DE19545754A1

DE19545754A1 - Workshop drawing assessment system for numerical control

Info

Publication number: DE19545754A1
Application number: DE19545754A
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl Ing Kretschmer; Heinrich Oberwelland; Norbert Dipl Ing Sluczka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-12

Abstract

The drawing assessment system has the drawing scanned and the detected image points recorded, with identification of alphanumeric characters marked on the drawing, to allow the corresponding image points to be erased. The resulting image point raster is evaluated for detection and identification of the drawing contour lines and the measuring lines, with the actual coordinates of the contour lines determined from the alphanumeric characters associated with the measuring lines.

Description

Es ist bekannt, CAD-Systeme zum Erstellen von Werkstattzeich nungen an numerisch gesteuerte Bearbeitungsstationen zu kop peln, um die geometrischen Daten des zu bearbeitenden Werk stückes von dem CAD-System direkt an die Bearbeitungsstation zu übertragen. Ist jedoch das CAD-System zu stark ausgelastet oder eine Datenübertragung zwischen CAD-System und Bearbei tungsstation nicht möglich oder sollen Werkstücke bearbeitet werden, deren Geometrie bereits auf Zeichnungsblättern vor liegt, so muß der Bediener der numerisch gesteuerten Bearbei tungsstation in zeitaufwendiger Arbeit die Geometriedaten in die numerische Steuerung eingeben.It is known to use CAD systems to create workshop drawings copies to numerically controlled processing stations peln to the geometric data of the work to be processed piece from the CAD system directly to the processing station transferred to. However, the CAD system is too busy or a data transfer between CAD system and processing not possible or workpieces should be machined be, their geometry already on drawing sheets is the operator of the numerically controlled processing station in time-consuming work enter the numerical control.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Werkstatt zeichnungen datentechnisch derart auf zubereiten, daß die da bei erhaltenen Geometriedaten direkt für die Weiterverarbei tung in der Datenverarbeitung, beispielsweise einer numerisch gesteuerten Bearbeitungsstation, geeignet sind.The invention is therefore based on the object, workshop to prepare the data in such a way that the data with received geometry data directly for further processing processing in data processing, for example numerically controlled processing station, are suitable.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the method Claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the method according to the invention are specified in the subclaims.

Dadurch, daß nicht nur die Konturlinien in der Zeichnung ex trahiert, sondern darüber hinaus ihre Koordinaten aufgrund der in der Zeichnung angegebenen Bemaßung in Form der Wertig keiten der erkannten alphanumerischen Zeichen exakt bestimmt werden, können die so erhaltenen Geometriedaten des Werk stückes direkt an die numerische Steuerung einer Bearbei tungsstation übertragen und dort weiterverarbeitet werden.Because not only the contour lines in the drawing ex trailed, but also based on their coordinates the dimensions given in the drawing in the form of valued of the recognized alphanumeric characters the geometry data of the work obtained in this way piece directly to the numerical control of a machining be transferred to the processing station and processed there.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zei gen:To further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; in detail gene:

Fig. 1 ein einfaches Beispiel für eine Werkstattzeichnung, Fig. 1 shows a simple example of a workshop drawing,

Fig. 2 ein das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft in groben Verfahrensschritten darstellendes Übersichts flußdiagramm und Fig. 2 is an overview of the method according to the invention exemplarily in rough process steps and flow diagram

Fig. 3 bis 7 detailliertere Flußdiagramme für einzelne, in Fig. 2 bezeichnete grobe Verfahrensschritte. Fig. 3 referred to 7 detailed flow charts for individual, in Fig. 2 coarse steps.

