DE3855170T2

DE3855170T2 - Herstellungssystem unter Verwendung von dreidimensionalen graphischen Modellen

Info

Publication number: DE3855170T2
Application number: DE3855170T
Authority: DE
Inventors: Larry L Carver; Donald D Mladenoff; Charles E Zamzow
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2008-04-15
Also published as: EP0290809A2; EP0290809B1; DE3855170D1; EP0290809A3; JPS6464740A; ES2086290T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum präzisen Herstellen und Zusammensetzen eines Vielkomponenten-Herstellungsgegenstands, wie zum Beispiel eines Flugzeugs.
Früher wurde die Konstruktion von Flugzeugaufbauten ausschließlich unter Verwendung von Zeichenbrettern und Ausrichtbrettern vorgenommen. Ein Zeichen- und ein Ausrichtbrett wurde für jede in der Konstruktion vorgesehene Strukturkomponente hergestellt. Beim Zusammenfügen der Einzelteile bei der Herstellung von Flugzeugen muß für eine entsprechende Ausrichtung der Verbindungselemente dieser Einzelteile gesorgt werden. Dies hat die Verwendung vieler Zusammensetzeinrichtungen und Montagerahmen zum Erzielen der Ausrichtung der Einzelteile erforderlich gemacht.
Bei derzeit verwendeten Flugzeugherstellungsverfahren ist es zum Garantieren, daß Einzelteile eines Flugzeugs miteinander ausgerichtet werden können, notwendig, eine "Familie" verwandter Mastermodelleinrichtungen, einschließlich lebensgroßer Modelle oder "Mastermodelle" von Hauptbaugruppen des Flugzeugs herzustellen. Andere Modelleinrichtungen, einschließlich Montagerahmen, müssen nach dem Mastermodell oder über ein Vormodell geformt werden, das seinerseits nach dem Mastermodell geformt wurde. Das Aufhäufen von Toleranzen tritt immer dann auf, wenn Übertragungen vom Mastermodell oder von einer Zwischen-Modelleinrichtung vorgenommen werden.
Mastermodelleinrichtungen haben an sich Probleme. Sie können leicht beschädigt und durch Temperatur und Feuchtigkeit beeinflußt werden. Eine von einer Mastermodelleinrichtung zu einer Zeit vorgenommene Übertragung kann aufgrund der zur Zeit der Übertragung vorherrschenden Bedingungen von einer ähnlichen Übertragung zu einer anderen Zeit abweichen. Außerdem ist bei Mastermodellen wegen ihrer schieren Größe eine Master- Formoberfläche oft unabhängig von den tatsächlichen Konstruktionskriterien und ist äußerst schwierig zu den angestrebten Toleranzen zu reproduzieren.
Da bisherige Modelleinrichtungen zur Flugzeugherstellung durch ein Vielschrittverfahren von einem Mastermodell abgeleitet werden, ist der Grad der zu erreichenden Abmessungsgenauigkeit durch die Materialeigenschaften der Modelleinrichtungen sowie durch die Herstellungsverfahren eingeschränkt. Abmessungsgenauigkeit kann nicht über das gesamte Vielschrittübertragungsverfahren beibehalten werden, und daher ist die Ungenauigkeit beim Zusammenbau, der Herstellung oder bei Zwischenmodelleinrichtungen ein beträchtliches Problem.
In einem Artikel mit dem Titel "CAD/CAM Takes the Guesswork out of Mold-Making" ("CAD/CAM macht Modellbau vorhersagbarer") in Machine Design, Vol 56, Jan. 1984, Nr. 2, Cleveland, Ohio, U.S.A., 5. 40-44, geht G.D. Hodgson auf verschiedene Aspekte von CAD/CAM beim Modellbau zum Herstellen einteiliger Modelle ein. Eine durch CAD vorgenommene Definition von Modellen und die Auswahl vorbestimmter Befestigungen und Montagerahmen von System-Menues wird verwendet, um zur endgültigen Formkonfiguration zu kommen.
Aufgrund der oben angesprochenen Probleme wird es klar, warum große Präzisionsstrukturen wie zum Beispiel Flugzeuge sehr kostenaufwendig sind und lange Entwicklungszeiten benötigen. Die Verwendung von Kompositmaterialien bei einem Flugzeug oder einer anderen Struktur führt zu verbesserten Eigenschaften dieses Flugzeugs oder dieser Struktur. Sie führt jedoch auch zu weiteren Herstellungshindernissen, die zu den schon besprochenen hinzukommen, die der Herstellung von Flugzeugen schon innewohnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die in den Ansprüchen definierte Erfindung sieht neue und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum prazisen Herstellen und Montieren eines Vielkomponenten-Herstellungsgegenstandes vor.
Zur Illustration der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Flugzeugs durch Konstruieren einer Definition eines Flugzeugs in einem Computerspeicher vorgesehen. Die Definitionen mehrerer Modelleinrichtungen werden dann in einem Computerspeicher in Zusammenwirkung mit der Definition des Flugzeugs definiert. Diese Definitionen werden vom Computerspeicher in eine Einrichtung zur Formung von Modelleinrichtungen heruntergeladen. Diese Einrichtung wird zur Bildung der jeweiligen Modelleinrichtungen betrieben, die ihrerseits dann zur Bildung von Baugruppen des Flugzeugs und Zusammensetzstrukturen verwendet werden, die dann zum Zusammensetzen dieser Baugruppen zum Flugzeug dienen.
Zum Konstruieren der Definition des Flugzeugs kann ein dreidimensionales Grafik-Computersystem verwendet werden, das ein grafisches Datenmodell des Flugzeugs in einer Datenbank im Computersystem enthält. Das Computersystem kann eine Einrichtung zum Definieren einer grafischen virtuellen Oberfläche des Flugzeugs im Datenmodell aufweisen, und es enthält weiter eine Einrichtung zum Definieren einer virtuellen Grafikmodelleinrichtung im Datenmodell. Die virtuelle Modelleinrichtung umfaßt mindestens einen Teil der grafischen virtuellen Oberfläche.
Die entsprechenden Einrichtungen zum Definieren der grafischen virtuellen Oberfläche und zum Definieren der virtuellen Grafikmodelleinrichtung können computerunterstützte Formungskonzeptions-Software zum Definieren einer Abfolge von Maschinenvorgängen zum spanabhebenden Formen eines materiellen Teils enthalten. Sie können außerdem computerunterstützte Formherstellungssoftware enthalten, durch die die Modellformungseinrichtung ein materielles Formmodell herstellt, das eine Nachahmung der virtuellen grafischen Modelleinrichtung im Datenmodell des Gegenstands ist.
Die Modellformungseinrichtung kann als ein Werkzeug aus mehreren Werkzeugen ausgewählt sein, so zum Beispiel NC-Werkzeugmaschinen, NC-Laser-Schneidwerkzeuge, NC-Roboter, CNC- Werkzeugmaschinen, CNC-Laser-Scheidwerkzeuge und CNC-Roboter.
Das Datenmodell des Flugzeugs kann eine Drahtmodell-Oberflächendefinition des Flugzeugs enthalten. Außerdem kann das Datenmodell so erstellt werden, daß es Koordinatenpunkte zum präzisen Positionieren der Definition des Flugzeugs in einem dreidimensionalen Koordiantensystem enthält. Es kann auch eine mit der virtuellen Modelleinrichtung verbundene Datengruppenkoordinateneinrichtung zum präzisen Positionieren der Oberfläche einer materiellen Modelleinrichtung im dreidimensionalen Koordinatensystem aufweisen.
Durch Herunterladen mindestens eines Teils der Datengruppe in eine mikroprozessorgesteuerte Meßeinrichtung, die Zielpunkte im dreidimensionalen Raum messen kann, und dann durch Betreiben der mikroprozessorgesteuerten Meßeinrichtung zum Messen dreidimensionaler Koordinatenpunkte auf einer materiellen Modelleinrichtung, einem Flugzeugteil oder dem Flugzeug können die gemssenen Koordinatenpunkte mit der Datengruppe verglichen werden, so daß ein Verhältnis zwischen der materiellen Modelleinrichtung oder einem Teil des Flugzeugs mit dem Datenmodell des Flugzeug überprüft werden kann.
Erfindungsgemäß hat eine Modelleinrichtung mit einer definierten Oberfläche mehrere Profilpanele und mindestens ein Verbindungspanel. Mindestens ein Teil der Profilpanele hat eine Profilkante. Diese Profilkanten bilden mindestens einen Teil der definierten Oberfläche der Modelleinrichtung. Jedes der Profilpanele enthält außerdem Positioniereinrichtungen zum Positionieren des Profilpanele bezüglich des Verbindungspanels. Das Verbindungspanel enthält auch Positioniereinrichtungen zum Positionieren des Verbindungspanel bezüglich jedes Profilpanels. Die jeweiligen Positioniereinrichtungen bestehen jeweils aus einer Positionierkante auf den entsprechenden Profilpanelen oder dem entsprechenden Verbindungspanel. Das Verbindungspanel kann an die Positionierkante des entsprechenden Profilpanels angelegt werden. In gleicher Weise können die Profilpanele an die Positionierkante auf dem Verbindungspanel angelegt werden. Sowohl die Positionierplatte als auch das Verbindungspanel werden dann durch Einrichtungen zum Beibehalten der Positionierung der Profilpanele und das Verbindungspanel in ihren jeweiligen Positionen zueinander gehalten. Die definierte Oberfläche der Modelleinrichtung kann eine Formoberfläche enthalten, wobei die Profilkanten der Profilpanele in dieser Formoberfläche liegen. Diese und andere Eigenschaften, Vorteile und Aufgaben der Erfindung sind hier mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und Ansprüche anhand der Zeichnungen beschreiben. Es zeigt:

