DE2045114A1

DE2045114A1 - Verfahren zur Herstellung von Datensätzen fur numerische Steuerungen

Info

Publication number: DE2045114A1
Application number: DE19702045114
Authority: DE
Inventors: James R Dayton Ohio Coggin (V St A)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1971-03-18
Also published as: FR2061306A5; DE2045114B2; US3629558A; GB1328536A; CA924813A; SE358040B

Description

Ot. ing. H. Negendank

DipUng. H. Haudc Dip». Ph^s. W. Schmilz

Tal. 53805«

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan H8o75/USA 9. Sept. 197o

Anwaltsakte M-I322

Verfahren zur Herstellung von Datensätzen für numerische Steuerungen

j Die Erfindung betrifft numerische Steuerungen, insbesondere ein j Verfahren zur Herstellung von Aufzeichnungen bzw. Datensätzen für eine numerische Steuerung mit Daten zur Beschreibung des Umrisses einer Oberfläche mit einem vorgegebenen Genauigkeitsgrad.

Der hier verwendete Begriff "numerische Steuerung" gilt für die Steuerung der Arbeitsgänge einer Maschine durch vorbereitete Aufzeichnungen (Datensätze), welche die Informationen für die erforderlichen bzw. gewünschten Maschinenfunktionen infkodierter Form, enthalten. Ein Beispiel für eine numerische Steuerung besteht j in der Anweisung an eine Fräsmaschine, eine gewünschte Obefrflächenf gestalt mit Hilfe eines Lochstreifens zu kopieren, der die Be- : Schreibung der Gestalt in kodierter Form enthält. Dieser Lochstreifen wird gewöhnlich durch Abtasten einer Modellfläche aufbereitet, um die Koordinatendaten zu gewinnen und diese Daten in j kodierter Form auf dem Lochstreifen unterzubringen.

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In dem vorstehend beschriebenen Beispiel besitzt die Fräsmaschine
gewöhnlich ein Werkzeug, dessen Stellung relativ zum Werkstück
jedesmal neu eingestellt wird, wenn die Daten für einen neuen

Koordinatensatz von den Steuerungsaufzeichnungen (dem Lochstreif en;)

j ausgelesen werden. Dementsprechend hängt die Genauigkeit, mit :

welcher der Weg der Werkzeugmaschine die originale Modellfläche , annähert, von der Genauigkeit und der Menge der während des Abtastvorganges in der Steuerungsaufzeichnung gespeicherten Daten
ab. Angenommen, die Werkzeugmaschine werde längs einer Achse mit , einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit verfahren, so
verlangt ein genaues Kopieren einer Oberfläche mit vielen oder
starken Konturen, d.h. mit kleinen Kurvenradien, daß die neuen ! Koordinatendaten der Maschine mit hoher Geschwindigkeit zugeführt

werden. Diese Bedingung kann durch eine hohe Datenabtastfrequenz ,

während des ursprünglichen Abtastvorganges erfüllt werden. Eine j Modellfläche kann Flächen mit sich sowohl schnell als auch langsam¹ ändernder Oberflächengestalt besitzen. Somit muß eine konstante
Datenabtastfrequenz gewöhnlich mit Bezug auf eine Fläche mit
sich schnell ändernder Oberflächengestalt festgelegt werden, da j die Festlegung der Abtastgeschwindigkeit oder -frequenz in bezug ; auf eine Fläche mit sich allmählich ändernder Oberflächengestalt
notwendigerweise einen Genauigkeitsverlust für die Fläche mit sichj schnell ändernder Oberflächengestalt ergeben würde. Jedoch bringt ■ die Einstellung einer hohen Abtastfrequenz gewöhnlich eine Ab- ■ tastung von mehr Daten mit sich, als zum Kopieren einer verhältnismäßig ebenen Oberfläche mit einem vorgegebenen Genauigkeitsgrad

erforderlich wäre, wobei die Aufzeichnung bzw. Unterlage für ciie _:

i Steuerung unnötig lang werden würde.

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Ein Weg, zur Herstellung von unnötig langen Steuerungsaufzeichnungen besteht darin, die Abtastfrequenz in Abhängigkeit von der Oberflächengestalt, d.h. von der Konturstärke der Modellfläche zu ändern. Dieses Verfahren erfordert die Verwendung von geschwindigkeits- bzw. frequenzabhängigen Steuereinrichtungen in der Abtas anlage, welche die Kosten und die Auslegung der Anlage beträchtlich erhöhen und komplizieren können.