Fig. 1 zeigt ein einfaches Beispiel für eine Werkstattzeich nung eines Werkstückes mit Konturlinien 1, Maßlinien 2, Maß hilfslinien 3 und den Maßlinien 2 zugeordneten Maßzahlen 4. Fig. 1 shows a simple example of a workshop drawing of a workpiece with contour lines 1 , dimension lines 2 , dimension lines 3 and the dimension lines 2 assigned dimension numbers 4th

Wie das Übersichtsflußdiagramm in Fig. 2 zeigt, wird nach dem Initialisieren 5 eines Scanners und eines daran ange schlossenen Rechners in einem ersten Verfahrensschritt 6 die Werkstattzeichnung mittels des Scanners bildpunktweise abge tastet und das so erhaltene Bildpunktemuster in einem Spei cher des Rechners abgespeichert.As the overview flow diagram in Fig. 2 shows, after initializing 5 a scanner and a computer connected to it in a first method step 6, the workshop drawing is scanned pixel by pixel and the pixel pattern thus obtained is stored in a memory of the computer.

In einem zweiten Schritt 7 wird das abgespeicherte Bild punktemuster auf vorkommende alphanumerische Zeichen, wie z. B. die Maßzahl 4, untersucht. Hierzu wird das Bildpunkte muster blockweise mit entsprechenden Bitmustern von vorge gebenen Beispielen für alphanumerische Zeichen verglichen. Wird eine Ziffer oder ein Buchstabe erkannt, so wird deren Wertigkeit zusammen mit den Koordinaten innerhalb des Bild punktemusters abgespeichert. Benachbarte alphanumerische Zeichen, z. B. Ziffern, werden dabei zu Zeichenketten, z. B. mehrstelligen Zahlen, verbunden. Die Bildpunkte, die als alphanumerische Zeichen erkannt wurden, werden daraufhin aus dem gespeicherten Bildpunktemuster gelöscht.In a second step 7, the stored image dot pattern on occurring alphanumeric characters, such as. B. the dimension number 4 , examined. For this purpose, the pixel pattern is compared block by block with corresponding bit patterns from given examples of alphanumeric characters. If a number or a letter is recognized, its value is saved together with the coordinates within the pixel pattern. Adjacent alphanumeric characters, e.g. B. digits, become strings, e.g. B. multi-digit numbers connected. The pixels that were recognized as alphanumeric characters are then deleted from the saved pixel pattern.

In einem nächsten Schritt 8 wird das von den Bildpunkten der erkannten alphanumerischen Zeichen befreite Bildpunktemuster skelettiert, wobei jede Linie so lange ausgedünnt wird, bis sie nur noch eine vorgegebene Breite von beispielsweise einem Bildpunkt hat.In a next step 8, the pixels of the Detected pixel patterns were recognized by alphanumeric characters skeletonized, each line being thinned out until they only have a predetermined width of, for example, one Has pixel.

Anschließend werden in einem Schritt 9 Richtung und Länge je der Linie unter Berücksichtigung von Winkel- und Längentole ranzen erkannt und abgespeichert. Dabei werden in Abhängig keit von vorgegebenen Merkmalen Linienpakete zu Kreisbögen zusammengefaßt. Aus der Bildpunktemuster-Grafik ist so eine Vektor-Zeichnung generiert worden. Anschließend erfolgt eine Säuberung dieser Vektor-Grafik. Durch Unsauberkeiten der ab getasteten Werkstattzeichnung ist es nämlich möglich, daß eine zusammenhängende Linie als Gruppe kleiner Linien erkannt und abgelegt wurde. Diese Linien werden nun aufgrund vorge gebener Toleranzen als zusammengehörig erkannt und zu einer Linie zusammengefügt.Then in a step 9 direction and length each the line taking into account angular and longitudinal toles satchel recognized and saved. Doing so will depend line packs to form arcs summarized. Such is from the pixel pattern graphic Vector drawing has been generated. Then there is one Clean this vector graphic. Due to uncleanliness of the keyed workshop drawing, it is possible that a continuous line is recognized as a group of small lines and was filed. These lines are now based on tolerances recognized as belonging together and to one Line joined together.

In einem nächsten Verfahrensschritt 10 werden die Linien aufgrund von vorgegebenen Kriterien als Konturlinien 1, Maß linien 2 oder Maßhilfslinien 3 klassifiziert.In a next method step 10, the lines are classified as contour lines 1 , dimension lines 2 or auxiliary lines 3 based on predetermined criteria.

