zu folgen. Das Dokument
offenbart mehrere verschiedene Beispiele möglicher Schnittführungen
bei konkreten Anordnungen (Schachtelung) auszuschneidender Flächenstücke. Ein
allgemeines Verfahren zum Auffinden günstiger Schnittlinien unabhängig von
der Schachtelung wird jedoch nicht offenbart.
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Aus
der
DE 2 320 564 A ist
eine Steuermuster-Vorlage für
Koordinaten-Schneidmaschinen bekannt. Auch hierbei sind eine optische
Abtastung einer auf eine Stoffbahn gezeichneten Schnittlinie durch
einen Sensor und eine entsprechende Führung eines Schneidgliedes
vorgesehen. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, die Linienführung so
zu gestalten, dass die Einlaufleitlinie jedes auszuschneidenden
Flächenstücks jeweils
einen rechten Winkel mit dessen Auslaufleitlinie einschließt. Ein
allgemeines Verfahren zum Auffinden günstiger Schnittlinien unabhängig von
der Schachtelung wird jedoch nicht offenbart.
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Aus
der
EP 1 044 397 B1 bzw.
deren deutscher Übersetzung
DE 698 28 530 T2 sind
eine auf einen Wagen montierte Laserdüse und ein Verfahren zur Laserpositionierungssteuerung bekannt.
Diese Druckschrift beschäftigt
sich mit Details der zu wählenden
Geschwindigkeiten und Beschleunigungen eines Schneidgliedes zur
zeitlichen Minimierung eines Laser-Schneidprozesses bei vorgegebener Schnittführung. Ein
allgemeines Verfahren zum Auffinden günstiger Schnittlinien unabhängig von
der Schachtelung wird jedoch nicht offenbart.
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Aus
der
EP 1 563 940 A1 sind
ein Verfahren und System zum Ausschneiden geschachtelter Elemente
aus einem flächigen
Material bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, an jeder auszuschneidenden Konturlinie
eine Lasche zu belassen, die zum Setzen einer Anstichfahne bei einem
nachfolgenden Schneidvorgang genutzt werden kann. Ein allgemeines
Verfahren zum Auffinden günstiger
Schnittlinien unabhängig
von der Schachtelung wird nicht offenbart. Es ist die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden,
dass die Anzahl der erforderlichen Anstichsfahnen reduziert und
eine Unabhängigkeit
zwischen den Schritten des Schachtelns und der Fahrwegsberechnung
erhalten bleibt.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1 dadurch gelöst,
dass, ausgehend von einem aktuellen Fahrwegabschnitt, die Bestimmung
der Konturabschnitte als Fahrwegabschnitte und ihre Reihenfolge im
Fahrweg gemäß Verfahrensschritt
(b) durch die folgenden Schritte durchgeführt wird:
- b1)
Ermitteln
b1.1) ob dem aktuellen Fahrwegabschnitt ein noch
nicht als Fahrwegabschnitt bestimmter, auf einem umschreibenden
Rechteck des benachbarten Flächenstücks liegender
Konturabschnitt eines benachbarten Flächenstücks, benachbart ist,
b1.2)
ob das benachbarte Flächenstück oder
der benachbarte Konturabschnitt in Fahrwegsrichtung nicht über den
aktuellen Konturabschnitt hinausragt und
b1.3) ob der benachbarte
Konturabschnitt in Fahrwegsrichtung in einem äußersten Konturpunkt endet,
und
- b2) wenn dies der Fall ist,
b2.1) Bestimmen des Punktes
einer Projektion des Endes des benachbarten Konturabschnittes auf
den aktuellen Fahrwegabschnitt als Endpunkt des aktuellen Fahrwegabschnitts,
b2.2)
Hinzufügen
der Projektionslinie als weiteren Fahrwegabschnitt zum Fahrweg,
b2.3)
Bestimmen des benachbarten Konturabschnitts als aktuellen Fahrwegabschnitt
und
b2.4) Fortsetzen des Verfahrens mit Schritt b1).
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik werden im Rahmen der Erfindung nicht
die vollumfänglichen
Konturen einzelner Flächenstücke oder
Gruppen von Flächenstücken als
grundlegende Elemente des zu berechnenden Fahrweges betrachtet.
