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Dokumentenidentifikation DE19623192C2 03.08.2000
Titel Verfahren zur Ermittlung von Meßwerten aus einer abzutastenden Vorlage und Bearbeitungsplotter zu dessen Durchführung
Anmelder Aristo Graphic Systeme GmbH & Co KG, 22525 Hamburg, DE
Erfinder Riepe, Claus-Wilhelm, 22605 Hamburg, DE;
Albers, Jörg, 25576 Brokdorf, DE
DE-Anmeldedatum 11.06.1996
DE-Aktenzeichen 19623192
Offenlegungstag 18.12.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.08.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2000
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse G01B 11/03   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Meßwerten aus einer abzutastenden Vorlage und Verwendung der gewonnenen Meßwerte zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine zur konturgenauen Bearbeitung eines realen Objektes entsprechend der Vorlage, sowie auf einen Bearbeitungsplotter zur Durchführung dieses Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bearbeitungsplotter sind aus numerisch gesteuerten Großzeichenmaschinen hervorgegangen und diese werden wegen ihrer hohen Arbeitsgeschwindigkeiten zunehmend als Bearbeitungsmaschinen wie Schneid- und Fräsmaschinen eingesetzt.

In einer üblichen bisherigen Arbeitsweise wird das auf der Bearbeitungsmaschine zu bearbeitende Objekt am Computerbildschirm konstruiert und in Form von Plottdaten anschließend zur Bewegungssteuerung an die Maschine ausgegeben. Eine andere Arbeitsweise besteht darin, eine anderweitig erfolgte Konstruktion als Vorlage über einen Digitizer oder Scanner abzutasten, um danach ggfs. die gewonnenen Daten am Bildschirm aufzubereiten und anschließend die Plottdaten auszugeben.

Von entscheidender Bedeutung für das spätere Bearbeitungsergebnis ist die Qualität der erzeugten Plottdaten, die aus der im Computer zugrundeliegenden Idealform generiert werden.

In einer speziellen Anwendung sind auf ein platten- oder blattförmiges Material Bilder und andere Formen aufgebracht. Diese können aufgedruckt oder aufgezeichnet sein, oder in Form bereits vorhandener Produkte (z. B. Flachdichtungen für Druckkessel) existieren. Wenn die Aufgabenstellung darin besteht, diese Bilder und Formen konturgenau auszuschneiden, so müssen die aus dem vorhergegangenen Auftragungs- oder Druckprozeß erzeugten Abweichungen von der ursprünglichen computerseitigen Idealform in einer nachfolgenden Ausgleichsrechnung berücksichtigt werden.

So können Abweichungen des Druckbildes von der Idealform etwa durch Druckversatz, Projektionsfehler, optische oder thermische Einflüsse aufgetreten sein.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art (DE 35 44 251 A1) werden die Mustervorlagen abgetastet und die gewonnenen Meßwerte zum konturgenauen Ausschneiden von realen Objekten verwendet. Dabei dienen Lochkodierungen zur Identifizierung der einzelnen Mustervorlage, und ein kleines Loch bezeichnet dessen Flächenschwerpunkt. Aus der Lage dieses Flächenschwerpunktes, der den Nullpunkt der Mustervorlage darstellt und der Lage der weiteren Löcher werden die Lage und die Ausrichtung der Mustervorlage ermittelt und das Schneidwerkzeug entsprechend gesteuert. Eine Korrektur von bei Erstellung der Mustervorlage aufgetretenen Abweichungen in den Abmessungen erfolgt auf diese Weise nicht.

Es ist ferner bereits ein Verfahren zum Ausschneiden von auf einem Druckbogen befindlichen Abziehbildern mittels optischer Abtastung bekannt (DE 34 33 298 A1). Auch bei diesem Verfahren erfolgt der Schneidvorgang in direkter Abhängigkeit von der optischen Abtastung, ohne daß Korrekturen vorgenommen würden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. einen Bearbeitungsplotter zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem Verzerrungen, wie sie bei der Erstellung von abzutastenden Vorlagen, etwa durch Drucken o. ä. entstehen, korrigiert werden können, um das Bearbeiten der vorlagegemäßen, realen Objekte mittels einer Bearbeitungsmaschine nicht mit den Verzerrungen der Vorlage zu belasten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß auf der Vorlage als Paßpunkte dienende Marken vorhanden sind, deren genaue räumliche Zuordnung bekannt ist, und daß aus einem Vergleich der durch Abtastung gewonnenen Meßdaten der Marken mit in einem Computer gespeicherten Idealdaten der Marken Korrekturdaten gewonnen werden, mit deren Hilfe die gewonnenen Meßwerte zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine korrigiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also Paßpunkte ausgewertet, die sich auf der abzutastenden Vorlage befinden, deren räumliche Ideallage und -zuordnung aber bekannt ist. Wenn daher die Lage und räumliche Zuordnung der auf der Vorlage befindlichen Paßpunkte ermittelt und die auf diese Weise gewonnenen Meßdaten mit den in einem Computer gespeicherten, bekannten Idealwerten für Lage und Zuordnung der Paßpunkte verglichen werden, so lassen sich aus der erhaltenen Differenz zwischen Realwerten (Soll-Werten) und den aus der Vorlage ermittelten Werten (Ist-Werten) Korrekturwerte ermitteln. Entsprechend diesen Korrekturwerten ist auch eine Korrektur der Meßwerte möglich, die aus der abgetasteten Vorlage gewonnen wurden, und damit eine Korrektur der Meßwerte, die zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine für die konturgenaue Bearbeitung eines der Vorlage entsprechenden realen Objektes dienen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise ein Bearbeitungsplotter dienen, der einen Werkzeugwagen für die Aufnahme eines Schneidstichels, eines Fräsers o. ä. aufweist und an dem ein Meßkopf vorgesehen ist, wobei der Meßkopf einen fokussierten Lichtzeiger für gebündeltes Licht, etwa einen Laserstrahl, aufweist, mit dessen Hilfe die auf der Vorlage befindlichen Paßpunkte punktgenau abgetastet werden können.

