DE4012355A1

DE4012355A1 - Steuerverfahren fuer einen schreibkopf zum aufbringen von beschriftungen, insbesondere einen laserschreibkopf

Info

Publication number: DE4012355A1
Application number: DE19904012355
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Endres; Guenther Mewes; Helga Ott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1990-10-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schreibkopfes zum Aufbringen von Beschriftungen, und eine bevorzugte Verwendung eines derartigen Verfahrens.

Die Erfindung betrifft die Ansteuerung von Schreibköpfen, bei denen der zur Verfügung stehende Zeichenvorrat nicht in Form von diskreten Einzelzeichen vorgegeben ist, welche bevorzugt auf dem z. B. ein Typenrad enthaltenden Schreibkopf selbst angebracht sind. Vielmehr wird im vorliegenden Fall jedes Beschriftungselement vom Schreibkopf selbst in Form eines kontinuierlichen bzw. gerasterten Linienzuges oder einer Punktabfolge separat auf der zu beschriftenden Fläche erzeugt. Dies hat bekanntlich den Vorteil, daß der Zeichenvorrat einer mit einem derartigen Schreibkopf ausgerüsteten Beschriftungsvorrichtung nahezu unbegrenzt ist und insbesondere das Schriftbild leicht an jeweils vorliegende Anforderungen angepaßt werden kann.

So betrifft die Erfindung die Steuerung von Schreibköpfen, bei denen das Schriftbild durch Aufbringen von Farbpartikeln bzw. farbigen Flüssigkeiten auf die jeweilige Oberfläche erzeugt wird. Derartige Schreibköpfe können z. B. in Tintelstrahldruckern, Laserdruckern bzw. sogenannten Plottern vorhanden sein. Die Erfindung betrifft aber auch Schreibköpfe, bei denen die Beschriftung durch eine thermische Materialveränderung, z. B. das Schmelzen von Metall bzw. die Zersetzung oder Verbrennung von Kunststoffen mittels bevorzugt eines einzigen, fokussierten Laserstrahles hervorgerufen wird. Eine weitere Anwendung ergibt sich bei Schreibköpfen, welche eine Anzeige z. B. auf einem Speicherbildschirm mittels eines Kathodenstrahles erzeugen. In diesen Fällen kann die jeweilige Beschriftung durch eine Bewegung des Schreibkopfes selbst, oder durch eine entsprechende Auslenkung des vom Schreibkopf ausgehenden Schreibmediums, z. B. eines Tinten-, Kathoden- oder Laserstrahles, hervorgerufen werden.

Die vom Schreibmedium auf einer zu beschriftenden Oberfläche erzeugte Strichdicke ist wesentlich davon abhängig, mit welcher mittleren Verfahrgeschwindigkeit das Schreibmedium über die Oberfläche hinweg bewegt wird. Dabei kann das Schreibmedium kontinuierlich mit nahezu konstanter Verfahrgeschwindigkeit oder quasikontinuierlich in Form von inkrementellen Wegschritten bewegt werden. Ein bekannter Stand der Technik und die Erfindung werden desweiteren aufgrund der einfachen, bildlichen Darstellbarkeit ausschließlich anhand quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums beschrieben. Die Erfindung ist dennoch uneingeschränkt auch bei kontinuierlicher Führung anwendbar.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine Gerade G als Beschriftung dargestellt, welche mittels quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums erzeugt wird. Dieses verharrt jeweils für eine vorgegebene Wartezeit in einem der Brennpunkte BP 1, BP 2, . . . und wird nach deren Ablauf um einen inkrementellen Wegschritt WS 1, WS 2, . . . auf den folgenden Brennpunkt BP 2, BP 3, . . . weiterbewegt. Die Verweildauer des Schreibmediums pro Brennpunkt, d. h. die Brennzeit pro Punkt, bestimmt den Grad der Einwirkung des Schreibmediums auf die Oberfläche. Bei quasikontinuierlicher Beschriftung eines Metalls bzw. eines Kunststoffes z. B. mittels eines Laserstrahles entsteht somit um den jeweiligen Brennpunkt herum ein mit der Brennzeit zunehmender Schmelz- bzw. Verbrennungsbereich. Diese desweiteren als Brennfelder bezeichneten Bereiche sind in Fig. 1 beispielshaft als Kreise mit dem Radius R 1 dargestellt. So besteht die dortige Gerade beispielhaft aus der Abfolge von Brennfeldern BF 1 bis BF 6 um die Brennpunkte BP 1 bis BP 6, welche entlang der fiktiven Mittellinie G im Abstand der inkrementellen Wegschritte WS 1 . . . WS 5 aufeinander folgen. Die mittlere Strichstärke MSS einer derartig erzeugten Gerade kann näherungsweise durch an die Reihe der Brennfelder beidseitig tangential angelegten, zur Mittellinie G parallelen Begrenzungslinien L 1 und L 2 veranschaulicht werden. Die mittlere Strichstärke MSS kann vergrößert bzw. verkleinert werden, indem die mittlere Verfahrgeschwindigkeit v ϕ des Schreibmediums entlang der Geraden G verkleinert oder vergrößert wird. Bei der in der Fig. 1 beispielhaft dargestellten quasikontinuierlichen Führung des Schreibmediums wird hierzu dessen Verweildauer in jedem Brennpunkt vergrößert bzw. verkleinert, wodurch sich entsprechend vergrößerte bzw. verkleinerte Brennfelder ergeben.

