DE2119262A1

DE2119262A1 - Verfahren zur Steuerung geometriegebundener Prozesse

Info

Publication number: DE2119262A1
Application number: DE19712119262
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. 2800 Bremen Eusterbrock
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker GmbH, 2800 Bremen
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1972-11-02

Description

Verfahren zur Steuerung geometriegebundener Prozesse Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines durch eine Datenverarbeitungsanlage gesteuerten geometriegebundenen Prozesses, insbesondere Verfahren zur numerischen Steuerung von NC-Maschinen.
Die Steuerung geometriegebundener Prozesse, insbesondere die Steuerung von NC-Maschinen, erfordert zz. noch beträchtlichen Aufwand.
Dieser Aufwand ist im wesentlichen dadurch begründet, daß jeder Prozeß nicht nur in technologischer Hinsicht sondern auch im Hinblick auf die Geometrie eines herzustellenden Produktes programmiert werden muß.
Während die Programmierung eines Prozesses in bezug auf die Technoloo j von der jeweils eingesetzten NC-Maschine abhängt, ist es üblich, die Geometrie eines Werkstückes nach Programmiersprachen, z.B. APT zu programmieren. Mit den bekannten Programmiersprachen ist aber eine vollständige Definition einer Werkstück-Geometrie nicht möglich, da diese die Geometrie eines Werkstückes mit Hilfe von Werkzeugwegen definieren. Ein Teilprogramm, z.B. nach APT, stellt aber keine Definition einer Werkstück-Geometrie dar, denn von einer solchen wird gefordert, daß jede gewünschte Information über ein Werkstück von einer Datenverarbeitungsanlage abruftber sein muß.
Eine Folge von Werkzeugwegen kann diese Forderung aber nicht erfüllen.
Deshalb ist es - wie bereits erwähnt - notwendig, jeder NCkWaschine nicht nur Befehle für den technologischen Prozeß zuzuleiten sondern auch die Geometrie durch bestimmte Werkzeugwege für jede NC-Maschine neu zu programmieren.
Dieses Verfahren ist aber dann von großem Nachteil, wenn Werkstücke nacheinander auf verschiedenen Nc4schinen bearbeitet werden.
Da weiterhin die bekannten Verfahren zur Steuerung von NC-Maschinen ihren Einsatz erst zu einem relativ späten Zeitpunkt, und zwar erst bei der Herstellung geometrisch definierter Erzeugnisse gestatten, ist diese Tatsache ebenfalls als Nachteil anzusehen; denn es ist grundsätzlich möglich, numerische Verfahren gleich nach der Definationsphase eines Werkstückes einzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren vorzusehen, das bei seiner Anwendung einen großen wirtschaftlichen Nutzen gegenüber den bekannten-vrmöglicht.
ErfindungsgemäB wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Werkstück durch numerische Daten vollständig definiert wird und diese Daten einem Geometrie-Prozessor zugeleitet werden und daß die im Geometrie-Prozessorerarbeiteten Daten einem eine NG4flaschine steuernden ProzeB-Prcszessor zugeleitet werden, dem zur Verarbeitung der zugeführten Daten entspI-schende auf die Technologie der jeweiligen No-Maschine bezogenen Daten zugeleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dXn großen Vorteil, die Geometrie- und Prozeß-Programmierung getrennt vorzunehmen. Dadurch wird die Geometrieprogrammierung und die ProzaRprogrammierung wesentlich vereinfacht. Die vollständige Definition einer Werkstück-Geometrie erfolgtudasei durch numerische Definition der Begrenzungsflächen und der Topologie. Ferner ergibt sich der sehr große Vorteil, daß die Geometrie eines Werkstückes nur einmal programmiert zu werden braucht und für jeden Prozeß zur Verfügung steht. Alle Prozesse zu einem Werkstück können sich somit auf dasselbe Geometrieprogramm stützen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild für ein erstes Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens u n d Figur 2 ein Blockschaltbild für ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfinduno.
Im ersten Anwendungsbeispiel nach Figur 1 werden die Daten zur vollständigen Geometriedefinition einem Geometrie-Prozessor 10 zugeleitet.
Innerhalb des Geometrie-Prozessors 10 werden diese Daten nach'einem bestimmten Programm verarbeitet. Die so verarbeiteten Daten stehen damit im Geometrie-Prozessor 10 zur Verfügung und können bei Bedarf von einem Prozeß-Prozessor 11 abgerufen werden. Diesem ProzeE-Prozessor 11 werden weitere auf die Technologie der jeweiligen NCk.laschine bezogene Daten zugeleitet, die künftig als Prozeß-Input bezeichnet werden. Der Prozeß-Prozessor 11 erarbeitet aus den Daten des Prozeß-Inputs und den vom Geometrie-Prozessor 10 zugeführten Daten die zur automatischen Prozeßsteuerung notwendigen Daten, die an die zugehörige NC-Maschine zu ihrer numerischen Steuerung weitergeleitet werden.
