DE2343336A1 - Verfahren zum automatischen ausrichten von objekten mit vorbestimmter geometrischer form auf einem flaechenhaften material und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum automatischen ausrichten von objekten mit vorbestimmter geometrischer form auf einem flaechenhaften material und anordnung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
S.Plainfield. New Jersey 07080 USA
Verfahren zum automatischen Ausrichten von Objekten mit vorbestimmter geometrischer
Form auf einem flächenhaften Material und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Optimieren der Ausrichtung von aus einem flächenhaften Material auszuschneidenden
Objekten unter Minimalisierung des Materialabfalls sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens.
Ein Verfahren zur Erzielung einer optimalen Ausrichtung einer aus einem Material auszuschneidenden Form ist in der
USA-Patentanmeldung Serial Number 66 533 vom 24.August 1970
beschrieben.
Das Problem, aus" flächenhaftem Material auszuschneidende
Objekte in optimaler Weise anzuordnen besteht in vielen Zweigen der Industrie. Ein Beispiel dafür ist die Herstellung
von Maschinenteilen oder mechanischen Teilen aus Blech, bei der geometrische Formen aus dem Blech
gestanzt oder geschnitten werden. Ein anderes Beispiel ist die Herstellung von Kleidungsstücken aus Tuch, bei
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der viele Duplikate eines geometrisch gleichgeformten
Teils eines Schnittmusters aus gewebtem Tuchmaterial ausgeschnitten werdei sollen. Es gibt auch Anwendungsfälle, in denen Teile aus Papier, Karton, Kunststoff
oder aus anderen flächenhaften Materialien ausgeschnitten werden. Bei Materialien mit hohen Eigenkosten oder bei
solchen Materialien, bei denen der Wert des Abfalls wegen der Kosten der wirksamen Aufbereitung für den erneuten
Gebrauch nicht hohh ist, ist jedes Verfahren zur Erzeugung einer optimalen Anordnung mit einem minimalen Abfallanteil
von großem wirtschaftlichem Wert.
Derzeit gibt es in den meisten Industrie zv/e igen kein definitives Verfahren zum optimalen Anordnen von Stücken
auf einem Material. Die verwendete Anordnung wird vollkommen empirisch hergeleitet. Aus einem starren Mustermaterial vorden
dabei tatsächliche Duplikate der gewünschten Objekte in voller Größe oder in einer maßstäblich veränderten Größe
hergestellt und von einem Fachmann von Hand solange in verschiedene Anordnungen gebracht, bis ein Ergebnis erzielt
ist, das ausreichend gut erscheint. In einigen Fällen sind Anordnungen mit Rechnerunterstützung erhalten worden, bei
denen ein Anzeigeschirm die Lags der die verschiedenen Objekte
darstellenden Umrißlinien anzeigt, während auch der prozentuale Anteil des verwendeten Materials numerisch dargestellt wird.
Der Fachmann gibt Anweisungen an den Rechner, die zeigen, in welcher Weise er die einzelnen Objekte umzuordnen wünscht,
woraufhin er den sich ergebenden ^Wirkungsgrad der Katerialverwendung
beobachtet. Er setzt dieses solange fort, bis er ein Ergebnis erzielt hat, das er für eine zufriedenstellende
Lösung hält.
Es ist bekannt, daß das allgemeine Problem der optimalen Anordnung unter Erzielung eines minimalen Abfalls äußerst
kompliziert ist. Ferner ist bekannt,daß ein Anordnungs-
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problem für gewisse gegebene Objektformen viele nicht einheitliche Lösungen haben kann. Wenn viele Objekte auf
einem Materialstück angeordnet werden sollen, müssen überdies die Lage und die winkelmässige Ausrichtung des
Objekts zur Erzielung eines korrekten Ergebnisses gleichzeitig optimiert werden. Allgemein müssen drei
Variable für jedes Objekt angegeben werden, nämlich seine Horizontalkoordinaten, seine Vertikalkoordinaten
und sein Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung. Die Horizontal-Vertikal-
und Winkelkoordinaten eines Objekts können als Bezugswerte genommen werden. Daher müssen sogar bei
der relativ einfachen Aufgabe der Anordnung von drei Objekten sechs Größen gleichzeitig zur Erzielung optimaler
Ergebnisse eingestellt werden.
Wegen genauerer Erörterungen des Problems der optimalen Anordnung sei auf die folgenden IBM New York Scientific
Center Reports Bezug genommen: Report Nr. 320-2006 "An Approach to the Two Dimensional, Irregular Cutting Stock
Problem" von R.C.Art, Jr., September 1966; Report Nr.320-2921 , "Marker Layout Problem Via Graph Theory " von Okan
Gurel, Januar 1968; und Report Nr. 320-2965 , "Circular
Graph of Marker Layout" von Okan Gurel, Februar 1969. Auch auf die in diesen Berichten genannten Literaturhinweise
sei Bezug genommen.
Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich in erster
Linie auf einen Fall, bei dem zwei gleichgeformte Objekte auf einem flächigen Material so ausgerichtet werden sollen,
daß das Material maximal ausgenützt wird und daß ein minimaler Anteil von unbrauchbarem Abfall entsteht. Die Beschreibung ist
zwar nur im Hinblick auf zwei Objekte abgefaßt, doch ist damit eine weit verbreitete, industriell bedeutende Situation
erfaßt, da die zwei Objekte der Beginn einer Kette mit
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unendlicher Länge sind, die der Anordnung entspricht, die dann vorhanden ist, wenn ein Teil aus einem langen Materialstreifen
ausgeschnitten oder ausgestanzt wird, wie es bei industriellen Blechstanzvorgängen oder auch bei der Herstellung
vieler Arten gleicher Teile aus Leder , Kunststoff, Tuch und anderen Materialien der Fall ist. Überdies kann
an allgemeinere Fälle herangegangen werden, wenn zunächst einmal eine optimale Anordnung von zwei Objekten gefunden
ist, worauf dann die Objektpaare in größeren Gruppen angeordnet werden können. Mit Hilfe der Erfindung soll zwischen
zwei benachbarten Teilen ein Sicherheitssteg vorgesehen werden, der in verschiedenen industriellen Anwendungsfällen eine
unterschiedliche Bedeutung hat.Ein Fall ergibt sich bei der Herstellung von Teilen aus Blech, bei der der Steg oder Abstand
aus Abfallmäterial zwischen den zwei Teilen dazu benötigt wird, daä Blechabfallgerippe zusammenzuhalten, damit
es sicher und in wirksamer Weise aus dem Stanzmechanismus heraustransportiert werden kann, der die nützlichen Teile
ausstanzt. Ein anderer Grund für einen Steg zwischen Teilen ergibt sich in der Bekleidungsindustrie, wo eine Nahttoleranz
längs des gesamten Randes eines Teils eines Schnittmusters erforderlich ist. Ein dritter Fall für
das Erfordernis eines Stegs rund um die Umrißlinie eines Teils ist dann gegeben, wenn der Rand des Materials
infolge des Schneid-oder Stanzvorgangs leicht verformt oder zusammengepreßt wird und ein gewisser Abstand zwischen
den Teilen notwendig ist, damit der Rand eines angrenzenden Teils nicht von den Verformungen des benachbarten Teils
beeinflußt wird.
Ferner soHmit Hilfe der Erfindung bei der Verwendung von
flächenheftem Material eine Anordnung mit optimalem Wirkungsgrad
mit größerer Geschwindigkeit und Genauigkeit erzielt werden als sie von einem sehr erfahrenen und urteilsfähigen
Fachmann unter Verwendung von maßstäblichen Modellen erzielt ■
werden können.
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Die Anordnung der Teile soll mit Hilfe der Erfindung in einer Form beschrieben werden, die mit elektronischen
Anordnungen kompatibel ist, damit das Bild des Ergebnisses auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre dargestellt
werden kann, Signale erzeugt werden, die zum Betreiben von Maschinen zum tatsächlichen Ausschneiden der Objekte
aus dem Material verwendet werden können oder digitale Signale zum Steuern verschiedener Werkzeugmaschinen zum
Ausschneiden oder Formen der Teile oder durch weitere Verarbeitung zum Herstellen der Werkzeuge für diesen Zweck
erzeugt werden können.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigen:
Fig.1 ein Diagramm eines Beispiels eines Einzelteils,
dessen Umrißlinie in einer vorbestimmten Richtung abgetastet wird,
Fig.1A und 1B graphische Darstellungen von Kurven, die sich
aus der Abtastung von Fig.1 ergeben,
Fig.2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zur Erzeugung eines Umhüllungssignals,
Fig.3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer
Schaltung zu Drehen eines Umrißliniensignals um einen vorbestimmten Drehwinkel,
Fig.4 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zum Speichern von Maximal- und Minimalwerten einer Kurve sowie der Differenz dieser Werte,
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Fig.5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zum Messen des optimalen Anordnungswinkels, des Vorschubs und der Fläche,
Fig.6A und 6B Darstellungen zur Veranschaulichung der Höhe und des Vorschubs,
Fig.7A und 73 Darstellungen zur Veranschaulichung des
Wechselvorschubs oder des Vorgangs bei der gleichzeitigen Behandlung von zwei Einzelteilen,
Fig.8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zum Feststellen einer äußeren Ecke in der Form eines Einzelteils,
Fig.9 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zum Ersetzen scharfer äußerer Ecken in der Form eines Einzelteils durch einen
cosinusförnigen Verlauf, und
Fig.10 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltung zur Erzeugung einer Cosinusschwingung
mit vorbestimmter Anfangsamplitude, Maximalamplitude und Frequenz.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Signale, die die geometrischen Horizontal- und
Vertikalkoordinaten darstellen, mit Hilfe der zu beschreibenden Anordnung verarbeitet. Allgemein sind solche Signale
elektrische Signale entweder in analoger oder in digitaler Form. Es ist jedoch bekannt, daß auch mit äquivalenten
Anordnungen unter Verwendung hydraulischer Signale oder fluidischer Signale und mit anderen Verfahren das gleiche
Ergebnis erzielt v/erden könnte. Für die nachfolgende
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Beschreibung sei angenommen, daß die Originalbeschreibung des Teils, die entweder einer Zeichnung auf einem Blatt Papier
oder von einer Zahlentabelle entnommen ist, in zwei Kurven umgewandelt worden ist, nämlich in die Kurve χ und in die
Kurve y. Eine Schaltungsanordnung, mit der dies erreicht werden kann, ist dem Fachmann bekannt; sie ist beispielsweise
in der oben erwähnten USA-Patentanmeldung Serial Number 66 533 vom 24.August 1970 beschrieben. Diese Kurven stellen
die momentanen Koordinaten eines Punkts dar, der die Umrißlinie des ^Te ils durchläuft, und ihre Spannung ändert sich
in Abhängigkeit von der Zeit. In einem besonderen Beispiel sei angenommen, daß der Punkt die Umrißlinie allgemein
gegen den Uhrzeigersinn durchläuft. Eine solche Umrißlinie ist in Fig.1 dargestellt, während in den Figuren 1A und 1B
die zwei Kurven dargestellt sind, die zur Beschreibung des die Umrißlinie durchlaufenden Punkts verwendet werden
können.
