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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung, die ein intelligentes
Auslegungs-, Planungs- und Herstellungssystem für gebogene Metallbleche aufweist.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Biegevorrichtung, die eine
Einrichtung zum Ausführen
von Anordnungsvorgängen
in der Biegevorrichtung aufweist.
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Die 1–3 zeigen
in einer vereinfachten Darstellung das Beispiel einer herkömmlichen
Bearbeitungsstation 10 zum Biegen eines Blechteils (Werkstücks) 16,
die von einem manuell erzeugten Programm gesteuert wird, das heruntergeladen
und zu verschiedenen Steuergeräten übertragen
wurde, die innerhalb der Bearbeitungsstation zur Verfügung stehen.
Die gezeigte Bearbeitungsstation zum Biegen 10 ist eine
Bearbeitungsstation BM100 Amada.
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(a) Die Gerätetechnik und ihre Arbeitsweise
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1 zeigt
eine vereinfachte Gesamtansicht der Bearbeitungsstation zum Biegen 10. 2 zeigt
eine Teilansicht einer Abkantpresse 29, die zur Ausführung einer
Biegung an einem Werkstück 16 eingestellt
ist. Die in 2 gezeigten Elemente sind ein
Roboterarm 12 mit einem Roboterarmgreifer 14,
der ein Werkstück 16 erfasst,
ein Stempel 18, der von einem Stempelhalter 20 gehalten
wird, und ein Gesenk 19, das auf einer Gesenkschiene 22 angebracht
ist. Links von Stempel 18 und Gesenk 19 ist ein
Rückanschlagmechanismus 24 angedeutet.
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Wie
in 1 gezeigt, weist die Bearbeitungsstation zum Biegen 10 vier
wichtige mechanische Bestandteile auf: eine Abkantpresse 29 zum
Biegen von Werkstück 16;
einen programmgesteuerten Manipulator (Roboter) mit fünf Freiheitsgraden
(5DOF) 12 zum Handhaben und Positionieren des Werkstücks 16 in
der Abkantpresse 29; eine Beschickungs- und Entnahmevorrichtung
für Material
(L/UL) 30 zum Zuführen
eines unbearbeiteten Werkstücks
und Positionieren desselben an einer Stelle, an der Roboter 12 es
ergreifen kann, und zur Entnahme fertiggestellter Werkstücke; und
einen Repositioniergreifer 32 zum Halten von Werkstück 16,
während
Roboter 12 seinen Haltegriff wechselt.
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Die
Abkantpresse 29 weist mehrere Bestandteile auf, wie in
den 1–3 gezeigt.
Betrachtet man 3, so weist Abkantpresse 29 mindestens
ein Gesenk 19, das sich auf einer Gesenkschiene 22 befindet, und
mindestens ein zugehöriges
Stempelwerkzeug 18 auf, das von einem Stempelwerkzeughalter 20 gehalten wird.
Abkantpresse 29 enthält
des weiteren einen Rückanschlagmechanismus 24.
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Wie
in 2 gezeigt, besitzt der Roboterarm 12 einen
Roboterarmgreifer 14, der benutzt wird, um Werkstück 16 zu
ergreifen. Wie in 1 gezeigt, besitzt die Beschickungs-
und Entnahmevorrichtung für
Material 30 mehrere Saugnäpfe 31, die eine nach
oben gerichtete Saugwirkung erzeugen, um ein Werkstück aus Blech 16 anzuheben,
und damit ermöglichen,
dass Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Material 30 Werkstück 16 an
Greifer 14 von Roboter 12 weitergibt und anschließend ein
fertiggestelltes Werkstück 16 von Robotergreifer 14 entnimmt
und das fertiggestellte Werkstück
abführt.
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Im
Betriebszustand wird Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Material 30 ein
unbearbeitetes Werkstück 16 aus
einem Behälter
(nicht gezeigt) herausheben und Werkstück 16 hochheben und
zu einer Stelle befördern,
an der es von Greifer 14 des Roboters 12 ergriffen
werden kann. Roboter 12 steuert sich dann selbst zu einer
Position, die einer bestimmten Biegebühne entspricht, die sich in
der Bearbeitungsstation zum Biegen 10 befindet. Betrachtet
man die 1 und 3, so
stellt Bühne
1 die Bühne
am äußersten
linken Abschnitt der Abkantpresse 29 dar, und Bühne 2 liegt
auf der Gesenkschiene 22 rechts von Bühne 1.
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Wenn
die erste Biegung an Bühne
1 auszuführen
ist, wird Roboter 12 das Werkstück 16 zu Bühne 1 bringen
und, wie in 2 gezeigt, Werkstück 16 in
der Abkantpresse 29 an eine Stelle zwischen Stempelwerkzeug 18 und
Gesenk 19 steuern, bis es einen Anhalteteil des Rückanschlagmechanismus 24 erreicht
und berührt.
Mit Hilfe des Rückanschlagmechanismus 24 wird
die Position von Werkstück 16 durch
Roboterarm 12 eingestellt. Dann wird an Bühne 1 mit
Werkstück 16 ein
Biegevorgang ausgeführt.
Bei der Ausführung
des Biegevorgangs bewegt sich Gesenkschiene 22 (längs einer
Achse D) nach oben, wie in 2 durch
den Richtungspfeil A angedeutet wird. Wenn Stempelwerkzeug 18 und
Gesenk 19 gleichzeitig Werkstück 16 berühren, so
dass Werkstück 16 eine
relativ stabile Position in Abkantpresse 29 einnimmt, löst Greifer 14 seinen
Haltegriff an Werkstück 16,
und Roboter 12 fährt
Greifer 14 von Werkstück 16 weg.
Abkantpresse 29 vollendet dann das Biegen von Werkstück 16,
indem sie die Aufwärtsbewegung
von Gesenk 19 so lange fortsetzt, bis die richtige Biegung
erzeugt worden ist.
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Sobald
sich Gesenk 19 mit Stempelwerkzeug 18 im Eingriff
befindet und Wekstück 16 in
seinem gebogenen Zustand hält,
wird Roboterarm 12, bevor Gesenk 19 durch Absenken
der Abkantpresse 29 ausgerückt wird, seinen Roboterarmgreifer 14 neu
positionieren, um Werkstück 16 zu
halten. Sobald Greifer 14 Werkstück 16 halt, wird Gesenk 19 durch
Entlastung von Abkantpresse 29 ausgerückt. Roboter 12 steuert
und positioniert dann Werkstück 16 neu,
um die nächste
Biegung in der speziellen für
Werkstück 16 programmierten
Abfolge von Biegungen vorzunehmen. Die nächste Biegung in der Abfolge
von Biegungen kann entweder an derselben Bühne oder an einer anderen Bühne, z.
B. Bühne
2, ausgeführt
werden, je nach Art der auszuführenden
Biegungen und der in Abkantpresse 29 vorhandenen Werkzeugbestückung.
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In
Abhängigkeit
von der nächsten
vorzunehmenden Biegung und der Gestalt von Werkstück 16 kann es
sich erforderlich machen, die Griffposition von Greifer 14 neu
einzustellen. Der in 1 gezeigte Repositioniergreifer 32 steht
zu diesem Zweck zur Verfügung.
Bevor die nächste
Biegung, für
die eine Repositionierung von Robotergreifer 14 erforderlich
ist, ausgeführt
wird, wird Werkstück 16 von
Roboter 12 zum Repositioniergreifer 32 gebracht.
Repositioniergreifer 32 wird dann Werkstück 16 ergreifen,
so dass Robotergreifer 14 Werkstück 16 an einer für die nächste Biegung
oder Abfolge von Biegungen geeigneten Stelle neu ergreifen kann.
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(b) Das Steuersystem
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Die
in 1 dargestellte Bearbeitungsstation zum Biegen 10 wird
von mehreren Steuervorrichtungen gesteuert, die getrennt untergebracht
sind; dazu gehören
eine MM20-CAPS-Schnittstelle 40,
ein Steuergerät für die Abkantpresse 42,
ein Steuergerät
für den
Roboter 44 und ein Steuergerät für die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 46.
Das Steuergerät
für die
Abkantpresse 42 besteht aus einem Abkantpressen-Steuergerät NC9R,
und das Steuergerät
für den
Roboter 44 ist ein Roboter-Steuergerät 25B, die beide von
Amada geliefert werden. Sowohl das Steuergerät für die Abkantpresse 42 als
auch das Steuergerät
für den
Roboter 44 besitzen ihre eigene Zentraleinheit und Programmierumgebung.
Das Steuergerät
für die
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 46 umfasst ein selbständiges Programmierbares
Logiksteuergerät
(PLC) und ist mit den jeweiligen Konsolen für das Steuergerät für die Abkantpresse 42 bzw.
das Steuergerät
für den
Roboter 44 fest verdrahtet.
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Jedes
einzelne der Steuergeräte 42, 44 und 46 hat
einen andersartigen Bus, eine andersartige Architektur und einen
anderen Hersteller. Sie werden in erster Linie durch parallele I/O(Eingangs-/Ausgangs-)-Signale
koordiniert. Serielle Schnittstellen stehen für die Übertragung von Biegungs- und
Roboterprogrammen zu den Steuergeräten zur Verfügung, von
denen jedes auf andere Weise programmiert wird. Zum Beispiel werden Logikdiagramme
benutzt, um das PLC des Steuergeräts für die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 46 zu
programmieren, und RML (Reality Modeling Language, Programmiersprache
für Realitätsmodellierung) wird
zum Programmieren des Steuergeräts
für den
Roboter 44 verwendet.
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(c) Der Konstruktions- und Fertigungsprozess
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Der
gesamte Konstruktions- und Fertigungsprozess für das Biegen von Blech umfasst
mehrere Schritte. In typischer Weise wird ein zu fertigendes Bauteil
zuerst mit Hilfe eines geeigneten CAD-Systems konstruiert. Dann
wird ein Plan erzeugt, der die zu verwendende Werkzeugausrüstung und
eine Abfolge von auszuführenden
Biegungen festlegt. Sobald die erforderliche Werkzeugausrüstung festgelegt
ist, wird ein Bediener damit beginnen, die Bearbeitungsstation zum
Biegen zu installieren. Wenn die Bearbeitungsstation zum Biegen
installiert ist, wird der Plan ausgeführt, d. h. ein Werkstück wird
zugeführt,
und der Betrieb der Bearbeitungsstation zum Biegen wird so gesteuert,
dass die vollständige
Abfolge von Biegungen an einem unbearbeiteten Werkstück aus Blech
ausgeführt
wird. Die Ergebnisse der ersten Arbeitsgänge der Biegestation werden dann
an den Konstruktionsschritt zurückgemeldet,
wo geeignete Modifikationen an der Konstruktion des Bauteils im
Hinblick auf die tatsächliche
Arbeitsweise des Systems vorgenommen werden können.
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Beim
Planungsschritt wird ein Plan für
die Bearbeitungsstation zum Biegen 10 entwickelt, um das
System so zu konfigurieren, dass es eine Abfolge von Biegeoperationen
ausführt.
Benötigte
Teile müssen
ausgewählt
werden, darunter geeignete Gesenke, Stempelwerkzeuge, Greifer und
dergleichen. Außerdem
muss die Abfolge von Biegungen festgelegt werden, wozu das Einordnen
und die Auswahl von Biegungen gehört, die von der Bearbeitungsstation
zum Biegen 10 durchzuführen
sind. Bei der Auswahl der Geräteteile
und der Festlegung der Abfolge von Biegungen sowie von anderen Parameter
wird Software für
den Betrieb von Bearbeitungsstation zum Biegen 10 generiert,
so dass die Bearbeitungsstation zum Biegen 10 automatisch
verschiedene Arbeitsgänge
des Biegeprozesses ausführen
kann.
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Ein
Plan für
eine Bearbeitungsstation BM100 zum Biegen umfasst generierte Software,
wie z. B. ein Abkantpressen-Programm NC9R und ein Roboterprogramm 25B in
RML Jedes dieser Programme kann mit Hilfe einer mit einem CAD-System
erzeugten Konstruktion eines Ausgangsteils erzeugt werden. Sowohl
das Roboterprogramm als auch das Biegeprogramm müssen manuell entwickelt werden
und sind ziemlich arbeitsaufwendig. Früher entwickelte Programme werden
nach der Anzahl der Biegungen und/oder nach den Richtungen der Biegungen
klassifiziert. Ingenieure prüfen
die Art jedes Teils, um festzustellen, ob früher entwickelte und klassifizierte
Programme verwendet werden können
oder ob ein neues Programm geschrieben werden muss. Da jedoch jedes
klassifizierte Programm typischerweise nur einen engen Bereich von
akzeptablen Abmessungen eines Bauteils zuläßt, müssen die Ingenieure häufig neue
Programme schreiben. Das endgültige Roboterprogramm
in RML wird, wenn es vollständig
ist, von dem MM20-CAPS-System 40 kompiliert, heruntergeladen
und zu Steuergerät
für den
Roboter 44 übertragen.
Das Biegeprogramm wird an einer Steuertastatur, die am Steuergerät für die Abkantpresse 42 hängt, eingegeben
und von Fehlern bereinigt. Nachdem das Roboter- und das Biegeprogramm
ins System eingegeben worden sind, führt ein Bediener mehrere manuelle Arbeitsgänge durch,
um mit dem System all die verschiedenen auszuführenden Arbeitsgänge durchzugehen. Zum
Beispiel wird ein Bediener manuell eine Handtastatur des Robotersteuergeräts bedienen,
um den Roboter manuell zur Beschickungs- und zur Entnahmeposition
zu bewegen, worauf die Schnittstellenkonsole 40 die richtigen
Positionen in das endgültige
RML-Programm einspeichert,
das dann kompiliert, heruntergeladen und zum Steuergerät für den Roboter 44 übertragen
wird. Außerdem
kann der Bediener bei der Erzeugung des Biegeprogramms das System
so steuern, dass es der geplanten Biegungsabfolge folgt, um die
Werte für
die Positionen des Rückanschlags
(L-Achse) und der Gesenkschiene (D-Achse) zu bestimmen.
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(d) Intelligente Fertigungsstationen
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Es
sind verschiedene Vorschläge
gemacht worden, um viele der Nachteile bei früheren Systemen, wie der Biegestation
BM100 von Amada, zu beseitigen, und es sind Forschungsarbeiten auf
dem Gebiet intelligenter Fertigungsstationen durchgeführt worden.
Einige der vorgeschlagenen Merkmale intelligenter Bearbeitungsstationen
zum Biegen von Blech waren Merkmale wie offene Architektur, einschließlich offener
Systemkonfigurationen und verteilter Entscheidungsfindung, und verbesserte
Systeme der rechnerunterstützten
Konstruktion und geometrischen Modellierung.
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Auf
der Jährlichen
Wintertagung der ASME 1992 über
Erfahrungsgestützte
Prozessautomatisierung wurde am 13. November 1992 von David Alan
Boume ein Vortrag mit dem Titel „Intelligent Manufacturing Workstations" (Intelligente Fertigungsstationen)
gehalten. In dem Vortrag wird eine intelligente Fertigungsstation
als ein in sich geschlossenes System definiert, das eine neue Konstruktion
für ein
Bauteil übernimmt
und es automatisch fertigt. Es wird dargelegt, dass der Prozess
automatisierte Installation, Teilprogrammierung, Steuerung und Rückkopplung
zur Konstruktion umfasst.
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Der
Vortrag erörtert
mehrere Komponenten einer kompletten intelligenten Fertigungsstation,
einschließlich
solcher Merkmale wie offene Architektur, Verwendung von Software- Moduln, die über eine
auf Abfrage basierende Sprache miteinander kommunizieren, Bauteilkonstruktion,
Arbeitsablaufplanung, Steuerung der Fertigungsstation und geometrische
Modellierung.
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(1) Offene Architektur
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Man
hat erkannt, dass eine effektive intelligente Fertigungsstation
offene Software, eine offene Steuerungseinrichtung und eine offene
Mechanismusarchitektur aufweisen sollte. Das heißt, ein Werkzeugmaschinennutzer,
der eine derartige Station betreibt, muss in der Lage sein, Erweiterungen
an der Software, der Steuerungseinrichtung und den Mechanismusarchitekturen
der Station vorzunehmen, um ihre Funktionen zu verbessern.
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(2) Software-Moduln, die mit auf Abfrage
basierender Sprache arbeiten
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In
dem erwähnten
Vortrag von David Bourne sind Software-Moduln für den Einsatz in einer intelligenten
Fertigungsstation vorgeschlagen worden. Derartige Moduln würden an
den Grenzen von Wissensgebieten entlang verteilt, die in der industriellen
Praxis definiert worden sind, dazu gehören z. B. Werkzeugausrüstung, Betriebsablauf,
Programmierung, Planung und Konstruktion. Die Software-Moduln wären verantwortlich
für das
Verstehen von Befehlen und Datenspezifikationen sowie für die Beantwortung
von Fragen auf ihrem eigenen Spezialgebiet. Ein bestimmter Modul
könnte
so beschaffen sein, dass er von anderen Moduln Informationen anfordert,
damit er hinreichende Informationen zur Verfügung hat, um die ihm zugewiesenen
Probleme zu lösen,
in einer Standardsprache zu kommunizieren und mehrere Problemen
zugleich zu bearbeiten. Zusätzlich würde jeder
einzelne Modul wissen, welcher andere Modul um Information zu befragen
und zu bitten sei, Hilfestellung bei der Formulierung einer Frage
für den
empfangenden Modul zu geben. Die im genannten Vortrag vorgeschlagene
allgemeine Architektur der Software wird in 4 dargestellt.