In einem folgenden Schritt 11 werden die tatsächlichen Ko ordinaten der Konturlinien 1 aufgrund der den Maßlinien zu geordneten und als Maßzahlen 4 erkannten alphanumerischen Zeichen ermittelt, so daß ein mathematisches Abbild der ab getasteten Werkstattzeichnung entsteht.In a subsequent step 11, the actual coordinates of the contour lines 1 are determined on the basis of the alphanumeric characters assigned to the dimension lines and recognized as dimension numbers 4 , so that a mathematical image of the sampled workshop drawing is produced.

Dieses mathematische Abbild, z. B. eine Tabelle, wird in ei nem Verfahrensschritt 12 einem Ausgabetreiber übergeben, der diese Daten in ein für die weitere Datenverarbeitung, z. B. in einer numerisch gesteuerten Bearbeitungsstation, geeigne tes Format umsetzt.This mathematical image, e.g. B. a table is in egg nem process step 12 passed to an output driver who this data in a for further data processing, e.g. B. in a numerically controlled processing station, suitable implemented format.

Bei jedem der oben genannten Verfahrensschritte 7 bis 11 ist an verschiedenen Stellen ein Dialog mit dem Benutzer möglich, um bei nicht einwandfrei automatisch erkennbaren Elementen der Werkstattzeichnung eine Korrektur durch den Bediener zu ermöglichen.In each of the above process steps 7 to 11 dialogue with the user is possible at various points, order for elements that are not automatically recognizable a correction by the operator to the workshop drawing enable.

Für die Verfahrensschritte 7 bis 11 sind in den Fig. 3 bis 7 detailliertere Flußdiagramme dargestellt.For the method steps 7 to 11 3 are illustrated to 7 detailed flow charts in Figs..

Wie Fig. 3 zeigt, wird das nach dem optischen Abtasten der Werkstattzeichnung abgespeicherte Bildpunktemuster zum Erken nen von alphanumerischen Zeichen in einem Verfahrens schritt 13 Zeile für Zeile auf gesetzte Bildpunkte durch sucht. Wenn ein gesetzter Bildpunkt gefunden wird, wird in einem Verfahrensschritt 14 ein rechteckiger Block von x·y Bildpunkten mit einer Reihe von vorgegebenen abgespeicherten Schriftmustern bildpunktweise verglichen, wobei in einem Ver fahrensschritt 15 bei einer im Rahmen einer vorgegebenen To leranz bestehenden Übereinstimmung der verglichenen Muster die Wertigkeit des erkannten alphanumerischen Zeichens und seine Koordinaten in dem Bildpunktemuster abgespeichert und die Bildpunkte des erkannten alphanumerischen Zeichens aus dem Bildpunktemuster gelöscht werden.As shown in FIG. 3, the pixel pattern stored after the optical scanning of the workshop drawing is used to detect alphanumeric characters in a method step 13 line by line for set pixels. If a set pixel is found, a rectangular block of x * y pixels is compared pixel by pixel in a method step 14, with a number of predetermined stored font patterns being compared pixel by pixel, in a method step 15 if there is a match between the patterns compared within a predetermined tolerance The value of the recognized alphanumeric character and its coordinates are stored in the pixel pattern and the pixels of the recognized alphanumeric character are deleted from the pixel pattern.

Neue Schriftmuster lassen sich dadurch erlernen, daß eine Zeichnung mit dem neuen Schriftmuster abgetastet wird, wobei der Benutzer im Dialog die Koordinaten und Wertigkeit der einzelnen alphanumerischen Zeichen bestimmt und in den Rech ner eingibt.New typeface patterns can be learned by using a Drawing is scanned with the new pattern, where the user in the dialog the coordinates and valency of the individual alphanumeric characters determined and in the calculation ner enters.