Die zwei Signale werden mit Hilfe von zwei Hauptoperationen verarbeitet.
Zunächst erfolgt eine Verarbeitung durch die in Fig.2 dargestellte Schaltung, die den Zweck hat, zwei neue
Signale zu erzeugen, die Umhüllungssignale genannt v/erden
und mit dem Bezugszeichen χ und £ bezeichnet sind; sie sind
in den Figuren 1., 1Λ und 1B mit gestrichelten Linien angegeben.
Sie zweite Hauptoperation ist die Drehung der Umhüllungslinie und der Originalumrißliniensignale, derart., daß eine Ausrichtung
mit optimalem Y/irkungsgrad bei der Verwendung des Materials erzielt wird, wie in den Fig.3 bis 6 dargestellt ist.
Nach Fig.2 hat die Gesamtanordnung die Wirkung, die Eingangssignale
χ und y so zu verarbeiten, daß die Ausgangssignale χ
und $ entstehen, die um einen Betrag größer (oder allgemein unterschiedlich) als die Originalumrißlinien ist, der von
einem innerhalb der Anordnung eingestellten Parameter gesteuert wird, wie unten noch genauer erläutert wird.
U 0 9 8 1 1 / 0 9 2 0
Die Schaltung von Fig.2 arbeitet folgendermaßen:
An den Eingang werden die zwei Signale χ und y angelegt. Diese Signale werden zunächst mit Hilfe von Differenzierschaltungen
10 und 12 differenziert, damit Signale erhalten
werden, die jeweils gleich der zeitlichen Ableitung der ursprünglichen Signale sind. Diese Signale werden dann
von Quadrierschaltungen 14 und 16 jeweils quadriert. Dann wird in einer Summierschaltung 18 die Summe dieser Signale
gebildet, und in derSchaltung 20 wird die Quadratwurzel erzeugt. Aus diesen Operationen ergibt sich ein Signal,
das in zwei gleiche Divisionsschaltungen 22 und 24 eingegeben
wird, in denen die zeitliche Ableitung des ursprünglichen Signals durch das sich aus dem Quadrier-, Summier-
und Wurzelbildungsvorgang ergebende Signal geteilt wird. Die aus den Divisionsschaltungen kommenden Quotientensignale
werden von MaßstabsäJiderungsachaltungen, die durch Potentiometer 26 und 28 dargestellt sind, hinsichtlich ihrer
Größe maßstäblich verändert. Die aus den Potentiometern und 28 kommenden Signale v/erden jeweils überkreuz an
Suminierschaltungen 30 und 32 angelegt, in denen sie mit
den ursprünglichen Koordinatensignalen der jeweils anderen Koordinate addiert werden. Es wird also das aus dem
Potentiometer 26 kommende , maßstäblich veränderte Signal in der Summierschaltung 32 mit dem Signal y
addiert, und das resultierende Signal y ist um einen Betrag versetzt worden, der mit der Einstellung des
Potentiometers 26 in Beziehung steht. Die Einstellung der Potentiometer wird von einer entweder mechanisch oder
elektronisch ausgeführten Vorrichtung 34 so gesteuert, daß die Einstellung jedes Potentiometers für alle
maßstäblich veränderten Werte gleich ist. Wenn die maßstäblichen Änderungen der Spannungen der Signale, die
die Koordinaten darstellen,in der Vorrichtung so erfolgt, daß ein Volt 2,5 cm längs der Koordinate proportional ist,
dann beschreiben die Ausgangssignale St und y eine Umhüllungslinie, die längs der gesamten, von den Eingangssignalen χ
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und y beschriebenen Originalumrißlinie um 2,5 cm größer
ist. Auf diese Weise wird der Betrag um den die Umhüllungslinie größer als die Originalumrißlinie ist, von der Einstellung
der Potentiometer 26 und 28 bestimmt.
Die Schaltungseinheiten 14, 16, 18, 20, 22 und 24 sind im allgemeinen notwendig; wenn die Abtastgeschwindigkeit
in tangentialer Richtung zur Umrißlinie jedoch in allen Abschnitten der Umrißlinie konstant ist (was erzielt v/erden
kann, wenn es notwendig ist), dann können die genannten Schaltungseinheiten weggelassen werden.
In vielen Fällen müssen sdiarfe Ecken in der Umrißlinie
des Teils besonders behandelt werden. Es ist erwünscht, scharfe Ecken in der Umrißlinie eines Teils durch einen
geeigneten Radius zu ersetzen, der so gewählt ist, daß das schließlich erzeugte Umhüllungssignal eine Form mit
weichen Übergängen aufweist, die in einem gleichen Abstand von den nächstliegenden Punkten der Umrißlinie des Teils
an allen Stellen verläuft. Ein Radius wird so gewählt, daß scharfe, äußere Ecken durch einen sehr kleinen Radius ersetzt
v/erden; scharfe , innenliegende Ecken werden durch einen Radius ersetzt, der gleich der gewünschten Breite des
Umhüllungssteges ist. Es wird hier nur der Vorgang beschrieben,
der beim Ersetzen einer äußeren Ecke angewendet wird, da der Vorgang zum Ersetzen einer inneren Ecke abgesehen
von Polaritätsänderungen und geringfügigen Änderungen der Größe gewisser Signale fast in der gleichen Vieise aufgebaut
ist.
Das Vorhandensein einer äußeren Ecke kann durch Verarbeiten
eines Signals festgestellt vrerden, das die Krümmung der Umfangslinie
beschreibt. Dieses Signal kann aus den Koordinatensignalen χ und y mit Hilfe der in Fig.8 dargestellten Schalturgs
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anordnung erzeugt werden. Diese Schaltungsanordnung enthält Differenzierschaltungen 100 und 102, Verzögerungsleitungen 104
und 106, Multipliziereinheiten 108 und 110, und eine
Summierschaltung 112 zur Erzeugung der Differenz der Ausgangssignale
der Multipliziereinheiten. Die Wirkung dieses Krümmungsdetektors ist derart, daß das Ausgangssignal bei ganz geraden
Abschnitten der Umfangslinie den Wert Null hat, während es in Abschnitten, in denen die Umfangslinie einen äußeren Bogen
darstellt, positiv und der Stärke der Krümmung proportional ist. Dies bedeutet, daß das positive Signal einem Fall entspricht,
bei dem die Umfangslinie nach links gekrümmt ist, wenn die Umfangslinie in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn
verfolgt wird. Die Verzögerungszeit jeder der zwei Verzögerungsleitungen 104 und 106 ist so gewählt, daß sie
zumindest gleich der kürzesten Zeit ist, die zum Durchlaufen einer scharfen Ecke erforderlich ist, wie von den
bestimmten zu. verwendenden Daten zu erwarten ist.
Ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Vorverarbeitung der Koordinatensignale χ und y zum Ersetzen der
scharfen Ecken durch eine glatte Krümmung ist in Fig.9 dargestellt.
Die Schaltungsanordnung von Fig.9 liegt vor der in Fig.2 dargestellten Schaltungsanordnung, und sie legt
ihre Ausgangssignale an die Schaltungsanordnung von Fig.2 an. Falls die Umfangslinie keine Krümmungen aufweist, werden
die Signale χ und y von der Schaltungsanordnung von Fig.9 nicht verarbeitet,sondern sie durchlaufen sie nur mit
einer Gesamtverzögerung von T Sekunden und verlassen sie mit Ausnahme der Verzögerung unbeeinflußt. Jedesmal, wenn
das Krümmungssignal vorhanden ist, dann wird es verarbeitet,
damit gewährleistet wird, daß seine Dauer nicht zu lang ist. Wenn die Dauer zu lang ist, dann zeigt dies an, daß
eine scharfe Ecke nicht vorhanden ist. Wenn eine scharfe Ecke vorhanden ist, dann wird ein cosinusförmiges Über-
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lagerungssignal erzeugt, das die Projektion eines 'bogen
förmigen Signals repräsentiert. Dieses Überlagerungssignal wird für eine angemessene Zeitdauer angelegt,
damit die ursprüngliche scharfe Ecke überbrückt wird. Diese Zeitdauer wird aufgezeichnet und zur Erzeugung
eines geeigneten Cosinussignals in den verzögerten Signalen χ und y verwendet. Diese Cosinussignale
stellen die Projektionen eines Kreises oder Bogens dar, und sie überbrücken auf diese Weise den Teil
der Umfangslinie, der ursprünglich eine scharfe Ecke war.
Das Krümmungssignal wird von einem Krümmungsdetektor 114
festgestellt, der so ausgeführt ist, wie in Fig.8 angegeben ist, und es wird von einer Diode 116 festgeklemmt, die gewährleistet,
daß nur positive Werte festgestellt v/erden. Das Signal wird dann durch eine Verzögerungsleitung 118 geschickt.
Ebenso wird dieses Signal über eine Differenzierschaltung 122 an einen Zeit-Spannungs-Umsetzer 123angelegt; dieser
ist typischerweise ein R-S-Flip-Flop, dessen Ausgangssignal
zur Erzeugung einer Rampe integriert wird. Dies ist eine häufig angewendete Schaltungsvorrichtung, so daß sie hier
im einzelnen nicht näher beschrieben wird.