Die vorgeschlagene Architektur umfasst einen Konstrukteur 50,
einen Planer für
die Biegungsabfolge 52, einen Modul für Abfolgeplanung, Ausführung und
Fehlerbearbeitung 54, einen Modellierer 56, einen
Modul für
Sensorinterpretation 58, einen Modul für Prozesssteuerung 60 und
einen Modul für
Halten und Festspannen 62. Ein jeder der Moduln für Sensorinterpretation 58,
Prozesssteuerung 60 und Halten und Festspannen 62 ist
mit externen Maschinen- und Sensortreibern 64 gekoppelt.
Ein Teilsystem Steuerung 68 wird von mehreren der Moduln
gebildet, einschließlich
des Moduls für
Abfolgeplanung, Ausführung
und Fehlerbearbeitung 54, des Modellierers 56 und
der Moduln für
Sensorinterpretation 58, Prozesssteuerung 60 und
Halten und Festspannen 62. Hier wird Teilsystem Steuerung 68 so
dargestellt, dass es innerhalb eines Betriebssystems Chimera implementiert
ist. Alle Moduln können
mit anderen Werkssystemen 66 verbunden werden, darunter
z. B. Systeme für
Fristenplanung, Betriebsabläufe
und Prozessplanung.
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(3) Konstruktionswerkzeuge
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Es
sind Versuche mit Konstruktionswerkzeugen durchgeführt worden,
die laufend die Beziehung zwischen einem Ausgangsteil und einem
Fertigteil gestalten, angewandt auf das Biegen von Metallblech;
diese Versuche werden in dem genannten Vortrag erwähnt und
von C. Wang in „A
Parallel Designer for Sheet Metal Parts", Mechanical Engineering Masters Report,
Camegie Mellon (1992), beschrieben. Die Konstruktionsinformationen,
die in dreidimensionaler oder in ebener zweidimensionaler Darstellung
beschrieben werden können, werden
automatisch mit einer weiteren Darstellung des sich entwickelnden
Teils (parallel dazu) beibehalten. Auf diese Weise wird eine Verbindung
zwischen jedem einzelnen Merkmal des ursprünglichen Ausgangsteils und
des Fertigteils aufrechterhalten.
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(4) Das Planungssystem
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Sobald
die Konstruktion vollendet ist, erzeugt typischerweise ein Planer
einen Plan, der später
verwendet wird, um den Fertigungsprozess durchzuführen. Der
Plan enthält
mehrere Anweisungen in bezug auf die Abfolge der maschinellen Arbeitsgänge zur
Fertigung des gewünschten
Teils. Ein optimaler Plan wird zu einer Verringerung der Installationszeit,
einer Verringerung der Menge des Abfalls nach der Fertigung der
Teile, einer Verbesserung der Bauteilqualität und einer Steigerung der
Fertigungsrate führen.
Um solche Vorteile zu erzielen, empfiehlt der erwähnte Vortrag,
so viel spezifisches Wissen wie möglich vom Planer getrennt zu
halten, so dass der Planer leicht an unterschiedliche Maschinen
und Verfahren angepaßt
werden kann. Es wird somit ein „auf Anfrage basierendes" Planungssystem vorgeschlagen,
das den Schwerpunkt bei der Arbeit des Planers auf das Befragen
von Experten verschiebt anstatt zu versuchen, als selbständiger Experte
zu handeln.
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(5) Steuerung der Fertigungsstation
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Im
erwähnten
Vortrag wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung eine fertig
lieferbare technische Bearbeitungsstation UNIX als zentrale Berechnungseinrichtung
nutzt. Die Bearbeitungsstation kann in ihrer Rückwand ein Erweiterungsregal
mit Spezialtafeln und eine zusätzliche
Zentraleinheit aufweisen, die mit einer Echtzeitversion des UNIX-Betriebssystems
namens CHIMERA-II läuft.
Siehe z. B. STEWART u. a., Robotics Institute Technical Report,
Titel: „CHIMERA
II: A Real Time UNIX-Compatible Multi-processor Operating System
for Sensor Based Control Applications", Camegie Mellon, CMU-RI-TR-89-24 (1989).
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(6) Geometrische Modellierung
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Die
geometrische Modellierung ist eine wichtige Komponente in intelligenten
Fertigungstationen zur maschinellen Bearbeitung. Im Rahmen eines
Projekts im Institut für
Robotertechnik an der Camegie-Mellon-Universität ist mit mehreren Modellierem
experimentiert worden. Ein geometrischer Modellierer mit der Bezeichnung „NOODLES" ist für den Einsatz
als Modellierer in einer intelligenten Fertigungsstation vorgeschlagen
worden. Der NOODLES-Modellierer wird von GURSOZ u. a. in „Boolean
Set operations an non-manifold boundary representation objects" in Computer Aided
Design, Butterworth-Heinenmann LTD., Bd. 23, Nr. 1, Januar 1991,
diskutiert. Das System NOODLES macht weit weniger Annahmen dazu,
was gültige
Kantentopologien darstellt, und umgeht auf diese Weise Probleme
bei anderen Modellierungssystemen, die in unendliche Schleifen eintreten
würden,
wenn die Kantentopologie eines geometrischen Modells Systemannahmen
verletzen würde.
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5. Begriffsdefinitionen
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Aus
Gründen
der Eindeutigkeit und um Lesern zu helfen, die vorliegende Erfindung
zu verstehen, werden die folgenden hier benutzten Begriffe und Kurzwörter definiert.
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Biegevorrichtung/Bearbeitungsstation
zum Biegen – eine
Bearbeitungsstation oder Vorrichtung zur Ausführung moderner Aufgaben der
Bearbeitung von Metallblech einschließlich Biegearbeiten.
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Biegen
von Platten aus verformbarem Material – Bearbeitung von Platten aus
verformbarem Material, wie z. B. Metallblech, einschließlich und
nicht beschränkt
auf: Biegen im aufsteigenden Luftstrom, V-Biegen, R-Biegen, Umschlagen,
Falzen, Prägen,
Bearbeitung von Böden,
Biegestanzen, Abstreifen (Wiping), Abkanten, Schablonenbiegen, Biegen
nach Kundenwünschen
usw.
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Arbeitsablaufplan – eine Abfolge
von Arbeitsgängen,
die von einer Umformeinrichtung für Bauteile auszuführen sind,
um aus einem Stück
unfertigen Materials ein Fertigteil herzustellen. Im Rahmen der
Planung der Abfolge von Biegungen umfasst ein Arbeitsablaufplan
(Plan der Abfolge von Biegungen) eine Abfolge von Arbeitsgängen, die
von einer Biegevorrichtung auszuführen sind, um Werkstücke zu biegen,
die aus Platten verformbaren Materials bestehen, wobei die Abfolge
von Arbeitsgängen
eine Abfolge von Biegungen umfasst, die ale Biegungen enthält, die
zur Herstellung eines fertig gebogenen Werkstücks erforderlich sind.
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Teilplan
(Unterplan) – ein
Teil eines vollständigen
Arbeitsablaufplans. Im Zusammenhang mit der Planung der Abfolge
von Biegungen enthält
ein Teilplan einen Teil der Informationen, die benötigt werden,
um eine Bearbeitungsstation zum Biegen/Biegevorrichtung zu installieren
und/oder zu steuern.
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Im
Hinblick auf die vorherigen Ausführungen
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Biegen zu schaffen, die Anordnungsvorgänge in einer Vorrichtung zum
Biegen effektiver vornimmt.
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Diese
Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch eine
Vorrichtung zum Biegen, wie im Anspruch 1 definiert, gelöst.
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Vorzugsweise
weist die Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Positionieren
des Führungsteiles auf,
um in einer bestimmten Position entlang der Werkzeugschiene und
innerhalb eines bestimmten Abstandes von der Werkzeugschiene zu
sein, wodurch ein Werkzeug einer Bearbeitungsstufe anliegend gegen
das Führungsteil
ausgerichtet werden kann, um die Bearbeitungsstufe entlang der Schiene
richtig zu positionieren.
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Weiterhin
weist das Führungsteil
vorteilhafterweise einen Rückanschlagfinger
einer Vorrichtung zum Ausführen
des Rückanschlages
beim Einbringen eines Werkstücks
in die Biegevorrichtung auf.
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Es
wird noch weiter bevorzugt, dass jede der Bearbeitungsstufe eine
Mehrzahl von Segmenten entlang der Schiene aufweist.
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Weiter
wird bevorzugt, dass die Vorrichtung vorgesehen ist, während des
Anordnungsvorgangs einen Schritt des automatischen Positionierens
des Rückanschlagfingers
an einer besonderen Kante von jeder Stufe entlang der Schiene auszuführen.
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Entsprechend
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
ist die Vorrichtung vorgesehen, während des Anordnungsvorganges
einen Schritt des Positionierens des Rückanschlagfingers an einer
linken Kante eines Werkzeuges auszuführen, worauf ein erstes Werkzeugsegment
entlang der Werkzeugschiene und gegen den Rückanschlagfinger anliegend
zur Ausrichtung anliegend platziert wird, bevor die Segmente weiter
an der Werkzeugschiene platziert und befestigt werden.
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Außerdem ist
die Steuereinrichtung vorzugsweise mit einem Ausrichtungs-Steuerungsmodul
versehen, das eine Vorrichtung zum Anleiten einer Rückanschlags-Servo-Steuerung
enthält,
um die Rückanschlagfinger
zu einem oder zu mehreren besonderen Bühnenorten zu bewegen.
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Darin
ist vorzugsweise die Steuerungsvorrichtung mit einer Schnittstelle
versehen, die die Rückanschlags-Servo-Steuerung
enthält.
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Entsprechend
eines noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles ist die Steuerungseinrichtung mit
einem Rückanschlags-Ziel-Modul
versehen, das eine Rückanschlagsfinger-Werkzeugausrichtungsfunktion
aufweist, die in der Lage ist, die Rückanschlags-Servo-Steuerung durch den
Gebrauch des Rückanschlags-Vorrichtungsantriebs
des zweiten Niveaus zu aktivieren und zu steuern, die ihrerseits
mit einem passenden Vorrichtungsantrieb des Niveaus 1, z. B. einem
I/O-Vorrichtungsantrieb, im Wechselspiel ist, die mit einer I/O-Karte,
verbunden mit einer Rückanschlagsvorrichtung
der Biegevorrichtung, im Wechselspiel ist.
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Auch
ist die Vorrichtung vorzugsweise versehen mit einem Schritt des
Ausrichtens der Segmente des Werkzeugstempels, so dass sie richtig
innerhalb des Stempelhalters abgedichtet sind und den zugehörigen Werkzeugsegmenten
entsprechen.
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Darin
ist vorzugsweise die Vorrichtung vorgesehen, um während des
Schritts des Ausrichtens der Werkzeugsegmente der Biegevorrichtung
zu arbeiten, so dass die Segmente und die entsprechenden Werkzeugsegmente
mit einer festgelegten Größe einer
Kraft gegeneinander gepresst werden.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung vorgesehen, um einen Einstellschritt eines Beschickers/Entladers auszuführen, so
dass die Saugfüße derselben
in Bezug auf das Werkstück
richtig positioniert werden.
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Noch
genauer ist ein Rückanschlagsziel
vorgesehen, das wesentliche Bewegungsfunktionen und/oder Sensor-basierte
Bewegungsfunktionen, insbesondere ein Finden der Teilekante und
eine abgesicherte Bewegungsfunktion aufweist.
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Überdies
weist die Vorrichtung vorzugsweise ein CAD-System, einen Biege-Abfolgeplaner,
eine Mehrzahl von Experten und einen Zuordner auf, die durch Hardware
und Sensoren über
eine Schnittstelle verbunden sind.
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Vorteilhafterweise
ist die Biegevorrichtung vorgesehen, um einen Plan zu erzeugen,
der die Abfolge aufweist, die von einer Biegevorrichtung durchzuführen sind,
um Werkstücke
zu biegen, die aus Platten aus verformbarem Material bestehen. Die
Biegevorrichtung besitzt einen Greifer zum Erfassen eines Werkstücks während des
Ausführens
einer Biegung, und die Abfolge der Arbeitsschritte umfaßt eine
Reihe von N-Biegungen zur Herstellung eines fertig bearbeiteten
Werkstücks
aus einer Ausgangsplatte aus verformbarem Material. Die Vorrichtung
weist einen Vorschlagsmechanismus zum Vorschlagen, für einen
m-ten Arbeitsgang in der Abfolge von Arbeitsgängen, einer Anzahl von vorgeschlagenen
Arbeitsgängen
einschließlich
einer Anzahl von vorgeschlagenen Biegungen auf, die von der Vorrichtung
auszuführen
sind. Außerdem
enthält
die Vorrichtung einen Teilplanmechanismus zur Schaffung eines vorgeschlagenen
Teilplans, der zu jeder der vorgeschlagenen Biegung gehört, und
einen Erzeugungsmechanismus zur Erzeugung eines Plans, der eine
Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu (und einschließlich) einer
n-ten Biegung enthält,
indem jede Biegung in der Abfolge von Arbeitsgängen auf der Grundlage der
vorgeschlagenen Biegungen und des vorgeschlagenen Teilplans, der
zu jeder vorgeschlagenen Biegung gehört, ausgewählt wird.
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Weil
eine Abschätzeinrichtung
zur Veranschlagung der mit jeder einzelnen vorgeschlagenen Biegung verbundenen
Kosten bereitgestellt wird, kann die Erzeugungsvorrichtung einen
Plan erzeugen, der eine Abfolge von Biegungen von einer ersten bis
zu (und einschließlich)
einer n-ten Biegung aufweist, indem jede einzelne Biegung in der
Abfolge von Arbeitsgängen
auf der Grundlage der vorgeschlagenen Biegung, des vorgeschlagenen
Teilplans, der zu jeder vorgeschlagenen Biegung gehört, und
der mit jeder einzelnen vorgeschlagenen Biegung verbundenen eingeschätzten Kosten
ausgewählt
wird. Die mit einer n-ten Biegung in der Abfolge von N Biegungen
verbundenen eingeschätzten
Kosten können
einen Kostenanteil k aufweisen, der auf der Grundlage einer geschätzten Zeitdauer
berechnet wird, die die Biege Vorrichtung zur Vollendung eines oder
mehrerer Arbeitsgänge
der Biegung benötigen
wird. Die mit einer n-ten
Biegung in der Abfolge von N-Biegungen verbundenen eingeschätzten Kosten
können
einen Kostenanteil h aufweisen, der auf der Grundlage einer geschätzten Gesamtzeitdauer
berechnet wird, die die Biegevorrichtung zur Vollendung eines oder
mehrerer Arbeitsgänge
jeder einzelnen der restlichen Biegungen in der Abfolge von Biegungen
benötigen
wird, die auf die n-te Biegung folgen.
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Zu
dem einen oder den mehreren Arbeitsgängen der Biegung, die zeitlich
eingeschätzt
werden, um die Kostenanteile k und h zu berechnen, kann das Bewegen
des Werkstücks
von einer bei einer vorhergegangenen Biegung an der Werkzeugbühne eingenommenen
Position zu einer für
die betreffende Biegung vorgesehenen Position an der Werkzeugbühne gehören. Zu
dem einen oder den mehreren Arbeitsgängen einer gegebenen Biegung
kann auch beim Aufbau der Biegevorrichtung die Installation einer
zusätzlichen
Werkzeugbühne
gehören,
die erforderlich ist, um die gegebene Biegung auszuführen. Zu
dem einen oder den mehreren Arbeitsgängen einer gegebenen Biegung
kann auch die Repositionierung des Haltegriffs des Greifers am Werkstück vor der
Ausführung
der gegebenen Biegung gehören.
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Vorteilhafterweise
weisen der Vorschlagsmechanismus und der Erzeugungsmechanismus gemeinsam
einen Modul für
die Planung der Abfolge von Biegungen auf, und der Teilplanmechanismus
und der Abschätzmechanismus
weisen gemeinsam eine Anzahl von Expertenmoduln auf. Jeder einzelne
der Expertenmoduln kann den Teilplanmechanismus und den Abschätzmechanismus
betreiben, wenn der Vorschlagsmechanismus einen vorgeschlagenen
Arbeitsgang zur Ausführung
als m-ten Arbeitsgang innerhalb der Abfolge von Arbeitsgängen vorschlägt. Zu der
Anzahl von Expertenmoduln kann ein Modul Halteexperte gehören, der den
Teilplanmechanismus betreiben kann, um einen vorgeschlagenen Teilplan
zu liefern, der Informationen zu einer Stelle am Werkstück enthält, an der
der Greifer das Werkstück
während
der Ausführung
der Biegungen in der Abfolge von Biegungen halten kann. Zu der Anzahl
von Expertenmoduln kann ein Modul Halteexperte gehören, der
den Abschätzmechanismus
betreiben kann, um Haltekosten zu veranschlagen, die danach berechnet
werden, ob ein Haltegriff des Greifers am Werkstück vor Ausführung einer gegebenen Biegung
repositioniert werden muß.