Die Erfindung geht vielmehr von dem Gedanken aus, den Fahrweg aus
einzelnen Konturabschnitten zusammenzusetzen, wobei als Konturabschnitt
hier zunächst
eine von zwei Eckpunkten der Kontur eines Flächenstücks begrenzte Konturlinie verstanden wird.
Die sich aneinander reihenden derartigen Konturabschnitte werden
nacheinander als der jeweils aktuelle Fahrwegabschnitt definiert
und dem zu berechnenden Fahrweg hinzugefügt. Allerdings ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass jeder jeweils aktuelle Fahrwegabschnitt auf seine Nachbarschaft
hin überprüft wird.
Wird ermittelt, dass dem aktuellen Fahrwegabschnitt ein Konturabschnitt
eines benachbart geschachtelten Flächenstückes benachbart liegt und hat
dieser Konturabschnitt noch nicht Eingang als Fahrwegabschnitt in
den Fahrweg gefunden, wird je nach verwirklichter Variante der Erfindung
geprüft, ob
sich – entsprechend
der bevorzugten Verfahrensvariante – das benachbarte Flächenstück oder – entsprechend
einer nicht bevorzugten, jedoch ebenfalls günstigen Verfahrensvariante – der benachbarte Konturabschnitt
in Fahrwegrichtung über
das Ende des aktuellen Fahrwegabschnittes hinaus erstreckt.
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Ist
dies nicht der Fall, kann eine Neudefinition des aktuellen Fahrwegabschnittes
erfolgen. Im Rahmen der Neudefinition wird der aktuelle Fahrwegabschnitt
bis zu einem Punkt verkürzt,
der sich durch eine Projektion des Endpunktes des benachbarten Konturabschnittes
auf den aktuellen Fahrwegabschnitt ergibt. Die Projektion erfolgt
typischerweise gemäß der kürzest möglichen
Verbindungslinie zwischen dem zu projizierenden Endpunkt und dem aktuellen
Fahrwegabschnitt. Dies ist häufig
eine senkrecht auf wenigstens einer der involvierten Konturabschnitte
stehende Verbindungslinie. Andere Projektionsregeln sind jedoch
auch realisierbar.
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Allerdings
sind die genannten Voraussetzungen für eine Neudefinition noch nicht
hinreichend. Vielmehr soll die Neudefinition nur erfolgen, wenn
der benachbarte Konturabschnitt in einem äußersten Konturpunkt endet.
Zur Definition des Äußersten Konturpunktes
sind zwei Varianten möglich.
Bei einer ersten Alternative kann als äußerster Konturpunkt der in
Fahrwegsrichtung letzte Konturpunkt, der auf dem umschreibenden
Rechteck liegt, definiert werden. Mit anderen Worten ist das ein
Punkt auf der Kontur des benachbarten Flächenstücks, der zugleich auf einem
das benachbarte Flächenstück umschreibenden
Rechteck bzw. dessen Rand liegt, dessen Nachbarpunkt in Fahrwegsrichtung
nicht mehr auf dem umschreibenden Rechteck liegt und wobei in Fahrwegsrichtung
kein weiterer Konturpunkt auf derselben Kante des umschreibenden
Rechtecks liegt. Als umschreibendes Rechteck wird das Rechteck geringster
Fläche
angesehen, das das Flächenstück vollständig enthält. Bei
einer zweiten Alternative kann als äußerster Konturpunkt der in
Fahrwegsrichtung letzte Konturpunkt des benachbarten Flächenstücks definiert
werden, unabhängig
davon, ob er auf dem umschreibenden Rechteck liegt oder nicht. Welche der
beiden Alternativen im Einzelfall zu wählen ist, wird weiter unten
erläutert.
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Sind
die vorgenannten Bedingungen erfüllt, erfolgt
die oben beschriebene Neudefinition des aktuellen Fahrwegabschnittes.
In den zu berechnenden Fahrweg geht somit nur der verkürzte aktuelle
Fahrwegabschnitt ein. Im Anschluss an diesen wird nun die Projektionslinie
zum Endpunkt des benachbarten Konturabschnitts dem Fahrweg zugefügt und der
bislang als benachbart bezeichnete Konturabschnitt wird als aktueller
Fahrwegabschnitt definiert.