Die Vorder- und Hinterflanken des Krümmungssignals werden
zum Starten und Anhalten des Zeit-Spannungs-Umsetzers verwendet. Wenn die am Ausgang des Zeit-Spannungs-Umsetzers
120 erscheinende Spannung einen von einer Vergleichsschaltung 124 voreingestellten Schwellenwert übersteigt,
dann gibt die Vergleichsschaltung 124 ein Sperrsignal ab, das das tatsächliche verzögerte Krümmungssignal am NOR-Glied
126 sperrt. Die Verzögerung der Verzögerungsleitung 118 ist so gewählt, daß sie größer als die minimale
gewünschte Krümmungssignaldauer ist. Wenn das Krümmungssignal ausreichend kurz ist, dann wird es vom NOR-Glied
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nicht gesperrt, da die Zeit, die das Rampenausgangssignal
des Zeit-Spannungs-Umsetzers 120 für das Erreichen des Schwellenwerts der VergleichsschaiÜung 124 benötigt, im
wesentlicl zn gleich der Verzögerung der Verzögerungsleitung
118 ist. Das "bedeutet, daß die Hinterflanke des Krümmungssignals die Rampe anhält, ehe Bie den Schwellenwert
erreicht, wobei die Hinterflanke an die Differenzierschaltung 128 zum Anhalten des Zeit-Spannungs-Umsetzers
angelegt wird. Die Vorderflanke des Ausgangssignals des NOR-Glieds 126 wird von einer Differenzier- und Klemmschaltung
130 verstärkt, damit ein Abtastimpuls S erzeugt wird, der an verschiedenen Stellen in der restlichen
Schaltungsanordnung verwendet wird. Überdies wird der Beginn des Krümmungssignals selbst zum Starten eines
weiteren Zeitgebers 132 verwendet, damit die Zeit bis zur Anwendung des verzögerten Krümmungssignals gezählt
wird. Ein Dauersignal, das die Länge des Krümmungsimpulses
anzeigt, wird ebenfalls an anderer Stelle der Schaltungsanordnung verwendet.
In Fig.9 ist die Verarbeitung des Koordinatensignals χ
im einzelnen dargestellt, obgleich auch das Koordinatensignal y hätte ausgewählt werden können, da jedes dieser
Signale für diesen Zweck geeignet ist. Zur Bestimmung der richtigen Zeitdauer, in der das Originalsignal durch
eine Cosinuskurve zu ersetzen ist, wird das Signal χ von einer Verzögerungsleitung 134 um eine Zeitdauer verzögert,
die gleich der Verzögerungszeit der dem Krümmungsdetektor 114 zugeordneten Verzögerungsleitungen 104 oder
106 und der dem NOR-Glied 126 zugeordneten Verzögerungsleitung 118 ist. Das derart verzögerte Signal wird
von der Differenzierschaltung 136 differenziert und von
einer Abtast- und Speicherschaltung 138 abgetastet, die mit Hilfe des Abtastimpulses S getriggert wird. Das der Steigung
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des Signals χ im Augenblick der Abtastung entsprechende konstante Signal wird einem Cosinusgenerator 140 zugeführt,
der ein Cosinussignal erzeugt, das eine Anfangssteigung auf we ist, die gleich der Anfangssteigung des Signals χ
im Abtastaugenblick ist. Die Amplitude und die Frequenz des Cosinusgenerators sind so voreingestellt worden, daß
sich die Projektion eines Bogens mit dem gewünschten Radius ergibt. Der Cosinusgenerator wird unten im Zusammenhang
mit Fig.10 noch genauer beschrieben. Die Ableitung des erzeugten Cosinussignals wird in der Differenzierschaltung
142 gebildet und mit der Ableitung des Signals χ in der Vergleichsschaltung 144 verglichen, die einen Impuls
abgibt, wenn die zwei Ableitungen gleich sind. Da die zwei Signale im Augenblick des Auftretens desAbtastimpulses S
natürlich gleich sind,, wird ein Sperrglied 146, an das der Abtastimpuls S angelegt ist, dazu verwendet, das Anlegen
eines falschen Signals zu diesem Zeitpunkt zu verhindern, da die benötigte Größe die Zeitdauer ist, die den Punkten
entspricht, an denen die Neigung des Signals χ glatt in die Neigung der Vorder- und Hinterflanken des als Ersatz verwendeten
Cosinussignals übergeht. Ein Zeit-Spannungs-Umsetzer 148 wird vom Abtastimpuls S getriggert und vom Ausgangssignal
der Vergleichsschaltung 144 angehalten. Das Spannungssignal, das der Zeit-Spannungs-Umsetzer 148 erzeugt, wenn er
angehalten wird, ist der Zeitdauer proportional, die zum Ersetzen des ursprünglichen Umfangsliniensignals durch den
Teil der Cosinuskurve erforderlich ist. Dieses Signal wird sowohl zur Berechnung des richtigen Zeitpunkts zum Umschalten
von der ursprünglichen Umfangslinie zur Cosinuskurve als auch zur Erzeugung der korrekten Dauer der Umschaltung verwendet.
In dem Zeitpunkt, in dem der Krümmungsdetektor 114 eine Krümmung feststellt, wird der Zeit-Spannungs-Umsetzer
getriggert, und er wirkt als Taktgeber. Die gesamte Verzögerungszeit des Signals vom Eingang zum Ausgang wird·
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mit T bezeichnet. In dem Kanal für das Signal y wird diese Verzögerung durch eine einfache Verzögerungsleitung 151
mit einer entsprechenden Verzögerungszeit T erzielt. In dem Kanal für das Signal χ ist eine zusätzliche Verzögerungsleitung
152 in Kaskade hinter die Verzögerungsleitung 144 geschaltet, und die Verzögerungszeit ist so
gewählt, daß die Summe der von den zwei Verzögerungsleitungen 134 und 152 bewirkten Verzögerungen gleich der
Gesamtverzögerungszeit T des anderen Kanals ist.
Der richtige Umschaltzeitpunkt wird dadurch bestimmt, daß zunächst an der Summierschaltung 154 die Differenz zwischen
der Dauer des vom Cosinusgenerator erzeugten Austauschsignals und dsr Dauer des ursprünglichen Krümmungsabschnitts gebildet
wird. Die Dauer des ursprünglichen Krümmungsabschnitts ist dem Ausgangssignal des Zeit-Spannungs-Umsetzers 120 proportional,
wenn dieser angehalten wird. Allgemein ist die Dauer der Cosinuskurve länger als die der ursprünglichen Krümmung.
Die Hälfte der oben angegebenen Differenz ist der Zeitwert, bei dem die Umschaltung auf die Cosinuskurve vor dem Auftreten
des ursprünglichen Krümmungsbereichs in der verzögerten Kurve stattfinden muß. Daher bewirkt ein Verstärker 156
eine maßstäbliche Änderung des Differenzsignals aus der Summierschaltung 154 um einen Faktor 0,5. Das Ausgangssignal
dieses Verstärkers wird dann in einer Summierschaltung 158 von einer konstanten Spannung subtrahiert, deren Größe dem Wert
der Gesamtverzögerungszeit T proportional ist. Die konstante Spannung wird von einer Spannungsquelle 160 geliefert.
Die tatsächliche Zeit der festgestellten momentanen Krümmung, die vom Zeit-Spannungs-Umsetzer 150 akkumuliert wird, wird
mit dem Ausgangssignal der Summierschaltung 158 in einer Vergleichsschaltung 162 verglichen, die in dem Zeitpunkt,
in dem die zwei Signale gleich sind, einen Ausgangsimpuls abgibt, wobei dieser Zeitpunkt dem Zeitpunkt entspricht,
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an dem der Sinuskurvenaustausch beginnen sollte. Zu diesem Zeitpunkt verursacht das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung
162 die Erzeugung eines Impulses durch die Flip-Flop-Schaltung 164. Das Setz-Ausgangssignal der Flip-Flop-Ausgangsschaltung
164 wird in einer Integrationsschaltung integriert und dann an eine Vergleichsschaltung 168 angelegt.
Das Ausgangssignal des Zeit-Spannungs-Umsetzers 148 wird ebenfalls an die Vergleichsschaltung 168 angelegt.
Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 168 wird dem
Rücksetzeingang der Flip-Flop-Schaltung 164 zugeführt, deren Setz-Ausgangssignal an eine Cosinuskurvenersatzschaltung
170 angelegt wird. Somit wird am Setz-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 164 ein Impuls erzeugt,dessen Dauer
gleich der für die Cosinuskurve erforderlichen Dauer ist, wie sie vom Ausgängssignal des Zeit-Spannungs-Umsetzers
gemessen wird.
Dieser am Setz-Ausgang auftretende Rechteckimpuls hat zur
Folge, daß zwei gleichartige Schaltungen 170 und 172 im Kanal für das Signal χ und im Kanal für das Signal -y
(1) das ankommende verzögerte Kurvensignal abschalten, das an eine Sperrschaltung 174 angelegt ist, und (2) einen
Cosinusgenerator starten, der dem in Fig.10 dargestellten Cosinusgenerator gleicht und der ein Signal mit der Dauer
des einmalig auftretenden Signals mit einer entsprechenden Steigung und Amplitude erzeugt, so daß dieses glatt sowohl
vor als auch nach der Wirkung der Flip-Flop-Schaltung 164 in das ankommende Signal übergeht. Dies wird dadurch erreicht,daß
(1) bei der Abtast- und Speicherschaltung 178 die Amplitude und (2) bei der Differenzierschaltung und
der Abtast- und Speicherschaltung 182 die Steigung des ankommenden Signals im Augenblick des Beginns des
Setz-Impulses abgetastet werden und daß die abgetasteten
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Amplituden- und Steigungswerte zum Einteilen der Größe
und der Steigung der Ersatzcosinuskurve verwendet werden, die während dieser Dauer erzeugt wird.
Die von den Schaltungen 170 und 172 abgegebenen Signale x^
und yd enthalten somit anstelle der ursprünglichen scharfen
Ecke eine glatte Verbindung aus einer entsprechenden Sinusoder Cosinuskurve, die den Bereich der Ecke an jeder der
zwei Signale ersetzt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Ersatzkurve an der Summierschaltung 184 eine Anfangsamplitude verliehen wird, wobei die Ersatzkurve durch die ·
Schalteinheit 186 zur Summierschaltung 188 durchgeschaltet wird. Wenn kein Ersatz bewirkt wird, läßt die Sperrschaltung
174 das ursprüngliche Signal χ nicht zum Ausgang durch. Diese Kurve kann dann von den weiteren hier beschriebenen Anordnungen
verarbeitet werden, und die Wirkung jeder Einstellung der Größe des Objekts besteht lediglich in einer
Vergrößerung oder Verkleinerung des Radius des Bogens, der die ursprüngliche scharfe Ecke ersetzt. Das Problem,
das sich auf Grund der Anwesenheit scharfer Ecken in den Kurven ergeben könnte, und die daraus entstehenden hohen
Werte der zeitlichen Ableitungen in der Schaltungsanordnung von Fig.2 werden somit beseitigt.