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines herkömmlichen bei der Flugzeugherstellung verwendeten Mastermodells,
Fig. 2-a eine isometrische Darstellung von Teilen des Mastermodells von Fig. 1 während der Konstruktion des Mastermodells,
Fig. 2-b eine isometrische Darstellung eines Zeichenbretts mit einer Zeichnung für eines der Teile des Mastermodells,
Fig. 2-c eine Darstellung eines Bands für eine NC-Werkzeugmaschine zum Formen des Teils,
Fig. 3 einen schematischen Ablaufplan mit isometrischen Darstellungen bestimmter Vorrichtungen und Teile, die bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden,
Fig. 4-a einen Fig. 3 ähnelnden schematischen Ablaufplan mit isometrischen Darstellungen einiger Bestandteile von Fig. 4 sowie zusätzlichen Teilen,
Fig. 4-b eine vergrößerte Draufsicht eines der Teile von Fig. 4-a,
Fig. 5 einen schematischen Ablaufplan ähnlich Fig. 3 und 4 mit isometrischen Darstellungen und Draufsichten bestimmter Teile von Fig. 3 und 4 sowie weiterer Teile,
Fig. 6 eine isometrische Darstellung einer während des Herstellungsverfahrens von Fig. 3 verwendeten Modelleinrichtung,
Fig. 7 eine isometrische Darstellung einer Oberfläche und von Teilen der Modelleinrichtung von Fig. 6 während der Montage der Modelleinrichtung von Fig. 6,
Fig. 8 eine isometrische Teildarstellung mit Einzelheiten bestimmter Teile von Fig. 6,
Fig. 9 eine isometrische Darstellung der Modelleinrichtung von Fig. 8 mit schrittweisen Modifikationen der Modelleinrichtung, um sie in eine weitere Modelleinrichtung umzuwandeln,
Fig. 10 eine isometrische Darstellung einer weiteren während der Herstellungsschritte von Fig. 3 verwendeten Modelleinrichtung,
Fig. 11 eine isometrische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer während der Herstellungsschritte von Fig. 3 verwendeten Modelleinrichtung,
Fig. 12-a und 12-b Draufsichten bestimmter Teile, die mit den in Fig. 4 und 5 dargestellten Teilen zusammenhängen,
Fig. 12-c eine schematische isometrische Darstellung einer NC-Fräsmaschine und eines Teils darauf,
Fig. 12-d, 12-e und 12-f schematische Draufsichten bestimmter Teile, die die Strukturen von Fig. 12-b und 12-c miteinander verbinden,
Fig. 13 eine isometrische Darstellung einer weiteren für die Konstruktion eines Flugzeugs unter Verwendung des Herstellungsverfahrens von Fig. 3 verwendeten Modelleinrichtung,
Fig. 14 eine isometrische Darstellung von Montageschritten während der Herstellung eines Flugzeugs unter Verwendung des Herstellungsverfahrens von Fig. 3,
Fig. 15 eine isometrische Darstellung einer teilweise fertiggestellten Modelleinrichtung und entsprechender für das Herstellungsverfahren von Fig. 3 verwendeteter Vorrichtungen,
Fig. 16 eine isometrische Darstellung mit der fertiggestellten Modelleinrichtung von Fig. 15 und eine Teildarstellung einer weiteren Modelleinrichtung und entsprechender während des Herstellungsverfahrens von Fig. 3 verwendeter Teile,
Fig. 17-a eine isometrische Darstellung einer der Modelleinrichtung von Fig. 10 ähnlichen Modelleinrichtung einschließlich eines auf dieser Modelleinrichtung angeordneten Teils,
Fig. 17-b eine isometrische Darstellung des Teils von Fig. 17-a, das als von der Modelleinrichtung von Fig. 17-a wegexplodiert dargestellt ist,
Fig. 18 einen schematischen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 19 eine isometrische Darstellung bestimmter Positionierungseinrichtungen und Ziele, die im Verfahren nach anderen Figuren verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In dieser Erfindungsbeschreibung wird ein Flugzeug als Beispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsgegenstands beschrieben. Bei der Definition eines Flugzeugsystems wird der Ausdruck "Form" ("moldline") als gleichbedeutend mit der Außenhaut oder Außengestalt eines Flugzeugs angenommen. Es wird natürlich eingesehen, daß "Form" auch auf andere Oberflächen als gerade die Außenhaut angewendet werden könnte. Vor der Beschreibung der Erfindung erleichtert eine detailliertere Analyse bestimmter Aspekte derzeitig verwendeter Herstellungsverfahren für Flugzeugstrukturen das Verständnis und die Einschätzung der Erfindung.
Bisher verwendet man bei der Herstellung von Flugzeugen "Mastermodelle" als letztendliches Bezugssystem für die Herstellung und die Anpassung von Teilen des Flugzeugs. Diese "Mastermodelle" sind Strukturen oder Modelle in Originalgröße, die so hergestellt werden, daß sie die Konstruktionsdaten so genau wie möglich darstellen. Aufgrund der bei ihrer Herstellung verwendeten Verfahren und ihrer Größe ist es sehr schwierig, teuer und langwierig, diese "Mastermodelle" zu den für ein Flugzeugsystem erforderlichen Toleranzen herzustellen.
Fig. 1 stellt ein typisches "Mastermodell" dar, das derzeit in Verfahren zur Herstellung von Flugzeugen verwendet wird. Das Mastermodell 100 auf dieser Figur steht für ein Hauptteil des Rumpfes eines typischen Hochleistungsflugzeugs.
Das Mastermodell 100 hat viele Teile, die alle für seine Konstruktion und Stabilität notwendig sind. Diese Teile machen es als "Master"-Referenz für die einzelnen Teile des Flugzeugs geeignet. Es werden auch andere Formen, wie z.B. negative ("weibliche") Formen anhand des Mastermodells 100 gefertigt.
Bevor die weiblichen Master-Formen am Mastermodell 100 gefertigt werden können, müssen Referenzmarkierungen von Hand und mit Sichtprüfung und mit einem großen Aufwand an Genauigkeit und Zeit auf der Formoberfläche 102 des Mastermodells 100 angebracht werden, wozu typische klassische Meßinstrumente wie z.B. Theodoliten, Libellen und handbetriebene Tachymetertheodoliten verwendet werden.
Das Mastermodell 100 wird auf einer Basis 104 konstruiert, die auf Beinen 106 ruht. Die Basis 104 muß als Struktur zum Unterstützen und Halten des restlichen Mastermodells 100 so stabil und dauerhaft fest wie möglich für die Lebensdauer der Mastermodelleinrichtung ausgelegt sein. Typischerweise weist die Basis 104 Doppel-T-Träger 108 auf, die an einer Stahl-Basisplatte 110 befestigt sind. Allgemein ist die Stahlbasisplatte 110 einen Zoll (2,54 cm) dick oder dicker. Somit wird klar, daß schon die Basis 104 eine schwere massive Konstruktion darstellt.
Auf der Basis 104 sind mehrere "Kerzen" 112 fest angebracht, die zum Halten optischer Ziele wie z.B. Aufsatzkappen oder Ziele 114 dienen. Die Aufsatzkappen 114 werden als Zielpunkte zum "Peilen" mit einem handgehaltenen optischen Gerät zum waagrechten Ausrichten der Basis 104 verwendet, so daß sie als Referenzpunkte auf dem Mastermodell 100 dienen können. Die Beine 106 sind zum anfänglichen waagrechten Ausrichten der Basis 104 während des Aufbaus des Mastermodells 100 verstellbar.
Außerdem ist auf der Basisplatte 110 eine Referenzplatte 116 mit mehreren Löchern 118 angeordnet, die an genauen Positionen in der Referenzplatte 116 angebracht sind. Diese werden zum Korrelieren des Mastermodells 100 mit anderen Strukturen wie z.B. (nicht eigens gezeigten oder identifizierten) benachbarten Mastermodelleinrichtungen oder mit den oben erwähnten weiblichen Mastermodellen, die nach dem Mastermodell 100 gefertigt wurden, verwendet.
Säulen 120 sind an beiden Enden des Mastermodells 100 auf der Basis 104 angebracht. Ein entfernbarer Balken 122, der mit den Säulen 120 verbunden werden kann, trägt eine weitere Referenzplatte 123. Ein Ring 124 ist auf dem Balken 122 angebracht. Der Ring 124 dient als ein geeigneter Befestigungspunkt für einen Derrick oder Kran zum Bewegen des Balkens und der Referenzplatte 123 vom restlichen Mastermodell 100, wenn das zur Schaffung eines direkten Zugangs zur Formoberfläche 102 nötig ist.
Das Mastermodell 100 hat weiterhin zwei Endplatten 126. Die Endplatten 126 sind über Nuten 128 fest mit der Basisplatte 110 verbunden. Wie die Basisplatte 110 sind auch die Endplatten 126 aus dickem Plattenmaterial hergestellt. Die Endplatten stoßen an die Säulen 120 an, um ihnen so Stabilität gegen seitliche Bewegung entlang der Längsachse des Mastermodells 100 zu geben. Da alle bisher beschriebenen Teile des Mastermodells 100 aus Metall hergestellt sind, sind sie auch thermischer Instabilität unterworfen.
In Fig. 2 ist die Herstellung der Formoberfläche beschrieben. In Fig. 1 und 2 beziehen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Teile in den beiden Figuren.
Die Formoberfläche wird unter Verwendung mehrerer "Profilpanele" hergestellt, die Querschnitte durch die Formoberfläche darstellen. Fig. 2-b zeigt eine Zeichnung 130 auf einem Zeichenbrett 131 eines solchen Profilpanels 132. Die Zeichnung 130 wurde durch Abnehmen eines Querschnitts einer Masterkonstruktionszeichnung oder Teilkonstruktionszeichnung des zu bauenden Flugzeugs erstellt. Nachdem die Zeichnung 130 des einzelnen Profilpanels 132 erstellt wurde, wird sie an einen NC-Programmierer weitergegeben.
Der NC-Programmierer gibt die Daten des in der Zeichnung 130 dargestellten Profilpanels 132 in einen APT-AC-Prozessor ein. Es gibt zwar speziell zur Unterstützung des NC-Programmierers entwickelte Software, doch muß der NC-Programmierer immer noch alle Parameter für den spanabhebenden Bearbeitungsvorgang bestimmen. Dies ist eine zeitraubende Beschäftigung. Auf jeden Fall erzeug ein Postprozessor ein Mylar-Band 134, in Fig. 2-c dargestellt, das der NC-Werkzeugmaschnie eingegeben wird, wo es dann den Schneidwerkzeugpfad der Werkzeugmaschine steuert.
In Fig. 2-a sind drei einzele Profilpanele 136, 138 und 140 gezeigt, die auf einer NC-Werkzeugmaschine zugeschnitten wurden. Sie haben jeweils eine Profilkante, d.h. Kanten 142, 144 bzw. 146. Diese Profilkanten wurden unter Berücksichtigung einer bestimmten Toleranz auf der NC-Werkzeugmaschine zugeschnitten, damit sie so genau wie möglich dem für das "Profilpanel" (z.B. das Profilpanel 132) in den entsprechenden Zeichnungen festgelegten Profil entsprechen, das das entsprechende Profilpanel definiert. Außer den Profilkanten 142, 144 und 146 wird der Rest der Profilpanele 136, 138, 140 nicht unter Berücksichtigung einer genauen Toleranz zugeschnitten, sondern mit einer allgemeinen Toleranz.
Die Profilpanele werden nun positioniert und dann eines nach dem anderen auf der Basisplatte 110 befestigt. Nachdem die Basisplatte 110 zusammengesetzt, waagrecht ausgerichtet und mit Meßkappenaufsätzen 114 versehen ist, wird das Profilbrett 136 exakt auf der Basisplatte 110 positioniert, wobei die Profiloberfläche 142 unabhängig in der X- der Y- und der Z-Achse positioniert wird. Dann wird es auf der Basispiatte 110 mit Winkeln 148 befestigt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Profilpanel 136 (sowie die anderen Profilpanele) Sichtlöcher 150 aufweisen müssen, damit eine optische Ausrichtung zwischen den Kappenaufsätzen 114 auf den entsprechenden Enden des Mastermodells 100 erreicht werden kann.
Nach dem Positinieren des Profilpanels 136 muß dessen Position unabhängig von Überprüfungspersonal nachgeprüft werden. Dies ist aufgrund der Wichtigkeit des Mastermodells 100 für das fertige Flugzeug für die Produktionszeit des Flugzeugs oder von Ersatzteilen des Flugzeugs notwendig. Wenn alle Seiten überzeugt sind, daß das Profilpanel 136 so genau wie möglich in sowohl der X- als auch in der Y- und der Z- Achse positioniert ist, kann das nächste Profilpanel 138 positioniert werden.
Wie das erste Profilpanel 136 muß auch das Profilpanel 138 einzeln so positioniert weden, daß seine Profiloberfläche korrekt sowohl in der X- als auch in der Y- und der Z-Achse positioniert ist, damit garantiert ist, daß es korrekt bezüglich des schon montierten Profilpaneis 136 (oder der Profilpanele) liegt. Das Profilpanel 138 wird dann an der Basisplatte 110 mit Winkeln 148 befestigt und seine Position durch eine unabhängige Überprüfung durch Prüfungspersonal verifiziert. Dies wird für das Profilpanel 140 und alle weiteren Profilpanele wiederholt. Es versteht sich, daß dies ein zeitraubendes und daher teueres Verfahren ist. Lange Vorlaufzeiten sind zum Herstellen dieser Mastermodelle wie z.B. Mastermodell 100 notwendig.
Nach dem Positionieren aller Profilpanele auf der Basisplatte 110 und nachdem bestimmte Stützstäbe und Stutzgitter hinzugefügt wurden (wie detaillierter unten bei der Erörterung einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden wird) wird Gips in den Stromlinienformen folgender Weise zwischen die Profilpanele eingefüllt, wobei die Profilpanele als Richtlinie für ein über die Profilkanten der Profilpanele gezogenes Ausfüllwerkzeug dienen und wobei der Zwischenraum zwischen den Profilpanelen mit Gips ausgefüllt wird. Dadurch wird die Formoberfläche 102 des Mastermodells 100 hergestellt.
Die Formoberfläche 102 des Mastermodells 100 wird dann noch einmal unter Verwendung von Kurvenlinealen und Fühllehren inspiziert. Diese Überprüfung geht aber nicht auf Konstruktionsvorgaben zurück. Sie dient lediglich dazu zu garantieren, daß es keine hervorstehenden oder vertieften Bereiche auf der Formoberfläche 102 des Mastermodells 100 gibt. Wenn das Mastermodell zur Zufriedenheit ausgefallen ist, wird seine Oberfläche mit Identifikationsorten oder -löchern versehen, die dann verwendet werden, wenn andere Modelle nach dem Mastermodell hergestellt werden oder anhand des Mastermodells überprüft werden.
Wie aus der obigen Konstruktion zu sehen ist, sind Mastermodelle sehr schwer und können allgemein nicht anders ausgerichtet werden als die Ausrichtung, in der sie konstruiert werden. Außerdem muß alles, was in ihrem Zusammenhang geschieht, an ihrem Aufbewahrungsort geschehen.
Die vorliegende Erfindung schafft das Konzept des harten Mastermodells ab. An seiner Stelle wird ein "Datenmodell" einer Struktur verwendet, das in einem Computerspeicher untergebracht ist. Dieses Datenmodell gibt eine Konstruktionsdefinition der Struktur sowie zusätzliche Information, die zum Datenmodell hinzugefügt wird. Da das Datenmodell in einem Computerspeicher gespeichert ist, kann man für alle Vorgänge bei der Konstruktion, Herstellung oder Montage im Zusammenhang mit der Struktur immer wieder auf die Information der Computerspeicherdefinition zurückgreifen.
Als griffige Bezeichnung wird in dieser Beschreibung hauptsächlich "Datenmodell" verwendet. Doch können austauschbar auch "Computerspeichermasterkonstruktionsdefinition", "elektronisches Konstruktionsmodell", "graphisches Datenbankmodell", "Montagedatenmodell", "räumliches graphisches Modell" oder sogar "soft master" als gleichbedeutende Bezeichnungen für "Datenmodell" verwendet werden.
Außerdem soll in dieser Beschreibung "Computerspeicher" in der typischen in der EDV gebräuchlichen Bedeutung gebraucht werden. ("Memory", "storage" oder "store" werden synonym verwendet.) Der "Speicher" kann der Arbeitsspeicher im normalen in der EDV gebräuchlichen Sinn oder ein Festspeicher im in der EDV gebräuchlichen Sinn sein. Außer während der Phase der aktiven Zusammenstellung der gespeicherten Definition (des Datenmodells) der zu bauenden Struktur, wird die gespeicherte Definition (das Datenmodell) der Struktur normalerweise im normalen Festspeicher existieren, d.h. in einer Magnettrommel, auf Disketten, Bändern oder in optischen Speichern oder Chipspeichern wie ROMs, PROMs, virtuellen RAM-Speichern usw..
Nach der Eingabe der ursprünglichen Konstruktionsdefinition der Struktur in das Datenmodell im Computerspeicher ist ein Zugreifen auf das Datenmodell im Computerspeicher für alle Arten von Flugzeugherstellungsvorgängen möglich, wie z.B. zur Herstellung von Verbindungsmodellen, die zur Formung und Vulkanisierung von Kompositteilen verwendet werden, zur Herstellung von Montagerahmen zur Ausrichtung von Einzelteilen der Struktur zueinander, zur Herstellung von Modellteilen durch spanabhebende Verfahren, zur Materialbestellung und -verarbeitung, zur Überprüfung oder Inspektion von Teilmodellen und Teilen, zum Zusammensetzen einzelner Modellteile, zur Montage der Einzelteile zur Flugzeugstruktur sowie für weitere Vorgänge und Verfahren, die aus dieser Beschreibung noch hervorgehen werden.
Zusätzlich zur Konstruktionsdefinition der herzustellenden Struktur kann das Datenmodell auch weitere Informationen im Zusammenhang mit der Struktur enthalten, die während der gesamten Herstellungsschritte der Struktur hinzugefügt werden. Mit jedem im gesamten Herstellungsverfahren der Struktur verwendeten Schritt wird die gleiche dynamische Computerspeicherdefinition der Struktur verwendet. Diese Computerspeicherdefinition ist nicht Veränderungen durch Umweltbedingungen unterworfen und kann von mehreren Menschen benutzt oder dupliziert werden, so daß sie vielen Benutzern gleichzeitig zugänglich ist.
Ein Datenmodell einer erfindungsgemäßen Struktur enthält inhärent eine exakte Konstruktionsbeschreibung der Struktur, da es unter anderem eine Konstruktionsdefinition der Struktur ist. Dies steht im Gegensatz zum Mastermodellkonzept, das so gut wie möglich als "Darstellung" der Konstruktionsdefinition der Struktur hergestellt wurde. Und im Gegensatz zum Konzept des harten Mastermodells kann eine Veränderung bei der Datenmodelldefinition der Struktur vorgenommen werden und sich im gesamten Herstellungsverfahren der Struktur niederschlagen.
Das Datenmodell ersetzt die verschiedenen Mastermodelle und andere Mastermodelle und verwendet an ihrer Stelle eine einzige Master-Quelle für alle Herstellungsverfahren und Montagen. Da außerdem die Einzelteile des Datenmodells von vielen Benutzern gleichzeitig benutzt werden können, kann eine parallele Herstellung und Montage erzielt werden. Daher kann im Gegensatz zum alten Konzept des harten Mastermodells ein Montagerahmen unter Abstimmung mit einem Verbindungsmodell konstruiert werden, da beide jeweils von der anderen für ihre Konstruktion und Montage unabhängig sind. Dies steht im direkten Gegensatz zum alten Konzept des harten Mastermodells, bei dem ein Mastermodell notwendig war, bevor der Montagerahmen fertiggestellt werden konnte.
Bei dieser Erfindung können zusätzlich zur Konstruktionsdefinition einer Struktur Daten, die tatsächliche materielle Bestandteile, Modelle oder Montagerahmen, in der Form, wie sie dann hergestellt werden, als ein Bestandteil des Datenmodells zusammen mit der Konstruktionsdefinition gespeichert werden. Deswegen sind alle Abweichungen immer zur Dokumentation und zur Qualitätskontrolle bekannt. Wenn erwünscht, kann außerdem die tatsächliche Konstruktionsdefinition so verändert werden, daß sie Veränderungen oder Neuerungen in Bestandteilen reflektiert, und diese Veränderungen setzen sich in andere Modelle, Montagerahmen, Montageanleitungen und dergleichen fort. Außerdem können Teile und Modelle konstruiert und eine Montage simuliert werden, um Konstruktionsprobleme aufzudecken, die während der Konstruktionsphase noch nicht ersichtlich sind.
Das Datenmodell der Struktur wird in einem geeigneten Computersystem dadurch erstellt, daß zuerst die Konstruktionsdefinition der Struktur eingegeben wird. Virtuelle Modelle, die zum Herstellen der Einzelteile der Struktur notwendig sind, werden dann ebenfalls im Datenmodell definiert. Diese Datenmodelldefinitionen können dann in eine Emuliereinrichtung zur Herstellung der einzelnen Modellteile heruntergeladen werden. Außerdem werden diese Definitionen an Domänen-Schnittstelleneinrichtungen zum Vergleichen der Modelle, Montagerahmen und dergleichen und tatsächlicher materieller Einzelteile mit der Datenmodelldefinition der Struktur oder der Datenmodeildefinition entsprechender Modellstrukturen, die auch im Datenmodell erzeugt werden, heruntergeladen. Die zur Domänen- Schnittstelleneinrichtung heruntergeladene Definition kann auch zur Montage der Einzelteile in die Struktur oder Teile der Struktur verwendet werden.
Da Verbundstoffe eine immer größere Rolle bei der Flugzeugkonstruktion spielen, werden hauptsächlich die Herstellung von Modellen zum Bilden von Verbindungsmodellen und die Verbindungsmodelle selbst zur Darstellung der Erfindung verwendet. Die Modelle zum Bilden von Verbindungsmodellen und Verbindungsmodelle sind sowohl direkte Abbildungen der Formoberfläche eines Flugzeugs und komplementäre Abbildungen. Als eine weitere Darstellung der komplementären Abbildung der Formoberfläche eines Flugzeugs wird eine weitere Ausführungsform die Konstruktion eines Montagerahmens unter Verwendung der Prinzipien und Konzepte der Erfindung verdeutlichen.
Fig. 3 zeigt schematisch die gesamte Konstruktion eines Flugzeugs vom Entwurf zur Endbearbeitung und betont die oben beschriebenen verdeutlichenden Ausführungsformen Bestimmte, in Fig. 3 bildlich dargestellte schritte und Strukturen werden im einzelnen in anderen Figuren beschrieben. Um Kontinuität zwischen den verschiedenen Figuren anzuzeigen, werden für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Referenznummern verwendet. Wenn bestimmte Strukturen oder Verfahren genauer beschrieben werden, als sie in Fig. 3 beschrieben sind, werden weitere Referenznummer zum Identifizieren von Teilen verwendet, die den in Fig. 3 oder anderen Figuren gezeigten ähneln.
Im linken oberen Eck von Fig. 3 wird ein Computersystem 152 zum Erzeugen einer Konstruktionsdefinition oder einer Masterkonstruktionsdefinition eines Flugzeugs 154 in einer Datenbank im Computersystem 152 verwendet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Flugzeug 154 nur ein virtuelles Flugzeug, da es nur als die Konstruktionsdefinition in einer Datenbank im Computersystem 154 existiert. Diese bildet den ersten Eintrag in das Datenmodell für die Flugzeugstruktur.
Das Computersystem 152 wird so ausgewählt, daß es ein Computersystem ist, auf dem ein dreidimensionales Graphiksoftwareprogramm läuft, und daher ist das Datenmodell oder die Masterkonstruktionsdefinition eine dreidimensionale (3-D als Abkürzung) graphische Konstruktionsdefinition. Eine solche Definition hat Koordinatenpunkte, die das Datenmodell oder die Masterkonstruktionsdefinition prazise in einem dreidimensionalen Koordinatensystem positionieren.
