DE4112008A1

DE4112008A1 - Verfahren zur herausarbeitung rechteckiger kernstuecke aus materialien mit ungleichmaessigen raendern

Info

Publication number: DE4112008A1
Application number: DE19914112008
Authority: DE
Inventors: Frank-Lutz Dittmann
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-10-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herausarbeitung rechteckiger Kernstücke gemäß dem Oberbegriff des Anspru ches 1.

Für die Prüfung von Maß-, Form- und Lageabweichungen von Werkstücken sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt. Legt man die optische Auswertung, welche immer stärker in den Vordergrund tritt, zugrunde, so wird hier letztlich auf eine punktweise Abtastung des Werkstückes zurückge griffen.

Entsprechend der Vielfalt der unterschiedlich zu prüfenden Werkstücke bezüglich Größe und geometrischer Anordnung der Elemente, aufgrund der unterschiedlichen Arten und Formab weichungen und in Anbetracht der Schwierigkeit der Aufgabe der Formprüfung, gibt es eine große Anzahl verschiedener Prüfprinzipien und Prüfverfahren.

Grundsätzlich aber werden bei allen Formprüfverfahren die Form des Werkstückes mit einem Normal, das verkörpert oder nicht verkörpert sein kann, verglichen.

Mehr und mehr wird bei Form- und Flächenprüfungen auf Meß geräte zurückgegriffen, die durch ein punktweises Abtasten und durch kontinuierliches Abfahren der Werkstücksober fläche die entsprechenden Daten aufnehmen.

Dazu sind insbesondere zur berührungslosen Vermessung unter anderem eine Reihe von optischen Koordinatenmeßge räten bekannt. Das Grundprinzip ist hier darin zu sehen, daß wie bei bekannten elektro-mechanischen Tastsystemen vorgegegangen wird, indem die Werkstücksgeometrie durch koordinatenmäßige Erfassung von einzelnen Punkten auf der Oberfläche des Werkstückes erkannt wird. Die Oberfläche wird jedoch optisch, d. h. berührungslos angetastet. Hier zu gibt es wiederum verschiedene Verfahren, z. B. das der Interferenz, der Beugung, der Triangulation, der Bildana lyse und anderes.

Unabhängig von dem Verfahren, wie die Abtastung vorgenom men wird, kann man in bestimmten Fällen keinen Vergleich mit einem Normal vornehmen.

So wird beispielsweise bei der Holzbearbeitung in einem Sägewerk davon ausgegangen, aus der Seitenware, also roh gesägten Brettern, die noch eine Waldkante aufweisen, eine optimale Größe an scharfkantigen Brettern zu erhalten. Da zu muß die Waldkante abgetrennt werden. Der Schnitt, zur Trennung der Waldkante, muß parallel geführt werden, wobei die Waldkanten durchaus nicht immer parallel liegen. Es muß also davon ausgegangen werden, daß kein Flächennormal zur Verfügung steht, da die Seitenware verschiedenste For men aufweisen kann.

Der optimale Schnitt liegt also bei jedem Brett anders, so daß zusätzlich zur Bestimmung des Schnittes auch eine Ein richtung gesteuert werden muß, die das gemessene Brett entsprechend ausrichtet. Diese Vorgänge werden bislang bei kleineren Sägewerken hauptsächlich von Hand ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für ein Verfahren zur Herausarbeitung rechteckiger Kernstücke einen Weg zu finden, der es ermöglicht, über eine Steigungsberechnung den optimalen Schnitt aus Materialen mit ungleichmäßigen Rändern zu finden und das Ergebnis für die Schnittführung auf einfachste Weise umzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merk male gelöst.

Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß zur Bestimmung der maximalen Brettweite und der Brettorien tierung ein robuster Ablauf entwickelt wurde, der keine aufwendige Flächenoptimierung betreibt, sondern das Pro blem eindimensional durch geschickte Vorverarbeitung auf fünf Standardlösungen zurückführt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der Meßdaten und der korri gierten Daten,

Fig. 2 einen Abschnitt einer Seitenware mit den auf genommenen Meßdaten,

Fig. 3 die auszuwertenden Meßpunkte einer konischen Seitenware,

Fig. 4 die auszuwertenden Meßpunkte einer konischen Seitenware, die gegenüber Fig. 3 umgekehrt liegt,

Fig. 5-Fig. 7 verschiedene Formen von Seitenware mit den dort wichtigen Meßpunkten,

Fig. 8 die Seitenansicht einer Ausrichteeinheit,

Fig. 9 die Ausrichteeinheit in Draufsicht,

Fig. 10 eine Gesamtansicht für einen möglichen Einsatz im Sägewerk und

Fig. 11 einen Ablaufplan.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenware mit den Meßdaten und korrigierten Daten der inneren Waldkante.