Fig.10 zeigt im einzelnen die Schaltung der Cosinusgeneratoren
140 und 176, die zur Erzeugung einer Kurve verwendet werden, die hinsichtlich der Steigung im Zeitpunkt der Aneinanderfügung
an die Eingangskurve angepaßt ist. Diese Schaltung wird betrieben, indem am Eingang 190 ein Schrittsignal mit
einer der gewünschten Steigung proportionalen Amplitude angelegt wird. Dieses Signal wird durch zwei Kanäle 192
und 194 verarbeitet. Im Kanal 192 wird das Signal mit einem konstanten Wert W mit Hilfe eines Verstärkers 196 multipliziert,
der auf eine gewünschte Winkelfrequenz der Cosinuskurve
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voreingestellt ist. Im zweiten Kanal 194 wird das Signal
in der Multiplizierschaltung 198 mit sich selbst multipliziert, damit das Quadrat des Signals erzeugt wird; dieses quadrierte
Signal wird dann in der Summierschaltung 200 von einem von
2 der Quelle 202 gelieferten konstanten Signal R subtrahiert,
das auf den Wert des Quadrats der gewünschten Amplitude R der Cosinuskurve voreingestellt ist. Dies entspricht
geometrisch dem Quadrat des Radius des gewünschten Bogens. Das resultierende Signal wird dann in einer Quadratwurzelschaltung
204 verarbeitet. Das Ausgangssignal dieser Schaltung 204 bewirkt die Einstellung der in einer der
Suinmierschaltungen 206 und 208 in einer Schleife von Integrationsschaltungen 210 und 212 verwendeten Amplitude,
und es wird auch in äer Summierschaltung 214 vom Ausgangssignal der Schleife subtrahiert, so daß die Kurve anfänglich
mit dem Wert Null beginnt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 126 wird der Integrationsschaltung 206 zur Einstellung
der Steigung des Cosinussignals zugeführt. Die Integrationsschleife enthält die zwei Integrationsschaltungen 210 und
212 und einen Verstärker 216 mit einer negativen Verstärkung, die gleich dem Quadrat der gewünschten Winkelfrequenz W
ist.
In der Technik der Analogrechner ist es bekannt, daß mit einer solchen Anordnung eine Cosinuskurve mit der
Frequenz W erzeugt werden kann, wobei die Amplitude und die ,Steigung dieser Kurve von den konstanten Anfangswerten erzeugt werden, die den Eingängen der zwei Summierschaltungen
208 und 206 von der Quadratwurzelschaltung 204 bzw. vom Verstärker 196 zugeführt werden.
Die Schaltung von Hg.2 ist in einer Form dargestellt, die
stets ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Umhüllungslinie erzeugt, die größer als die vom Eingangssignal beschriebene
Umfangslinie ist.'Wenn jedoch die Ausgangssummier-
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schaltungen 30 und 32 so eingestellt sind, daß die Differenz der ihr zugeführten zwei Signale gebildet wird, daß also
insbesondere das aus dem Potentiometer 26 oder dem Potentiometer 28 kommende Signal von dem ursprünglichen
Koordinatensignal der anderen Koordinate subtrahiert wird, dann ist die resultierende Urnhüllungslinie kleiner als
die ursprüngliche Umfangslinie. Es gibt mehrere industriell wichtige Anwendungsfälle für die Erzeugung einer Umhüllungslinie,
die gleichmässig kleiner als die ursprüngliche Umfangslinie
ist. Einer dieser Anwendungsfälle ist die Beschreibung der Form eine?, Stanzstempels zum Ausstanzen dieser gewünschten
Umfangslinie aus Blech oder aus anderem Material, da es in diesem Fall notwendig ist, eine bestimmte kleine Toleranz
zwischen dem Stanzstempel und einer Ausnehmung in dem Stanzgesenk beim Ausstanzen eines Teils aus Blech aufrecht zu
erhalten, damit die beste Arbeitsleistung erzielt wird. Ein anderer Fall ist das Strangpressen von Kunststoff oder
Metall durch eine Öffnung mit einer gegebenen Querschnittsform. Allgemein sind die endgültigen Abmessungen des stranggepressten
Teils nach dem Härten des Kunststoffs oder nach dem Kühlen des Metalls insgesamt geringfügig kleiner, da
das Lösungsmittel in dem Kunststoff verdampft bzw. thermische Ausdehnungswirkungen in dem Metall auftreten.
Der verbleibende Teil des hier beschriebenen Verfahrens nach der Erzeugung des Umhüllungssignals besteht darin,
die Umfangsliniensignale so zu verarbeiten, daß eine Ausrichtung für eine optimale Materialausnützung bestimmt wird.
Zur Erklärung der Gesamtanordnung ist es von Nutzen, zunächst zwei Teilabschnitte zu betrachten, die aus herkömmlichen
Schaltungsbauteilen und-vorrichtungen aufgebaut sind \ind
die an verschiedenen Punkten der Gesamtanordnung verwendet werden.
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Einer dieser Teilabschnitte ist eine Schaltungsanordnung, mit der Signale so verarbeitet werden können,daß sich die
Wirkung einer Drehung der Umfangslinie in der Ebene um einen gegebenen Winkel ergibt. Eine derartige Schaltungsanordnung
ist in Fig.3 dargestellt, in der zur maßstäblichen Veränderung der den Verlauf der Umrißlinie
darstellenden Signale χ und y Sinus- und Cosinusfunktionsgeberschaltungen verwendet werden. Schaltungen dieser Art
sind auf dem Gebiet der Analogrechner und auf dem Gebiet von Radaranlagen weit verbreitet; eine dieser Schaltungen
ist in der bereits erwähnten USA-Patentanmeldung Serial Number 66 533 vom 24.August 1970 im einzelnen beschrieben;
eine genaue Beschreibung wird hier nicht wiederholt. Es sei nur bemerkt, daß bei der Anlegung eines Signals, dessen
Größe einen gegebenen Drehwinkel (9 in Fig.3) darstellt, an den richtigen Eingang, die Ausgangssignale der zwei
Drehausgänge dieser Schaltung die Wirkung einer Drehung des ursprünglichen Eingangssignals um den gewünschten
Winkel in der Ebene repräsentieren.
Eine weitere Schaltungsanordnung, die zur Bestimmung von Maximal- und Minimalwerten verschiedener Signale während
des gesamten Arbeitsgangs sowie zur Bestimmung der Differenz zwischen den jeweiligen Maximal - und .Minimalwerten in
großem Umfang eingesetzt wird, ist in Fig.4 dargestellt. Das Grundverhalten dieser Schaltungsanordnung wird
dadurch erzielt, daß ein Kondensator über eine Diode mit einer solchen Polarität aufgeladen wird, daß die Spannung
entweder einen Maximalwert oder einen Minimalwert erreicht. Beispielsweise verursacht die Spannung des Eingangssignals
im oberen Teil der Schaltungsanordnung von Fig.4 eine Aufladung des oberen Kondensators 48, wenn sie ansteigt, doch
erfolgt keine Aufladung, wenn sie unter einen vorbestimmten Maximalwert abfällt, bei dem die Diode 44, durch die Strom
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fließt, in Sperrichtung vorgespannt wird. Der Kondensator hält somit den Maximalwert der angelegten Spannung während
der Periodendauer der Kurve aufrecht. Aus praktischen Gründen ist es zweckmässig, einen Trennverstärker 40 mit dem Verstärkungsfaktor
1 zum Abtrennen der Eingangssignalquelle von der Dioden-Kondensator-Schaltung ai verwenden. Wenn die
maximalen positiven und negativen Abweichungen der einzelnen Kurven in den entsprechenden Kondensatoren 48 und 50 einmal
gespeichert sind, dann kann ihre Differenz einfach durch eine Übliche Summierschaltung 52 erhalten und als zusätzliches
Ausgangssignal abgegeben werden. Wenn eine derartige Schaltung wiederholt verwendet werden soll, dann muß die Spannung an
den Kondensatoren 48 und 50 wieder auf einen Extremwert neu eingestellt werden, so daß sie wieder nach Bedarf auf den
Maximal- oder Minimalwert aufgeladen werden können. Dies ist in Fig.4 unter Verwendung eines Rückstellrelais 54
angegeben, das die zwei Kondensatoren 48 und 50 mit entsprechenden Hochspannungsversorgungsquellen 56 bzw. 58
mit den richtigen Polaritäten verbindet. In der Praxis können für die Wiedereinsteilung auch schnellere elektronische
Schalter verwendet werden.
Der Gesamtvorgang der automatischen Bestimmung des optimalen Drehwinkels für die Anordnung läßt sich nun im Zusammenhang
mit Fig.5 verstehen. Der Gesamtzweck der in Fig.5 dargestellten
Schaltungsanordnung besteht darin, sowohl das ebene Originalumfangsliniensignal als auch das Umhüllungssignal um eine Folge von Winkeln zu drehen, die sich über
alle möglichen Winkel oder über einen beschränkten Bereich verändern können. Bei diesem Vorgang werden die maximalen
und minimalen Koordinaten des Signals f der Umhüllungslinie bestimmt, damit die momentane Höhe eines Streifens
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gefunden wird, der zum Unterbringen des Einzelteils bei dem bestimmten Drehwinkel erforderlich ist. Gleichzeitig
führt ein anderer Abschnitt der in Fig.5 dargestellten
Schaltungsanordnung eine wiederholte Abtastung der Originalumfangslinie und der Umhüllungslinie aus, damit festgestellt
wird, wie groß der maximale Unterschied zwischen den Horizontalkoordinaten des Originalumfangsliniensignals und des Umhüllungssignals
ist. Dieser Wert, der in Fig.6 als horizontale Linie zwischen den zwei Punkten A und B angegeben ist,
entspricht dem Sprung oder dem Vorschub für das Einzelteil bei dem bestimmten Drehwinkel. Zusätzliche Abschnitte der
Schaltungsanordnung von Fig.5 bestimmen und speichern den
Wert des Winkels, für den das Produkt aus der Höhe und dem Vorschub einen minimalen Wert hat, also den Winkeln der
optimalen Anordnung.
