DE2419451A1

DE2419451A1 - Machine tool optical feeler unit - uses surface edge contour projected onto photo elements to provide positioning motor signals

Info

Publication number: DE2419451A1
Application number: DE2419451A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schneider
Original assignee: SCHNEIDER
Current assignee: SCHNEIDER
Priority date: 1974-04-23
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1975-11-06

Abstract

The optical feeler unit is for following drawn curves for machine tools and automatic welding plants. By evaluation of the surface edge projected on to photo elements control signals are supplied to positioning motors such that the corresponding movement takes place tangentially to the evaluated surface edge. The photo currents corresponding to the projection of the surface edge on to photo elements are altered in such a way, via an analogue and digital network, and dependent upon the direction of the tangents to the selected surface edges, that the control signals for the positioning motors are likewise adjusted. One motor has a fixed adjustable speed, independent of the momentary tangent direction, and the other motor is sensitive to the dark-light process.

Description

Optische Abtasteinheit Die Erfindung betrifft eine , zum Nachfahren ezeichneter Kurven für Werkzeugmaschinen und Sohweißautomaten geeignete optische Abtasteinheit, welche durch Auswertung eines auf Fotoelemente projezierten Flächenrandes Steuersignale für Stellrotoren (X,Y-achsen) dergestalt liefert, daß die dabei entstehende Bewegung tangential zum Rand des ausgewerteten Flächenrandees erfolgt.Optical scanning unit The invention relates to one for tracking drawn curves for machine tools and automatic welding machines suitable optical Scanning unit, which by evaluating a surface edge projected onto photo elements Control signals for servo rotors (X, Y-axes) are supplied in such a way that the resulting Movement is tangential to the edge of the evaluated surface edge.

Beim verstellen von Werkstücken durch Werkzeugmaschinen, bzw. unregelnäßig geformter Blechstücke durchSchweißautomaten ist es zweckmäßig, die Umrisse dieser Teile aufzuzeichnen, und mittels einer geeigneten blesevorrichtung durch die Uaschine auf das Werkstück zu übertragem. Die o. g. btasteinheit kommt hierfür als geeignet i Frage.When adjusting workpieces by machine tools, or irregularly formed sheet metal pieces by automatic welding machines, it is useful to trace the outlines of these To record parts, and by means of a suitable reading device through the machine to be transferred to the workpiece. The above The pushbutton unit is suitable for this i question.

is ist bekannt daß herkömmliche Abtastvorrichtungen den o. g. Zweck erfüllen. (s. Pat. Nr. 1255 185, Fat. Nr. 1297 968).It is known that conventional scanning devices achieve the above. purpose fulfill. (see Pat. No. 1255 185, Fat. No. 1297 968).

Hierbei wurden jedoch komplizierte mechanische Drehmechanismen und Schwenkspiegelsysteme verwendet, die die Abtasteinheiten unnötig verteuerten.However, complicated mechanical rotating mechanisms and Used oscillating mirror systems, which made the scanning units unnecessarily expensive.

Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, die bisherigen Abtastsysteme zu vereinfachen, sowie durch eine rein elektronisches auswertung die Störanfälligkeit zu verringkern.The invention is based on the task of the previous scanning systems to simplify, as well as the susceptibility to failure through a purely electronic evaluation to decrease.

Diese Aufgabe wird erfundungsmäßig auf folgende Weise gelöst: Die durch projektion des Flächenrandes auf Fotozellen entstehenden Fotoströme werden durch ein analoges und ein digitales Netzwerk, abhängig von der Richtung der Tangenten am Rand des ausgewählten Flächenstücks in 3teuersignale für Stelimotoren derart verändert, daß jeweils einem Stellmotor eine feste einstellbare Geschwindigkeit, deren Größe unabhängig von der momentanen Tangentenrichtung ist, vorgegben wird, und der andere S Siellmotor sich am Hell-Dunkel-Überganc. einregelt. Die Fotoelemente werden hierfür in Form von zwei konzentrischen Flächen angeordnet.This object is achieved according to the invention in the following way: The photocurrents generated by projecting the edge of the surface onto photocells through an analog and a digital network, depending on the direction of the tangents at the edge of the selected area in 3 control signals for actuator motors like this changed that each one servomotor a fixed adjustable Speed, the size of which is independent of the current tangent direction, is given, and the other S siellmotor is at the light-dark transition. regulates. For this purpose, the photo elements are arranged in the form of two concentric surfaces.