Unabhängig von der Art der Aufnahme der Meßdaten, muß man pro Meßstelle den Punkt des Übergangs von der geraden Oberfläche zur Waldkante erhalten. Dazu wird die Seiten ware 1 in einer Anzahl von Meßstellen 1 bis n und 1 bis m aufgeteilt, wobei die Meßstellen 1 bis n und 1 bis m jeweils in einer Meßebene liegen.

Die einzelnen Meßdaten der Meßpunkte, die an den Meßstel len 1 bis n der oberen Waldkante aufgenommen werden, erge ben eine erste Funktion 2 (F₁(t)). Die Meßdaten 1 bis m der unteren Waldkante ergeben eine zweite Funktion 3 (F₂(t)).

Anhand der Fig. 2 soll mittels eines Abschnittes der Sei tenware eine Meßstelle mit den aufgenommen Meßdaten der Vorgang verdeutlicht werden. Die Seitenware 1 weist eine obere und untere Waldkante 4, 5 auf. Aufgenommen werden von diesen Waldkanten 4, 5 die obere äußere Brettabmessung 6, die obere innere Brettabmessung 7, die untere innere Brettabmessung 8 und die untere äußere Brettabmessung 9. Diese Punkte 6 bis 9 werden an jeder Meßstelle bzw- Meß ebene aufgenommen, wobei nur die inneren Brettabmessungen 7, 8 als Meßdaten, wie in Fig. 1, dargestellt, ausgewer tet werden müssen.

Die einzelnen Meßpunkte 1 bis n der ersten Funktion F₁(t) werden dabei über eine Steigungsbetrachtung von den Punk ten n zu den jeweils nächsten Punkt n+1 miteinander in Verbindung gebracht.

Dieses geschieht bis ein lokales Minimum in der Gesamtheit erkannt wird. In der Funktion F₁(t) ist das der Meßpunkt n-3. Dieser Punkt wird als zweiter Stützpunkt 11 festge legt. Danach geht es mit der Steigungsbetrachtung weiter. Der erste Meßpunkt 1 ist in diesem Beispiel ebenfalls ein Stützpunkt 10.

Die Stützpunkte 10 und 11 werden jetzt durch eine Gerade 12 miteinander verbunden. Von den Meßdaten 1 bis n werden korrigierte Daten gebildet. Diese Daten werden gebildet, indem von den Meßdaten eine Senkrechte auf die Gerade 12 gezogen wird, welche durch die Stützpunkte 10, 11 gebildet wird.

Diese korrigierten Daten sind dann der Ausgangspunkt für weitere Berechnungen.

Die Meßdaten 1 bis m der inneren unteren Waldkante 5 bil den die zweite Funktion F₂(t). Hier wird die Steigungsbe trachtung bis zum jeweiligen lokalen Maximum durchgeführt.

Der erste Meßpunkt 1 entspricht auch hier einem ersten Stützpunkt 13. Die nächsten beiden Meßpunkte werden auf grund ihrer Steigung ebenfalls als Stützpunkte 14, 15 festgehalten, da die gebildete Gerade die höchste Steigung erfährt. Die Gerade, welche vom Stützpunkt 15 mit den nächsten Meßpunkten gebildet werden kann, hat eine gerin gere Steigung, so daß diese Punkte nicht als Stützpunkte festgehalten werden. Bei dem Meßpunkt, welcher in der Zeichnung beim Stützpunkt 16 liegt, erfährt die Gerade 17 in der Verbindung vom Stützpunkt 15 aus, die höchste Stei gung, so daß dieser Stützpunkt 16 registriert wird. Ebenso verhält es sich mit den vom Stützpunkt 16 aus gesehen nächsten beiden Meßpunkten. Diese beiden Punkte bilden mit dem Stützpunkt 16 eine Gerade 19 und werden als Stütz punkte 17 und 18 eingetragen. Ebenso wird mit den nächsten Meßpunkten verfahren, wobei sich der nächste Stützpunkt zum Stützpunkt 18 mit dem Stützpunkt 20 ergibt. Also den Meßpunkt m-3.