Zur Betrachtung der Arbeitsweise der in Fig.5 dargestellten
Schaltungsanordnung seien zunächst zv/ei Gruppen von Signalen betrachtet, die durch den zuvor im Zusammenhang mit Fig.2
beschriebenen Vorgang verarbeitet worden sind. Diese Signale sindcks Originalumfangsliniensignal, das durch das Signal χ
und das Signal y repräsentiert wird, sowie das Umhüllungssignal , das durch die Signale χ und $ repräsentiert wird.
Diese Signale werden an gleichartige Drehschaltungen 60 und 62 angelegt, die in Fig.3 dargestellt sind. Ein Hauptzeitgeber
64 wird dazu verwendet, den Drehwinkel schrittweise in einer Folge von Werten weiter zu schalten, die für
den bestimmten Fall, für den das Einzelteil verwendet wird, geeignet sind. Oft bestehen keine Einschränkungen
hinsichtlich der Orientierung, so daß alle Orientierungen zwischen 0 und 180° betrachtet werden können (es sei
bemerkt, daß eine Drehung um 180° die Einzelteile umdreht und die Beziehung der Teile zueinander nicht beeinflußt).
Es ist daha* nicht notwendig, in Schritten über einen Bereich
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von 360° zu prüfen). Es gibt jedoch viele Fälle, in denen
die Orientierung auf einen gegebenen Winkelbereich beschränkt ist. Dies kann viele Ursachen haben. Auf dem Gebiet der
Metallverarbeitung ergibt sich beispielsweise eine Einschränkung daraus, daß das Metallteil bei einem nachfolgenden
Arbeitsgang gebogen werden muß. Die Biegeachse bei manchen Hartmetallteilen muß innerhalb eines kleinen eingeschränkten
Drehwinkels senkrecht zur Kornrichtung des Metalls verlaufen. Ein anderer Fall liegt beispielsweise beim Stanzen
verschiedener Materialien vor, bei dem die Richtung des Teils nicht um mehr als einen kleinen eingeschränkten Bereich von
einem gegebenen Winkel abweichen darf, da irgendein dekoratives Muster auf dein Teil vorhanden ist oder andere anisotrope
Eigenschaften vorliegen, die in einem bestimmten gegebenen Verhältnis zur Form des Teils stehen müssen. Dies kann vor
dem Betrieb der Anordnung voreingestellt v/erden.
Der Hauptzeitgebei· 64 verursacht das Weiterschalten des
von einem Treppen-Winkelgenerator 66 erzeugten Winkelwerts, und er erzeugt auch. Syncnronisierungs- und Schaltimpulse,
die für andere Zwecke verwendet werden. Die Schrittweite der vom Generator 66 erzeugten verschiedenen Winkeländerungen
wird gemäß den Genauigkeitsanforderungen und den Fähigkeiten der Maschinen voreingestellt, die schließlich zum fertigen
Ausstanzen oder Ausschneiden des Einzelteils verwendet werden.
Für jeden gegebenen Drehwinkel erzeugt der Hauptzeitgeber 64 auch einen Schaltimpuls an der Leitung 68, dessen Dauer so ist,
daß sie für eine vollständige Abtastung der Originalumfangslinie
und der Umhüllungslinie ausreicht, wobei dieses Signal an mehrere bei 70 allgemein dargestellte Torschaltungen angelegt
ist.Diese Torschaltungen lassen eine vollständige Umfangslinienabtastung
zu entsprechenden Aufzeichnungsspuren auf einer Aufzeichnungsplatte 72 über die Aufzeichnungsköpfe 73
zu.
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Die Verwendung einer magnetischen Aufzeichnungsplatte 72 ist
aus Zweckmässigkeitsgründen dargestellt, doch könnten auch andere Einrichtungen zum Aufzeichnen der Information verwendet
werden, etwa die Quantisierung und diskrete punktweise Speicherung der Daten in einem Magnetkernspeicher aus einzelnen
Kernen. Das Aufzeichnen dieser Information hat den Zweck, die wiederholte Abtastung des gleichen Signals zuzulassen,
ohne daß eine spezielle Synchronisierung gleichzeitiger x-Koordinaten der Originalumfangsliniensignale und der
Umhüllungssignale erforderlich ist.
Gleichzeitig mit der einen Abtastung der Umfangslinien zum Zweck der Aufzeichnung wird mit Hilfe der Einheit 74
eine Extremwertbestimmung der y-Koordinate der Umhüllungslinie ausgeführt, wobei die Einheit 74 vor dem Beginn der
Abtastung mittels eines Synchronisierungsimpulses aus dem
Hauptzeitgeber 64 zurrückgestellt worden ist. Das Arbeiten dieser im Zusammenhang mit Fig.4 genauer beschriebenen
Einheit hat die V/irkung, ein konstantes Signal zu erzeugen, das die Höhe der Umhüllungslinie darstellt, da sie an den
Differenzausgang der Schaltung von Fig.4 angeschlossen ist. Dieses Signal wird an eine Multipliziereinheit 76 angelegt,
in der es in einer noch zu beschreibenden Weise benutzt wird.
Nachdem die Umfangsliniensignale nun auf Spuren aufgezeichnet sind und für eine fortgesetzte Wiederabtastung
zur Verfügung stehen, wird eine wiederholte Prüfung dieser Signale mit Hilfe von zusätzlichen Teilen dieser Schaltungsanordnung
ausgeführt. Der Zweck dieser Abschnitte besteht darin, alle y-Verte vom niedrigsten bis zum höchsten Viert
des Umfangsliniensignals abzutasten, und bei jedem y-Wert die maximale Differenz zwischen dem x-Wert des OrJtinalumfangsliniensignals
und des Umhüllungssignals festzustellen.
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Diese Wirkung wird mit Hilfe eines sich langsam ändernden Rampensignals erreicht, das vom Treppengenerator 78
erzeugt wird. Die Länge jeder Stufe ist gleich der zum Wiedergeben der Aufzeichnung einer vollständigen Abtastung
des Umfangsliniensignals benötigten Zeit. Die Höhe jeder Stufe reicht aus, eine vollständige Abtastung aller y-Werte
zu gewährleisten. Anstelle eines Treppengenerators kann auch ein Rampengenerator verwendet werden. Dieser Rampengenerator
wird von einem Synchronisierungsimpuls aus dem Hauptzeitgeber 64 (ebenso wie der Treppengenerator) ausgelöst,
wobei dieExtremspannungswerte der Rampe so voreingestellt sind; daß der gesamte von dem Einzelteil eingenommene Vertikalbereich
überstrichen wird. Die Abtastung erfolgt sehr langsam im Vergleich zu der zum Abspielen der Aufzeichnung einer vollständigen
Abtastung des Umrißliniensignals mittels der Leseköpfe 80 erforderlichen Zeit. Daher kann die Rampenspannung
so betrachtet werden, als hätte sie einen im wesentlichen gleichmässigen Wert während jeder einzelnen Abtastung des
Umfangsliniencignals.
Wenn das Umfangsliniensignal abgetastet wird, werden die
y-Koordinatensignale von der ursprünglichen Umfangslinie
und von der Umhüllungslinie an gleichartige Vergleichsschaltungen 82 und 84 angelegt. Diese Vergleichsschaltungen,
die auf dem Gebiet der elektronischen Schaltungen in großem Umfang angewendet werden, empfangen ein zusätzliches Eingangssignal
vom Treppengenerator 78. Die Ausgangsklemmen der Vergleichsschaltungen 82 und 84 führen nur dann ein Ausgangssignal,
wenn die zwei Eingangssignale hinsichtlich ihrer Amplitude und ihrer Polarität übereinstimmen. Daher tritt
der von den Vergleichsschaltungen 82 und 84 zu den UND-Gliedern 86 und 88 geleitete Impuls nur dann auf, wenn der
y-Wert der Abtastkoordinate gleich dem Momentanwert der Treppenspannung ist.
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Damit die Messung des Abstandes AB von Fig.6 gewährleistet
wird, schaltet eine Flip-Flop-Schaltung 90 die UND-Glieder und 88 abwechselnd so, daß die Umhüllungslinie bei der Aufwärtsabtastung
der Umfangslinie festgestellt wird, vährend die Originalumfangslinie während der Abwärtsabtastung
festgestellt wird. Das bedeutet, daß die Flip-Flop-Schaltung 90 bei der Aufwärtsabtastung der Umfangslinien
das UND-Glied 88 so schaltet, daß der y-tfert der UmhüTlungslinienabtastkoordinate
festgestellt wird, wenn er gleich dem Wert der Treppenspannung ist. Nach der Feststellung
_ .dieses y-Wertes wird die Flip-Flop-Schaltung 90
mit Hilfe des Ausgangssignals aus einer Verzögerungsleitung 92 gekippt,dessen Länge so bemessen ist, daß gewährleistet
wird, daß der y-Wert des Originalumfangsliniensignals größer als der derzeitige Wert der Treppenspannung ist. Wenn er
nicht größer wäre, würde der kürzere Abstand zwischen der Urahüllungslinie und der ursprünglichen Umfangslinie anstelle
des- größeren Abstandes gemessen. Nach dem Kippen der Flip-Flop-Schaltung
90 wird das UND-Glied 86 so geschaltet, daß der y-Wert der Abtastkoordinate der Originalumfangslinie
festgestellt wird, wenn er gleich dem Wert der Treppenspannung ist. Wenn also längs einer Seite der Umfangslinie
nach oben gefahren wird, werden die y-Werte erhöht, Und die y-Werte der Umhüllungslinie werden festgestellt,
während beim nach unten Fahren längs der anderen Seite der Um'fangslinie die y-Werte erniedrigt werden und die
y-Werte der Originalumfangslinie festgestellt werden. Da die Länge jeder Stufe gleich einer vollständigen Abtastung
der Umfangslinie ist, werden die richtigen y-Werte für die Umhüllungslinie und die Originalumfangslinie bei
jeder Stufe festgestellt.