Außerdem
kann zu der Anzahl von Expertenmoduln ein Modul Werkzeugexperte
gehören,
der den Teilplanmechanismus betreiben kann, um einen vorgeschlagenen
Werkzeugteilplan zu liefern, der Informationen über eine Stelle an einer Werkzeugbühne enthält, an der
das Werkstück
zwecks Ausführung
einer gegebenen Biegung in die Biegevorrichtung gebracht wird. Der
Werkzeugexperte kann auch in der Lage sein, den Abschätzmechanismus
zu betreiben, um Kosten auf der Grundlage einer Zeitspanne zur Installation einer
zusätzlichen
Werkzeugbühne,
die zur Ausführung
einer gegebenen Biegung benötigt
wird, beim Aufbau der Biegevorrichtung zu veranschlagen. Der Modul
Bewegungsexperte kann ebenfalls in der Lage sein, den Abschätzmechanismus
zu betreiben, um Kosten auf der Grundlage einer berechneten Fahrzeit
für die
Bewegung des Werkstücks
von einer Stelle der einen Biegung an der Werkzeugbühne zu einer
Stelle einer nächsten Biegung
an der Werkzeugbühne
zu veranschlagen.
-
In Übereinstimmung
mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Modul für
die Planung der Abfolge von Biegungen in der Lage sein, jeden einzelnen
der Expertenmoduln nach einem Teilplan und veranschlagten Kosten
abzufragen. Zusätzlich
kann ein jeder der Expertenmoduln in der Lage sein, auf eine Abfrage
zu antworten, indem er eine Speicherliste an den Modul für die Planung
der Abfolge von Biegungen zurückschickt,
wobei die Speicherliste eine Liste der Namen von Merkmalen und der
den jeweiligen Merkmalen entsprechenden Werte umfaßt, die
vom Modul für
die Planung der Abfolge von Biegungen zu speichern sind.
-
Vorteilhafterweise
enthält
die Steuerungseinrichtung einen Prioritätsmechanismus zur Festlegung
der Rangfolge (Priorität)
vorgeschlagener Biegungen im Einklang mit einer Biegeheuristik,
die auf der Grundlage der Geometrie des Werkstücks bestimmt wird. Der Erzeugungsmechanismus
kann einen Plan erzeugen, der eine Abfolge von Biegungen von einer
ersten bis zu (und einschließlich)
einer m-ten Biegung enthält,
indem er jede einzelne Biegung in der Abfolge von Arbeitsgängen auf
der Grundlage der nach Rangfolge geordneten vorgeschlagenen Biegungen
und des vorgeschlagenen Teilplans auswählt, der zu jeder vorgeschlagenen
Biegung gehört.
Der Prioritätsmechanismus
kann mit einem Mechanismus zur Verringerung der veranschlagten Kosten
einer Biegung mit hoher Priorität
und Erhöhung
der veranschlagten Kosten einer Biegung mit niedriger Priorität ausgestattet
sein. Außerdem
kann ein Bestimmungsmechanismus bereitgestellt werden, mit dem die Zeit,
die benötigt
wird, um mit der Biegevorrichtung auf der Grundlage des erzeugten
Plans ein oder mehrere Teile herzustellen, und die Durchführbarkeit
dieses Vorhabens bestimmt werden kann. Außerdem kann die Vorrichtung
mit einem Mechanismus zur Durchführung
von Berechnungen der Kosten für
die Herstellung eines gegebenen Postens von Teilen auf der Grundlage
der vom Bestimmungsmechanismus ermittelten Zeit versehen sein. Zusätzlich,
oder als Alternative, kann die Vorrichtung mit einem Mechanismus
zur Umkonstruktion des Teils auf der Grundlage der durch den Bestimmungsmechanismus
ermittelten Zeit und Durchführbarkeit ausgestattet
sein. Die Vorrichtung kann ferner mit einem Mechanismus zur Zeitplanung
der Fertigung mit der Biegevorrichtung in Abhängigkeit von der für die Herstellung
eines oder mehrerer Teile ermittelten Zeitdauer versehen sein.
-
Überdies
kann die zuvor beschriebene Steuerungseinrichtung ein rechnergestütztes Verfahren
zur Auswahl eines Greifers zum Halten eines Werkstücks auf.
Der Greifer wird für
den Einsäte
in einer Biegevorrichtung zum Biegen unfertiger Werkstücke, bei
denen es sich um Platten aus verformbarem Material handelt, ausgewählt. Das
Verfahren umfaßt
das Lesen von Informationen, die die Geometrie einer Reihe von zur
Auswahl stehenden Greifern beschreiben, die Zusammenstellung eines
Satzes verfügbarer
Greifer unter Ausschluß von
Greifern mit bestimmten unerwünschten
geometrischen Merkmalen und die Auswahl eines Greifers aus einem
Satz verfügbarer
Greifer. Der Greifer wird in Abhängigkeit
von der Breite des Greifers, der Länge des Greifers sowie der
Gelenkhöhe
des Greifers ausgewählt.
Der Greifer kann einen Greifer zum Halten des Werkstücks, während das
Werkstück
in einen Gesenkraum der Biegevorrichtung eingebracht und aus diesem entnommen
wird, enthalten. In diesem Zusammenhang kann das Verfahren einen
Schritt enthalten, bei dem für
einen jeden Greifer in dem Satz verfügbarer Greifer eine Anzahl
von Repos vorhergesagt wird, die gleich einer abgeschätzten Anzahl
dafür ist,
wie oft die Biegevorrichtung die Position wechseln muß, an der
der Greifer das Werkstück
hält, um
eine vollständige
Abfolge von Biegearbeitsgängen
am Werkstück
auszuführen.
Die kleinste vorhergesagte Anzahl von Repos wird dann bestimmt,
und der Satz verfügbarer
Greifer wird so angeglichen, daß er
diejenigen verfügbaren
Greifer enthält,
deren Anzahl von Repos gleich der kleinsten vorhergesagten Anzahl
von Repos ist, ehe (aus dem Satz verfügbarer Greifer) ein Greifer
in Abhängigkeit
von der Breite, Länge
und Gelenkhöhe
des Greifers ausgewählt
wird.
-
Der
Greifer kann alternativ einen Repogreifer zum Halten des Werkstücks, während ein
Roboter seinen Haltegriff am Werkstück wechselt, umfassen. Im Hinblick
darauf kann das Verfahren weiterhin einen Schritt aufweisen, bei
dem Datendarstellungen der jeweiligen Zwischenformen des Werkstücks für Situationen erzeugt
werden, in denen Reposchritte von der Biegevorrichtung auszuführen sind,
und bei dem die Zwischenformen benutzt werden, um zu bestimmen,
welche Greifer aus dem Satz verfügbarer
Greifer ausgeschlossen werden. Die Greifer, die unter Berücksichtigung
aller erzeugten Darstellungen von Zwischenformen das Werkstück nicht
sicher erfassen können,
werden aus dem Satz verfügbarer
Greifer ausgeschlossen.
-
Zusätzlich dazu
weist die zuvor beschriebene Steuerungseinrichtung ein rechnergestütztes Verfahren zur
Ermittlung einer Stelle auf, an der ein Greifer ein aus einer verformbaren
Platte bestehendes Werkstück halten
kann, während
eine Biegevorrichtung einen m-ten Arbeitsgang am Werkstück ausführt. Die
Biegevorrichtung führt
eine Abfolge von Arbeitsgängen
einschließlich
des m-ten Arbeitsgangs nach einem Biegeplan aus. Die Abfolge von
Arbeitsgängen
umfaßt
eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu (und einschließlich) einer
n-ten Biegung, und die Gestalt des Werkstücks nimmt mehrere Zwischenformen
an, während
die Biegevorrichtung die Abfolge von Biegungen ausführt. Ein
Satz topographischer Darstellungen wird erzeugt, indem wiederholt
entlang der Kanten des Werkstücks,
während
eine Variable i variiert wird, eine graphische Darstellung von Zonen
am Werkstück
erzeugt wird, innerhalb derer die Greiferstelle liegen kann, ohne die
Ausführung
eines i-ten Arbeitsgangs zu behindern. Es wird eine Entscheidung
getroffen, ob die Ausführung des
i-ten Arbeitsgangs behindert wird oder nicht, indem die Zwischenform
des Werkstücks
bei der Ausführung des
i-ten Arbeitsgangs in Betracht gezogen wird. Das Verfahren enthält weiterhin
den Schritt der Bestimmung der Überschneidung
aller geographischen Darstellungen innerhalb des Satzes, um dadurch
die Zonen zu ermitteln, die der gegebenen Anzahl von Arbeitsgängen in
der Abfolge von Arbeitsgän gen
gemeinsam sind. Der m-te Arbeitsgang kann das Wechseln des Haltegriffs
eines Roboters am Werkstück
zwischen einzelnen Biegungen in der Abfolge von Biegungen und/oder
die Ausführung
einer Biegung in der Abfolge von Biegungen umfassen.
-
Zusätzlich zu
dem zuvor Geschilderten kann die Steuerungseinrichtung ein rechnergestütztes Verfahren
zur Auswahl der in einer Biegevorrichtung zum Biegen eines Werkstücks enthalten,
das aus einer Platte aus verformbarem Material besteht, zu verwendenden
Werkzeugausrüstung.
Die Werkzeugausrüstung
umfaßt mindestens
ein Gesenk und einen Stempel, und die Biegevorrichtung führt mit
Hilfe der ausgewählten
Werkzeugausrüstung
eine Abfolge von Arbeitsgängen
aus, die eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis
zu (und einschließlich)
einer n-ten Biegung umfaßt.
Das Verfahren weist Schritte auf, bei denen Informationen gelesen
werden, die die Geometrie von Gesenken und Stempeln beschreiben,
und bei denen Sätze
geeigneter Gesenke und Stempel unter Ausschluß von Gesenken und Stempeln
gebildet werden, deren Kraftkapazität nicht ausreicht, das Werkstück zu biegen,
und die nicht in der Lage sind, die gewünschten Biegungen im Werkstück mit den
erwünschten
Winkeln und den erwünschten
Innenradien zustandezubringen. Außerdem enthält das Verfahren einen Schritt
der Auswahl eines geeigneten Gesenks und eines geeigneten Stempels,
die am besten den Anforderungen an Kraft, Biegewinkel und Innenradien
genügen,
wobei Stempel ausgeschlossen werden, die wahrscheinlich mit dem
Werkstück
kollidieren würden,
wie es durch Nichtbestehen eines geometrischen Kollisionstest ermittelt
wird.
-
Der
geometrische Kollisionstest kann durchgeführt werden, indem ein fertiges
dreidimensionales Werkstück
modelliert und für
jede Biegung in der Abfolge von Biegungen das modellierte fertige
dreidimensionale Werkstück
zwischen einem Modell eines jeden geeigneten Stempels und einem
Modell eines ausgewählten
Gesenks ausgerichtet angeordnet wird.
-
Es
kann ein rechnergestütztes
Verfahren zur Ermittlung einer Anordnung von Werkzeugbühnen entlang
einer Gesenkschiene einer Biegevorrichtung vorgesehen sein. Die
Biegevorrichtung ist dafür
eingerichtet, Werkstücke
zu biegen, die aus Platten aus verformbarem Material bestehen, indem
sie eine Abfolge von Arbeitsgängen
ausführt,
die eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu (und
einschließlich)
einer n-ten Biegung umfaßt.
Das Verfahren weist einen Schritt auf, bei dem über eine Anordnung einer Anzahl von
Bühnen
an der Gesenkschiene entlang entschieden wird und seitliche Begrenzungen
auf der Grundlage des Betrags berechnet werden, um den das Werkstück über eine
Seitenkante einer Werkzeugbühne
für die Biegungen
in der Abfolge von Biegungen hinausragt. Außerdem umfaßt das Ver fahren die Bestimmung
einer größten seitlichen
Begrenzung für
jede Seite der Bühne
und die abstandsmäßige Anordnung
benachbart angeordneter Bühnen
dergestalt, daß eine
Lücke zwischen
benachbarten Seitenkanten entsteht, die größer ist als oder gleich groß wie die
größere der
ermittelten größten seitlichen
Begrenzungen der benachbarten Seitenkanten.
-
Weiter
kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein zur Erzeugung eines
Plans und zur Steuerung einer Biegevorrichtung eine Abfolge von
Arbeitsgängen,
die von der Biegevorrichtung auszuführen sind, und die Biegevorrichtung
ist zum Biegen von Werkstücken
eigerichtet, die aus Platten aus verformbarem Material bestehen.
Die Abfolge von Arbeitsgängen
umfaßt
eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu (und
einschließlich)
einer n-ten Biegung zur Herstellung eines fertigen Werkstücks aus
einer Ausgangsplatte aus verformbarem Material. Das System enthält einen
Mechanismus für
die Installationsplanung zur Generierung der Abfolge von Biegungen
und eines Installationsteilplans, der Informationen hinsichtlich
der Art enthält,
in der die Biegevorrichtung zu installieren ist, ehe mit der ersten
Biegung in der Abfolge von Biegungen begonnen wird. Außerdem enthält das System
einen Absendemechanismus für
die Weitergabe des Installationsteilplans, sobald er generiert ist,
an ein Anzeigegerät
zur Meldung des Beginns der gemäß dem Installationsteilplan
auszuführenden
Installationsarbeiten. Weiterhin gibt es einen Vollendungsmechanismus
zum Erzeugen detaillierter Teilplaninformationen, um den Plan zu
vervollständigen,
nachdem der Installationsteilplan generiert worden ist. Zumindest
ein Teil der detaillierten Teilplaninformationen wird erzeugt, nachdem
der Beginn der Installationsarbeiten von dem Anzeigegerät gemeldet
worden ist. Der Installationsteilplan kann eine oder mehrere der
folgenden Arten von Informationen enthalten: Informationen zur Anordnung
von Werkzeugbühnen;
Informationen zu Gesenk- und Stempelprofilen der Werkzeugausrüstung, die
in der Biegevorrichtung eingesetzt werden sollen; Positionen von
Werkzeugbühnen
an einer Gesenkschiene der Biegevorrichtung; Informationen zur Art
des zu verwendenden Greifers für
die Handhabung des Werkstücks
im Verlauf der Abfolge von Biegungen; sowie Informationen zur Art
des zu verwendenden Repogreifers zum Halten des Werkstücks, während ein
Greifer zwischen den Biegungen der Abfolge von Biegungen seinen
Haltegriff am Werkstück wechselt.
-
Dadurch
kann die Absendevorrichtung eine Vorrichtung zur Weitergabe von
Anweisungen an einen Modul Zuordner enthalten, der die Ausführung automatisierter
Installationsarbeiten an der Biegevorrichtung steuert. Zusätzlich oder
als Alternative kann die Absendevorrichtung auch, oder alternativ
dazu, eine visuelle Darstellung der Installationsarbeiten erzeugen,
die an der Biegevorrichtung auszuführen sind, so daß ein Bediener
(Mensch) anhand dieser Darstellung die Installationsarbeiten ausführen kann.
-
Zusätzlich zu
der zuvor beschriebenen Steuerungseinrichtung und zu den Verfahren
kann ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf eine Steuerungseinrichtung gerichtet
sein, um Installationsarbeiten an einer Biegevorrichtung auszuführen, so
daß die
Biegevorrichtung zur Ausführung
von Biegearbeiten an Werkstücken
verwendet werden kann, die aus Platten verformbaren Materials bestehen.
Die Biegevorrichtung weist ein Gesenk, einen Haltemechanismus für das Stempelwerkzeug
und eine oder mehrere Werkzeugbühnen
auf. Jede Werkzeugbühne
weist ein auf der Gesenkschiene montiertes Gesenk und einen Werkzeugstempel
auf, der vom Haltemechanismus für
den Stempel gehalten wird. Das System umfaßt weiterhin einen Mechanismus
zum Empfang von Informationen hinsichtlich der Position jeder einzelnen
der einen oder mehreren Werkzeugbühnen an der Gesenkschiene und
einen Steuermechanismus für
die Steuerung einer Position eines Führungsglieds an zumindest einer
der Gesenkschienen und am Haltemechanismus für das Stempelwerkzeug auf der
Grundlage der erhaltenen Informationen, so daß zumindest eines der Gesenke
und der Werkzeugstempel in bezug auf das Führungsglied ausgerichtet werden
können
und daß sich
die so entstandene Werkzeugbühne
an einer gewünschten
Stelle entlang der Gesenkschiene befindet.
-
Der
Steuermechanismus kann in der Lage sein, das Führungsglied so zu positionieren,
daß es
sich an einer vorgegebenen Position entlang der Gesenkschiene und
innerhalb einer bestimmten Entfernung von der Gesenkschiene befindet,
so daß ein
Gesenk einer auszurichtenden Werkzeugbühne bis an das Führungsglied herangefahren
werden kann, um die Werkzeugbühne
entlang der Gesenkschiene genau zu positionieren. Das Führungsglied
kann einen Rückanschlagfinger
eines Mechanismus für
den Rückanschlag
beim Einbringen eines Werkstücks
in die Biegevorrichtung aufweisen.
