DE1538572C

DE1538572C - Photoelectric contour tracer

Info

Publication number: DE1538572C
Authority: DE
Inventors: Kenneth Victor Forbes Arthur Stuart Westbury on Trym Bristol Diprose (Großbri tanmen)
Original assignee: Hancock & Co (Engineers) Ltd , Slough, Windsor Works, Buckinghamshire (Großbritannien)
Publication date: 1972-10-12

Description

eine zwischen zwei gegenüberliegenden ferromagnetischen Einrichtungen gezogene Linie immer mit der augenblicklichen Richtung der gerade nachgefahrenen Umrißlinie fluchtet. Der Servomotor versetzt auch einen Koordinatenwandler in Rotation, dem die Ausgangsspannungen der letztgenannten Röhrenpaare zugeleitet werden, wobei die Wandlerausgangsspannungen über Verstärker den entsprechenden Koordinatenmotoren in bekannter Weise zugeführt werden. Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere im schaltungstechnischen Teil äußerst kompliziert aufgebaut. Außerdem wird hier mit zwei getrennten Rechteckspannungen gearbeitet, die ebenfalls je mit den beiden Kreuzungspunkten auf der durch die rotierende Abtasteinrichtung erzeugten ringförmigen Abtastbahn blockiert 'bzw. gekoppelt sind.a line drawn between two opposing ferromagnetic devices always with the current direction of the just traced outline is aligned. The servo motor also offsets a co-ordinate converter in rotation to which the output voltages of the last-mentioned pairs of tubes The converter output voltages are fed to the corresponding coordinate motors via amplifiers be supplied in a known manner. This known device is particularly in the circuitry part extremely complex. In addition, it is here with two separate Rectangular voltages worked, which also depending on the two crossing points on the through the rotating scanning device generated ring-shaped scanning path blocked 'or are coupled.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines fotoelektrischen Umrißliniennachläufers-, der in seinem Aufbau im Vergleich zu den bisher bekannten Nachlaufeinrichtungen wesentlich vereinfacht und verbilligt ist und der.durch vorteilhafte Abstimmung aller frequenzabhängig arbeitender Bauteile so aufgebaut ist, daß auch bei geringfügigen Änderungen der Abtastfrequenz die Schneidgenauigkeit einer angeschlossenen Brennschneidmaschine nicht beeinflußt wird.The object of the invention is to provide a photoelectric contour follower, which is essential in its structure in comparison to the previously known follow-up devices is simplified and cheaper and der.by advantageous coordination of all frequency-dependent working Components is constructed so that even with slight changes in the sampling frequency, the cutting accuracy a connected cutting machine is not influenced.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei dem einleitend angeführten fotoelektrischen Umrißliniennachläufer beim Abtasten ' eines der beiden Kreuzungspunkte ein Generator zur Erzeugung eines Rechteckimpulses getriggert wird, dessen Impulsdauer der halben Periode eines vollständigen Umlaufs der Abtasteinrichtungen entspricht, daß eine Anzahl von Schaltern nacheinander durch die rotierenden Abtasteinrichtungen betätigbar und über eine festgelegte, zumindest der halben Umlaufzeit der Abtasteinrichtungen entsprechende Zeitspanne im betätigten Zustand haltbar ist, daß mit jedem Schalter ein Widerstand verbunden ist Und daß die Schalter und Widerstände, die jeweils jedem Quadranten des Abtastumlaufs zugeordnet sind, zu je einem Schaltkreis verbunden sind, daß die Konduktanzwerte der Widerstände in jedem Schaltkreis so gewählt sind, daß für den Fall des Anlegens einer konstanten Gleichspannung an den Eingang jedes Schaltkreises und beim Betätigen der Schalter durch die rotierenden Abtasteinrichtungen der Verlauf der vom jeweiligen Schaltkreis abgegebenen Spannung einem Teil einer Sinuswelle angenähert wäre, daß die Rechteckspannung in die Schaltkreise eingespeist wird, daß eine Schaltung vorgesehen ist, der zwecks Erzeugung der Steuersignale für den einen Antriebsmotor die Ausgangsspannungen von in zwei ,sich diametral gegenüberliegenden Quadranten befindlichen Schaltkreisen zur Bildung der Differenz dieser Ausgangsspannungen zugeführt werden, und daß eine weitere Schaltung vorgesehen ist, der zweck Erzeugung der Steuersignale für den anderen Antriebsmotor die Ausgangsspannungen der den beiden anderen Quadranten zugeordneten Schaltkreise zur Bildung der Differenz dieser Ausgangsspannungen zugeführt werden.The solution to the problem is that in the case of the photoelectric contour trailing device mentioned in the introduction when scanning 'one of the two crossing points a generator for generating a Square pulse is triggered, the pulse duration of which is half the period of a complete cycle of the Scanners correspond to a number of switches being sequentially passed through the rotating scanners can be actuated and over a fixed, at least half the cycle time of the scanning devices corresponding period of time in the actuated state can be maintained that with each switch a resistor connected and that the switches and resistors, respectively, to each quadrant of the scan cycle are assigned, each connected to a circuit that the conductance values of the resistors are chosen in each circuit so that in the event of the application of a constant DC voltage to the input of each circuit and upon actuation of the switches by the rotating scanners the course of the voltage output by the respective circuit is part of a sine wave it would be approximated that the square-wave voltage is fed into the circuit, that a circuit is provided which, for the purpose of generating the control signals for the one drive motor, the output voltages of two diametrically opposed Circuits located in the quadrants to form the difference between these output voltages are supplied, and that a further circuit is provided, the purpose of generating the control signals for the other drive motor, the output voltages of the two other quadrants assigned Circuits for forming the difference between these output voltages are supplied.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß der vorgeschlagene Nachläufer in seinem Aufbau im Verhältnis zu bisher bekannten Geräten beträchtlich vereinfacht ist, da unter anderem die Verwendung von Thyratrons mit ihren komplizierten Schaltungen fortfällt und ferner nur ein einziger Kreuzungspunkt während eines vollständigen ringförmigen Abtastzyklus zur Steuerung der Erzeugung nur einer Rechteckspannung bzw. eines Rechteckimpulses verwendet wird. Außerdem ist eine sehr große Schneidgenauigkeit gewährleistet, da die Erzeugung der Rechteckspannung und der Umlauf der Abtasteinrichtungen quasi miteinander blockiert bzw. verriegelt sind und eine Änderung der Umlauffrequenz daher keinen Einfluß auf die Schneidgenauigkeit haben kann. Die Erfindung ist nachstehend an einem in denBy this solution it is achieved that the proposed trailer in its structure in relation is considerably simplified compared to previously known devices, since, among other things, the use of thyratrons with their complicated circuits is omitted and furthermore only a single crossing point during a complete circular scan cycle to control the generation of only one square wave voltage or a square pulse is used. In addition, a very high cutting accuracy is guaranteed, since the generation of the square wave voltage and the rotation of the scanning devices are virtually interrelated are blocked or locked and a change in the rotational frequency therefore has no effect the cutting accuracy can have. The invention is hereinafter related to one in

