SE442385B - Sett och apparat for att skera arkformigt material i enlighet med forbehandlade data - Google Patents

Description

8006518-8 vid skärning av flerlagerupplägg av arkformigt material med ett fribärande knivblad kan mönsterbitar skurna från de övre lagren i uppläggningen uppvisa något skilda former och dimensioner i för- hållande till samma bitar i de nedre lagren, där de störande kraf- ter som materialet pålägger bladet orsakar att bladet böjs. Dylika krafter och den resulterande böjningen kan hänföras till ett antal faktorer, av vilka några är kända men andra är okända. Det är emel- lertid känt att krafterna ofta uppkommer i förbindelse med tange- ringspunkter eller närliggande punkter i en tätt packad markerings- grupp. När ett skärblad går i omedelbar närhet till en intillig- gande mönsterbit, som skurtis under ett tidigare verksamhetssteg, kommer det snitt som alstrats genom den föregående skärningen att bryta kontinuiteten hos detmjuka arkformiga materialet och tillåta att materialet vid knivbladets eha sida lättare ger efter för bladet än vid den motsatta sidan. Såsom ett resultat utsätts bladet för en obalanserad sidobelastning. Det är givet att ju mera skärnings- banan närmar sig en föregående skärning desto större kommer den o- balanserade belastningen på bladet att bli och desto större blir bladets böjning. Slutligen kan bladet brytas eller helt hoppa in i den föregående skärningens skåra. Onoggrannhet eller skada på mas- kinen är de slutliga följderna. Åtskilliga förfaranden har utvecklats för att övervinna de svårigheter som är förknippade med tangeringar och nära varandra liggande punkter i markeringsgrupper. Det amerikanska patentet 3 855 887 och det amerikanska patentet 3 864 997 anger att ett upp- och nedgående knivblad kan fås att gå långsammare genom minskade matningshastighetssignaler inom dylika kritiska områden, och girsig- Wnaler kan påläggas för att på samma gång vrida bort bladet från ett tangentläge. Hittills har emellertid införandet av kompenserande eller avlägsnandeorder, exempelvis minskad matningshastighet och gir- signaler, lämnats till erfarenheten och skickligheten hos den person som omvandlat markeringsgruppen till siffror och iordningställb skärningsprogrammet genom en i princip manuell process.

I Det är därför ett allmänt syfte med den föreliggande uppfin- ningen att åstadkomma sätt och apparat för att automatiskt förbe- ihandla data som definierar en markering för att identifiera tange- ringar, närliggande punkter och andra kritiska skärningsförhållan- den, och att framkalla kompenserande eller avhjälpande order för . w- m --A--------.--» -----~ ---__-_.-.-.- 8006518-8 att leda ett skärblad förbi dylika skärningsförhållanden utan att uppoffra noggrannhet eller skada maskinen på grund av alltför hög bleastning på bladet.

Den föreliggande uppfinningen består av ett sätt och apparat för att skära-mönsterbitar av arkformigt material i enlighet med förbehandlade markeringsdata. Den apparat som används för att förverkliga sättet inkluderar en automatiskt styrd skärmaskin med ett skärbord som uppbär mjukt arkformigt material under skärnings- verksamheten. Ett skärorgan, som inkluderar ett skärverktyg, exem- pelvis ett knivblad som rör sig upp och ned, leds längs en program- merad skärningsbana medels drivmotorer och motorstyrorgan som fram- bringar ordersignaler i enlighet med programdata som definieras av mönsterbitar i markering.

Före framkallandet av ordersignalerna bearbetas emellertid pro- gramdata i ett förbehandlingsorgan som står i förbindelse med mas- kinens styrorgan. Förbehandlingsorganet mottar och behandlar de data som definierar mönsterbitarna och identifierar i markeringe- data kritiska punkter med stora skärningssvårigheter som inkluderar nära varandra liggande punkter och tangeringar. När väl dylika punk- ter identifierats, kommer behandlingsorganet att ytterligare alstra avhjälpande motorordersignaler, exempelvis för minskad matnings- hastighet, girorder och translationsorder, som styr skärbladet längs en bana som är något förskjuten från en bana vid en mönsteromkrets.

Såsom ett resultat frambringar förbehandlingsorganet ett pro- gram med skärorder som icke endast definierar mönsterbitarnas for- mer och lägen utan även inkluderar kompenserande ordersignaler för att leda skärbladet genom besvärliga skärningssituationer som annars skulle resultera i onoggrann skärning eller skador på skär- bladet eller maskinen. I ett typiskt fall kan förbehandlingsorganet utgöras av en mikroprocessor, som hanterar en stor datavolym med hastigheter som ligger långt utanför den mänskliga förmågan och full- ständigare och noggrannare än vad som är möjligt eller praktiskt under den process som åstadkommer data i sifferform. En fullständi- gare analys av en markering sker och en noggrannare produkt fram- bringas genom den automatiskt styrda skärmaskinen.

För att uppfinningen ska förstås bättre kommer föredragna ut- föranden att beskrivas i samband med de bifogade ritningarna. Figur 1 är en prespektivvy av en skäranläggning med en automatiskt styrd 80065¶8=8 skärmaskin där den föreliggande uppfinningen används. Figur 2 är ett totalschema för skäranläggningen inklusive för processorn en- ligt den föreliggande uppfinningen. Figur 3 är en markering för möns- terbitar ooh visar lägessambanden mellæide skilda bitarna sådana de skärs från ett upplägg av arkformigt material. Figur 4 är ett block- schema som visar de funktionella komponenterna i en förprocessor i en utföringsform. Figur 5 är ett diagram som visar ett typiskt mat- ningshastighetsprogram frambragt av avsaktningsgeneratorn. Figur 6 är ett diagram som visar ett typiskt girprogram frambragt av girge- neratorn. Figur 7 är ett diagram som visar två mönsterbitar i mar- keringsgruppen í omedelbar närhet av varandra och förfarandet att lokalisera kritiska skärningssegment genom fönsterjämföraren.