Erfindungsgemäß werden Aufzeichnungen für die numerische Steuerung von minimaler Länge aufbereitet, so daß stets eine Modellfläche mit einem vorgegebenen Genauigkeitsgrad beschrieben wird» ohne daß eine Änderung der Abtastfrequenz in Abhängigkeit von der Oberflächengestalt erforderlich wäre. Im allgemeinen wird dies mit Hilfe eines Verfahrens erreicht, bei welchen eine Modellfläche zur Gewinnung von Daten abgetastet wird, welche die Koordinaten einer Sonde oder eines Tasters darstellen, der über eine Anzahl von in Abständen zueinander auf der Fläche verteilten Punkten fährt, wobei durch Beibehaltung einer Genauigkeitsnorm die so gewonnenen Daten'dadurch optimiert werden, daß die Notwendigkeit für jeden einen Punkt bestimmenden Koordinatensatz wirksam festgelegt wird, und nur solche Koordinaten für die Bestimmung eines Punktes auf die Steuerungsaufzeichnung übertragen werden, die effektiv gebraucht werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen ; Verfahrens werden drei AbheenkooPdinaten an vorgegebenen Reinheit-^ liehen Zuwachsabschnitten» des Sondenwegs im Rahmen eines vorgegebenen Koordinatensystems abgetastet und durch Vergleich des Abstandes zwischen einem Punkt und einer sich zwischen zwei

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umgebenden Punkten erstreckenden Sehne mit einem Bezugsabstand optimiert werden, und dann auf einen Anfangspunkt der Steuerungsaufzeichnung übertragen werden, wobei nur solche Punkte übertragen werden, die mindestens im Bezugsabständ von der Sehne liegen.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren teilweise oder völlig unter [ Verwendung herkömmlicher Abtast- und Meßgeräte und Verfahren von j Hand durchgeführt werden kann, wird es vorzugsweise und zweck- ' mäßigerweise unter Verwendung handelsüblicher Abtast-Digitalumsetzi-Rechen- und Bandlochgeräte verwirklicht. j

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschrejibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungs- j

i wesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens,

Fig. 2 das Diagramm einer Modellfläche zur Darstellung des Ver- | fahrens der Koordinatenaufzeichnung,

Fig. 3 das Diagramm einer Modellfläche in vergrößertem Maßstab zur Darstellung des Verfahrens der Datenoptimierung,

Fig. k ebenfalls das Diagramm einer Modellfläche in vergrößertem Maßstab zur Darstellung des Verfahrens der Datenoptimierung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der bevorzugten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ₅

- 1 OSB 12/

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Fig. 6 die perspektivische Ansicht einer Modellfläche zur Darstellung des Abtastverfahrens,

Fig. 7 ein Flußdiagramm oder Durchlaufplan für die Vorbereitung bzw. Abstimmung einer mechanischen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung, des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welche das Abtast- und Digitalumsetzgerät Io mit der Sonde bzw. dem Taster 12 enthält, welche mit der Oberflächengestalt 14 des Modellteils 16 in Berührung steht. Das Gerät Io besitzt ein Bett 18 zur Aufnahme des Modells 16 in einer Bezugsstellung, wodurch eine Gruppe oder ein Satz von zueinander lotrechten Koordinatenachsen X, Y und Z errichtet wird, die als Bezugsachsen für die Koordinaten der abzutastenden und zu messenden Oberfläche 14 dienen.

Das Abtast- und Digitalumsetzgerät Io besitzt einen Schlitten zur Bewegung der Sonde 12 in drei Achsen relativ zum Bett 18 während des Abtaßtvorgangs. Zum Schlitten gehört das Gehäuse 2o zur Aufnahme der Sonde 12 für Bewegungen in der Z-Achse, sowie das das Gehäuse 2o führende Gehäuse 22 zur Verschiebung des Gehäuses 2o in der Y-Achse. Die»Kombination der Sonde 12 und der Gehäuse 2o und 22 kann auch gegenüber dem Gehäuse des Gerätes Io in der X-Achse verfahren werden, wodurch die Bewegung der Sonde 12 in aller drei Achsen sichergestellt ist. Die Sonde 12 gelangt durch Federdruck mit der Fläche 11 in Wirkverbindung und ist im allgemeinen so ausgeformt, daß sie dem Schneidwerkzeug der gesteuerten Maschine (nicht gezeigt) entspricht, um die Oberfläche 14 des