Fig. 4 zeigt das Flußdiagramm zum Skelettieren der Linien der Zeichnung entsprechend Schritt 8 in Fig. 2. Dabei werden in dem von den alphanumerischen Zeichen befreiten Bildpunkte muster die verbleibenden Elemente der Zeichnung so weit aus gedünnt, daß sämtliche Linien anschließend nur noch eine Breite von einem Bildpunkt haben. Hierzu wird das reduzierte Bildpunktemuster in einem Verfahrensschritt 16 zunächst Zeile für Zeile nach gesetzten Bildpunkten untersucht. Wird ein Bildpunkt gefunden, so werden in einem Schritt 17 alle direkt benachbarten Positionen ebenfalls auf gesetzte Bildpunkte un tersucht. Wird dabei ein gesetzter Nachbarbildpunkt gefunden, so sucht der Algorithmus in einem Schritt 18 in dieser Rich tung weiter, bis kein weiterer gesetzter Bildpunkt mehr ge funden wird. Die Anzahl der gesetzten Bildpunkte in dieser Richtung wird als Zwischenergebnis festgehalten. Nachdem alle Richtungen durchsucht wurden, wird verglichen, in welcher Richtung die meisten gesetzten Bildpunkte vorhanden sind. Diese Richtung gilt dann als weiterführende Richtung der Linie. Entsprechend Schritt 19 werden in den anderen Rich tungen die Nachbarbildpunkte bis zu einer vorgegebenen Tiefe gelöscht, die der durchschnittlichen Liniendicke entspricht. Anschließend wird, ausgehend von einer um einen Bildpunkt in der weiterführenden Richtung der Linie versetzten Suchposi tion (Schritt 20), der durch die Schritte 17 bis 19 gegebene Suchalgorithmus wiederholt, bis kein benachbarter Bildpunkt mehr gefunden wird. Ist dies der Fall, so wird die Suche nach einem gesetzten Bildpunkt entsprechend Verfahrensschritt 16 neu fortgesetzt. Nach Untersuchung des gesamten Bildpunkte musters besteht dieses nur noch aus Linien mit einer Breite von einem Bildpunkt. Fig. 4 shows the flow chart for skeletonizing the lines of the drawing according to step 8 in Fig. 2. Here, the remaining elements of the drawing are thinned out in the pixels freed from the alphanumeric characters so that all lines are then only a width of have a pixel. For this purpose, the reduced pixel pattern is first examined line by line after set pixels in a method step 16. If a pixel is found, all directly adjacent positions are also examined for set pixels in a step 17. If a set neighboring pixel is found, the algorithm continues to search in this direction in a step 18 until no further set pixel is found. The number of pixels set in this direction is recorded as an intermediate result. After all directions have been searched, a comparison is made in which direction the most set pixels are present. This direction is then considered the continuation direction of the line. According to step 19, the neighboring pixels are deleted in the other directions to a predetermined depth, which corresponds to the average line thickness. Subsequently, starting from a search position offset by one pixel in the further direction of the line (step 20), the search algorithm given by steps 17 to 19 is repeated until no adjacent pixel is found. If this is the case, the search for a set pixel is continued in accordance with method step 16. After examining the entire pixel pattern, this only consists of lines with a width of one pixel.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Koordina ten, insbesondere der Richtung und Länge, der skelettierten Linien entsprechend Verfahrensschritt 9 in Fig. 2. Zunächst wird wieder das Bildpunktemuster in einem Verfahrensschritt 21 Zeile für Zeile auf gesetzte Bildpunkte untersucht. Wird ein gesetzter Bildpunkt gefunden, so werden in einem Schritt 22 gesetzte Nachbarbildpunkte gesucht und in einem Schritt 23 deren Richtung in bezug auf den zuvor gefundenen Bildpunkt festgestellt. Bei einer gewissen Anzahl von gesetzten Bild punkten in der erkannten Richtung werden diese Bildpunkte unter Berücksichtigung einer Linientoleranz (Schritt 24) und einer Kreistoleranz (Schritt 25) als Geradenstück bzw. Kreis bogen erkannt. Die so erkannten Geradenstücke und Kreisbögen werden in Verfahrensschritten 26 und 27 mit ihren Grundmaßen, wie Länge und Richtung bzw. Radius, Bogenlänge und Start koordinaten, abgespeichert. Fig. 5 shows a flowchart for determining the Coordina th, particularly the direction and length of the skeleton lines corresponding to process step 9 in Fig. 2. First, the image dot pattern is examined 21 line by line to set pixels in one process step again. If a set pixel is found, set neighboring pixels are searched in a step 22 and their direction with respect to the previously found pixel is determined in a step 23. With a certain number of image points set in the recognized direction, these image points are recognized as a straight line or circular arc, taking into account a line tolerance (step 24) and a circle tolerance (step 25). The line segments and arcs thus recognized are stored in method steps 26 and 27 with their basic dimensions, such as length and direction or radius, arc length and start coordinates.