In Fig. 1 liegt die Gerade G beispielhaft unter einem Winkel von ϕ=76° in einem x-, y-Koordinatensystem. Es sei angenommen, daß das Schreibmedium ebenfalls unter einem derartigen Winkel über die Beschriftungsoberfläche geführt werden kann. Aus diesem Grund liegen die den Mittelpunkt eines jeden Brennfeldes bildenden Brennpunkte in idealer Weise auf der strichpunktierten Mittellinie G. In der Regel ist eine derartige Führung des Schreibmediums in beliebigem Winkel über die Beschriftungsoberfläche nicht möglich. Vielmehr kann dieses auf der zu beschriftenden Fläche lediglich auf kleinsten Wegeinheiten in den Achsenrichtungen des rechtwinkligen Koordinatensystems geführt werden. Eine Beschriftung muß somit aus einzelnen Liniensegmenten gebildet werden, welche wiederum mittels der kleinsten Wegeinheiten interpoliert werden.

In Fig. 2 wird ebenfalls eine unter dem Winkel ϕ=76° in einem x-, y-Koordinatensystem liegende Gerade G mittels quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums gebildet. Im Gegensatz zur Fig. 1 kann dabei aber das Schreibmedium nur auf kleinsten Wegeinheiten parallel zu den Achsen des Koordinatensystems geführt werden. Die gewünschte Gerade kann nunmehr nicht durch einfache Abfolge von unmittelbar auf der Mittellinie G liegenden Brennpunkten erzeugt werden. Vielmehr wird die Gerade entsprechend ihrer Steigung aus einzelnen Liniensegmenten mit u. U. unterschiedlicher Steigung gebildet, welche wiederum mit Hilfe der in Richtung der Achsen des rechtwinkligen Koordinatensystems möglichen kleinsten Wegeinheiten interpoliert werden.

In Fig. 2 ist ein derartiges Liniensegment LS beispielhaft dargestellt. Es wird interpoliert durch die inkrementellen Wegschritte WS 1 bis WS 4 in +y-Richtung und einen Wegschritt WS 5 in +x-Richtung. Dieses einen Ausschnitt aus der Geraden G bildende Liniensegment entspricht somit der Hypothenuse HP 1 eines aus den Brennpunkten BP 1, BP 5 und BP 6 gebildeten rechtwinklingen Dreiecks. Dabei wird das Schreibmedium quasikontinuierlich mit konstanter mittlerer Verfahrgeschwindigkeit v _y (0)=v _x (0) in der jeweiligen Koordinatenachsenrichtung auf insgesamt fünf inkrementellen Wegschritten WS 1 bis WS 5 vom Brennpunkt BP 1 bis zum Brennpunkt BP 6 geführt. Da die mittlere Verfahrgeschwindigkeit in beiden Achsenrichtungen konstant ist, d. h. bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums insbesondere die Verweilzeiten in den einzelnen Brennpunkten BP 1 bis BP 6 konstant sind, ergeben sich Brennfelder BF 1 bis BF 6 mit annähernd gleichem Radius R 1. Das Liniensegment LS aus der Geraden G wird somit durch die ein rechtwinkliges Dreieck bildenden Brennfelder BF 1 bis BF 6 interpoliert. Da die Steigung der Geraden im Beispiel der Fig. 2 größer als 1 ist, wird das Schreibmedium auf mindestens zwei inkrementellen Wegschritten, im vorliegenden Fall auf den Wegschritten WS 1 bis WS 4 in y-Richtung, und nur auf dem letzten inkrementellen Wegschritt WS 5 in x-Richtung geführt. Das beispielhaft dargestellte Liniensegment LS hat aufgrund dieser Interpolation somit die Steigung m=4. Falls die zu schreibende Gerade G ebenfalls diesen Steigungswert hat, so entsprechen alle Liniensegmente der Geraden dem in der Fig. 2 beispielhaft dargestellten Liniensegment LS. Falls in einem anderen Beispiel eine Gerade mit einem geringfügig kleineren Steigungswert als m=4 interpoliert werden soll, so wird diese aus einer Abfolge von Liniensegmenten gebildet, welche bevorzugt den Steigungswert 4 oder 3 haben. Das Verhältnis des Auftretens von Liniensegmenten mit m=4 zu Liniensegmenten mit m=3 ist abhängig vom jeweiligen Steigungswert der Geraden G. Falls in einem anderen Beispiel eine gekrümmte Linie, z. B. ein Kreisbogen, aus derartigen Liniensegmenten gebildet werden soll, so können bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums auf den kleinsten Wegeinheiten auch Liniensegmente mit unterschiedlichsten Steigungswerten auftreten, z. B. m=1, 2, 3, 4, . . . bzw. m=1/2, 1/3, 1/4, . . .