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Modells 16 zu kopieren. Die Schlitten der Gehäuse 2o und" 22 enthalten Generatoren für die Koordinatensignale, wie z*B. linear
regelbare Differentialtransformatoren zur Erzeugung von Ausgangs-Signalen, welche die drei Achsenkoordinaten der Sonde 12 relativ zum Bezugsbett 18 darstellen. Außerdem enthält das Gerät Io Einrichtungen zur Umsetzung der Koordinatensignale in Digitalsignale, Die besondere Auslegung des Geräts Io ist allgemein bekannt, so
daß eine Beschreibung seiner Einzelheiten aus Gründen der Kürze
unterbleiben kann.

Die durch das Gerät Io erzeugten Koordinatendaten werden über den parallelen Datenkanal 24 unter der Steuerung eines Ällzweck-Digitalrechners 28 an den Pufferspeicher 26 übertragen. Der Computer 28 hat über den Datenkanal 3o Zugriff zum Inhalt des Puffer-! Speichers 26. Die Steuerverbindung zwischen dem Rechner 28 und
dem Meßgerät Io wird durch die Steuerleitung 32 hergestellt. Wie bekannt, umfaßt der Rechner 28 geeignete Steuer-, Speicher- und

Recheneinheiten zur Durchführung der verschiedenen Rechenoperationin mit den in digitaler Form dargestellten Daten. ;

Schließlich ist der Pufferspeicher 2 6 über den Datenkanal 34 mit dem Eingang des Löchstreifenstanzers 36 verbunden, der zur Herstellung der Aufzeichnungen für die numerische Steuerung In Form des Löchstreifens 38 dient. Die Löcher des Streifens stellen die Koordinatendaten in numerisch kodierter Form dar. Obwohl ein
Lochstreifen bevorzugt wird, ist es offensichtlich, daß die Aufzeichnungen für die numerische Steuerung auf jedem geeigneten
Datenträgex* oder Datenspeicher, wie z.B. einem Magnetband oder
Plattenspeicher untergebracht werden können. - 7 -

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Zum Betrieb wird das Gerät der Fig. 1 so betätigt, daß die Kontakt sonde 12 die Oberfläche Ik des Modells 16 systematisch abtastet, um Daten entsprechend den Koordinaten einer Anzahl vqn Punkten auf der Fläche 14 zu erzeugen. Fig. 6 zeigt diesen systematischen Abtastvorgang bei der Prüfung der Oberflächengestalt der Turbinenschaufel 52. Nach der Abbildung der Fig. 6 wird der Abtastvorgang durch Verfahren der Sonde 12 der Fig. 1 auf dem durch die gestrichelte Linie vorgegebenen Weg durchgeführt, wobei art dem mit "Start" gekennzeichneten Punkt begonnen wird. Dieser Weg zeigt daß die Sonde 12 längs der X-Achse verfahren wird, wobei die Y-Koordinate für jeden Durchlauf der Sonde 12 über die Fläche der Turbinenschaufel 5 2 konstant gehalten wird. Somit wird die Sonde 12 während eines jeden Durchlaufs in der Z-Achse in Abhängigkeit von der Oberflächengestalt der Turbinenschaufel verschoben* Am Ende eines jeden Durchlaufs wird das Gerät Io entweder von Hand oder automatisch nachgestellt, um eine neue Y-Koordinate zu bestimmen, die dann wiederum während des Durchlaufs der Sonde über die Fläche der Turbinenschaufel 52 durch Verschiebung des Gehäuses 22 in Richtung'der X-Achse konstant gehalten wird. Der Abtastvor*ni gang der Turbinenschaufel 5 2 kann so oft wie nötig durchgeführt werden, um die gesamte Oberflächengestalt der Schaufel richtig zu bestimmen und zu beschreiben.

Die während eines AbtastSchrittes gewonnenen Koordinatendaten werden laufend über den Kanal 2M- an den Pufferspeicher 26 übertragen, und der Computer 28 hat über den Kanal 3o Zugriff zu den Daten. Nachdem die Koordinaten einer vorgegebenen Anzahl von Punkten auf der Fläche IH an den Pufferspeicher 26 übertragen worden sind, wird die Optimierung der Daten vor ihrer Übertragung ari den Loch-

- 8 streifenstanzer 36 eingeleitet.

