DE1460140B2

DE1460140B2 - ELECTRIC SENSOR DEVICE FOR FABRIC CUTTING MACHINES

Info

Publication number: DE1460140B2
Application number: DE19651460140
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8000 München. D04h 1 58 Eißfeldt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-06-23
Filing date: 1965-06-23
Publication date: 1972-08-03
Also published as: DE1460140A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Abtasteinrichtung für die Bewegungsteuerung eine Zweikoordinatenantriebes eines Schneidwerkzeuges, bestehend aus einem Abtastkopf mit elektrischen Abtastmitteln für eine Vorlage mit eckigem Verlauf, wobei der Abtastkopf um eine zur Koordinatenebene senkrechte Drehachse durch einen abtastmittelgesteuerten Stellantrieb schwenkbar ist und ein den Koordinatenantrieb steuerndes gesondertes Abtastmittel, in Vorschubrichtung des Abtastkopfes gesehen, vor der Drehachse angeordnet ist.The invention relates to an electrical scanning device for controlling the movement of a two-coordinate drive a cutting tool, consisting of a scanning head with electrical scanning means for a template with an angular course, with the scanning head about one to the coordinate plane vertical axis of rotation is pivotable by a scanning means controlled actuator and a Separate scanning means controlling the coordinate drive, seen in the feed direction of the scanning head, is arranged in front of the axis of rotation.

Es ist bereits bekannt, das Messer einer Stoffzuschneidemaschine automatisch so zu steuern, daß der fertige Schnitt eine maßstabgetreues Abbild einer Vorlage ist. Hierzu ist über dieser Vorlage ein in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegbarer Abtastkopf angeordnet, der um eine auf der Ebene der Vorlage senkrecht stehende Achse drehbar ist. Der Schnittpunkt dieser Achse mit der Ebene der Vorlage wird nachfolgend Drehpunkt genannt.It is already known to automatically control the knife of a fabric cutting machine so that the finished cut is a true-to-scale copy of a template. For this purpose, an in two mutually perpendicular directions movable scanning head arranged around one on the plane the original vertical axis is rotatable. The intersection of this axis with the plane of the The template is hereinafter referred to as the pivot point.

Der Abtastkopf enthält im wesentlichen eine Fotozelle, auf die mit Hilfe einer Optik und eines Schwingspiegels die Begrenzungslinie oder KonturThe scanning head essentially contains a photocell, on which with the help of an optic and a The oscillating mirror, the boundary line or contour

jo der Vorlage periodisch abgebildet wird. Der jeweils abgetastete Punkt der Vorlage liegt dabei in Vorschubrichtung stets einige Millimeter vor dem Drehpunkt des Abtastkopfes.jo of the template is periodically mapped. The respective scanned point of the original lies in the feed direction always a few millimeters in front of the pivot point of the scanning head.

Bei einem derartigen System liefert die Fotozelle eine Impulsreihe, deren Phasenlage relativ zu den Nulldurchgängen der Schwingungen des Schwingspiegels ein Maß für die Größe und Richtung der Abweichung der Bewegung des Abtastkopfes von dem durch die Vorlage gegebenen Kurs darstellt.In such a system, the photocell delivers a series of pulses whose phase position is relative to the Zero crossings of the oscillations of the oscillating mirror a measure of the size and direction of the The deviation of the movement of the scanning head from the course given by the template.

Diese Impulse werden daher nach geeigneter Auswertung einem Stellmotor zugeführt, der den Abtastkopf so lange verdreht, bis die Tangente an die Vorlage in dem Drehpunkt mit der Verbindungslinie zwischen Drehpunkt und Fotozelle des Abtastkopfes zusammenfällt.After a suitable evaluation, these pulses are therefore fed to a servomotor that controls the scanning head Twisted until the tangent to the template is at the pivot point with the connecting line between the pivot point and the photocell of the scanning head coincides.