Bei der Gerade G von Fig. 1 wurde angenommen, daß das Schreibmedium in allen Richtungen mit konstanter Verfahrgeschwindigkeit bewegt werden kann, d. h. v ϕ=v _x (0)=v _y (0). Ist gemäß dem Beispiel von Fig. 2 dagegen eine Führung des Schreibmediums auf kleinsten Wegeinheiten nur in den Koordinatenachsenrichtungen möglich, so sind lediglich die Verfahrgeschwindigkeiten in den jeweiligen Achsenrichtungen gleich, d. h. v _x (0)=v _y (0). Zum Vergleich von Fig. 1 und 2 sei angenommen, daß alle inkrementellen Wegschritte, d. h. bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums die Abstände der Brennpunkte, gleich sind und einen, kleinste Wegeinheit WE genannten Wert haben. Desweiteren sei angenommen, daß die mittlere Verfahrgeschwindigkeit des Schreibmediums entlang einer jeden kleinsten Wegeinheit gleich ist und dem Quotienten aus der Wegeinheit und der Summe aus der Wartezeit bis zur Ausführung und der Raktionszeit für die Durchführung eines jeden inkrementellen Wegschrittes entspricht. So haben alle Wegschritte WS 1 bis WS 5 in den Fig. 1 und 2 die Länge einer kleinsten Wegeinheit WE, und alle Brennfelder BF 1 bis BF 6 annähernd den gleichen Radius R 1.

Ein Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, daß die jeweils durch die Begrenzungslinien L 1 und L 2 verdeutlichte mittlere Strichstärke bei der in Fig. 2 interpolierten Geraden G erheblich größer ist als bei der Geraden in Fig. 1. Dort tangieren die zur strichpunktierten Mittellinie G parallelen Begrenzungslinien L 1, L 2 alle Brennfelder BF 1 . . . BF 6 gleichermaßen. Der ein Maß für die mittlere Strichstärke darstellende Abstand MSS zwischen den Begrenzungslinien entspricht somit näherungsweise dem doppelten Radius R 1 eines Brennfeldes. In der Fig. 2 dagegen tangieren die zur Mittellinie G parallelen Begrenzungslinien L 1, L 2 die Brennfelder BF 5 bzw. BF 1, BF 6. Der ein Maß für die mittlere Strichstärke bildende Abstand MSS 1 zwischen den Linien entspricht nun nahezu dem vierfachen Wert von R 1.

Die Ursache für die erheblich größere mittlere Strichstärke in Fig. 2 liegt darin, daß das Schreibmedium zur Interpolation des Liniensegmentes LS in Fig. 2 vom Brennpunkt BP 1 bis zum Brennpunkt BP 6 zwar insgesamt 5 kleinste Wegeinheiten WE zurücklegt, d. h. die 4 inkrementellen Wegschritte WS 1 . . . WS 4 in y-Richtung und den einen inkrementellen Wegschritt WS 5 in x-Richtung. Hierdurch wird aber nur das der Hypothenuse HP 1 entsprechende Liniensegment LS mit einer Länge von 4,12 Wegeinheiten WE interpoliert. Im Vergleich dazu legt das Schreibmedium in Fig. 1 zwar auf den inkrementellen Wegschritten WS 1 . . . WS 5 ebenfalls 5 Wegeinheiten WE zurück, welche aber vollständig zur Interpolation eines Liniensegmentes mit ebenfalls einer Länge von 5 Wegeinheiten WE zur Verfügung stehen. Die interpolierte Verfahrgeschwindigkeit v ϕ des Schreibmediums in Richtung der zu schreibenden Geraden G ist somit in Fig. 2 kleiner als in Fig. 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Bildung von Beschriftungen aus Liniensegmenten, welche durch Führung des Schreibmediums auf kleinsten Wegeinheiten in den Achsenrichtungen eines rechtwinkligen Koordinatensystems interpoliert werden, unabhängig von der jeweiligen Steigung eines einzelnen Liniensegmentes eine annähernd mittlere Strichstärke auf der zu beschriftenden Oberfläche zu erhalten.

Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe der Merkmale von Anspruch 1. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Diese enthalten desweiteren eine vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung wird desweiteren anhand der nachfolgend kurz angeführten Fig. 3 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 beispielhaft eine Gerade als Beschriftung, welche mittels quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums gebildet wird,

Fig. 2 die aus Liniensegmente gebildete Gerade von Fig. 1, wobei jedes Liniensegment durch ein entlang von kleinsten Wegeinheiten in den Achsenrichtungen eines rechtwinkligen Koordinatensystems bevorzugt quasikontinuierlich geführten Schreibmedium interpoliert wird,

Fig. 3 die Interpolation eines der Liniensegmente der Geraden von Fig. 2 mit der erfindungsgemäßen Korrektur der Verfahrgeschwindigkeit des Schreibmediums entlang der kleinsten Wegeinheiten,

Fig. 4a ein Zeitdiagramm zur Ansteuerung des Schreibmediums am Beispiel quasikontinuierlicher Führung gemäß den Darstellungen in Fig. 1 bzw. 2,

Fig. 4b ein Zeitdiagramm zur Ansteuerung des Schreibmediums am Beispiel quasikontinuierlicher Führung mit der erfindungsgemäßen Korrektur der Verfahrgeschwindigkeit gemäß der Darstellung von Fig. 3,

Fig. 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Symmetrie einer Gleichung, welche gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen ersten Faktor zur erfindungsgemäßen Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit bereitstellt,

Fig. 6 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung mit achsenrichtungsabhängig unterschiedlich korrigierten Verfahrgeschwindigkeiten für das Schreibmedium, und

Fig. 7 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, wobei die Verfahrgeschwindigkeiten entlang von Wegeinheiten, in deren Anfangs- bzw. Endpunkten das Schreibmedium die Schreibrichtung ändert, unterschiedlich korrigiert werden.