An den jeweiligen Zeitpunkten, an denen die y-Werte der Umhüllungslinie und der Originalumfangslinie festgestellt
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werden, werden die entsprechenden x-Werte mitHilfe von
Abtast- land Speicher schaltungen 9h und 96 abgetastet und
zu der in Fig.4 dargestellten Extremwertfeststellungsschaltung 98 übertragen. Diese Schaltung, die für jede
Wiederholung der abgetasteten Uiafangslinie mit Hilfe eines Zeitsteuerimpulses auf der Leitung 100 von der
Aufzeichnungsplatte 92 zurückgestellt wird, hat die Wirkung, an ihrem Differenzausrang den maximalen Differenzwert für die x-Koordinaten der Originalumfangsliniensignale
und der Umhüllungsliniensignale bei einem gegebenen Wert der y-Koordinate abzugeben. Dieser Maximalwert entspricht
dem Vorschub oder der Schrittweite, die für die Horizontalbewegung
der Teile erforderlich ist, die in einer Anordnung nebeneinanderliegen. Dies ist in Fig.6 mit Hilfe der horizontalen
Linie zwischen den Punkten A und B angegeben.
Das den Vorschub oder die Schrittweite repräsentierende Signal, das von der Extremwertfestetellungsschaltung 98
abgegeben wird, wird an einem der Eingänge der Multiplizierschaltung 76 angelegt, wo es mit dem Höhensignal
aus der Extremwertfeststellungsschaltung Ik multipliziert
wird. Das resultierende Signal entspricht der Fläche, das für jedes Teil als Rechteck mit einer gegebenen Vorschubbreite
und-höhe erforderlich ist. Diese Fläche enthält die Fläche des Teils selbst und die Fläche des Abfalls,
der vorhanden sein kann, v/eil das Teil nicht genau rechtwinklig geformt ist. Das Flächensignal wird am Ende jeder
Abtastung der Umfangslinie in der Abtast-und Speicherschaltung
102 mit Hilfe des an die Leitung 100 angelegten ZeitSteuerimpulses abgetastet.
Dieses Flächensignal nimmt für einen der optimalen Anordnung entsprechenden bestimmten Drehwinkel einen Iliniraalwert an.
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Mit Hilfe des restlichen Abschnitts der Schaltungsanordnung
von Fig.5 wird dieser Minimalwert festgestellt, indem das
Flächensignal durch den entsprechenden Kanal der Extremwertfeststellungsschaltung
104 von Fig.4 verarbeitet wird. Anschließend wird die Ableitung dieses Signals in einer
Differenzierschaltung 106 gebildet. Eine Gleichrichterschaltung 108 liefert ein Signal, wenn das Flächensignal
abnimmt, oder negativer wird. Wenn das Flächensignal ansteigt wird das aus der Differenzierschaltung 106 kommende positive
Ableitungssignal über die Gleichrichterschaltung 108 nicht
übertragen. Wenn das Flächensignal abnimmt, veranlaßt das aus der Gleichrichterschaltung 108 kommende Signal
eine Abtast-und Speicherschaltung 110, den Wert des Winkels abzutasten und zu speichern, der dann vom
Treppengenerator 66 erzeugt wird. Wenn der Hauptzeitgeber 64 seine gesarate Arbeitsfolge durchlaufen hat,
so daß der Drehwinkel durch den gewünschten Bereich weitergeschaltet worden ist,dann entspricht das Ausgangssignal
der Abtast- und Speicherschaltung 110 dem zuletzt vorgekommenen Winkel, bei dem eine Abnahme des Flächensignals
stattgefunden hat. Dies ist der. Winkel der minimalen Fläche oder der optimalen Ausnützung für dieses bestimmte
Teil innerhalb des gegebenen Drehwinkelbereichs.
Zur Klarstellung und weiteren Erläuterung der Bedeutung einiger der in Fig.5 dargestellten Signale sei auf Fig.6
verwiesen. Das Diagramm des gedrehten Teils in Fig.öA
zeigt die Originalumfangslinie sowie eine horizontale Linie zwischen den Punkten A und B, die dem Vorschubsignal
entspricht. Die x-Koordinaten der Punkte A und B entsprechen den zwei in die Extremwertschaltung 98 von Fig.5
eingegebenen Signalen. Die Länge der Linie vom Punkt A zum Punkt B in Fig.6 entspricht dem aus der Schaltung 98 kommenden
Signal. Die zwei Punkte an der Oberseite und an der Unterseite
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der mit einer gestrichelten Linie in Fig.6 angegebenen
Umhüllungslinie sind die Maximal- und Minimalwerte des Verlaufs des Umhüllungssignals. Diese zwei Signale werden
in der Extremwertfeststellungsschaltung Ik von Fig.5 gespeichert,
und ihre Differenz, nämlich das Höhensignal wird von der Mittelklemme dieser Schaltung abgegeben.
In Fig.6B ist angegeben, wie die tatsächliche optimale Ineinanderfügung zweier benachbarter Teile erfolgen würde,
falls ein Einzelteil vorliegt, das in Form eines Kreises mit einem an einem Rand ausgeschnittenen Bogen ausgeführt
ist.
Als zusätzliches Beispiel der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens und der hier beschriebenen Anordnung ist
in Fig.7 die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens
bei einem Fall dargestellt, bei dem Einzelteile unter Anwendung eines Wechselvorschubs oder in mehrfacher
Kombination hergestellt werden. Dies ist ein Vorgang, der in der metallverarbeitenden Industrie und auch in
vielen anderen Zweigen der Industrie häufig angewendet wird, wobei bekannt ist, daß zwei Teile gleichzeitig
hergestellt werden können, indem sie in unterschiedlicher Ausrichtung angeordnet werden oder ein Teil aus einem
Abschnitt eines Materialstreifens hergestellt werden kann, worauf das Abfallstück umgedreht und ein zweites Mal durch
die Maschine zur Erzeugung einer zweiten Folge von Einzelteilen geschickt wird, die im Abfallbereich der ursprünglichen
Lochungen liegen. Diese Teile werden typischerweise, jedoch nicht zwingend, dadurch hergestellt, daß sie abwechselnd
um einen Winkel von 180° bezüglich der benachbarten ineinanderverschachtelten Teile angeordnet werden.
Die gleiche allgemeine Lösungsmöglichkeit gilt für Teile, deren Form sich für die Herstellung von drei, vier oder
mehr Teilen auf einmal eignet.
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Fig.7A jseigt zwei ineinanderverschachtelte T-förmige
Teile, von denen eines um einen Winkel von 180° gedreht ist. Die Punkte ¥ und X der zwei Umfangslinien können
ebenso wie die Punkte X, Y und Z zur Erzeugung einer einzigen Umfangslinie verbunden werden, die die Kombination der
zwei T-förmigen Teile darstellt. Die Gesamtumfangslinie kann exakt in der gleichen Weise wie die Umfangslinie eines
tatsächlich einteiligen Teils mit Hilfe der oben beschriebenen Anordnung des oben beschriebenen Verfahrens behandelt
werden. Daher wird für die Ausrichtung der Kombination der zwei T-förmigen Teile im Hinblick auf eine optimale Ausnutzung
des Materials eine gemäß der Darstellung von Pig.7A geformte Urahüllungslinie erzeugt.
Es ist möglich, Werkzeuge zum Ausstanzen der beiden T-förmigen
Teile bei einem Durchlauf desMaterialstreifens durch das Werkzeug herzustellen. Dies ist unter dem Ausdruck
"Zwei auf einmal" zu verstehen. Andrerseits ist es auch möglich, ein Werkzeug so zu bauen, daß aus dem
Streifen mit der in Fig.7B angegebenen Breite nur ein Teil ausgestanzt wird, nämlich das in Fig.7B mit 1 bezeichnete
Teil.Nachdem dieser Vorgang beendet ist, wird das Abfallmaterial endweise umgedreht und für einen zusätzlichen
Durchlauf v/ieder durch das Werkzeug geschickt, wobei nun aus dem Rest des Materialstreifens die in Fig.7B mit
2 bezeichneten Teile ausgestanzt werden.
In der obigen Beschreibung sind zwar bestimmte Möglichkeiten zum Rückstellen von Schaltungen am Ende gewisser sich wiederholender
Zyklen im Verlauf des Arbeitsablaufs angegeben worden, doch kann dies auch auf andere Weise erreicht werden.
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Ferner ist zu erkennen, daß die verschiedenen oben beschriebenen Verzögerungseinrichtungen mit Hilfe von Aufzeichnungs-Wiedergabe-Einrichtungen
oder mit Hilfe von digitalisierenden Speichern verwirklicht werden könnten. Tatsächlich könnten alle oben beschriebenen Vorgänge mit
Hilfe eines Programms verwirklicht werden, das in einem digitalen Allzweckcomputer abläuft.
Patentansprüche
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Claims (45)
1. Anordnung zum automat!, sehen Ausrichten von Objekten mit
einer vorbestimmten geometrischen Form auf flächenhaftem Material, wobei die Umfangslinie dieser Form von Umfangsliniensignalen
entsprechend dem Koordinatenort repräsentativer Punkte der Umfangslinie wiedergegeben sind, gekennzeichnet
durch Signalerzeugungseinrichtungen, die in Abhängigkeit von den Umfangslinien-Signalen Umhüllungsliniensignale
erzeugen, die einer Umfangsform entsprechen, die zumindest von Teilen der Umfangslinie des Objekts um einen
vorbestimmten V/ert abweichen, und Berechnungseinrichtungen, die in Abhängigkeit von den Umfangsliniensignalen und von
den Umhüllungssignalen diejenige Ausrichtung des Objekts
bestimmen, die einem optimalen Ausnutzungsgrad des flächenhaften Materials entspricht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß die
Berechnungseinrichtungen Anordnungen zum Bestimmen des Winkels enthalten, bei dem sich die optimale Ausrichtung
ergibt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsliniensignale und die Umhüllungsliniensignale elektrische
Signale sind,
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die_Umhüllungslinie außerhalb der Umfangslinie des Objekts
liegt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllungslinie innerhalb der Umfangslinie des Objekts
liegt.