ίο Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigtίο drawings illustrated embodiment in more detail described. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Betriebs des Nachläufers nach der Erfindung, F i g. 2 (a) bis 2 (d) eine Rechteckspannung und zwei erzeugte Wellenformen, wenn die Umrißlinie parallel zu einer der Koordinaten verläuft,F i g. 1 is a schematic illustration to explain the operation of the trailer according to the invention, F i g. 2 (a) to 2 (d) a square wave voltage and two waveforms generated when the outline runs parallel to one of the coordinates,

F i g. 3 (a) bis 3 (d) eine Rechteckspannung und erzeugte Wellenformen, wenn die Umrißlinie im Winkel von 45° zu den beiden Koordinaten liegt.F i g. 3 (a) to 3 (d) a square wave voltage and generated waveforms when the outline in Angle of 45 ° to the two coordinates.

In F i g. 1 ist eine Umrißlinie 11 dargestellt, der nachgefahren werden soll, und es sei in diesem Fall angenommen, daß das Werkstück, dessen Form ausgeschnitten werden soll, auf der linken Seite der Umrißlinie 11 liegt und durch den Bereich 12 dargestellt ist, während das abgeschnittene Abfallmaterial 13 auf der rechten Seite der Umrißlinie liegen soll. Ein kreisförmiger Bereich 14 stellt den Durchmesser der Brennerflamme dar, es sei jedoch erwähnt, daß in dem Fall, wo der Nachläufer nach der Erfindung für andere Zwecke verwendet wird, der Kreis ebenfalls den Durchmesser eines Schneiders darstellen könnte. Ein Ring 15 zeigt die Abtastbahn des fotoelektrischen Umrißliniennachläufers. Der Ring kann so erzeugt werden, daß entweder ein kleiner Lichtpunkt mit einem Durchmesser von der Breite des Ringes 15 im Kreis in Richtung des Pfeiles 16 wandert, oder andererseits kann die Fläche, auf der die Umrißlinie liegt, gleichmäßig beleuchtet werden, während ein Fotoelement, z. B. ein Fototransistor, so angeordnet ist, daß es einen kleinen Punkt »sieht« und so bewegt wird, daß ein kleiner kreisförmiger Bereich auf der Bahn rotierend abgetastet wird, um den Ring 15 abzufahren. In jedem Fall tritt eine Änderung des Ausgangsstromes des Fotoelementes auf, wenn die Abtastfläche die Umrißlinie 11 bei Punkt 17 kreuzt, und es tritt eine zweite Änderung des Fotoelementenstromes auf, wenn der abtastende Bereich die Umrißlinie bei Punkt 18 nochmals kreuzt. Der Bogen 19 des Ringes 15 schließt, bezogen auf das Zentrum des Bereiches 14, einen Winkel ein, der zwischen 45 und •135° liegen kann. Gemäß der Darstellung beträgt der Winkel etwa 90°, so daß die Tiefe des durch den Bogen 19 begrenzten Segmentes grob gerechnet etwa Ve des mittleren Durchmessers des Ringes 15 beträgt.In Fig. 1 shows an outline 11 which is to be traced, and it is in this case Assume that the workpiece whose shape is to be cut out is on the left side of the outline 11 lies and is represented by the area 12, while the cut waste material 13 is on should be on the right side of the outline. A circular area 14 represents the diameter of the Burner flame, but it should be mentioned that in the case where the follower according to the invention for used for other purposes, the circle could also represent the diameter of a cutter. A ring 15 shows the scanning path of the photoelectric contour follower. The ring can do so be generated that either a small point of light with a diameter of the width of the ring 15 wanders in a circle in the direction of arrow 16, or on the other hand, the area on which the contour line is to be evenly illuminated while a photo element, e.g. B. a phototransistor, so arranged is that it "sees" a small point and moves it so that a small circular area is on top of the Web is scanned in a rotating manner in order to move over the ring 15. In each case there is a change in the output current of the photo element when the scanning surface crosses the contour line 11 at point 17, and a second change in photo element current occurs when the area to be scanned is outlined crosses again at point 18. The arch 19 of the ring 15 closes, based on the center of the Area 14, an angle that can be between 45 and • 135 °. According to the illustration is the angle about 90 °, so that the depth of the segment delimited by the arch 19 is roughly calculated about Ve of the mean diameter of the ring 15 is.