Figur 8 är en tabell som visar de jämförelser som sker genom Föns- terjämföraren för att åstadkomma frånvaro av överlappning. Figur 9- 12 är fönsterdiagram som representerar de geometriska samband som åstadkommits genom jämförelserna enligt tabellen figur 8. Figur 13 är en tabell som visar de jämförelser som skett genom fönsterjämfö- raren för att lokalisera fönstrens överlappande sidor. Figur 14-17 är fönsterdiagram som representerar de geometriska samband som åstad- kommits genom jämförelserna enligt tabellen i figur 13. Figur 18 är en förstorad delvy av mönsterbitarna i figur 7 vid ett kritiskt skär- ningsområde. Figur 19 är en delvy av en kritisk bana i figur 18 och visar riktningsförskjutningen av skärbanan. Figur 20 är ett flödes- diagram som visar logiken för banmodifieringen i förprocessorn.

Figr 1 visar en automatiskt styrd skärmaskin och i sin helhet betecknad med 10 och av den typ som mera detaljerat beskrivits i det amerikanska patentet 3 495 492, som det redan hänvisats till. Mas- kinen 10 används för att skära ett av ett flertal lager bestående upplägg av ett arkformigt material som kan inkludera vävda och o- vävda tyger, papper, papp, läder, gummi och syntetiska material.

Maskinen är numeriskt styrd och är för detta ändamål ansluten till ett numeriskt styrorgan 12 medelst en kabel 14, som överför andra signaler mellan styrorganet och maskinen. Till styrorganet 12 är an- sluten en dataprocessor 15, som förbehandlar programdata, som styr- organet använder för att frambringa ordersignaler för en skärnings- operation. Processorn 15 mottar indata från en skärningsprogramremsa 316 och behandlar dessa data innan de används av styrorganet 12 för att kommendera skärmaskinen. Såsom kommer att beskrivas mer detalje- _ .__..___ ._...__.___.._.-.. .__ i _- _.._._..........._..._...... 8006518-8 rat längre fram analyserar förprocessorn skärningsdata för att identifiera kritiska segment hos skärningsbanor som skulle kunna leda till skärningssvårigheter på grund av arrangerandet av mönster- bitarna i markeringen tätt packade. De förbehandlade data överförs därefter till styrorganet 12, som omvandlar dessa data till maskin- order för att leda ett skärblad 20 med upp- och nedgående rörelse längs skilda skärningsbanor P genom det arkformiga materialet. De uppkommande mönsterbítarna kan exempelvis användas för tillverkning av klädesplagg eller för tapetserarprodukter. De förbehandlade data som slutligen styr skärbladets 20 rörelser medger bibehållande av den täta packningen av mönsterbitar i en markeringsgrupp på grund av att data inkluderar kompenseringsorder för att leda skärbladet genom besvärliga skärningssituationer, som hänför sig till den täta packningen, utan att skärningsnoggrannheten går förlorad.

Skärmaskínen inkluderar ett bord 22 med en bädd 24 som är genom- tränglig och definierar den bärande ytan för upplägget L under skär- ningen. Bädden 24 kan utgöras av skummaterial eller företrädesvis en bädd av borst som lätt kan genomträngas av det upp- och nedgående skärbladet 20 utan att någotdera skadas vid gången utefter skärbanan P. Bädden kan även använda sig av en vakuumanläggning, såsom mera detaljerat beskrivits i det redan angivna amerikanska patentet 3 495 492, för att säkert hålla upplägget i läge.

Skärbladet 20 utgörs vid ett föredraget utförande av ett kniv- blad, som är uppburet ovanför bordets 22 bärande yta medelst en X- släde 26 och en Y-släde 28. X-släden 26 rör sig fram och åter i den visade X-koordinatriktningen på en sats kuggstänger 30 och 32 som står i ingrepp med en X-drivmotor som matas med ordersignaler från styrorganet 12. Y-släden 28 är anbragt på X-släden 26 för rörelse i förhållande til X-släden i Y-koordinatriktningen och den förflyt- tas genom Y-drivmotorn 36 och en ledarskruv 38 ansluten mellan mo- torn och släden. Liksom drivmotorn 34 är drivmotorn 36 även matad med ordersignaler från styrorganet 12. Sålunda kan koordinerade rö- relser av slädarna 26 och 28 förflytta skärbladet 20 längs en skär- bana över vilket som helst område av bordet 22.

Skärbladet 20 är fríbärande uppburet av en plattform 40, som är fastsatt på Y-slädens 28 utskjutande ände för att lyfta bladets skarpa främre skäregg till och från skäringrepp med upplägget av akrformigt material på bordet 22. Bladet 20 tilldelas en upp- och nedgående rörelse genom en drivmotor 42, som även uppbärs pä platt- formen 40. 8006518-8 För att skära mönsterbítar i markeringen medelst en godtycklig automatiskt styrd maskin är det nödvändigt att återföra konturerna eller omkretsarna h0S varje mönsterbit till en form som kan läsas av maskinen. vid en numeriskt styrd maskin, exempelvis den i figur 1 med 10 betecknade, är det vanligt att återföra konturerna hos möns- terbitomkretsarna till punktdata medelst en koordinatsifferomvand- lare. Sifferomvandlaren sättes i verksamhet manuellt men vid mera automatiserade anläggningar kan linjeföljare användas för samma ända- mål. I varje fall upptecknas tillräcklig sampling av datapunkter som ligger på mönsterbitens omkrets i rätvinkliga koordinater så att lä- get av mönstren inom markeraregruppen liksom bitarnas individuella konturer definieras väl. Av dylika data alstrar styrorganet 12 de ordersignaler som orsakar att de i figur 1 med 26 och 28 betecknade X- och Y-slädarna förflyttar skärbladet till skäringrepp med det arkformiga materialet längs motsvarande skärbanor.

Det är genom den i figur 3 visade markeringen tydligt att ett flertal mönsterbitar som bildar en markering uppvisar besvärliga skärníngssituationer på grund av sina oregelbundna konfigurationer och täta packning, som bringar bitarna i omedelbar närhet av var- andra eller i beröringssamband med varandra vid slumpvisa punkter.

Markeringen alstras i denna tätt packade konfiguration antingen ma- nuellt eller genom automatiska eller halvautomatiska markeringsge- neratorer, exempelvis sådana som beskrivits i det amerikanska pa- tentet 3 855 887.

