DE3836198A1

DE3836198A1 - Lernverfahren zum erfassen einer bearbeitungslinie

Info

Publication number: DE3836198A1
Application number: DE3836198A
Authority: DE
Inventors: Yasufumi Tokura; Shigeo Hotta; Osamu Matsuda; Hajime Fukami
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1989-05-03
Also published as: US4906418A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Erlernen bzw. Erfassen einer Bearbeitungslinie, die in einem Bearbeitungsgerät einzuhalten ist.

In manchen Bearbeitungsgeräten wird ein Grenzliniensensor für das automatische Erfassen bzw. Erlernen einer Bearbeitungslinie eingesetzt. In diesen Bearbeitungsgeräten wird für einen jeden unterschiedlichen Bearbeitungsvorgang ein Betriebsprogramm zum Steuern des Lernvorgangs des Bearbeitungsgeräts aufgestellt. Die Betriebsprogramme werden derart zusammengestellt, daß der Grenzliniensensor längs der Bearbeitungslinie versetzt wird und in vorbestimmten Abständen quer über die Bearbeitungslinie bewegt wird. Jedesmal dann, wenn von dem Grenzliniensensor die Bearbeitungslinie erfaßt wird, wird die Lage des Grenzliniensensors in einen Speicher als Erfassungs- bzw. Lernstelle eingespeichert.

In dem vorstehend beschriebenen Betriebsprogramm muß für eine jede Erfassungsstelle die Abtastrichtung des Sensors programmmiert werden, die die Bearbeitungslinie überquerende Wege bestimmt, wobei die Anzahl der Erfassungsstellen groß wird, da mit dem Bearbeitungsgerät die Bearbeitung sowohl im dreidimensionalen Raum als auch auf einer zweidimensionalen Fläche ausgeführt wird. Infolgedessen wird das Betriebsprogramm sehr kompliziert, so daß das Aufstellen eines solchen Betriebsprogramms einen großen Aufwand an Arbeit und Zeit erfordert. Darüber hinaus muß das Betriebsprogramm für einen jeden von verschiedenen Bearbeitungsvorgängen aufgestellt werden, da das Betriebsprogramm nicht für verschiedenartige Bearbeitungsvorgänge gemeinsam eingesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Erfassen einer Bearbeitungslinie ein Lernverfahren zu schaffen, bei dem sich das Bereitstellen eines Betriebsprogramms erübrigt.

Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren geschaffen werden, bei dem ein Abtastungsabstand zwischen jeweiligen Erfassungsstellen automatisch entsprechend der Krümmung der Bearbeitungslinie eingestellt wird, um die Erfassungsgenauigkeit zu verbessern.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, gemäß dem eine Bearbeitungslinie, entlang der eine Bearbeitung auszuführen ist, auf folgende Weise erfaßt bzw. erlernt wird: Zuerst wird an einem Werkstück eine Grenzlinie entlang der Bearbeitungslinie gebildet. An eine Lern- bzw. Erfassungsstelle auf der Grenzlinie wird ein Grenzliniensensor für das Ermitteln der Grenzlinie gesetzt. Dann wird der Sensor von der Lernstelle zu einer Abtastausgangsstelle versetzt, die in Abstand von der Lernstelle an einer Seite der Grenzlinie liegt, und längs einer die Grenzlinie überquerenden Linie bewegt, um die Lage der Grenzlinie zu erfassen. Die Lage der Grenzlinie wird als nächste Lernstelle in eine Speichereinrichtung eingespeichert. Die vorstehend angeführten Schritte werden automatisch wiederholt, so daß automatisch die Form der Bearbeitungslinie erfaßt wird. Infolgedessen ist es möglich, den Lernvorgang ohne ein Betriebsprogramm auszuführen, das entsprechend den Formen von Bearbeitungslinien abgeändert werden müßte.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abtastungsabstand zwischen jeweiligen Lernstellen automatisch entsprechend der Krümmung der Grenzlinie eingestellt. Die Krümmung wird aus den Lagen von drei zuvor erfaßten Lernstellen berechnet. Dementsprechend wird der Abtastungsabstand bei einer starken Krümmung der Grenzlinie verkürzt, so daß die Erfassungsgenauigkeit unabhängig von einer Änderung der Krümmung der Grenzlinie aufrechterhalten bleibt.

