DE2055715A1 - Verfahren und Linienverfolger zum fotoelektnschen Nachfahren von Linien und/oder Randkantenzugen - Google Patents

Verfahren und Linienverfolger zum fotoelektnschen Nachfahren von Linien und/oder Randkantenzugen

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DE2055715A1 DE19702055715 DE2055715A DE2055715A1 DE 2055715 A1 DE2055715 A1 DE 2055715A1 DE 19702055715 DE19702055715 DE 19702055715 DE 2055715 A DE2055715 A DE 2055715A DE 2055715 A1 DE2055715 A1 DE 2055715A1
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Description

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K. 353
Augsburg, den 11.November 1970
The British Oxygen Company Limited, Hammersmith House, London, W.6, England
Verfahren und Linienverfolger zum fotoelektrischen Nachfahren von Linien- und/oder Randkantenzügen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Linienverfolger zum fotoelektrischen Nachfahren von mit scharfen Krümmungen, Abzweigungen und/oder Kreuzungen versehenen Linien- und/oder Randkantenzügen auf jeweils diese Linienbzw. Randkantenzüge vollständig aufweisenden Unterlagen.
— 1 —
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Die Erfindung findet insbesondere zur Steuerung von Werkzeugen relativ zu Werkstücken längs der durch die betreffenden Linien- oder Randkantenzüge vorgegebenen Wege Anwendung,
Unter "Linien" sind im Rahmen der Erfindung im folgenden sowohl Linien als auch Ränder von Schattenbildern oder ähnlichen Mustern zu verstehen. In gleicher Weise umfaßt der hier verwendete Ausdruck "Werkzeug" unter anderem auch Schweiß- und Schneidbrenner mit elektrischem Lichtbogen oder Plasma oder Gasflammen und jegliche Geräte, z.B. Laser, zum Bestrahlen von Werkstücken mittels Protonenstrahlen oder Elektronenstrahlen oder anderen Energieträgern, mittels welchen Werkstücke behandelt werden können.
Linien der genannten Art werden normalerweise von fotoelektrischen Linienverfolgern abgetastet, die sich längs des betreffenden Linienzuges entlangbewegen, welch letzterer gegebenenfalls die Form eines komplizierten Musters haben kann.
Infolge der Trägheit und aus anderen Gründen können Linienverfolger nur Krümmungen mit einem bestimmten Mindestradius
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nachfahren, d„h. sie können dem betreffenden Linien- bzw» Randkantenzug an scharfen Ecken oder plötzlichen Richtungsänderungen nicht genau folgen· Ein weiterer Nachteil ist, daß mittels der bekannten Linienverfolger normalerweise Kreuzungen des betreffenden- Linienzuges nicht abgetastet werden können, wobei mit Kreuzungen Überschneidungsstellen von mindestens zwei Linien gemeint sind, von welchen lediglich die eine die nachzufahrende Linie ist. Dies beruht darauf, daß der betreffende Linienverfolger bei Erreichen der Kreuzungsstelle der sich kreuzenden Linien nicht entscheiden kann, welche der vom Kreuzungspunkt wegführenden Linien die von ihm nachzufahrende Linie ist.
Durch die Erfindun soll die Aufgabe gelöst werden, beim fotoelektrischen Nachfahren von mit scharfen Krümmungen, Abzweigungen und/oder Kreuzungen versehenen Linien- oder Randkantenzügen dem betreffenden Linienverfolger unzweideutig mitzuteilen, welche Linie er jeweils weiterzuverfolgen hat.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf die mit dem betreffenden Linien- bzw« Handkantenzug versehene Unterlage mindestens zwei verschiedene Abdeckungen nacheinander derart aufgebracht werden9 daß jeweils die den betreffenden Linienverfolger möglicherweise verwirrenden Teile des Linien- bzw. Randkantenzuges abgedeckt werden
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und daß mittels des Linienverfolgers nacheinander jeweils nur die nicht abgedeckten, freiliegenden, eindeutig nachfahrbaren Teile des Linien- bzw. Randkantenzuges nachgefahren werden, bis schließlich der vollständige Linien- bzw. Randkantenzug nachgefahren ist.