Figur 2 visar genom ett allmänt blockschema sambandet mellan de skilda komponenter som styr skärmaskinens 10 verksamhet. Grund- läggande markeringsdata som definierar läget och konturerna av möns- terbitarna i en markeringsgrupp, exempelvis en sådan som visas i figur 3, lagras i digital form på programremsan 16 och matas som in- data in i dataprocessorn 15. Sedan data analyserats i processorn 15 i avseende på besvärliga skärningsförhållanden vid tangerings- punkter eller omedelbar närhet, överförs data tillsammans med av- hjälpande ordersignaler till styrcrganet 12. Styrorganet 12 utgörs företrädesvis av en numeriskt styrd dator som omvandlar sifferdata och avhjälpande order till motorordersignaler i enlighet med van- liga servo- och kurvalgoritmer. Dessa signaler överförs därefter till drivmotorerna i maskinen 10 för att leda skärbladet längs pro- grammerade skärningslinjer. 8006518-8 Figur 7 visar två mönsterbitar A och B, som är belägna i mar- keringen på sådant sätt att mönsterbitens A övre kant är belägen i omedelbar närhet till mönsterbitens B nedre kant i närheten av en punkt 50 belägen på mönsterbitens omkrets. Mellanrummet mellan möns- terbitarna vid'punkten 50 är minimalt och en dylik punkt betecknas därför som den mest närliggande punkten.

Erfarenheten har visat att när de mest närliggande punkterna åtskiljs av vissa minimiavstând uppvisar, i beroende av den mate- rialtyp som skärs, uppläggets djup och andra faktorer, ett automa- tiskt styrt skärblad stor svårighet att följa den programmerade skärningslinjen när den intilliggande mönsterbiten redan tidigare skurits. Om exempelvis mönsterbiten A skärs före mönsterbiten B, kommer, när skärbladet 20 går fram längs mönsterbitens B omkrets i huvudsak parallellt med mönsterbitens A övre sida och därvid kommer i närheten av punkten 50, sidokrafter framkallade av materialet och pålagda på bladet att kunna orsaka att bladet "hoppar" in i den föregående skärskâran trots att X- och Y-slädarna försöker att föra skärbladet noggrant längs den programmerade skärningslinjen genom punkten 50. Alternativt kan, när bladet passerar punkten 50, sido- krafterna på bladet ha ökat till en sådan grad som orsakar att bla- det bryts eller, om bladet hoppat in i den tidigare skåran, kan ola- dets reaktion på krafterna orsaka att materialet förskjuts till dess att skäreggen skär tillbaka in i materialet och fortsätter längs de återstående avsnitten av mönsterbitens B omkrets. De tydliga resul- taten är att mönsterbiten B sådan den skurits inte överensstämmer med den programmerade profilen för denna mönsterbit. Liknande följ- der resulterar när mönsterbitarna verligenitangerar varandra.

Dylika skärningsproblem uppkommer vanligen endast när skär- ningsbanorna är i stort sett parallella och vinkelsambandet mellan de intilliggande skärningsbanorna är mindre än ett förutbestämt värde, exempelvis 30 grader. Vid större vinklar är den sidobelast- ning som bladet utsätts för inte så allvarlig och det finns inte några segment hos skärningsbanorna som har tendens att närma sig parallellsamband med varandra.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen analyseras de data som definierar markeringen av processorn 15 för att identifiera tangerings- eller närliggande punkter. Specifikt analyseras mönster- bitarna för att identifiera kritiska skärningsbanor som har mellan- -__.,.-.........._.__.-_-_-.._......-W. , _* ____ ________________________ _ 8006518-8 rum som är mindre än ett förutbestämt minimimellanrum. När dylika skärningsbanor lokaliserats, alstrar processorn även avhjälpande el- ler kompenserande ordersignaler för att leda bladet på ett effektivt sätt förbi den kritiska skärningen utan de svårigheter som redan an- givits.

Figur 4 visar komponenterna i dataprocessorn 15 vid en utfö- ringsform. I ett typiskt fall är processorn en del av datainutrust- ningen för styrorganet 12 och kan inkludera mjukvara- eller hårdvara- program eller uppvisa fast uppkopplad uppbyggnad. En kommersiellt tillgänglig processor som lämpar sig för ändamålet är Hewlett-Packard serie 21MXE, modell 2113.

Såsom visas i figur 4 kommer de i sifferform befintliga mar- keringsdata som definierar konturer och lägen för var och en av möns- terbitarna i markeraren att från programremsan 16 överföras in i ett markeringsminne 56 vid processorns ingång. De punktdata som defini- erar varje mönsterbit införs i följd i minnet i den ordning i vilken mönsterbitarna skärs från upplägget, och det är att föredra att markeringsminnet har en lagringskapacitet som är tillräcklig för att hålla sæmfliga;mönsterbitar i markeringen eller åtminstone ett till- räckligt antal mönsterbitar för att leda en analys avseende alla tangerings- eller närliggande punkter på bitarna på ett totalt om- råde på markeringen.

En fönsterjämförare i processorn utför en preliminär analys av data som finns lagrade i markeringsminnet 56 för att fastställa om potentiellt kritiska skärningsbanor kan definieras av markerings- data. En dylik preliminär analys sker genom att jämföra en given mönsterbits maximi- och minimikoordinater med samltiga redan skurna mönsterbitars maximi- och minimikoordinater. Eftersom de data som de- finierar mönstren är lagrade i markeringsminnet i den ordning i vil- ken mönsterbitarna skurits, är analysen av koordinaterna i enlig- het med denna ordning möjlig. _ För att bättre förstå hur fönsterjämföraren 58 arbetar och hur jämförelsestegen utförs har en av de mönsterbitar som visas i mar- keringen enligt figur 3 inramats i ett "fönster", som har gränser som åstadkommits genom maximi- och minimikoordinaterna längs såväl X- som Y-axlarna. De övre ooh nedre gränserna längs X-koordinat- axeln har betecknats genom respektive abskissor XL och XU, och på motsvarande sätt har de övre och nedre gränserna längs Y-koordinat- axeln betecknats genom respektive ordinator YL och YU. Dessa gränser --- -_. 8006518-8 lokaliseras i markeringsminnets 56 punktdata genom avsökning av samt- liga koordinatdata som definierar en särskild mönsterbit som under- söks och genom val av maximi- och minimivärdena för varje koordi- nataxel. Dylik avsökning och val av maximi- och minimivärde från en identifierad grupp data är en elementär funktion för dataproces- sor.