Mindestens eine dieser Flächen wird aus mehreren Fotoelementen derart zusammengesttzt, daß die entstehenden renulinien in twa mit den achsen eines durch das Flächenzentrum gelegten Koordinatensystems zusam enfallen.At least one of these areas is composed of several photo elements in such a way that the resulting renulinien in twa with the axes of a coordinate system laid down by the surface center coincide.

An Stelle von Fotoelementen können auch beliebige andere Lichtempfindliche Bauelemente verwendet werden.Any other light-sensitive elements can also be used instead of photo elements Components are used.

Es ist zweckmäßig, den Umlaufssinn, mit dem die gezeichnete Fläche umfahren wird ebenfalls elektronisch festzulege.I)ies wird durch anlegen eines entsprchenden Eingangssignals an das digitale DEetzwerk erreicht.It is useful to use the sense of rotation with which the drawn area Avoiding is also to be determined electronically. I) This is done by creating a corresponding Input signal to the digital D network.

Das Anfahren der zu umfahrenden Flache wird beim Gebrauch von Richtungstastern bzw. Stuerhebeln dadurch erleichtert, daß ein Flip-Flop verwendet wird, welches beim Übergang vom hellen in den dunklen Bereich gesetzt wird, und damit den Steuerhebel oder Richtungstaster vom Stellmotor abkoppelt, sowie die un Einregelung am Hell-Dunkel-übergang einschaltet, Dies Flip-Flop wird durch loslassen des Steuerhebels bzw.The approach to the area to be bypassed is when using direction buttons or control levers facilitated by the fact that a flip-flop is used, which at the transition from the light to the dark area, and thus the control lever or direction button is decoupled from the servomotor, as well as the un adjustment at the light-dark transition switches on, the flip-flop is activated by releasing the control lever or

Richtungstaster wieder zurückgesetzt.Direction button reset again.

Die erzielbaren Vorteile sind: Verzicht auf bewegliche Teile Störsicherheit und preisgünstige Konstruktion Hohe Regelgeschwindigkeit.The advantages that can be achieved are: No moving parts. No interference and inexpensive construction. High control speed.

Unempfindlichkeit gegenüber Helligkeitsschwankungen der Beleuchtung und gegen Frenidlicht.Insensitivity to fluctuations in the brightness of the lighting and against frenid light.

Ein Ausfahrungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird i.f. näher beschrieben.A working example is shown in the drawing and is i.f. described in more detail.

Es zeigen: Sig. 1 das Blockschaltbild der Abtasteinheit. Fig. 2 das Blockschaltbild der Auswertelektr.They show: Sig. 1 the block diagram of the scanning unit. Fig. 2 the Block diagram of the evaluation electr.

Wie aus Fig. 1 e-rsichtlich, wird der Hnd einer gezeichneten Fläche durch ein Linsensystem auf füIif Fotozellen projeziert, die Fotoströme werden ausgewertet und in Steuersignale für Stellmotoren verändert. Aus Fi. 1 gehtt außerdem die Anordnung der Fotozellen hervor.As can be seen from FIG. 1, the hand becomes a drawn area Projected onto five photocells through a lens system, the photocurrents are evaluated and changed into control signals for servomotors. From Fi. 1 also goes the arrangement the photocells.

Sie bilden zwei konzentrische Kreise, wobei der äußere Kreis in vier Teile unterteilt ist. Die Fotozellen sind durchnumeriert. Die selbe Numerierungsordnung wird auch in Fig. 2 verwendet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Fotoströme durch Op-Verstarker proportional in Spannungen umgestzt. Die Bp-Verstärker werden mit den Rückkopplungspotentiometern derart abgeglichen, daß bei gleicher Beleuchtung die Ausgangsspannung der Op-Verstarke t 1tereinander gleich ist. They form two concentric circles with the outer circle divided into four parts. The photocells are numbered. The same numbering order is used in FIG. 2 as well. As can be seen from FIG. 2, the photocurrents are proportionally converted into voltages by op amplifiers. The Bp amplifiers are calibrated with the feedback potentiometers in such a way that the output voltage of the Op amplifiers t 1 are equal to one another when the lighting is the same.

Durch die Komperatoren 8 und 9 werden die Ausgangsspannungxen der Op-Verstärker 2-5 verglichen. Die vier möglichen Kombinationen dieser iomperatorausgänge bestimmen die momentane Hauptrichtung der Flächentangenten und damit den Stellmotor mit vorgegebendr Drehzahl, sowie die Drehrichtung dieses Stellmotors.By the comparators 8 and 9, the output voltages xen are the Op amplifiers 2-5 compared. The four possible combinations of these iomperator outputs determine the current main direction of the surface tangents and thus the servomotor with given speed, as well as the direction of rotation of this servomotor.