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Verkürzt dargestellt
heißt
das, dass der Fahrweg einem Konturabschnitt eines Flächenstückes nur
solange folgt, bis er das Ende eines benachbarten Konturabschnittes
eines benachbarten Flächenelementes
bzw. dessen Projektionspunkt erreicht. An dieser Stelle biegt der
Fahrweg zu dem benachbarten Konturabschnitt ab und folgt diesem.
Findet sich kein benachbarter Konturabschnitt, der ein Abbiegen nach
den erfindungsgemäßen Kriterien
erzwingen würde,
erfolgt keine Umdefinition des aktuellen Fahrwegabschnittes und
an seinem Ende fährt
die Fahrwegberechnung mit dem sich in natürlicher Weise anschließenden Konturabschnitt
fort, d.h. dieser wird als neuer aktueller Fahrwegabschnitt definiert.
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Iterative
Anwendung der oben erläuterten Schritte
auf jeden jeweils aktuellen Fahrwegabschnitt führt zunächst zu einer Zerstückelung
des zu berechnenden Fahrweges, so dass mehrere Elemente, im Extremfall
sämtliche
Elemente zu einem gegebenen Zeitpunkt während des Fahrwegberechnungsschrittes
mit Konturabschnitten zum Fahrweg beigetragen haben, ohne dass ein
einziges Flächenelement
mit seiner vollumfänglichen
Kontur in den zu berechnenden Fahrweg eingegangen wäre. Überraschenderweise
führt jedoch
das einfache Entscheidungskriterium des erzwungenen Abbiegens dazu,
dass beim Abschluss des Berechnungsschrittes sämtliche Flächenstücke, die mit wenigstens einem
Konturabschnitt zu den berechneten Fahrweg beigetragen haben, vollumfänglich im
Fahrweg enthalten sind, so dass sie im nachfolgenden Ansteuerungsschritt
in der beabsichtigten Weise aufgeschnitten werden, wobei nur eine
einzige Anstichsfahne erforderlich ist. Zudem funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von
der speziellen Gestaltung der Schachtelung, insbesondere auch bei
Schachtelung von Flächenstücken in
vollständig
geschlossenen Innenkonturen anderer Flächenstücke. Die Schachtelung kann
somit nach eigenen Optimierungskriterien durchgeführt werden.
Wie weiter unten erläutert
werden soll, kann jedoch die Wahl des ersten aktuellen Fahrabschnittes
die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens
wesentlich beeinflussen.
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Bei
einer vereinfachten Version des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
dass die Schritte b1) und b2) nur durchgeführt werden, wenn zuvor festgestellt
wurde, dass sich der aktuelle Konturabschnitt im Wesentlichen entlang
einer vorbestimmen aus zwei möglichen,
senkrecht zueinander stehenden Flächenkoordinaten erstreckt.
Dies bedeutet, dass die Prüfung
auf ein Abbiegekriterium nur durchgeführt wird, wenn sich der aktuelle
Fahrwegabschnitt z.B. im Wesentlichen horizontal (in Draufsicht
auf das Plattenmaterial) erstreckt. Erstreckt er sich hingegen im
Wesentlichen vertikal (in Draufsicht auf das Plattenmaterial), wird
die Prüfung
nicht vorgenommen. Dies führt
zu einer spaltenweisen Abarbeitung sämtlicher geschachtelter Flächenstücke. Selbstverständlich ist
auch eine umgekehrte oder andere Wahl ausgezeichneten Fahrwegserstreckung möglich. Vorteil
dieser Variante ist die einfachere Umsetzung des Verfahrens z.B.
in Software, da eine globale und nicht nur fahrwegbezogene Definition
von Richtungen und Seiten möglich
ist.