Das wird typischerweise in einem 3-D-Grafikprogramm unter Verwendung von X-, Y- und Z-Koordinatenpunkten sowie, wo nötig, von entsprechenden Positionsvektoren erreicht. Typischerweise verwendet ein 3-D-Grafikprogramm entsprechende Datenstrukturen zum Definieren bestimmter Punkte in der Datenbank des Grafikprogramms. Durch die Verwendung von Algorithmen im Grafikprogramm können weitere Punkte in der Struktur vom Grafikprogramm definiert und erzeugt werden. Typischerweise verwendet das Grafikprogramm geeignete Vektor- und Matrix- Unterprogramme, durch die eine Struktur gedreht oder sonst auch im Computerspeicher bewegt und dimensioniert werden kann, wobei die Koordinaten eines Punktes bezüglich anderer Punkte bekannt sind.
Jedenfalls wird das Datenmodell im Computersystem 152 erzeugt und in einer geeigneten Datei oder in Dateien in einer Datenbank in einem Computerspeicher gespeichert. Weiter kann eine Gruppe von Daten oder Gruppen von Daten oder ein Teil davon von der Datenbankdatei oder von den Datenbankdateien vom Speicher durch geeignete mit dem Computersystem verbundene Ausgangsvorrichtungen entweder als Speicherwörter (d.h. in der bestimmten Wortgröße des Computersystems in Bytes) auf geeigneten Datenbussen oder I/O(Input-Output)-Datenports, als geeignete Speicherabbildungen (magnetischer oder optischer Daten-Lese/Schreibe-Datentransfer) oder durch das Erzeugen von Hard-Copies (Ausdruck usw.) vom Speicher heruntergeladen werden. Außerdem können viele Benutzer mit dem Datenmodell zur parallelen Interaktion mit dem Modell vernetzt sein.
Wie im einzelnen weiter unten mit Bezug auf Fig. 4 und 5 gezeigt und erörtert ist, wird ein geeigneter Abschnitt der Flugzeugstruktur ausgewählt und ein virtuelles Modell 156 zum Konstruieren des ausgewählten Abschnitts im Datenmodell im Computersystem 152 (oder einem anderen äquivalenten Computersystem) definiert. Ein virtuelles Teil 158 des virtuellen Modells 156 wird weiter im Datenmodell definiert.
Das virtuelle Teil 158 und die restlichen Teile des Modells 156 (die in gleicher Weise im Datenmodell definiert sind) werden durch eine (in Fig. 3 nicht eigens gezeigte oder numerierte) Modellherstellungseinrichtung zum Erzeugen eines entsprechenden tatsächlichen materiellen Teils 160 und anderer entsprechender nicht eigens gezeigter oder numerierter Teile konstruiert. Das Teil 160 zusammen mit den restlichen entsprechenden Teilen wird in einem Teileregal 162 zur Montage gesammelt. Wenn alle Teile im Teileregal 162 zur Montage gesammelt sind, werden sie zum Beispiel auf einer Rasteroberfläche 164 in das Bindungsmodellherstellungsvorläufermodell 166 zusammenmontiert.
Eine Kopie aus dem Datenmodell der Datengruppe, die die Definition des virtuellen Modells 156 enthält, wird vom Computersystem 152 zur Übertragung heruntergeladen, wie das durch die Floppy Disk 168 dargestellt ist. Die Datengruppe vom virtuellen Modell 156 wird auf ein computerunterstütztes Theodolitensystem 170 zum Beispiel durch die Floppy Disk 168 übertragen.
Das computerunterstützte Theodolitensystem 170 und die Floppy Disk 168 dienen als ein Beispiel einer Domänen-Schnittstelleneinrichtung zum Vergleichen des materiellen Modells 166 mit seiner Datenmodelldefinition, die durch das virtuelle Modell 156 im Datenmodell definiert ist. Wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, wird dies unter Verwendung von 3- D-Koordinatenpunkten auf dem materiellen Modell 166 oder der Oberfläche 164 oder beidem und durch ihren Vergleich mit den Koordinatenpunkten im 3-D-Koordinatensystem des Datenmodells in der Datenbank bewerkstelligt, das durch das 3-D-Grafikprogramm auf dem Computersystem 152 erzeugt wurde.
Die Oberfläche des Bindungsmodellherstellungsvorläufermodelis 166 wird mit Gips ausgefüllt, wodurch die Bildung des Verbindungsmodells oder Übertragungsmodells 172 vervollständigt wird. Dadurch wird eine Formoberfläche 174 hergestellt, die eine Abbildung eines Abschnitts des virtuellen Flugzeugs 154 im Datenmodell ist. Dieser Abschnitt eines Flugzeugs wird über ein materielles Modell (das Modell 172) hergestellt, das einem virtuellen Modell (dem Modell 156) im Datenmodell entspricht. Das virtuelle Modell entspricht seinerseits wieder exakt den Konstruktionsvorgaben des Flugzeugs im Datenmodell.
Wie beim Bindungsmodellherstellungsvorläufermodell 166 kann die Formabbildung 174 des Bindungsmodellformungsmodells 172 mit seinem virtuellen Gegenstück, einer virtuelle Oberfläche auf dem virtuellen Flugzeug 154 im Datenmodell durch Datenaustausch zwischen dem Datenmodell und der Oberfläche 174 mit der durch den computerunterstützten Theodoliten 170 und die Floppy Disk 168 gekennzeichneten Domänen-Schnittstelleneinrichtung verglichen werden.
Durch Aufbauen des Bindungsmodellherstellungsvorläufermodelis 166 auf einer Oberfläche, auf der bekannte räumliche Identifikatoren 178, d.h. ein Standardrastergitter, angebracht sind, und Koordinieren dieser räumlichen Identifikatoren 178 über das computergestützte Theodolitensystem 170 mit dem Datenmodell, kann die genaue Position der Koordinierungspunkte auf dem Bindungsmodellformungsmodell 172 und dieser räumlichen Identifikatoren 178 erfaßt und mit dem Datenmodell in Beziehung gesetzt werden.
Ein Verbindungsmodell 176 kann nun auf dem Bindungsmodellformungsmodell 172 geformt werden. Wenn jedoch das Verbindungsmodell 176 nicht nach dem Bindungsmodellformungsmodell 172 sondern auch teilweise an der Oberfläche 164 gebildet wird, und wenn vor dem Formen des Verbindungsmodells 176 auf dem Bindungsmodellformungsmodell 172 und der Oberfläche 164 Präzisionszielstifte 180 in die räumlichen Identifikatoren 178 auf der Oberfläche 164 eingebracht werden, wenn dann das Verbindungsmodell 176 sowohl auf dem Bindungsmodellformungsmodell 172 als auch auf der Oberfläche 164 geformt wird, übertragen die Zielstifte mit zugeteilten Werten genaue Positionslöcher 182 auf das Verbindungsmodell. Diese Positionslöcher 182 können nun zum In-Beziehung-Setzen des Verbindungsmodells 176 mit dem Datenmodell verwendet werden.
Wenn die räumlichen Identifikatoren mit dem Datenmodell und dem 3-D-Koordinatensystem, in dem das virtuelle Flugzeug 154 definiert ist, koordiniert wurden, wenn sie über die Zielstifte 180 an das Verbindungsmodell 176 übertragen werden, werden sie zu Ziellöchern 182 mit bekannten Werten. Das heißt, daß die Ziellöcher 182 genau im 3-D-Raum im Verhältnis zur Masterkonstruktionsdefinition des virtuellen Flugzeugs 154 bekannt sind. Da die Ziellöcher 182 im 3-D-Raum bekannt sind, kann das computerunterstützte Theodolitensystem 170 zum Positionieren weiterer Punkte verwendet werden, die auf der Oberfläche des Verbindungsmodells 176 gewünscht werden.
Wenn nun ein Verbundteil 184 auf dem Verbindungsmodell 176 geformt wird, können Bestandteile des Teils 184, wie zum Beispiel Streben 186 und Spanten oder Versteifungen 188 über Ziellöcher 182 oder andere Identifikatoren (die weiter unten erörtert sind) auf dem Verbindungsmodell 176 genau auf einer Verbundhaut 190 positioniert werden.
In der gleichen Art und Weise, in der das virtuelle Modell 156 im Datenmodell in 3-D-Computergrafik definiert wurde, könnte auch ein (nicht eigens in Fig. 3 gezeigtes oder numeriertes) virtuelles Montagemodell definiert werden. Anstelle einer Oberfläche (einer dem Hautpanel 190 entsprechenden virtuellen Oberfläche) würde das Montagemodell Positionierungspunkte haben, die an diese Oberfläche anstoßen oder durch sie hindurchgehen (zur virtuellen Oberfläche komplementäre oder diese schneidende Punkte). Auf jeden Fall würde es definiert, und von seiner Definition würde es spanabhebend bearbeitet und in einer Weise aufgebaut, die der Weise entspricht, in der das Bindungsmodellherstellungsvorläufermodell 166 hergestellt wurde, wodurch ein Montagerahmen 192 erzeugt wird.
Dieser Montagerahmen 192 wird zusammen mit anderen Montageteilen 194 (in Fig. 3) zum Montieren von Teilen, einschließlich des Teils 184 in eine Flugzeugstruktur 198 verwendet. Die Positionierung des Teils 184 auf dem Montagerahmen wird unter Verwendung des computerunterstützten Theodolitensystems 170 und eines Datenmodell-Datensatzes auf der Floppy Disk 168 vorgenommen. Dazu werden bekannte Lokalisatoren 196 festgelegt und auf dem Montagerahmen 192 als bekannte Positionen im 3-D- Raum (in einer Weise, wie sie für die räumlichen Identifikatoren 178 oder Zielstifte 180 beschrieben wurde) lokalisiert, und das computerunterstützte Theodolitensystem 170 wird zum Ausrichten der Zielpunkte oder Koordinierungspunkte auf dem Teil 184 mit entsprechenden Lokalisatoren 196 oder Koordinierungspunkten auf dem Montagerahmen 192 verwendet.
Schließlich wird das gesamte Flugzeug 198, wie in der unteren rechten Ecke von Fig. 3 zu sehen ist, mit der Hilfe einer Kopie des Datenmodells mit der Definition des virtuellen Flugzeugs 154, das als ein Datensatz in die Floppy Disk 168 heruntergeladen und in das computerunterstützte Theodolitensystem 170 eingegeben wurde, montiert. Dazu können bekannte räumliche Rasterpunkte 200 (die den räumlichen Identifikatoren 718 entsprechen) in der Montagezelle, wie zum Beispiel auf dem Boden der Montagebucht, lokalisiert werden und in das 3-D- Koordinatensystem des computerunterstützten Theodolitensystems 170 eingegeben werden.
Das Flugzeug 198 wird unter Verwendung virtueller Abbildungen der Zielpunkte 200 im Computerspeicher als Koordinierungspunkte zwischen der virtuellen Abbildung (dem virtuellen Flugzeug 154 im Datenmodell) und dem tatsächlichen Flugzeug 198 montiert. Dies wird durch Koordinieren der virtuellen Abbildungen der Zielpunkte 200 über das computerunterstützte Theodolitensystem 170 mit den materiellen Zielpunkten 200 bewerkstelligt. Die virtuellen Abbildungen der Zielpunkte 200 werden als ein Datensatz vom Datenmodell auf die Floppy Disk 168 geladen. Die Floppy Disk dient dann als das Transfer- Medium für die Eingabe dieser virtuellen Korrdinierungspunkte in das Theodolitensystem 170.
In Fig. 4 und 5 werden, wie schon bemerkt, für die Beschreibung gleicher oder ähnlicher virtueller und materieller Teile die gleichen Referenznummern wie in Fig. 3 verwendet.
Das virtuelle Flugzeug 154, das sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 dargestellt ist, wird unter Verwendung eines interaktiven 3-D-Grafik-CAD-Programms konstruiert. Normalerweise konstruiert ein Konstruktionsteam das virtuelle Flugzeug 154 unter Verwendung eines CAD-Programms oder unter Verwendung von CAD-Programmen und Schnittstellenvorrichtungen wie z.B. Lichtstiften, Funktionstastenfeldern, Grafik- oder Digitalisiertafeln, -tableaus oder -boards oder einer Computermaus. Natürlich werden alle diese Vorrichtung auch in Verbindung mit über ein Tastenfeld eingegebenen Befehlen verwendet. Insofern als CAD-Programme diesen Typs und auch die oben genannten Schnittstellenvorrichtungen handelsüblich sind, erscheint eine Beschreibung eines bestimmten Programms oder bestimmter Vorrichtung für das Verständnis dieser Erfindung nicht notwendig.
Ein 3-D-CAD-Programm oder 3-D-CAD-Programme, wie zum Beispiel CATIA (IBM Corporation) oder NCAD und NCAL (Northrop Computer Aided Design and Northorop Computer Aided Lofting, Northrop Corporation, Hawthorne, CA) wären zum Definieren der Masterkonstruktionsdefinition des Flugzeugs 154 als 3-D-Grafik im Datenmodell geeignet. Diese Masterkonstruktionsdefinition wird in einer Datei oder in Dateien in einer Datenbank erstellt und gespeichert. Beim Eingeben der Konstruktionsdefinition kann beim Durchführen der Konstruktionsaufgaben auch andere Software zu Hilfe genommen werden, so zum Beispiel ein Anreiß-Datenprogramm wie NORLOFT (Northrop Corporation) Außerdem könnte auch ein bekanntes CADAM 2-D-Grafikprogramm (erhältlich von Lockheed Aircraft Corporation) zum Erstellen der dimensionierten Zeichnungen verwendet werden, wenn solche Zeichnungen zu Konstruktionszwecken gewünscht werden. Als weitere Konstruktionssoftware könnten noch CADD (Mcdonald Douglas Corporation) oder andere geeignete CAD-Programme verwendet werden.
Die Masterkonstruktionsdefinition oder andere Eingaben in das Datenmodell werden auf einem geeigneten Computersystem vorgenommen, so zum Beispiel auf einem IBM-3090-200-Mainframe, einem IBM-3081-Mainframe oder einem IBM-4381-Mainframe unter Verwendung eines geeigneten Betriebssystems wie zum Beispiel des IBM-MVS-XA (Multiuser Virtual Storage-Extended Architecture). Konstruktionsdaten oder andere Dateneingaben in das Datenmodell werden typischerweise an einer geeigneten Workstation vorgenommen, so zum Beispiel an einem IBM-3278-Terminal oder an einer Adage-Workstation, die mit entsprechenden Schnittstellenvorrichtungen, wie oben beschrieben, ausgerüstet ist.
Die Workstation oder die Workstations sind durch Schnittstellen in geeigneter Weise mit dem Mainframe verbunden, wobei geeignete Software verwendet wird, so zum Beispiel IBM TSO (Timesharing Option), wodurch sowohl ein Herunterladen als auch ein Hinaufladen zwischen den entsprechenden Computergeräten ermöglicht wird. Dadurch wird die Workstation mit einer Microcomputerumgebung versehen, während immer noch Zugang zu einer Mainframedatenbank besteht, wodurch die Erzeugung und die Benutzung einer "Single-Source"-Informations-Datenbank für das Datenmodell ermöglicht wird.
Andere CAD-Systeme, wie zum Beispiel ME Series 30 CAD (Hewlett-Packard) sind so ausgelegt, daß sie auf bestimmten Computern wie zum Beispiel Hewlett-Packard Mini-Computern laufen, während CAD-Softwarepakete wie z.B. AUTOCAD (Autodesk, Inc.) für Microcomputer erhältlich sind, wie zum Beispiel IBM- AT-Computer, auf denen ein DOS-Betriebssystem auf einem Intel 80286 Microprozessor und einem 80287 mathematischen Koprozessor läuft.
Die Masterkonstruktionsdefinition wird als 3-D-Grafik so erzeugt, daß sie eine geeignete Koordination der Konstruktion in einem 3-D-Koordinatensystem enthält. Diese Konstruktionsdefinition könnte ein Drahtmodell sein oder durchgehende Oberflächen haben und ein Modell mit versteckten Oberflächen bilden. Oder es könnte beide Möglichkeiten enthalten, wie sie im CAD-Konstruktions-Programm enthalten sind.
Das Datenmodell wird durch Eingeben der Masterkonstruktionsdefinition des Flugzeugs in das 3-D-Grafikprogramm als ein Datensatz oder als Datensätze (und als eine Datei oder eine Anzahl verwandter oder sonstwie verbundener Dateien) in einer Datenbank (oder einem anderen Programm) im Computersystem erzeugt. Nach dem Eingeben oder Hinaufladen der Konstruktionsdefinitionen und anderer Information, die zum Datenmodell gehört, wie weiter unten erörtert, können Kopien des gesamten Datenmodells oder von Teilen davon als Datenuntergruppen von der Mainframebibliothek (zum Beispiel als einzelne Dateien) in geeigneter Weise heruntergeladen werden, indem zum Beispiel die oben erwähnte TSO-Software zum Herunterladen vom oben erwähnten Computersystem an weitere Computersysteme oder Daten-Schnittstellengeräte verwendet wird.
Nach dem Erstellen des Datenmodells ist es entweder für einen Menschen oder für andere Software zugänglich. Zum Beschreiben der Schritte beim Datenaustauschen mit dem Datenmodell wird die Wechselwirkung mit dem Operator (mit Hilfe bestimmter beschriebener Software) beschrieben und dann unten, wo passend, in bezug auf Software ergänzt, die die vom Operator durchgeführten Schritte emuliert.
Ein Konstrukteur, Programmierer oder anderer Operator, der das Datenmodell oder einen Teil des Datenmodelles benutzt und auf das Computersystem zugreift, lädt das Datenmodell oder einen Teil davon (normalerweise, indem er diese Daten enthaltende Dateien herunterlädt) herunter und interagiert mit dem Datenmodell oder dem Teil davon unter Zuhilfenahme der oben erwähnten Schnittstelleneinrichtungen, d.h. Lichtgriffeln, usw., an Workstations 202-a bis 202-c.
Der Operator wählt einen Teil der gesamten Struktur aus, wie zum Beispiel den linken Rumpfteil 204 von Fig. 4. In dieser Figur sind diese Teile, wie auch andere, von der Workstation 202-a, 202-b und 202-c wegexplodiert, um sie mit weiteren Einzelheiten zu zeigen. In Fig. 5 und in anderen Figuren werden einzelne Teile im einzelnen auf einem Bildschirm 208-a bis 208-g der Workstation 202-a bis 202-c gezeigt. Von diesem größeren Bauteil wählt der Operator unter Zuhilfenahme der Anreißlinien und anderer Konstruktionsdaten des Datenmodells ein bestimmtes Teil aus, wie zum Beispiel das virtuelle Außenhautpanel 206.
In Fig. 5 werden durch die Anreißlinien des virtuellen Außenhautpanels 206 auf dem Workstationbildschirm 208-a geeignete Profilschnitte vorgeschlagen, die zum Definieren des Skeletts eines virtuellen Modells, wie zum Beispiel des virtuellen Modells 156 von Fig. 3, verwendet werden können. Auf dem Workstationbildschirm 208-a bilden die einzelnen Anreißlinien jeweils einen Ort (locus) in einer virtuellen Oberfläche 210, die das virtuelle Hautpanel enthält. Unter Verwendung einiger dieser Orte (loci) (wie zum Beispiel diejenigen, die auf dem Workstationbildschirm 208-b von Fig. 5 von oben links nach unten rechts gehen) oder anderer Linien, Kurven usw., die der Operator unter Verwendung der oben erwähnten Operator-Schnittstelleneinrichtungen erzeugen kann, erweitert der Operator diese Orte (loci) in der Oberfläche 210 über die Begrenzungslinie des virtuellen Panels 206 hinaus aus und dann vom Panel 206 weg in Richtung auf das Innere des virtuellen Flugzeugs 154 und schneidet sie in einer Ebene ab, so daß sie viele virtuelle Ebenen 212 bilden, die die virtuelle Oberfläche 210 schneiden.
Da die Ebenen 212 Profilschnitte darstellen, wurde dadurch eine Reihe virtueller Profilpanele 214 des virtuellen Modells 156 von Fig. 3 erzeugt. Diese virtuellen Profilpanele 214 definieren die virtuelle Oberfläche 210, die das virtuelle Teil 206 enthält. Wieder durch die Workstation 202-b von Fig. 4 fügt der Operator mehrere virtuelle Verbindungspanele 216 hinzu, wodurch die Profilpanele 214 positioniert und orientiert werden können. Dieses alles wird unter Verwendung des interaktiven 3-D-Grafikprogramms auf dem Computersystem bewerkstelligt.
Es versteht sich, daß die oben erwähnten Schritte so kodiert werden können, daß damit computerunterstützte Modellkonstruktionssoftware erzeugt werden kann. Diese Software würde das Computersystem selbst zum Erzeugen einer Modellkonstruktion verwenden. Ein solches computerunterstütztes Modellkonstruktionsprogramm ist ein TCAD (Tooling Computer Aided Design, Northorop Corporation) genanntes Programm.
Bis auf bestimmte Einzelheiten des virtuellen Modells 156, die wir momentan außer Acht lassen, hat der Operator (oder gleichwertigte Software wie zum Beispiel das TCAD-Programm) ein virtuelles Modell 156 erzeugt. Die Grafikdefinition des virtuellen Modells wird in einem Computerspeicher als ein Teil des Datenmodells des Flugzeugs abgespeichert. Da der Computerspeicher nicht entscheiden kann, was zum Flugzeug gehört und was nicht, kann die Modellkonstruktion ein Teil der Daten werden, die das Datenmodell des Flugzeugs 154 bilden. Der die Definition des virtuellen Modells 156 enthaltende Teil der Datenbank kann zur Herstellung eines dem virtuellen Modell 154 entsprechenden tatsächlichen materiellen Modells verwendet werden. Es kann eine Datenuntergruppe der Datenmodelldatenbank (zum Beispiel als eine Datei oder als Dateien) erzeugt werden, die nur die das virtuelle Modell 154 definierende Daten enthält.
Fig. 4 und 5 werden unten weiter behandelt. Doch wird zuvor eine Beschreibung bestimmter materieller (im Gegensatz zu "virtueller") Teile, wie sie in Fig. 6, 7, 8 und 9 gezeigt sind, ein Verständnis bestimmter Verfahren von Fig. 3, 4 und 5 und anderer Figuren erleichtern. Zusätzlich wird eine genaue Beschreibung dessen, wie die einzelnen Bestandteile eines materiellen Modells hergestellt werden, auch leichter fallen, wenn diese erst nach der Beschreibung der materiellen Modelle selbst erfolgt.
Fig. 6 zeigt ein materielles Modell 218, das dem Bindungsmodellherstellungsvorläufermodell 166 von Fig. 3 gleicht. Das materielle Modell 218 und andere materielle Modelle von 9, 15 und 16 erscheinen zwar vielleicht zuerst als den alten "Mastermodellen" sehr ähnlich, jedoch sind sie das nicht.
Die materiellen Modelle von Fig. 6, 7, 8 und 9 sind keine Mastermodelle, sie sind Arbeitsmodelle, deren Master im Datenmodell in der Datenbank des Computersystems existieren. Sie bilden nicht die Definition eines Teils, sie sind ein Ausdruck einer schon existierenden Definition - der Datenmodell-Konstruktionsdefinitionen. Wie weiter unten klar werden wird, können sie, falls erwünscht, reproduziert werden. Sie sind daher keine Kompromisse der Konstruktionsdaten, wie die "Mastermodelle". Sie sind ein genauer Ausdruck der Konstruktionsdefinition dieser Modelle. Sie können explizite 3-D-Koordinatensystem-Positionierungspunkte direkt auf ihrer Struktur enthalten. Sie können inhärente Oberflächen oder Positionierungseinrichtungen enthalten, die jedes Teil in bezug zu seinen benachbarten Teilen prazise positioniert oder lokalisiert, sowie andere Attribute, wie aus dieser Beschreibung noch hervorgehen wird.
Das Modell 218 besteht aus mehreren Profilpanelen 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232 und 234. Diese stehen mit Verbindungspanelen 236, 238, 240 und 242 in Wechselwirkung. Jedes der Profilpanele 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232 und 234 hat für jedes Verbindungspanel jeweils einen nach unten zeigenden Schlitz 244. Jedes der Verbidungspanele 236, 238, 240 und 242 hat für jedes Profilpanel jeweils einen nach oben zeigenden Schlitz 246. Die meisten der Schlitze 244 und 246 in Fig. 6 sind zwar mit Flugzeugdichtmittel überdeckt und abgedichtet, doch ist jeder so, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt.
Die oben erwähnten Schlitze 244 und 246 sind im wesentlichen, wenn auch sehr spezielle, Überlappungsstoßverbindungen, die die Fähigkeit besitzen, wie noch gezeigt werden wird, sich selbst zu positionieren bzw. auszurichten. Die Tiefe der Schlitze sowohl der Profilpanele als auch der Verbindungspanele ist so groß, daß die Profilpanele mit den Verbindungspanelen so in Eingriff stehen, daß die Unterseite der Profilpanele (wie unten eingehender beschrieben) mit einer tragenden planaren Oberfläche in Kontakt stehen und gegen diese stoßen.