Sedan väl en given mönsterbits fönster definierats genom jäm- föraren 58 jämförs fönstret med fönstren för varje annan mönsterbit som skurits före den givna biten för att fastställa om fönstren över- lappar. Om jämföraren inte finner någon överlappning, finns det ingen överlappning av mönsterbitar och jämföraren fortsätter för att undersöka den nästa mönsterbiten i skärningsföljden. Om jämföraren fastställer att det finns överlappning, lokaliserar jämföraren de sidor i fönstren som definierar överlappningsområdet, och andra kom- ponenter i processorn utför en mera detaljerad analys av data inom överlappningsomrâdet för att fastställa om det i själva verket före- ligger en besvärlig skärning.

Figur 7 visar de två fönster som hör samman med mönsterbitarna A och B. Det är tydligt att fönstren har överlappningssamband på grund av mönsterbitarnas stora närhet, särskilt nära punkten 50.

Fönstrens övre och nedre'gränser för respektive mönsterbitar anges genom streckade linjer och har beteckningar som hör samman med res- pektive mönsterbitar. Det antas att mönsterbiten B skärs i följd ef- ter mönsterbiten A, och i enlighet med ett föredraget utförande av uppfinningen har mönsterbitens B fönster förstorats genom en närhete- tolerans T. Denna tolerans T väljs genom närhetsförinställningsor- ganet 66 i figur 4 och adderas till maximikoordinatvärdena och sub- traheras från minimikoordinatvärdena för en mönsterbit i ändamål att säkerställa att det inte finns några två mönsterbitar som undgâr undersökníngom de ligger närmare varandra än närhetstoleransen. Om exempelvis mönsterbitens B maximikoordinat Y skulle råka att ligga på den mest närliggande punkten för de två mönsterbitarna, skulle de fönster som definieras med dessa koordinater inte överlappa.

Trots detta skulle en besvärlig skärning finnas med bitarna i dylik närhet. Närhetstoleransen säkerställer att ett potentiellt skärninga- problem identifieras, om bitarna ligger närmare varandra än sträckan T. I ett typiskt fall skulle en dylik tolerans för vävt tygmaterial uppgå till från 6 till 8 millimeter. ___, _ ___.v......'~_-.-....__. .- 8006518-8 10 Figur 8 visar de preliminära databehandlingssteg som utförs i fönsterjämföraren 58 för att fastställa om det finns några två möns- terbitar, eller, mera specifikt, om fönstren i några två mönster- bitars fönster uppvisar överlappningssamband. Det första jämförelse- steget visas genom blocket 70 och fastställer huruvida fönstrets högra kant ifråga om mönsterbiten B inte överlappar den vänstra kan- ten på fönstret för den tidigare skurna mönsterbiten A. Angivet på annat sätt fastställer jämförelsen i blocket 70 om någon potentiell överlappning finns vid fönstrens angivna sidor. Diagrammet i figur 9 visar schematiskt jämförelsen. Om CLA är större än XUB, kan det enligt figur 9 inte finnas någon överlappning mellan fönstren A och B, och ett jakande gensvar utgörs av utsignal från fönsterjämfö- raren 58. Dataprocessorn fortsätter därefter att jämföra mönsterbi- tens B fönster med fönstret för ett annat tidigare skurna möns- ter och processen upprepas till dess att alla tidigare skurna möns- terbitar har undersökts.

Om resultatet av den jämförelse som anges genom blocket 70 är negativt, finns potentiell överlappning och fönsterjämföraren leder då ett ytterligare jämförelsesteg, som anges genom blocket 72. Den jämförelse som sker i blocket 72 fastställer huruvida den vänstra kanten på fönstret för mönsterbiten B icke överlappar den högra kan- ten på fönstret för mönsterbiten A. Om XUA är mindre än XLB, finns ingen överlappning mellan mönsterbitarna, såsom anges i figur 10, och jämföraren 58 fortsätter då med att analysera koordinaterna för en annan tidigare skuren mönsterbit. Om jämförelsen i blocket 72 är negativ, är det nödvändigt för jämföraren att utföra ett ytterligare -jämföreslesteg, som visas i blocket 74. Üämförelsen enligt blocket 74 svarar mot diagrammet i figur 11 och fastställer om den övre kan- ten på fönstret för mönsterbiten B icke överlappar den nedre kanten på fönstret för mönsterbiten A. Om jämförelsen enligt blocket 74 fram- 'bringar en jakande indikering, kommer fönsterjämföraren att gå fram till en analys av en annan tidigare skuren mönsterbit, men om en ne- gativ indikering frambringas, kommer jämföraren att utföra en ytter- ligare jämförelse angiven genom blocket 76. Den jämförelse som an- ges genom blocket 76 visas i fig 12 och fastställer om den nedre kanten på fönstret för mönsterbiten B inte överlappar den övre kan- ten på fönstret för mönsterbiten A. Om resultatet av jämförelsen vid blocket 76 är jakande, finns ingen överlappning och andra tidigare 8006518-8 11 skurna mönster undersöks. En negativ angivelse vid detta steg indi- kerar en överlappning.

Såsom ett resultat av de jämförs. er som utförs vid blocken 70- 76 kommer det att finnas åtminstone ett jakande gensvar, om de be- traktade två mönsterbitarnas fönster inte överlappar. Om det inte erhålls någon jakande bekräftelse från någon av jämförelserna, har förefintligheten av en överlappning vid fönstren konfirmerats.

Figur 13 visar en tabell för fyra ytterligare jämförelser, som används för att finna den eller de sidor på fönstret för mönsterbi- ten B som överlappar mönsterbitens A fönster. Ett jakande gensvar på den i blocket 80 visade jämförelsen anger att fönstren för möns- terbitarna A och B överlappar vid vänster respektive höger sidor, såsom indikerats i figur 14. På motsvarande sätt anger .jakande angivelser från de jämförelser som identifieras i blocken 82, 84 och 86 överlappning i fönstren för de mönsterbitar som visas i fi- gur 15 respektive 16 och 17. Det är tydligt att när det finns över- lappning i fönstren, finns det normalt två jakande gensvar, med ett avseende fönstrens X-gränser och ett annat för de två Y-gränserna.