Die Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Bearbeitungsplotters zur Durchführung des Verfahrens erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 2.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 2 erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in der Draufsicht einen Bearbeitungsplotter. Die plane Arbeitsfläche (1) ist Träger für die zu vermessenden Vorlagen und anschließend zu bearbeitenden platten- oder blattförmigen Materialien. Sie wird überspannt von einer motorisch bewegbaren Querschiene (2) für Bewegungen der x-Achse, an der ein ebenfalls motorisch bewegbarer Werkzeugwagen (3) für Bewegungen der y-Achse seitlich angebracht ist. Die Querschiene und der Werkzeugwagen bilden zusammen ein Auftragesystem, sodaß mit Hilfe einer Lageregelung jede Position auf der Arbeitsfläche angefahren werden kann.

Der Werkzeugwagen dient zur Aufnahme verschiedener Werkzeuge, wie Schneidstichel, Fräser, Laser und anderen zur konturgenauen Bearbeitung z. B Ausschneiden der auf der Arbeitsfläche festgelegten Vorlagen.

Neben den Werkzeugen befindet sich in definiertem Abstand zu den Bearbeitungsachsen der Werkzeuge der Meßkopf (4), von dem aus ein Strahl gebündelten Lichtes, z. B. Laserlicht senkrecht auf die Vorlage gelenkt wird, um Paßmarken und andere geeignete Positionen auf der Vorlage punktgenau anzufahren.

Fig. 2 zeigt eine auf die plane Arbeitsfläche aufgelegte zu bearbeitende Vorlage, die verschiedene aufgedruckte Bilder aufweist, die konturgenau ausgeschnitten werden sollen.

Auf der Vorlage sind drei Paßpunkte aufgedruckt, die zueinander einen rechten Winkel bilden und deren zwei äußere Paßpunkte, hier mit links oben und rechts unten bezeichnet, bezogen auf den Ursprung ein festes Maß, Abstand a und Abstand b, aufweisen.

Evtl. Abweichungen vom rechten Winkel und von den festen Maßen, sind aus den vorangegangenen Produktionsschritten, wie z. B. Projizieren und Drucken entstanden. Diese Abweichungen werden durch punktgenaues Anfahren der Paßpunkte mit dem gebündelten Lichtstrahl und Ermittlung der Positionswerte mit dem Meßsystem, das Bestandteil der Lageregelung des Auftragesystems ist, ermittelt. Es kann danach ein Soll-Ist-Vergleich zwischen den im Computer gespeicherten Idealdaten und den am Objekt gemessenen Daten erfolgen, deren Ergebnis zu einer Koodinatentransformation der Computerdaten in dem Computerspeicher selbst oder aber bei der Ansteuerung der Maschine aus dem Computer genutzt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Ermittlung von Meßwerten aus einer abzutastenden Vorlage und Verwendung der gewonnenen Meßwerte zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine zur konturgenauen Bearbeitung eines realen Objektes entsprechend der Vorlage, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorlage als Paßpunkte dienende Marken vorhanden sind, deren genaue räumliche Zuordnung bekannt ist, und daß aus einem Vergleich der durch Abtastung gewonnenen Meßdaten der Marken mit in einem Computer gespeicherten Idealdaten der Marken Korrekturdaten gewonnen werden, mit deren Hilfe die gewonnenen Meßwerte zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine korrigiert werden.
  2. 2. Bearbeitungsplotter zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit einem Werkzeugwagen (3) zur Aufnahme eines Werkzeugs und eines Meßkopfes (4) zur Vermessung von Druckvorlagen, Zeichnungen o. ä. bezüglich Lage und Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (4) einen fokussierten Lichtzeiger für gebündeltes Licht aufweist.
  3. 3. Bearbeitungsplotter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gebündelte Licht ein Laserstrahl ist.
  4. 4. Bearbeitungsplotter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugwagen (3) in x- und y-Richtung verfahrbar ist.






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