Die Gerade zwischen dem Stützpunkt 18 und dem Stützpunkt 20 ist mit dem Bezugszeichen 21 versehen.

Wie auch bei der ersten Funktion F₁(t) werden bei der zweiten Funktion F₂(t) die Meßdaten in korrigierte Daten umgewandelt, indem sie auf die gebildeten Geraden 17, 19, 21 bezogen werden.

Damit liegen alle korrigierten Daten vor, d. h. die auf die Geraden 12, 17, 19, 21 bezogenen Meßdaten n bis 1 und n bis m.

Die auswertbare Brettdicke wird nun durch einfache Sub traktion der korrigierten Daten zueinander ermittelt und zwar durch das sich ergebende Minimum.

Im Beispiel laut Fig. 1 wäre das der Stützpunkt 17 in bezug auf den gegenüberliegenden korrigierten Meßpunkt auf der Geraden 12.

Mit den Stützpunkten 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 20 hat man auch die wichtigsten Punkte erhalten, an deren Stelle an der äußeren Waldkante eine Positionierung der Seitenware 1 vorgenommen werden kann, d. h. es werden dazu die in der jeweils gleichen Meßebene liegenden Meßpunkte an der äußeren Waldkante verwendet.

In den folgenden Fig. 3 bis 7 sind die möglichen Grund varianten für das Aussehen der Seitenware und der daran ermittelten Stützpunkte dargestellt. Hier werden die Stützpunkte außer einem Stern nicht weiter hervorgehoben, da der Ablauf letztlich immer analog zu dem Ablauf, welcher anhand der Fig. 1 erläutert wurde, erfolgt. Je doch wird anhand des in Fig. 11 dargestellten Ablauf planes nochmals auf die Seitenware, wie sie in den Fig. 3 bis 7 dargestellt ist, eingegangen.

Mittels der Fig. 8, welche die Seitenansicht einer Aus richteeinheit zeigt, und der Fig. 9, welche die Drauf sicht der Ausrichteeinheit darstellt, soll eine Möglich keit des Ausrichtens der Seitenware 1 in einem Sägewerk erläutert werden. Die vermessene Seitenware 1 wird auf einen Einzugstisch 22 gebracht. Am Einzugstisch 22 ist seitlich quer zum Seitenwareneinzug eine versenkbare An schlageinheit 23 angeordnet. Diese Anschlageinheit 23 ent hält eine Anzahl von Ausrichtkolben 24.1 bis 24.n, welche entsprechend der für die Stützpunkte ermittelten Daten ge steuert werden. Es werden natürlich jeweils nur die Aus richtkolben 24.1 bis 24.n benutzt, welche den äußeren Stützpunkten entsprechen. Dabei wird angestrebt, daß die Ausrichtkolben 24 die Seitenware 1 so ausrichten, daß die Ideallinie 26 eingehalten wird.

Längs der Seitenware 1 sind dann hinter dem Einzugstisch 22 Besäumersägeblätter 25 angeordnet, mit denen dann der Sägevorgang vorgenommen wird.

In Fig. 10 wird ein möglicher Einsatz einer zugehörigen Meßanordnung in einem Sägewerk dargestellt. Die Holzbear beitung in einem Sägewerk beginnt mit einer Vorschnittma schine, in der in der Regel ein Gatter, hinter dem eine Trennung von Haupt- und Seitenware vorgenommen wird. Nach Trennung von Haupt- und Seitenware wird die Seitenware auf entsprechende Länge geschnitten und die Schwarten aussor tiert.