Der Winkel des Abtastkopfes relativ zu einem festen Punkt ist somit ein Maß für die erforderliche Korrekturbewegung. Dieser Winkel wird mit Hilfe eines Drehgebers, dessen Anker mit dem Anker des Stellmotors gekuppelt ist, in entsprechende elektrische Signale zerlegt, mit denen zwei Antriebsmotoren eines Koordinatenantriebes gesteuert werden. Dieser Koordinatenantrieb bewegt auch den Abtastkopf, so daß dieser sich genau entlang der Begrenzung der Vorlage bewegt.The angle of the scanning head relative to a fixed point is thus a measure of the required Corrective movement. This angle is set with the help of a rotary encoder whose armature corresponds to the armature of the Servomotor is coupled, broken down into corresponding electrical signals with which two drive motors of a coordinate drive are controlled. This coordinate drive also moves the scanning head so that it moves exactly along the boundary the original moves.

Das Bearbeitungswerkzeug, z. B. ein Messer, kann mit diesem Koordinatenantrieb unmittelbar oder über ein mechanisches Übersetzungsgetriebe gekuppelt sein. Mit den von den Drehgebern gelieferten Signalen können aber auch die Antriebsmotoren eines zweiten, nur dem Bearbeitungswerkzeug zugeordneten Koordinatenantriebes gesteuert werden, wenn die Bewegung des Messers durch geeignete Mittel (elektrische Welle) die Bewegung des Abtastkopfes bestimmt.The processing tool, e.g. B. a knife, can directly or with this coordinate drive be coupled via a mechanical transmission gear. With the ones supplied by the encoders The drive motors of a second, only assigned to the machining tool, can also send signals Coordinate drive can be controlled when the movement of the knife by suitable Means (electric wave) determines the movement of the scanning head.

Bei derartigen Anordnungen treten besondere Probleme auf, wenn die Vorlage sehr kleine Krümmungsradien aufweist. Das gilt vor allem, wenn mit einem hohen, im wesentlichen konstanten Werkzeugvorschub gearbeitet werden soll. Derartige kleine Krümmungsradien lassen sich jedoch nicht immer vermeiden, wenn z. B. aus einem Stück Stoff zwei oder mehrere Schnitte ohne Unterbrechung des Programms ausgeschnitten werden sollen. Um dieses zu erreichen, müssen die einzelnen Teilbilder der Vorlage durch schmale Stege miteinander verbunden werden, um den Übergang des Abtastkopfes von einem Teilbild auf das andere zu ermöglichen. Mit Rücksicht darauf, daß die Schnittverluste möglichst gering sein sollen, ist man bestrebt, diese Stücke sehr klein zu machen, was zwangläufig sehr kleine Krümmungsradien zur Folge hat.With arrangements of this type, particular problems arise when the original has very small radii of curvature having. This is especially true when the tool feed rate is high and essentially constant should be worked. However, such small radii of curvature cannot always be used avoid if z. B. two or more cuts from one piece of fabric without interrupting the program should be cut out. To achieve this, the individual sub-images of the template be connected to each other by narrow webs to avoid the transition of the scanning head from to allow one partial image to the other. With consideration that the cutting losses as possible should be small, one endeavors to make these pieces very small, which inevitably has very small radii of curvature has the consequence.

Bekannt ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 158 800 eine elektrische Abtasteinrichtung für die Steuerung eines Zweikoordinatenantriebes für einen Abtastkopf und ein Werkzeug nach einer Vorlage, die zum Abtasten der Vorlage und zum Verschwenken des Abtastkopfes in denAn electrical scanning device is known, for example, from German Auslegeschrift 1 158 800 for controlling a two-coordinate drive for a scanning head and a tool for a template that is used to scan the template and pivot the scanning head into the

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Eckpunkten der Vorlage insgesamt fünf gesonderte lung tastet hierbei die Kontur ab, und zwar jeweilsCorner points of the template a total of five separate development scanned the contour, in each case