Das vom Fotoelement beim Kreuzen des Punktes 17 erhaltene Signal triggert einen Generator (monostabiler Schaltkreis oder eine Flip-Flop-Schaltung), der für eine Zeitspanne eingestellt bleibt, die gleich der halben Periode eines vollständigen Umlaufs des Abtastpunktes um den Ring 15 ist, so daß der Ausgang des Generators ein Rechteckimpuls mit einer Frequenz ist, die genau gleich der Frequenz der ringförmigen Bahnabtastung ist; und dieser Impuls wird auf die Leitung 31 gegeben. Dieses Verfahren zur Erzeugung des Rechteckimpulses stellt sicher, daß nach einem Umlauf des Abtastpunktes die Phase des Rechteckimpulses dem Kreuzungspunkt 17 und nichtThe signal received from the photo element when crossing point 17 triggers a generator (monostable Circuit or a flip-flop circuit) that remains set for a period of time that is the same of half the period of a complete revolution of the sampling point around the ring 15, so that the output of the generator is a square pulse with a frequency exactly equal to the frequency of the ring-shaped Orbit scanning is; and this pulse is given on line 31. This procedure for Generation of the square pulse ensures that the phase of the Square pulse the intersection point 17 and not

dem Kreuzungspunkt 18 fest zugeordnet bzw. mit diesem gekoppelt ist.the intersection point 18 is permanently assigned or coupled to it.