Aus der Seitenware müssen auf mindestens einer Schnitt fläche scharfkantige Bretter geschnitten werden, d. h. die Waldkante oder ein Teil davon muß abgetrennt werden. Diese Bretter werden in einem Besäumer zugeschnitten. Der Besäumer besteht allgemein aus mehreren verstellbaren Sä gen, die so positioniert werden, daß das optimale Brett bei maximaler Seitenwarenausnutzung gesägt wird. Da die Bretter beliebige Breiten annehmen können und auch be liebig gekrümmt sein können, muß jedes Brett beim Ein schieben in den Besäumer ausgerichtet werden. Die Seiten ware wird dabei über einen Vereinzelner 27 und eine Ab fallschacht 28, der Ausschußware entfernt, auf einen Quer förderer 29 transportiert. Über entsprechende Transport einrichtungen des Querförderers 29 gelangt die Seitenware 1 zu dem auf dem Querförderer 29 angeordneten Meßtisch 30. Über diesen Meßtisch 30 ist eine CCD-Zeilenkamera 31 ange ordnet. Ebenfalls sind entsprechende Strahlenquellen 32 über diesem Tisch angeordnet. Das vermessene Brett 33 wird dann gegebenenfalls auf eine Warteposition 34 gebracht. Mittels eines Positionierers 35 oder direkt durch den Querförderer 29 wird dann das Brett zu dem Einzugstisch 22 transportiert. An diesem Einzugstisch 22 sind die Aus richtkolben 24 angeordnet, die das vermessene Brett ent sprechend der ausgewerteten Meßpunkte ausrichten. Wenn das Brett ausgerichtet ist, wird es durch Druckrollen 36 auf dem Einzugstisch 22 fixiert. Anschließend wird das Brett gesägt, indem es durch die hier nicht dargestellte Anord nung von Sägen geschoben wird. Durch die ebenfalls nicht dargestellte Auswerteeinheit wird aus den Ansteuersigna len, die sich aus der Brettbreite ergeben, die Sägeblatt einstellung berechnet.

Die Mittellinie des zu schneidenden Brettes wird dabei als Ideallinie 26 gezeichnet und muß auf die Sägeeinstellung ausgerichtet werden.

Die Ausrichtung erfolgt auf dem Besäumer-Einzugstisch. Für diesen Zweck enthält er eine spezielle Anschlageinheit.

Die Anschlageinheit, d. h. die Ausrichtkolben 24 bestehen beispielsweise aus einem versenkbaren Anschlag, der mit definierten ausfahrbaren Kolben bestückt ist. Die Kolben sind so positioniert, daß sie auf gleicher Brettlänge liegen, wie die Meßpunkte. Je nach Länge des Brettes werden zwei Kolben so positioniert, daß das Brett beim An legen an diese Kolben automatisch auch ausgerichtet wird. Für die Ansteuerung der Kolben wird jeweils der Abstand äußere Waldkante - Ideallinie berechnet. Um einen hohen Durchsatz dar Maschine zu gewährleisten, sind die Aus richtkolben auf einem versenkbaren Anschlag montiert. So bald das Brett ausgerichtet und fixiert ist, werden die Kolben versenkt und das Brett in den Besäumer eingeführt.

Claims

1. Verfahren zur Herausarbeitung rechteckiger Kernstücke aus Werkstücken mit ungleichmäßigen Konturen, wobei über eine optische Erfassung ein punktweises Auswerten der Werkstück-Oberfläche vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Meßpunkte an den sich gegenüber liegenden Werkstückkanten gespeichert werden, die als n-Funk tionswerte der oberen und m-Funktionswerte der gegen überliegenden unteren Kante weiterverarbeitet werden,
- daß aus den Funktionswerten Geraden berechnet werden, welche die nicht nutzbaren Kantenbereiche begrenzen,
- daß die Anfangs- und Endpunkte dieser Geraden ge speichert werden,
- daß die Funktionswerte korrigiert werden, daß sie auf den berechneten Geraden zu liegen kommen und
- daß durch eine einfache Subtraktion der sich jeweils gegenüberliegenden korrigierten Funktionswerte die maximale nutzbare Fläche bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßpunkten der ersten Funktion F₁(t) aufeinanderfolgend eine Minimumbestimmung der Steigung erfolgt, so daß sich mindestens eine Gerade ergibt, die keinen der Meßpunkte schneidet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßpunkten der zweiten Funktion F₂(t) aufeinanderfolgend eine Maximumbestimmung der Steigung erfolgt, so daß sich Geraden ergeben die keinen Meß punkt schneiden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktion zwischen den korrigierten Meßpunk ten vorgenommen wird und das sich ergebende Minimum die optimale ausnutzbare Fläche ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradenenden Stützpunkte darstellen, deren Daten zur nachfolgenden Einstellung von Ausrichtkolben verwendet werden.