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6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Berechnungseinrichtungen Anordnungen vorhanden sind,
die die Umfangslinien- und Umhüllungsliniensignale um einen vorbestimmten Drehwinkel in mehreren Winkelschritten
drehen, so daß gedrehte Umfangslinien- und Umhüllungsliniensignale entstehen, daß Höhenberechnungseinrichtungen vorhanden sind, die auf die gedrehten Umrißliniensignale zur
Bestimmung der Höhe und der gedrehten Umhüllungslinie bei Jedem der Winkelschritte ansprechen, daß Sprungberechnungsein
richtungen vorgesehen sind, die auf die gedrehten Umfangslinien-und
UmhUllungsliniensignale zur Bestimmung des maximalen horizontalen Abstandes zwischen der gedrehten
Umfangslinie des Objekts und der zugehörigen Umhüllungslinie bei jedem -der Winkelschritte ansprechen, und daß
Berechnungseinrichtungen zur Berechnung der optimalen Ausrichtung auf die Ausgangssignale der Höhenberechnungseinrichtungen
und der Sprungberechnungseinrichtungen so ansprechen, daß sie diejenige Ausrichtung des Objekts
bestimmen, bei der sich der optimale Ausnutzungsgrad des flächenhaften Materials ergibt.
7. Anordnung nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
vorbestimmte Drehwinkel 360° beträgt.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,ddß in
den Sprungberechnungseinrichtungen Speichereinrichtungen zum Speichern der gedrehten Umfangslinien- und Umhüllungsliniensignale
bei jedem der Winkelschritte vorhanden sind, daß in diesen Sprungberechnungseinrichtungen ferner Abtasteinrichtungen
vorhanden sind, die auf diese gespeicherten Signale so ansprechen, daß der horizontale Abstand zwischen
der gedrehten Umfangslinie des Objekts und der Umhüllungslinie bei aufeinanderfolgenden ausgewählten, vertikal verschobenen
Punkten längs der Vertikalausdehnung des Objekts bei jedem der Winkelschritte abgetastet wird, und daß in den
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Sprungberechnungseinrichtungen erste Feststellungseinrichtungen vorhanden sind, die auf die Ausgangssignale
der Abtasteinrichtungen so ansprechen, daß der gleiche maximale Horizontalabstand zwischen der gedrehten
Umfangslinie des Objekts und der dazugehörigen Umhüllungslinie bei jedem der Winkelschritte festgestellt wird.
9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtungen zum Berechnen der optimalen
Ausrichtung Multipliziereinheiten zum Multiplizieren der Ausgangssignale aus den Höhenberechnungseinrichtungen und
den Sprungberechnungseinrichtungen zum Bilden eines Flächensignals bei jedem der Winkelschritte enthalten
und daß ferner zweite Feststellungseinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Flächensignale derart ansprechen,
daß bei allen Winkelschritten das Minimumflachensignal
festgestellt wird, damit diejenige Ausrichtung des Objekts bestimmt wird, bei der sich der optimale Ausnutzungsgrad
des fläohenhaften Materials ergibt.
10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtungen einen Winkelsignalgenerator zur
Erzeugung einer Folge von WinkelSignalen entsprechend den
mehreren Winkelschritten enthalten und daß die Berechnungseinrichtungen Speichereinrichtungen enthalten, die in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen der Berechnungseinrichtungen zum Berechnen der optimalen Ausrichtung den
der Ausrichtung mit optimalem Wirkungsgrad entsprechenden Winkelschritt speichern.
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsliniensignale des Objekts repräsentative Punkte
längs der Umfangsform im kartesisehen Koordinatensystem
angeben und daß die Umfangsliniensignale des Objekts eine
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den Abszissen der Punkte entsprechende erste Signalmenge und eine den Ordinaten dieser Punkte entsprechende zweite
Signalmenge enthalten.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtungen erste und zweite Differenzierschaltungen
zum Bilden der zeitlichen Ableitung der ersten und zweiten Signalmengen enthalten daß erste Verarbeitungseinrichtungen zum Kombinieren der ersten Signalmenge mit
den Ausgangssignalen der zweiten Differenzierschaltung vorgesehen sind, und daß zweite Verarbeitungseinrichtungen zum
Kombinieren der zweiten Signalmenge mit den Ausgangssignalen der ersten Differenzierschaltung vorgesehen sind, wobei die
Ausgangssignale der ersten Verarbeitungseinrichtungen den Abszissenwerten von repräsentativen Punkten längs der
Umhüllungslinie entsprechen und die Ausgangssignale der zweiten Verarbeitungseinrichtungen den Ordinatenwerten von
repräsentativen Punkten längs der Umhüllungslinie entsprechen.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten uid zweiten Verarbeitungseinrichtungen Summierschaltungen
zum Addieren der an sie angelegten Signale zur Bildung von
■ UmhüllungsSignalen entsprechend einer Umhüllungslinie, die
größer als die Umfangslinie des Objekts ist, enthalten.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verarbeitungseinrichtungen eine Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren der Ausgangssignale aus der
zweiten Divisionsschaltung von der ersten Signalinenge
enthalten und daß diß.zweiten Verarbeitungseinridtungen
eine Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren der Ausgangssignale aus der ersten Divisionsschaltung von der zweiten
Signalmenge enthalten, so daß Umhüllungssignale entsprechend
einer Umhüllung, die kleiner als die Umfangslinie des Objekts ist, gebildet werden.
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15. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalerzeugungseinrichtungen erste und zweite Maßstabsänderungsvorrichtungen
zum jeweiligen maßstäblichen Ändern der Ausgangssignale der ersten und zweiten Differenzierschaltung
eithalten.
16. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in
den Signalerzeugungseinrichtungen erste und zweite Quadrierschaltungen zum Quadrieren der Ausgangssignale
der ersten und zweiten Differenzierschaltungen enthalten sind, daß die Signalerzeugungseinrichtungen eine Summier-Bchaltung
zum Summieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Quadrierschaltungen enthalten, daß die Signalerzeugungseinrichtungen
ferner Wurzelbildungseinrichtungen zum Berechnen der Quadratwurzel des Ausgangssignals der Summierschaltungen
enthaltei4aß die Signalerzeugungseinrichtungen
ferner erste und zweite Divisionsschaltungen zum Dividieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Differenzierschaltungen
durch das Ausgangssignal der Wurzelbildungseinrichtung enthalten, daß die ersten Verarbeitungseinrichtungen
die erste Signalmenge mit den AusgangsSignalen der zweiten Divisionseinrichtung kombiniert und daß die
zweite Verarbeitungseinrichtung die zweite Signalmenge mit den Ausgangssignalen der ersten Divisionseinrichtung
kombiniert, so daß die Ausgangssignale der ersten Verarbeitungseinrichtung
den Abszissenvrerten von repräsentativen Punkten längs der Umhüllurgslinie entsprechen, während die
Ausgangssignale der zweiten Verarbeitungseinrichtung den Ordinatenwerten von repräsentativen Punkten längs der
Umhüllungslinie entsprechen.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Verarbeitungseinrichtungen Summierschaltungen
zum Addieren der an sie angelegten Signale zur Bildung von Umhüllungssignalen entsprechend einer Umhüllungslinie, die
größer als die Umfangslinie des Objekts ist, enthalten.
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18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verarbeitungseinrichtungen eine Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren der Ausgangssignale aus der
zweiten Divisionsschaltung von der ersten Signalmenge
enthalten und daß die zweiten Verarbeitungseinrichtungen eine Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren der Ausgangssignale
aus der ersten Divisionsschaltung von der zweiten Signalmenge enthalten, so daß Umhüllungssignale entsprechend
einer Umhüllung, die kleiner als die Umfangslinie des Objekts ist, gebildet werden.
19v Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtungen erste und zweite
Maßstabsänderungsvorrichtungen zum jeweiligen maßstäblichen Ändern der Ausgangssignale aus den ersten und zweiten Divisionsschaltungen
enthalten.
20. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch v/eitere Signalerzeugungseinrichtungen, die in Abhängigkeit von
den Umfangsliniensignalen des Objekts diejenigen Signale,
die scharfen Ecken in der Umfangslinie des Objekts entsprechen durch Ersatzsignale ersetzen, die zur Folge haben,
daß die Uinhüllungsliniensignale in einem im wesentlichen
gleichen Abstand vom nächstliegenden Punkt der Umfangsliniensignale
des Objekts an allen Stellen verlaufen.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die v/eiteren Signalerzeμgungseinrichtungen eine in Abhängigkeit
von den Umfangsliniensignalen des Objekts das Vorhandensein scharfer Ecken in den Umfangsliniensignalen feststellende
Feststellungseinrichtung enthalten, daß in den \^eiteren
Signalerzeugungseinrichtungen Berechnungseinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Feststellungseinrichtung und auf
die Umfangsliniensignale des Objekts derartig ansprechen, daß sie die Größe der Ersatzsignale und den genauen Punkt, an
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dem die Ersatzsignale anstelle der Umfangsliniensignale einzusetzen sind, feststellen, und daß Ersatzsignalerzeugungseinrichtungen
vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den Berechnungseinrichtungen die Ersatzsignale erzeugen
und sie in die Umfangsliniensignale des Objekts einfügen.
22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umfangsliniensignale des Objekts repräsentative Punkte längs der Umfangsform im kartesischen Koordinatensystem
angeben und daß die Umfangsliniensignale des Objekts eine den Abszissen der Punkte entsprechende erste Signalmenge
und eine den Ordinaten dieser Punkte entsprechende zweite Signalmenge enthalten.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die in den weiteren Signalerzeugungseinrichtungen enthaltene
Feststellungseinrichtung folgende Teile enthält: Erste und zweite Differenzierschaltungen zum Bilden der
zeitlichen Ableitung der ersten und zweiten Signalmengen, erste und zweite Verzögerungseinrichtungen, die die Ausgangssignale
der ersten bzw. zweiten Differenzierschaltungen um eine Zeitdauer verzögern, die wenigstens der zum Abtasten
der scharfen Ecken benötigten Zeitdauer entspricht, eine erste Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der Ausgangsschaltung
der ersten Differenzierschaltung mit den Ausgangssignalen der zweiten Verzögerungseinrichtung, eine zweite
Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der Ausgangssignale der zweiten Differenzierschaltung mit den Ausgangssignalen
der ersten Verzögerungseinriditurg und Verarbeitungseinrichtungen
zum Kombinieren des Ausgangssignals der ersten Multiplizierschaltung mit dem Ausgangssignal der
zweiten Multiplizierschaltung zum Herleiten eines der Krümmung der Umfangslinie des Objekts entsprechenden
Krümmungssignals.