De fyra gränser som hör samman med de jakande gensvaren anger fönst- rens överlappande område och all ytterligare analys av mönsterbi- tarnas omkretsar för kritiska skärningssegment kan därför begränsas till datapunkter som faller inom överlappningsområdet.

Det är tydligt att fönsterjämföraren 58 eliminerar behovet av att fastställa mellanrummet mellan omkretsarna på mönsterbítar som inte ligger närmare varandra än närhetstoleransen T. I en markering med femtio eller fler mönsterbitar finns det i allmänhet mer än fyra eller fem mönsterbitar i omedelbar närhet till någon annan given mönsterbit, och därför eliminerar fönsterjämföraren ett avsevärt an- tal mönsterbitar från den potentiellt kritiska kategori som erford- rar ytterligare analys. Jämföraren 58 medger emellertid, om det finns överlappning vid fönster, även ytterligare analys av mönsterbitom- kretsar att begränsas till överlappningsområdet. Följaktligen mins- kas en avsevärd del av de beräknings- och analyseringssteg som er- fordras för att lokalisera kritiska segment av skärningsbanor för mönsterbitarna genom fönsterjämföraren, och utrustningskapacitet för beräkningarna 60 och 62 för utförandet av deras funktioner minskas utan någon förlust av förmågan att förbehandla data på lin- je, dvs i verklig tid, medan skärmaskinen utför en skärningsoperation. ,_..._.__..........,_..._________,,,,__,____,, ,_ ___ _____'~ _ W V _' *__ __~w~~n_ in 8006518-8 1 Av figur 4 framgår att d rens överlappningsområde överf ren 60 som vinkelberäknaren 62 mellanrummet mellan intilligga n de pu r att området matematiskt frå Om beräknaren fastställs re tä H banor vid någon punktär mind ratören via mellanrumsförins vinkelbereäknaren 62 att äve v 9 'Det inställda mellanrumsvärdet ol t na mellan de två banorna vid mare till föregående skärnin närtoleransen T men kan vara gångsvinkeln-är mindre än et ren genom vinkelförinställning detta segment av skärningsbana ett kritiskt segment. ' Sålunda utgörs kritiska segment av en mönsterbits omkr liggande tidigare skärningsban uppvisar ett vinkelsamband med än en förutbestämd vinkel.

För att erhålla bättre f h f' förs av beräknarna 60 och 62 mönsterbitarna A och B i figu mest närliggande punkten 50 åt I figur 18 visas fönstre tarna A och B genom en stre exemplet antas att mönsterbite ite e h sri ge an som hör samman med mönsterb ge detta förhållande. Vidar runt mönsterbiten B i medur ten 50 i den riktning som an Inledningvis avsöker b 60 de datamxmter som anger mön de datapunkter som faller ino höriga punkterna lokaliserata mellan bitarna A och B inom öv räknade mellanrummen med det för ckad linje betecknad AB. m överlappningsområdet AB. Sedan d 2 en information som identifierar fönst- örs till såväl banmellanrumsberäkna- . I mellanrumsberäknaren 60 bestäms nde skärningsbanor inom överlappnings- nktdata som anges i buffertminnet 56. mellanrummet mellan två intilliggande än ett givet värde inställt av ope- llningsorganet 90, kommer därefter bestämma ingängs- och utgångsvinklar arje ände av det segment som är när- än det förinställda mellanrumsvärdet. har företrädesvis samma värde som ingen ingångs- eller ut- tö- ika. Om ant angivet maximum inställt av opera sorganet 92, exempelvis 30°, betecknas n längs mönsterbitens B omkrets som segment eller skärníngsbanor av sådana ets som ligger närmare en intill- a än ett förutbestämt värde och även den tidigare skärningen som är mindre örståelse av de beräkningar som ut- ar de avsnitt av skärningsbanorna på 7 som är belägna i närheten av den ergivits i större skala i figur 18. ns överlappande avsnitt för mönsterbi- I det följande n A redan skurits, och den streckning ns A omkrets har anordnats för att an- ar det antagits att skärbladet går ktningen så att bladet närmar sig punk- s genom pilen 96. mellanrumsberäknaren och jämföraren sterbitens B omkrets och lokaliserar e be- beräknar beräknaren 60 mellanrummet erlappningsområdet och jämför de be- inställda mellanrumsvärdet, som 8006518-8 13 exempelvis uppgår till T. Den del av skärningsbanan inom överlapp- ningen som ligger närmare mönsterbiten A än forinställningsvärdet T identifieras som ett potentiellt kritiskt bansegment och visas i figur 18 som segmentet . Mellanrumsavståndet T vid den kritiska skärningsbanans ändar har även indikerats. Ändpunkterna a och b kan utgöras av insatta punkter men är företrädesvis den första sifferdatapunkter som ligger utanför det segment som ligger skilt från mönsterbiten A med inte mer än förinställningsvärdet T. Ingångspunkten a lokalisera genom avsök- ning av punktdata inom överlappningsområdet i den ordning de omvand- lats till siffror (under antagande av att en konvention ifråga om dataomvandlingen till siffror med klocka används för mönstren) och utförande av mellanrumsberäkningen vid vajre punkt. Utgångspunkten b lokaliseras på samma sätt med undantag för att data avsöks i motsatt ordning.

Sedan ändpunkterna a och b indentífierats, bestämmer vinkelbe- räknaren och jämföraren 62 vinkelsambandet mellan skärningsbanan på mönsterbiten B vid ingångspunkten a och den intilliggande banan vid den motsvarande punkten n på mönsterbiten A. Om ettdera av vinkelsambanden är mindre än den vinkel som åstadkommits av vinkelsförinställningsbrganet 92 betecknas segmentet ab av skär- ningsbanan på mönsterbiten B som ett kritiskt skärningssegment eller som en kritisk skärningsbana.