Zur Änderung des rechteckförmigen Eingangsimpulses, der über die Leitung 31 abgeleitet wird, ist ein Ring von Fotoelementen, z. B. Fototransistoren 20 bis 27, vorgesehen. Obwohl im vorliegenden Beispiel der Ring aus acht fotoelektronischen Bauelementen besteht, ist natürlich die Verwendung mehrerer oder weniger Elemente möglich. Diese Fotoelemente liegen mit gleichmäßigen Abständen zueinander auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse der Abtasteinrichtung liegt. Ferner ist eine mittlere Lichtquelle vorgesehen, die die Fotoelemente bestrahlt und die durch eine Blende 28 abgedeckt ist, die synchron mit dem Abtastpunkt umläuft. Die Blende überdeckt einen Bogen derart, daß mindestens die Hälfte der Fotoelemente gleichzeitig bestrahlt wird, und zwar bedeckt sie einen Bogen von 157,5°.To change the rectangular input pulse, which is derived via line 31, is a Ring of photo elements, e.g. B. phototransistors 20 to 27 are provided. Although in the present example the ring consists of eight photoelectronic components, is of course the use of several or fewer elements possible. These photo elements are evenly spaced from each other on one Circle, the center of which lies on the axis of rotation of the scanning device. There is also a middle light source provided, which irradiates the photo elements and which is covered by a diaphragm 28, which synchronously rotates with the scanning point. The diaphragm covers an arc such that at least the Half of the photo elements is irradiated at the same time, covering an arc of 157.5 °.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Bogen 19 nach Fig. 1 einem Winkel von 90°, bezogen auf die Mitte des Bereichs 14, zugeordnet; jedoch braucht dieser Winkel nicht unbedingt 90° zu betragen. Wenn dieser Winkel 90° beträgt, sind die Fotoelemente so angeordnet, daß die Elemente 21 und 25 auf einer Achse 29 liegen, die hier als. X-Achse bezeichnet ist und eine der Koordinaten darstellt, entlang der einer der beiden Koordinatenantriebsmotoren den Nachläufer bewegt, während die Elemente 23 und 27 entlang einer Achse angeordnet sind, die im rechten Winkel zur X-Achse liegt und hier als Y-Achse 30 bezeichnet ist und die andere Koordinate darstellt, entlang der der andere Koordinatenantriebsmotor den Nachläufer bewegt. Die Fotoelemente wirken rein als Schalter, die bei Beleuchtung eingeschaltet sind, d. h., sie sind durch die Blende 28 nicht abgedeckt und lassen hi diesem Zustand Strom durch. Die drei Elemente 27/20. ,und 21 sind in einem Quadranten angeordnet, eier durch die X- und Y-Achsen begrenzt ist, und die "Spannung, die an der Leitung 31 liegt, die mit einer Seite, aller Fotoelemente verbunden ist, wird über das Element 27, wenn dieses bestrahlt wird, auf ein Ende eines Widerstands 32 gegeben, der mit seinem anderen Ende an eine Sammelleitung 33 angeschlossen ist. Auf ähnliche Weise läuft bei Beleuchtung des Elementes 20 Strom aus der Leitung 31 über einen Widerstand 34 zur Leitung 33, und wenn das Fotoelement 21 beleuchtet wird, läuft Strom durch dieses Element und einen Widerstand 35 zur Leitung 33.In the embodiment described, the arc 19 according to FIG. 1 is assigned an angle of 90 ° with respect to the center of the area 14; however, this angle need not necessarily be 90 °. If this angle is 90 °, the photo elements are arranged so that the elements 21 and 25 lie on an axis 29, here as. X-axis is designated and represents one of the coordinates along which one of the two coordinate drive motors moves the trailer, while the elements 23 and 27 are arranged along an axis which is at right angles to the X-axis and is referred to here as Y-axis 30 and represents the other coordinate along which the other coordinate drive motor moves the trailer. The photo elements act purely as switches that are switched on when there is lighting, ie they are not covered by the screen 28 and allow current to pass through in this state. The three elements 27/20. , and 21 are arranged in a quadrant delimited by the X and Y axes, and the "voltage applied to line 31, which is connected to one side of all photo elements, is across element 27 if this is irradiated is applied to one end of a resistor 32, the other end of which is connected to a bus 33. Similarly, when the element 20 is illuminated, current runs from the line 31 through a resistor 34 to the line 33, and when the photo element 21 is illuminated, current runs through this element and a resistor 35 to line 33.

Im diametral gegenüberliegenden Quadranten läßt das Fotoelement 23 bei Beleuchtung Strom aus der Leitung 31 über einen Widerstand 36 zu einer \ Sammelleitung 37 fließen, wobei das Fotoelement 24 Strom durch einen Widerstand 38 zur Leitung 37 fließen läßt, wenn es beleuchtet wird. Das Fotoelement 25 läßt bei Beleuchtung Strom durch einen Widerstand 39 ebenfalls zur Leitung 37 fließen. Die Widerstände 32, 34, 35 einerseits und die Widerstände 36, 38, 39 andererseits sind so gewählt, daß bei Anlegen einer konstanten Gleichspannung an die Leitung 31 ihre Konduktanzen sich in den erforderlichen Werten befinden, um an den Eingangswiderständen 81 und 82 eines zugeordneten Differentialverstärkers 63 eine Spannung zu erzeugen, die sich der Sinuswellenform nähert, wenn die Blende 28 rotiert. Eine genau gleiche Anordnung wird bezüglich der beiden Gruppen aus drei Widerständen 41, 42, 43 sowie 44, 45, 46 hergestellt, die jeweils die Leitungen 47 bzw. 48 speisen, so daß, wenn eine konstante Gleichspannung an die Leitung 31 angelegt wird, eine im wesentlichen sinusförmige Spannung an den Eingangswiderständen 83 und 84 eines zugehörigen Differentialverstärkers 66 erzeugt wird. Es ist offensichtlich, daß beim Anlegen einer konstanten Gleichspannung an die Leitung 31 die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 63 in bezug auf die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 66In diametrically opposite quadrants the picture element 23 can be under illumination current from the line 31 via a resistor 36 to a flow \ manifold 37, wherein the picture element can be 24 current flow to the line 37 through a resistor 38 when it is illuminated. When it is illuminated, the photo element 25 also allows current to flow through a resistor 39 to the line 37. The resistors 32, 34, 35 on the one hand and the resistors 36, 38, 39 on the other hand are chosen so that when a constant DC voltage is applied to the line 31, their conductances are in the required values to be applied to the input resistors 81 and 82 of an associated differential amplifier 63 to produce a voltage that approximates the sine waveform as the shutter 28 rotates. Exactly the same arrangement is made with respect to the two groups of three resistors 41, 42, 43 and 44, 45, 46, each of which feeds lines 47 and 48, so that when a constant DC voltage is applied to line 31, one A substantially sinusoidal voltage is generated at the input resistors 83 and 84 of an associated differential amplifier 66. It is obvious that when a constant DC voltage is applied to the line 31, the output voltage of the differential amplifier 63 with respect to the output voltage of the differential amplifier 66

ίο um 90° phasenverschoben ist, während die Frequenz beider Spannungen in bezug auf die Rotation der Blende 28 und den Umlauf des Abtastpunktes im Ring 15 festliegt.ίο is 90 ° out of phase while the frequency both voltages with respect to the rotation of the diaphragm 28 and the rotation of the scanning point in Ring 15 is fixed.