Gemäß der Erfindung wird unabhängig davon, ob das Schreibmedium kontinuierlich oder quasikontinuierlich geführt wird, deren Verfahrgeschwindigkeit auf den zur Interpolation eines Liniensegmentes dazugehörigen Wegeinheiten in der jeweiligen Achsenrichtung mit einem ersten Faktor bewertet. Dieser wird erfindungsgemäß so gewählt, daß das Schreibmedium für die Interpolation eines Liniensegmentes beliebiger Steigung im Mittel die gleiche Verfahrzeit benötigt, wie für ein Liniensegment, welches gleich lang und parallel zu einer der Achsen des rechtwinkligen Koordinatensystems ist. Dies wird desweiteren anhand der Fig. 3 näher erläutert.

In Fig. 3 ist als ein Teil der Geraden G wiederum das Liniensegment LS mit der Länge 4,12 Wegeinheiten WE dargestellt, welches bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums mittels der vier inkrementellen Wegschritte WS 1 . . . WS 4 in y-Richtung und des einen inkrementellen Wegschrittes WS 5 in x-Richtung interpoliert wird. Es sei angenommen, daß die Verfahrgeschwindigkeiten v _x (0), v _y (0) entlang der kleinsten Wegeinheiten vorgegeben und bevorzugt gleich sind. Gemäß der Erfindung soll nun die interpolierte Verfahrgeschwindigkeit v ϕ entlang des mit Hilfe der Wegschritte WS 1 . . . WS 5 interpolierten Liniensegmentes LS im zeitlichen Mittel annähernd den Verfahrgeschwindigkeiten v _x (0)=v _y (0) auf einem achsenparallelen, gleichlangen Liniensegment entsprechen. Hierzu werden erfindungsgemäß die tatsächlichen Verfahrgeschwindigkeiten v _y(m) und v _x(m) entlang der fünf zur Interpolation des Liniensegmentes LS der Steigung m=4 dienenden Wegeinheiten WE so gewählt, daß diese der mit einem ersten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit v _x (0)=v _y (0) entsprechen. Dieser Faktor wird so groß gewählt, daß im Beispiel der Fig. 3 das Schreibmedium zur Zurücklegung des Weges vom Brennpunkt BP 1 auf den ein rechtwinkliges Dreieck bildenden Wegschritten WS 1 bis WS 5 bis zum Erreichen des Brennpunktes BP 6 annähernd die gleiche Verfahrzeit benötigt, als wenn es in x- bzw. y-Richtung entlang eines Liniensegmentes der Länge 4,12 Wegeinheiten WE mit der Verfahrgeschwindigkeit v _x (0) bzw. v _y (0) geführt werden würde. Hierzu werden somit die Verfahrgeschwindigkeiten v _y(m) entlang der Wegeinheiten in y-Richtung und die Verfahrgeschwindigkeiten v _x(m) entlang der Wegeinheiten in x-Richtung nach Maßgabe des ersten Faktors entweder kontinuierlich oder quasikontinuierlich erhöht. Bei der in der Fig. 3 beispielhaft dargestellten quasikontinuierlichen Führung des Schreibmediums hat dies zur Folge, daß die Verweilzeit des Schreibmediums in jedem der Brennpunkte, d. h. die Wartezeit bis zur Ausführung eines folgenden inkrementellen Wegschrittes verkürzt wird. Da das Schreibmedium somit schneller auf den jeweils folgenden Brennpunkt springt, ergibt sich eine verkürzte Brennzeit. Die Brennfelder BF 1 . . . BF 6 um die Brennpunkte BP 1 . . . BP 6 verfügen somit im Vergleich zu den Fig. 1 und 2 über einen erheblich reduzierten Radius R 2. Da somit das Schreibmedium aufgrund der erhöhten tatsächlichen Verfahrgeschwindigkeit weniger stark in jedem Brennpunkt auf die Beschriftungsoberfläche einwirkt, ergibt sich eine im Mittel reduzierte mittlere Strichstärke entlang des interpolierten Liniensegmentes LS. Werden nun in Fig. 3 tangential an äußeren Brennfelder die Begrenzungslinien L 1, L 2 parallel zur strichpunktierten Mittellinie G angelegt, so ist der ein Maß für die Strichstärke bildende Abstand MSS 2 zwischen den Linien L 1, L 2 erheblich kleiner als der Abstand MSS 1 in Fig. 2.

Anhand von in den Fig. 4a bzw. 4b dargestellten Zeitdiagrammen wird dies weiter erläutert. Die beiden Diagramme zeigen den Ablauf der bei quasikontinuierlicher Steuerung des Schreibmediums bei der Interpolation eines Liniensegmentes LS gemäß den Fig. 1, 2 bzw. 3 auftretenden Steuerimpulse.