-
Überdies
kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, um einen Plan zur
Steuerung einer Biegevorrichtung zum Biegen von Werkstücken abzuarbeiten,
die aus Platten verformbaren Materials bestehen. Der Plan umfaßt eine
Abfolge von Arbeitsgängen,
die von der Biegevorrichtung auszuführen sind. Ein Steuermechanismus
auf Sensorbasis steht für
die Ausführung
eines Arbeitsgangs einschließlich
des Transports eines Werkstücks
von einer Position zur anderen zur Verfügung, wobei die Biegevorrichtung
ein Ausgangssignal des Sensors nutzt, um die Bewegungen des Werkstücks zu modifizieren.
Ein Meßgerät mißt einen
Betrag, um den die Bewegung des Werkstücks aufgrund des Ausgangssignals
des Sensors mo difiziert wurde, und ein intelligenter Steuermechanismus
führt den
Arbeitsgang einschließlich
des Transports des Werkstücks
von einer Position zur anderen aus, ohne die Bewegung des Werkstücks anhand
eines Ausgangssignals des Sensors zu modifizieren. Der intelligente
Steuermechanismus steuert die Ausführung des Arbeitsgangs anhand
des vom Meßgerät gemessenen
Betrags.
-
Wie
zuvor erwähnt
worden ist, kann das erfinderische System für das Erzeugen eines Planes
ein intelligente Biegearbeitsstation-Umgebung/System vorsehen, das
leicht mit zusätzlicher
oder alternierender Gerätetechnik-
und software-Modulen höher
eingestuft und integriert werden kann. Demzufolge kann solch ein System
verwendet werden, um sehr kleine Losgrößen (eines oder mehrere Werkstücke) mit
hoher Qualität ökonomisch
und in einer kurzen Zeitdauer herzustellen. Zusätzlich ist solch ein System
flexibel und ist in der Lage, neue und unterschiedliche Teilarten
in dem Design und in dem Herstellungsverfahren aufzunehmen. Das
System der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, in der Produktion
mit großem
Volumen effizient zu arbeiten und von der Anfangsproduktion in dem
Verlaufe zu lernen, um die Effizienz zu maximieren.
-
Ein
zusätzliches
Merkmal solch einer Biegevorrichtung ist der, dass sie in der Lage
ist eine hohe Qualität
der erzeugten Teile durch den gesamten Vorgang beizubehalten und
Fehler und Kollisionen während
des Ausführens
des Verfahrens durch die Biegearbeitsstation zu vermeiden, wobei
außerdem
das System der vorliegenden Erfindung eine intelligente Blechbiege-Arbeitsstation
vorzusehen, die kleine Losgrößen von
Blechmetallteilen aus den CAD-Beschreibungen herstellt. In dieser
Hinsicht ist ein Vorhangsplaner vorgesehen, der vorsieht, dass die
notwendige Gerätetechnik
(z. B. Gesenke, Stempel, Greifer, Sensoren), die durch die Biegearbeitsstation
verwendet werden soll, auswählt,
die Biegeabfolge bestimmt und die die notwendige Software erzeugt,
um die Biegemaschine zu betätigen.
-
Durch
das Vorsehen solch einer Biegearbeitsstation, die zuerst einen Biegeplan
erzeugt und dann den Plan erzeugt, der ein auf Echtzeit basiertes
Steuerverfahren verwendet, können
die Ergebnisse, wenn das Verfahren ausgeführt wird, für eine spätere Überprüfung aufgezeichnet werden,
so dass das Verfahren verfeinert werden kann, um es effizienter
zu machen, und um das Auftreten von Fehlern während der Ausführung zu
reduzieren.
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Als
ein zusätzliches
Merkmal kann die Steuervorrichtung einen Plan für das Biegen eines Blechwerkstückes erzeugen,
in dem die kleinste Anzahl der Werkzeugbühnen verwendet werden wird,
um das Teil zu erzeugen. Demzufolge wird das System effizient und automatisch
den Plan erzeugen, um ihn in der Biegearbeitsstation zu verwenden,
um die Biegearbeitsstation einzurichten und um den Plan auszuführen.
-
Mehrere
Systeme, Verfahren und Sub-Bauteile sind in Verbindung mit einem
System für
das Erzeugen eines Planes vorgesehen, der eine Abfolge von Biegevorgängen aufweist,
die durch die Biegevorrichtung für das
Biegen von Werkstücken,
die Bleche aus verformbaren Material aufweisen, ausgeführt werden
sollen. Die Biegevorrichtung hat einen Greifer zu dem Ergreifen
eines Werkstückes
während
des Ausführens
einer Biegung und die Abfolge von Vorgängen einen Satz von N-Biegungen
für das
Bilden eines fertig bearbeiteten Werkstückes aus einem Plattenstapel
von verformbaren Material enthält.
Das System enthält
eine Vorschlagsvorrichtung für
das Vorschlagen für
einen m-ten Betrieb innerhalb der Abfolge von Vorgängen, wobei
eine Mehrzahl von vorgeschlagenen Vorgängen eine Mehrzahl von vorgeschlagenen
Biegungen, die durch die Biegevorrichtung ausgeführt werden sollen, enthält. Zusätzlich enthält das System
einen Sub-Planvorrichtung für das
Vorbereiten eines vorgeschlagenen Sub-Planes, der jede vorgeschlagene
Biegung begleitet, und eine Erzeugungsvorrichtung für das Erzeugen
eines Planes, der eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung
bis zu einer n-ten Biegung durch Auswählen einer Biegung in der Abfolge
von Vorgängen
auf der Grundlage der vorgeschlagenen Biegungen und den vorgeschlagenen
Sub-Plan, der jede Biegung begleitet, enthält.
-
Die
vorgeschlagene Vorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie Biegungen
zwischen dem vollständigen
Satz von N-Biegungen vorschlägt,
der noch verbleibt, oder Biegungen zwischen dem vollständigen Satz
von Biegungen vorschlägt,
der noch, weniger die Biegungen, die infolge von Behinderungen verbleiben, verbleibt.
Zusätzlich
kann eine Vorschlagsvorrichtung für einen m-ten Vorgang eine
Repositionierung einer Hand des Greifers, die das Werkstück halt,
vorschlagen.
-
In Übereinstimmung
mit einem besonderen Ausführungsbeispiel
enthält
der erzeugte Plan außerdem zumindest
einen Teil des vorgeschlagenen Sub-Planes, der die ausgewählten Biegungen
begleitet. Das System kann außerdem
eine Vorrichtung für
das Repräsentieren
des m-ten Vorgangs als ein n-tes Niveau eines Suchbaumes enthalten.
Der vorgeschlagene Sub-Plan kann eine Einrichtungs- und Steuerungsinformation
für die
Biegevorrichtung enthalten und kann außerdem endgültige Orte an dem Werkstück aufweisen,
an denen der Greifer das Werkstück
greifen wird, während
die Biegungen der Biegeabfolge ausgeführt werden. Der vorgeschlagene
Sub-Plan kann weiter Bereiche von Orten enthal ten, an denen der
Greifer das Werkstück
greifen kann, während
die Biegungen der Biegeabfolge ausgeführt werden. Zusätzlich kann
der vorgeschlagene Sub-Plan aufweisen: Anzahl des Repräsentierens
einer vorhergesagten Anzahl von Repositionierungen des Greifers,
die notwendig sind, um die Abfolge der Biegungen zu vervollständigen,
Anzeigen, dass die nächste Biegung
in der abfolge nicht ausgeführt
werden kann, es sei den, dass der Greifer zuerst repositioniert
ist, und/oder Orte an dem Werkstück,
an dem der Repositionier-Greifer (d. h., ein Repo-Greifer) das Werkstück greifen
wird, während
ein Repositionierungsvorgang ausgeführt wird. Zusätzlich kann
der vorgeschlagene Sub-Plan enthalten: Werkzeugbühnen, die verwendet werden,
um die Biegungen in der Biegeabfolge auszuführen, Positionen entlang einer
Werkzeugbühne,
bei denen das Werkstück
in die Biegevorrichtung geladen wird, um die Biegungen auszuführen, und/oder
Bewegungspläne
für das
Manövrieren
rund um die Werkzeugbühnen
während
des Ausführens
der Biegungen. Weitere vorteilhafte Gesichtspunkte der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
vorliegende Erfindung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung
weiter erläutert,
wobei Bezug auf die zahlreichen beigefügten Zeichnungen im Sinne von
nicht einschränkenden
Beispielen erläuternder Anwendungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung genommen wird, in denen gleiche Bezugszahlen
in den einzelnen Ansichten der Zeichnungen durchgängig gleichartige
Teile bezeichnen und wobei:
-
1 eine
Bearbeitungsstation zum Biegen nach dem Stand der Technik zeigt;
-
2 einen
Teil einer Seitenansicht einer Biegepresse nach dem Stand der Technik
zeigt;
-
3 eine
teilweise Vorderansicht einer Biegepresse nach dem Stand der Technik
zeigt;
-
4 ein
Planungs- und Steuersystem für
Biegungen nach dem Stand der Technik zeigt;
-
5A ein Planungs- und Steuersystem für Biegungen
gemäß einem
erläuterten
Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
5B ein Steuersystem für die Bühneninstallation zeigt;
-
5C eine Draufsicht auf eine Gesenkschiene zeigt,
auf der ein Arbeitsgang der Bühneninstallation ausgeführt wird;
-
6 ein
Planungs- und Steuersystem für
Biegungen mit einem detaillierten Schema des in 5A dargestellten Steuersystems 75 zeigt;
-
7 eine
Flussschiene höheren
Niveaus für
einen Gesamtplanungs-Prozess zeigt, das von dem erläuterten
Planungssystem abzuarbeiten ist;
-
8 ein
ebenes Werkstück
zur Beschreibung markierter geometrischer biegungsbezogener Merkmale
zeigt;
-
9 ein
ebenes Werkstück
und einen zugehörigen
Suchbaum zeigt;
-
10 eine Dickentransformation eines einzelnen Werkstücks erläutert;
-
11 eine Dickentransformation einer Anordnung von
Werkstücken
erläutert;
-
12 eine Dateistruktur für die geometrische Modellierung
mit und ohne eine Dickentransformation zeigt;
-
13A eine Anzahl von Funktionen eines Konstruktionssystems
für intelligente
Biegungsplanung zeigt;
-
13B einen Teilemodellierer zur Modellierung von
Teilen auf der Grundlage der Datei der Ergebnisformen eines Konstruktionssystems
zeigt;
-
die 13C bzw. 13D eine
zweidimensionale Darstellung bzw. eine dreidimensionale Darstellung eines
Werkstücks
zeigen;
-
die 14A–14E ein Beispiel einer graphischen Nutzer-Schnittstelle
des im erläuterten
Anwendungsbeispiel vorhandenen CAD-Systems und die Schritte der
Konstruktion eines Teils mit Hilfe einer solchen graphischen Schnittstelle
zeigen;
-
15A eine Seitenansicht eines gebogenen Werkstücks mit
Dicke zeigt;
-
15B eine Draufsicht auf eine unentwickelte ebene
zweidimensionale Darstellung eines Werkstücks zeigt;
-
15C eine Draufsicht auf eine entwickelte ebene
zweidimensionale Darstellung eines Werkstücks zeigt;
-
16 eine zweidimensionale Zeichnung entsprechend
einer Auflistung von Biegungsgraphen zeigt;
-
17A eine Dateistruktur der geometrischen Modellierung
für die
BM100 zeigt;
-
17B eine Dateistruktur der Werkzeugmodellierung
zeigt;
-
18A eine Dateistruktur der Greifermodellierung
zeigt;
-
18B eine Dateistruktur der Teilemodellierung zeigt;
-
19 eine Planungsmeldung in FEL zeigt, die von
einem Planer der Abfolge von Biegungen an einen Bewegungsexperten
zu senden ist;
-
20A ein Beispiel eines Werkstücks und einen Suchbaum zeigt,
der in Übereinstimmung
mit dem Werkstück
generiert wurde;
-
20B ein Beispiel eines Werkstücks und einen Suchbaum mit
Zwillingsknoten für
Biegungen zeigt;
-
20C ein Beispiel eines Werkstücks und einen Suchbaum mit
einem Zwillingsknoten zeigt, der eine verhinderte Biegung aufweist;
-
20D und 20E Beispiele
von Werkstücken
mit kolinearen Biegungen zeigen;
-
21 ein allgemeines Beispiel eines Programmablaufplans
von A* zeigt, angewandt auf das Biegen von Blech;
-
22A–22D den Hauptablaufplan eines Anwendungsbeispiels
des hier erläuterten
Planers der Abfolge von Biegungen zeigen;
-
23A–23D ein Verfahren für die Durchführung von
Teilplanung und Kostenzuweisung zeigen;
-
24 ein Beispiel eines Werkstücks und einen Suchbaum mit
Darstellung der berechneten Kosten zeigt;
-
25A ein Beispiel eines Werkstücks mit einer inneren Lasche
zeigt;
-
25B ein Beispiel eines Werkstücks mit äußeren und inneren Biegelinien
zeigt;
-
25C ein Beispiel eines Werkstücks mit kurzen und langen Biegelinien
zeigt;
-
25D ein Beispiel eines Teils eines gebogenen Werkstücks mit
stumpf anstoßender
innerer und äußerer Eckkante
zeigt;
-
25E ein Beispiel eines Abschnitts eines Werkstücks mit
kolinearen Biegungen darstellt;
-
26A, 26B, 27A–27C Beispiele von Werkstücken zeigen, die verwendet
werden, um Beschränkungsausdrücke zu erklären;
-
28 ein Schema ist, das die Entwicklungsgeschichte
der Knoten b6' und
b6 miteinander vergleicht;
-
29 ein Schema eines Dialogs zwischen dem Planer
der Abfolge von Biegungen und dem Halteexperten zeigt;
-
30 ein Schema eines Dialogs zwischen dem Planer
der Abfolge von Biegungen und dem Werkzeugexperten zeigt;
-
31 ein Schema eines Dialogs zwischen dem Planer
der Abfolge von Biegungen und dem Bewegungsexperten zeigt;
-
32 ein Verfahren der Auswahl eines Robotergreifers
zeigt; 33A ein ebenes zweidimensionales
Werkstück
mit darauf dargestellten diskretisierten x Punkten zeigt;
-
33B ein gebogenes dreidimensionales Werkstück mit darauf
aufgelegten diskretisierten x Punkten zeigt;
-
die 34A–34B ein Verfahren für die Vorhersage einer Mindestanzahl
von Repos zeigen, die vor der Suche auszuführen sind;
-
die 35A–35B ein Verfahren für die Vorhersage einer Mindestanzahl
von Repos zeigen, die während
der Suche auszuführen
sind;
-
die 36A–36B ein Verfahren für die Ermittlung der Stellen
für den
Haltegriff des Roboters am Werkstück zeigen;
-
37 ein zweidimensionales Werkstück mit sowohl
Platten- als auch Kantenkoordinatensystem zeigt;
-
38 ein zweidimensionales Werkstück und die
erläuterte
Generierung verfügbarer
Y-Positionen für den Haltegriff
zeigt;
-
39 ein Schema ist, das die sich überschneidenden
Griffzonen zum Zwecke der Festlegung einer endgültigen Griffzone vor der Durchführung einer
Repo zeigt;
-
40 Beispiele von Griffzonen auf unterschiedlichen
Ebenen der Suche zeigt;
-
41 ein Verfahren zur Bestimmung der Repo-Greiferstelle
zeigt;
-
42 ein Verfahren zur Auswahl eines Repo-Greifers
vor Durchführung
einer Zustands-Raum-Suche
zeigt;
-
43A–43B ein Verfahren zur Auswahl eines Repo-Greifers
zeigen, die nach einer Zustands-Raum-Suche durchzuführen ist;
-
44 ein Verfahren für bin-packing (Zusammenstellung
von Segmenten) zeigt, das vor einer Suche durchzuführen ist;
-
45 in einer graphischen Darstellung die Schritte
erläutert,
die abzuarbeiten sind, um den anfänglichen Anteil h der Werkzeugkosten
zu ermitteln (auf der Grundlage der insgesamt vorhergesagten Bühnen, die
erforderlich sein werden, um die komplette Abfolge von Biegungen
auszuführen);
-
46 die Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung
des anfänglichen
Anteils h der Werkzeugkosten zeigt;
-
47A ein Verfahren zur Auswahl der zu verwendenden
Werkzeugausrüstung
zeigt;
-
47B–47C ein Verfahren zur Durchführung der Bühnenplanung zeigen;
-
48A–48C graphische Darstellungen einer modellierten
Biegepresse und eines Werkstücks sind,
die während
der Bühnenplanung
verwendet werden;
-
49 ein Verfahren zur Planung der Feinbewegung
zeigt;
-
50 Verfahrensschritte zeigt, die von dem Bewegungsexperten
ausgeführt
werden, um die Kostenanteile k und h zu berechnen;
-
51 eine graphische Darstellung von Modellen einer
Biegepresse, eines Roboters und eines Werkstücks ist, wobei die Modelle
zur Erstellung eines Plans der Grobbewegung verwendet werden;
-
52 ein Blockdiagramm ist, das die Struktur der
Steuersoftware des hier erläuterten
Planungssystems zeigt;
-
53 die Hauptprozessschritte der Aufgabe Zuordner
zeigt, die innerhalb des Zuordners des hier erläuterten Planungssystems bereitgestellt
wird;
-
54 die Schritte zeigt, die bei Ausführung einer
Biegung gemäß einem
erstellten Plan abgearbeitet werden;
-
55 eine Aufgabe Roboter zeigt, die einen Teil
des Steuersystems darstellt; 56 eine
Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme (L/UL) des Steuersystems
verdeutlicht;
-
57 eine Aufgabe Rückanschlag des Steuersystems
verdeutlicht; und
-
58 ein Flussdiagram ist, das die Hauptschritte
darstellt, die bei einem Lernprozess abgearbeitet werden, der von
dem hier erläuterten
Planungssystem ausgeführt
werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ANHÄNGE
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Die
vorliegende Erfindung wird weiterhin durch eine Anzahl von Auflistungen,
die in den Anhängen
vorgelegt werden, beispielhaft veranschaulicht; wobei
Anhang
A eine Datei der Ergebnisformen ist, die von einem CAD-System erzeugt
wurde und die eine geometrische/topologische Datenstruktur eines
Werkstücks
aufweist, wie in 14E gezeigt;
Anhang B
ein Beispiel einer Auflistung von Biegungsgraphen darstellt, die
aus der in der Auflistung von Anhang A vorgelegten geometrisch/topologischen
Datenstruktur gebildet wurde;
Anhang C eine beispielhafte Auflistung
ist, die die Mitteilungen in FEL darstellt, die während des
Planungsprozesses generiert und zwischen dem Planer der Abfolge
von Biegungen und verschiedenen Experten hin- und hergeschickt werden
können;
und Anhang D ein Beispiel einer Spezifikation für eine Auflistung ist, die
den endgültigen
Plan in FEL darstellt, der vom Planer der Abfolge von Biegungen
an den Zuordner des hier erläuterten Planungs-
und Steuersystems 71 abgeschickt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1. Planung, Installation und Steuerung
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Geht
man jetzt detaillierter auf die Figuren ein, so zeigt 5 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Planungs- und Steuersystems 70 für eine intelligente Fertigungsstation
zum Biegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst Planungs-
und Steuersystem 70 ein CAD-System 74, einen Planer für die Biegungsabfolge 72,
eine Anzahl von Experten (Teilplanern) und einen Zuordner 76.