In Fig. 2 Ist ein representativer Teil der Fläche 14 in vergrössertem Maßstab gezeigt, wobei die Sonde.oder der Taster 12 mit der Fläche in Berührung steht und den Durchlauf von links nach rechts längs der X-Achse beginnt. Die Koordinaten einer jeden Gruppe von im Abstand zueinander liegenden Punkten P_n bis P„

U / j

werden abgetastet und an den Pufferspeicher 26 der Fig. 1 über- '.

i tragen. Die Punkte, sind auf der Fläche 14 gezeigt, in Wirklich- 1

keit jedoch können sie einen Teilweg des Tasters 12 darstellen» j Um dies zu erreichen, wird der Rechner 28 zur Abgabe eines STeuer-j signals an das Gerät Io von Hand angeschal-tet, um den Abtastvorgang der Koordinaten auf der Oberfläche 14 auszulösen. Das Gerät Io j tastet den Ansatzpunkt P_Q ab und beginnt den Durchlauf des Taster 12 auf der Oberfläche 14. Wenn die Sonde 12 längs der X-Achse gegen den Punkt P^ hin verfahren wird, werden die Koordinaten ihrer Stellung laufend Mi den Pufferspeicher 26 eingegeben. In einem bevorzugten Ausführungsbexspxel werden die Koordinaten jedoch nicht gespeichert, bis der gesamte Weg des Tasters 12 an eine vorgegebene feste Grenze, z.B. 1,1 mm herankommt. Diese Grenze, kann natürlich von Hand durch entsprechende Programmierung des Rechners 28 eingestellt werden. Um festzustellen, ob der' Taster 12 bis zur Grenze der Verschiebung von 1,1 mm verfahren wurde, kann der Computer 28 so programmiert werden,'-'daß er kontinuierlich die Gesamtverschiebung In der X-Achse zur Gesamtverschxebung in der Z-Ächse addiert, und die Summe dieser Verschiebungen nicht-vektoriell mit dem Bezugswert von 1,1 mm vergleicht, eine einfache Rechenoperation, die durch jeden Allzweckrechner

durchgeführt werden kann. Sobald die Gesamtverschxebung der Sonde - -_ 103812/4261 - 9 -

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12 der Grenze von 1,1 mm gleich ist oder diesen Wert übersteigt, werden die Koordinatenwerte der Sonde 12 zur Optimierung in den Speicher eingegeben. Dieser Vorgang setzt sich über die Punkte ?2> Pq usw. fort, bis eine große Anzahl von Punkten aufgezeichnet und im Puffer 46 gespeichert sind. Eine andere Lösung gegenüber der vorstehend beschriebenen Gewinnung von Koordinatendaten an bestimmten Wegstrecken der gesamten Sondenverschiebung besteht darin, die Abtastgeschwindigkeit so einzustellen, daß sie gleichen Wegstrecken der Verschiebung des Tasters 12 auf der X-Achse entspricht. Wo außerdem eine automatische Abtastung mit einer festen Geschwindigkeit in Betracht gezogen wird, kann die Abtastfrequenz einfach durch Bezug auf eine feste Kontaktgeberfrequenz festgesetzt werden, so daß die Koordinatendaten während der Verschiebungsperiode des Tasters 12 gewonnen werden. Das heißt, es können verschiedene Abtastverfahren verwendet werden, so lange Koordinaten bei einer Geschwindigkeit gewonnen werden, die relativ zur Verschiebung der Sonde groß genug ist, um letztlich die Fläche 14 mit einem bestimmten Genauigkeitsgrad zu beschreiben.

Wenn die Koordinaten für eine bestimmte Anzahl von Punkten in den Pufferspeicher 26 eingegeben sind, so wird die Datenoptimierung unter der. Steuerung des Digitalrechners 28 eingeleitet. Die Optimierung der Daten wird durch Prüfung der Koordinaten und Kennzeichnung derjenigen Punkte erreicht, die im wesentlichen eine Veränderung in der Z-Koordinate relativ zu einem vorhergehenden· Punkt auf der gleichen Koordinate darstellen, der größer ist als ein vorgegebener Bezugswert, sowie durch Aussonderung dieser Punkte von allen anderen Punkten vor der Übertragung an den Lochstreifenstanzer 36. Somit empfängt der Lochstreifen-

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Stanzer 36 nur die Koordinaten von solchen Punkten, die -zur Beschreibung der Flächen 14 mit einem von Hand eingestellten Genauigkeitsgrad notwendig sind. Außerdem läßt sich der Genauigkeit grad von Hand durch Festsetzung der Änderung in der Z-Achse oder einer Annäherung daran einstellen, wodurch dann bestimmt wird, ob ein gegebener Punkt aufgezeichnet werden soll oder nicht.