Såsom redan angivits uppträder avsevärda svårigheter när två banor går omedelbart intill varandra och i samma allmänna riktning, dvs med lågt vinkelsamband. Beräknarna 60 och 62 undersöker de be- tydelsefulla parametrar som hör samman med besvärliga skärningar och lokaliserar ändpunkterna a och b med precision.

På grund av den omedelbara närheten av den kritiska skärnings- banan ab och mönsterbiten A kommer skärbladet att ha svårt att följa den programmerade skärningslinjen, om inte avhjälpande order_fram- kallas för att hjälpa bladet genom detta område. En avsaktningsgen- nerator 100, en girgenerator, en slaggenerator 104 och en banmodifi~ fierare 106 har anordnats i den i figur 4 visade dataprocessorn för att frambringa en eller ett flertal avhjälpande order för kritiska skärningsbanor. Minskning av matningshastigheten är ett model att övervinna skärningssvårígheter, som hör samman med nära varandra liggande skärningar, och avsaktningsgeneratorn 100 tjänar härtill. 8006518-8 14 Vid den utföringsform av dataprocessorn som visas i figur 4 mottar avsaktningsgeneratorn 100 information som definierar datapunkterna a och b och inför i data för punkten a en order om minskad matnings- hastighet och en order om återtagande av hastigheten för punkten b.

Punktdata tillsammans med avsaktnings- och återtagningsorder lagras därefter tillsammans med de andra punktdata i buffertminnet 101 i figur 4.

Figur 5 visar en typisk ordersignalprofil frambragt av gene- ratorn 100. Den maximimatningshastighet FM som åstadkommits genom programdatainsignaler till styrorganet 12 minskas proportionellt vid punkten a till en lägre hastighet FS och bibehålls vid denna nivå till dess att skärbladet når punkten b. Matningshastigheten ökas proportionellt till den programmerade maximihastigheten FM, när skärbladet lämnar det kritiska skärningsområdet.

På liknande sätt inför girgeneratorn 102 en girorder för att vrida eller orientera skärbladet något bort från en lägestangent till skärningsbanan och mot den sida av skärningsbanan som är mot- satt den intilliggande mönsterbiten A. Liksom avsaktningsgeneratorn mottar girgeneratorn 102 från mellanrumsberäknaren 60 data som iden- tifierar punkterna a och b längs den kritiska skärningsbanan och in- för före lagringen i buffertminnet i programdata en girsignal vid punkten a och en girutplåningssignal vid punkten b.

Ett exempel på en girsignal visas i figur 6. Signalen ökar från ett nollvärde vid punkten a till ett valt maximum YM, som bi- _behål1s till dess att skärbladet når punkten b, och därefter utplå- nas signalen. Såsom ett resultat kommer skärtladet, då det når punk- ten a på skärningsbanan, att vridas något bort från inriktningen utefter banan och bort från mönsterbiten A och bibehåller denna o- rientering då bladet går förbi punkten 50 till dess att punkten b uppnås. Därefter återgår bladet till den orientering som åstadkom- mits genom de vanliga ordersignalerna från styrorganet 12.

Vid en föredragen form av uppfinningen är avsaktningsgenera- torn 100 och girgeneratorn 102 verksamma samtidigt, eftersom såväl avsaktnings- som girsignaler arbetar i kombination för att förflytta skärbladet förbi det kritiska skärningsområdet utan någon betydelse- full förlust av skärningsnoggrannhet, som annars skulle åtfölja den stora närheten av intilliggande banor. 8006518-8 Slaggeneratorn 104 har inkluderats för att åstadkomma avhjäl- pande ordersignaler för det fallet att styrningen av skärmaskinens slag skall sättas ur spel. Det antas att skärmaskinen inkluderar en slagstyrning, som orsakar att skärbladets hastighet ifråga om rörel- sen upp och ned ändras i stort sett i proportion till bladets mat- ningshastighet. Under besvärliga skärningsförhållanden kan det emel- lertid vara önskvärt att öka hastigheten ifråga om rörelsen upp och ned utöver den proportionella hastigheten för att alstra en större uppskärningsverkan per längdenhet ifråga om framflyttningen av bla- det. Detta förfarande hjälper skärbladet vid besvärliga skärníngs- situationer. Slaggeneratorn 104 tillägger därför slagorder till de punktdata som finns lagrade i buffertminnet 101.

Banmodifieraren 106 är en mera invecklad komponent än de andra generatorerna för avhjälpningssignaler för skärmaskinen. Modifiera- ren 106 åstadkommer en förskjuten skärningsbana, som till ett mini- mum nedbringar de störande krafter som annars orsakar skärningssvå- righeter längs den kritiska skärningsbanan.

Vid ett föredraget utförande är banmodifieraren en del av pro- cessorn 15 och arbetar som gensvar på ett mjukvaraprogram som anges genom det i figur 20 visade flödesdíagrammet. Modifieraren 106 kan sättas 1 verksamhet i enlighet med maskinoperatörens val antingen oberoende eller i förening med de andra generatorerna 100, 102 och 104. Modifierarens grundfunktion är att framkalla en förskjuten skärningsbana, som är parallell med den kritiska skärningsbanan.

Program som beräknar förkjutningarna är sedan länge kända för fack- mannen och har exempelvis använts för att som rutin beräkna den ra- diellt förskjutna banan för ett skärverktyg som frambringar en öns- kad profil, exempelvis den förskjutna bana som verktygsaxeln föl- jer i numeriskt styrd fräsmaskin eller liknande. Då själva beräk- ningarna av en förskjuten bana är gamla, är tillämpningen vid en maskin för att skära mjukt arkformigt material med ett knvivblad ny, särskilt i förbindelse med alstringen av avhjälpande order i besvär- liga skärningssituationer.

Såsom anges i figur 20 kommer, när banmodifieraren sättes i verksamhet för att åstadkomma förskjutna skärníngsbanor, mjukvara- programmet att införas vid 110, och det första stog som utförs vid blocket 112 är att undersöka det förinställda värde K för föränd- ringen som åstadkommes genom förinställningsväljaren 114 i figur 4. 80Û65°§8~8 16 Förändringsvärdet K är det minimala önskade mellanrummet mellan intilliggande mönsterbitar vid deras närmaste punkter, och dessutom åstadkomms det resulterande mellanrummet mellan en kritisk skärnings- bana och en intilliggande mönsterbit sedan banmodifieraren har be- räknat en ny förskjuten bana.