Planungs- und Steuersystem 70 ist über eine Schnittstelle 77 mit
Hardware und Sensoren 78 verbunden.
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Zu
den Experten gehört
ein Werkzeugexperte 80, ein Halteexperte 82 und
ein Bewegungsexperte 84. Weitere Experten können zur
Verfügung
gestellt werden, wie z. B. der in gestrichelten Linien gezeigte
Sensorexperte 85. Der Planer für die Biegungsabfolge 72,
die Experten 80, 82 und 84 sowie CAD-System 74 können innerhalb
einer UNIX-kompatiblen Umgebung auf einem Workstation-Rechner, wie
z. B. einem Spare 10 Sun OS v.4.1.3, implementiert werden.
Zuordner 76 kann innerhalb einer zusätzlichen Zentraleinheit implementiert werden,
die über
einen Busadapter an die Sun-Workstation angekoppelt wird. Der Busadapter
kann ein Busadapter BIT 3 VME-to-VME sein, der sich zwischen
der Sun-Workstation und einer passiven Rückwand eines entfernten VME-Bus
befindet. Die passive Rückwand
kann mehrere Schnittstellenmechanismen aufweisen, wie z. B. VME-Tafeln
(VME: virtuelle Speichererweiterung), die zusammen einen Teil der
Schnittstelle 77 bilden, wie in 5 dargestellt.
Zuordner 76 kann im Rahmen eines UNIX-kompatiblen Echtzeit-Multiprozessor-Betriebssystems,
wie z. B. CHIMERA, implementiert und mit Hilfe der zusätzlichen
Zentraleinheit betrieben werden, die in der Rückwand der Rechner-Workstation
bereitgestellt wird. Dementsprechend werden im erläuterten
Ausführungsbeispiel
(in 51 gezeigt) CAD-System 74,
der Planer für
die Biegungsabfolge 72, die Experten 80, 82, 84 (und 85)
und Zuordner 76 jeweils in erster Linie mit Software implementiert,
die den Betrieb eines Computers steuert, der mit einem UNIX-kompatiblen
Betriebssystem arbeitet. Zuordner 76 wird im Rahmen eines
UNIX-kompatiblen Echtzeit-Multiprozessor-Betriebssystems, wie z. B. CHIMERA,
implementiert.
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CAD-System 74 wird
verwendet, um eine Konfiguration des Metallblechs zu entwerfen,
indem es die Form eines (ebenen) Ausgangsteils aus Metallblech und
die Biegungen definiert, die an dem Ausgangsteil auszuführen sind,
um ein gewünschtes
dreidimensionales Fertigteil zu erzeugen. Bei der Konstruktion des Blechteils
erzeugt CAD-System 74 eine oder mehrere Infor mationsdateien,
die das Teil beschreiben. Während ein
dreidimensionales Teil konstruiert wird, behält das CAD-System in einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel im
Speicher und visuell eine dreidimensionale Darstellung des Blechteils
parallel mit einer zweidimensionalen Darstellung des Teils bei.
Der Konstrukteur kann die Konstruktion modifizieren, indem er zu
jeder beliebigen der beiden Darstellungen Einzelheiten hinzufügt oder
von jeder beliebigen der beiden entfernt. CAD-System 74 kann
auch Aufgaben erledigen wie das Einholen und/oder Generieren von
Informationen, die für
die geometrische Modellierung benötigt werden, und das Abrufen
von Hinweisen vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 in bezug darauf, ob bestimmte Konstruktionsmerkmale
von der Bearbeitungsstation zum Biegen realisiert werden können.
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 arbeitet mit dem Werkzeugexperten 80,
dem Halteexperten 82, dem Bewegungsexperten 84 und
eventuellen anderen Experten (z. B. Sensorexperte 85) zusammen,
um einen Plan zur Fertigung des kompletten Teils, das mit Hilfe
des CAD-Systems 74 konstruiert wurde, durch eine Bearbeitungsstation
zum Biegen zu erstellen. Der Planer für die Biegungsabfolge 72 erledigt
Aufgaben wie Vorschlagen einer bestimmten Biegung in einer hypothetischen
Abfolge von Biegungen und Ermittlung, welche ersten Schritte von
dem System ausgeführt
werden müssen,
um eine derartige Biegung mit einer Position in der hypothetischen
Abfolge von Biegungen auszuführen.
Bei der Ermittlung der Konsequenzen der vorgeschlagenen Biegung
kann der Planer für
die Biegungsabfolge 72 den Werkzeugexperten 80 dahingehend
abfragen, welche Werkzeuge benötigt
würden,
um die vorgeschlagene Biegung auszuführen, während er den Halteexperten 82 in
bezug darauf befragt, wie das Werkstück während der Ausführung der
vorgeschlagenen Biegung gehalten werden kann, und den Bewegungsexperte 84 dahingehend
abfragt, ob und in welchem Ausmaß der Roboter (der das Werkstück hält) betätigt werden
kann, um bei der Ausführung
der Biegung zu helfen. Wenn ein Sensorexperte 85 vorhanden
ist, könnte
der Planer für
die Biegungsabfolge 72 den Sensorexperten 85 in
bezug darauf abfragen, ob eine besondere Steuerstrategie auf Sensorbasis
erforderlich ist, um die Ausführung
der vorgeschlagenen Biegung durch die Bearbeitungsstation zu erleichtern,
und wie hoch die mit einer besonderen Steuerstrategie auf Sensorbasis
verbundenen Kosten sind. Der Planer für die Biegungsabfolge 72 kann
so gestaltet werden, dass er ständig
Biegungen von einer ersten Biegung fortlaufend bis zu einer letzten
Biegung in einer vollständigen
Abfolge von Biegungen vorschlägt,
was somit zu einer vollständigen
Reihe von Biegungen zur Herstellung des fertigen Werkstücks führt. Sobald
auf diese Weise die endgültige
Abfolge von Biegungen erfolgreich generiert worden ist, kann der
Planer für
die Biegungsab folge 72 so gestaltet werden, dass er einen
endgültigen
Plan generiert (der eine allgemeine Liste von Schritten und zugehörigen Informationen
enthält,
die erforderlich sind, um die Arbeit der verschiedenen Komponenten
der Gerätetechnik
der Bearbeitungsstation zu steuern) und den Plan an Zuordner 76 schickt.
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Zuordner 76 leitet
die Ausführung
des vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 entwickelten Plans. Zuordner 76 interpretiert
Befehle, die vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 im resultierenden Plan erteilt werden,
und steuert die zeitliche Abfolge der verschiedenen Befehle, indem
er die Befehle und die zu den Befehlen gehörenden Informationen analysiert
(„parst") und sie in die
Warteschlangen einreiht, die für
jede einzelne Hauptkomponente der Gerätetechnik der Bearbeitungsstation
zum Blechbiegen bereitstehen.
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Steuereinheit 75 umfasst
eine Anzahl von Aufgaben, die den verschiedenen Komponenten der
Gerätetechnik
der Bearbeitungsstation entsprechen. Jede Aufgabe wird vom Zuordner
in geeigneter Weise gemäß dem vom
Planer übergebenen
Plan in Betrieb gesetzt.
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(a) Die Arbeitsweise des Planungssystems:
Planer und Teilplaner
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 und die einzelnen Teilplaner, einschließlich z.
B. des Werkzeugexperten 80, Halteexperten 82 und
Bewegungsexperten 84 (und des Sensorexperten 85),
bilden ein Planungssystem 71.
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 analysiert das konstruierte Teil
(Werkstück
aus Blech), das von CAD-System 74 bereitgestellt wurde,
und bietet eine Abfolge von Biegungen an, die von der Bearbeitungsstation
zum Biegen auszuführen
ist. Der Planer für
die Biegungsabfolge 72 wendet ein Verfahren der Zustands-Raum-Suche
an, um eine effektive Abfolge von Biegevorgängen zu ermitteln, die von
der Bearbeitungsstation zum Biegen genutzt werden kann. Der Planer 72 setzt
sich mit dem Werkzeugexperten 80, dem Halteexperten 82 und
dem Bewegungsexperten 84 in Verbindung, um die Informationen
zu erhalten, die er für seine
Entscheidungen benötigt.
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Werkzeugexperte 80 spricht
auf Anfragen von Planer 72 an und liefert dem Planer für die Biegungsabfolge
Informationen, wie z. B., welche Werkzeuge für einen bestimmten Biegevorgang
oder eine bestimmte Abfolge von Biegungen benötigt werden. Außerdem kann
Werkzeugexperte 80 den Planer für die Biegungsabfolge 72 über die
Anordnung von Werkzeugen in der Bearbeitungsstation informieren.
Der Werkzeugexperte wird zusammen mit dem Planer 72 versuchen,
einen Aufbau der Werkzeugausrüstung
in einer Weise zu erarbeiten, dass zur Ferti gung eines bestimmten
Teils, d. h. zur Ausführung
einer vollständigen
Abfolge von Biegungen für
die Herstellung des Teils, die geringste Anzahl von Bühnen/Werkzeugen
verwendet wird.
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Halteexperte 82 trifft
Entscheidungen im Zusammenhang mit Haltevorgängen, wie z. B. die, ob der
Roboter das Werkstück
halten kann, während
eine bestimmte Biegung, die vom Planer für die Biegungsabfolge 72 vorgegeben
wurde, ausgeführt
wird. Halteexperte 82 kann auch die Stelle festlegen, an
der der Roboter das Werkstück
halten soll, so dass das Werkstück
ohne Kollision und ohne die Notwendigkeit, den Haltegriff des Roboters
am Werkstück
zu wechseln, durch eine Reihe von Biegungen manövriert werden kann. Außerdem kann
Halteexperte 82 die Position bestimmen, an der der Repositioniergreifer
das Werkstück
halten soll, wenn der Haltegriff des Roboters gewechselt wird, und
wo Saugnäpfe 31 der
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung (L/UL) 30 während der
Werkstückentnahme
und der Zuführung
des Werkstücks
angesetzt werden sollen.
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Bewegungsexperte 84 ist
verantwortlich für
die Erstellung eines Bewegungsplans, d. h. für die Festlegung der Art und
Weise, in der der Roboter zu steuern ist, um das Werkstück durch
verschiedene Räume
und entlang verschiedener Routen zu bewegen, wie es sich für die Ausführung der
Biegungen erforderlich macht.
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 und die jeweiligen Experten können nach
dem Baukastenprinzip aufgebaut sein, um miteinander auf der Grundlage
von Abfragen zu kommunizieren. Zum Beispiel kann der Planer für die Biegungsabfolge 72 vor
der Entscheidung, eine bestimmte Biegung in die Abfolge von Biegungen
einzubeziehen, beim Werkzeugexperten 80 anfragen, ob eine
ausreichende Werkzeugausstattung vorhanden ist, um die Biegung ausführen zu
können.
Der Planer für
die Biegungsabfolge 72 wird dann eine Antwort vom Werkzeugexperten 80 abwarten.
Werkzeugexperte 80 wird die Anfrage vom Planer für die Biegungsabfolge 72 akzeptieren
und darauf antworten, indem er z. B. angibt, dass die vorhandenen
Werkzeuge ausreichen, um diese besondere vom Planer für die Biegungsabfolge 72 genannte
Biegung auszuführen.
Im Rahmen eines weiteren Beispiels kann der Planer für die Biegungsabfolge 72 auch
den Halteexperten 82 fragen, ob Roboterarmgreifer 14 während eines
bestimmten Biegevorgangs das Werkstück weiter halten kann, ohne seinen
Haltegriff am Werkstück
zu repositionieren. Halteexperte 82 wird dann auf die vom
Planer für
die Biegungsabfolge 72 an ihn gerichtete Anfrage antworten,
und der Planer für
die Biegungsabfolge 72 wird dann die Information nutzen,
um seine nächste
Festlegung zu treffen.
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Jeder
der Moduln von Planungssystem 71 nutzt eine oder mehrere
Funktionen, die von einer Bibliothek der geometrischen Modellierung
(nicht gezeigt) zur Verfügung
gestellt werden, um die relativen Wechselwirkungen und Positionen
einer jeden Komponente der Gerätetechnik
des Systems zu modellieren, wie es sich für seine Entscheidungen erforderlich
machen kann.
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(b) Systeminstallation
-
Sobald
vom Planungssystem ein Plan erstellt worden ist, wird das System
einen Installationsprozess ausführen.
Der Installationsprozess kann vollständig manuell durchgeführt werden,
er kann aber auch vollständig
oder teilweise automatisiert mit Hilfe automatischer Werkzeugwechsler
ablaufen. Zu den während
des Installationsprozesses vorzunehmenden manuellen Aktivitäten können das
Herunterladen von Programmdaten und ihre Übertragung zu Steuereinheiten
für bestimmte
Funktionen, wie zu den in 1 dargestellten,
gehören.
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Wie
in 5C gezeigt, muss jede Bühne (Bühne 1 und Bühne 2, wie in 5C dargestellt) installiert werden, indem eine
Anzahl von Gesenksegmenten – 810a, 810b und 810c in
Bühne 1
sowie 811a, 811b und 811c für Bühne 2 – entlang
der Gesenkschiene 22 angebracht wird. Um die Stelle zu
ermitteln, an der Gesenksegmente für jede Bühne angebracht werden sollen,
wird in einem typischen Fall ein Bediener (Mensch) den Abstand von
der Kante der Gesenkschiene 22 zu einer bestimmten Kante
des zu jeder Bühne
gehörenden
Gesenks messen. Beispielsweise kann eine Messung von der linken
Kante der Gesenkschiene 22 zur linken Kante eines jeden
Gesenksatzes für
jede einzelne Bühne
vorgenommen werden, um die zu jeder Bühne gehörenden Gesenksegmente zu positionieren.
Bei Realisierung eines speziellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung kann ein Mechanismus für
die automatische Bereitstellung einer Führung vorgesehen werden, die
vom Bediener, der die Installation vornimmt, verwendet werden kann,
um die Gesenksegmente an die geeignete Stelle an der Gesenkschiene 22 zu
bringen. Ein derartiger Mechanismus kann einen Rückanschlagfinger 88 aufweisen,
der automatisch an einer bestimmten Kante jeder Bühne an der
Gesenkschiene 22 entlang positioniert werden kann. Zum
Beispiel kann Rückanschlagfinger 88 zuerst
an Stelle A als Widerlager positioniert werden, so dass zuerst Gesenksegment 810a an
Rückanschlagfinger 88 anstößt, und
anschließend können das
zweite und das dritte Gesenksegment 810b und 810c installiert
werden. Nach dem Anordnen der Gesenksegmente für Bühne 1 kann Rückanschlagfinger 88 automatisch
an der nächsten
Bühne positioniert werden,
also an Bühne
2. Genauer gesagt: Rückanschlagfinger 88 kann
an einer Seite des Gesenks positioniert werden, das zu Büh ne 2 gehört. Im dargestellten
Beispiel ist Rückanschlagfinger 88 an
der linken Kante von Gesenk 811 positioniert. Während sich
Rückanschlagfinger 88 in
dieser Position befindet, kann zuerst Gesenksegment 811a auf
der Gesenkschiene 22 entlang geschoben und zur genauen
Anordnung gegen Rückanschlagfinger 88 angeschlagen
werden. Danach können
die Gesenksegmente 811b und 811c auf die Gesenkschiene 22 gesetzt
und auf ihr befestigt werden.