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Oben
wurden zwei Alternativen zur Bestimmung des äußersten Konturpunktes im Hinblick
auf das Abbiegekriterium genannt. Bei einer günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
bevorzugt der in Fahrwegsrichtung letzte Konturpunkt des benachbarten
Flächenstücks als äußerster
Konturpunkt bestimmt. Im Fall, dass eine nach den vorgegebenen Projektionsregeln
bestimmte Projektionslinie jedoch irgendein Flächenstück, z.B. ein weiteres benachbartes,
kreuzen würde,
kann gemäß der zweiten
Alternative als äußerster
Konturpunkt der in Fahrwegsrichtung letzte Konturpunkt, der auf
dem umschreibenden Rechteck liegt, bestimmt werden. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
zur Vermeidung dieses weiteren Entscheidungsschrittes stets die
Definition gemäß der zweiten
Alternative zu verwenden.
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Wie
erwähnt,
wird ein Konturabschnitt in voller Länge dem Fahrweg hinzugefügt, wenn
kein Abbiegekriterium ermittelt wird. Günstigerweise wird das Verfahren
in diesem Fall am Ende des aktuellen Fahrwegabschnittes fortgesetzt
durch ein Bestimmen eines sich an den aktuellen Fahrwegabschnitt anschließenden,
noch nicht als Fahrwegabschnitt bestimmten Konturabschnittes, falls
vorhanden, als aktuellen Fahrwegabschnitt und Fortsetzen des Verfahrens
in der erläuterten
Weise. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass, falls kein Abbiegen
vorgesehen ist, der Fahrweg mit dem sich in natürlicher Weise anschließenden nächsten Konturabschnitt
fortgesetzt wird.
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Allerdings
sind Fälle
denkbar, in denen kein solcher Konturabschnitt mehr vorhanden ist.
Dies ist dann der Fall, wenn das aktuelle Flächenstück bereits vollumfänglich mit
seiner Kontur zum Fahrweg beigetragen hat. Hier sind zwei Fälle zu unterscheiden.
Im ersten Fall befindet sich die Fahrwegsberechnung jetzt an einem
Endpunkt einer Projektionslinie, die von einem benachbarten Flächenstück zu dem
aktuellen Flächenstück geführt hat
und die bereits dem Fahrweg hinzugefügt wurde. In diesem Fall ist
vorgesehen, das Verfahren fortzusetzen durch
- – erneutes
Hinzufügen
einer sich an den aktuellen Fahrwegabschnitt anschließenden und
bereits dem Fahrweg hinzugefügten
Projektionslinie zum Fahrweg,
- – Bestimmen
eines sich an den Endpunkt der Projektionslinie anschließenden,
noch nicht als Fahrwegabschnitt bestimmten Konturabschnitts als aktuellen
Fahrwegabschnitt und
- – Fortsetzen
des Verfahrens in der oben erläuterten
Weise.
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Dies
bedeutet, dass die bereits zum Übergang
von einem zum anderen Flächenstück genutzte Projektionslinie
erneut – jedoch
in umgekehrter Richtung – in
den Fahrweg einfließt
und zurückführt zu dem
benachbarten Flächenelement,
das bereits teilweise mit seiner Kontur zum Fahrweg beigetragen hat.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich der Fahrweg am Ende
des Verfahrens schließt.
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Im
zweiten Fall befindet sich die Berechnung des Fahrweges an einem
Punkt, an dem weder ein noch nicht dem Fahrweg hinzugefügter Konturabschnitt
noch eine bereits dem Fahrweg hinzugefügte Projektionslinie zur Fortsetzung
des Fahrweges zur Verfügung
steht. Dies ist der Punkt, an dem sämtliche auf die erfindungsgemäße Weise
in einem einzigen Fahrweg erfassbaren Flächenstücke vollumfänglich mit ihrer Kontur zum
Fahrweg beigetragen haben. Es ist daher vorgehen, dass in diesem
Fall der Endpunkt des aktuellen Fahrwegabschnittes als Endpunkt
des Fahrweges bestimmt wird.