Den analys som sker vid blocket 112 i programmet bestämmer om förinställningen har inställts på ett värde som är större än noll, och detta betyder att åtminstone någon förskjutning av skärningsba- norna från ett tangentförhållande önskas. Om förinställningsväl- jaren 114 har inställts på noll, erfordras inte någon förskjutning och programmet uppväcks vid 116.

Under antagande av att förändringsförinställningsvärdet är större än noll fortsätter banmodifieraren 106 till det nästa steget i programmet som anges vid blocket 122 och avsöker den kritiska skärningsbanan ab för mönsterbiten B för att finna den del av banan som ligger närmare den intilliggande mönsterbiten A än förändrings- förinställningsvärdet K. Denna del av skärningsbanan betecknas som "passbandet" och visas i figur 18 mellan ändpunkterna c och d. Be- räkningen av mellanrummet sker på samma sätt som beräkningen för lokaliseringen av den kritiska banan och företrädesvis genom samma komponenter som mellanrumsberäknaren 60 använder.

Det bör observeras att närhetstoleransen T är något större än förändringssträckan K och att sålunda de punkter a och b vid vilka avkastning skulle beordras är belägna före och efter respektive punkter c och d. Det är tillåtet att inställa närhetstoleransen T och förändringsförinställningsvärdet K att vara lika med samma värde, och i detta fall kommer den del av den kritiska skärningebanan som påverkas av den ändring av matningshastigheten som åstadkommits ge- nom avsaktningsgeneratorn 100 och sammanfalla med passbandet.

Vid den föredragna utföringsformen förskjuter banmodifieraren 106 alla punkter inom passbandet cd med samma belopp F, så att mini- mimellanrummet är lika med förändringsförinställningssträckan K.

Följaktligen är det nästa steg som banmodifieraren utför en bestäm- ning av minimimellanrummet P, såsom anges av blocket 124 och visas i figur 18. Finnandet av minimimellanrummet är en jämförelsevis en- kel process vid detta arbetssteg, eftersom banmodifíeraren redan har fastställt skärningsbanans mellanrum till den intilliggande möns- terbiten vid det steg som anges vid blocket 122. Genom avsökning av de åstadkomna mellanrumssträckorna erhålls lätt minimivärdet. 8006518-8 17 Under det nästa steget, som anges vid bioukol 126, beräknar modífieraren 106 förskjutningsvärdet F i enlighet med den enkla ek- vation som anges i blocket, och då värdet F har åstadkommits, kom- mer modifieraren därefter att skifta eller âterlokalisera pass- bandet cd, såsom anges genom blocket 128. genom beräkning av nya da- tapunkter som är förkjutna från passbandet genom förskjutningen F.

Det skiftade passbandets c'd' ändpunkter visas i figur 18 och ett nytt passband visas mellan dessa mflmter genom en streckprickad lin- je.

Den förskjutna linjen bestäms på det sätt som anges i figur 19. Under loppet av beräkningen av förkjutningen vid blocket 126 lokaliserar banmodifieraren den linje - bisektris - som delar den vinkel vid skärningsbanan mittitu som bildas vid de datapunkter som förflyttas. Den till siffror omvandlade datapunkt 49 som före- går punkten 50 under loppet av bladets förflyttning åstadkommer en sida av vinkeln och den efterföljande sifferdatapunkten 51 åstad- kommer vinkelns andra sida. Den resulterande bisektrisen 48 utgör förskjutningslinjen. Förskjutningens riktning är alltid bort från de intilliggande mönsterbitarna.

Eftersom det nya passbandet c'd' är förkjutet från den ur- sprungliga programmerade skärningsbanan, inkluderar den vid blocket 130 indikerade banmodifieraren ett steg för att mjukt blanda in det nya passbandet i den ursprungliga skärningsbanan, och denna in- blandning sker vid en utföringsform av uppfinningen genom den ekva- tion som angivits i blocket 130, som effektivt utplånar förskjut- níngen på ett exponentiellt sätt. I ekvationen är f förskjutningen vid en given .punkt inom blandningsbandet, F är den förskjutning som beräknats vid blocket 126, s är en konstant som företrädesvis är lika med 3OF, och L är en variabel som är lika med avståndet längs skärningsbanan från passbandets ände, dvs antingen punkten c' eller d' beroende på den ände på passbandet som blandas in i den ursprung- liga skärningsbanan. Det bör observerasatt genom att välja värdet på s som en funktion av förskjutningen F blir den hastighet med vilken det nya passbandet inblandas i den gamla skärningsbanan den- samma för varje skärníngssituation oberoende av förskjutningens verk- liga värde.

Det blandningssteg som visas i blocket 130 anger att blandning utsträcks antingen till en sträcka s eller till ett hörn i mönster- bitens B profil, beroende på vilket som är närmast. Blandningsban- 8010651 8-8 '18 det c'e visar det blandningsband som avslutar på grund av förefint- ligheten av ett hörn i den ursprungliga skärningsbanan, medan det blandningsband som är anslutet till punkten d' inte avslutas på detta sätt utan fortsätter till dess att en avsevärd hopsmältning av den ursprungliga och den förskjutna banan uppträder. Det bör ob- serveras att i det sistnämnda fallet blandningen kan sträcka sig väl utanför gränserna för den skärningsbana som ligger inom överlapp- ningsområdet AB även om banmodifieraren undersöker endast den del av den ursprungliga skärningsbanan som ligger inom överlappningen.

När det nya passbandet och angränsande blandningsband har beräknats, kommer programmet för banmodifieraren att göras verksamt såsom an- ges vid 132.

Följaktligen identifierar processorn 15 enligt den föreliggande uppfinningen punkter med stor skärningssvårighet i en markering och inför i data avhjälpande ordersignaler, som ändrar matningshastig- heten eller hastigheten ifråga om den upp-och nedgående rörelsen hos skärbladet, och inför vidare girkompensationssignaler eller förskjut- ning av skärningsbanan inom kritiska områden. De avhjälpande signa- lerna kan användas individuellt eller i kombination med varandra för att frambringa en förbättrad skärningsoperation.