Die Fign. 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Weise zur Durchführung der Optimierung, die, wie bekannt von einem Digitalrechner ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann. In Fig. 3 ist angenommen, daß die Koordinaten der Punkte P_Q bis P^ in den Pufferspeicher 26 eingegeben wurden. Zunächst werden die Koordinaten des Anfangspunktes von P₀ an den Lochstreifenstanzer 36 übertragen. Sodann werden die Koordinaten des Punktes P₁ geprüft, um zu bestimmen, ob sie im Rahmen des von Hand eingestellten Genauigkeitsgrades J liegen und ebenfalls an den Lochstreifenstanzer 36 übertragen ι werden müssen. Um dies zu bestimmen, wird eine Sehne zwischen den¹ Punkten P_Q und P₂ gezogen. Somit fällt der Punkt P₁ wegen der :

j verhältnismäßig einheitlichen Wegstrecken der Verschiebung zwi- !

sehen den Punkten annähernd auf den Mittelpunkt der beiden Sehnen-»· enden. Jetzt wird der Abstand zwischen dem Punkt P₁ und der zwischen den Punkten P_n und P₀ gezogenen Sehne längs einer Linie j gemessen, die eine Tangente der Fläche an P₁ senkrecht schneidet.

Dieser Abstand wird als Sehnenhöhe C₁ bezeichnet und kann leicht \

i mit dem Bezugswert P verglichen werden, so daß es erforderlich j scheint, die Koordinaten von P₁ zu registrieren, wenn die Sehnenhöhe C₁ gleich oder größer ist als T, wogegen die Koordinaten ι von P₁ nicht zur Beschreibung der Fläche 14 im Rahmen der vorgegebenen Genauigkeitsgrenzen gebraucht werden, wenn die Sehnen —

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höhe C₁ kleiner ist als T. Außer der Messung der Sehnenhöhe längs der senkrechten Halbierenden der Tangente an P. kann die Sehnenhöhe auch längs der Z-Achse ohne merklichen Verlust an Genauigkeit gemessen werden.

Angenommen, die Sehnenhöhe C. sei kleiner als der vorgegebene Bezugswert T, so werden als Ergebnis des Vergleichsvorgangs im Rechner 28 die Koordinaten des Punktes P^ einfach nicht an den Lochstreifenstanzer 36 übertragen. In diesem Falle wird dann als nächstes die Sehnenhöhe C₂ an Pj bestimmt. Dies wird durch Fällen einer Sehne zwischen den Punkten Pq und P₁^ durchgeführt, so daß der Punkt P₂ im wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden Sehnenenden liegt. Die Sehnenhöhe C₂ wird an der Linie gemessen, welche die Tangente durch P« senkrecht schneidet und dann mit T verglichen. Angenommen, die Sehnenhöhe C₂ sei größer als T, dann werden die Koordinaten von P₂ zur Beschreibung der Fläche IH innerhalb der vorgegebenen Genauigkeitsgrenzen für nötig erachtet, und der Rechner befiehlt entsprechend, daß die Koordinaten von P₂ an den Lochstrexfenstanzer 36 übertragen werden. Wie bekannt, ist es eine verhältnismäßig einfache Angelegenheit, den Computer zur Durchführung des Vergleichs und des Übertragungsvorganges zu programmieren.

Angenommen, die Koordinaten von P^ werden zur Beschreibung der Fläche 11 gebraucht und zur Speicherung des Aufzeichnungsmediums für die numerische Steuerung an den Lochstrexfenstanzer 36 übertragen, dann wird als nächstes die Sehnenhöhe am Punkt P, bestimmt. In Fig. *» erfolgt diese Bestimmung durch Fällen einer

Sehne zwischen P₉ und P₁₁ und durch Messen der Sehhenhöhe C.