Wenn der betreffende Linienverfolger zur Steuerung von Schneid- oder Schweißeinrichtungen relativ zu Werkstücken dient, so ist es erwünscht, mittels des Linienverfolgers auch den Betrieb der betreffenden Einrichtung zu steuern.
Zu diesem Zwecke ist ein Linienverfolger mit fotoempfindlichen Elementen zum Machfahren von Linien- bzw» Randkantenzügen mit aufeinanderfolgenden Teilen verschiedener Breiten gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen Vergleicherschaltung zum Unterscheiden der von den fotoempfindlichen Elementen erzeugten Signale, wenn diese Elemente den betreffenden, verschiedene Breiten aufweisenden Linienbzw. Randkantenteilen nachfahren, wobei die Vergleicherschaltung Signale zur Steuerung einer angeschlossenen Einrichtung in Abhängigkeit von der jeweiligen Breite des jeweils verfolgten Teiles des Linien- bzw. Randkantenzuges liefert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
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Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es stellen dar:
Pig. 1 eine schematische Draufsicht auf
eine Zeichnung mit einem einfachen Linienzug, welcher Abzweigungen und eine Kreuzung sowie scharfe Krümmungen aufweist, und von einem entsprechenden Linienverfolger nachzufahren ist,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf
eine Abdeckung für den in Pig. I dargestellten Linienzug zum Abdecken desselben, derart, daß vom Linienverfolger jeweils nur die mit Bezug auf die Pig. I horizontalen Linien wahrgenommen werden, und
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf
eine weitere Abdeckung für den in Pig. I dargestellten Linienzug zum Abdecken desselben, derart, daß vom Linienverfolger jeweils nur die
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mit Bezug auf Pig. I vertikalen Linien wahrgenommen werden.
Der Linienzug 2 ist auf ein Blatt 4 aus geeignetem Material aufgezeichnet oder anderweitig aufgebracht. Das Blatt 4 ist wesentlich größer als das Bild des Linienzuges 2 und an den freien Randteilen des Blattes 4 befinden sich zwei Stifte 6. Diese Stifte β haben z.B. zylindrische Form und ragen von dem Blatt 4 nach oben,
Die Stifte 6 dienen zur genauen Anbringung von Abdeckungen 10 auf dem Blatt 4, Demgemäß weisen die in den Fig. 2 und dargestellten Abdeckungen jeweils zwei entsprechende öffnungen 8 auf, so daß die Stifte 6 beim Aufbringen der Abdeckungen 10 über dem Blatt 4 durch die öffnungen 8 hindurchragen und sich die Abdeckungen 10 mit Bezug auf das Blatt 4 nicht verschieben können.
Der Linienzug 2 ist in dünnen, schärfen Linien gleicher Breite aufgezeichnet, wobei der Linienzug normalerweise in Form von schwarzen Linien auf weißem untergrund aufgezeichnet ist, um für die fotoempfindliehen Elemente des Linienverfolgers einen größtmöglichen optischen Kontrast zu erzielen.
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Aus Fig« 1 ist ersichtlich, daß der Linienzug 2 mehrere scharfe Ecken aufweist, von welchen eine mit der Bezugszahl bezeichnet ist« Ferner enthält der Linienzug 2 zwei verschiedene Arten von Kreuzungen bzw. Linienabzweigungen, wie dies bei 14 und 16 dargestellt ist. Durch diesen Verlauf des Linienzuges 2 ist es normalen Linienverfolgern und der zugehörigen, in der Zeichnung nicht dargestellten Schneid- und/oder Schweißvorrichtung nicht möglich, diesem Linienzug mit annehm- w barer Genauigkeit zu folgen.
Gemäß der Erfindung werden dem zu verfolgenden Linienzug mit Bezug auf den betreffenden Linienverfolger jegliche Zweideutigkeiten dadurch genommen, daß nacheinander verschiedene Teile des Linienzuges mit verschiedenen Abdeckungen abgedeckt werden. Eine typische Abdeckung ist in Fig* 2 dargestellt.