So werden in der Fig. 4a in den Zeitpunkten I 1 . . . I 6 an den Schreibkopf Steuerimpulse ausgegeben, um das Schreibmedium durch Zurücklegen eines inkrementellen Wegschrittes auf einen neuen Brennpunkt zu positionieren. So bewirkt z. B. der Impuls I 2, daß das Schreibmedium in Fig. 1 während der Reaktionszeit TR den inkrementellen Wegschritt WS 1 von BP 1 zu BP 2 zurücklegt. Bis zur Ausgabe eines weiteren Positionierimpulses I 3 vergeht die Wartezeit TB, innerhalb der das Schreibmedium auf den Brennpunkt BP 2 einwirkt. Die Länge dieser Wartezeit TB, d. h. der "Brennzeit pro Brennpunkt, ist folglich mit ein Maß für die jeweilige mittlere Strichstärke. Wird die Länge eines inkrementellen Wegschrittes zwischen den Brennpunkten als kleinste Wegeinheit WE angesehen, so ergibt sich im vorliegenden Fall einer quasikontinuierlichen Führung des Schreibmediums die mittlere Verfahrgeschwindigkeit pro Wegschritt aus dem Quotienten der Impulsfolgezeit IFT und der kleinsten Wegeinheit WE. Die Impulsfolgezeit ist die Summe aus der Wartezeit TB bis zur Ausführung und der Reaktionszeit TR für die Durchführung eines Wegschrittes. Unter der Annahme, daß die Impulsfolgezeit IFT einer Zeiteinheit ZE entspricht, legt bei Anwendung des Zeitdiagramms von Fig. 4a auf den in Fig. 1 dargestellten Fall das Schreibmedium auf den inkrementellen Wegschritten WS 1 . . . WS 5 fünf Wegeinheiten WE in 5 Zeiteinheiten ZE zurück. Hierdurch wird gemäß Fig. 1 ein Liniensegment LS interpoliert, welches ebenfalls die Länge von 5 Wegeinheiten WE hat. Wird dagegen das Zeitdiagramm von Fig. 4a auf den in der Fig. 2 dargestellten Fall angewendet, so legt das Schreibmedium auf den inkrementellen Wegschritten WS 1 . . . WS 5 zwar ebenfalls 5 Wegeinheiten WE in 5 Zeiteinheiten ZE zurück. In diesem Interpolationszyklus IPZ wird aber lediglich ein Liniensegment LS mit der Länge von 4,12 Wegeinheiten WE interpoliert. Hierdurch ergibt sich die bereits beschriebenen, unerwünschte Erhöhung der mittleren Strichstärke.

Wird gemäß Fig. 4b erfindungsgemäß die Verfahrgeschwindigkeit entlang der zur Interpolation eines Liniensegmentes dienenden inkrementellen Wegschritte erhöht, so wird zur Reduzierung der mittleren Strichstärke der zur Interpolation eines Liniensegmentes der Länge 4,12 WE dienende tatsächliche Verfahrweg des Schreibmediums über die 5 Wegeinheiten WE lange Verfahrstrecke in Fig. 3 ebenfalls annähernd innerhalb von 4,12 Zeiteinheiten ZE zurückgelegt.

In Fig. 4b sind hierzu die Ansteuerimpulse Inx, Iny zur Positionierung des Schreibmediums gemäß der Darstellung von Fig. 3 dargestellt. So führt das Schreibmedium in Reaktion auf den Impuls I 1 x zur Positionierung auf den Brennpunkt BP 1 einen inkrementellen Wegschritt in x-Richtung während der Reaktionszeit TR durch. Entsprechend wird aufgrund des Positionierimpulses I 2 y das Schreibmedium entlang des Wegschrittes WS 1 in y-Richtung während der Reaktionszeit TR vom Brennpunkt BP 1 auf den Brennpunkt BP 2 geführt. Im Vergleich zur Fig. 4a folgen die Positionierimpulse erfindungsgemäß in kürzeren Abständen aufeinander. Dies wird bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums durch eine verkürzte, angepaßte Wartezeit TBA erreicht. Aufgrund der somit verkürzten Einwirkungszeit des Schreibmediums in jedem Brennpunkt, und der somit verkürzten, angepaßten Impulsfolgezeit IFTA ergibt sich die gewünschte Reduzierung der mittleren Strichstärke. Nun wird innerhalb eines aus sechs Impulsfolgezeiten IFTA bestehenden angepaßten Interpolationszyklus IPZA ein Liniensegment LS der Länge 4,12 Wegeinheiten WE trotz des längeren, tatsächlichen Verfahrweges des Schreibmediums ebenfalls in einer Zeit von 4,12 Zeiteinheiten ZE interpoliert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der erste Faktor gemäß der folgenden Gleichung ausgewählt:

bestimmt.

Dabei entspricht m der Steigung des jeweils interpolierten Liniensegmentes. Ferner ist k ein von der Steigung m des Liniensegmentes abhängiger Steuerfaktor für den gilt:

k = +1 bei |m| 1
k = -1 bei |m| < 1

Die Gleichung wird am Beispiel von Fig. 3 näher erläutert. Dort werden zur Interpolation eines Liniensegmentes LS mit der Länge 4,12 Wegeinheiten WE vom Schreibmedium beginnend beim Brennpunkt BP 1 vier inkrementelle Wegschritte WS 1 . . . WS 4 in y-Richtung und ein Wegschritt WS 5 in x-Richtung bis zum Erreichen des Brennpunktes BP 6 zurückgelegt. Die Brennpunkte bilden die Form eines rechtwinkligen Dreieckes, dessen Hypothenuse durch den Abstand der Brennpunke BP 1 und BP 6 bestimmt ist und welche der Länge des interpolierten Liniensegmentes LS entspricht. Da alle Wegschritte gleich lang sind hat das Liniensegment LS die Steigung m=4. Mit k=+1 ergibt sich gemäß obiger Gleichung für den ersten Faktor C (4) der Wert

Erfindungsgemäß ergeben sich entlang der kleinsten Wegeinheiten in x- bzw. y-Richtung somit die Verfahrgeschwindigkeiten

v _y (4) = 1,2126 · v _y (0)
v _x (4) = 1,2126 · v _x (0)