In Fig. 7 ist zur Verdeutlichung nur ein Verbindungspanel, das Verbindungspanel 238 dargestellt. Außerdem sind nur zwei Profilpanele, die Profilpanele 220 und 232, in Fig. 7 gezeigt. Und in Fig. 8 sind nur zwei Bruchstücke des Profilpanels 232 und des Verbindungspanels 238 dargestellt. Wie in Fig. 7 und 8 gesehen werden kann, sind alle Schlitze im Verbindungspanel 238 nach oben offen bzw. zeigen nach oben. Weiter sind alle Schlitze in den Profilpanelen 232 und 220 nach unten offen, bzw. zeigen nach unten. Somit können die Profilpanele von oben auf die Verbindungspanele aufgeschoben werden.
Zum Montieren des materiellen Modells 218 von Fig. 6 werden alle Verbindungspanele 236, 238, 240 und 242 zuerst aufrecht auf einer Oberfläche aufgestellt, und dann werden die Profilpanele 220 bis 234 nacheinander auf die Verbindungspanele aufgesteckt, wobei die Schlitze 244 in den jeweiligen Profilpanelen 220 bis 234 jeweils in die Schlitze 246 der jeweiligen Verbindungspanele 236 bis 242 eingreifen.
Eine Profilkante 248 auf jedem der jeweiligen Profilpanele 220 bis 234 wird nach exakten Vorgaben auf einer NC-Werkzeugmaschine mit Präzision herausgeschnitten, wie hiernach beschrieben wird. Im Gegensatz zu den alten "Mastermodellen" wird die untere Oberfläche (oder Teile davon, wie zum Beispiel Füße, allgemein: 250, auf allen jeweiligen Profilpanelen 220 bis 234) auch nach exakten Vorgaben zugeschnitten. Deswegen kommen die Füße 250 der jeweiligen Profilpanele 220 bis 234 alle in der gleichen Z-Ebene zu liegen. Somit werden auch die Profilkanten 248 bezüglich der Z-Ebene positioniert.
Ein jeder Schlitz 244 in den entsprechenden Profilpanelen 220 bis 234 wird so geschnitten, daß er eine Positionierungskante 252 und eine Nicht-Positionierungskante 254 hat. Die Positionierungskanten 252 werden im Profilpanel nach exakten Toleranzen und Ausrichtungen bezüglich der Profilkanten 248 und den Füßen 250 eingeschnitten. Die Nicht-Positionierungskante 254 wird so geschnitten, daß die Schlitze 244 zum Aufnehmen der Dicke der Verbindungspanele zuzüglich eines nicht kritischen Inkrements ausreicht.
In gleicher Weise wird auch beim Zuschneiden der entsprechenden Verbindungspanele 236 bis 242 verfahren. Jeder der Schlitze 246 hat eine Positionierungskante 256, die nach exakten Vorgaben zugeschnitten ist und eine Nicht-Positionierungskante 258, die nicht kritisch ist, die aber von der Positionierungskante 256 so weit weg ist, daß die Profilpanele in die Schlitze 246 passen, zuzüglich eines kleinen Spiels.
Eine Anzahl kleiner Keile 260-A und 260-B wird zum Befestigen und zum gleichzeitigen präzisen Positionieren der entsprechenden Profilpanele 220 bis 234 und der entsprechenden Verbindungspanele 236 bis 242 miteinander zum Bilden einer dreidimensionalen Präzisionsstruktur verwendet. In Fig. 8 wird der Keil 260-A zwischen die Nicht-Positionierungskante 258 des Schlitzes 246 des Verbindungspanels 238 und die Vorderseite 262 des Profilpaneis 232 so eingeschoben, daß die Rückseite 264 des Profilpaneis 232 fest und genau gegen die Positionierungskante 256 des Schlitzes 246 im Verbindungspanel 238 gedrückt wird.
In ähnlicher Weise wird der Keil 260-B so zwischen die Nicht-Positionierungskante 254 des Profilpaneis 232 und die Vorderseite 266 des Verbindungspanels 238 geschoben, daß die Rückseite 268 des Verbindungspanels 238 fest und genau gegen die Positionierungskante 252 des Profilpaneis 232 gedrückt wird. Das wird bei jeder Kreuzung eines entsprechenden Profilpanels 220 bis 234 mit einem entsprechenden Verbindungspanel 236 bis 242 wiederholt. Wenn die Profilpanele und die Verbindungspanele so montiert bzw. automatisch im materiellen Werkzeug 218 ausgerichtet sind, ähnelt dieses einer Eierkartonstruktur. Dieses montierte materielle Modell 218 ist eine extrem genau ausgerichtete und dimensionierte Struktur.
Da die zwei Endprofilpanele 220 und 234 nur mit einem einzigen Keil (dem untersten Keil 260-B) gegen die Verbindungspanele 236 bis 242 gehalten werden, werden zum festen Halten dieser Teile gegen die entsprechenden Positionierungskanten an den entsprechenden Verbindunspanelen 236 bis 242 Winkel 270 zum festen Halten der Endprofilpanele 220 und 234 an mehrere der Verbindungspanele, so zum Beispiel der Verbindungspanele 238 und 240, verwendet. Die Winkel 270 sind dann an entsprechenden Profilpanelen 220 oder 234 und den Verbindungspanelen 238 und 240 befestigt, nachdem deren Position zueinander durch Positionieren der Profilpanele 220 und 234 gegen die Positionierungskanten 256 der Verbindungspanele 238 und 240 und der Verbindungspanele 238 und 240 gegen die Positionierungskanten 252 der Profilpanele 220 und 234 festgestellt wurde.
Es könnte auch eine komplexere Wechselwirkung zwischen den entsprechenden Profilpanelen und entsprechenden Verbindungspanelen entworfen und konstruiert werden, so sind normalerweise zur Erleichterung sowohl der Konstruktion als auch der Montage alle Positionierungskanten 252 in den Schlitzen 244 der Profilpanele in die gleichen räumliche Richtung ausgerichtet. Zum Beispiel könnten sie in den Ansichten von Fig. 6, 7 und 8 alle die rückwartigen Kanten sein. Mit Ausnahme der Positionierungkanten 256 für eines der Endprofilpanele (Panele 220 oder 234) wären die Positionierungskanten 256 der Schlitze 246 in den Verbindungspanelen alle in die gleiche räumliche Richtung ausgerichtet. Zum Beispiel wären sie alle die rückwärtige Kante in den Ansichten von Fig. 6, 7 und 8, bis auf die Positionierungskanten 256 der Verbindungspanele, die mit dem Endprofilpanel 234 zusammenwirken. Die Positionierungskanten 256 für das Profilpanel 234 wären auf der vorderen Seite der Schlitze 246 in den entsprechenden Verbindungspanelen 236 bis 242.
Die Verwendung von Winkeln 270 und die Notwendigkeit einer "ungewöhnlichen" Orientierung der Positionierungskanten 256 der Verbindungspanele 236 bis 242 für das Endprofilpanel 234 kann einfach dadurch ausgeschlossen werden, daß mindestens eines der Verbindungspanele 236 bis 242 um ein wenig länger auslegt als die Entfernung zwischen den Endprofilpanelen 220 bis 234, so daß ein "vollständiger" Schlitz und nicht nur eine Positionierungskante 256 (ein halber Schlitz) in einem oder mehr der Verbindungspanele 236 bis 242 vorhanden ist. Dieser vollständige Schlitz wird dann zum Befestigen der Endprofilpanele 220 und 234 an die Verbindungspanele verwendet.
Jedes dieser entsprechenden Profilpanele 220 bis 234 und der entsprechenden Verbindungspanele 236 bis 242 hat ein großes Lüftungsloch 272, das zum Entlüften der Struktur dient, wenn sie mit Gips aufgefüllt wird, wie unten beschrieben. Außerdem haben die Profilpanele 220 bis 234 jeweils mehrere Gipsstützstablöcher 274. Gipsstützstäbe 276 werden durch die Löcher 274 geführt und an den entsprechenden Profilpanelen 220 bis 234 mit "Tinnermanmuttern" 278 befestigt. Die Befestigung der Gipsstützstäbe 276 an den Profilpanelen ist für die Ausrichtung oder die Prazision des materiellen Modells 218 nicht wesentlich.
In Fig. 9 wird ein Drahtgitter 280 auf die Gipsstützstäbe 276 gelegt, und zuerst wird grober Gips 282 auf das Gitter 280 aufgebracht, und dann wird ein Feingips 284 unter Verwendung eines Einfüllwerkzeugs zwischen die Profilkanten 248 der entsprechenden Profilpanele eingefüllt. Die Gipsstützstäbe 276, das Gitter 280 und die zwei Gipsschichten sind schon vom Einfüllen nach dem alten "Mastermodell"-Konzept bekannt.
Nachdem der Gips eingefüllt wurde, wurde eine Übertragungsmodell 286, das dem Modell 172 von Fig. 3 ähnelt, konstruiert. Dieses Übertragungsmodell 286 und sein Vorläufermodell 218 werden auf einer Rastertafel konstruiert. Im Gegensatz zum alten "Mastermodell"-Konzept wird jedoch die Oberfläche nicht als ein Teil des fertiggestellten Modells mit einbezogen, und es das ist auch nicht nötig (doch kann, wie in einer weiteren Ausführungsform unten beschrieben, wahlweise eine Oberfläche mit einbezogen werden, doch kann diese als eine leichte Aluminiumoberfläche hergestellt werden, die keine Doppel-T-Träger, Füße usw. benötigt).
Ein weiterer wichtiger Punkt, der zu diesem Zeitpunkt festgestellt werden muß, ist die Ausrichtung der Modelle 218 und 286 im dreidimensionalen Raum. Sie braucht nicht in "Flugzeugausrichtung" konstruiert zu werden. Sie werden nämlich auf einer flachen horizontalen Oberfläche in einer "horizontalen" Modellausrichtung aufgebaut, die für den Monteur sehr günstig ist.
Die flache horizontale Oberfläche, die während der Montage des Modells 218 von Fig. 6 und seines mit Gips eingefüllten Gegenstücks 286 verwendet wird, ist die planare Oberfläche 288. Diese ist in Fig. 7 gezeigt und teilweise in Fig. 8. Sie braucht nicht im Raum horizontal ausgerichtet zu sein, doch ist dies für das Montagepersonal äußerst günstig. Die planare Oberfläche 288 wird während der Konstruktion der Modelle 218 und 286 verwendet, doch wird sie nicht zu einem Teil derselben.
Die planare Oberfläche 288 ist eine flache Ebene, die einen "Blanchard"-Schliff erhalten hat, so daß sie sehr flach ist und ein Präzisionsraster mit Löchern 290 genauer Größe aufweist. Die Löcher 290 sind in genau parallelen Linien angeordnet, eine Gruppe in der X-Achse und eine andere in der Y-Achse, wodurch sie ein Präzisionsraster von Quadraten bilden, die jeweils durch vier Löcher definiert sind. Daher definiert die Position von zwei Löchern auf der Oberfläche 288 im dreidimensionalen Raum eine Gerade auf der Oberfläche 288 im dreidimensionalen Raum und die Position von drei Löchern auf der Oberfläche 288 im dreidimensionalen Raum die Position der Ebene auf der Oberfläche 288 im dreidimensionalen Raum. Die Löcher dienen so als Zieleinrichtungen zum Definieren einer Position im dreidimensionalen Raum.
Wie unten detaillierter beschreiben, werden beim Entwerfen und Zuschneiden der Profilpanele 220 bis 234 (oder, wenn gewünscht, auch der Verbindunspanele 236 bis 242) Koordinierungspunkte auf mindestens einem der Profilpanele definiert. Diese Koordinierungspunkte können ein Punkt sein, an dem sich drei Kanten treffen. So zum Beispiel an einer der Ecken des Profilpanels 220 im Vordergrund von Fig. 6. Sie werden normalerweise als explizite Punkte gewählt, die an einer günstigen Position auf einem oder mehreren Profilpanelen plaziert werden.
Koordinierungslöcher 292 sind als in das Profilpanel 220 von Fig. 6 und 9 und das Profilpanel 232 von Fig. 6 und 8 geschnitten gezeigt. Diese Löcher sind so ausgelegt, daß sie kleine Präzisionszielstifte 295 aufnehmen, wie im Detail in Fig. 19 gezeigt, die so in sie hineinpassen, daß sie Koordinierungspunkte mit zugewiesenen X- Y- und Z-Werten auf den Profilpanelen bilden. Ähnliche Zielstifte, wenn auch größere, nämlich die Zielstifte 294 (die auch detailliert in Fig. 18 gezeigt sind) werden zusammen mit den Löchern 290 in der Oberfläche 288 verwendet.
Eine Koordinierungslinie 293 liegt im rechten Winkel zur Profilkante 248 ausgewählter Profilpanele. Sie bildet Koordinierungszielwerte direkt auf der Profilkante, die zu einem Teil der eingefüllten Gipsoberfläche wird. Als Alternative könnten die Koordinierungspunkte als gekreuzte Anreißlinien gebildet werden. Dies würde die Zielstifte 295 überflüssig machen.
Ein computerunterstütztes Theodolitensystem, wie zum Beispiel das System 170, das im Zusammenhang mit Fig. 3 erörtert wurde, wird zum Erzeugen eines dreidimensionalen Koordinatensystems verwendet, indem im dreidimensionalen Raum die räumlichen Positionen der Löcher 290 in der Oberfläche 288 unter Verwendung der Zielstifte 294 festgelegt werden. Als Alternative kann das Theodolitensystem 170 unter Verwendung der räumlichen Position eines Profilpanels (oder eines Verbindungspanels), so zum Beispiel des Profilpanels 220, über die Koordinierungslöcher 292 und die Zielstifte 295 oder die Linien 293 oder andere genau positionierte Punkte auf dem Panel das dreidimensionale Koordinatensystem festlegen. Wenn die Oberfläche 288 oder das Profilpanel 220 im dreidimensionalen Raum festgelegt ist, kann das andere dazu im dreidimensionalen Koordinatensystem koordiniert werden.
Die Zielstifte 294 sind als gestufte Zylinder mit einem zentrierten Fadenkreuz aufihrer oberen Oberfläche ausgebildet. Damit zusammenhängende Positionierungsstifte 297 werden mit einem haibzylindrischen oberen Teil hergestellt, doch ist ihr Unterteil mit dem der Stifte 294 identisch, so daß sie auch in die Oberflächenrasterlöcher passen, wie zum Beispiel in die Löcher 290 auf der Oberfläche 288. Die Positionierungsstifte 297, die in Fig. 6, 7, 8 und 19 dargestellt sind, sind während der Montage von Modellen wie den Modellen 218 und 286 äußerst nützlich, da die flachen planaren Vorder- oder Rückseiten 262 und 264 der Profilpanele genau mit ihnen zusammenpassen und eine Paßkante bilden. Die Stifte 297 können eine Anreißlinie aufweisen, die im rechten Winkel zu dieser Paßkante liegt. So dient die Anreißlinie als ein erster "Faden", und die Paßkante eines Panels als der andere "Faden" eines Fadenkreuzes. Deswegen können die Stifte 297 auch als Zielstifte dienen.
Durch Verwenden der halbzylindrischen Positionierungsstifte 297 wird außerdem die Kante eines gegen die Positionierungsstifte 297 positionierten Paneis direkt über der Mitte eines Lochs, wie zum Beispiel des Lochs 290 in der Oberfläche 288, zentriert und wird in dieser Position gehalten. So wird die Kante des Paneis in der X-(oder Y-)Ebene bezüglich der Oberfläche gehalten.
Da die Oberfläche 288 im dreidimensionalen Raum unter Verwendung der Stifte 294 und eines computerunterstützten Theodolitensystems, wie zum Beispiel des Systems 170, im dreidimensionalen Raum festgelegt wurde, und dann ein Profilpanel, wie zum Beispiel das Panel 220 auf der Oberfläche 288 festgelegt wurde, ist das Verhältnis der Oberfläche 288 zum Panel 220 bekannt. Wenn nun das verbleibende Modell 218 auf der Oberfläche 288 montiert wird, wird das Modell 218 in einer bekannten Position in einem dreidimensionalen Koordinatensystem montiert.
Die Oberfläche 288 und die Füße 250 auf den Profilpanelen 220 bis 234 richten die Profilkanten 248 bezüglich der Z-Ebene präzise aus, und die Positionierungskanten 252 und 256 und die Wechselwirkung des Modells 218 mit den Positionierungsstiften 297 legen die X- und Y-Ebene fest und richten sie bezüglich des Lochrasters auf der Oberfläche 288 genau aus. Die Positionierungskanten 252 und 256 legen aufeinander senkrecht stehende X- und Y-Ebenen fest, und die Oberfläche 288 ergibt dazu die senkrechte Z-Ebene.
Nach dem Festlegen des Modells 218 im dreidimensionalen Raum wird es mit Gips eingefüllt, wobei das Modell 286 entsteht. Da das Modell 286 die Eigenschaften des Modells 218 erbt, ist auch das Modell 286 im dreidimensionalen Raum ausgerichtet.
Das Modell 286 wird nun im Zusammenhang mit der Oberfläche 288 als eine Form für ein Verbindungsmodell verwendet. Die Stifte 294 werden in der Oberfläche 288 positioniert und das Verbindungsmodell so gegossen, daß es einen Teil der Oberfläche 288 einbezieht, die die Stifte 294 enthält. Die Zielstifte 294 übertragen sich als Löcher 296 auf das Verbindungsmodell 298 von Fig. 10. Da die auf das Verbindungsmodell 298 übertragenen Löcher 296 den Zielstiften 294 entsprechen, die in die Löcher 290 der Oberfläche 288 passen, und da die Löcher 290 in der Oberfläche 288 in einem dreidimensionalen Koordinatensystem ausgerichtet waren, erbt das Verbindungsmodell diese Ausrichtung im dreidimensionalen Raum, wodurch das Verbindungsmodell 298 bezüglich des gleichen dreidimensionalen Koordinatensystems im dreidimensionalen Raum ausgerichtet werden kann und seine eigenen Ziel-Koordinierungspunkte aufweist, nämlich die von den Stiften 294 mit bekannter räumlicher Lage erzeugten Löcher 296.
Bei der Beschreibung des obigen Modells 218 und seines Nachfolgermodells 286 wurden eine Anzahl von Verbindungspanelen 236 bis 242 verwendet. Anstelle mehrerer Verbindungspanele hätte auch ein einziges Verbindungspanel verwendet werden können, wenn es so dick gemacht worden wäre, daß es die entsprechenden Profilpanele 220 bis 234 parallel zueinander hätte halten können. Aus Gründen des Zuschneidens, der Wirtschaftlichkeit, der Konstruktion und des Materials ist die Verwendung einer Anzahl von Verbindungspanelen aus dünnem Material gegenüber der Verwendung von dickem Material vorzuziehen.
In manchen Fällen kann es günstig sein, eine Basis in ein Übertragungsmodell mit einzubeziehen, zum Beispiel wenn die Form des Modells sehr schmal ist. Bei einem schmalen Modell wird die Anzahl der zu verwendenden Verbindungpanele ganz einfach aus Platzgründen begrenzt. Unter Berücksichtigung der oben angeführten Gründe kann zum Beispiel auch anstelle von einem Verbindungspanel aus sehr dickem Material oder einer Anzahl sehr eng beiemandeniegender Verbindungspanele in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch eine begrenzte Anzahl dünner flacher Verbindungspanele (d.h. aus dünnem Blech und nicht aus dickem Material zugeschnittene Teile) zusammen mit einer dünnen Basisplatte verwendet werden. Dies ist in Fig. 11 dargestellt.
In Fig. 11 sind zwei Verbindungsmodellformungsmodelle, nämlich das fertiggestellte Modell 300 und das unvollständige Modell 302 dargestellt. Beide Modelle 300 und 302 sind lang und schmal. Sie sind nämlich Modelle zur Herstellung eines linken und eines rechten Teils, d.h. gespiegelte Konfigurationen. Weil sie lang und schmal sind, wird, wie bei Modell 302 gesehen werden kann, nur ein zentrales (oder inneres) Verbindungspanel 304 verwendet.
Da nur ein inneres Verbindungspanel bei den Modellen 300 und 302 verwendet wird, erstrecken sich die Profilpanele 306 (von denen nur die des Modells 300 gezeigt sind) nach Fertigstellung des Modells 302 über die Rückenverbindungspanele 308 und 310 der Modelle 300 bzw. 302 hinaus oder würden sich über diese hinaus erstrecken, und auch über die Vorderverbindungspanele 312 des Modells 302 und das unsichtbare Vorderverbindungspanel (das nicht eigens gezeigt oder numeriert ist) des Modells 300.
Durch Strecken der Profilpanele 306 über die Endverbindungspanele können, wie oben erörtert, Schlitze in den Profilpanelen 306 für das Hinterverbindungspanel 308 des Modells 300 angeordnet werden; das Hinterverbindungspanel 310 für das Modell 302; das Vorderverbindungspanel 312 für das Modell 302; und das unsichtbare Vorderpanel für das Modell 300. Dadurch wird die Stabilität und die Präzision der Modelle 300 und 302 und anderer Modelle erhöht.
Bei der Ausführungsform von Fig. 11 werden die Basis 314 des Modells 302 sowie die Basis 316 des Modells 300 zu Anfang auf der Tafeloberfläche 318 positioniert. Die Tafeloberfläche 318 gleicht den oben erörterten Oberflächen 164 und 288. Alle diese Oberflächen 164, 288 oder 318 könnten nämlich die exakt gleiche Oberfläche sein, die zu verschiedenen Zeiten für verschiedene Modelle verwendet wird. Wie die anderen Oberflächen 164 und 288 weist auch die Oberfläche 318 ein Lochraster 320 auf, in dem Positionierungsstifte 297 zum Positionieren der Basen 314 und 316 bezüglich der Oberfläche 318 verwendet werden. Beim Positionieren der Basen 314 oder 316 bezüglich der Oberfläche 318 werden gleichzeitig die darauf aufgebauten Modelle 302 und 300 bezüglich der Oberfläche 318 positioniert.
Winkel 322 werden zuerst zum Stützen der Verbindungspanele 304, 310 und 312 auf der Basis 316 verwendet. Die Profilpanele werden auf den Verbindungspanelen 310, 304 und 312 positioniert und zusammengekeilt, wie für das Modell 218 beschrieben. Das Modell 302 wird dann auf der Basis 314 durch Befestigen der Winkel 322 auf der Basis 314 befestigt. Als Alternative dienen nach dem Positionieren der Profilpanele und Verbindungspanele zueinander unter Verwendung ihrer entsprechenden Positionierungskanten anstelle der Keile zum Zusammenhalten der Struktur die Winkel 322 nach dem Befestigen auf der Basis 314 zu diesem Zweck. Jedoch ist vorzuziehen, die Keile mit einzubeziehen.
Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß zwei getrennte Modelle 300 und 302 gleichzeitig auf einer einzigen Oberfläche 318 montiert werden können. Beide Modelle 300 und 302 können von der Tafeloberfläche 318 wegbewegt werden, wenn die Montage dieser Modell vollendet ist. Die Tafeloberfläche 318 ist dann für die Montage weiterer Modelle frei. Bei der Ausführungsform der Fig. 6, 7, 8 und 9 kann das Modell 286 auch von der Oberfläche 288 entfernt werden, nachdem das Verbindungsmodell 298 von ihm abgezogen wurde.
Es ist offensichtlich, daß nur eine oder höchstens eine kleine Anzahl der Oberflächen 318 von Fig. 11 und/oder 288 von Fig. 7 und 8 und/oder 164 von Fig. 3 für die Konstruktion vieler Modelle benötigt werden. Je nach Größe der Modelle können außerdem mehrere Modelle auf derselben Oberfläche zur gleichen Zeit hergestellt werden. Dazu wird dann nur eine (oder eine begrenzte Anzahl, je nach den Produktionsanforderungen) von Z-Ebenen, d.h. Oberflächen, für die Herstellung vieler verschiedener und einzelner Modelle verwendet. So werden nämlich alle verschiedenen Modelle zur selben Z-Ebene und dem darauf angeordneten Lochraster ausgerichtet.
Oben in der Mitte von Fig. 5 ist schematisch eine Werkzeugmaschine 324 gezeigt, die eine schematisch dargestellte Z- Ebenenoberfläche 326 herstellt. Diese entspricht den Oberflächen 164 und/oder 288 und/oder 318 oder anderen Standardoberflächen, die hergestellt werden können. Es ist sogar so, daß zwar für jedes Modell eine Z-Ebene benötigt wird, doch kann das die gleiche Z-Ebene sein, die immer wieder verwendet werden kann und nicht jedesmal für jedes Modell wieder hergestellt, ausgerichtet, aufbewahrt usw. zu werden braucht, wie das bei der alten Herstellungsweise mit "Mastermodellen" der Fall war.