Ferner wird mit der Erfindung auch ein Verfahren zum Erfassen einer auf einem Werkstück gebildeten Grenzlinie geschaffen. Gemäß diesem Verfahren wird entsprechend der Krümmung der Grenzlinie an dem vor einer vorangehend erfaßten Stelle gelegenen Bereich ein erster Abtastungsabstand bestimmt. Der Grenzliniensensor wird von der vorangehend erfaßten Stelle weg durch das Bewegen um den ersten Abtastungsabstand zu einer nächsten Abtastausgangsstelle versetzt und quer über die Grenzlinie bewegt, um die Lage der Grenzlinie als nächste Erfassungsstelle zu ermitteln. Danach wird entsprechend der Krümmung der Grenzlinie an dem vor der nächsten Erfassungsstelle gelegenen Bereich ein zweiter Abtastungsabstand bestimmt, wonach der erste und der zweite Abtastungsabstand miteinander verglichen werden. Wenn der erste Abtastungsabstand kleiner als der zweite Abtastungsabstand ist, wird die nächste Erfassungsstelle abgespeichert. Wenn andererseits der zweite Abtastungsabstand kleiner als der erste Abtastungsabstand ist, wird der Sensor zu der vorangehend erfaßten Stelle zurück versetzt, wonach dann der vorstehend beschriebene Abtastungsvorgang unter Benützung des zweiten Abtastungsabstands wiederholt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Laser-Bearbeitungsgeräts, bei dem das Verfahren angewandt wird.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines in Fig. 1 gezeigten Grenzliniensensor.

Fig. 3 (a) und 3 (b) sind Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels für die Erfassung einer Grenzlinie.

Fig. 3 (c) und 3 (d) sind Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels für die Erfassung der Winkelausrichtung einer Fläche mittels einer Schwenkbewegung.

Fig. 4 ist eine Blockdarstellung einer elektrischen Steuereinrichtung des in Fig. 1 dargestellten Laser-Bearbeitungsgeräts.

Fig. 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für einen grundlegenden Abtastvorgang.

Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktion einer in Fig. 4 gezeigten Zentraleinheit.

Fig. 7 ist ein ausführliches Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines in Fig. 6 dargestellten Winkelausrichtungs- Erfassungsvorgangs.

Fig. 8 ist ein ausführliches Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines in Fig. 6 dargestellten Abtastvorgangs.

Fig. 9 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für die Theorie bei der Bestimmung eines Abtastungsabstands.

Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer in Fig. 8 dargestellten Vorprüfungs-Subroutine.

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer in Fig. 8 dargestellten Nachprüfungs-Subroutine.

Fig. 12 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Prozeß zur Ermittlung veranschaulicht, ob eine erfaßte Lernstelle verwendbar ist oder nicht.

Fig. 13 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für eine abgewandelte Form der Ausführung des Verfahrens.

Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktion einer Zentraleinheit bei der abgewandelten Ausführung des Verfahrens.

Fig. 15 ist ein ausführliches Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines in Fig. 14 dargestellten Bearbeitungslinien- Erfassungsvorgangs.

Fig. 16 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für eine weitere Form der Ausführung des Verfahrens.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Laser-Bearbeitungsgerät dargestellt, das zur Anwendung des Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gestaltet ist.

Nach Fig. 1 ist durch Schienen 10 und 11 eine Querschiene 12 geführt, die mittels eines Servomotors längs einer ersten Achse bzw. X-Achse bewegt wird. An der Querschiene 12 ist ein Schlitten 13 angebracht, der mittels einer von einem Servomotor M 2 angetriebenen Stellspindel 14 längs einer zweiten Achse bzw. Y-Achse bewegt wird. An einer Seite des Schlittens 13 ist ein Zustellkopf 13′ angebracht, der längs einer dritten Achse bzw. Z-Achse bewegt wird. An dem unteren Ende des Zustellkopfes 13′ ist eine Gelenke-Hand 15 angebracht, die um eine vierte, eine fünfte und eine sechste Achse verschwenkbar ist. An der Hand 15 sind ein Bearbeitungswerkzeug T wie ein Laserbrenner für die Abgabe von Laserstrahlen und ein Grenzliniensensor S angebracht. Ein von einer Laseranregungseinrichtung 1 abgegebener Laserstrahl wird mit Spiegeln 2, 3 und 4 sowie Strahlenleitern 5 und 6 derart zu dem Schlitten 13 geleitet, daß der Laserstrahl von dem Bearbeitungswerkzeug T auf ein Werkstück W abgestrahlt wird.