Bevor die Linien weiter klassifiziert werden, muß die abge speicherte Grafik noch gesäubert werden. Hierzu werden, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, in einem Schritt 28 Linien unter Berücksichtigung bestimmter Tole ranzen zusammengefaßt, die durch unsaubere Zeichnung bisher als einzelne Linien behandelt wurden.Before the lines are classified further, the saved graphics must be cleaned. For this purpose, as already described in connection with Fig. 2, 28 lines summarized in a step taking into account certain tolerances, which have been treated as unclean lines as individual lines.

Anschließend werden entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten Flußdiagramm des Verfahrensschrittes 10 die Linien in Kontur linien, Maßlinien und Maßhilfslinien klassifiziert. Alle Zeichnungselemente, die nicht einer dieser Klassen zugewiesen werden können, bleiben unberücksichtigt.The lines are then classified into contour lines, dimension lines and auxiliary lines according to the flowchart of method step 10 shown in FIG. 6. All drawing elements that cannot be assigned to one of these classes are ignored.

Damit einzelne Linien als Konturlinien klassifiziert werden können, müssen sie einen geschlossenen Linienzug bilden. Da her werden zunächst in einem Schritt 29 die Endpunkte aller Linien durchsucht und in einem weiteren Schritt 30 daraufhin untersucht, ob sich im Bereich beider Endpunkte einer Linie jeweils eine neue Linie mit einem ihrer Endpunkte befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 31 die be treffende Linie als nicht zur Kontur gehörend klassifiziert. Nach Durchsuchen aller Linien auf benachbarte Endpunkte ist ein Teil der Linien als Konturlinien und der andere Teil als nicht zur Kontur gehörend klassifiziert. Dieser andere Teil wird nun in einem weiteren Verfahrensschritt 32 auf benach barte Zahlen untersucht, welche in dem Verfahrensschritt 7 bereits ermittelt worden sind. Dabei werden in Schritt 33 diejenigen Linien, die den erkannten Zahlen am nächsten sind, als Maßlinien und die zugehörigen Zahlen als Maßzahlen klas sifiziert. Alle übrigen Linien werden unter Berücksichtigung bestimmter Kriterien in bezug auf ihre Lage zu den Maßzahlen, Maßlinien und Konturlinien als Maßhilfslinien klassifiziert (Schritt 34).So that individual lines are classified as contour lines they must form a closed line. There In a step 29, the end points of all are first Lines searched and then in a further step 30 examines whether there is a line in the area of both end points each has a new line with one of its end points. If this is not the case, the be striking line classified as not belonging to the contour. After searching all lines for neighboring endpoints part of the lines as contour lines and the other part as not classified as part of the contour. That other part is now in a further method step 32 on cont barte figures examined, which in process step 7 have already been determined. In step 33 the lines closest to the recognized numbers as dimension lines and the corresponding numbers as dimension numbers sified. All other lines are taken into account certain criteria in relation to their position on the measures, Dimension lines and contour lines classified as extension lines (Step 34).