Abtastmittel benötigt. Außerdem muß die Vorlage in dem Punkt Z, der in einem bestimmten AbstandScanning means required. In addition, the template must be in the point Z, which is at a certain distance

an den Eckpunkten unterbrochen sein und über die vor dem Drehpunkt der Abtasteinrichtung liegt,be interrupted at the corner points and above which lies in front of the pivot point of the scanning device,

Eckpunkte hinausragen, wobei die Vorlage auch dessen Projektion auf die Abtastebene mit D be-The corner points protrude, whereby the original is also its projection onto the scanning plane with D

noch elektrisch leitfähig sein muß. 5 zeichnet ist. Die Anordnung steuert so, daß die Ver-must still be electrically conductive. 5 draws is. The arrangement controls so that the

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, foto- bindungslinie zwischen den Punkten D und Z etwaThe invention is based on the object, photo connection line between points D and Z, for example

elektrische Abtastsysteme so weiterzubilden, daß . der Tangente an die Kontur in dem Abtastpunktto develop electrical scanning systems so that. the tangent to the contour at the sampling point

auch Vorlagen mit ausgeprägten Ecken verwendet entspricht.also corresponds to templates with pronounced corners used.

werden können, wobei normal gestaltete Vorlagen Sobald der Eckpunkt A von der Fotozelle Z überohne Sonderpräparation verwendbar sein sollen und io schritten wird, liefert letztere keine Impulse mehr, da der wirtschaftliche Aufwand gering sein soll. kein periodischer Wechsel zwischen hell und dunkel Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der mehr stattfindet. Auf die Fotozelle wird nur das Abtastkopf mit einer den Koordinatenantrieb dunkle Gebiet des Teilbildes D1 bzw. des Steges 5 steuernden, die durchgehende Vorlage periodisch ab- abgebildet, so daß die Fotozelle nur noch ein sehr tastenden und dabei eine Impulsfolge erzeugenden 15 kleines und nahezu konstantes Signal liefert. Diese ersten fotoelektrischen Abtastvorrichtung sowie mit Änderung der von der Fotozelle abgegebenen Signale einer Helligkeitswerte der Vorlage erfassenden wird zur Abschaltung der Motoren des Koordinatenzweiten fotoelektrischen Abtastvorrichtung versehen äntriebes ausgewertet, wobei eine Zeitverzögerung ist, deren Fotozelle in der Verlängerung der Ver- vorgesehen wird, die so bemessen ist, daß der Abbindungsgeraden zwischen der Drehachse und der 20 tastkopf erst dann stehenbleibt, wenn sein Dreh-Fotozelle der ersten Abtastvorrichtung vor dieser an- punkt D mit dem Eckpunkt A zusammenfällt. Sobald geordnet ist und daß die erste Abtastvorrichtung bei dies der Fall ist, wird auf den Stellmotor eine kon-Verschwinden ihrer Impulsfolge eine Schaltvorrich- stante Hilfsspannung gegeben, so daß dieser anläuft tung verzögert betätigt, die den Koordinatenantrieb und den Abtastkopf in einer bestimmten Richtung, für die Dauer des Ausbleibens der Impulsfolge still- 25 z. B. rechts herum, verdreht. Dabei wandert die setzt und für diese Zeitspanne den Stellantrieb für Fotozelle Z von dem Punkt I nach dem Punkt II. Sodas Verschwenken des Abtastkopfes an eine Hilfs- bald der Punkt II erreicht ist, wird der Fotozelle spannung legt, deren die Verschwenkrichtung be- wieder periodisch Licht zugeführt, so daß sie eine stimmende Polarität von dem Betriebszustand der periodische Folge von Impulsen abgibt. Durch diese zweiten Abtastvorrichtung abhängig ist. 30 Änderung des Ausgangssignals der Fotozelle wird Vorzugsweise steuert die Fotozelle der zweiten die Hilfsspannung wieder ab- und der Vorschub Abtastvorrichtung eine Kippstufe entsprechend dem wieder eingeschaltet. Der Abtastkopf läuft dann über Helligkeitswert. Die Kippstufe befindet sich in einem der Kontur des Steges 5, bis die Fotozelle den dem »Schwarzwert« der Vorlage zugeordneten Punkt B überschreitet. Dann spielt sich der eben be-Schaltzustand, solange das Ausgangssignal der 35 schriebene Vorgang erneut ab.