Då den föreliggande uppfinningen har beskrivits i avseende på en föredragen utföringsform, är det tydligt att många modifikationer och utbyten kan ske utan att uppfinningstanken frångås. Som exempel kan anges att fönsterjämföraren avsevärt minskar den datamängd som erfordrar detaljerad undersökning i processorn 15, men då det är fråga om snabba dataprocessorer och minnen med stor lagringskapaci- tet är dylika hänsyn jämförelsevis betydelselösa och fönsterjämföra- ren erhåller mindre betydelse. Andra typer av signalgeneratorer än generatorerna 100-104 och banmodifieraren 106 kan användas för att frambringa avhjälpande eller kompenserande ordersignaler för att leda skärbladet under besvärliga skärningsförhâllanden. Sålunda kan exempelvis organ anordnas för att ändra skärningsriktningen längs skärningsbanan inom ett kritiskt område så att skärbladet alltid närmar sig tangeringspunkten eller det sker ett tätt närmande från motsatta sidor. Andra avhjälpande order kan inkludera signaler som ändrar förstärkningen hos en sídokraftavkännare som är ansluten till bladet på sätt som angivits i det amerikanska patentet 4 133 235.

Databehandlingen tas om hand av ett mjukvaraprogram i en mikropro- 8006518-8 19 cessor vid en föredragen form av uppfinningen, men även andra fast uppkopplade eller för speciella ändamål utbildade processorer kan användas. Den Föreliggande uppfinningen har sålunda beskrivits genom en Fönedragen utföringsform i. belysande syfte och inte För att ange någon begränsning.

Claims (8)

8006518-8 20 P a t e n t k r a v __________________

1. l. Anordning för automatisk skärning av arkmaterial (L) med ett fram- och återgående skärblad (20), där skärbladet och arkmaterialet under skärning förskjuts i förhållande till varandra under det att skärbladet (20) styrs längs skärbanor (P), som bestäms av markeringsdata, som representerar ett flertal mön- ster i ett tätt sammanpackat mönstersystem, k ä n n e t e c k n a d av att an- ordningen innehäller ett förbehandlingsorgan eller processororgan (l5) anordnat att mottaga mönsterdata för identifiering av kristiska skärningsbanor i det tätt sammanpackade mönstersystemet, och där processororganet (l5) innehåller banmel- lanrumsberäknare (60) för att bestämma delningsavstândet för tvâ intill varandra liggande skärningsbanor i mönstersystemet, jämförelseorgan (58) för att jämföra bestämda delningsavstând med förut bestämda minsta delningsavstånd (T) för iden- tifiering av en kritisk skärningsbana hos ett mönsterstycke, som har ett segment beläget på mindre än detta minsta delningsavständ (T) frän intill-liggande skär- ningsbana för ett annat mönsterstycke, samt banmodifieringsorgan (l06) för modi- fiering av markeringsdata längs identifierade skärningsbanor till âstadkommande av en sidoförskjutning av de inplacerade segmenten fran det andra mönsterstycket och för att åstadkomma det fastställda minsta delningsavständet mellan mönster- styckena i varje punkt längs intill varandra liggande skärningsbanor.

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att processororganet innefattar en fönster-jämförare (53) anordnad att identifiera mönster i mönstersystemet, vilka har potentiella kritiska skärningsbanor, som är förlagda på ett avstånd som är mindre än det minsta delningsavstândet från in- tilliggande mönster, och av att mönsterjämföraren (58) är ansluten till datapro- cessororganet (l5) för att kunna mottaga mönsterdata före banmodifieringsorganet (l06).

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att fönsterjämföraren innefattar medel för att skapa fönster, vilka bestäms av grän- serna (XL, XU, YL, YU) för mönsterstyckena i två stycken koordinatriktningar, 8006518-8 2) och organ for att jämföra ett mönstersfytkes (A) Fönster med ett annat mönster- styckes (B) fönster i fraga om överlaooning.

4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att Fönsterjämforaren (58) otn banmodifieringsorganet (lo6) samverkar for begränsa beräkningar av mellanrumsevstanden till de delar i skärningsbanorna som ligger inom fönsteröverlappningen.

5. Anordning enligt nägot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c- k n a d av att banmodifieringsorganet (l06) innefattar medel för att blanda skärningsbanornas sidoförskjutna segment med intilliggande segment i skärnings- banorna.

6. forfarande för användning av anordningen enligt nagot av föregående patentkrav vid förbehandling av data som bestämmer markeringar för mönsterstycken som ska skäras ur ett upplägg av arkmaterial (L) med ett automatiskt reglerat knivblad (20), och varvid man i en dataförbehandlare eller- processor (15) läser in data som oestmnmer markeringen av mönsterstyckena med omkretsen pä varje mön- sterstycke och läget pä mönsterstyckena inom markeringen fullständigt definierat av dessa data, k ä n n e t e c k n a t av att data för varje mönsterstycke jämförs med data för varje annat mönsterstycke i processorn (l5) för identifie- ring av kritiska segment i mönsteromkretsen, vilka ligger närmare intilliggande mönsterstycken än ett förutbestämt minsta delningsavständ, och av att man selek- tivt modifierar markeringsdata, som bestämmer mönsterstyckena genom ett man från de data, som identifieras som kritiska segment, beräknar nya data, so' bestämmer en skärningsbana. som är sidoförskjuten från det identifierade kritiska segmentet och bort från ett nära intilliggande mönsterstycke för att längs det kritiska segmentet astadkomma en separation frän det intilliggande mönsterstycket, som inte är mindre än nämnda förutbestämda minimum.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att jämförelsesteget består i att man avsöker data för varje mönsterstycke i fråga om gränserna för omkretserna i tvâ kända koordinatriktningar och jämför gränserna för mönsterstyckena för att fä fram potentiella kritiska segment med mindre mel- lanrum än det förutbestämda minimimellanrummet (T).

8. Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att den selektiva modifieringen av markeringsdata bestar i att man blandar den sidoförskjutna skärningsbanan i intilliggande skärninggs- banas segment.