Die Fig. 2 zeigt den Aufbau des Grenzliniensensors S. An dem Grenzliniensensor S sind ein Leuchtelement 16 für das Abstrahlen eines Lichtstrahls auf das Werkstück W und ein Lichtempfangselement 17 für die Aufnahme eines von dem Werkstück W reflektierten Lichtstrahls angebracht. Der Grenzliniensensor S gibt zum Erfassen einer Grenzlinie K an dem Werkstück W entsprechend der von dem Lichtempfangselement 17 aufgenommenen Reflexionslichtmenge ein EIN- oder AUS-Signal ab. Das heißt, die Bearbeitungsfläche des Werkstücks W wird durch die einer Bearbeitungslinie entsprechende Grenzlinie K in zwei Zonen unterteilt, von denen gemäß Fig. 3 (a) eine schwarz eingefärbt wird, so daß die eine Zone zu einer Dunkelzone L wird, während die andere Zone eine Hellzone M bildet. Von dem Lichtempfangselement 17 wird entsprechend der Änderung des Reflexionslichts zwischen der Dunkelzone L und der Hellzone M die Grenzlinie K erfaßt und der Ausgangssignalzustand gemäß der Darstellung in Fig. 3 (b) geändert.

Ferner ist es möglich, durch Verschwenken des Grenzliniensensors S die Winkelausrichtung bzw. räumliche Ausrichtung der Bearbeitungsfläche des Werkstücks zu ermitteln. Nach Fig. 3 (c) wird der Grenzliniensensor S durch eine zusammengesetzte Bewegung in den sechs Achsen innerhalb eines Schwenkwinkels R verschwenkt, wobei zum Berechnen der Winkelausrichtung diejenige Winkelstellung ermittelt wird, bei der die von dem Werkstück W reflektierte Lichtmenge den maximalen Wert erreicht. Mittels eines (nicht gezeigten) Fokussierautomatik- Mechanismus kann auch eine Höhe Z des Grenzliniensensors S über dem Werkstück W ermittelt werden. Diese Ermittlungsvorgänge werden durch Steuersignale aus einer Sensorsteuereinheit SC geleitet. Als Grenzliniensensor können auch andersartige Sensoren eingesetzt werden, mit denen zwischen den genannten beiden Zonen unterschieden werden kann.

Die Fig. 4 ist eine Blockdarstellung, die den Aufbau einer elektrischen Steuereinrichtung für das Laser-Bearbeitungsgerät veranschaulicht. In der Fig. 4 ist mit 20 eine Zentraleinheit bezeichnet, die aus einem Mikrocomputer besteht. An die Zentraleinheit 20 sind ein Speicher 25, Servo-Zentraleinheiten 22 a bis 22 f für den Antrieb von Servomotoren M 1 bis M 6 und ein Bedienungsfeld 26 für das Steuern eines Abtastvorgangs und für das Erfassen von Lernstellen angeschlossen. Die Servomotoren M 1 bis M 6 dienen jeweils zu der Verstellung auf der bzw. um die erste bis sechste Achse des Laser-Bearbeitungsgeräts.

In den Servo-Zentraleinheiten 22 a bis 22 f werden Differenzen zwischen durch eine Sekundärinterpolation aus befohlenen Drehwinkeln R 1 bis R 6 und von an die Servomotoren M 1 bis M 6 angeschlossenen Codierern bzw. Drehmeldern E 1 bis E 6 abgegebenen Ist-Winkeln α 1 bis α 6 berechneten Ziel-Drehwinkeln berechnet, um die Servomotoren M 1 bis M 6 jeweils mit Geschwindigkeiten gemäß den berechneten Differenzen zu drehen.

In dem Speicher 25 ist ein Speicherbereich PDA für das Speichern von Daten über die Stellen, zu denen das Bearbeitungswerkzeug T bewegt wird, über die Stellungen des Bearbeitungswerkzeugs T an den jeweiligen Stellen und über die normale Bewegungsgeschwindigkeit vorgesehen. Die Ortsdaten, die Stellungsdaten und die Geschwindigkeitsdaten für eine Folge von Soll-Stellen werden während des Lernbetriebs gespeichert. Ferner ist in dem Speicher 25 ein Speicherbereich PA für das Speichern eines Programms gebildet, das die Funktion der Steuereinheit bestimmt. Der Grenzliniensensor S ist an die Zentraleinheit 20 über die Sensorsteuereinheit SC angeschlossen.

Die grundlegende Funktion der Zentraleinheit 20 für das Erfassen der Grenzlinie K wird anhand der Beispielsdarstellung in Fig. 5 und der Ablaufdiagramme in Fig. 6 bis 8 erläutert.