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5B verdeutlicht die Hauptkomponenten für die Steuerung
des Rückanschlagfingers 88 zur
Unterstützung
bei der Positionierung einer Aneinanderreihung der Gesenke 810 und 811.
Das Teilsystem enthält
einen Eingabesteuerungsmodul 87a, der einen Mechanismus
aufweist, um das Servosteuergerät
für den
Rückanschlag 87b anzuweisen,
den Rückanschlagfinger 88 an
eine oder mehrere bestimmte Stellen der Bühne zu bewegen.
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Gemäß 5A kann der Steuerungsmodul für die Ausrichtung 87a im
Steuerteil 75 des Planungs- und Steuersystems 70 bereitgestellt
werden, während
das Servosteuergerät
für den
Rückanschlag 87b mit
einer Schnittstelle 77 versehen sein kann. Noch spezieller
kann Steuereinheit 75 mit einem Aufgabenmodul Rückanschlag
ausgerüstet
sein. Der Aufgabenmodul Rückanschlag
kann eine Funktion Gesenkanordnung mit Rückanschlagfinger aufweisen,
die vom Aufgabenmodul Rückanschlag
aufgerufen werden kann. Beim Aufrufen der Funktion Gesenkanordnung
kann der Aufgabenmodul Rückanschlag
ein Servosteuergerät
für den Rückanschlag
mit Hilfe eines Rückanschlag-Gerätetreibers
der zweiten Ebene 206 (siehe 6) aktivieren und
steuern, der wiederum mit einem geeigneten Gerätetreiber der Ebene 1 in Wechselwirkung
steht, wie z. B. einem I/O-Gerätetreiber 220,
der mit einer Parallel-I/O-Steckkarte in Wechselwirkung steht, die
mit der Rückanschlag-Hardware
der Bearbeitungsstation zum Biegen verbunden ist.
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Ein
weiterer manueller Arbeitsgang, der durchgeführt werden kann, ist die Positionierung
und/oder Einstellung der Stempelhalter 20. Des weiteren
können
Standardaufgaben ausgeführt
werden, um Werkzeugstempelsegmente auszurichten, so dass sie in
jedem Stempelhalter 20 richtig angebracht sind und zu den
zugehörigen
Gesenksegmenten passen. Dazu kann die Bedienung der Presse gehören, so
dass die Gesenksegmente und die entsprechenden Werkzeugstempelsegmente
mit einer Kraft vorgegebener Größe gegeneinander
gepreßt
werden. Zusätzlich
können
andere Standardeinstellungen und -verfahren, die den einschlägigen Fachleuten
bekannt sind, während
der Installation durchgeführt
werden. Beispielsweise kann es sein, dass die Beschickungs- und
Entnahmevorrichtung 30 so eingestellt werden muss, dass
die Saugnäpfe 31 in
bezug auf das Werkstück 16 richtig
positioniert sind.
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Bearbeitungsstation 10 kann
so beschaffen sein, dass sie automatisch vom Planungssystem gesteuert
wird, ohne dass sich ein menschlicher Eingriff erforderlich macht.
Falls bestimmte Steuermoduln noch separat belassen werden, z. B.
ein separater Steuermodul für
den Roboter 44, wie in 1 gezeigt,
zusammen mit einem separaten Steuergerät für die Abkantpresse 42 und
Steuergerät
für die
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 46, kann das Planungssystem
so konfiguriert werden, dass es geeignete Komponenten des Plans
herunterlädt
und zu den entsprechenden Steuermoduln überträgt.
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(c) Zuordnung und Steuerung
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In
dem erläuterten
Ausführungsbeispiel
wird Zuordner 76 innerhalb einer UNIX-kompatiblen Echtzeit-Oberfläche, wie
z. B. in einem Computer Ironics IV-3230 mit einem Betriebssystem
CHIMERA II, implementiert. Zusätzliche
Informationen zu möglichen
Implementierungen eines Echtzeit-Ablaufplaners wie Zuordner 76 werden
in dem CHIME-RA-Handbuch von Stewart, Schmitz und Khosla mit dem
Titel „CHIMERA
II Real-Time Programming Environment, Version 1.02" (29. Oktober 1990)
gegeben. Zuordner 76 legt die allgemeine Abarbeitung des
erstellten Plans durch Steuersystem 75 zeitlich fest, das
Schnittstellenarchitektur 77 benutzt, um mit verschiedenen
Hardwarekomponenten und Sensoren innerhalb des Systems in Verbindung
zu treten, die in 5 als Hardware und
Sensoren 78 dargestellt sind.
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6 stellt
den Zuordner 76, das Steuersystem 75 und die Schnittstellenarchitektur 77 detaillierter dar.
Wie in 6 dargestellt, ist der Zuordner 76 mit
dem Planer für
die Biegungsabfolge 72 und weiterhin mit einer Anzahl von
Moduln verbunden, die zu Steuersystem 75 gehören. Die
Moduln von Steuersystem 75 umfassen eine Aufgabe Roboter 92,
eine Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94, eine Aufgabe
Rückanschlag 96,
eine Bewegungsbibliothek 98, einen Modul Geschwindigkeitsregelung 102 und
einen Modul Kollisionserkennung 100. Schnittstellenarchitektur 11 umfasst
eine Reihe Gerätetreiber
der Ebene 2 und eine weitere Reihe Gerätetreiber der Ebene 1.
Zu den Gerätetreibern
(DDs) der Ebene 2 können
Roboter-Gerätetreiber 202,
Gerätetreiber
für Presse
und Beschickung/Entnahme 204, Rückanschlag-Gerätetreiber 206,
Greifer-Gerätetreiber 208,
Greifersensor-Gerätetreiber 210,
Durchhangsensor-Gerätetreiber 212,
Gerätetreiber
für den Rückanschlagsensor 214 und
Winkelsensor-Gerätetreiber 216 gehören. Zu
den Gerätetreibern
der Ebene 1 können
die Gerätetreiber 220 bzw. 222 bzw. 224 für eine oder
mehrere Parallel-I/O-VME-Steckkarten bzw. eine oder mehrere Parallel-A/D-VME-Steckkarten
(A/D; Analog-Digital-Wandler) bzw. eine Steckkarte für Roboter-Servosteuerung
gehören.
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Dementsprechend
wird, wie durch Schnittstellenarchitektur 77 verdeutlicht,
ein Format für
Gerätetreiber
in zwei Ebenen für
das Anbinden der verschiedenen Aufgaben und Steuermoduln des Steuersystems 75 an
die verschiedenen Hardwarekomponenten der Bearbeitungsstation zum
Biegen empfohlen. Die Gerätetreiber
der ersten Ebene weisen eine UNIX-artige Schnittstelle auf, die
Befehle unterstützt
einschließlich
der Befehle open (), close (), read (), write (), ioctl () und mnap
(). Die Gerätetreiber
der ersten Ebene standardisieren die Schnittstelle zu den I/O-Ports,
an die die Hardware-Geräte
angeschlossen sind, wie z. B. Parallel-I/O-Ports, Analog/Digital-Wandler
und ein Mechanismus für
die Roboter-Servosteuerung. Die Gerätetreiber der zweiten Ebene
bilden eine Schnittstelle zwischen den verschiedenen Moduln des
Steuersystems 75 und dem Gerätetreiber der ersten Ebene.
Obwohl für
die Gerätetreiber
der zweiten Ebene keine Standard-Schnittstellenroutinen vorhanden
sind, können
die Gerätetreiber
der zweiten Ebene mit Hilfe einer Standardform implementiert werden,
wie in dem oben erwähnten
CHIMERA-Handbuch dargelegt wird. Mit Hilfe eines Formats für Gerätetreiber
in zwei Ebenen läßt sich
ein System von Software-Schnittstellen bereitstellen, das zuverlässig und
portierbar ist und einen Programmcode besitzt, der ohne weiteres
lesbar ist. Spezifische Einzelheiten zu den Gerätetreibern und Beispiele ihrer
Implementierung werden in dem oben erwähnten CHIMERA-Handbuch mitgeteilt,
das durch Verweis hierin einbezogen worden ist.
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Was
die VME-Steckkarten betrifft, die die eigentlichen I/O-Ports sind,
die den Rechner mit den Hardwarekomponenten verbinden, so können zu
derartigen Karten, wie weiter oben erwähnt, eine oder mehrere Parallel-I/O-Steckkarten
gehören,
wobei derartige Karten vorzugsweise optisch isolierte Verbindungen
zwischen dem Rechner und den verschiedenen damit verbundenen Hardwarekomponenten
haben. Außerdem können zu
den VME-Steckkarten eine oder mehrere Geonics-Steckkarten II MCCII
zur Servosteuerung der Bewegung in zwei Achsen und ein oder mehrere
Analog-Digital-Wandler mit einer ausreichenden Anzahl von Kanälen und
ausreichender Bit-Auflösung
gehören,
z. B. ein Analog-Digital-Wandler mit 16 Kanälen und 12-Bit-Auflösung, wie der IMV-1645 Ironics
(Pentland-Burr-Brown MPV 950S). Zu den Parallel-I/O-Steckkarten können eine 80-Kanal-Steckkarte
(mit 64 nutzbaren Kanälen)
Xycom XVME-240 und/oder
Digitalausgabetafeln mit 32 Kanälen
wie die Tafeln Xycom XVME-220 und/oder XVME-212 gehören. Ein
oder mehrere Analog-Digital-Wandler können zum Eingeben von Informationen
zur Verfügung
stehen, z. B. für
das Einlesen verschiedener Daten, die von den in der Bearbeitungsstation
vorhandenen Sensoren, wie Greifersensor, Durchhangsensor, Rückanschlagsensor
und/oder Winkelsensor, erzeugt wurden.
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Jede
einzelne der Aufgabe Roboter 92, Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 und
Aufgabe Rückanschlag 96 steuert
die jeweiligen Gerätetreiber
zur Steuerung der entsprechenden Hardwarekomponenten der Bearbeitungsstation
zum Biegen. Mehrere Funktionen, die während der Ausführung verschiedener
bewegungsbezogener Funktionen abgearbeitet werden müssen, können in
Bewegungsbibliothek 98 zur Verfügung gestellt werden. Zu solchen
Funktionen können
Kinematik, Bahnberechnungen und Filterung gehören. Alle Steuerfunktionen
im Zusammenhang mit der Geschwindigkeitsregelung, d. h. der Steuerung
der Geschwindigkeit, mit der verschiedene körperliche Komponenten (wie
der Roboter) der Biegestation bewegt werden, können im Rahmen von Modul Geschwindigkeitsregelung 102 realisiert
werden. Modul Kollisionserkennung 100 steht zur Verfügung, um
die Kollisionserkennung vorzunehmen, die bei bestimmten Prozessen
der Bewegungssteuerung während
des Ablaufs des Biegevorgangs erforderlich ist.
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Bewegungsbibliothek 98 kann
ferner Moduln zur dynamischen Bewegungssteuerung und zur Bewegungssteuerung
auf Sensorbasis enthalten, die direkt mit den Gerätetreibern
der zweiten Ebene kommunizieren, um die Bewegung verschiedener Komponenten
der Bearbeitungsstation zum Biegen dynamisch zu steuern und um diese
Steuerung in Übereinstimmung
mit Sensorsignalen zu verändern,
die von den verschiedenen in diesem System vorhandenen Sensoren
erzeugt werden.
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Es
ist zu erwähnen,
dass es bei den Parallel-I/O-Steckkarten vorzuziehen ist, dass der
Rechner optisch von den eigentlichen Hardwareverbindungen isoliert
ist, um Schäden
zu verhindern, die von in den Hardwarekomponenten herrschenden Überspannungen
verursacht werden können.
Andere Gründe
für die
optische Isolierung der Parallel-I/O-Steckkarten sind der Schutz
des Rechners und der Steckkarten sowie die Verhinderung des Auftretens
von Erdungsschleifen. Es ist jedoch nicht notwendig, die Analog-Digital-Wandler
optisch von den Sensoren zu isolieren.
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2. Planer für die Biegungsabfolge
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 in dem in der 5A gezeigten Ausführungsbeispiel erfüllt drei Hauptfunktionen.
Er generiert eine Abfolge von Biegungen einschließlich der
mit jeder einzelnen Biegung verbundenen begleitenden Arbeitsgänge, befragt
Experten hinsichtlich der Konsequenzen der Abfolge von Biegungen,
während
sie generiert wird, sowie hinsichtlich weiterer Einzelheiten des
Plans (der Teilpläne),
die sich erforderlich machen, um die generierte Abfolge von Biegungen
zu bewerkstelligen, und stellt alle eingeholten/generierten Informationen
zusammen, um einen Gesamtplan zu erstellen. Der Plan legt die Schritte
fest, die notwendig sind, um die Abfolge von Biegungen mit Hilfe
eines Steuersystems auszuführen,
das die Funktionsweise der Bearbeitungsstation zum Biegen für Blech
steuert. Jeder einzelne der Experten des erläuterten Planungssystems 71 erfüllt drei
Hauptfunktionen, wenn er vom Planer für die Biegungsabfolge 72 dazu
aufgefordert wird. Jeder von ihnen ermittelt einen Kostenzuwachs
für die
Durchführung
eines einzelnen Arbeitsschritts innerhalb der Abfolge von Biegungen,
entwickelt vorgeschlagene Planinformationen bzw. Zwischenplaninformationen
und übermittelt
die Kostenzuwächse
und Planinformationen an den Planer für die Biegungsabfolge 72.
Die vorgeschlagene Planinformationen bzw. Zwischenplaninformationen
umfassen zwei Arten von Informationen: eindeutige Informationen
und unbestimmte Informationen. Zum Beispiel wird Halteexperte 82 zu
einem bestimmten Zeitpunkt während
der Planung wissen, welche Bereiche des Werkstücks vom Robotergreifer ergriffen
werden können,
um eine gegebene Biegung innerhalb einer Abfolge von Biegungen auszuführen (die
Griffbereiche sind eindeutig), wird aber noch nicht die genaue Griffstelle
kennen (die genaue Griffstelle ist unbestimmt). Der Halteexperte 82 wird
eine vorläufige
(unbestimmte) Griffstelle zuweisen, die zu einem späteren Zeitpunkt
verifiziert werden kann. Wie bereits erwähnt wurde, wird der Abfolgeplaner
jeden Experten in bezug auf die Konsequenzen einer Abfolge von Biegungen
abfragen, wenn sie generiert wird.
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Die
Konsequenzen der Abfolge von Biegungen werden als Kosten dargestellt.
Die Kosten der Abfolge von Biegungen, wenn sie generiert wird, können als
Funktion einer oder mehrerer der folgenden Variablen ermittelt werden:
die Zeitdauer, die erforderlich ist, um einen bestimmten Arbeitsgang
innerhalb der Abfolge von Biegungen auszuführen, das Ausmaß, in dem
ein Arbeitsgang innerhalb der Abfolge von Biegungen die Präzision des
Arbeitsgangs und die Qualität
des erzeugten Werkstücks
beeinflussen wird, ob es Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit
der Ausführung
eines bestimmten Arbeitsgangs an einem bestimmten Punkt in einer
Abfolge von Biegungen gibt oder nicht, und ob heuristische Möglichkeiten
vorhanden sind, die bei ihrer Nutzung der Durchführung des eines Arbeitsgangs
anstelle eines anderen an einem bestimmten Punkt in der Abfolge
von Biegungen den Vorzug geben würden.
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 kann Experten nach Informationen
abfragen, wie z. B.: was für ein
Werkzeugprofil verwendet werden sollte, um bestimmte Biegungen in
der Ab folge von Biegungen auszuführen,
was für
Bühnensegmente
benötigt
werden, um eine gegebene Bühne
herzustellen, die erforderlich sein wird, um eine Biegung auszuführen, und
wo der Robotergreifer das Werkstück
bei der Ausführung
einer oder mehrerer Biegungen in der Abfolge von Biegungen ergreifen
kann/soll. Außerdem
kann Planer 72 die Experten danach befragen, wann eine
Repositionierung des Werkstücks
in der Abfolge von Biegungen vorgenommen werden soll und wie der
Roboter und das Werkstück
bewegt werden sollen, um innerhalb der gesamten Abfolge verschiedene
Arbeitsgänge
zu erledigen, wie eine Biegung, Repositionierung, Beschickung der
Bearbeitungsstation und/oder Entleerung der Bearbeitungsstation. 7 zeigt
in einem Überblicks-Flussschiene
die wichtigsten Schritte, die von einem Ausführungsbeispiel des Planers
für die
Biegungsabfolge 72 ausgeführt werden. In einem ersten
Schritt S1 wird von CAD-System 74 die Bearbeitung der Parallelkonstruktion
vorgenommen. Die Bearbeitung der Parallelkonstruktion kann neben
anderen Funktionen die Markierung verschiedener Geometrien umfassen,
die jeweiligen Abschnitten des Werkstücks entsprechen, wobei die
resultierenden Markierungen später
(in Schritt S3) vom Planer für
die Biegungsabfolge benutzt werden, um zu entscheiden, ob heuristische
Möglichkeiten
bei der Generierung des Plans der Abfolge von Biegungen in Betracht
zu ziehen sind. Anschließend
wird in Schritt S2 ein Heuristikrahmen erzeugt, um den Planer für die Biegungsabfolge
bei der Auswahl der Biegungen zu leiten, aus denen die Biegungsabfolge
bestehen wird. Bei der Erzeugung des Heuristikrahmens für die Abfolge
von Biegungen im Schritt S2 wird eine partielle Reihenfolge von Biegeschritten
berechnet, die bestimmten festgelegten Heuristiken genügt. Anschließend wird
in Schritt S3 ein Algorithmus für
eine Zustands-Raum-Suche abgearbeitet, der von dem Heuristikrahmen
beeinflusst wird. Der Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche führt eine
Analyse der Folgen der Ausführung
verschiedener Biegungen in einer vorgeschriebenen Reihenfolge durch,
indem er in Schritt S4 jeder Biegung Kosten zuweist. Um bei der
Zuweisung von Kosten Hilfe zu leisten, wird in Schritt S5 eine geometrische
Beurteilung vorgenommen, z. B. um die physikalischen Folgen zu bestimmen,
die eine spezielle Biegung haben wird, indem die Maschine und das
resultierende Werkstück
modelliert werden, wie sie während
der Ausführung
jeder einzelnen Biegung zueinander in Beziehung stehen.