Im Betrieb liegt jedoch an der Leitung 31 keine konstante Gleichspannung an. Statt dessen wird der durch den Generator erzeugte Rechteckimpuls an diese Leitung angelegt. Demzufolge wird der Rechteckimpuls abgewandelt, um zwei periodische Wellenformen zu erzeugen, und zwar eine an den Eingängen des Verstärkers 63 und die andere an den Eingängen des Verstärkers 66, wobei beide Wellenformen eine Grundfrequenz haben, die dem Zweifachen der Frequenz des Rechteckimpuls entspricht. Diese Grundfrequenz ist ebenfalls gleich der zweifachen Rotations-During operation, however, there is no constant DC voltage on line 31. Instead, the Square pulse generated by the generator is applied to this line. As a result, the square pulse becomes modified to produce two periodic waveforms, one on the inputs of amplifier 63 and the other at the inputs of amplifier 66, both waveforms being a Have a fundamental frequency that is twice the frequency of the square pulse. This fundamental frequency is also equal to twice the rotational

,25 geschwindigkeit des Abtastpunktes., 25 speed of the scanning point.

F i g. 2 (a) zeigt die Situation, bei der die Umrißlinie 51 parallel zur Y-Achse liegt, die durch den Pfeil 52 dargestellt ist. In der speziell gewählten Darstellung läuft der Abtastpunkt in Richtung des Pfeiles 53 um, und das erste Kreuzen der Umrißlinie findet bei Punkt 54 statt, der dem Punkt 17 in F i g. 1 entspricht, während das zweite Kreuzen der Umrißlinie am Punkt 55 erfolgt, der dem Punkt 18 in F i g. 1 entspricht, wobei der Bogen zwischen den Punkten 54 und 55 einem Zentrumswinkel von 90° entspricht. Es ist natürlich nicht wesentlich, den Nachläufer so anzuordnen, daß der Bogen 90° beträgt, bei dem hier zu beschreibenden Beispiel ist es jedoch vorteilhaft. F i g. Fig. 2 (a) shows the situation in which the outline 51 is parallel to the Y-axis passed through the Arrow 52 is shown. In the specially selected display, the scanning point runs in the direction of the arrow 53 µm, and the first crossing of the outline occurs at point 54, which corresponds to point 17 in FIG. 1 corresponds to while the second crossing of the outline occurs at point 55 corresponding to point 18 in FIG. 1 corresponds, wherein the arc between points 54 and 55 corresponds to a center angle of 90 °. It is of course not essential to arrange the trailer so that the arc is 90 ° in which However, in the example to be described here, it is advantageous.

Die F i g. 2 (b) zeigt die Rechteckspannung 56, die zu einer Nullinie 57 symmetrisch verläuft.The F i g. 2 (b) shows the square-wave voltage 56, which runs symmetrically with respect to a zero line 57.

Die F i g. 2 (c) zeigt die periodische Spannungsform 58, 59, die am Ausgang des Differentialverstärkers 63 auftritt. Wenn an der Leitung 31 eine konstante Gleichspannung läge, würden die Teile 58 und 59 der Spannung beide oberhalb der Nullinie 60 liegen, jedoch hat der Wechsel der Polarität der an die Leitung 31 angelegten Rechteckspannung die Wirkung, daß der Teil 59 invertiert wird. Er wird jedoch dem gegenüberliegenden Eingang des Differentialverstärkers 63 zugeführt, dessen Ausgang in Fig. 2(c) gezeigt ist. Da die Umrißlinie 51 parallel zur Y-Achse 52 verläuft, ist eine maximale Geschwindigkeit in Y-Richtung und keine Bewegung in X-Richtung erforderlich. Die Ausgangsteile 58 und 59 liegen völlig oberhalb des Gleichspannungsnullniveaus 60 und treiben den Nachläufer in Y-Richtung an.The F i g. 2 (c) shows the periodic voltage waveform 58, 59 produced at the output of the differential amplifier 63 occurs. If there were a constant DC voltage on line 31, parts 58 and 59 of the voltage are both above the zero line 60, but the polarity reversal has the on the square wave voltage applied to the line 31 has the effect that the part 59 is inverted. He will but fed to the opposite input of the differential amplifier 63, the output of which in Fig. 2 (c) is shown. Since the outline 51 is parallel runs to the Y-axis 52, is a maximum speed in the Y-direction and no movement in X direction required. The output parts 58 and 59 are completely above the DC voltage zero level 60 and drive the trailer in the Y direction.