Unmittelbar unter der schematisch dargestellten Werkzeugmaschine 324 in Fig. 5 ist eine weitere schematisch dargestellte Werkzeugmaschine 328 dargestellt, die mehrere Teile 330 herstellt. Diese entsprechen den einzelnen einzigartigen Teilen eines einzigartigen Modells, wie z.B. des Modells 218. Wie in Fig. 5 durch die schematisch dargestellten Werkzeugmaschinen 324 und 328 und die Teile, die sie herstellen, gesehen werden kann, können Modelle für die Verwendung bei der Herstellung materieller Oberflächen, die die Oberfläche 210 auf dem Workstationbildschirm 208-b nachahmen, unter Verwendung eines Standardteils, der Oberfläche 326, für eine Ebene, die Z-Ebene, und unter Verwendung einzigartiger Teile 330 zur Definition in den anderen zwei Ebenen, der X- und der Y-Ebene, hergestellt werden.
Bei einer Familie von Modellen, von denen jedes eine Z- Ebene hat, kann durch das Standardteil, die Oberfläche 326, mindestens auf eine Art und Weise auf die Masterkonstruktionsdefinition der Flugzeugstruktur im Datenmodell zurückgegriffen werden.
Ein Workstationoperator oder eine geeignete Software kann jedes der Glieder einer Familie virtueller Modelle, die auf dem Workstationbildschirm 208-b (oder im Speicher, wenn Software verwendet wird) hergestellt werden, senkrecht zum Standard-Z-Ebenenteil durch ein einfaches Definieren einer Z-Ebene ausgerichtet werden, wie durch die Pfeile 332-332 in der linken unteren Ecke von Fig. 5 zusammen mit den virtuellen Ebenen 212 gezeigt ist. Dies geschieht auf einfache Art und Weise, indem der Operator den Lichtgriffel oder ein anderes Eingabegerät verwendet.
Diese Z-Ebene 332-332 stellt nun einen Modellursprung oder eine durch die Koordinaten 334 definierte Konfiguration dar, die vom Flugzeugursprung oder den Flugzeugkoordinaten 336 abweichen kann (aber nicht muß). Wenn die Modellkoordinaten 334 von den Flugzeugkoordinaten 336 abweichen, sind sie jedoch beide dem Grafikprogramm und somit dem Datenmodell bekannt und können immer aufeinander rückbezogen werden.
Wenn ein materielles Modell wie das Modell 172 im rechten oberen Eck von Fig. 5, das auf der Oberfläche 164 liegt, unter Verwendung von Modellkoordinaten durch Beziehen auf Koordinatenpunkte auf entweder dem Modell 172 oder der Oberfläche 164 vermessen wird, ist, da die Modellkoordinaten im Datenmodell (Workstationbildschirm 208-c) bezüglich der Flugzeugkoordinaten (durch Matrixrotation oder dergleichen in der CAD-Software) bekannt sind, auch das materielle Modell bezüglich der Flugzeugkoordinaten bekannt.
Nachdem jetzt Beispiele materieller Modelle, wie zum Beispiel das Modell 218 und sein mit Gips eingefüllter Nachfolger, das Modell 286, beschrieben wurden, beziehen wir uns wieder auf Fig. 4. Zum Herstellen dieser Modelle wählt ein Operator oder eine geeignete Software, wie zum Beispiel das oben erwähnte TCAD, das computerunterstützte Modellkonstruktionsprogramm, den Teil (normalerweise eine Datei oder Dateien) des Datensatzes der Datenmodelldatenbank aus, der das virtuelle Modell 156 definiert und lädt diesen Datensatz in den Arbeitsspeicher. Als Beispiel werden Daten ausgewählt, die die Definition eines der virtuellen Profilpanele 214 enthalten. Das ausgewählte Panel 214 ist einzeln als Teil 338 identifiziert. Das Teil 338 ist ein virtuelles Profilpanel, und schließlich wird ein materielles Gegenstück hergestellt, das eines der Profilpanele des Transfermodells, so zum Beispiel des Modells 286, sein wird.
Wie oben beim anfänglichen Konstruieren eines virtuellen Modells beschrieben, wird, außer an Stellen, wo das ausdrücklich anders festgelegt ist, die Herstellung materieller Teile unter der Annahme beschrieben, daß ein Operator bestimmte Aufgaben übernimmt. Es versteht sich dabei, daß die Aufgaben, die der Operator ausführt, auch als Funktionen, Makros, Verfahren usw. in entsprechende Softwarebefehle in entsprechenden Programmen kodiert sein können. Diese Programme und unterstützende Software, wie zum Beispiel geeignete KI-Software (mit künstlicher Intelligenz arbeitende Software), würden anstelle des vom Operator gelenkten Vorgangs verwendet.
Insbesondere könnten die folgenden Vorgänge auch unter Verwendung der oben erwähnten TCAD computerunterstützten Modellkonstruktionssoftware sowie computerunterstützter Modellherstellungssoftware, wie z.B. TCAM (Tooling Computer- Aided Manufacturing, Northrop Corporation) bewerkstelligt werden. Diese können, genauso wie die vom Operator gelenkten Vorgänge, wie unten beschrieben, mit den oben erwähnten CADAM und mit MAXCAM (Multi-Axis Computer-Aided Manufacturing, Northrop Corporation) und dem oben erwähnten NCAD gesteigert werden.
MAXCAM ist ein interaktives grafisches Programmierungssystem für numerische Steuerung, das ein interaktives Grafikterminal zum Entwickeln, Simulieren und Weiterleiten eines Maschinenprogramms an einen APT-Prozessor verwendet. Eine normale MAXCAM-Modell-Bibliothek wird in einer logischen und hierarchischen Art und Weise in einer Datenbank erhalten. Ein Beispiel wäre das IBM D82 Data Base Management Tool (Datenbank-Managementprogramm) (IBM Corporation), mit dem Ad-Hoc- Nachfragen und schnelle Ergebnisse möglich sind, wobei Tabellen von Attributen verwendet werden, die sich auf Angaben wie Vorschubgeschwindikeiten, Drehzahlen usw. beziehen.
Ein das Teil 338 enthaltender Datensatz von der Datenmodelldatenbank wird in den Arbeitsspeicher und auf den Workstationsbildschirm 208-D in Fig. 4-b geladen. Die Profilkante 340 wurde schon definiert. Sie wurde durch den Schnitt der virtuellen Ebenen 212 (entsprechend den virtuellen Profilpanelen 214 des virtuellen Modells 156 von Fig. 4-a) mit der virtuellen Oberfläche 210 (siehe Workstationbildschirm 208-b von Fig. 5) erzeugt. Die virtuelle Oberfläche 210 enthielt ihrerseits das virtuelle Teil 206 des virtuellen Flugzeugs 154. Die untere Kante 342 wurde auch schon durch einen Schnitt mit einer Ebene, nämlich der Z-Ebene 332-332 von Fig. 5, beschrieben.
Da wir mit einer virtuellen Abbildung eines Teils des virtuellen Modells 156 zu tun haben, die in Wirklichkeit nur ein Satz mathematischer, im grafischen 3-D-Programm definierter Algorithmen ist, haben alle Linien dieser Abbildung keine Dicke. Die Linien dieser Abbildung teilen nur den Raum. Die Schnittlinien 344, 346 und 348 der virtuellen Verbindungspanele 216 des virtuellen Modells 156 sind daher nur Linien auf einem virtuellen Teil, die den Raum teilen. Das sind auch die Profilkanten und unteren Kanten 340 und 342. Daher beschreiben sie präzise Linien (Kurven, Bogen usw.), die mit absoluter Präzision im Koordinatensystem der grafischen 3-D- Software bekannt sind.
Während die Profilkante 340 und die Unterkante 344 Außengrenzen definieren, tun das die Schnittlinien 344, 346 und 348 nicht - sie definieren, wo ein materielles Teil sich mit einem anderen berührt. Zu diesem Zeitpunkt haben die Schnittlinien 344, 346 und 348 noch keine der Dicke dieser entsprechenden materiellen Teile entsprechende Dicke. Daher können sie zum Definieren der virtuellen Gegenstücke der Positionierungskanten 252 an entsprechenden materiellen Profilpanelen verwendet werden.
Zum Definieren des Rests eines Schlitzes, in das ein Verbindungspanel hineinpaßt, definiert der Operator mit seinem Lichtgriffel oder einem anderen Schnittstellengerät, wenn er zum Beispiel entschieden hat, daß die Positionierungskanten auf der linken Seite aller Schlitze der Profilpanele sein sollen, den Schlitz 350, der die Positionierungskante 344 enthält, durch Bewegen des Lichtgriffels zum Nachziehen dieses Schlitztes rechts von der Schnittlinie 344. Dadurch wird der Schlitz 350 definiert, und die Schnittlinie 344 bleibt als die Positionierungskante dieses Schlitzes. Da die Schnittlinie 344 im Koordinatensystem des Grafikprogramms genau bekannt ist, wird auch die Positionierungskante, die durch sie definiert wird, genau bekannt sein.
Dies wird für die übrigen Schlitze 352 und 354 wiederholt. Auch sie werden die präzise Ausrichtung und Position ihrer Positionierungskanten aufgrund ihrer entsprechenden Schnittlinien 346 und 348 enthalten. Der Operator entfernt etwas von der Unterkante 342 zum Definieren virtueller Füße 356. Dann geht der Operator zu den hinzugefügten Zielpunkten 358. Das virtuelle Teil ist fast fertig, bis auf die Lüftungslöcher und die Gipsstützstablöcher. Die Position der Gipsstützstablöcher wird auf die gleiche Art und Weise definiert wie die virtuellen Verbindungspanele 216, indem Linien hinzugefügt werden, die sich mit den virtuellen Profilpanelen 214 des virtuellen Modells 156 an Punkten schneiden. Während das virtuelle Teil 338 auf dem Workstationbildschirm 208-d angezeigt ist, werden die im virtuellen Teil 156 definierten Punkte zu Löchern expandiert, und die Lüftungslöcher werden an zugeteilten Positionen vom Operator hinzugefügt.
Zu diesem Zeitpunkt wurde das virtuelle Teil 338 auf dem Workstationbildschirm 208-D von Fig. 4 zum vollständigen virtuellen Profilpanel 360 verändert, das auf dem Workstationbildschirm 208-E von Fig. 12-a angezeigt ist. Das virtuelle Profilpanel 360 wird in der Datenbank abgespeichert und wird zu einem Bestandteil des das Datenmodell bildenden Datensatzes.
Fig. 12-a bis 12-c zeigen die Herstellung eines materiellen Teils von der Speicherdefinition desselben in der Datenbank unter Verwendung weiterer erfindungsgemäßer Verbesserungen. Der Operator lädt unter Verwendung des interaktiven 3-D- Grafikprogramms den das virtuelle Profilpanel 360 enthaltenden Datensatz (die Datei) auf den Workstationbildschirm 208-F von Fig. 12-b. Der Operator lädt auch, wie auf dem Workstationbildschirm 208-F gezeigt, ein interaktives grafisches Programmierungssystem für numerische Steuerung als die Angaben 362 auf den Bildschirm 208-F. Ein solches interaktives Programmierungssystem für numerische Steuerung ist das oben erwähnte MAXCAM, das über Menues zugänglich ist, die "tool macros" (Werkzeugmakros) beschreiben. In einer weiteren erfindungsgemäßen Verbesserung wird die oben erwähnte TCAM-Software zum weiteren Begrenzen des Grads der Einwirkung durch den Operator verwendet.
Nach dem Einloggen und wenn das interaktive Grafikprogramm in die Workstation geladen wurde, bietet der Workstationbildschirm 208-F dem Operator eine Auswahl verschiedener Werkzeugmakros. Jedes dieser Werkzeugmakros definiert einen automatisierten Schneidevorgang. Einige der Makros beschreiben Vorgänge, die nichts mit einer spanabhebenden Verarbeitung zu tun haben, wie zum Beispiel Ankühlen, Abkühlen, Werkzeugwechsel usw.. Andere beschreiben spanabhebende Bearbeitungsvorgänge, wie zum Beispiel Stirnfräsen, Bohren, Vorarbeiten und Feinarbeiten einer Tasche, Vorarbeiten und Feinarbeiten eines Profils, Fläche Fräsen oder Oberseite Anfianschen. Maschinenoperatorbefehle können auch mit entsprechenden Einzelheiten für den Maschinisten eingegeben werden, so wie Befehle für die Herstellung von 2-D-Planzeichnungen zur Verwendung durch den Maschinisten, wenn nötig, je nachdem, welche Maschine schließlich für die Herstellung des Teils eingesetzt wird.
Der Operator wählt zuerst Planungsmakros, die mit der NC- Maschinenbibliothek des Systems in Verbindung stehen. Die zur Verwendung mit anderen Makros notwendige Planungsinformation, wie zum Beispiel Teileinformation einschließlich der Materialart und Zustand, wird eingegeben; dann werden auch die Werkzeugmaschineneigenschaften, wie zum Beispiel die Anzahl der Achsen und Spindeln, die Bettgröße, die Ausrichtung des Teils oder der maximale X-, Y- und Z-Weg eingegeben. Weiter werden Vorrichtungsinformationen wie die Anzahl der Stufen (stages) Angaben über die Gestaltung der Werkzeuge sowie Spannmittel und deren Position eingegeben.
Nachdem die Planung eingegeben wurde, wird die Gestaltung der Stufen eingegeben. Der Operator kann Unterprogramme zum Entwickeln mehrstufiger Vorrichtungen, Vorrichtungsdefinition, Werkzeugangaben (tooling tabs) usw. eingeben. Wenn das Einrichten der Maschine (staging) vollständig ist, beginnt das Schneideprogrammieren durch Auswählen der Schneidemakros (Bohren, Räumen usw.) für die Geometrie, und gleichzeitig mit der Eingabe dieser Makros werden die Schneidewerkzeuge und ihre Parameter (Drehzahl, Vorschub, usw.) definiert.
Die Geometrie des Schnitts wird ausgewählt und das Makro wird ausgewählt. Der Operator kann dann die Schneidwerkzeugbewegungen über visuelle Darstellungen simulieren, wie auf dem Workstationbildschirm 208-F in Fig. 12 gezeigt ist, wobei dem Operator Schneidwerkzeugpfade zum Herstellen des dem virtuellen Profilpanel 360 entsprechenden materiellen Teils in Echtzeit ("on the fly") angezeigt werden. Nachdem das Teil vollständig fertiggestellt wurde, wird es zur zukünftigen Bezugnahme als ein Teil des Datenmodells abgespeichert. Weitere Abspeicherungen können auch zum Aktualisieren der MAXCAM- Werkzeugbibliothek vorgenommen werden.
Wenn eine NC-Maschine, die ein Band für die Befehlseingabe benötigt, zum Herstellen des Teils verwendet wird, wird nun ein NC-Schneideband 364 erzeugt. Als Alternative wird die Schneidewerkzeuginformation direkt über den Datenbus 366 an die digital gesteuerte Werkzeugmaschine (ein CNC-Werkzeug), wo sie dann in der Software-Postprozessordatei untergebracht ist, oder an ein Schnittstellenmedium, wie zum Beispiel eine Floppy Disk 368 zum indirekten Transfer an eine solche digital gesteuerte Maschine geladen. Der Transfer in eine digital gesteuerte Maschine kann auch über ein weiteres Computersystem wie zum Beispiel einen Mikro- oder Minicomputer geschehen.
Das Band 364 oder die Disk 368 oder direkte Computersteuerung über einen Bus 366 wird dann zum Betreiben einer entsprechenden Werkzeugeinrichtung wie zum Beispiel einer NC- Werkzeugmaschine 370 zum Schneiden eines materiellen Profilpaneis 372 aus geeignetem Rohmaterial 374 verwendet. Außer NC- Werkzeugmaschinen, wie zum Beispiel der Maschine 370, kann die Teilherstellungsinformation (Band 364, Disk 368 oder durch direktes Herunterladen einer Kopie aus dem Speicher eines Befehls über einen Datenbus 366) zum Steuern der Teilherstellung durch andere Maschinen, wie zum Beispiel NC-Laser- Schneidwerkzeuge, NC-Montageroboter, CNC-Werkzeugmaschinen, CNC-Laser-Schneidwerkzeuge und CNC-Montageroboter verwendet werden.
Die Maschine 370 schneidet nicht nur das äußere Profil, die Schlitze und Positionierungskanten, die Gipsstablöcher und Entlüftungslöcher des materiellen Teils 372, sondern es stellt auch die Koordinierungs-Zielpunkte (Locher, Fadenkreuzlinien, usw.) direkt auf dem materiellen Teil 372 her. Dadurch wird eine direkte Referenz auf dem Teil 372 zum Positionieren in einer bekannten präzisen Position und Ausrichtung im 3-D-Raum zum Referenzieren und Positionieren des Teils 372 mit anderen Komponenten, Modellen, Teilen usw., die im Datenmodell für die Flugzeugstruktur vorhanden sind, verwendet.
Es versteht sich von selbst, daß nach dem Erzeugen der Definition des Teils 372 und seiner Herstellungsbefehle im Datenmodell des Computerspeichers ein exaktes Duplikat durch einfaches Abrufen dieser Befehle und durch Eingeben dieser abgerufenen Befehle in eine entsprechende Herstellungsmaschine zum Wiederherstellen eines exakten Duplikats des Teils hergestellt werden kann, da diese Befehle als "Masterbefehl" für dieses bestimmte Teil gespeichert sind. Dies trifft auch für jedes andere Teil zu, das ein Teil des Datenmodells ist und in der das Datenmodell definierenden Datenmodellkonstruktion und Herstellungsanweisung für die gesamte Struktur gespeichert ist.
Beim Verwenden des Datenmodells könnten nach dem Herstellen von Teilen zur Modellherstellung, Montage usw. für ein erstes Flugzeug und dem Bauen eines ersten Flugzeugs alle diese ersten materiellen Teile verschrottet und identische nach dem Datenmodell hergestellt und daraus ein zweites Flugzeug gebaut werden. Das zweite Flugzeug wäre im wesentlichen ein Duplikat des ersten. Dies ist beim alten "Mastermodell"- Konzept nicht der Fall, da jedes Flugzeug alle Abweichungen seines "Mastermodells" von den Konstruktionsspezifikationen wieder beinhalten würde.
Zurück zu Fig. 5: Der Operator kann eine weitere Kopie der Datei des virtuellen Teils 206 und/oder der virtuellen Oberfläche 210, die von der virtuellen Oberfläche 206 aus dem Datenmodell abgeleitet ist, abrufen und sie auf einen Workstationbildschirm 208-G rufen. Wie zuvor beschrieben, verwendet der Operator diese virtuelle Oberfläche 210 zur Herstellung eines Modells (wie zum Beispiel des virtuellen Modells 156), das die Oberfläche 210 (bzw. eine Abbildung davon) enthält und sie daher nachahmt Anstelle eines Modells einer Abbildung kann auch ein Modell einer komplementären Abbildung hergestellt werden.
Ausgehend von der Oberfläche 210 auf dem Workstationbildschirm 208-G definiert der Operator einen virtuellen Montagerahmen 376, auf der virtuellen Oberfläche 210. Wenn ein materielles Teil hergestellt wird, das diesem virtuellen Montagerahmen 376 entspricht, wird es komplementär zur Oberfläche des tatsächlichen materiellen Teils sein, so daß die Oberfläche des tatsächlichen materiellen Teils gegen den Montagerahmen positioniert und ein erforderlicher Montagevorgang am tatsächlichen materiellen Teil im Zusammenhang mit dem Montagerahmen durchgeführt werden kann.
Typischerweise würden solche Montagerahmen zum Positionieren von Teilen während des Bohrens, Verbindens und dergleichen verwendet, wobei ein Teil zum Montieren an ein anderes Teil vorbereitet oder während des tatsächlichen Montierens dieser benachbarten Teile an Ort und Stelle gehalten wird.
Während der Konstruktion des virtuellen Montagerahmens 376 auf der Workstation können entsprechende Zielpunkte zum Montagerahmen hinzugefügt werden, wie zum Beispiel die virtuellen Zielpunkte 378. Da diese Zielpunkte 378 zu einem Teil des den virtuellen Montagerahmen 376 definierenden Datensatzes im Datenmodell des Flugzeugs werden, werden beim Herstellen eines dem virtuellen Montagerahmen 376 entsprchenden materiellen Montagerahmens materielle Zielpunkte auf dem materiellen Montagerahmen bekannt sein. Diese materiellen Zielpunkte werden daher im genauen Verhältnis zu dem Teil bekannt sein, das der virtuellen Oberfläche 210 entspricht, und sie werden auch im Verhältnis zur Gesamtstruktur eines dem virtuellen Flugzeug 154 entsprechenden Flugzeugs bekannt sein.
Zusätzlich zum virtuellen Montagerahmen 376, der mit dem 3-D-Grafikprogramm hergestellt wird, kann auch ein virtuelles Montagegerüst 380, d.h. eine gröbere Montagestruktur, auf der Workstation 208-G konstruiert werden. Dieses Montagegerüst positioniert und hält den virtuelle Montagerahmen 376 fest. Geeignete Positionierungen oder Koordinierungspunkte 382 können auch auf dem virtuellen Montagegerüst 380 angebracht sein. Wenn ein dem virtuellen Montagegerüst 380 entsprechendes materielles Montagegerüst konstruiert wird, können materielle Flugzeugteile, die im Zusammenhang mit dem dem virtuellen Montagerahmen 376 entsprechenden materiellen Montagerahmen montiert, gebohrt oder dergleichen werden, im Raum bezüglich des materiellen Montagegerüsts durch Verwenden diser Positionierungen oder Koordinierungspunkte im Raum positioniert werden.
Wie bei dem oben beschriebenen Modell 218 und seinem Nachfolgermodell, dem Modell 286, können die Definitionen des virtuellen Montagerahmens 376 und des virtuellen Montagegerüsts 380 enthaltende Datensätze (Dateien oder dergl.) in der Datenmodelldatenbank in entsprechende NC-Maschinen oder Maschinenzentren zum Herstellen der tatsächlichen materiellen Montagerahmen und Montagegerüste heruntergeladen werden.
Fig. 13 zeigt einen Montagerahmen 384, das dem virtuellen Montagerahmen 376 entspricht. Es wird in einem Montagegerüst 386 getragen, das dem virtuellen Montagegerüst 380 entspricht. Zielpunkte 388 sind auf dem Montagerahmen 376 angebracht. Diese entsprechen den virtuellen Ziel- oder Koordinationspunkten 378 in der Datei für den virtuellen Montagerahmen 376 im Datenmodell. Auf dem Montagegerüst 386 sind Positionierungen 390, die den virtuellen Positionierungs- oder Koordinierungspunkten 382 für das virtuelle Montagegerüst 380 im Datenmodell entsprechen.
Weiter zeigt Fig. 13 die Montagerahmen 392 und 394. Diese werden ebenfalls vom Montagegerüst 386 getragen. Diese würden auch geeignete Zielpunkte zum präzisen zueinander Positionieren der Rahmen auf dem Gerüst aufweisen. Es ist zu bemerken, daß der Montagerahmen 392 ein Bohrmuster 395 enthält, das auch mit Präzision auf einem virtuellen Gegenstück angeordnet ist. In der Montagebucht kommen dann noch andere gebräuchliche Montagekomponenten wie zum Beispiel Gerüste 396 für die Arbeiter zum Gerüst 386 dazu.
Wie oben angemerkt mußten bei der Verwendung des "Mastermodell"-Konzepts zuerst das Mastermodell und die Positionierungspunkte angeordnet werden, bevor die Montagerahmen eingerichtet werden konnten. Das Mastermodell wurde entfernt und die Positionierungspunkte auf der Grobstruktur wieder positioniert. Hier traten nicht nur Probleme im Zusammenhang mit dem Repositionieren der Positionierungspunkte auf, sondern es bedeutete auch, daß die Montagerahmen normalerweise in "Flugzeugausrichtung" zu sein hatten, da die meisten Mastermodelle so ausgerichtet waren.
Bei der vorliegenden Erfindung können die Positionierungsrahmen so ausgerichtet sein, wie es gerade für den Gebrauch günstig ist. Das kann jede Ausrichtung einschließen, ob das jetzt "Flugzeugausrichtung" ist, bis zu einer Drehung um 90º oder sogar ganz umgedreht um einen Winkel von 180º, oder jede andere Ausrichtung. In einer Montagesituation wie der von Fig. 13 kann das tatsächliche Teil in einer umgekehrten Position oder in einem Winkel positioniert sein. Wenn es also für das Montagepersonal oder für Montageroboter günstig ist, in einer anderen Orientierung als der "Flugzeugorientierung" zu arbeiten, kann jede Montageorientierung gewählt werden, da alle Teile, ob sie tatsächliche Flugzeugteile oder Montagerahmen oder dergleichen sind, absolut auf die "Fugzeugausrichtung" über das Datenmodell und ihre entsprechende Datenbank zurückbezogen werden können.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ansicht des computerunterstützten Theodolitensystems 170 von Fig. 3. In Fig. 13 ist ein im Handel erhältliches computerunterstütztes Theodolitensystem 398 gezeigt. Es ist ein Wild C.A.T., 2000 Coordinate Analyzing Theodolite System, das von Wild Heerbrugg, Farmingdale, NY, U.S.A. vertrieben wird. Das C.A.T.-2000-System hat Theodoliten des Typs T2000 oder T2205 von Wild, einen Computer der Serie 200 von Hewlett-Packard, einen Thinkjet-Drucker von Hewlett- Packard und läuft mit Software der Serie C.A.T. 2000 von Wild, Teil #900598, unter Lizenz von Boeing Corporation. Als Anhang A sind Kopien eines Operator-Handbuchs, einer Literaturbroschüre und eines Referenzhandbuchs für das C.A.T.-2000-System beigefügt, deren gesamter Inhalt hier als Referenz mit einbezogen ist.