Als NC-Maschinen können numerisch steuer-are Zeichenmaschinen, numerisch steuerbare Fräsmaschinen oder beibenge andere Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Die NC-Maschinen sind dabei gewöhnlich mit einem Post-4rozessor versehen. Zur Steuerung der NC Maschine 14 gelangen z.B. die Daten des Prozeß-Inputs 17 zum Prozeß-Prozessor 11, während zur Steuerung der NCAMaschine 15 oder 16 die entsprechenden Daten des Prozeß-Inputs 18 oder 19 dem Prozeß-Prozessor 11 zugeführt werden.
Bei diesem Anwendungsbeispiel ist es sowohl möglich, eine als auch alle drei NO-'.aschinen anzusteuern. Dieses Anwendungsbeispiel eignet sich sehr gut für eine zentrale Steuereinrichtung von NC-Maschinen.
Figur 2 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem im Unterschied zu dem nach Figur 1 drei Prozeß-Prozessoren 11, 12, 13 verwendet werden.
Dieses Ausführungsbeispiel gewährleistet eine größere Unabhängigkeit der Prozesse in den NCkJaschinen voneinander.
Die numerischen Daten eines Werkstücks haben den Zweck, seine Geometrie als Input erklärbar zu machen, wobei unter Input die einzugebende Datenmenge verstanden wird. Das Programm, mit dem die eingegebenen Daten in den Prozessoren verarbeitet werden, wird durch die sogenannte Softwarew definiert. Um vom Prozessor verstanden zu werden, muß der Input in einer bestimmten Art definiert sein. Das Programm zur Verårbeitung der eingehenden Daten kann um so weniger umfangreich gestaltet werden, je weniger Möglichkeiten es für die Art der Inputdefinition gibt. Es muß aber dem Benutzer die Möglichkeit gegeben sein, eine bestimmte Grundinformation in verschiedener Art als Input zu erklären.
Eine Grundinformation ist z.B. eine Begrenzungsfläche eines Körpers.
Durch die erfindungsgemäße Trennung der Daten ergibt sich die große Möglichkeit, die Daten der Geometrie-Ir;rmationen von größeren Baugruppen zur Archivierung zu speichern, :a durch diese Trennung die Informationsmenge der Körperdefinition drastisch reduziert wird.
Da dem Geometrie-Prozessor somit die Informationen einer ganzen Baugruppe zur Verfügung steht, ergibt sich die große Möglichkeit, EDV-Methoden bei der Betriebsorganisation anzuwenden. Weiterhin können diese Daten vor dem Abruf'für irgendeinen Produktionsprozeß zur Steuerung von Großzeichenanlagen oder großflächigen Darstellungen vcn Körperkonturen verwendet werden. Bei der Produktion selbst können die geometrischen Daten zum Abruf von Fräs-, Dreh- oder beliebiger anderer Prozesse zur Verfügung stehen. Es ist auch möglich, diese Daten zur Fertigungs- und/oder Qualitätskontrolle zu benutzen. Weiterhin können diese Daten durch Fernübertragung an entfernte NC-Maschinen geleitet werden.
Ein weiterer Vorteil ist schließlich die Tatsache, daß die Geometrie-Programmierung vom Konstrukteur selbst vorgenommen werden kann, während die Prozeß-Programmierung in den zuständigen Fac hab teilungen der Produktion erstellt werden kann. Die Geometrie-Programmierung erfolgt dabei durch numerische Definition der Begrenzungsflächen und der Topologie des Werkstückes. Das Werkstückes wird hierbei in als Metakonvexbereiche bezeichnete Teilbereiche aufgelöst, die je für sich durch Elementarränder so definiert sind, daR diese raumbeschränkend wirken. Die Definition der Elementarränder erfolgt dabei mit Hilfe einer mathematischen Funktion dreier Unabhängiger, wobei das Randinnere durch die Bedingung Funktion kleiner oder größer als Null definiert ist. Das Werkstück entsteht dann durch Addition und Subtraktion solcher Metakonvexbereiche.
Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahrtn zur Steuerung eines durch eine Datenverarbeitunsanlage gesteuerten gesmetrienebundenen Prozesses, insbesondere Verfahren zur numerischen Steuerung von NC-Maschinen, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Werkstück durch numerische Daten vollständig definiert wird und diese Daten einem Geometrie-Prozessor (io) zugeleitet werden und daß die im Geometrie-Prozessor (io) verarbeiteten Daten einem eine No-Maschine (14, 15, 16) steuernden Prozeß-Prozessor (11) zugeleitet werden, der zur Verarbeitung der zugeführten Daten entsprechende auf die Technologie der jeweiligen NC-Maschine (14, 15, 16) bezogene Daten empfängt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die vollständige Definition einer Werkstück-Geometrie durch numerische Definition der Begrenzungsflächen und der Topologie erfolgt.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die numerisrhe Topologie eines Werkstückes durch Additun und/oder Subtraktion von Metakonvexbereichen erfolgt.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daX die Matakonvextereiche durch Auflösung eines Werkstückes in Teilbereiche erfolgt die je für sich durch Elementarränder derart definiert sind, daß jeder Elementarrand raumbeschränkend wirkt.
5. ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruchew dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elementarrinder durch eine mathematische Funktion von drei Unabhängigen definiert sind, und daß das Randinnere durch die Bedingung Funktion kleiner oder größer als Null" definiert ist.