zweiten Fotozelle unter einem Grenzwert liegt, und Bei der vorstehenden Beschreibung erhält der sie befindet sich im anderen, dem »Weißwert« der Stellmotor eine Hilfsspannung bestimmter Größe Vorlage zugeordneten Schaltzustand, wenn das Aus- und mit festem Vorzeichen, so daß der Abtastkopf gangssignal größer als dieser Grenzwert ist. Die stets nur in einer Richtung gedreht werden kann. Polarität der auf den Stellmotor nach Abschaltung 40 Aus diesem Grunde könnte die bei C dargestellte der Motoren des Koordinatenantriebes gegebenen Ecke des Teilbildes D 2 mit der zuvor beschriebenen Hilfsspannung und damit die Drehrichtung des Stell- Anordnung nicht umfahren werden. Der Abtastkopf motors wird dann durch den Schaltzustand der Kipp- würde nämlich an einer solchen Stelle um 180° stufe bestimmt. Hierbei kann zur Anpassung an die gedreht und den bisher zurückgelegten Weg irr umjeweils gewählte Umfahrungsrichtung bzw. an die 45 gekehrter Richtung durchlaufen. Solche Ecken kann Darstellung der Vorlage die Zuordnung der Polari- man aber mit Hilfe einer zusätzlichen Schleife E tat der beiden Hilfsspannungen an den Schaltzustän- schneiden. Den Krümmungsradius kann man dabei den der Kippstufe umschaltbar sein. so groß wählen, daß der Abtastkopf ohne Schwierig-can be, with normally designed templates As soon as the corner point A of the photocell Z should be usable without special preparation and io is stepped, the latter no longer provides any impulses, since the economic outlay should be low. no periodic change between light and dark. The invention is characterized in that more takes place. Only the scanning head with a dark area of the partial image D 1 or the web 5 controlling the coordinate drive is periodically imaged onto the photocell, so that the photocell only has a very small and nearly scanning head that generates a pulse train delivers a constant signal. This first photoelectric scanning device as well as a change in the signals emitted by the photo cell of a brightness value of the original is evaluated to switch off the motors of the coordinate second photoelectric scanning device provided drive is that the connecting line between the axis of rotation and the probe does not stop until its rotating photocell of the first scanning device coincides with the corner point A in front of this at point D. As soon as it is in order and that the first scanning device is in this case, a switching device constant auxiliary voltage is given to the servomotor a con-disappearance of its pulse sequence, so that this starts device actuated with a delay, which actuates the coordinate drive and the scanning head in a certain direction, for the duration of the absence of the pulse train - 25 z. B. clockwise, twisted. This moves the sets and for this period of time the actuator for photo cell Z from point I to point II. So the pivoting of the scanning head to an auxiliary soon point II is reached, voltage is applied to the photo cell, the pivoting direction of which is periodic again Light supplied so that it emits a correct polarity from the operating state of the periodic sequence of pulses. By this second scanning device is dependent. 30 Change in the output signal of the photocell is Preferably, the photocell of the second switches the auxiliary voltage off again and the feed scanning device is switched on again according to a flip-flop. The scanning head then runs over the brightness value. The tilting stage is located in one of the contours of the web 5 until the photocell exceeds the point B assigned to the "black value" of the original. Then the just be-switching state takes place as long as the output signal of the process written is from again.
second photocell is below a limit value, and in the above description it is in the other, the "white value" of the servomotor, an auxiliary voltage of a certain size template assigned switching state, if the output and with a fixed sign, so that the scanning head output signal greater than this limit is. Which can only be rotated in one direction at a time. Polarity of the servomotor after disconnection 40 For this reason, the corner of the sub-image D 2 shown at C of the motors of the coordinate drive could not be bypassed with the previously described auxiliary voltage and thus the direction of rotation of the actuating arrangement. The scanning head motor is then determined by the switching status of the tilting would, namely at such a point by 180 °. In this case, to adapt to the rotated and the previously covered path in the respective selected bypass direction or in the direction opposite to 45 run through. Such corners can, however, with the help of an additional loop E tat, intersect the two auxiliary voltages at the switching states. The radius of curvature can be switchable to that of the flip-flop. choose so large that the scanning head can