F i g. 2 (d) zeigt die andere Spannungsform 77, 78, 79 und 80, die am Ausgang des Differentialverstärkers 66 vorliegt. Wenn man annimmt, daß die Leitung 31 an konstanter Gleichspannung läge, würden die Teile 79 und - 80 der Spannungsform beide jeweils oberhalb der Nullinie 60 liegen. Jedoch hat die Änderung der Polarität der Rechteckspannung auf der Leitung 31 die Wirkung, daß ,der Spannungsteil 80 invertiert wird, der jedoch dem gegenüberliegenden Eingang des Verstärkers 66 zugeführt wird, dessenF i g. Figure 2 (d) shows the other voltage waveform 77, 78, 79 and 80 appearing at the output of the differential amplifier 66 exists. Assuming that the line 31 would be at constant DC voltage, would Parts 79 and -80 of the voltage waveform both lie above the zero line 60. However, the change has the polarity of the square wave voltage on the line 31 has the effect that the voltage part 80 is inverted, but which is fed to the opposite input of the amplifier 66, whose

Ausgang in F i g. 2 (d) gezeigt ist. Das resultierende Gleichspannungsniveau, das sich aus den Teilen 77, 78, 79 und 80 ergibt, liegt bei Null, da ein gleicher Anteil jeweils oberhalb und unterhalb der Nullinie liegt. Die integrierte Ausgangsspannung am Differentialverstärker 66 ist Null, so daß der Z-Antriebsmotor keine Antriebsspannung erhält und deshalb im Ruhezustand bleibt, wie es auch sein soll, da keine Bewegung in AT-Richtung erforderlich ist.Exit in Fig. 2 (d) is shown. The resulting DC voltage level, which is made up of parts 77, 78, 79 and 80 is zero, as there is an equal proportion above and below the zero line located. The integrated output voltage at differential amplifier 66 is zero, so the sterndrive motor receives no drive voltage and therefore remains in the idle state, as it should be, because none Movement in AT direction is required.

F i g. 3 (a) bis 3 (d) zeigen die Bedingungen, die vorliegen, wenn sich der Nachläufer augenblicklich in eine Richtung bewegt, die im Winkel von 45° zu den X- und Y-Koordinaten verläuft.F i g. 3 (a) through 3 (d) show the conditions that exist when the trailer is momentarily moving in a direction which is at 45 ° to the X and Y coordinates.

In F i g. 3 (a) zeigen die Pfeile 52 und 53 die Y- bzw. Af-Richtungen an, und die Umlaufrichtung des Abtastpunktes wird durdh den Pfeil 67 angegeben. Das erste Kreuzen der Umrißlinie durch den Abtastpunkt findet nun bei Punkt 68 statt, während das zweite Kreuzen bei Punkt 69 erfolgt, während der durch den Abtastpunkt abgefahrene Bogen wie vorher , 90° beträgt. Die Rechteckspannung 56 liegt in bezug auf ihre Phase zum ersten Kreuzungspunkt fest, so daß sie um einen Winkel versetzt ist, derIn Fig. 3 (a), arrows 52 and 53 indicate the Y and Af directions, respectively, and the direction of rotation of the The sampling point is indicated by arrow 67. The first crossing of the outline by the sampling point now takes place at point 68, while the second crossing takes place at point 69, during the The arc traversed by the scanning point is 90 ° as before. The square wave voltage 56 is in with respect to its phase to the first crossing point so that it is offset by an angle that

• gleich der Versetzung der Umrißlinie entspricht.. Die Versetzung der Umrißlinie beträgt also zwischen den Fig. 2(a) und 3(a) 45°. Andererseits liegen die nacheinander geschalteten Widerstände 32, 34, 35, 36, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 in bezug auf die X- und Y-Koordinaten fest, und ihre Ausgangssignale liegen somit in fester Phase in bezug auf den Umlauf des Abtastpunktes. Demgemäß ergibt sich eine in F i g. 3 (c) dargestellte Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 63, bei der ein Teil 70 jeder Spannungsform oberhalb der mittleren Gleichspannungsnullniveaulinie 60 liegt, während der verbleibende Teil 71 unterhalb der Linie 60 liegt und das mittlere Gleichspannungsniveau der Spannungsform mit 72 angedeutet ist.• equals the offset of the outline. The offset of the outline is therefore 45 ° between FIGS. 2 (a) and 3 (a). On the other hand, the successively connected resistors 32, 34, 35, 36, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are fixed with respect to the X and Y coordinates, and their outputs are thus in fixed phase in with respect to the revolution of the scanning point. Accordingly, there is one shown in FIG. 3 (c) shown output voltage of the differential amplifier 63, in which a part 70 of each voltage form lies above the mean DC voltage zero level line 60, while the remaining part 71 lies below the line 60 and the mean DC voltage level of the voltage form is indicated by 72.