Die in Fig. 2 dargestellte Abdeckung aus durchsichtigem Material weist an bestimmten Stellen zwei verschiedene Arten von Bereichen auf. Die in der Zeichnung kreuzweise gestrichelt dargestellten Bereiche stellen längliche, schwarze, linienartige Bereiche gleichförmiger Breite dar, welche wesentlich breiter als die Linien des Linienzuges 2 sind. Die Breite der schwarzen linienartigen Bereiche 18 ist von den optischen
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Eigenschaften des betreffenden, nicht dargestellten Linienverfolgers abhängig.
Die in Fig» 2 durch helle Rechtecke 20 dargestellten Bereiche sind undurchsichtig und haben normalerweise eine weiße oder eine andere Farbe, auf welche der Linienverfolger A nicht anspricht. Die Aufgabe der Bereiche 20 ist es, jeweils diejenigen Teile des Linienzuges abzudecken, welche den Linienverfolger irreführen können.
Sowohl die schwarzen Bereiche 18 als auch die Zur Abdeckung dienenden Bereiche 20 können durch Tinte, Farbe oder andere undurchsichtige Stoffe gebildet sein und bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffilm, welcher an der Abdeckung 10 klebt,ohne daß hierfür ein besonderer Klebstoff erforderlich ist.
. Die Breite der Bereiche 18 ist derart gewählt, daß der Linienverfolger ihnen zwar folgen kann, jedoch infolge der Breite dieser Bereiche sich nicht genau auf die Mitte der Bereiche ausgerichtet halten kann. Der grundsätzliche Vorteil hierbei ist, Ί daß die vom Linienverfolger abgegebenen Signale, wefui dessen fotoempfindliche Elemente auf die schwarzen Bereiche 18 ge-
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richtet sind, eine merklich kleinere Amplitude haben als diejenigen Signale, welche vom Linienverfolger erzeugt werden, wenn er den Linien des Linienzuges 2 folgt.
Außer -den nachstehend beschriebenen Merkmalen ist der im Rahmen der Erfindung verwendete Linienverfolger an sich bekannt, weshalb dessen grundsätzliche Punktion nicht im einzelnen beschrieben wird«
Der Linienverfolger weist eine Vergleicherschaltung auf, welcher die von den fotoempfindlichen Elementen erzeugten Signale zugeleitet werden« Der Vergleicherschaltung wird außerdem ein Bezugssignal zugeführt, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Vergleicherschaltung jeweils dann ein Sperrsignal erzeugt, durch welches der Betrieb des zugehörigen Werkzeuges unterbrochen wird, wenn die von den lichtempfindlichen Elementen erzeugten Signale eine kleinere Amplitude aufweisen als das Bezugssignal, z.B. wenn der Linienverfolger auf einen der schwarzen Bereiche 18 ausgerichtet ist. Wenn die von den fotoempfindlichen Elementen erzeugten Signale eine größere Amplitude aufweisen als das Bezugssignal, z.B. wenn der Linienverfolger auf einen Teil des Linienzuges 2 ausgerichtet ist, so wird das genannte Sperrsignal wieder weggenommen, so daß das Werkzeug wieder in Tätigkeit gesetzt wird und an dem betreffenden
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Werkstück eine entsprechende Arbeit ausführt. Da das Werkzeug während den Zeitabschnitten jeweils keine Arbeit ausführt, während der Linienverfolger einem schwarzen Bereich 18 nachfährt, ist die geringe Nachfahrgenauigkeit der linienartigen Bereiche unbedeutend.
Die abdeckenden Bereiche 20 kommen jeweils an Ecken bzw· ™ Kurven und Kreuzungen zur Anwendung, so daß sie gegenüber den fotoempfindlichen Elementen des Linienverfolgers jeweils diejenigen Teile der betreffenden Linienkrümmung oder Kreuzung verdecken, welche vom Linienverfolger nicht nachzufahren sind. Die Bereiche 20 können entweder für sich oder in Verbindung mit den schwarzen Bereichen 18 Anwendung finden, wie dies bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Abdeckungen zu ersehen ist.