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relativ zu dieser Sehne. Wiederum wird die Sehnenhöhe C- mit T verglichen, und wenn sie T gleich ist oder übersteigt, so werden die Koordinaten von P₃ zur Speicherung im Aufzeichnungsmedium für die numerische Steuerung an den Lochstreifenstanzer 36 übertragen. Wenn C₃ nicht gleich oder größer als T ist, so wird die Sehnenhöhe in der gleichen Weise an P₁^ relativ zu der sich zwischen und P- erstreckenden Sehne gemessen.

Wie vorstehend erwähnt, kann der Vorgang des Messens der Sehnenhöhe und ihres Vergleichs an verschiedenen Punkten mit einem Bezugswert leicht durch den Allzweckrechner 28 unter Verwendung der üblichen Programmiertechnik ausgeführt werden. Die Sehnenhöhe ί C₁ in Fig. 3 kann durch Programmierung des Computers 28 zur Lösung der folgenden Gleichung unter Verwendung der Koordinatendaten der Punkte P_Q, P₁ und P_? errechnet werden:

_C5 A² - ( ^-)²

wobei:

A = der Vektorengröße zwischen den Punkten Pq und P₁ und B = der Vektorengröße zwischen P_Q und P„.

Nach Bestimmung der Sehnenhöhe C, wird diese mit der von Hand eingegebenen Toleranz T verglichen, die auch den vorgegebenen Bezugswert darstellt, mit welcher alle nachfolgend bestimmten Sehnenhöhen verglichen werden. Wenn die Sehnenhöhe C₁ gleich oder größer ist als die Toleranz T, so überträgt der Computer die Koordinaten von P₁ automatisch an den Lochstreifenstanzer 36.

Fig. 5 zeigt die Auslegung eines Computers, der zur Durchführung

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des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Das Meßgerät Io der Fig. 5 besitzt einen mit der ersten der beiden Puffer}» registergruppen 44 und 46 des Speichers 26 verbundenen Ausgang. Jede Pufferregistergruppe 44 und 46 besitzt drei Register zur Speicherung der Koordinaten der drei Achsen eines gegebenen Punktejs im BCD-Kode (Binärkode für Dezimalziffern). Der Computer 28 besitzt das Steuergerät 48 mit dem an seinen Eingang angeschlossenen Handschalter 4o zur Steuerung der Auslösung des maschinellen Rechenvorgangs. Das Steuergerät 48 ist auch mit der Signaleinrichtung 42* z.B. einer Glocke oder einer Lampe verbunden, welche die Bereitschaft des Rechners 28 zur Aufnahme der Daten vom Meß gerät Io anzeigt. Die Pufferregistergruppe 44 ist mit einer zweiten Pufferregistergruppe 46 in Reihe geschaltet, so daß die drei kodierten Koordinaten unter Steuerung des Rechners 28 von 44 an 46 übertragen werden können. Die erste Puffergruppe 44 dient zur Speicherung der Koordinatendaten vor der Analyse der Wegstrecken in der X-Achse, und die zweite Registergruppe 46 soll die Daten der Punktkoordinaten während des vorstehend beschriebenen Optimierungsvorganges speichern. Der Ausgang der Pufferregistergruppe 46 ist über die Vergleichseinheit 5o des Rechners, wie vorstehend anhand der Fig. 1 beschrieben, mit dem Lochstreifenstanzer 36 verbunden.

Fig. 7 ist ein Durchlaufdiagramm zur Darstellung des Funktionsablaufs, für welchen der Rechner 28 zur Durchführung des erfin- ι

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dungsgemäßen Verfahrens programmiert werden kann. Der mit "Auslösung" ("Initialize") bezeichnete Block 6o der Fig. 7 stellt die Handeingabe von Daten in den Com^ter 28 dar, und zwar: (a) den Sollweg des Tastere 12 zwischen den zeitweilig aufzunehmenden

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Punkten nach Fig. 2, (b) den Wert der Toleranz T, mit welcher die Sehnenhöhe C während der Optimierung verglichen werden soll, und (c) die Länge des Durchlaufweges des Tasters 12. Diese Daten werden in der üblichen Weise im Speicher des Rechners 28 gespeichert. Der "Startauslöseblock" 62 ("enable start") stellt die handbediente Steuerung des Schalters Ho der Fig. 5 dar, um dem Computer anzuzeigen, daß ein Durchlauf der Sonde 12 auf der Fläche 14 ausgelöst werden soll, und daß die Daten abgetastet und gespeichert werden sollen. Der Block 64 steht für die Computer} funktion zur Bestimmung, ob der Pufferspeicher 26 leer ist und ; damit neue Koordinatendaten aufnehmen kann. Wenn der Block nicht i