Die Regelung am Hell-Dunkel-Übergang wird durch den Komperator 7 vorgenommen. Es wird hierbei die äußere Kreisfläche mit der inneren Kreisfläche verglichen.The control at the light-dark transition is carried out by the comparator 7. The outer circular area is compared with the inner circular area.

In der Abhängigkeit der zwei Ausgangszustzände dieses Komerators und der hauptrichtung der Tangenten wird der zweite Stellmotor entweder nach links oder nach rechts gedreht. Die Drehrichtung des jew. Motors mit fest vorgegebener Geschwindigkeit kann durch einen Schalter umgedreht werden. Damit wird der hichtungssinn geändert. Der Komperator 5 vergleicht die momentane Beleuchtungsstärke mit einem einstellharebn Sollwert. Wird in Verbindung mit richtungstastern dieser Sollwert überschritten, so werden die Richtungstaster vom Stellmotor abtgekoppelt und der Koordinatenschlitten hält am Flächenrand an. Die o.g. Verknüpfungen werden durch ein digitales lJetzwerk geleistet, auf das hier nicht na}l;r einvegangen wird.Depending on the two output states of this commerator and The main direction of the tangents is the second servomotor either to the left or turned to the right. The direction of rotation of the respective motor at a fixed speed can be turned by a switch. This changes the sense of direction. The comparator 5 compares the current illuminance with an adjustment Setpoint. Used in conjunction with the direction buttons of this Setpoint exceeded, the direction buttons are decoupled from the servomotor and the The coordinate slide stops at the edge of the surface. The above links are made through a digital network that will not be dealt with here.

Patertansprüche 1. Hauptanspruch. Patert claims 1. Main claim.

Optische Abtasteinheit, zum Nachfahren gezeichneter Kurven für Werkzeugmaschinen und Schweißautomattn geeigenet, welche durch auswertung eines dui Fotoelemente projezierten Flächenrandes Steuersignale für Stellmotoren (X, Y-Achsen) dergestalt liefert, daß die dabei entstehende Bewegung tangential zum ausgewerteten Flächenrand erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch projektion des Flächenraiides auf Fotoelemente entstehenden Fotoströme durch ein analoges und ein digitales Netzwerk , abhängig von der Richtung der Tangenten zum ausgewählten Flächenrandin Steuersignale für Stellmotoren derart verändert werden daß jeweils einem Stellmotor eine feste einstellbare Geschwindigkeit, deren Größe unabhängig von der momentanen Tangentenrichtung ist, votgegben wird, und der andere Stellmotor sich am Hell-Dunkel-Übergang einregelt. Die Fotoelemente werden hierfür in Form von zwei konzentrischen Flächen angeordnet. Mindestens eine dieser Flächen wird aus mehreren Fotoelementen derart zusammengesetzt, daß die entstehenden Trennlinien in etwa mit den achsen eines durch das Flächenzentrum gelegten Koordinatensystems zusammenfällen. Optical scanning unit, for following drawn curves for machine tools and welding machine, which projected photo elements by evaluating a dui Surface edge supplies control signals for servomotors (X, Y axes) in such a way that the resulting movement is tangential to the evaluated surface edge, characterized in that the projection of the surface area on photo elements resulting photo currents through an analog and a digital network, depending from the direction of the tangents to the selected surface edge control signals for Servomotors are changed in such a way that each servomotor has a fixed adjustable Speed, the size of which is independent of the current tangent direction, is votgegben, and the other servomotor regulates itself at the light-dark transition. For this purpose, the photo elements are arranged in the form of two concentric surfaces. At least one of these surfaces is composed of several photo elements in such a way that that the resulting dividing lines roughly coincide with the axes of one through the center of the area coincide laid coordinate system.

Claims

2. Subclaim

Optical scanning unit according to Claim 1, characterized in that any other light-sensitive components can be used instead of photo elements.

3. subclaim optical scanning unit according to claim 1 thereby ' marked- that by applying a corresponding input signal to the digital network the sense of rotation with which the marked area circumnavigates is set.

4. dependent claim table scanning unit according to claim 1, characterized in that that approaching the area to be bypassed is facilitated by the fact that a fiip-flop is used, which is set at the transition from the light to the dark area, and thus the control lever or direction button with which the area is approached, decoupled from the servomotor, as well as the adjustment at the light-dark transition. This flip-flop is activated by releasing the control lever or

Direction button reset again. Blank page