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Wie
bereits oben erwähnt,
kann die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine geeignete
Wahl eines Startpunktes, d.h. eines ersten aktuellen Fahrwegabschnittes
beeinflusst werden. Günstigerweise
wird als erster aktueller Fahrwegabschnitt ein einem Rand des Plattenmaterials
benachbarter Konturabschnitt eines einer Ecke des Plattenmaterials
benachbarten Flächenstückes bestimmt, wobei
als Fahrwegrichtung die auf die Ecke des Plattenmaterials gerichtete
Richtung bestimmt wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise die untere
Kante des in der unteren linken Ecke des Plattenmaterials geschachtelten
Flächenstückes als erster
Fahrwegabschnitt bestimmt und der Uhrzeigersinn als Fahrwegrichtung
bestimmt wird. Dem Fachmann dürfte
klar sein, dass es hierbei nicht auf die absoluten Begriffe „links", „unten" und „Uhrzeigersinn", sondern nur auf das
jeweilige Verhältnis
ankommt, so dass Übertragungen
auf andere Ecken des Plattenmaterials einfach sind.
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Das
vorliegende Verfahren ist zwar grundsätzlich von der Schachtelung
unabhängig.
Erfolgt die Schachtelung jedoch so, dass die geschachtelten Flächenstücke im Wesentlichen
spaltenartig nebeneinander mit absteigender Breite liegen, ist es
günstig,
als erstes Flächenstück das breiteste
zu wählen. Dies
ist insbesondere günstig,
wenn die übrigen
Flächenstücke der
Spalte nicht das Start-Flächenstück zum Platteninneren
hin überragen.
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Trotz
optimaler Wahl des Start-Flächenstückes, die
zu einer maximalen Anzahl von Flächenstücken führt, die
mit ihrer Kontur vollumfänglich
zu einem einzigen Fahrweg beitragen, kann es vorkommen, dass aufgrund
der besonderen Schachtelung ein oder mehrere Flächenstücke von dem berechneten Fahrweg
nicht erfasst sind. In diesem Fall ist vorgehen, eines der übrigen Flächenstücke, insbesondere
nach den vorgenannten Kriterien als Start-Flächenstück zu wählen und das Verfahren zur
Berechnung eines weiteren Fahrweges zu wiederholen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden,
speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäß berechneten
Fahrweges,
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäß berechneten
Fahrweges.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß bestimmten
Fahrweges. Auf eine unregelmäßig geformte
Stahlplatte 10 ist eine Spalte von Formstücken a1
bis a6 geschachtelt. Dies bedeutet, dass die Umrisse der Formstücke a1 bis
a6 nach hier nicht weiter relevanten Optimierungskriterien virtuell
auf der Fläche
der Stahlplatte 10 verteilt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens wird das Flächenstück a1 als Start-Flächenstück gewählt. Es
ist dasjenige Flächenstück, welches
der in 1 unteren linkeren Ecke der Platte 10 benachbart
ist. Als erster aktueller Fahrwegabschnitt wird die Unterkante 14 des
Flächenstückes a1
bestimmt. Als erste Fahrwegrichtung wird die auf die nächste Plattenkante
gerichtete Richtung gewählt,
d.h. in 1 nach links bzw. in Uhrzeigersinn.
Entsprechend wird das rechte Ende der Unterkante 14 des
Flächenstückes a1
als Startpunkt des ersten aktuellen Fahrwegabschnittes bestimmt.
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In
hinreichendem Abstand von dem Startpunkt wird der Ort für eine Anstichsfahne 12 definiert. Dieser
Ort sollte so nahe wie möglich
beim Startpunkt liegen, um den Plattenverschnitt gering zu halten;
andererseits sollte er so weit von dem Startpunkt entfernt sein,
dass sich die räumliche
Ausdehnung des ersten Durchstichs nicht in das Flächenstück a1 hin erstreckt.
Die Anstichsfahne wird vor dem ersten aktuellen Fahrwegabschnitt 14 in
den zu berechnenden Fahrweg aufgenommen.
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Im
Anschluss an die Anstichsfahne wird der erste aktuelle Fahrwegsabschnitt 14 in
den zu berechnenden Fahrweg aufgenommen. Am Ende des Fahrwegabschnittes 14,
d.h. an der linken unteren Ecke des Flächenstückes a1 in 1 wird
der nächste,
sich anschließende
Konturabschnitt 16 des Flächenstückes a1 als neuer aktueller
Fahrwegabschnitt definiert. Auch dieser wird vollständig in
den zu berechnenden Fahrweg aufgenommen.