Bei einem Schritt 200 des mit dem Ablaufdiagramm in Fig. 6 dargestellten Programms wird anfänglich eine Variable n für das Bezeichnen einer Erfassungs- bzw. Lernstelle auf "1" eingestellt. Bei einem Schritt 201 wird der nachfolgend als Sensor bezeichnete Grenzliniensensor S durch manuelle Anweisung zu einer auf der Grenzlinie K gelegenen Erfassungsanfangsstelle Po versetzt. Danach wird bei einem Schritt 202 der Sensor S zu einer Abtastausgangsstelle An versetzt. Da in diesem Fall die Variable n auf "1" eingestellt ist, wird der Sensor S gemäß der Darstellung in Fig. 5 zu einer ersten Abtastausgangsstelle A 1 versetzt. Bei einem Schritt 203 wird ein Abtastvorgang für das Ermitteln einer Lernstelle Pn ausgeführt. Der Abtastvorgang wird nachfolgend ausführlich beschrieben.

Danach wird bei einem Schritt 204 die räumliche Lage bzw. Winkelausrichtung der Bearbeitungsfläche ermittelt. Der Prozeß bei dem Schritt 204 ist in Fig. 7 ausführlich dargestellt. Bei einem Schritt 205 wird eine Höhe Zn des Sensors S über dem Werkstück W gemessen und der Sensor S in eine Lage in einem vorbestimmten Abstand zu dem Werkstück W versetzt. Danach werden bei einem Schritt 206 aus einem (nicht gezeigten) Ist-Stellenregister Ist-Stellendaten Xn, Yn und Zn ausgelesen, die dann bei einem Schritt 207 in den Speicher 25 als Stellendaten für die Lernstelle Pn eingespeichert werden. Bei einem Schritt 208 wird ermittelt, ob die Lernstelle Pn an der Erfassungsanfangsstelle Po vorbei erreicht wurde oder nicht. Da nämlich bei diesem Ausführungsbeispiel die Bearbeitungslinie die Form einer geschlossenen Schleife hat, kann durch die Ermittlung, ob die Lernstelle Pn über die Erfassungsanfangsstelle Po hinausgehend erfaßt wurde oder nicht, die Feststellung getroffen werden, ob der Erfassungsvorgang auf der ganzen Bearbeitungslinie ausgeführt wurde oder nicht. Falls die Lernstelle Pn nicht die Erfassungsanfangsstelle passiert hat, wird bei einem Schritt 209 die die Lernstelle bezeichnende Variable n um "1" aufgestuft, wonach dann das Programm zu dem Schritt 202 zurückkehrt, so daß der Sensor S zu einer in einer bestimmten Richtung gelegenen Abtastausgangsstelle An+1 versetzt wird. Die bestimmte Richtung stimmt mit der Richtung einer Geraden überein, die die Lernstellen Pn-1 und Pn verbindet. Während der Abtastungsabstand in einem nachfolgend beschriebenen Prozeß bestimmt wird, wird als anfänglicher Abtastungsabstand ein Minimalwert dmin eingesetzt.

Danach werden die Schritte 202 bis 209 aufeinanderfolgend wiederholt, bis die Lernstelle Pn die Erfassungsanfangsstelle Po erreicht. Nachfolgend wird der vorstehend beschriebene Prozeß als "Grundabtastung mit dem Sensor S" bezeichnet.

Die Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktion der Zentraleinheit 20 bei der Ermittlung der Winkelausrichtung der Bearbeitungsfläche veranschaulicht.

Bei einem Schritt 300 werden die Daten über die X-Achsenlage und die Y-Achsenlage des Sensors S ausgelesen, wonach bei einem Schritt 301 der Sensor S zu einer Stelle P(s) versetzt wird. Die Stelle P(s) ist gegen die Lernstelle Pn (Xn, Yn, Zn) um eine vorbestimmte Strecke x bzw. y längs der X-Achse bzw. der Y-Achse versetzt. Danach wird gemäß der Darstellung in Fig. 3 (c) und 3 (d) der Senor S innerhalb des Schwenkwinkels R verschwenkt, um die räumliche Lage bzw. Winkelausrichtung der Fläche zu ermitteln.

Bei dem Schritt 301 kann der Sensor S auf unterschiedliche Weise bewegt werden. Durch eine Drehbewegung um die vierte Achse wird der Sensor S von der Lernstelle Pn (Xn,Yn) weg um eine vorbestimmte Strecke (von beispielsweise 1 mm) in die Hellzone verschwenkt.

Nachstehend wird die Grenzlinienabtastung mit dem Grenzliniensensor S anhand des in Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagramms und der in Fig. 9 gezeigten Darstellung eines Beispiels beschrieben.