Das Theodolitensystem 398 hat verschiedene Betriebsmoden, wie Jobeinrichtung (setup), Messen, Aufbau und Inspektion, die menugetrieben sind. Nach der Einrichtung, wobei der Computer 400 eingeschaltet wird und der erste und der zweite Theodolit 402 des Systems kalibriert, waagrecht ausgerichtet und kollimiert usw. werden, kann ein entsprechendes Koordinatensystem eingegeben und gespeichert werden. Die Theodoliten 402 des Systems messen dann den Azimuth- und Erhebungswinkel ausgewählter Punkte im Raum und senden diese Information an den Computer 400. Das Computerprogramm verwendet diese Winkeldaten in X-, Y- und Z-Koordinaten im derzeit etablierten Koordinatensystem. Das Programm kann diese Daten auch so manipulieren, daß andere die Messung betreffende Informationen gewonnen werden.
In einer Aufbaubetriebsart können Koordinaten eines Ortes durch das Theodolitensystem 398 eingegeben werden. Die Theodoliten 402 werden dann umgerichtet, bis sie auf diesen Punkt im Raum zeigen. Ein Teil kann nun im Verhältnis zu dieser Position positioniert werden. Bei der Inspektionsbetriebsart zeigt das System 398 die Abweichung der Positionen, auf die die Theodoliten 402 zeigen von einem zuvor angegebenen Koordinatensatz.
Durch Folgen der obigen Lehre dieser Erfindung sind Zieloder Koordinatenpunkte für jedes Teil einer Struktur, eines mit dieser Struktur im Zusammenhang stehenden Modells oder eines zusammen mit dieser Struktur verwendeten Montagemodells in der Datei oder in den Dateien des Datenmodells bekannt und sind auch bezüglich der Konstruktionsdefinition der Struktur im Datenmodell bekannt. Während der Konstruktion oder Herstellung dieser Teile usw. können diese Ziel- oder Koordinierungspunkte an die Teile "heruntergeladen" und direkt an den Teilen oder damit verbundenen Strukturen durch Herstellen materieller Ziele oder Koordinierungspunkte als ein integraler Bestandteil eines jeden Teils oder einer Gruppe von Teilen oder einer damit zusammenhängenden Struktur erzeugt werden.
Das Theodolitensystem 398 kann zum Überprüfen des Verhältnisses eines Teils oder eines anderen verwendet werden, indem diese bekannten Koordinierungspunkte verwendet werden, oder es kann zum Positionieren eines Teils oder einer damit verbundenen Struktur bezüglich eines weiteren Teils oder einer weiteren damit verbundenen Struktur verwendet werden.
In Fig. 13 können so Zielpunkte 388 auf dem Montagerahmen 384 zum Positionieren eines Teils bezüglich des Montagerahmens 384 oder zum Positionieren des Montagerahmens 384 bezüglich des Montagegerüsts 386 oder bezüglich der anderen Montagerahmen 392 oder 394 verwendet werden. Außerdem sind in Fig. 13 in der Montagebucht oder -zelle Ziele 404 ausgelegt. Hier sind diese zum Beispiel als permanente Vertiefungen im Montagebuchtboden in präzise bekanntem Verhältnis zueinander in einer Weise dargestellt, die dem Rastersystem auf Oberflächen wie zum Beispiel der Oberfläche 288 gleicht. Sie können so als bekannte Koordinierungspunkte für eine Struktur oder für Strukturen dienen, die in dieser Montagebucht montiert werden. Alternativ zum Auslegen des Ziels 404 auf dem Boden der Montagezelle könnten die Ziele 404 auch an einer anderen Struktur in der Montagezelle wie zum Beispiel den Wänden, der Decke oder dergleichen sein.
Das Theodolitensystem 398 kann diese Ziele 404 zum Aufstellen eines bekannten Koordinatensystems als Referenz verwenden. Dieses Koordinatensystem kann dann als ein "Maßstab" zum Rückbeziehen auf die Koordinaten der Konstruktionsdefinition so verwendet werden, daß alles in der Datenmodeildatenbank im 3-D-Raum auf alles im Zusammenhang mit den Koordinatenzielen 404 bezogen werden kann.
Im Gegensatz zur Verwendung von Mastermodellen kann bei der Struktur von Fig. 13 die Position des Postionierungen 390 durch das Theodolitensystem 398 und die Daten im Datenmodell, die die Positionen der Positionierungen 390 definieren, überprüft werden. Wenn das gewünscht wird, können also zwischen jedem in der Montagezelle vorgenommenen Montagevorgang die Positionierungen 390 schnell mit den Theodolitensystem 398 abgenommen werden. Das kann in weniger als einer Stunde geschehen und nicht in mehreren Tagen, wie das bei der Verwendung von Mastermodellen nötig war.
Da alles im Zusammenhang mit der Herstellung eines Flugzeugs direkt auf das Datenmodell rückbezogen wird und kein Mastermodell nötig ist, kann mit der Herstellung der Teile und die Konstruktion des Montagegerüsts 386 und der darauf sitzenden Montagerahmen 384, 392 und 394 sofort nach der Entwurfsphase des Flugzeugs begonnen werden, und man muß damit nicht auf die Herstellung und Konstruktion anderer Teile warten. Die Herstellung und Konstruktion dieser Teile kann parallel mit anderen Teilen, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen Verbindungsmodell 296 vorgenommen werden.
Analog zu den Montagerahmen 384, dem Gerüst 386 und ihren Zielen 388 und Positionierungen 390 und den Montagezellenzielen 404 ist in Fig. 14 auch ein Montageboden mit Zielen 406 ausgerüstet, die als permanente Vertiefungen ausgebildet sind. Diese können mit einem computerunterstützten Theodolitensystem 408 verwendet werden, das auf dem Montageboden fest installiert ist. Da alle Teile des Flugzeugs entsprechende Koordinierungspunkte aufweisen können, kann das Theodolitensystem 408 Koordinierungspunkte auf Teilen eines Rumpfabschnitts 410 eines zu montierenden Flugzeugs referenzieren. Die Koordinierungspunkte können dann auf die Daten des Datenmodells in der Datenbankdatei und auf den Heckabschnitt 412 des Flugzeugs rückbezogen werden. Dadurch kann der Heckabschnit 412 präzise mit dem Rumpfabschnitt 410 positioniert werden.
In Fig. 15 ist ein Modell 414 während der Montage auf einem Tisch 416 gezeigt. Zum Zwecke der Verdeutlichung ist die vordere Hälfte des Modells 414 mit Gips aufgefüllt, während das hinter Teil offen gelassen wurde. Außerdem wurden Zielstifte 294 in einigen der Löcher auf dem Tisch 416 eingesetzt. Dieses nicht ganz fertiggestellte Modell soll mehrere Aspekte der Erfindung zeigen.
Das Theodolitensystem 398 kann sich auf die Zielstifte 294 zum Erstellen der Ebene des Tischs 416 in seinem Speicher beziehen. Diese kann dann zum Koordinieren aller möglicher Dinge im Zusammenhang mit dem Tisch 416 mit den Datenmodelldefinitionen in seiner Datenbank verwendet werden. Als Alternative können Zielpunkte oder Koordinierungspunkte 418, 420 und 422 auf dem Profilpanel 424 zum Erstellen einer Ebene und zum Koordinieren mit dem Datenmodell verwendet werden, da bei dem obigen Herstellungsverfahren des Profilpanels diese Zielpunkte auch genau bekannt sind. Auf jeden Fall, ob der Tisch 416 oder das Profilpanel 424 zum Setzen des Koordinatensystems verwendet wird, kann das jeweils andere darauf bezogen werden.
Zusätzlich zu der Verwendung der oben beschriebenen Positionierungskanten 252 und 256 zum Erstellen der genauen Positionierung von Profilpanelen zu Verbindungspanelen kann das Theodolitensystem 398 auch zum Überprüfen der Position jedes übrigen Profilpanels 426 nacheinander verwendet werden, wenn sie auf die Verbindungspanele geschoben werden oder als eine Gruppe, wenn die Montage fertig ist.
In gleicher Weise kann das Theodolitensystem 398 zum Überprüfen des Oberflächenprofils des aufgefüllten Abschnitts 428 des Modells 414 verwendet werden. Nach dem Auffüllen mit Gips ist das Oberflächenprofil des Abschnitts 428 des Modells 414 eine exakte Abbildung eines tatsächlichen Teils der Oberfläche eines Flugzeugs. Da bei der Verwendung des Datenmodells eine Kopie einer Datei aus der Datenmodelldatenbank, die die Konstruktionsdefinition eines Flugzeugteils enthält, zum Beispiel über eine Floppy Disk heruntergeladen und in das Theodolitensystem 398 geladen werden kann, kann jeder Punkt auf der Oberfläche des Abschnitts 428 mit seiner virtuellen Abbildung im Datenmodell verglichen werden.
Eine durch ungeeignete Montage oder Auffüllung mögliche Abweichung kann entsprechend der Konstruktionsvorgabe der Masterkonstruktionsdefinition korrigiert werden, so daß eine solche Abweichung nicht an die tatsächlich hergestellten Teile weitergegeben wird. Wenn die Auffüllung mit Gips zu hoch oder zu niedrig ausgefallen ist, kann das entsprechend abgetragen oder aufgefüllt werden.
In Fig. 16 ist der übrige Gips im Modell 414 von Fig. 15 zur Bildung eines fertigen Modells 430 eingefüllt worden, und ein komplementäres Verbindungsmodell 432 wurde anhand des Modells 430 gegossen. Der vordere Teil des Verbindungsmodells 432 wurde weggebrochen, um das Modell 430 sowie einige der Zielstifte 294 auf dem Tisch 416 zu zeigen.
Wie schon oben beschrieben, wird durch Gießen des Verbindungsmodells 432 über sowohl das Modell 430 als auch über Teile des Tischs 416 mit den Zielstiften 294 mit dem Verbindungsmodell 432 nicht nur ein komplementäres Abbild des Modells 430 geschaffen, sondern auch das Lochraster 434 auf dem Tisch 416 mit einbezogen, da die Zielstifte 294 Ziellöcher 436 im Verbindungsmodell 432 bilden, die genau dem Lochraster 434 des Tischs 416 entsprechen.
So wie das Theodolitensystem 398 die Oberfläche des Modells 430 überprüfen kann und sie auf das Datenmodell rückbeziehen kann, so kann das Theodolitensystem 398 auch die komplementäre Oberfläche 438 des Verbindungsmodells 432 überprüfen. Da eine virtuelle Oberfläche wie zum Beispiel die virtuelle Oberfläche 210 der Flugzeugstruktur in der Konstruktionsdefinition in der Datenmodelldatenbank nur eine virtuelle mathematische Oberfläche ist, die den Raum teilt und keine Dicke hat, können wir sie, wie bei den Linien 344, 346 und 348 (Fig. 4-b) erörter, von außen betrachten, wenn wir zum Beispiel die Oberfläche des Modells 430 mit der Masterkonstruktionsdefinition vergleichen. Wir können sie jedoch auch von innen betrachten und die komplementäre Abbildung dieser Oberfläche auf dem Verbindungsmodell 432 vergleichen.
Wenn wir uns wieder auf das Verbindungmodell 298 von Fig. 10 zurückbeziehen, sehen wir, daß es Löcher 296 aufweist. Diese wurden "aufgegriffen", als das Verbindungsmodell 298 sowohl von dem Modell 286 als auch der Oberfläche 288 gezogen wurde, die die Zielstifte 294 enthielt. Diese Innenoberfläche 440 des Verbindungsmodells 298 ist eine komplementäre Oberfläche, doch der Datenmodeildefinition ist es gleich, ob man sie von außen oder von innen betrachtet. So kann die Innenoberfläche 440 des Verbindungsmodells 298 aufihr virtuelles Gegenstück in der Datenmodelldatenbankdatei rückbezogen werden. Ihr virtuelles Gegenstück ist dabei natürlich die virtuehe Oberfläche 210. Diese Oberfläche 210 ist die gleiche, ob sie jetzt, vom Menschen aus gesehen, von innen oder von außen betrachtet wird.
Die von der Oberfläche 288 abgegriffenen Löcher 296 ermöglichen die Koordinierung der Innenoberfläche des Verbindungsmodells 298 mit dem virtuellen Modell 156 im Datenmodell und von da mit der virtuellen Oberfläche 210, wobei das Verbindungsmodell 298 eine materielle komplementäre Abbildung davon ist.
Bei der Verwendung des Theodolitensystems 398 ermöglichen die Löcher 296 mit von den Zielstiften 294 in der Oberfläche 288 bekannten Werten die prazise Plazierung und Koordinierung weiterer präzise bekannter Zielpunkte 442 auf der Innenoberfläche 440 des Verbindungsmodells 298. Koordinationspunkte auf der virtuellen Oberfläche 210 können aufgegriffen, in das Theodolitensystem 398 geladen und dann das Theodolitensystem in Aufbaubetriebsart gebracht und die Theodoliten 402 gepeilt werden. Referenzpunkte für die Ziele 442 werden durch Anreißen, Bohren und dergleichen Verfahren an den Punkten der Innenoberfläche 440 des Verbindungmodells 298 erzeugt, auf die die Theodoliten zeigen.
Als Alternative kann ein mit einem Laser ausgerüsteter Theodolit zum Positionieren ensprechender Zielpunkte auf einer der beschriebenen Oberflächen verwendet werden. Nach dem Anbringen der Ziele 442 auf der Innenoberfläche des Verbindungsmodells 298 werden die Ziele 442 beim Herstellen eines Fig. 17-a zum präzisen Positionieren der Streben 446 und Spanten 448 am Hautpanel 444 verwendet.
Das Verbindungsmodell 298 (oder 432 bzw. 176) ermöglicht eine direkte Montage der Stützstrukturen (Streben 446 und Spanten oder Versteifungen 448) auf einem Komposit-Hautpanel 444. Es kann auch als eine Stützstruktur während des Vulkanisierens dieser Teile in einem Autoklaven verwendet werden. Durch Herstellen des Verbindungsmodells 298 aus Kalziumoxid, Kalziumsulfat oder Kombinationen dieser beiden Kalziumsalze als ein Matrixmaterial und durch Einbeziehen von Stützfaserschichten in diese Matrix wird ein leicht zu bauendes, billiges, jedoch höchst formgenaues und autoklavierbares Verbindungsmodell hergestellt.
Als das Kalziumoxid oder das Kalziumsulfat sind Ultracal 30 oder Ultracal 60 geeignet, die von der United States Gypsum Company hergestellt werden. Als Stützfasern sind Schichten aus Fiberglasmatten geeignet. Es hat sich herausgestellt, daß für die Verwendung mit Polyesterharzen hergestellte Fiberglasmatten eine sehr gute Verbindung mit den oben ggenannten Ultracal -Produkten eingehen, wenn sie als Schichten in das Ultracal -Produkt eingebracht werden. Normalerweise werden mehrere Schichten verwendet, so zum Beispiel 20 bis 30 solche Schichten.
Die entstehenden Verbindungsmodelle, wie zum Beispiel das Verbindungsmodell 298 werden zum Stützen des Vulkanisierens der Streben 446 und der Spanten 448 während des Vulkanisierens zum Herstellen eines fertigen Teils 450 verwendet, das der Konstruktionsdefinition für dieses Teil entspricht, wie es in der Datenbankdatei des Datenmodells definiert ist. So wie es hergestellt ist, kann das Verbindungsmodell 298 wiederholt zum Formen und Vulkanisieren identischer Teile verwendet werden. Zu jeder Zeit kann eine Überprüfung des Verbindungsmodells 298 vorgenommen werden, wobei überprüft wird, daß es immer noch die richtigen Oberflächenparameter hat. Da eine solche Überprüfung über das Theodolitensystem 398 direkt auf das Datenmodell zurückgreift und nicht auf ein Überprüfungsmodell, besteht nie ein Zweifel daran, ob das Verbindungsmodell 298 immer noch den Konstruktionsvorgaben für das aufihm geformte Teil entspricht.
Fig. 18 ist ein Ablaufplan bestimmter erfindungsgemäßer Verfahren. Diese Verfahren werden bei 451 durch das Einloggen in ein geeignetes Computersystem und das Erstellen einer Datei für das Datenmodell 452 eingeleitet. Im Datenmodell 452 wird dann die Konstruktionsdefinition 454 der Flugzeugstruktur eingegeben. Ein Teilabschnitt der Konstruktionsdefinition 454 wird dann ausgewählt und eine Teil- oder Oberflächendefinition 456 erstellt.
Der das Oberflächenteil 456 definierende Unterdatensatz kann dann durch einen von zwei Zweigen weiter verarbeitet werden, die sich bei der Gabelung 458 trennen. Wenn man zuerst dem linken Zweig folgt, wird eine Modelidefinition 460 erstellt, indem ein Operator mit entsprechenden Daten aus dem Datenmodell 452 unter Verwendung geeigneter 3-D-Grafiksoftware arbeitet. Nach dem Erstellen der Modeildefinition 460 werden dann die Modellherstellungsschritte 462 definiert. Dies wird wieder vom Operator unter Zuhilfenahme von Software, wie zum Beispiel der oben erwähnte MAXCAM-Software, bewerkstelligt.
Nach dem vollständigen Erstellen der Modelldefinition 460 und nachdem die Herstellungs-Verarbeitungsschritte 462 fertig sind, werden die Herstellungs-Verarbeitungsschritte 462 in geeignete Modellformungseinrichtungen 464 geladen, die die Modellteile herstellen.
Die Modelldefinition 460 kann wieder an das Datenmodell 452 zurückgeladen werden, wo sie dann zu einem integrierten Zusatzteil des Datenmodells 452 wird. Außerdem können auch die die Herstellungs-Verarbeitunsschritte 462 des Modells festlegenden Schritte an das Datenmodell 452 zurückgeleitet werden, wo sie dann zu einem Teil davon werden. Nachdem sie zum Datenmodell 452 hinzugekommen sind, kann nun auf diese beiden Zusätze zum Datenmodell 452 als Teile des Datenmodells 452 zugegriffen werden.
Im rechten Zweig bei der Gabelung 458 kann ein Modell durch entsprechende Software, wie zum Beispiel die oben erwähnte TCAD-Software automatisch definiert werden, wobei eine Auto-Modell-Definition 465 entsteht. Diese Auto-Modell-Definition 465 wird dann in weitere automatisierte Herstellungssoftware geladen, die automatisierte Herstellungs-Verarbeitungsschritte 466 zum Herstellen eines Modells definiert. Die automatisierte Herstellungssoftware enthält dann ein Programm wie das oben erwähnte TCAD zusammen mit TCAM und MAXCAM.
Wenn die automatisierten Herstellungs-Verarbeitungsschritte 466 erstellt sind, werden sie in automatische Modellherstellungsmaschinen geladen, die durch die automatische Modellherstellungseinrichtung 468 repräsentiert sind. Die Teile des Modells werden durch die automatische Modellherstellungseinrichtung 468 geformt. Wie der linke Zweig von Fig. 19 für den Operator kann auch der rechte Zweig von Fig. 19 für das automatisierte Verfahren über die Verbindung A-A auch wieder in das Datenmodell 452 zurückgeführt werden. So können sowohl die automatische Modellherstellungsdefinition 464 als auch die automatischen Herstellungs-Verarbeitungsschritte 466 an das Datenmodell 452 zurückgeleitet werden, wo sie dann zu einem integrierten Bestandteil des Datenmodells 452 werden.
Ein beliebiger Teil aus dem Datenmodell 452 kann zum Vergleich von Teilen in das Theodoliltensystem 470 geladen werden. So können also, wenn das gewünscht wird, die Modellteile entweder über den linken Zweig von Fig. 19 für den Operator als auch über den rechten Zweig von Fig. 19 für das automatisierte Verfahren bei der Gabelung 472 mit entsprechenden Koordinaten verglichen werden, die vom Datenmodell 452 in das Theodolitensystem 470 geladen worden sind. Beim Vergleich an der Gabelung 472 kann wieder eine Rückkopplung in das Datenmodell 452 vorgenommen werden, wodurch das Datenmodell 452 bezüglich der tatsächlichen räumlichen Parameter der Modellteile aktualisiert wird.
Die Modellteile werden dann beim Montageverfahrensschritt 474 montiert, und wieder kann, wenn das gewünscht wird, bei der Gabelung 476 unter Verwendung des Theodolitensystems 470 ein Vergleich vorgenommen werden. Und wieder kann dies zur Eingabe der tatsächlichen Parameter des montierten Modells in das Datenmodell 452 rückgekoppelt werden.
Nach dem montierten Modell wird beim Vorgang 478 ein Teil des Flugzeugs hergestellt. Wenn erwünscht kann das Theodolitensystem 470 zum Überprüfen dieses Teils bei der Gabelung 480 wieder auf das ganze Datenmodell 452 zugreifen. Wieder können die tatsächlichen räumlichen Parameter des fertiggestellten Teils an das Datenmodell 452 zurückgeleitet werden, wo sie dann zu einem integrierten Bestandteil des Datenmodells 452 werden. Die erzeugten Teile werden dann beim Montageschritt 482 in die letztendliche Flugzeugstruktur montiert, und die gesamte Flugzeugstruktur kann dann wieder bei der Gabelung 484 mit einer Eingabe vom Theodolitensystem 470 überprüft werden. Wieder können die tatsächlichen Parameter der fertiggestellten Flugzeugstruktur an das Datenmodell 452 zurückgeleitet werden, wo sie dann zu einem integralen Bestandteil des Datenmodells 452 werden.
An allen Punkten während der Modellherstellung, der Herstellung von Bestandteilen oder bei der Endmontage können alle von vorhergehenden Teilen oder Schritten bestimmten Parameter, die in das Datenmodell 452 geladen und zu einem integralen Bestandteil davon geworden sind, zum Überprüfen weiterer Teile, Modelle, Baugruppen usw. bei späteren Schritten in das Theodolitensystem 470 geladen werden.
Während der Hersteller des Flugzeugs von der ursprünglichen Definition, einer Konstruktionsdefinition bei 454 zur Endmontage fortschreitet, kann eine vollständige Entstehungsgeschichte aller Bestandteile, Modelle usw., die in das montierte Flugzeug Eingang gefunden haben, an ihren Konstruktionsdefinitionen gemessen werden, und eventuelle Abweichungen davon können als Teil des Datenmodells 452 gespeichert und in das Theodolitensystem 470 als Eingangsdaten geladen werden, wo sie dann während der Überprüfung späterer Herstellungsschritte verwendet werden können.
Durch ein ständiges Aktualisieren des Datenmodells 452 kann ein Archiv aller im Zusammenhang mit Zwischenteilen, Teilen, Modellen, Montage usw. des endmontierten Flugzeugs gesammelter Information zusammengestellt und bei geeigneter Gelegenheit für andere Herstellungsschritte geladen werden. Sämtliche einzelne Theodolitenüberprüfungen von Modellen, Teilen oder Baugruppen können gegebenenfalls je nachdem, ob eine Überprüfung zu diesem Zeitpunkt notwendig oder erwünscht ist, vorgenommen werden.
Bei dieser Erfindung werden bestimmte Prinzipien und/oder Konzepte verwendet, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Fachleute auf dem Gebiet der Herstellungstechnik werden sich darüber im klaren sein, daß diese Prinzipien und/oder Konzepte in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden können, die sich von den exakten Ausführungsformen unterscheiden können, die zur Veranschaulichung hier hergenommen wurden. Aus diesem Grund soll diese Erfindung nicht als lediglich durch die veranschaulichenden Ausführungsformen eingeschränkt sondern nur in bezug auf die Ansprüche als eingeschränkt verstanden werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Vielkomponenten-Herstellungsgegenstands, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:

-Erzeugen einer Definition des Gegenstands mit Definitionen von Bestandteilen des Gegenstands als Grafikdatensatz in einer Datenbank in einem dreidimensionalen grafischen Computersystem, wobei die Definition Koordinatenpunkte aufweist, die die Definition des Gegenstands und der Bestandteile in einem dreidimensionalen Koordinatensystem genau plazieren, einer Definition mindestens einer Formungseinrichtung zum Herstellen von Bestandteilen des Gegenstands und einer Definition einer Zusammensetzeinrichtung zum Zusammensetzen von Bestandteilen des Gegenstands;

-Auswählen mindestens eines Teiles der Definition des Gegenstands, der Formungseinrichtung bzw. der Zusammenset zeinrichtung;

-Erzeugen eines weiteren Grafikdatensatzes durch Definieren virtueller Abbilder mindestens einer der Formungseinrichtungen und mindestens einer der Zusammensetzeinrichtungen, wobei die virtuellen Abbilder der Formungseinrichtungen und der Zusammensetzeinrichtungen die Koordinatenpunkte aufweisen;

-Herunterladen der Definitionen der Formungseinrichtungen, der Zusammensetzeinrichtungen und des weiteren Datensatzes aus dem Speicher des Computers in eine Einrichtung zum Herstellen von Formen;