Die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung ist her- keiten folgen kann.The scanning device according to the invention can be derived.

vorragend für das Abtasten von Vorlagen geeignet, 50 Auf derartige Hilfsmittel kann man verzichten, die durch Konturen begrenzt sind. Die Anordnung wenn — wie schon erwähnt — der Abtastkopf mit kann jedoch auch zum Abtasten von Linien ver- einer zweiten Fotozelle ausgerüstet wird. Die sich wendet werden, wenn derjenige Bereich der Vorlage dann ergebenden Verhältnisse bei dem Abtasten außerhalb des von den Linien begrenzten Teilbildes einer Außenecke und einer Innenecke werden nachin der Umgebung einer Ecke dunkel eingefärbt wird, 55 folgend an Hand der F i g. 2 bzw. 3 erläutert,
der nach dem Abschalten der Motoren des Koordi- F i g. 2 stellt die Verhältnisse bei einer Außenecke natenantriebes auf die zweite Fotozelle abgebildet dar, wobei sich der Drehpunkt D bereits in dem Eckwird, punkt befindet und die Motoren des Koordinatenpas Wesen der Erfindung wird im folgenden an äntriebes abgeschaltet sind. Hierbei liegt die zweite Hand der Figuren veranschaulicht. . 60 Fotozelle H außerhalb des schraffierten und somit Fig. 1 stellt zwei TeilbilderD1 und Ό 2 dar, die dunklen Teilbildes. Die Fotozelle wird daher eine über einen Steg 5 miteinander verbunden sind. Spannung liefern, die größer als der Ansprechwert Dieser Steg und auch der Abstand zwischen den der Kippstufe ist. Diesem Schaltzustand der Kippbeiden Teilbildern sind mit Rücksicht auf eine über- stufe wird eine Polarität der Hilfsspannung und sosichtltche Darstellung wesentlich größer gewählt, als 65 mit eine Drehrichtung des Stellmotors zugeordnet, dies sonst der Fall ist. Die schraffierten Flächen der Im dargestellten Fall wird bei einer Drehung des Teilbilder sind beispielsweise dunkel auf hellem Stellmotors die Fotozelle Z in Pfeilrichtung so lange Hintergrund ausgeführt. Die fotoelektrische Einrich- nach rechts geschwenkt, bis die Kante F erfaßt wird.Excellent for scanning documents, 50 You can do without such aids, which are limited by contours. The arrangement if - as already mentioned - the scanning head can also be equipped with a second photocell for scanning lines. This is turned around when that area of the original then resulting relationships during the scanning outside of the partial image delimited by the lines of an outer corner and an inner corner are colored dark in the vicinity of a corner, 55 following on the basis of FIG. 2 or 3 explained,
after switching off the motors of the coordinate F i g. 2 shows the relationships with an outside corner natenantriebes on the second photocell, the pivot point D is already in the corner point and the motors of the coordinates of the essence of the invention are switched off in the following on the drive. Here is the second hand of the figures illustrated. . 60 photocell H outside the hatched and thus Fig. 1 shows two partial images D 1 and Ό 2 , the dark partial image. The photocell is therefore connected to one another via a web 5. Supply voltage that is greater than the response value of this bridge and also the distance between the trigger stage. This switching state of the two partial images is associated with a higher level, a polarity of the auxiliary voltage and such visual display is assigned to be significantly greater than 65 with a direction of rotation of the servomotor, which is otherwise the case. The hatched areas of the In the illustrated case, when the partial image is rotated, for example, the photocell Z is dark on a light servomotor in the direction of the arrow as long as the background. The photoelectric device is pivoted to the right until the edge F is detected.