Da in der Regel gilt: v _x (0)=v _y (0), folgt: v _x(m)=v _y(m). Bei kontinuierlicher Führung des Schreibmediums entlang der Wegschritte WS 1 bis WS 5 ist somit dessen Verfahrgeschwindigkeit um den Faktor C (4)=1,2126 gegenüber der Verfahrgeschwindigkeit v _x (0) bei der Interpolation eines gleichlangen, achsenparallelen Liniensegmentes erhöht. Bei der in der Fig. 3 dargestellten quasikontinuierlichen Führung des Schreibmediums wird die Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit bevorzugt dadurch erreicht, daß die anhand der Fig. 4a beschriebene und bei der Interpolation eines gleichlangen achsenparallelen Liniensegmentes vorliegenden Impulsfolgezeit IFT (0) mit dem Kehrwert des ersten Faktors bewertet wird. Für die derart angepaßte Impulsfolgezeit IFTA(m) gilt folglich

IFTA (4) = 0,8246 · IFT (0)

Die Impulse Inx, Iny für die Durchführung eines inkrementellen Wegschrittes zur Positionierung des Schreibmediums auf einen neuen Brennpunkt wird somit entsprechend dem Kehrwert des ersten Faktors schneller ausgegeben.

Bei der Interpolation einer Geraden bzw. eines Liniensegmentes mit der Steigung |m|=±1 weist gemäß der obigen Gleichung der Korrekturfaktor C (±1) den Wert √ auf. Derartige Geraden mit der Steigung m=±1 stellen bei obiger Gleichung für den ersten Faktor C(m) Symmetriegeraden dar. Dies wird desweiteren anhand der Fig. 5 näher erläutert. Dort sind neben den Geraden G 2 bzw. G 5 mit der Steigung m=1 bzw. m=-1 die Geraden G 1, G 3, G 4 und G 6 mit den Steigungen m=2, 1/2 und -2 dargestellt. Man erkennt, daß die Geraden G 1, G 3, G 4 und G 6 aus gleichlangen Liniensegmenten LS 1, LS 3, LS 4, LS 6 mit der Länge 2,2 Wegeinheiten WE gebildet werden, welche jeweils mittels drei Wegeinheiten WE in x-, y-Richtung interpoliert werden. So dienen z. B. zur Interpolation des Liniensegmentes LS 1 auf der Geraden G 1 der Steigung m=2 zwei Wegeinheiten WE in +y-Richtung und eine Wegeinheit in +x-Richtung. Das Liniensegment LS 1 entspricht somit der Hypothenuse HP des aus den Endpunkten BP 1, BP 3 und BP 4 gebildeten rechtwinkligen Dreieckes. In der gleichen Weise wird das gleichlange Liniensegment LS 3 auf der Geraden G 3 der Steigung m=1/2 durch 2 Wegeinheiten in +x-Richtung und 1 Wegeinheit in +y-Richtung interpoliert. Da bei der Interpolation aller Liniensegmente LS 1, LS 3, LS 4 und LS 6 das Schreibmedium auf insgesamt 3 Wegeinheiten in x-, y-Richtung geführt wird, ist der sich erfindungsgemäß ergebende erste Faktor für alle Geraden G 1, G 3, G 4 und G 6 gleich, und hat gemäß der oben angegebenen bevorzugten Gleichung den Wert

C (2) = C (1/2) = C (-1/2) = C (-2) = 1,3416 .

Insbesondere aus der oben angegebenen bevorzugten Gleichung für den ersten Faktor C(m) erkennt man, daß mit Annäherung der Steigung einer zu schreibenden Gerade bzw. eines Liniensegmentes an die Werte 0 bzw. unendlich der erste Faktor jeweils gegen den Wert 1 konvergiert. Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung wird somit bei Liniensegmenten mit einer Steigung, welche einen 0 bzw. unendlich nahekommenden Wert aufweisen, die Verfahrgeschwindigkeit v _x(m), v _y(m) auf den zu deren Interpolation gehörigen kleinsten Wegeinheiten gleich dem Wert der Verfahrgeschwindigkeit v _x (0), v _y (0) auf den Wegeinheiten eines gleichlangen, parallelen Liniensegmentes gewählt.

In der Fig. 3 sind zwei flächengleiche Meßkreise K 1, K 2 dargestellt. Deren Radius RK und die Lage von deren Mittelpunkten MK 1, MK 2 auf der strichpunktierten Geraden G wurden beispielhaft so gewählt, daß der Meßkreis K 1 die drei Brennfelder BF 4, BF 5, BF 6 umfaßt, während der Meßkreis K 2 lediglich die Brennfelder BF 2, BF 3 umfaßt. Man erkennt, daß aufgrund der Interpolation eines Liniensegmentes LS mittels der kleinsten Wegeinheiten in Richtung der Achsen eines rechtwinkligen Koordinatensystems diese Wegeinheiten, bzw. bei quasikontinuierlicher Führung des Schreibmediums die Brennpunkt, mit unterschiedlicher Dichte um die strichpunktierte Gerade G herum auftreten. Es ist zu erkennen, daß insbesondere an den Punkten, an denen das Schreibmedium die Bewegungsrichtung ändert, z. B. im Brennpunkt BP 5, dieses stärker auf die zu beschriftende Oberfläche einwirkt. Zum Ausgleich von derartigen Ungleichmäßigkeiten werden gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung bei einem Liniensegment mit einer Steigung, welche einen von 0,1 bzw. unendlich abweichenden Wert hat, zum einen die Verfahrgeschwindigkeiten auf den mindestens 2 Wegeinheiten der einen Achsenrichtung entsprechend der mit dem ersten Faktor und zum anderen die Verfahrgeschwindigkeit auf der einen Wegeinheit in der anderen Achsrichtung entsprechend der mit einem zweiten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit in der jeweiligen Achsenrichtung auf den Wegeinheiten eines achsenparallelen Liniensegmentes ausgewählt. Der zweite Faktor wird dabei größer als der erste Faktor gewählt. Dies wird desweiteren am Beispiel der Fig. 6 näher erläutert.