Zuerst wird bei einem Schritt 400 eine Subroutine zur Vorprüfung abgerufen. Diese Subroutine wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Bei einem Schritt 401 wird der Sensor S von einer Lernstelle Pi weg um eine Strecke di+1 in einer zu einer Linie parallelen Richtung bewegt, so daß der Sensor S zu einer Abtastausgangsstelle Ai+1 versetzt wird. Die Strecke wird bei dem Schritt 400 auf die nachfolgend beschriebene Weise bestimmt. Danach wird bei einem Schritt 402 festgestellt, ob die Abtastausgangsstelle Ai+1 innerhalb oder außerhalb der Grenzlinie liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenzone die Dunkelzone L, während die Außenzone die Hellzone M ist. Falls der Sensor S in die Innenzone versetzt ist, wird bei einem Schritt 403 die Abtastrichtung zur Außenzone hin gewählt. Falls der Sensor S in die Außenzone versetzt ist, wird bei einem Schritt 404 die Abtastung in der Richtung zur Innenzone gewählt. Durch diesen Prozeß wird die Abtastrichtung des Sensors S derart festgelegt, daß der Sensor S quer über die Grenzlinie K hinweg bewegt wird. Danach wird bei einem Schritt 405 der Sensor S von der Abtastausgangsstelle Ai+1 weg in der bei dem Schritt 403 oder 404 bestimmten Richtung entlang einem Kreisbogen mit dem Radius di+1 bewegt, dessen Mittelpunkt an der Lernstelle Pi liegt. Dann wird der Sensor S an dem Ort angehalten, an dem der Sensor S die Grenzlinie K erfaßt.

Nach diesem Schritt wird bei einem Schritt 406 eine Subroutine für eine Nachprüfung abgerufen. Diese Subroutine wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Danach wird aus dem bei dem Schritt 406 erhaltenen Ergebnis bei einem Schritt 407 ermittelt, ob die neue Stelle Pi+1 als Erfassungs- bzw. Lernstelle verwendet werden kann oder nicht. Falls die Stelle Pi+1 nicht als Lernstelle geeignet ist, wird bei einem Schritt 408 der Sensor S zu der Lernstelle Pi zurückversetzt, wonach das Programm zu dem Schritt 401 zurückkehrt, um den Abtastvorgang erneut auszuführen. Wenn die Stelle Pi+1 geeignet ist, wird sie bei einem Schritt 409 als neue Lernstelle gespeichert.

Die Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das die Vorprüfungs- Subroutine ausführlich veranschaulicht. Diese Subroutine dient zum Bestimmen des Abtastungsabstands bei dem Abtastvorgang.

Bei einem Schritt 500 wird ein Winkel R i zwischen einer Linie , die die Lernstellen Pi-2 und Pi-1 verbindet, und einer Linie berechnet, die die Lernstellen Pi-1 und Pi verbindet. Der Winkel R i gibt den Winkel des Kreisbogens zwischen der Abtastausgangsstelle Ai und der Lernstelle Pi an, auf dem der Sensor S die Grenzlinie K erfaßt. Bei einem Schritt 501 wird ein Abtastungsabstand di+1 als eine Funktion F( R i, di) des Winkels R i und des bei dem vorangehenden Abtastungsvorgang angesetzten Abtastungsabstands di berechnet. Bei einem Schritt 502 wird der berechnete Abtastungsabstand di+1 mit einem vorbestimmten unteren Grenzwert dmin für den Abtastungsabstand verglichen. Falls di+1 kleiner als dmin ist, wird der Abtastungsabstand di+1 bei einem Schritt 503 auf den unteren Grenzwert dmin festgelegt. Falls di+1 nicht kleiner als dmin ist, wird bei einem Schritt 504 der Abtastungsabstand di+1 mit einem vorbestimmten oberen Grenzwert dmax verglichen. Falls dabei di+1 kleiner als oder gleich dmax ist, wird der Abtastungsabstand di+1 eingesetzt, während bei einem Schritt 505 der Abtastungsabstand di+1 auf den oberen Grenzwert dmax eingestellt wird, falls di+1 größer als dmax ist. Das heißt, der Abtastungsabstand di+1 kann sich nur zwischen dem unteren Grenzwert dmin und dem oberen Grenzwert dmax ändern.

Die für das Berechnen des Abtastungsabstands di+1 verwendete Funktion F( R i, di) ist folgende:

F( R i, di) = (a((b/1-cos R i)-1)+1) di

wobei a und b konstante Werte sind und der konstante Wert a eingesetzt wird, wenn

(b/1-cos R i)-1<0

gilt, während statt des konstanten Werts a der Wert 1/a eingesetzt wird, wenn

(b/1-cos Ri)-1<0

gilt.