Die Fotozelle Z liefert dann wieder eine Impulsfolge, durch die die Hilfsspannung abgeschaltet und der Koordinatenantrieb wieder eingeschaltet wird.The photocell Z then again delivers a pulse train through which the auxiliary voltage is switched off and the Coordinate drive is switched on again.

Die Verhältnisse an einer Innenkante veranschaulicht F i g. 3. Wenn der Koordinatenantrieb zum Stehen kommt, befindet sich der Drehzunkt D gerade im Eckpunkt. Die zweite Fotozelle H liegt dann innerhalb des dunklen Teilbildes. Die von ihr gelieferte Spannung liegt unter dem Ansprechgrenzwert der erwähnten Kippstufe, so daß diese sich in ihrem zweiten Schaltzustand befindet, dem die zweite Polarität der Hilfsspannung und damit die umgekehrte Drehrichtung des Stellmotors zugeordnet ist. Bei Drehung des Stellmotors bewegt sich somit der Abtastkopf mit der Fotozelle Z in Pfeilrichtung nach links, bis die Fotozelle wieder die Begrenzungslinie G erreicht. Die Fotozelle Z liefert dann wieder eine Impulsfolge, die die Hilfsspannung abschaltet und die Steuerung des Stellmotors selbst wieder übernimmt. The relationships at an inner edge are illustrated by FIG. 3. When the coordinate drive comes to a standstill, the point of rotation D is just at the corner point. The second photocell H then lies within the dark partial image. The voltage supplied by it is below the threshold value of the mentioned flip-flop so that it is in its second switching state, to which the second polarity of the auxiliary voltage and thus the reverse direction of rotation of the servomotor is assigned. When the servomotor is turned, the scanning head with the photocell Z moves to the left in the direction of the arrow until the photocell reaches the boundary line G again. The photocell Z then again delivers a pulse train that switches off the auxiliary voltage and takes over the control of the servomotor itself again.

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einer Stoffzuschneidemaschine beschrieben. Sie ist jedoch überall anwendbar, wo es darum geht, die Bewegung ίο eines in zwei Koordinaten beweglichen, von einem Koordinatenantrieb gesteuerten Gegenstandes, z. B. eines Werkzeugsupportes, in Übereinstimmung mitThe invention has been described in connection with a fabric cutting machine. However, she is Applicable anywhere where it comes to the movement ίο one movable in two coordinates, from one Coordinate drive controlled object, e.g. B. a tool support, in accordance with

' einem auf einem Programmträger gezeichneten Linienzug oder mit einer Kontur zu steuern.'' to control a line drawn on a program carrier or with a contour.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

11. Electrical scanning device for the motion control of a two-coordinate drive of a cutting tool on a fabric cutting machine, consisting of a scanning head with electrical scanning means for a template with an angular course, the scanning head being pivotable about an axis of rotation perpendicular to the coordinate plane by a scanning means-controlled actuator and. a separate scanning means controlling the coordinate drive, seen in the feed direction of the scanning head, is arranged in front of the axis of rotation, characterized in that the scanning head is equipped with a first photoelectric scanning device ( Z) and is provided with a second photoelectric scanning device (H) that detects the brightness values of the original, the photocell of which is arranged in front of this in the extension of the straight connecting line between the axis of rotation (D) and the photocell of the first scanning device (Z) and that the first scanning device ( Z) when its pulse sequence disappears, a switching device is actuated with a delay, which stops the coordinate drive for the duration of the absence of the pulse sequence and for this time pauses the actuator for pivoting the scanning head to an auxiliary voltage, which determine the pivoting direction de polarity depends on the operating state of the second scanning device (H).

2. Electrical scanning device according to claim 1, characterized in that the photocell of the second scanning device (H) controls a flip-flop in accordance with the brightness value.

3. Electrical scanning device according to claim 2, characterized in that the assignment the polarities of the auxiliary voltage to the switching states of the multivibrator switchable is.