leer ist, so wartet der Computer eine entsprechende Zeit ab, ! bevor er wieder den Zustand des Puffers 26 überprüft. Wenn der ! Puffer leer ist, so speichert der Computer gemäß Block 66 die Koordinaten des Anfangspunktes P_Q. Nach Speicherung des Anfangspunktes }<ann der Computer gemäß Block 68 programmiert werden, um anhand der von Hand während des Auslösevorgangs eingegebenen Daten zu bestimmen, ob das Ende eines Durchlaufs erreicht wurde. Wenn das Ende eines Durchlaufs erreicht ist, so ist die Arbeitdes Rechners beendet, und der Schalter Uo muß erneut betätigt werden. Ist das Ende eines Durchlaufs nicht erreicht worden, so wird der Rechner gemäß Block 7o angewiesen, den nächsten Punkt abzutasten. Wenn der nächste Punkt abgetastet wird, so errechnet der Computer gemäß Block 72 den Sondenweg durch Addition der Gesamtverschiebung in der X- und der Z-Koordinate und vergleicht gemäß Funktionsblock 74 die Summe mit dem Wert von 1,1 mm für den schrittweisen Zuwachs des Weges, der während des Auslösevorgangs von Hand eingegeben wurde. Wenn die Gesamtverschiebung des Tasters kleiner ist als der vorgegebene Grenzwert, so nimmt der

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Computer wieder die durch Block 7o dargestellte Funktion auf und tastet den nächsten Punkt ab. Wenn die GesamtverSchiebung größer' ist als 1,1 mm, so fährt der Computer fort, z.B. den Punkt P-gemäß Funktionsblock 76 im Pufferspeicher 26 zu speichern.

Nachdem die beiden letzten Punkte im Puffer 26 gespeichert worden sind, beginnt der Computer seine Arbeit erneut bei Block 6H und setzt den Abtast- und.Speichervorgang fort. In der Zwischenzeit beginnt der Computer in der sogenannten Hintergrund- oder Ausmittlungsbetriebeart ("back-ground mode") zu arbeiten, um die Daten zu optimieren und den Lochstreifenstanzer 36 zu steuern. In Fig. 7 wird dies durch die zwischen Block 76 und Block 78 gezeichnete Linie dargestellt. Block 78 steht für eine Computerfunktion zur Errechnung und Speicherung des Vektorwertes Ä, der den Vektor zwischen dem Anfangspunkt P_Q und dem zweiten Punkt P^ darstellt, der im Pufferspeicher 26 gespeichert wird. Gemäß Block 8o fährt dann der Computer fort, den Wert der Vektorgröße B zu errechnen und zu speichern, welche die eich zwischen dem Anfangspunkt P_Q und dem dritten abgetasteten und gespeicherten Punkt P₂ erstreckende Sehne darstellt. Nach dem Computer-Funktions block 82 fährt der Computer fort, die Sehnenhöhe C nach der vorstehend angegebenen Gleichung zu -errechnen, die ebenfalls im Block 82 erscheint.

Nach Berechnung der Sehnenhöhe C wird dieser Wert mit der während der Auslösefunktion 6o von Hand eingegebenen Toleranz T verglichen Wenn die Sehnenhöhe C kleiner ist als die Toleranz T, so kehrt der Computer erneut über die Blöcke 78, 8o und 82 zurück, um eine

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neue Sehnenhöhe nach der anhand der Fig. 2, 3 und i* gegebenen vorstehenden Beschreibung zu bestimmen. Wenn jedoch die Sehnenhöhe C gleich oder größer ist als die Toleranz, T₅, so befiehlt der Computer gemäß dem Funktionsblock 86 die· !Übertragung der Koordinatfcndaten an den Lochstreifenstanzer 36.