Fig. 7 zeigt schließlich das Flußdiagramm zum Ermitteln der tatsächlichen Koordinaten der Konturlinien aufgrund der er kannten Maßzahlen entsprechend Schritt 11 in Fig. 2. Hierzu werden nacheinander zunächst alle vertikalen Maßhilfslinien (Schritt 35) und später alle horizontalen Maßhilfslinien (Schritt 36) auf Übereinstimmung mit Kontureckpunkten unter sucht. Bei jeweils übereinstimmenden Koordinaten wird die zur Maßhilfslinie zugehörige erkannte Maßzahl dem Kontureckpunkt zugeordnet, woraus schließlich die tatsächlichen Konturkoor dinaten ermittelt werden (Schritte 37 und 38). Fig. 7 zeigt dies am Beispiel der vertikalen und horizontalen Maßhilfs linien. Allgemein lassen sich aus der Geometrie des jeweili gen Konturelements, z. B. Geradenstück oder Kreisbogen, der Art und Lage der Maßhilfslinien, z. B. Radiusangabe, Winkel angabe oder senkrecht auf Konturlinie stehend, und den an den Maßlinien befindlichen Zahlen die realen Konturkoordinaten ermitteln. Aus dem so gewonnenen mathematischen Abbild der Werkstückkontur läßt sich nun ein Datenformat schaffen, wel ches für die weitere Datenverarbeitung, z. B. in einer nume risch gesteuerten Bearbeitungsstation, geeignet ist. Fig. 7 finally shows the flowchart for determining the actual coordinates of the contour lines based on the known dimension numbers corresponding to step 11 in Fig. 2. For this purpose, first all vertical extension lines (step 35) and later all horizontal extension lines (step 36) match Contour corner points under searches. If the coordinates match in each case, the recognized dimension number associated with the extension line is assigned to the contour corner point, from which the actual contour coordinates are finally determined (steps 37 and 38). Fig. 7 shows this using the example of the vertical and horizontal auxiliary lines. In general, can be from the geometry of each contour element, z. B. straight line or arc, the type and location of the extension lines, z. B. radius, angle or standing vertically on the contour line, and the numbers on the dimension lines determine the real contour coordinates. From the mathematical image of the workpiece contour obtained in this way, a data format can now be created, which is used for further data processing, e.g. B. in a numerically controlled processing station, is suitable.

Claims

1. Procedure for data processing of workshop drawings with the following automatically running procedure steps:

pixel-by-pixel optical scanning of the drawing and storage of the pixel pattern thus obtained,
- Examination of the pixel pattern for the occurrence of alphanumeric characters, storage of the values of the recognized alphanumeric characters together with their coordinates in the pixel pattern and deletion of the pixels recognized as alphanumeric characters from the pixel pattern,
- Examining the reduced pixel pattern for the presence of lines and storing the directions and lengths of the recognized lines,
- Classification of the recognized lines based on predetermined criteria as contour lines, dimension lines and extension lines and
- Determination of the actual coordinates of the contour lines on the basis of the alphanumeric characters assigned to the dimension lines.

2. The method according to claim 1, characterized in that that by comparing the coordinates of the recognized alphanume characters identified neighboring characters to characters chains, especially multi-digit numbers, summarized and can be saved.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that for learning recognition of the alphanumeric Character specified characters with known value be felt and their value is saved directly.

4. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that to determine the lines Surroundings of a pixel in different directions is examined for further neighboring pixels, where the direction in which most pixels are determined designated the course of the line.

5. The method according to claim 4, characterized in that the pixels determined in the other directions are ge be deleted.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized records that due to the determined course of a Line this taking into account tolerances as Ge straight piece or circular arc is classified.

7. The method according to claim 6, characterized in that reason for the straight lines and arcs determined dimensions, in particular length, direction, end points and radius, be is correct and saved.

8. The method according to any one of the preceding claims, since characterized by that together at their endpoints hanging lines that form a closed line, be classified as contour lines.

9. The method according to claim 8, characterized in that from the other lines those straight lines that the Alphanumeric characters are closest, as dimension lines be classified.

10. The method according to claim 9, characterized in that the remaining lines are classified as extension lines will.