F i g. 3 (d) zeigt, daß die Phasenverschiebung der Rechteckspannung ebenfalls die Bedingungen der zweiten Spannungsform verändert hat, so daß sich ein Teil 73 jeder Spannung oberhalb der Linie 60 befindet, während ein anderer Teil 74 unterhalb der Linie 60 liegt und das mittlere Gleichspannungsniveau durch die Linie 75 angedeutet ist. F i g. 3 (d) shows that the phase shift of the square wave voltage also meets the conditions of second voltage waveform has changed, so that a portion 73 of each voltage above line 60 is located, while another part 74 lies below the line 60 and the mean DC voltage level is indicated by the line 75.

* In der dargestellten Situation sind, da die Umrißlinie im Winkel von 45° zu beiden Koordinaten liegt, die beiden Niveaus 72 und 75 gleich, weil der Sinus und Kosinus von 45° jeweils 0,707 beträgt, und es besteht eine Sinus-Kosinus-Beziehung, zwischen den beiden Niveaus. Wenn die größte Amplitude der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Spannungen gleich 1 gesetzt wird, liegt die Linie 76 der Spannung nach F i g. 2 (c) bei 0,66, während die Niveaus 72 und 75 jeweils gleich 0,66-0,707 betragen, was gleich dem Wert 0,46 entspricht. In diesem Fall sind die Ausgangsspannungen beider Verstärker 63 und 66 gleich,* In the situation shown, there are the outline lies at an angle of 45 ° to both coordinates, the two levels 72 and 75 are the same because the sine and the cosine of 45 ° is 0.707 each, and there is a sine-cosine relationship between the both levels. When the largest amplitude of the in Figs. The voltages shown in FIGS. 2 and 3 are set equal to 1 line 76 is the voltage of FIG. 2 (c) at 0.66 while levels 72 and 75 each equal to 0.66-0.707, which corresponds to the value 0.46. In this case the output voltages are both amplifiers 63 and 66 the same,

ίο und die beiden, entsprechenden Motoren laufen mit der gleichen Geschwindigkeit, so daß sich der Nachläufer in Richtung der Umrißlinie bewegt, d. h. in einem Winkel von 45° zu den X- und Y-Koordinaten. Wenn die Umrißlinie nach F i g. 2 (a) in einem Halbkreis verliefe, so daß sich der Nachläufer in die entgegengesetzte Richtung bewegte, so würden die erzeugten Spannungsformen die in den F i g. 2 (c) und 2 (d) gezeigte Phasenlage behalten, während die Rechteckspannung um 180° phasenverschoben wäre.ίο and the two corresponding motors run at the same speed, so that the trailer moves in the direction of the outline, ie at an angle of 45 ° to the X and Y coordinates. When the outline of FIG. 2 (a) ran in a semicircle, so that the trailer moved in the opposite direction, the voltage forms generated would be as shown in FIGS. Retain the phase position shown in 2 (c) and 2 (d), while the square-wave voltage would be phase-shifted by 180 °.

Demzufolge hätten die beiden Spannungsformen die gleichen Formen, wurden aber invertiert werden, so daß der Y-Motor in die entgegengesetzte Richtung liefe. Die gleichen Bedingungen und Begründungen gelten für die Spannungsformen der F i g. 3 (b), 3 (c) und 3 (d).As a result, the two voltage forms would have the same shapes, but would be inverted so that the Y-motor would run in the opposite direction. The same conditions and justifications apply to the voltage forms in FIG. 3 (b), 3 (c) and 3 (d).

Der Umrißliniennachläufer nach der Erfindung ist somit äußerst einfach in der Konstruktion und erfordert ein Minimum an Einrichtungen. Ein Vorteil der mechanischen Einfachheit des Nachläufers liegt darin, daß eine hohe Abtastfrequenz verwendet werden kann, durch die es möglich wird, ein äußerst genaues Nachfahren einer Umrißlinie mit hoher Schneidgeschwindigkeit der zugeordneten Brennschneidmaschine zu erreichen. Außerdem sind die relativen Phasen aller beweglichen Teile sowie auch die Signale automatisch gegeneinander festgelegt bzw. blockiert, so daß die Genauigkeit des Nachfahrens nicht durch kleine Änderungen der Abtastfrequenz beeinträchtigt wird, wodurch ein hohes Maß an Schneidgenauigkeit gegeben ist.The contour tracer according to the invention is thus extremely simple in construction and requires a minimum of facilities. One advantage of the mechanical simplicity of the follower is in that a high sampling frequency can be used which makes it possible to achieve an extremely exact tracing of an outline with high cutting speed of the associated cutting machine to reach. Also, the relative phases of all moving parts are as well the signals automatically set against each other or blocked, so that the accuracy of the follow-up is not affected by small changes in the sampling frequency, creating a great deal is given in terms of cutting accuracy.