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Anschließend wird
die Oberkante 18 des Flächenstückes a1
als aktueller Fahrwegabschnitt definiert. Entsprechend der erfindungsgemäßen Prüfung wird
festgestellt, dass die Unterkante 20 des benachbarten Flächenstückes a2
zum einen noch nicht als Fahrwegabschnitt Eingang in den zu berechnenden Fahrweg
gefunden hat und sich das Flächenstück a2 zum
anderen nicht in Fahrwegsrichtung über die Oberkante 18 des
Flächenstückes a1,
d.h. über
den aktuellen Fahrwegabschnitt hinaus erstreckt. Außerdem bildet
die rechte untere Ecke des Flächenstückes a2
einen äußersten
Konturpunkt und zwar hinsichtlich beider möglicher Definitionen. Somit
sind die Bedingungen für
ein „Abbiegen" erfüllt. Es
wird daher eine senkrechte Projektionslinie 22 vom Ende
(in Fahrwegsrichtung gesehen) der Unterkante 20 des Flächenelementes
a2 auf den aktuellen Fahrwegabschnitt, d.h. die Oberkante 18 des
Flächenstückes a1
berechnet. Der Zielpunkt dieser Projektionslinie 22 auf
dem aktuellen Fahrwegabschnitt wird als Ende des aktuellen Fahrwegabschnittes
definiert. Nur dieser Teilbereich der Oberkante 18 des
Flächenstückes a1
wird daher zunächst
in den zu berechnenden Fahrweg aufgenommen. Im Anschluss wird die
Projektionslinie 22 in den zu berechnenden Fahrweg aufgenommen.
Das Verfahren setzt sich in der beschriebenen Weise mit der Unterkante 20 des
Flächenstückes a2
als neuem aktuellem Fahrwegabschnitt fort. Dies führt zu dem
in 1 gestrichelt dargestellten und mit Richtungspfeilen
versehenen Fahrweg, der die Konturabschnitte 24 und 26 von
Flächenstück a2, die
Projektionslinie 28 zwischen den Flächenstücken a2 und a3, die Konturabschnitte 30, 32 und 34 des Flächenstückes a3,
die Projektionslinie 36 zwischen den Flächenstücken a3 und a4 sowie die Konturabschnitte 38, 40, 42 und 44 des
Flächenstückes a4 umfasst.
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Am
Ende des Konturabschnittes 44, d.h. an der rechten unteren
Ecke des Flächenstückes a4 nach
dessen vollumfänglicher
Umfahrung kommt die Berechnung des Fahrweges an einen Punkt, an
dem weder das Abbiegekriterium erfüllt ist, noch sich ein auf
natürliche
Weise folgender Konturabschnitt zur Fortsetzung des Verfahrens anbietet.
An dieser Stelle wird die bereits vor Umfahrung des Flächenstückes a4
in den Fahrweg aufgenommene Projektionslinie 36 erneut
in den Fahrweg aufgenommen, diesmal jedoch mit umgekehrter Fahrwegsrichtung.
Man beachte, dass je nach Vorgaben des Schneidgliedes die Projektionslinie 28 durch
zweimalige Aufnahme exakt desselben Weges oder aber auch durch Aufnahme
zweier um eine Schneidbreite versetzter Parallelen in den Fahrweg
aufgenommen werden kann. Am Endpunkt der Projektionslinie 36 stößt der zu
berechnende Fahrweg wieder auf die Oberkante 34 des Flächenstückes a3,
die bereits teilweise Eingang in den zu berechnenden Fahrweg gefunden
hat. An dieser Stelle wird der verbleibende Teil des Konturabschnittes 34 als
neuer aktueller Fahrwegabschnitt definiert und das Verfahren setzt
sich in der beschriebenen Weise fort, wobei der Übersichtlichkeit von 1 halber
nicht sämtliche
weiteren Konturabschnitte mit Bezugszeichen versehen sind. An dieser Stelle
sei erwähnt,
dass Besonderheiten der Formen von Flächenstücken, wie z.B. abgerundete
Ecken, wie bei den Flächenstücken a5
und a6, durch geeignete Definition der „Konturabschnitte" begegnet werden
kann. Vorliegend dargestellt ist eine Definition, die die geraden
Kanten und die gekrümmten
Eckbereiche als separate Konturabschnitte ausweist. Denkbar wäre jedoch
z.B. auch eine Definition, die einer geraden Kante wenigstens einem
gekrümmten Bereich
zuschlagen würde.