Das dort mit Hilfe der Wegschritte WS 1 bis WS 4 in y-Richtung und dem Wegschritt WS 5 in x-Richtung interpolierte Liniensegment LS hat eine Steigung mit dem Wert m=4. Dabei tritt beim Übergang des Schreibmediums vom Wegschritt WS 4 auf den Wegschritt WS 5 ein Schreibrichtungswechsel auf. Gemäß der weiteren Ausführungsform wird die Verfahrgeschwindigkeit v _{x 1} (m) entlang dieser einen Wegeinheit in x-Richtung entsprechend der mit einem zweiten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit v _x (0) auf den Wegeinheiten eines achsenparallelen Liniensegmentes gewählt. Dieser zweite Faktor ist größer als der erste Faktor, mit dem zur Bildung der Verfahrgeschwindigkeiten v _{y 1} (m) . . . v _{y 4} (m) entlang der Wegschritte WS 1 . . . WS 4 die Verfahrgeschwindigkeit v _y (0) bei der Interpolation eines achsenparallelen Liniensegmentes bewertet wird. Bei der in der Fig. 6 beispielhaft dargestellten quasikontinuierlichen Führung des Schreibmediums hat dies zur Folge, daß die Wartezeit im Brennpunkt BP 5 bis zur Ausführung des inkrementellen Wegschrittes WS 5, d. h. der Brennzeit im Brennpunkt BP 5, weiter reduziert wird. Das sich so ergebende Brennfeld BF 5 hat somit einen gegenüber den übrigen Brennfeldern reduzierten Radius R 3. Werden in Fig. 6 an die äußeren Brennfelder wiederum die zur strichpunktierten Geraden G parallelen Begrenzungslinien L 1, L 2 tangential angelegt, so ergibt sich der ein Maß für die mittlere Strichstärke darstellende Abstand MSS 3. Ein Vergleich mit den Fig. 2 und 3 zeigt, daß dessen Wert weiter abgenommen und sich noch stärker an den Idealwert MSS der Fig. 1 angenähert hat.

Schließlich wird bei einer weiteren, in der Fig. 7 beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Verfahrgeschwindigkeit sowohl bei Wegelementen, an deren Ende eine Änderung der Verfahrrichtung des Schreibmediums von y- auf x-Richtung stattfindet, als auch bei Wegelementen an deren Ende eine Änderung der Verfahrrichtung von x- auf y-Richtung stattfindet, gegenüber der Verfahrgeschwindigkeit auf hintereinander liegenden Wegeinheiten weiter erhöht. So entsprechend erfindungsgemäß bei einem Liniensegment mit einer Steigung, welche einen von 0,1 bzw. unendlich abweichenden Wert hat, die Verfahrgeschwindigkeiten auf dem ersten der mindestens zwei Wegeinheiten in der einen Achsenrichtung der mit einem dritten Faktor, welcher größer als der erste Faktor ist, und die Verfahrgeschwindigkeit auf den restlichen Wegeinheiten in der einen Achsenrichtung der mit dem ersten Faktor, und die Verfahrgeschwindigkeiten auf der einen Wegeinheit in der anderen Achsenrichtung der mit einem zweiten Faktor, welcher größer als der erste Faktor ist, bewerteten Verfahrgeschwindigkeit in der jeweiligen Achsenrichtung auf den Wegeinheiten eines achsenparallelen Liniensegmentes.