Die Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ausführlich den Prozeß bei der Nachprüfungs-Subroutine veranschaulicht. Diese Subroutine dient zur Ermittlung, ob die erfaßte Stelle Pi+1 als Lernstelle geeignet ist oder nicht, sowie dazu, den bei der nächsten Abtastung anzusetzenden Abtastungsabstand di+1 zu korrigieren, wenn die erfaßte Stelle Pi+1 nicht verwendbar ist. Der Prozeß bei der Nachprüfungs-Subroutine wird nachstehend anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben.

Bei einem Schritt 600 wird ein Winkel γ i zwischen einer Linie , die die Stellen Pi-1 und Pi verbindet, und einer Linie berechnet, die die Stellen Pi und Pi+1 verbindet. Die Stelle Pi+1 ist gemäß Fig. 12 auf der Grenzlinie K diejenige Stelle, die durch die Abtastung mit dem Abtastungsabstand di+1 ermittelt wird. Danach wird bei einem Schritt 601 ein neuer Abtastungsabstand d′i+1 als Funktion F( γ i, di+1) berechnet. Bei einem Schritt 602 werden die Abtastungsabstände d′i+1 und di+1 miteinander verglichen.

Falls d′i+1 kleiner als di+1 ist, wird bei einem Schritt 603 der Abtastungsabstand di+1 auf d′i+1 eingestellt und bei einem Schritt 604 eine Kennung NG gesetzt, die anzeigt, daß die Stelle Pi+1 nicht als Lernstelle verwendet werden kann. Danach kehrt das Programm zu der in Fig. 8 gezeigten Hauptroutine zurück. Falls andererseits d′i+1 nicht kleiner als di+1 ist, wird bei einem Schritt 605 eine Kennung OK gesetzt, die anzeigt, daß die Stelle Pi+1 als Lernstelle geeignet ist; danach kehrt das Programm zu der Hauptroutine zurück.

Wenn bei dem Schritt 605 die Kennung OK gesetzt ist, wird bei dem Schritt 407 der Hauptroutine die Stelle Pi+1 als geeignet bewertet, so daß diese Stelle bei dem Schritt 409 als nächste Lernstelle Pi+1 gespeichert wird.

Falls andererseits bei dem Schritt 604 die Kennung NG gesetzt wird, wird bei dem Schritt 407 der Hauptroutine die Stelle Pi+1 als ungeeignet bewertet, wonach das Programm zu dem Schritt 408 fortschreitet, so daß der Sensor S zu der Lernstelle Pi zurück versetzt wird. Danach kehrt das Programm zu dem Schritt 401 zurück, um die Grundabtastung mit dem Abtastungsabstand d′i+1 auszuführen. Falls dann in der Nachprüfungs- Subroutine festgestellt wird, daß d′i+1 nicht kleiner als di+1 ist, wird die neu erfaßte Stelle als nächste Lernstelle gespeichert. Falls jedoch festgestellt wird, daß d′i+1 kleiner als di+1 ist, wird die vorangehend beschriebene Abtastung wiederholt, bis ermittelt wird, daß d′i+1 nicht kleiner als di+1 ist. Infolgedessen wird der Abtastungsabstand automatisch entsprechend der Krümmung der Grenzlinie K verkürzt.

Durch die vorstehend beschriebene Abtastung unter automatischer Verkürzung des Abtastungsabstands ist es möglich, eine komplizierte Grenzlinie mit vielen Kurven mit starker Krümmung nachzuziehen. Infolgedessen ist es möglich, die Bearbeitungsgenauigkeit auch dann aufrechtzuerhalten, wenn das Werkstück entlang einer Bearbeitungslinie mit vielen Kurven bearbeitet werden soll.

Es wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel für das Verfahren beschrieben. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird gemäß der Darstellung in Fig. 13 ein Abtastungsabstand bzw. Abtastungsradius auf R festgelegt. Für die Abtastung führt die Zentraleinheit 20 den in Fig. 14 dargestellten Prozeß aus, bei dem bei einem Schritt 201′ als Abtastungsabstand ein Abtastungsradius R eingegeben wird. Ferner werden bei dem Schritt 201′ auch eine Bogenbreite l und die Erfassungsanfangsstelle Po eingegeben. Im weiteren unterscheidet sich bei einem Schritt 203′ der in Fig. 15 gezeigte Bearbeitungslinien- Erfassungsprozeß von dem Prozeß bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ablaufdiagramm in Fig. 15 zeigt ausführlich den Prozeß bei dem Schritt 203′. Die übrigen Prozeßschritte des in Fig. 14 dargestellten Prozesses sind die gleichen wie bei dem Prozeß bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bei einem ersten Schritt 700 ermittelt, ob das Ausgangssignal des Sensors S das EIN-Signal ist oder nicht.