Die Fotoelemente 20 bis 27 wirken als Schalter, und es ist offensichtlich, daß andere entweder mechanisch oder elektrisch wirkende Schalter verwendet werden können, um die beiden periodischen Spannungsforrnen zu erzeugen, wenn man voraussetzt, daß sie in richtiger Lage und in genauer Phasenbeziehung zur Rotation der Abtasteinrichtungen betätigt werden.The photo elements 20-27 act as switches and it is obvious that others either mechanically or electrically operated switches can be used to generate the two periodic voltage forms to be produced if one assumes that they are in the correct position and in an exact phase relationship are operated to rotate the scanning devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

209'642/84209,642 / 84

Claims

1 2 Claims: The invention relates to a photoelectric converter

1. Photoelectric contour follower, the zigzag line follower, which is used for following a for tracing an outline of two outlines of two separate ones, by means of signals separate motors controlled by signals controlled motors parallel to 'two in the right parallel to two movement coordinates at right angles to one another stationary movement coordinates can be driven and the rotatable output and the scanning device, which can be set in rotation, for scanning an annular has services for scanning an annular path path, which has the contour line at two points, which crosses the outline at two points.

crosses, characterized in that io are photoelectric contour line followers when scanning one of the two crossing points z. B. in connection with flame cutting machines (17, 68, 54) a generator for generating a turns, the back-up being shown in a drawing Rectangular pulse is triggered, the pulse of which is represented by a line or contour line from one duration of half the period of a complete metal plate to be cut workpiece scans. Circulation of the scanning devices corresponds to that 15 in a known photoelectric contour line Number of switches (20 to 27) downstream, its scanning device is initiated, on the other hand an annular path by the rotating scanning devices when scanning the contour line . (28) can be actuated and has a fixed, to describe, so that the outline at two point dist half the cycle time of the scanning devices is crossed. The photoelectric device corresponding time span in the actuated 20 of the follower generated when the at-state is exceeded it is tenable that with each switch at the crossing points one signal and both signals Resistors (32, 34 to 36, 38, 39, 41 to 46) are connected to trigger two thyratron tubes is and that the switches and turns. Those in a resistance of the anode circuits stand, the pulses generated in each quadrant of the scanning of the thyratron tubes result Circulation are assigned to each circuit 35 output signal that is equal to the sum of the input connected are that the conductance values of the signals, while those in the separate resistors in each circuit are chosen so that the cathode circuits of the thyratron tubes that in the event of the application of a constant generated pulses result in a signal which is equal to the DC voltage at the input of every switching difference of the thyratron outputs. From the circle and when the switch is operated, the 30 sum and difference signals become control signals rotating scanning devices the course of the coordinates assigned to control the two respective circuit output voltage th drive motors generated. This well-known Voreinem Part of a sine wave would be approximated, so that direction generates two signals in the course of one the square-wave voltage is fed into the circuit with a single ring-shaped sampling cycle, i.e. with each overfeed is that a circuit (63, 81, 82) advance 35 the outline, for which further provided which uses thyratron tubes to generate the control work for the signals signals for the one drive motor that are off.

output voltages of two diametrically opposed to the scanning device of another known

opposite quadrant located photoelectric contour follower performs

Circuits (27, 20, 21, 32, 34, 35; 23, 24, 25, 4 ° also have an annular scan, so that the

36, 38, 39) is also crossed at two points to form the difference between this outline,

output voltages are supplied, and that one wherein the annular scanning with an offset

further circuit (66, 83, 84) is provided, the rotating lens is carried out. With this lens

for the purpose of generating the control signals for the rotated a sleeve with a magnetic insert,

whose drive motor generates the output voltages 45 of the four ferromagnetic inputs

of the directions assigned to the other two quadrants, which with the same distance

Circuits (21 to 23, 44 to 46; 25 to 27, 41 stand are arranged around the axis of rotation,

to 43) to form the difference between these

output voltages are supplied. ductances in which during the rotation of the

2. Outline follower according to claim 1, 50 magnetic use pulses are induced, characterized in that the circuits as these pulses are via slip rings and brushes Different! al amplifiers (63, 66) are formed. removed and fed to two pairs of tubes that

3. Outline followers according to the claims are each connected to a bistable circuit, chen 1 or 2, characterized in that the two circuits are controlled by the pulses Switches (20 to 27) are photo elements that a 55 controlled so that the output voltages of each Aperture (28) rotates a square-wave voltage synchronously with the scanning devices of the bistable circuit, that testify to the illumination of the photo elements, and both voltages have a frequency a light source is provided and that on, the speed of rotation of the scanning diaphragm is arranged so that it resembles when it is reversed, with the tensions increasing by 90 ° one after the other, the photo elements are out of phase with each other in relation to light. The corresponding radiation covers. Tensions are wider than electronic

4. Umrißliniennachläufer supplied according to the Ansprü- switch working tube pairs, wherein Chen 1 to 3, characterized in that the switches for controlling still further corre-crossing points (17, 18; 54, 55; 68, 69), quenching tube pairs with detector circuits warped on the center of the ring-shaped scanning 65 are bound. One of the last-mentioned pairs of tubes bahn, at an angle between 45 and 135 °, feeds a servo motor that locks one of the four ferro-rings. Magnetic devices and their inductances

containing structure set in rotation, so that