Nach der Übertragung der Koordinaten eines Punktes auf dem Lochstreifenstanzer 36 bestimmt der Computer wiederum, ob nach dem Funktionsblock 88 das Ende eines Durchlaufs, erreicht wurde» Ist der Durchlauf beendet, so bestimmt der Computer» ob der/gesamte aus mehreren Durchlässen bestehende Abtastvorgang nach Fig. 6 vollendet ist. Wenn diese Aufgabe gelöst ist, so stellt der Computer gemäß Funktionsblock 92 seinen Betrieb ein. Wenn andererseits weder das Ende eines Durchlaufs, noch die Aufgabe gelöst wurde, so bestimmt der Computer nach Funktionsblock 94 wieder, ob der Pufferspeicher 26 leer ist. Wenn der Pufferspeicher 26 nicht leer ist, so kann der Computer zeitweilig seine Rechenoperationen unterbrechen und verlangen, daß gemäß Block 96 der Handschalter 4o bedient wird. Wenn jedoch der Pufferspeicher leer ! ist, so nimmt der Computer seine Arbeit wieder am Funktionsblock i 64 auf und führt die Abtastung und Speicherung der Daten nach der '

vorstehenden Beschreibung durch. ;

Es ist offensichtlich, daß die in Fig. 7 gezeigten Funktionen \ mit verschiedenen handelsüblichen Allzweckrechnern unter Verwendung der für diese Computer geeigneten Programmierbefehle und -ver- | fahren durchgeführt werden können, deren Wahl weitgehend vom Bedienungspersonal abhängt, welches die vorstehend beschriebenen Vorgänge durchzuführen hat. - 17 -

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Claims

_____ iP 4511.4

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Sputhfield, Hioh, ^8ο75/ϋ5Α 9, September 197ο

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Patentansprüche

1.) Verfahren zur Erstellung eines Datenträgers für eine numerische Steuerung, der die eine Oberflächengestalt mit einem bestimmten Genauigkeitsgrad beschreibenden Koordihatendaten enthält, wonach ein die Oberfläche beschreibendes Teil in eine durch eine erste, zweite und dritte zueinander senkrecht stehende Bezugsachse bestimmte Stellung gebracht" wird, ein Taster längs der ersten Achse und an einer bestimmten Koordinate längs der zweiten Achse über die Fläche bewegt wird, dann die Versetzung der Oberflächengestalt gegenüber der dritten Achse zur Gewinnun von Daten gemessen wird, welche die Koordinaten einer Anzahl von Punkten auf der Oberfläche längs der ersten Achse darstellen, und wonach schließlich diese Daten gespeichert werden, gekennzeichnet durch die Optimierung dieser Daten durch Auf- j einanderfölgenden Vergleich der Abstände gegebener zwischen ' einem Anfangspunkt und nachfolgenden Punkten liegender Punkte j von sich zwischen dem Anfangspunkt und fortschreitend in ■ Abständen angeordneten nachfolgenden Punkten aus erstreckenden Sehnen mit einem Bezugsabstand, bis der so verglichene Abstand.

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mindestens dem Bezugsabstand gleich ist, sodann durch f Vergleich des Abstandes von sich zwischen dem ersten ,gegebenen Punkt, für welchen der verglichene Abstand mindestens den) Bezugsabstand gleich ist und mindestens einem nachfolgenden Punkt bis zu einem zweiten zwischen dem ersten und dem zweiten gegebenen Punkt erstreckenden Sehner, mit dem vorgegebenen Bezugsabstand, und schließlich durch Übertragung nur. der Koordinaten des Anfangspunktes und jedes gegebenen Punktes, für den der verglichene Abstand mindestens dem Bezugsabstand

Datengleich ist, auf dem/Träger für die numerische Steuerung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der Oberfläche durch Berührung dieser Fläche mit einer Sonde durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenträger für die numerische Steuerung zur Durchführung des Verfahrens ein Band für numerische Steuerung ist.

H. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abtastung gewonnenen Daten in digitaler Form in einem Pufferspeicher gespeichert werden, und daß die Optimie-

rung in einem Digitalrechner mit Zugriff zum Pufferspeicher -

durchgeführt wird. '·

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Sonde (12), Mittel zur Verschiebung der Sonde auf der Oberfläche (IH), Mittel zur Messung der Koordinaten einer Anzahl von Punkten auf der

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- 19 Oberfläche, einen Pufferspeicher (,26) zur Speicherung der

. ; die Koordinaten darstellenden Daten, durch einen Digitalrechner (28) mit Zugriff zum Pufferspeicher (26) zur Optimierung der Daten und zur Auswahl der Daten, welche sich zur Über-

■■'."-■-' tragung als Aufzeichnung für die numerische Steuerung eignen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis "+,gekennzeichnet durd die vorstehende Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen eine Einrichtung zur Aufbereitung des Datenträgers für eine numerische Steuerung besitzt.

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Lee rs e ι te