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24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Summierschaltung enthält,
die das Ausgangssignal der ersten Multiplizierachaltung
vom Ausgangssignal der zweiten Multiplizierschaltung derart subtrahiert, daß das Krümmungssignal die Anwesenheit einer
äußeren Ecke in der Umfangslinie des Objekts anzeigt.
25. Verfahren zum automatischen Ausrichten von Objekten mit einer vorbestimmten geometrischen Form auf einem flächenhaften
Material, wobei die UmfangsTinie der Form von Umfangsliniensignalen
entsprechend dem Koordinatenort repräsentativer Punkte der Umfangslinie ausgedrückt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Umfangsliniensignalen des Objekts Umhüllungsliniensignale erzeugt v/erden,
die einer Umfangslinie entsprechen, die wenigstens von einem Teil der Umfangslinie des Objekts um einen vorbestimmten
Wert abweicht, und daß in Abhängigkeit von den Umfangsliniensignalen des Objekts und von den Uinhüllungsliniensignalen
die Ausrichtung des Objekts berechnet wird, die dem optimalen Ausnutzungsgrad des flächenhaften
Materials entspricht.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Berechnung der Winkel bestimmt wird, bei dem der optimale Ausrichtungsv/irkungsgrad auftritt.
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsliniensignale des Objekts und die Umhüllungsliniensignale
elektrische Signale sind.
28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Umhü]
lungslinie außerhalb der Umfangslinie des Objekts liegt.
29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umhüllungslinie innerhalb der Umfangslinie des Objekts liegt.
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30. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Berechnung die Umfangsliniensignale des Objekts
und die Umhüllungssignale durch einen vorbestimmten Bereich von Ausrichtungswinkeln zur Erzeugung gedrehter Umfangslinien-
und Umhüllungsliniensignale gedreht werden, in Abhängigkeit von den gedrehten Umhüllungsliniensignalen
die Höhe der gedrehten UmhüTlungslinie bei jedem der
Winkelschritte bestimmt wird, in Abhängigkeit von den gedrehten Umfangslinien- und Umhüllungsliniensignalen der
maximale horizontale Abstand zwischen der gedrehten Umfangslinie des Objekts und der zugehörigen Umhüllungslinie bei
jedem der "Winkelschritte bestimmt wird, und in Abhängigkeit
von dem sich bei der Berechnung der Vertikalhöhe und bei der Berechnung des maximalen Horizontalabstandes ergebenden
Ausgangssicnalen die Ausrichtung des Objekts bestimmt wird,
die den optimalen Ausnutzungsgrad des flächenhaften Materials entspricht.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte V/inkelbereich volle 180° beträgt.
32. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsliniensignale des Objekts repräsentative Punkte
längs der Umfangsform im kartesischen Koordinatensystem angeben und daß die Umfangsliniensignale des Objekts eine
den Abszissen der Punkte entsprechende erste Signalmenge und eine den Ordinaten dieser Punkte entsprechende zweite
Signalmenge enthalten.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalerzeugung in ersten und zweiten Differentiationsschritten die zeitlichen Ableitungen der ersten und zweiten
Signalmengen gebildet werden, die erste Signalmenge und die sich bei dem zweiten Differentiationsschritt ergebende
Ausgangssignale in einem ersten Kombinierungsschritt
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kombiniert werden, damit Ausgangssignale erhalten werden, die den Abszissen von repräsentativen Punkten längs der
Umhüllungslinie entsprechen, und die zweite Signalmenge mit den sich aus dem ersten Differentiationsschritt ergebenden
Ausgangssignalen in einem zweiten Kombinationsschritt kombiniert werden, damit Ausgangssignale erhalten werden, die
den Ordinaten von repräsentativen Punkten längs der Umhüllungslinie
entsprechen.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kombinationsschritten jeweils die dabei kombinierten Signale
so addiert werden., daß Umhüllungsliniensignale entstehen,
die einer Umhüllungslinie entsprechen, die größer als 'die Umfangslinie des Objekts ist.
35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Kombinationsschritt die sich bei dem zweiten Divisionsschritt
ergebenden Ausgangssignale von der ersten Signalmenge subtrahiert v/erden und daß bei dem zweiten Kombinationsschritt
die sich toi dem ersten Divisionsschritt ergebenden .Ausgangssignale von der zweiten Signalgruppe subtrahiert
werden, damit Umhüllungsliniensignale entstehen, die einer Umhüllungslinie entsprechen, die kleiner als die
Umfangslinie des Objekts ist.
36. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Signalerzeugung erste und zweite Maßstabsänderungsschritte zum maßstäblichen Ändern der sich bei der Durch führung
der ersten und der zweiten Differentiationsschritte ergebenden Ausgangssignale ausgeführt v/erden.
37. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Signalerzeugung folgende Schritte ausgeführt werden: Erste und zweite Quadrierungsschritte zum Quadrieren der
sich bei der Durchführung der ersten und zweiten Differentiationsschritte ergebenden Ausgangssignale, eine Summierung
der sich bei ö.en ersten und zweiten Quadrierungsschritten '
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ergebenden Ausgangssignale, die Bildung der Quadratwurzel des sich bei dem Summierschritt ergebenden Ausgangssignals
und erste und zweite Divisionsschritte zum Dividieren der sich bei den ersten und zweiten Differentiationsschritten
ergebenden Ausgangssignale durch die sich bei dem Quadratwurzelbildungsschritt
ergebenden Ausgangssignale, daß bei dem ersten Kombinationsschritt die erste Signalmenge mit
den sich bei dem zweiten Divisionsschritt ergebenden Ausgangssignalen kombiniert werden, damit Ausgangssignale erhalten
werden, die den Abszissen von repräsentativen Punkten längs der Umhüllungslinie entsprechen, und daß bei dem zweiten
!Combinationsschritt die zweite Signalmenge mit den sich
aus dem ersten Divisionschritt ergebenden Ausgangssignalen
kombiniert werden, damit sich Ausgangssignale ergeben, die den Ordinaten von repräsentativen Punkten längs der Umhüllungslinie
entsprechen.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kombinationsschritten jeweils die dabei kombinierten
Signale so addiert werden, daß Umhüllungsliniehsignale entstehen, die einer Umhüllungslinie entsprechen, die
größer als die Umfangslinie des Objekts ist.
39. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Kombinationsschritt die sich bei dem zweiten
Divisionsschritt ergebenden Ausgangssignale von der ersten Signalmenge subtrahiert v/erden und daß bei dem zweiten
Kombinationsschritt die sich bei dem ersten Divisionsschritt ergebenden Ausgangssignale von der zweiten Signalgruppe
subtrahiert werden, damit Uinhüllungsliniensignale entstehen, die einer Umhüllungslinie entsprechen, die kleiner
als die Umfangslinie des Objekts ist.
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7 3 Λ Ί 3 3
40. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalerzeugung erste und zweite Maßstabsänderungsschritte
zum maßstäblichen Ändern der sich bei der Durchführung der ersten und zweiten Divisionsschritte ergebenden
Ausgangssignale ausgeführt werden,
41. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Signalerzeugungsschritt ausgeführt wird, bei
dem in Abhängigkeit von den Umfangsliniensignalen des Objekts die scharfen Ecken in der Umfangslinie entsprechenden Signale
durch Ersatzsignale ersetzt werden, die zur Folge haben, daß die UmhUllungsliniensignale in einem im v/esentlichen
gleichen Abstand vom nächstliegenden Punkt der Umfangsliniensignale
des Objekts an allen Punkten verlaufen.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß
bei dem weiteren Signalerzeugungsschritt in Abhängigkeit von den Umfangsliniensignalen die Anwesenheit scharfer
Ecken in diesen Signalen festgestellt wird, in Abhängigkeit von dieser Feststellung die Dauer der Ersatzsignale und
die genaue Zeit, zu der die Ersatzsignale in die Umfangsliniensignale des Objekts einzufügen sind, bestimmt v/erden
und in Abhängigkeit von dem Bestimmungsschritt die Ersatzsignale erzeugt und in die Umfangsliniensignale
des Objekts eingefügt werden.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsliniensignale des Objekts repräsentative Punkte
längs der Umfangsfora in kartesischen Koordinatensystem
angeben und daß die Umfangsliniensignale des Objekts eine den Abszissen der Punkte entsprechende erste Signalmenge
und eine den Ordinaten dieser Punkte entsprechende zweite Signalmenge enthalten.
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" 43 " 7343336
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Feststellungsschritts erste und zweite
Differentiationsschritte zur Bildung der zeitlichen Ableitung der ersten und zweiten Signalmeiigen ausgeführt
werden, daß in Abhängigkeit von den ersten und zweiten
Differentiationsschritten erste und zweite Verzögerungsschritte zur Verzögerung der sich aus der Durchführung
der ersten und zweiten Differentiationsschritte ergebenden Ausgangssignale durchgeführt werden, wobei die Verzögerung
um eine Zeitdauer ausgeführt wird, die wenigstens so lang wie die zum Abtasten der scharfen Ecken erforderliche Zeit
ist, daß die sich bei der Durchführung des ersten Differentiationsschritts und des zweiten Verzögerungsschritts
ergebenden Ausgangssignale in einen ersten Multiplikationsschritt miteinander multiplMert werden, daß die Ausgangssignale
des zweiten Differentiationsschritts und des ersten Verzögerungsschritts in einem zweiten Multiplikationsschritt miteinander multipliziert v/erden, und daß das sich
aus dem ersten Kultiplikationsschritt ergebende · Ausgangssignal mit dem sich aus dem zweiten Multiplikationsschritt
ergebenden Ausgangssignal in einem Verarbeitungsschritt so kombiniert werden, daß ein der Krümmung der Umfangslinie
des Objekts entsprechendes Krümmungssignal hergeleitet wird.
45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verarbeitungsschritt eine Summierung ausgeführt
wird, bei der das sich aus dem ersten Multiplikationsschritt ergebende Ausgangssignal von dem sich aus dem
zweiten Multiplikationsschritt ergebenden Ausgangssignal
subtrahiert v/ird, so daß das Krünunungssignal die Anwesenheit
einer äußeren Ecke in der Umfangslinie des Objekts anzeigt.
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