A Bei Verwendung der in Pig, 2 dargestellten Abdeckung 10, indem diese auf das Blatt 4 aufgelegt wird, arbeitet der Linienverfolger gemäß der Erfindung wie folgt:
Der Linienverfolger wird entweder von Hand oder automaitsch auf den Teil des schwarzen Bereiches 18 ausgerichtet, auf welchen in Pig, 2 ein "Startpfeil" 22 zeigt. Wenn nunmehr
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der Linienverfolger erregt wird, folgt er solange dem linienartigen Bereich 18, bis er an dessen Ende anlangt. Während dieses Bewegungsabschnittes erzeugt die Vergleicherschaltung des Linienverfolgers das obengenannte Sperrsignal, so daß das zugehörige Werkzeug, z.B. eine Schneid- und/oder Schweißeinrichtung, außer Betrieb ist und lediglich über die Oberfläche des betreffenden Werkstückes hinbewegt wird. Der betreffende abdeckende Bereich 24 dient zur Abdeckung φ
des mit Bezug auf die Zeichnung vertikalen Teiles an der oberen linken Ecke 12 des Linienzuges 2, so daß dieser Teil von dem Linienverfolger nicht wahrgenommen werden kann. Wenn demzufolge der Linienverf olger an dem mit Bezug auf die Zeichnung rechten Ende des schwarzen Bereiches l8 anlangt, kann er nur dem mit Bezug auf die Zeichnung horizontalen Teil des Linienzuges 2 folgen. Sobald der Linienverfolger auf den Linienzug 2 ausgerichtet ist, wird durch die verstärkten Signale des Linienverfolgers das genannte Sperrsignal be- j*
seitigt, so daß die zugehörige Schneid- und/oder Schweißeinrichtung eingeschaltet wird« Beim Nachfahren des Linienzuges 2 gelangt der Linienverfolger dann an eine Zweigstelle Da jedoch ein abdeckender Bereich 26 der Abdeckung 10 die vertikale Linie dieser Zweigstelle abdeckt, sieht der Linienverfolger nur die horizontal weiterlaufende dünne Linie, welcher er somit folgt.
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Wenn der Linienverfolger das rechte Ende der oberen horizontalen Linie des Linienzuges 2 erreicht, trifft er auf einen U-förmigen schwarzen Bereich 28„ Der Radius des schwarzen Bereiches 28 ist gleich groß oder größer als der kleinstmögliche Radius, welchem der Linienverfolger unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Genauigkeit folgen kann. Ein abdeckender Bereich 30 deckt mit Bezug auf den Linienverfolger
™ die vertikale Linie der oberen rechten Ecke des Linienzuges 2 ab. Sobald der Linienverfolger dem schwarzen Bereich 28 zu folgen beginnt, wird von der Vergleicherschaltung wieder das genannte Sperrsignal erzeugt, welches solange anhält, bis der Linienverfolger die mittlere horizontale Linie des Linienzuges 2 nachzufahren beginnt. Sobald dies der Fall ist, verhält sich der Linienverfolger wieder solange in der oben beschriebenen Weise, bis er die Kreuzung 16 erreicht. Hier ist jedoch ein weiterer abdeckender Bereich 32 vorgesehen, welcher von den
α genannten abdeckenden Bereichen 26 einen ausreichenden Abstand derart hat, daß zwar nicht der horizontale Teil des"Linienzuges 2 abgedeckt ist, jedoch die beiden vertikalen Teile des Linienzuges abgedeckt sind, so daß die Kreuzung auf den Linienverfolger keinen Einfluß hat» ·
Der Linienverfolger tastet auf diese Weise auch den übrigen horizontalen Teil des Linienzuges 2 ab, bis er einen
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U-förmigen, linienartigen schwarzen Bereich 34 erreicht. Hier wird der Linienverfolger entweder von Hand oder automatisch angehalten. Dann wird die in Fig. 2 dargestellte Abdeckung entfernt und durch die in Pig· 3 dargestellte Abdeckung ersetzt. Danach wird der Linienverfolger bei einem Startpfeil auf einen gekrümmten Teil eines schwarzen Bereiches 36 ausgerichtet, so daß der Linienverfolger bei seiner erneuten Erregung die vertikalen Linien des Linienzuges 2 wiederum in ähnlicher Weise sinusförmig nachzufahren beginnt, bis er anschließend einen schwarzen Bereich 40 erreicht, nach welchem der Linienverfolger angehalten wird.