-
Die
Heuristik wird berücksichtigt,
indem entweder die zugewiesenen Kosten für eine bestimmte Biegung verringert
werden (falls sie aufgrund der Heuristik vorzuziehen ist), oder
indem die zugewiesenen Kosten erhöht werden (wenn die Biegung
der Heuristik gemäß nicht
bevorzugt wird). In Schritt S3 wird somit eine bestimmte Abfolge
von Biegungen entwickelt, die ausge führt werden können, um
das gewünschte
fertige Werkstück
zu erzeugen. Sobald der Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche in
Schritt S3 abgearbeitet ist, wird in Schritt S6 eine Entscheidung
getroffen, ob ein vollständiger
Plan einschließlich
einer vollständigen
Abfolge von Biegungen generiert worden ist oder nicht. Wenn für die vorgelegte
Konstruktion kein Plan aufgestellt werden kann, wird der Vorgang
zu Schritt S1 zurückgeführt, wo
das Werkstück
umkonstruiert werden kann, so dass eine Bauteilkonstruktion entsteht,
für die
ein Bearbeitungsplan aufgestellt werden kann.
-
Wenn
in Schritt S6 entschieden wird, dass ein vollständiger Plan erzeugt worden
ist, geht der Prozess zu Schritt S7 weiter, und der vollständige Plan
wird mit Hilfe von FEL an den Zuordner weitergeleitet, er kann aber
auch in einer Datei gespeichert werden, um später vom Zuordner entnommen
und abgearbeitet zu werden. Der Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche wird
vorzugsweise einen A*-Algorithmus aufweisen, wie er zum Beispiel
von Nils J. Nilsson in „Problem-Solving
Methods in Artificial Intelligence", McGraw-Hill Book Company, 1971, S.
43–67
behandelt wird.
-
Es
ist zu erwähnen,
dass im Schritt der Kostenzuweisung, S4, Variable wie Roboterbewegung,
Greifpositionen, die Notwendigkeit des Umgreifens, die Notwendigkeit
des Greiferwechsels, Werkzeugpositionen sowie die Notwendigkeit
des Werkzeugwechsels berücksichtigt
werden können.
Hohe Kosten werden für
Variable zugewiesen, die zeitaufwendig sind, die Qualität beeinträchtigen
und/oder das System einem hohen Risiko aussetzen.
-
Die
beschriebene Planungsmethode für
den Arbeitsablauf läßt sich
als generative Planung (da sie automatisch einen Biegeplan generiert)
mit schwacher Heuristik und Zustands-Raum-Suche bezeichnen. Bei der Anwendung
der Methode gibt ein Mensch die Konstruktion ein. Ein Heuristikrahmen
wird unter Zuhilfenahme von Heuristiken definiert, die „schwache
Heuristiken" genannt
werden, weil sie nur eine begrenzte Menge von Regeln umfassen. Mögliche Biegungen
werden betrachtet, und jeder betrachteten Biegung werden Kosten
zugewiesen. Die den Biegungen zugewiesenen Kosten werden von dem
Heuristikrahmen durch Erhöhung
oder Verringerung der Kosten einer bestimmten Biegung beeinflusst.
Eine Abfolge von Biegungen mit den niedrigsten Gesamtkosten wird
mit Hilfe eines Algorithmus für
die Zustands-Raum-Suche gewählt.
-
Generative
Planung mit schwacher Heuristik, wie sie hier beschrieben wird,
sollte anderen Verfahren zur Arbeitsablaufplanung gegenübergestellt
werden. Ein derartiges Verfahren umfasst Variantenplanung mit fallbezogener
Beurteilung. Bei der Variantenplanung gibt ein Mensch eine Konstruktion
eines neuen Bauteils ein, und die Konstruktion wird gemäß einem
Index codiert. Der Index wird verwendet, um eine alte Konstruktion aufzusuchen,
die dem derzeitigen zu konstruierenden Teil und den zu lösenden Problemen
am meisten ähnelt. Eine
Bedienerperson editiert den alten Plan, um die neuen Probleme zu
lösen,
z. B. durch Editierung eines Programms in RML Eines der bei der
Variantenplanung aufgefallenen Probleme besteht darin, dass eine ähnliche
Konstruktion völlig
andere oder abweichende Lösungen
erfordern kann, die durch Vergleiche mit alten Plänen nicht
gefunden werden.
-
Ein
weiteres Verfahren zur Arbeitsablaufplanung ist die generative Planung
mit starker Heuristik. Bei generativer Planung mit starker Heuristik
gibt der Mensch die Konstruktion und mehrere markierte Merkmale des
neuen Bauteils ein. Dann werden Heuristiken verwendet, um die gesamte
Reihenfolge von Biegungen und maschinellen Arbeitsgängen zu
bestimmen, daher als „starke
Heurstiken" bezeichnet.
Einem generativen Planungssystem mit starker Heuristik fehlt die
Flexibilität
und Intelligenz eines generativen Planungssystems mit schwacher
Heuristik, und es wird wahrscheinlich nicht in der Lage sein, mit
unorthodoxen Problemen umzugehen. Ein derartiges System besitzt
kein Verständnis
dafür,
welche Heuristiken in einer bestimmten Situation besser funktionieren
und welche Heuristiken zu verwerfen sind. Solch ein System wird
in vielen Fällen
sogar unfähig
sein, überhaupt
einen Plan zu entwickeln.
-
(a.1) Heuristiken
-
Heuristiken
für das
Biegen von Blech können
vom Planer für
die Biegungsabfolge der vorliegenden Erfindung berücksichtigt
werden. Mehrere Beispiele von Biegeheuristiken werden im Folgenden
beschrieben. Eine Heuristik ist besteht darin, innere Laschen frühzeitig
zu biegen. 25A zeigt ein Werkstück 16 mit
einer inneren Lasche 33, die an einer Biegelinie 34a entlang
gebogen werden soll. Gemäß dieser
Heuristik wird es vorgezogen, die innere Lasche 33 an Biegelinie 34a entlang
zuerst zu biegen, obwohl andere Biegungen an den Biegelinien 34b, 34c und 34d entlang
auszuführen
sind.
-
Einer
anderen Heuristik entsprechend ist es wünschenswert, die Biegungen
an den am weitesten außen
liegenden Biegelinien vor denen an den inneren Biegelinien auszuführen. Beispielsweise
wird in 25B ein Werkstück 16 gezeigt,
das die äußeren Biegelinien 35a, 35b, 35c und 35d zusammen
mit den inneren Biegelinien 36a, 36b, 36c und 36d aufweist.
In diesem dargestellten Beispiel ist es nach der Heuristik erwünscht, dass
die äußeren Biegungen,
die den äußeren Biegelinien 35a–35d entsprechen,
vor den Biegungen ausgeführt
werden, die den inneren Biegelinien 36a–36d entsprechen.
-
Nach
einer dritten Heuristik werden vorzugsweise die kürzeren Biegungen
vor den längeren
Biegungen ausgeführt. 25C zeigt ein Werkstück mit kürzeren Biegungen entlang den
Biegelinien 37a und 37b und längeren Biegungen entlang den
Biegelinien 38a und 38b. Es wird demgemäß vorgezogen,
die Biegungen an den Biegelinien 37a und 37b vor
den Biegungen an den Biegelinien 38a und 38b auszuführen.
-
In Übereinstimmung
mit einer vierten Heuristik ist es vorzuziehen, dass Biegungen,
die eine Außenfläche einer
Ecke eines dreidimensionalen Werkstücks erzeugen, vor der anstoßenden Innenfläche der
Ecke ausgeführt
werden. 25D zeigt ein Werkstück 16 mit
einer Außenfläche 39a und
einer Innenfläche 39b,
die an einer Ecke 390 stumpf aneinanderstoßen. Falls
die der Innenfläche
entsprechende Biegung hier zuerst ausgeführt würde, wäre die Presse bei Ausführung der
Biegung, die der Außenfläche 39a entspricht,
nicht in der Lage, den Flansch über
seinen vorgesehenen Winkel von 90° hinaus
zu biegen. Demzufolge würde
die Außenfläche, wenn
sie zurückfederte,
nicht bündig
mit dem Endstück
der Innenfläche 39b ausgerichtet
liegen.
-
Nach
einer weiteren Heuristik werden kolineare Biegungen gleichzeitig
ausgeführt.
Wie in 25E zu sehen ist, weist ein
dargestelltes Werkstück 16 zwei
Fahnen 26a bzw. 26b auf, die jeweils an der Biegelinie 27a bzw. 27b entlang
umzubiegen sind. Da die Biegelinien 27a und 27b kolinear
sind, wird es in Übereinstimmung
mit der Heuristik vorgezogen, die Biegungen an diesen Biegelinien
gleichzeitig auszuführen.
-
Die
beschriebenen Heuristiken sind lediglich Beispiele für die Arten
von Heuristiken, die vom Planer für die Biegungsabfolge der vorliegenden
Erfindung in Betracht gezogen werden können. Eine größere oder kleinere
Menge von Heuristiken, die alle oder einen Teil der angeführten Heuristiken
umfasst, kann vom Planer für
die Biegungsabfolge genutzt werden.
-
Um
zu erkennen, wann bestimmte Heuristiken bei der Entwicklung des
Plans auf ein gegebenes Werkstück
anzuwenden sein können,
kann eine Liste von Schlüsselmerkmalen
erstellt werden, die verschiedene geometrische Merkmale des Werkstücks beschreiben,
die dann vom Planer für
die Biegungsabfolge bei der Anwendung der heuristischen Regeln verwendet
werden können.
Ein Liste von Schlüsselmerkmalen
kann mit Bezug auf das in 8 dargestellte
Beispiel eines Werkstücks 16 beschrieben
werden. Mehrere Merkmale lassen sich aus dem Werkstück 16 herleiten,
während
es sich noch in seinem zweidimensionalen Zustand befindet. Ein Beispiel
derartiger Merkmale kann die Flanschnummer, die Breite des Flanschs
und die Höhe
des betreffenden Flanschs umfassen. Im Falle des Flanschs 7 wäre die Nummer
des Flanschs z. B. 7, ein Wert w würde der Breite dieses Flanschs
und ein Wert h der Höhe
dieses Flanschs zugeordnet. Außerdem
lassen sich Werte definieren, die eine Winkelklasse bezeichnen,
d. h. eine Klasse von Flanschen, die alle den gleichen Biegewinkel
aufweisen.
-
Zu
weiteren Merkmalen, die markiert werden können, um zusätzliches
Suchen im Suchraum zu vermeiden, gehört eine Angabe, dass das Teil
in bezug auf eine oder mehrere Achsen symmetrisch ist.
-
9 zeigt
ein Werkstück 16 und
einen zu ihm gehörenden
Suchbaum 15. Werkstück 16 hat
eine Symmetrieachse Y, die es in der Mitte teilt und in Längsrichtung
nach unten durch Werkstück 16 verläuft. Dementsprechend
sind auf der ersten Suchebene die den Biegungen 3 und 5 entsprechenden
Knoten eliminiert worden (wie durch die Kreise um diese Biegungen
angedeutet wird), weil sie zu den Knoten 2 und 4 symmetrisch sind.
Es ist nicht notwendig, auf der ersten Ebene auch die Biegungen
3 und 5 zu bewerten und zu durchsuchen, da die gleichen effektiven
Ergebnisse erhalten würden,
wenn die Suche mit einer der Biegungen beginnt, die einem dieser
Knoten entspricht, anstatt mit einer der Biegungen 2 und 4 auf der
Gegenseite. Wenn die erste gewählte
Biegung Biegung 1 ist, dann sind auf der nächsten Ebene der Suche die
Biegungen 2 und 4 immer noch zu den Biegungen 3 und 5 symmetrisch.
Daher werden die den Biegungen 3 und 5 entsprechenden Knoten aufgrund
der Tatsache, dass sie zu den Biegungen 2 und 4 symmetrisch sind,
wieder eliminiert. Falls jedoch der der Biegung 4 entsprechende
Knoten der erste gewählte
Knoten in der Abfolge ist, beseitigt dies die Symmetrie von Werkstück 16.
Infolgedessen werden auf der nächsten
Ebene der von dem Knoten der Biegung 4 ausgehenden Suche keine Knoten
aufgrund von Symmetrie eliminiert.
-
(a.2) Beschränkungen
-
In
Abhängigkeit
von den geometrischen Merkmalen, die ein zu fertigendes Teil aufweist,
kann es Arbeitsschritte im Zusammenhang mit Biegungen geben, die
an bestimmten Punkten in der Abfolge von Arbeitsgängen, die
gerade geplant wird, nicht ausgeführt werden können. Diese
biegungsbezogenen Arbeitsschritte können mit Hilfe eines Mechanismus
auf bestimmte Stellen in der Abfolge von Biegungen gezwungen (oder von
ihnen ausgeschlossen) werden, der als „Beschränkung" bezeichnet wird. Ein Modul Merkmalsextraktion (nicht
gezeigt) kann bereitgestellt werden, um automatisch geometrische
Merkmale von geometrischen Modellen zu markie ren, die vom Konstruktionssystem
erzeugt wurden (z. B. unter Verwendung von Datenstrukturen, die
den oben beschriebenen ähnlich
sind), und die Markierungen der geometrischen Merkmale lassen sich
verwenden, um legale Ausdrücke
(Beschränkungen
genannt) in einer Sprache für
die Schnittstellen-Kommunikation, wie FEL, zu bilden. Beschränkungen
können
mit Hilfe einer Datenstruktur definiert werden, die es ermöglicht,
eine bestimmte Anordnung von Biegevorgängen festzulegen, und zwar
in variierenden Flexibilitätsstufen. Zum
Beispiel kann für
ein Bauteil 16 mit vier Seiten, wie es in 26A zu sehen ist, die folgende Beschränkungsaussage
verwendet werden, um die Reihenfolge festzulegen, in der die Biegungen
1, 2, 3 und 4 ausgeführt
werden:
(Beschränkungen
((1234)))
-
Dieser
Ausdruck bedeutet, dass die erste Biegung vor der zweiten ausgeführt werden
muss, die vor der dritten ausgeführt
werden muss, welche vor der vierten auszuführen ist. Weiterhin kann es
sein, da in dem Ausdruck keine Operatoren enthalten sind, dass keine
anderen Biegevorgänge
vor, zwischen oder nach irgendeiner der Biegungen 1–4 ausgeführt werden.
-
Falls
die Biegung 2 vor Biegung 3 ausgeführt werden muss, es aber keine
anderen Beschränkungen zu
der Anordnung der Biegevorgänge
in der Abfolge von Biegungen gibt, kann die folgende Beschränkungsaussage
verwendet werden:
(Beschränkung
((*2*3*)))
-
Der
Operator „*" wirkt als „Jokerzeichen" und gestattet, an
seiner Stelle in der Abfolge von Biegungen entweder keinen Biegevorgang
oder eine beliebige Anzahl von Biegevorgängen auszuführen, und die Art der Biegevorgänge, die
an seiner Stelle ausgeführt
werden dürfen,
kann zu irgendeinem der verbleibenden Biegevorgänge gehören, die in der Beschränkungsaussage
nicht festgelegt worden sind.