Dies wird desweiteren anhand der Fig. 7 wiederum am Beispiel der Interpolation des Liniensegmentes LS mit der Steigung m=4 und der Länge 4,12 Wegeinheiten WE näher erläutert. Dabei findet im Brennpunkt BP 1 ein Schreibrichtungswechsel von x nach y, im Brennpunkt BP 5 ein Schreibrichtungswechsel von y nach x und schließlich im Brennpunkt BP 6 erneut ein Schreibrichtungswechsel von x nach y statt. So entspricht erfindungsgemäß die Verfahrgeschwindigkeit v _{y 1} (m) auf dem Wegschritt WS 1, welcher dem Schreibrichtungswechsel im Brennpunkt BP 1 folgt, der mit einem dritten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit v _y (0) auf den Wegeinheiten eines mit der y-Achse parallelen Liniensegmentes. Desweiteren entspricht die Verfahrgeschwindigkeit v _{x 1} (m) auf dem Wegschritt WS 5, welcher dem Schreibrichtungswechsel im Brennpunkt BP 5 folgt, der mit einem zweiten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit v _x (0) auf den Wegeinheiten eines x-achsenparallelen Liniensegments. Schließlich entsprechen die Verfahrgeschwindigkeiten v _{y 2} (m) . . . v _{y 4} (m) auf den in y-Richtung hintereinander ohne Richtungswechsel folgenden Wegschritten WS 2 . . . WS 4 der mit einem ersten Faktor bewerteten Verfahrgeschwindigkeit v _y (0) auf den Wegeinheiten eines y-achsenparallelen Liniensegmentes. Erfindungsgemäß werden der zweite und dritte Faktor größer als der erste Faktor gewählt und haben bevorzugt beide den Wert √. Dieser Wert ergibt sich z. B. aus obiger Gleichung bei der Interpolation eines Liniensegmentes der Steigung m=±1 mittels je einer Wegeinheit in x- und y-Richtung und entspricht dem damit erreichbaren Extremwert. Dies ist in der Fig. 6 am Beispiel des aus den Brennpunkt BP 4, BP 5 und BP 6 bestehenden rechtwinkligen Dreiecks dargestellt. Wird somit für den zweiten bzw. dritten Faktor der Wert √ gewählt, so entsprechen die Verfahrgeschwindigkeiten v _{y 1} (m) und v _{x 1} (m) auf dem Wegschritt WS 1 und WS 5 dem Wert, welcher sich bei alleiniger Interpolation eines der Hypothenuse HP 2 zwischen den Punkten BP 4, BP 6 entsprechenden Liniensegmentes mittels der dazugehörigen Wegschritte WS 4, WS 5 ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Schreibköpfen zu verwenden, bei denen die Beschriftung direkt durch Materialveränderung, z. B. Schmelzen, Einbrennen bzw. Verbrennung, auf der jeweiligen Oberfläche mittels Laserstrahlung hervorgerufen wird.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Schreibkopfes zum Aufbringen von Beschriftungen, wobei

a) das Schreibmedium auf der zu beschriftenden Fläche auf kleinsten Wegeinheiten (WE) in den Achsenrichtungen (x,y) eines rechtwinkligen Koordinatensystems geführt wird,
b) eine Beschriftung (G) aus Liniensegmenten (LS) gebildet wird, welche mittels der kleinsten Wegeinheiten (WE) interpoliert werden, und
c) bei der Interpolation eines Liniensegmentes (LS) die Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y(m)) des Schreibmediums auf den dazugehörigen Wegeinheiten in der jeweiligen Achsenrichtung der mit einem ersten Faktor derart bewerteten Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y (0)) auf den Wegeinheiten eines achsenparallelen, gleichlangen Liniensegmentes entspricht, daß die Verfahrzeiten des Schreibmediums für das interpolierte und für das achsenparallele Liniensegment annähernd übereinstimmen (Fig. 3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch als ersten Faktor, mitm = Steigung des interpolierten Liniensegmentes,
k = +1 bei |m| 1 und
k = -1 bei |m| < 1(Fig. 5).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Liniensegment (LS) mit einer Steigung, welche einen von Null, Eins bzw. Unendlich abweichenden Wert hat,

a) die Verfahrgeschwindigkeiten (v _{y 1} (m), . . ., v _{y 4} (m)) auf den mindestens zwei Wegeinheiten in der einen Achsenrichtung (y) der mit dem ersten Faktor, und
b) die Verfahrgeschwindigkeit (v _{x 1} (m)) auf der einen Wegeinheit in der anderen Achsenrichtung (x) der mit einem zweiten Faktor, welcher größer als der ersten Faktor ist,

bewerteten Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y (0)) in der jeweiligen Achsenrichtung auf den Wegeinheiten des achsenparallelen Liniensegments entsprechen (Fig. 6).

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Liniensegment (LS) mit einer Steigung, welche einen von Null, Eins bzw. Unendlich abweichenden Wert hat,

a1) die Verfahrgeschwindigkeit (v _{y 1} (m)) auf dem ersten der mindestens zwei Wegeinheiten in der einen Achsenrichtung (y) der mit einem dritten Faktor, welcher größer als der erste Faktor ist,
a2) die Verfahrgeschwindigkeiten (v _{y 2} (m), . . .) auf den restlichen Wegeinheiten in der einen Achsenrichtung (y) der mit dem ersten Faktor, und
b) die Verfahrgeschwindigkeit (v _{x 1} (m)) auf der einen Wegeinheit in der anderen Achsenrichtung (x) der mit einem zweiten Faktor, welcher größer als der erste Faktor ist,

bewerteten Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y (0)) in der jeweiligen Achsenrichtung auf den Wegeinheiten des achsenparallelen Liniensegments entsprechen (Fig. 7).

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite bzw. dritte Faktor den Wert Wurzel aus zwei hat.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Liniensegment (LS) mit einer Steigung, welche einen Null bzw. Unendlich nahekommenden Wert hat, die Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y(m)) auf den dazugehörigen Wegeinheiten in der jeweiligen Achsenrichtung gleich dem Wert der Verfahrgeschwindigkeit (v _x,y (0)) auf den Wegeinheiten des achsenparallelen Liniensegmentes gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch inkrementelle Wegschritte (WS 1 . . . WS 5) als kleinste Wegeinheiten (WE), wobei die Verfahrgeschwindigkeit pro Wegschritt angenähert wird durch den Quotienten aus der Wegeinheit (WE) und der Summe (IFT) aus der Wartezeit (TB) bis zur Ausführung und der Reaktionszeit (TR) für die Durchführung eines Wegschrittes (Fig. 4a, b).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit die Wartezeit (TB) bis Ausführung des folgenden Wegschrittes verändert wird (Fig. 4a, b).

9. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem Schreibkopf zur direkten Beschriftung durch Einbrennen mittels Laserstrahlung.