Falls das Ausgangssignal nicht das EIN-Signal ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 701 weiter, bei dem ermittelt wird, ob das Ausgangssignal das AUS-Signal ist oder nicht. Falls bei dem Schritt 701 festgestellt wird, daß das Ausgangssignal nicht das AUS-Signal ist, wird das Auftreten eines Fehlers angezeigt. Falls bei dem Schritt 701 ermittelt wird, daß das Ausgangssignal das AUS-Signal ist, wird bei einem Schritt 702 eine Sensorausgangssignal-Kennung SO auf "0" gesetzt, wonach dann bei einem Schritt 703 der Sensor S entlang einem Kreisbogen mit dem Radius R und der Breite l bewegt wird. Danach wird bei einem Schritt 704 festgestellt, ob die Sensorausgangssignal-Kennung "1" ist oder nicht. Falls die Kennung nicht "1" geworden ist, was anzeigt, daß sich der Sensor S noch in der Dunkelzone bewegt, kehrt das Programm zu dem Schritt 703 zurück, um die Bewegung des Sensors S fortzusetzen. Falls die Kennung SO "1" geworden ist, was anzeigt, daß das Ausgangssignal des Sensors S von dem AUS-Signal auf das EIN-Signal gewechselt hat, nämlich daß die Grenzlinie K erfaßt wurde, wird bei einem Schritt 705 der Sensor S angehalten. Der vorstehend beschriebene Prozeß wird in dem Fall ausgeführt, daß der Sensor S aus der Dunkelzone L zu der Hellzone M bewegt wird.

Falls bei dem Schritt 700 festgestellt wird, daß das Ausgangssignal des Sensors S das EIN-Signal ist, wird bei einem Schritt 706 die Sensorausgangssignal-Kennung SO auf "1" gesetzt, wonach dann bei einem Schritt 707 der Sensor S entlang dem Kreisbogen bewegt wird. In diesem Fall wird der Sensor S aus der Hellzone M zu der Dunkelzone L bewegt. Bei einem Schritt 708 wird ermittelt, ob die Sensorausgangssignal- Kennung SO "0" ist; wenn dies nicht der Fall ist, wird die Bewegung des Sensors S fortgesetzt. Falls die Kennung "0" ermittelt wird, was anzeigt, daß der Sensor S die Grenzlinie K erfaßt hat, wird bei dem Schritt 705 der Sensor S angehalten.

Der Sensor S kann ferner gemäß der Darstellung in Fig. 16 für das Erfassen der Grenzlinie K entlang einer Geraden bewegt werden. In diesem Fall wird der Sensor S längs einer Geraden bewegt, die senkrecht zu einer geraden Linie verläuft, welche die Lernstelle Pn-1 mit der Abtastausgangsstelle An verbindet.

Es wird ein Lernverfahren zum Erfassen einer Bearbeitungslinie beschrieben, längs der ein Werkstück zu bearbeiten ist. Entlang der Bearbeitungslinie wird an dem Werkstück eine Grenzlinie gebildet. Dann wird ein Grenzliniensensor an jeder Erfassungsstelle quer über die Grenzlinie hinweg bewegt. Jedesmal dann, wenn von dem Sensor die Grenzlinie erfaßt wird, wird die Lage des Sensors als Lernstelle abgespeichert. Der Abtastungsabstand zwischen den Lernstellen wird automatisch entsprechend einer Änderung der Krümmung der Grenzlinie eingestellt. An den Bereichen, an denen die Grenzlinie stark gekrümmt ist, wird der Abtastungsabstand verkürzt, um die Erfassungsgenauigkeit aufrechtzuerhalten.

Claims

1. Lernverfahren zum Erfassen einer Bearbeitungslinie, entlang der ein Werkstück zu bearbeiten ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Schritt a entlang der Bearbeitungslinie eine Grenzlinie gebildet wird,
daß in einem Schritt b ein Grenzliniensensor für das Erfassen der Grenzlinie auf eine Lernstelle auf der Grenzlinie gesetzt wird,
daß in einem Schritt c der Grenzliniensensor zu einer Abtastausgangsstelle versetzt wird, die von der Lernstelle abgelegen an einer Seite der Grenzlinie liegt,
daß in einem Schritt d der Grenzliniensensor zum Erfassen der Grenzlinie längs einer die Grenzlinie überquerenden Linie bewegt wird,
daß in einem Schritt e zum Zeitpunkt der Erfassung der Grenzlinie die Lage des Grenzliniensensors als nächste Lernstelle in eine Speichereinrichtung eingespeichert wird und
daß die Schritte c, d und e wiederholt werden.

2. Lernverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt d der Grenzliniensensor über die Grenzlinie entlang einem Kreisbogen bewegt wird, dessen Mittelpunkt mit einer vorangehenden Lernstelle übereinstimmt.

3. Lernverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt d der Grenzliniensensor über die Grenzlinie entlang einer Geraden bewegt wird, die zu einer Linie senkrecht steht, welche die vorangehende Lernstelle mit der Abtastausgangsstelle verbindet.

4. Lernverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Lernstelle und der Abtastausgangsstelle entsprechend der Krümmung der Grenzlinie geändert wird.

5. Lernverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Lernstelle und der Abtastausgangsstelle als eine Funktion F( R i, di) berechnet wird, bei der R i der Winkel zwischen einer Linie, die Lernstellen Pi-2 und Pi-1 verbindet, und einer Linie ist, die Lernstellen Pi-1 und Pi verbindet, und di der Abstand zwischen den Lernstellen Pi-1 und Pi ist, wobei die Lernstellen Pi-2 und Pi-1 die vor der vorangehenden Lernstelle Pi aufeinanderfolgend erfaßten Lernstellen sind.

6. Verfahren zum Erfassen einer auf einem Werkstück gebildeten Grenzlinie, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Schritt a an einer jeweiligen Erfassungsstelle ein Grenzliniensensor quer über die Grenzlinie bewegt wird, um die Lage der Grenzlinie an der jeweiligen Erfassungsstelle zu ermitteln,
daß in einem Schritt b ein erster Abtastungsabstand zwischen einer vorangehenden Erfassungsstelle und einer nächsten Erfassungsstelle entsprechend der Krümmung der Grenzlinie an dem Bereich vor der vorangehenden Erfassungsstelle bestimmt wird,
daß in einem Schritt c der Grenzliniensensor durch das Bewegen um den ersten Abtastungsabstand zu einer Abtastausgangsstelle für die nächste Erfassungsstelle versetzt wird,
daß in einem Schritt d der Grenzliniensensor zum Erfassen der nächsten Erfassungsstelle an der Grenzlinie quer über die Grenzlinie bewegt wird,
daß in einem Schritt e aus der Krümmung der Grenzlinie an dem Bereich vor der nächsten Erfassungsstelle ein zweiter Abtastungsabstand bestimmt wird,
daß in einem Schritt f der erste Abtastungsabstand mit dem zweiten Abtastungsabstand verglichen wird,
daß in einem Schritt g die nächste Erfassungsstelle gespeichert wird, wenn der erste Abtastungsabstand kleiner als der zweite Abtastungsabstand ist, oder
daß in einem Schritt h der Grenzliniensensor zu der vorangehenden Erfassungsstelle zurück versetzt wird und unter Einsetzen des zweiten Abtastungsabstands anstelle des ersten Abtastungsabstands die Schritte c bis h wiederholt werden, wenn der zweite Abtastungsabstand kleiner als der erste Abtastungsabstand ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt b der erste Abtastungsabstand als eine Funktion F( R i, di) berechnet wird, bei der R i der Winkel zwischen einer Linie, die Stellen Pi-2 und Pi-1 verbindet, und einer Linie ist, die Stellen Pi-1 und Pi verbindet, und di der Abstand zwischen den Stellen Pi-1 und Pi ist, wobei die Stellen Pi-2 und Pi-1 die vor der vorangehenden erfaßten Stelle Pi aufeinanderfolgend erfaßten Stellen sind, und daß bei dem Schritt e der zweite Abtastungsabstand als eine Funktion F( γ i, di+1) berechnet wird, bei der γ i der Winkel zwischen der Linie, die die Stellen Pi-1 und Pi verbindet, und einer Linie ist, die die Stelle Pi mit einer Stelle Pi+1 verbindet, und di+1 der Abstand zwischen den Stellen Pi und Pi+1 ist, wobei die Stelle Pi+1 eine nach der Stelle Pi erfaßte Stelle ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt c der Grenzliniensensor entlang der die Stellen Pi-2 und Pi-1 verbindenden Linie von der Stelle Pi-1 weg zu einer Abtastausgangsstelle versetzt wird, die von der Stelle Pi-1 um den Abtastungsabstand di entfernt ist, und daß bei dem Schritt d der Grenzliniensensor längs eines Kreisbogens mit dem Radius di bewegt wird, dessen Mittelpunkt mit der Stelle Pi-1 übereinstimmt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Abtastungsabstand ein vorbestimmter unterer Grenzwert eingesetzt wird, wenn der bei dem Schritt b berechnete erste Abtastungsabstand kleiner als der untere Grenzwert ist.