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Nach
vollständiger
Umfahrung, d.h. nach vollumfänglicher
Aufnahme der Konturen der Flächenstücke a1 bis
a6 stößt der Fahrweg
wieder auf seinen Startpunkt, d.h. auf die rechte untere Ecke des
Flächenstückes a1.
Dieser Punkt wird nun, da weder das Abknickkriterium erfüllt ist,
noch sich ein noch nicht dem Fahrweg hinzugefügter Konturabschnitt anschließt, noch
eine Projektionslinie mündet, als
Endpunkt dieses Fahrwegteiles definiert. Im vorliegenden Fall sind
sämtliche
geschachtelte Flächenstücke in den
Fahrweg integriert, so dass das Verfahren an dieser Stelle beendet
werden kann.
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Sollten
jedoch bei einer anderen Schachtelung Flächenstücke übrig geblieben sein, kann das Verfahren
mit diesen Flächenstücken wiederholt
werden, wobei entweder eine neue Anstichsfahne definiert werden
kann, oder wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgehen, ein Verbindungsweg zwischen
dem Endpunkt des ersten Fahrwegteils und einem Startpunkt des zweiten
Fahrwegteiles berechnet werden kann. Die Berechnung hat so zu erfolgen,
dass vorzugsweise möglichst
wenig Materialverschnitt erfolgt, d.h. der Verbindungsweg möglichst kurz
ist, und dass keine Flächenstücke gekreuzt
werden. Eine solche Berechnung ist zwar vergleichsweise aufwendig,
da sie jeweils auf den Einzelfall beschränkt ist; je nach Aufwand der
Erzeugung einer neuer Anstichsfahne kann diese Verfahrensvariante jedoch
lohnend sein.
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2 zeigt
ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäß bestimmten Fahrweges, wobei
eine Verfahrensvariante eingesetzt wurde, bei der die Prüfung auf
ein Abbiegekriterium nur auf im Wesentlichen horizontal verlaufenden
Fahrwegabschnitten durchgeführt
wird. Die Schachtelung der Flächenstücke A, B
und C auf der Stahlplatte 10 führt im gezeigten Beispiel zu
der besonderen Schwierigkeit, dass ein Flächenstück von zwei weiteren fast vollständig umgriffen
wird. Wie aus 2 ersichtlich, bilden nämlich die
Flächenstücke A und
B einen Rahmen, in dessen Innerem das Flächenstück C angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren
führt jedoch
mit seinen wenigen, einfachen Entscheidungsregeln zu einer erfolgreichen
Berechnung eines Fahrweges, der sämtliche Flächenstücke A, B und C umfasst. Zur Vermeidung
von Wiederholungen wird auf eine eingehendere Erläuterung
der den Fahrweg bildenden Fahrwegsabschnitte im vorliegenden Fall
verzichtet, da deren Reihenfolge aus den Pfeilen in 2 für den Fachmann
klar ersichtlich und die zugrunde liegenden Entscheidungskriterien
und -regeln bereits ausführlich
erläutert
wurden.
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Natürlich stellen
die in den Zeichnungen illustrierten und der speziellen Beschreibung
diskutierten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
nur illustrative Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Insbesondere im Hinblick auf die Materialwahl
des Plattenmaterials, die spezielle Technik des Schneidgliedes und
die Optimierungskriterien des Schachtelungsvorganges hat der Fachmann
ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand. Das erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich vorzugsweise
unter Verwendung von Software implementieren, die im Programmspeicher
einer programmierbaren Schneidvorrichtung hinterlegt und von den zugeordneten
Datenverarbeitungsmitteln ausgeführt wird,
wobei eine Umsetzung von berechneten Ergebnissen in eine physikalische
Ansteuerung der Vorrichtung in an sich bekannter Weise erfolgt.