Aus der Betrachtung der dem Linienverfolger durch die nacheinander aufgebrachten, in Fig. 2 und 3 dargestellten Abdeckungen vorgegebenen Wege ist ersichtlich, daß der Linienzug 2 von dem Linienverfolger vollständig nachgezeichnet bzw. nachgefahren wurde, wobei der Linienverfolger zusätzliche Verbindungswege zurückgelegt hat und jeweils während des Nachfahrens dieser Verbindungswege ein Sperrsignal erzeugt hat, so daß der Linienverfolger hinsichtlich des mit ihm zusammenwirkenden Werkzeuges, z.B. einer Schneid- und/oder Schweißeinrichtung, jeweils nur in der Weise wirksam wurde, daß von dem betreffenden Werkzeug lediglich der Linienzug 2
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reproduziert wurde, unabhängig von den vom Linienverfolger nachgefahrenen zusätzlichen Verbindungswegen.
Die genannten Stifte 6 können anstelle eines kreisrunden Querschnittes selbstverständlich auch jede andere, nicht kreisförmige QuerSchnittsform haben. Die Stifte 6 können dadurch genau angebracht werden, daß alle Abdeckungen auf das Blatt 4 gelegt werden und durch die ganze Anordnung hindurch ein geeignetes Lochwerkzeug getrieben wird, so daß in allen Schichten sich genau deckende öffnungen gleicher Form gebildet werden. Danach können dann die Stifte 6 an dem Blatt 4 befestigt werden, wobei die Stifte 6 jeweils die gleiche Form haben wie die genannten öffnungen, so daß man eine genaue Ausrichtung der Abdeckungen auf das Blatt 1J erreicht.
- Ik 1Q982W1094

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1.J Verfahren zum fotoelektrischen Nachfahren von mit
    ■ 1.1 —^
    scharfen Krümmungen, Abzweigungen und/oder Kreuzungen versehenen Linien- und/oder Randkantenzügen auf jeweils diese Linienbzw, Randkantenzüge vollständig aufweisenden Unterlagen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit dem betreffenden Linien- bzw. Randkantenzug versehene Unterlage mindestens zwei verschiedene Abdeckungen nacheinander derart aufgebracht werden, daß jeweils die den betreffenden Linienverfolger möglicherweise verwirrenden Teile des Linien- bzw. Randkantenzuges abgedeckt werden, und daß mittels des Linienverfolgers nacheinander jeweils nur die nicht abgedeckten, freiliegenden, eindeutig nachfahrbaren Teile des Linien- bzw. Randkantenzuges nachgefahren werden, bis schließlich der vollständige Liniene Randkantenzug nachgefahren ist«,
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Abdeckungen mindestens einen zusätzlichen Hilfslinienteil aufweist, welcher zwei Teile des Linien- bzw. Randkantenzuges miteinander verbindet und an keiner Stelle einen kleineren Radius hat als derjenige Radius, welchem der Linienverfolger genau folgen kann.
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    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die zusätzlichen Hilfslinienteile jeweils wesentlich breiter sind als der nachzufahrende Linienbzw. Randkantenzug selbst.
    M.Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Linienverfolgers jeweils dann ein Sperrsignal erzeugt wird, durch welches eine mit ihm zusammenwirkende Einrichtung abgeschaltet wird, wenn der Linienverfolger dem betreffenden Hilfslinienteil nachfährt,
    5ο Linienverfolger mit fotoempfindlichen Elementen zum Nachfahren von Linien- bzw. Randkantenzügen mit aufeinanderfolenden Teilen verschiedener Breiten, gekennzeichnet durch eine Vergleicherschaltung zum Unterscheiden der von den fotoempfindlichen Elementen jeweils erzeugten Signale, wenn diese Elemente den betreffenden, verschiedene Breiten aufweisenden Linien- bzw. Randkantenteilen nachfahren, wobei die Vergleicherschaltung Signale zur Steuerung einer angeschlossenen Einrichtung in Abhängigkeit von der jeweiligen Breite des jeweils verfolgten Teiles des Linien- bzw. Randkantenzuges liefert.
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    109824/109A
    6. Linienverfolger nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung jeweils dann die
    angeschlossene Einrichtung außer Betrieb setzende Signale erzeugt, wenn der Linienverfolger auf eine breitere Linie gerichtet ist.
    - 17 -
    !09824M09'*
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