-Betreiben der Einrichtungen zum Herstellen von Formen mit dem Datensatz und dem weiteren Datensatz als Eingangsdaten für die Formherstellungseinrichtung zum Herstellen von mindestens Teilen der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung und zum Lokalisieren von Koordinatenpunkten auf dem Teil der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung;

- Herstellen mit der Formungseinrichtung mindestens eines Teils des Bestandteils des Gegenstands, der dem ausgewählten Teil der Definition des Gegenstands entspricht; und

- Zusammensetzen des Bestandteils des Gegenstands mit der Zusammensetzeinrichtung zum schließlichen Herstellen des Vielkomponenten-Herstellungsgegenstands, wobei die Koordinatenpunkte auf der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung durch die in der Definition des Gegenstands enthaltenen Koordinatenpunkte auf entsprechende Punkte auf dem Bestandteil des Gegenstands verweisen.

2. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, weiter mit den folgenden Schritten:

wirksames Betreiben einer mikroprozessorgesteuerten Meßeinrichtung zusammen mit der Computereinrichtung zum Vermessen von Objekten im dreidimensionalen Raum und Betreiben der Meßeinrichtung zum Vermessen von Punkten auf den Bestandteilen des Gegenstands zum Vergleich der Bestandteile mit der Definition des Gegenstands.

3. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 2, weiter mit dem folgenden Schritt:

Auswahl eines mikroprozessorgesteuerten Theodolitensystems als die mikroprozessorgesteuerte Meßeinrichtung

4. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, bei dem

die Einrichtung zum Herstellen der Formungseinrichtung weiter eine computergestützte Formungskonstruktions-Softwareeinrichtung zum Definieren einer Abfolge von Maschinenvorgängen zum formenden (spanabhebenden) Bearbeiten von Teilen und eine computergestützte Formherstellungs-Softwareeinrichtung zum Eingeben der Abfolge von Vorgängen zum (spanabhebenden) Bearbeiten von Teilen in eine Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine Formungseinrichtungsteile (spanabhebend) herstellt, aufweist.

5. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, weiter mit den folgenden Schritten:

Zuordnen einer Ausgangseinrichtung zu dem Computersystem, wobei die Ausgangseinrichtung zum Ausgeben von Kopien von in der Datenbank in dem Computersystem enthaltenen Datensätzen dient;

Herunterladen des weiteren Datensatzes in die Ausgangseinrichtung zum Herstellen einer Kopie des weiteren Datensatzes;

Eingeben der Kopie des weiteren Datensatzes in eine mikroprozessorgesteuerte optische Meßeinrichtung, wobei die Meßeinrichtung zum Vermessen von Objekten im dreidimensionalen Raum dient; und

Betreiben der optischen Meßeinrichtung zum Vermessen der Koordinatenpunkte auf der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung zum Vergleichen der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung mit den virtuellen Abbildern der Formungseinrichtung und der Zusammensetzeinrichtung in dem Datensatz.

6. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, weiter mit den folgenden Schritten:

Auswahl der Einrichtung zum Herstellen von Formen aus einer Gruppe, die die folgenden Werkzeuge enthält: NC-Werkzeugmaschinen, NC-Laserschneidemaschinen, NC-Roboter, CNC- Werkzeugmaschinen, CNC-Laserschneidemaschinen und CNC-Roboter.

7. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, bei dem

die Formungseinrichtung eine Form enthält, die mehrere Profilpanele, mindestens eine Verbindungsplatte, wobei die Profilpanele mindestens eine Profilkante aufweisen, wobei die Profilkante eines jeden Profilpanels in einer Formoberfläche liegt, die ein Abbild des Bestandteils des Gegenstands festlegt, wobei jedes Profilpanel weiter eine Plazierungseinrichtung zum festen Plazieren des Profilpanels auf der Verbindungsplatte aufweist, wobei die Verbindungsplatte weiter Plazierungseinrichtungen zum festen Plazieren der Verbindungsplatte bezüglich der jeweiligen Profilpanele aufweist, wobei die entsprechenden Plazierungseinrichtungen jeweils eine Plazierungskante auf dem entsprechenden Profilpanel und der entsprechenden Verbindungsplatte aufweisen.

8. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands nach Anspruch 1, bei dem

die Formungseinrichtung eine Formeinrichtung zum Herstellen von Bestandteilen des Gegenstands aufweist;

wobei die Formeinrichtung folgende Bestandteile aufweist: eine Oberfläche; mehrere Zieleinrichtungen zum Festlegen eines genau bekannten räumlichen Verhältnisses in einem dreidimensionalen Koordinatensystem, wobei die mehreren Zieleinrichtungen zum Festlegen genau bekannter auf der Oberfläche liegender Positionen auf der Oberfläche angebracht sind; eine Abbildungsform, wobei die Abbildungsform ein Abbild eines Bestandteils des Gegenstands enthält, wobei die Abbildungsform auf der Oberfläche in einem bekannten Verhältnis mit der räumlichen Einrichtung plazierbar ist; und eine auf der Abbildungsform und der Oberfläche gebildete Komplementärform, wobei die Komplementärform ein Komplementärabbild des Gegenstandbestandteils und weiterhin ein Abbild der räumlichen Einrichtung auf der Oberfläche aufweist; und

das Abbild der Zieleinrichtung auf der Komplementärform genau bekannte Positionen auf der Komplementärform definiert, die im Verhältnis zum Komplementärabbild des Gegenstandsbestandteils auf der Komplementärform genau plaziert sind, damit das Komplementärbild des Teils im Verhältnis zum dreidimensionalen Koordinatensystem genau definiert werden kann, wodurch bei der Formung eines Gegenstandsteils auf der Komplementärform Punkte auf dem Teil im Verhältnis zum dreidimensionalen Koordinatensystem genau bekannt sind.

9. Vielkomponentengegenstand-Herstellungssystem mit

- einem dreidimensionalen Grafik-Computersystem mit einem grafischen Datenmodell eines Gegenstands in einer Datenbank in dem Computersystem; wobei der Gegenstand mehrere Bestandteile aufweist;

- wobei das Computersystem eine Einrichtung zum Definieren einer grafischen virtuellen Oberfläche in dem Datenmodell des Gegenstands als einem der Bestandteile enthält;

- wobei das Computersystem eine Einrichtung zum Definieren eines grafischen virtuellen Elements in dem Datenmodell des Gegenstands aufweist, wobei das virtuelle Element mindestens einen Teil der grafischen virtuellen Oberfläche umfaßt;

- wobei das Computersystem eine Einrichtung zum Definieren mindestens einer Formungseinrichtung zum Herstellen von Bestandteilen des Gegenstands als ein weiteres grafisches virtuelles Element aufweist;

- wobei das Computersystem eine Einrichtung zum Definieren einer Zusammensetzeinrichtung zum Zusammensetzen von Bestandteilen des Gegenstands als ein weiteres grafisches virtuelles Element aufweist;

wobei das System weiter aufweist:

- eine Einrichtung zum Herstellen eines materiellen Elements, die bestimmten der grafischen virtuellen Elemente entsprechen, wobei die Einrichtung zum Herstellen eines materiellen Elements über eine Schnittstelle wirksam mit dem Computer verbunden ist;

- eine Einrichtung, die zum Herunterladen der Definition des grafischen virtuellen Elements aus dem Datenmodell in die Einrichtung zum Herstellen eines materiellen Elements mit dem Computer wirksam verbunden ist, wobei die letztere Einrichtung ein dem grafischen virtuellen Element entsprechendes materielles Element herstellt;

- eine Einrichtung zum Zusammensetzen der materiellen Elemente zum Herstellen des Gegenstands, wobei die räumlichen Beziehungen der materiellen Elemente den grafischen virtuellen Elementen des Gegenstands entsprechen, wobei die Formungseinrichtung und die Zusammensetzeinrichtung über Koordinatenpunkte auf den materiellen Elementen, die Koordinatenpunkten in den grafischen virtuellen Elementdefinitionen entsprechen, miteinander in Beziehung gebracht werden.

10. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, weiter mit

einer mikroprozessorgesteuerten Meßeinrichtung zum Vermessen von Punkten auf dem materiellen Element und zum Vergleichen der Meßpunkte mit der Definition des Gegenstands in der Computerdatenbank.

11. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem die Einrichtung zum Herstellen materieller Elemente eine Abbildungseinrichtung aufweist, die entweder eine Abbildungskopie oder eine Komplementär-Abbildungskopie mindestens eines Teils des Gegenstands herstellt.

12. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem die entsprechenden Einrichtungen zum Definieren der grafischen virtuellen Oberfläche und zum Definieren des grafischen virtuellen Elements eine Benutzerschnittstelleneinrichtung zum Eingeben von Befehlen in das Computersystem aufweisen, wobei die Benutzerschnittstelleneinrichtung in wirksamer Verbindung mit dem Computersystem steht.

13. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem die entsprechenden Einrichtungen zum Definieren der grafischen virtuellen Oberfläche und zum Definieren des grafischen virtuellen Elements eine computergestützte Formungskonstruktions-Softwareeinrichtung zum Definieren einer Abfolge von Maschinenvorgängen zum spanabhebenden Herstellen eines materiellen Teils aufweist; und

die Einrichtung zum Herstellen eines materiellen Elements eine computergestützte Formungsherstellungs-Softwareeinrichtung zum Eingeben der Abfolge von Maschinenvorgängen an eine Werkzeugeinrichtung aufweist, wobei die Werkzeugeinrichtung einen materiellen Teil herstellt, der eine Nachahmung des grafischen virtuellen Elements im Datenmodell des Gegenstands ist.

14. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem

die Einrichtung zum Herstellen eines materiellen Elements mindestens eine NC-Werkzeugeinrichtung zum Herstellen eines Teils umfaßt und bei dem die NC-Werkzeugeinrichtung aus einer Gruppe ist, die die folgenden Werkzeuge enthält: NC-Werkzeugmaschinen, NC-Laserschneidemaschinen, NC-Roboter, CNC-Werkzeugmaschinen, CNC-Laserschneidemaschinen und CNC-Roboter.

15. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem das Datenmodell des Gegenstands Koordinatenpunkte enthält, die ein genaues Plazieren einer Konstruktionsdefinition des Gegenstands in einem dreidimensionalen Koordinatensystem erlauben, und

die Einrichtung zum Herunterladen der Definition des virtuellen Elements in dem Datenmodell eine Einrichtung aufweist, mit der Koordinatenpunkte in dem virtuellen Element angebracht werden können, die ein genaues Plazieren des virtuellen Elements in dem dreidimensionalen Koordinatensystem erlauben.

16. Gegenstandsherstellungssystem nach Anspruch 9, bei dem das materielle Element eine Form mit mehreren Profilpanelen, mindestens einer Verbindungsplatte, wobei die Profilpanele mindestens eine Profilkante aufweisen, wobei die Profilkante eines jeden Profilpanels in einer Formoberfläche liegt, die ein Abbild des Bestandteils des Gegenstands festlegt, wobei jedes Profilpanel weiter eine Plazierungseinrichtung zum festen Plazieren des Profilpanels auf der Verbindungsplatte aufweist, wobei die Verbindungsplatte weiter Plazierungseinrichtungen zum festen Plazieren der Verbindungsplatte bezüglich der jeweiligen Profilpanele aufweist, wobei die entsprechenden Plazierungseinrichtungen jeweils eine Plazierungskante auf dem entsprechenden Profilpanel und der entsprechenden Verbindungsplatte aufweisen.

17. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellte Form, die eine definierte Oberfläche hat und folgendes umfaßt:

mehrere Profilpanele,

mindestens eine Verbindungsplatte,

wobei die Profilpanele mindestens eine Profilkante aufweisen, wobei die Profilkante eines jeden Profilpanels in einer Formoberfläche liegt, die ein Abbild des Bestandteils des Gegenstands festlegt,

wobei jedes Profilpanel weiter eine Plazierungseinrichtung zum festen Plazieren des Profilpanels auf der Verbindungsplatte aufweist,

wobei die Verbindungsplatte weiter Plazierungseinrichtungen zum festen Plazieren der Verbindungsplatte bezüglich der jeweiligen Profilpanele aufweist,

wobei die entsprechenden Plazierungseinrichtungen jeweils eine Plazierungskante auf dem entsprechenden Profilpanel und der entsprechenden Verbindungsplatte aufweisen,

wobei die Verbindungsplatte gegen die Plazierungskante auf dem entsprechenden Profilpanel und die Profilpanele gegen die Plazierungskante auf der Verbindungsplatte plazierbar sind, und

eine Einrichtung zum Halten der Profilpanele und der Verbindungsplatte in einer festen Position zueinander.

18. Form nach Anspruch 17, mit

mindestens zwei der Verbindungsplatten, wobei jede der Verbindungsplatten weiter eine Plazierungseinrichtung zum Plazieren der entsprechenden Verbindungsplatte bezüglich der jeweiligen Profilpanele aufweist.

19. Form nach Anspruch 17, bei dem

jede Plazierungseinrichtung einen Schlitz umfaßt, wobei jeder der Schlitze eine Plazierungskante und eine Nicht-Plazierungskante hat;

wobei die Plazierungskanten der jeweiligen Profilpanele an die Verbindungsplatte anstoßen, um die Profilpanele bezüglich der Verbindungsplatte zu plazieren, und die Plazierungskanten der Verbindungsplatte gegen die jeweiligen Profilpanele stoßen, um so die Verbindungsplatte bezüglich der entsprechenden Profilpanele zu plazieren;

wobei die Plazierungskanten der entsprechenden Profilpanele an die Verbindungsplatte anstoßen, wodurch die Profilpanele in bezug auf die Verbindungsplatte im dreidimensionalen Raum in einer von aufeinander senkrecht stehenden Achsen, der X- oder der Y-Achse, positioniert werden;

wobei die Plazierungskanten der Verbindungsplatte an die entsprechenden Profilpanele anstoßen, wodurch die Verbindungsplatte in bezug auf die entsprechenden Profilpanele im dreidimensionalen Raum in der anderen der beiden Achsen, der X- oder der Y-Achse, plaziert wird;

wobei die Form hergestellt wird durch Verwendung von:

Z-Achsen-Positionierungseinrichtungen zum Positionieren der jeweiligen Profilpanele im dreidimensionalen Raum in einer Z-Achse, wobei die Z-Achse zu der X- und der Y-Achse senkrecht ist, und

wobei die Z-Achsen-Positionierungseinrichtungen darin bestehen, daß jedes der Profilpanele eine Z-Kante aufweist, wobei die jeweiligen Z-Kanten auf den jeweiligen entsprechenden Profilpanelen in einer festen Beziehung zur Profilkante des entsprechenden Profilpanels stehen.

20. Form nach Anspruch 17, bei der

die definierte Oberfläche der Form eine Formoberfläche beinhaltet und bei der

jeweils die Profilkante der Profilpanele in der Formoberfläche liegt.

21. Form nach Anspruch 19, bei der

die Einrichtung zum Halten der Profilpanele und der Verbindungsplatte in festen Positionen zueinander mehrere Keileinrichtungen umfaßt, mit denen eine Oberfläche im wesentlichen fest zu einer anderen positioniert werden kann; und eine der Keileinrichtungen jeweils in einen der entsprechenden Schlitze auf den entsprechenden Profilpanelen und der entsprechenden Verbindungsplatte paßt, wobei die entsprechenden Keileinrichtungen in den jeweiligen entsprechenden Schlitzen sowohl gegen die Nicht-Positionierungskante des entsprechenden Schlitzes als auch die entsprechende in dem entsprechenden Schlitz befindliche Platte drückt, wodurch die in dem entsprechenden Schlitz befindliche Platte gegen die Positionierungskante des entsprechenden Schlitzes im wesentlichen fest positioniert wird.