-
Ein
weiterer Operator, der als Jokerzeichen wirkt, "?",
kann ebenfalls verwendet werden, und er bedeutet, dass genau ein
Biegevorgang aus der Reihe derer, die in der Beschränkungsaussage
nicht festgelegt worden sind, an seiner Stelle in der Abfolge von
Biegungen ausgeführt
werden muss. Falls daher bei dem in 26A gezeigten
Bauteil genau ein Biegevorgang vor Biegung 2 ausgeführt werden
muss, es aber keine Einschränkung
in bezug auf Anzahl oder Art der Biegevorgänge nach Biegung 2 gibt (außer dass
Biegung 2 nicht dazugehören
darf), kann die folgende Beschränkungsaussage
verwendet werden:
(Beschränkung
((?2*)))
-
Die
Beschränkungsaussagen
können
auch Gruppierungsoperatoren enthalten, die verlangen, dass bestimmte
Biegevorgänge
zu Gruppen zusammengefasst werden, wobei es keine Einschränkung zur
Reihenfolge der Biegevorgänge
innerhalb der Gruppe gibt. Zum Beispiel fordert die folgende Beschränkungsaussage, dass
die Biegungen 2 und 3 in der Abfolge von Biegungen vor Biegung 4
kommen müssen
und dass die Biegungen 2 und 3 zu einer Gruppe zusammengefasst werden,
ohne dass zwischen ihnen Biegevorgänge erfolgen:
(Beschränkungen
((*{23}*4*))).
-
In
einer Beschränkungsaussage
kann mehr als ein Beschränkungsausdruck
enthalten sein. Beispielsweise enthält die folgende Beschränkungsaussage
den oben angeführten
Beschränkungsausdruck
zur Gruppierung sowie einen zusätzlichen
Beschränkungsausdruck,
der weiterhin festlegt, dass Biegung 1 vor Biegung 4 kommen muss,
ohne dass es weitere Einschränkungen
hinsichtlich der Einbeziehung und Anordnung der anderen Vorgänge in bezug
auf die Biegungen 1 und 4 gibt:
(Beschränkungen ((*{23}*4*)(M*4*))).
-
Es
kann jede beliebige Anzahl von Biegevorgängen innerhalb einer Gruppe
geben, und Gruppen können
verschachtelt werden, um festzulegen, dass nicht gefordert wird,
dass eine Anzahl von Gruppen in einer bestimmten Reihenfolge aufzutreten
habe. Beispielsweise legt der folgende Ausdruck fest, dass die Biegungen
1 und 2 in der Abfolge von Biegungen unmittelbar nebeneinander stehen
müssen
und dass die Biegungen 3 und 4 in der Abfolge von Biegungen unmittelbar
nebeneinander stehen müssen.
Es gibt jedoch keine anderen Beschränkungen hinsichtlich der Einbeziehung
und Anordnung anderer Biegevorgänge
infolge dieses Beschränkungsausdrucks.
(*{{12}*{34}K).
-
Einige
weitere Beispiele für
Beschränkungsausdrücke können sein:
(*7), was bedeutet, dass Biegevorgang 7 als letzter Biegevorgang
in der Abfolge ausgeführt
werden muss, und (*7?), was bedeutet, dass Biegevorgang 7 als vorletzter
Biegevorgang in der Abfolge ausgeführt werden muss.
-
Die
Arten von Operatoren, die verwendet werden können, um Beschränkungen
zu definieren, lassen sich so erweitern, dass sie auch Boolesche
Operatoren wie NICHT, ODER und UND umfassen. Zum Beispiel könnte eine
Beschränkung
unter Verwendung eines Operators NICHT lauten (*NICHT 7), was bedeuten
würde,
dass der siebente Biegevorgang nicht der letzte Vorgang in der Abfolge
sein könnte.
-
Es
gibt faktisch keine Einschränkung
in Bezug auf die Arten von Beschränkungen, die festgelegt werden
können,
und jede beliebige Einheit im Planungssystem, einschließlich der
verschiedenen Experten sowie auch einer Person als Bediener des
Planer für
die Biegungsabfolge, kann Beschränkungen
definieren. Ein Beschränkungsmanager
kann, z. B. im Rahmen des Planers für die Biegungsabfolge, bereitgestellt
werden, um die Widerspruchsfreiheit von Beschränkungen bewahren zu helfen
und Konflikte zu lösen,
die sich zwischen Beschränkungen
ergeben.
-
Zum
Beispiel können
zu den Arten von Beschränkungen
die folgenden gehören:
Beschränkungen
für (1)
Kanäle
(z. B. wie in 26B gezeigt), (2) Winkelbiegungen,
wo die Biegelinie für
den zu biegenden Flansch einen Teil einer Biegelinie einer anderen
Biegung, der nicht der Endpunkt ist, kreuzt und ihm nahe kommt (und beide
Biegungen in derselben Richtung auszuführen sind, d. h., sie sind
beide positive Biegungen) (wie z. B. in 27A dargestellt),
und (3) Flansche, die nach dem Biegen eine Ecke mit einem äußeren Flansch
und einem inneren stumpf anstoßenden
Flansch bilden (wie z. B. in 27C gezeigt).
-
Der
Beschränkungsausdruck
für den
in 26B gezeigten Kanal muss normalerweise
(* 2*1*3*) lauten, wenn auch eine gebräuchliche Heuristik es vorzieht,
dass Biegungen an äußeren Biegelinien
vor denen an inneren Biegelinien ausgeführt werden, so dass die Beschränkung (*3*2*1*)
vorgeschlagen werden könnte. Bei
diesem Konflikt zwischen den Beschränkungsausdrücken müßte, wenn er bestünde, zugunsten
der Beschränkung
für Kanäle (*2*1*3*)
entschieden werden.
-
Der
Beschränkungsausdruck
für die
in 27A gezeigten Paarbiegungen
kann wie folgt lauten:
(*2*1*)
-
Wenn
die Reihenfolge der Biegungen anders wäre, d. h., wenn Biegung 1 vor
Biegung 2 ausgeführt würde, könnte der
Flansch von Biegung 2 nicht über
90 Grad hinaus gebogen werden, und die Biegung ließe sich
somit nicht ordentlich ausführen
(da beim Biegen verformbarer Werkstoffe mit elastischen Tendenzen,
wie Blech, das Teil leicht über
den gewünschten
Biegewinkel hinaus gebogen werden muss).
-
Der
Beschränkungsausdruck
für das
in 27C gezeigte Biegungspaar kann
wie folgt lauten:
(*2*1*).
-
Die
Bedeutung der Einhaltung dieser Beschränkung wird weiter oben in bezug
auf 25D erläutert.
-
Wo
es angemessen erscheint, kann eine Person als Bediener des Planers
für die
Biegungsabfolge (oder ein anderer Experte/Teilplaner des Systems)
einen Beschränkungsausdruck
definieren, der alle Biegungen an jeder einzelnen Seite eines Bauteils
zu einer Gruppe zusammenfaßt,
so dass bei einer Suche nach einer Lösung für die Abfolge von Biegungen
weniger Zeit durch das Wechseln zwischen den Seiten des Bauteils
verbraucht wird. 27B zeigt ein Bauteil mit mehreren
Biegungen an jeder Seite des Teils, wo es angebracht sein kann,
die Biegungen für
eine jede Seite zu gruppieren, z. B. durch Verwendung des folgenden
Beschränkungsausdrucks:
(*{{12}{34}{56}}*).
-
Da
es zwischen Beschränkungen
Konflikte geben kann, sollte ein Mechanismus zur Lösung von
Konflikten vorgesehen werden. Wie bereits erwähnt, kann zu diesem Zweck ein
Beschränkungsmanager
im Rahmen des Planers für
die Biegungsabfolge bereitgestellt werden. Ein mögliches System für die Prioritätseinhaltung
könnte
einfach Beschränkungsausdrücke, denen
eine höhere
Priorität
zugewiesen ist, verwerfen oder ignorieren. Die Priorität, die Beschränkungsausdrücken zugewiesen
wird, könnte
davon abhängen,
um welche Art von Beschränkung
es sich handelt. Beispielsweise könnte von Personen eingegebenen
Beschränkungen die
höchste
Priorität
zugewiesen werden, während
Maschinen-Beschränkungen,
Bauteil-Beschränkungen bzw.
Optimierungs-Beschränkungen
jeweils niedrigere Prioritäten
zugewiesen würden.
Demnach hätten
Maschinen-Beschränkungen
die zweithöchste
Priorität,
Bauteil-Beschränkungen
hätten
die dritthöchste,
und Optimierungs-Beschränkungen
hätten
die viert höchste
(d. h. die niedrigste) Priorität.
-
Eine
von Personen eingegebene Beschränkung
ist eine Beschränkung,
die eine Bedienperson, die den Planer für die Biegungsabfolge über eine
persönliche
Schnittstelle steuert, eingegeben hat. Eine Maschinen-Beschränkung ist
eine Beschränkung,
die durch die Grenzen der Maschinen und der Werkzeuge auferlegt wird
(z. B. eine Kanal-Beschränkung).
Eine Bauteil-Beschränkung ist
eine Beschränkung,
die durch die Merkmale des Bauteils auferlegt wird (z. B. eine Beschränkung, die
durch das Vorhandensein von inneren und äußeren stumpf aneinanderstoßenden Ecken
diktiert wird). Optimierungs-Beschränkungen sind Beschränkungen,
die geschaffen werden, um die Suche nach einer Abfolge von Biegungen
zu beschleunigen (z. B. eine Beschränkung, die fordert, dass Biegungen,
die an einer bestimmten Seite des Bauteils liegen, zu Gruppen zusammengefasst
werden).
-
Um
festzustellen, ob ein Konflikt zwischen Beschränkungsausdrücken besteht, kann ein Algorithmus bereitgestellt
werden, der zuerst prüft,
ob innerhalb eines gegebenen Paars von Beschränkungsausdrücken gemeinsame Operationen
vorhanden sind. Falls es unter den Beschränkungsausdrücken eine gemeinsame Operation
gibt, können
sie dann miteinander vereinigt werden, um festzustellen, ob sie
zueinander im Widerspruch stehen. Wenn zum Beispiel (*1*2*) mit
(*2*3*) vereinigt würde,
würde der
resultierende vereinigte Beschränkungsausdruck
(*1*2*3*) lauten. Wenn (*1*2*) mit einem dazu im Widerspruch stehenden
Ausdruck wie z. B. (*2*1*) vereinigt würde, wäre das Ergebnis Null und damit
ein Zeichen dafür,
dass die Beschränkungsausdrücke zueinander
im Widerspruch stehen.
-
(a.3) Kolineare (und kompatible) Biegungen
-
Wenn
zwei Biegungen Biegelinien haben, die kolinear sind, z. B. die Biegungen
5 und 6 in 8, und die kompatibel sind
(d. h., dass sie den gleichen Biegewinkel, den gleichen Biegeradius
und andere Eigenschaften aufweisen, die es erlauben, die Biegungen
gleichzeitig auszuführen),
dann ist es vorzuziehen, die Biegungen gleichzeitig auszuführen. Zu
diesem Zweck können
Heuristiken bereitgestellt werden, um die vom Planer für die Biegungsabfolge
durchgeführte
Suche zu beeinflussen, so dass gleichzeitiges Biegen kolinearer Biegungen
vorgezogen wird und es somit wahrscheinlicher ist, dass es Bestandteil
der durch die Suche erzeugten Abfolge von Biegungen wird. Zusätzlich oder
wahlweise können
unter Verwendung von Beschränkungsausdrücken Beschränkungen
festgelegt werden, die fordern, dass bestimmte kompatible kolineare
Biegungen gleichzeitig ausgeführt
werden, falls das möglich
ist (d. h., falls der Beschränkungsausdruck
nicht im Widerspruch zu einem Beschränkungsausdruck höherer Priorität steht).
-
(b) Der Zustands-Raum-Such-Algorithmus
des Planers für
die Biegungsabfolge
-
In
einem Algorithmus für
die Zustands-Raum-Suche wird eine Lösung erhalten, indem Operatoren
auf Zustandsbeschreibungen angewandt werden, bis ein Ausdruck erreicht
wird, der einen Zielzustand beschreibt. Bei der Anwendung einer
Zustands-Raum-Suchmethode wird ein Startknoten mit einer Beschreibung
des Ausgangszustands verbunden, und Nachfolger des Startknotens
werden mit Hilfe von Operatoren berechnet, die auf die mit dem Knoten
verbunde ne Zustandsbeschreibung anwendbar sind. Durch Berechnung
aller Nachfolger eines Knotens wird der Knoten somit fortentwickelt.
-
Zeiger
werden von jedem Folgeknoten zurück
zu seinem Ausgangsknoten eingesetzt. Die Zeiger können später benutzt
werden, um einen Lösungsweg
zum Startknoten zurück
anzugeben, wenn schließlich
ein Zielknoten gefunden worden ist. Die Folgeknoten werden daraufhin
geprüft,
ob sie Zielknoten sind, indem die verbundenen Zustandsbeschreibungen,
die den Folgeknoten entsprechen, daraufhin geprüft werden, ob sie den Zielzustand
beschreiben. Wenn noch kein Zielknoten gefunden worden ist, wird
der Prozess der Fortentwicklung der Knoten und des Einsetzens entsprechender
Zeiger fortgesetzt. Wenn ein Zielknoten gefunden ist, werden die
Zeiger zum Startknoten zurückverfolgt,
so dass ein Lösungsweg
entsteht. Die mit den Bögen
des Wegs verbundenen Operatoren der Zustandsbeschreibungen werden
dann zu einer Lösungsabfolge
zusammengestellt.
-
Die
beschriebenen Schritte bilden einen Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche.
Variationen des oben beschriebenen Algorithmus lassen sich durch
die Reihenfolge definieren, in der die Knoten fortzuentwickeln sind.
Wenn die Knoten in einer Reihenfolge fortentwickelt werden, in der
sie generiert werden, wird die Suchmethode als „Methode Breitensuche" bezeichnet. Wenn
die zuletzt erzeugten Knoten zuerst fortentwickelt werden, wird
die Methode „Methode
Tiefensuche" genannt.
Die Methode Breitensuche und die Methode Tiefensuche sind Blindsuch-Algorithmen, da die
Reihenfolge, in der die Knoten fortentwickelt werden, von der Lage
des Zielknotens nicht beeinflusst wird. Heuristische Informationen über die
Gesamtnatur des Graphen und die allgemeine Richtung des Ziels können genutzt
werden, um den Suchvorgang zu modifizieren. Derartige Informationen
können
verwendet werden, um die Suche auf das Ziel richten zu helfen, indem
versucht wird, die vielversprechendsten Knoten zuerst fortzuentwickeln.
Eine Art einer heuristischen Suchmethode wird z. B. von Nils J.
Nilsson in der oben erwähnten
Arbeit „Problem-Solving
Methods in Artificial Intelligence" beschrieben.
-
Blindsuch-Algorithmen,
wie z. B. Breitensuche oder Tiefensuche, sind in ihrer Vorgehensweise
zur Auffindung eines Lösungsweges
zu einem Zielknoten gründlich.
Im Einsatz ist es oft unpraktisch und zeitaufwendig, solche Methoden
zu verwenden, da die Suche eine übermäßige Anzahl
von Knoten fortentwickeln wird, bevor ein Lösungsweg gefunden wird. Eine
derart erschöpfende
Fortentwicklung von Knoten blockiert mehr Speicherplatz im Rechner,
um die mit jedem Knoten verbundenen Informationen zu speichern,
und verbraucht mehr Zeit, z. B. um Fortentwicklungen von Knoten
und Punkte zu berechnen. Daher werden effektive Alternativen zu Blindsuchmethoden
bevorzugt. Heuristiken können
angewandt werden, um die Suche bündeln zu
helfen, und zwar auf der Grundlage von speziellen Informationen,
die über
das Problem vorliegen, das durch den Graphen dargestellt wird. Eine
Möglichkeit,
die Suche zu bündeln,
ist die Verringerung der Anzahl von Nachfolgern eines jeden fortentwickelten
Knotens. Eine andere Art der Bündelung
der Suche besteht in der Abwandlung der Reihenfolge, in der die
Knoten fortentwickelt werden, so dass sich die Suche nach außen zu Knoten
hin entwickeln kann, die am vielversprechendsten erscheinen. Suchalgorithmen,
die die Reihenfolge der Fortentwicklung von Knoten abwandeln, werden
geordnete Suchalgorithmen genannt. Geordnete Suchalgorithmen nutzen
eine Bewertungsfunktion, um die Knoten, die Kandidaten für die Fortentwicklung
sind, einzustufen und dadurch den Knoten zu ermitteln, der am wahrscheinlichsten
auf dem besten Weg zum Zielknoten liegt. Beim Abarbeiten des geordneten
Suchalgorithmus wird bei jedem Knoten ni der
zur Fortentwicklung in Frage kommt, ein Wert f bestimmt, wobei f
ein Schätzwert
für die
Kosten eines Weges der geringsten Kosten vom Startknoten zum Zielknoten
ist, der gezwungen ist, durch Knoten ni zu
verlaufen. Jeder nachfolgende Knoten mit dem kleinsten Wert f wird
dann der Reihe nach zur Fortentwicklung ausgewählt
-
20A zeigt einen Baum, der durch Anwendung eines
geordneten Suchalgorithmus auf ein unbearbeitetes Werkstück erzeugt
wurde, das vier Abschnitte besitzt, die nach oben zu biegen sind,
so dass sie vier Seiten einer Schachtel bilden, wobei jede Seite
in 20A durch eine entsprechende
Zahl 1, 2, 3 und 4 repräsentiert
wird. Jede nummerierte Seite der Schachtel entspricht einer bestimmten
Biegung, nämlich
Biegung 1, Biegung 2, Biegung 3 und Biegung 4.
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Das
unbearbeitete Werkstück
(Ausgangsteil) entspricht Startknoten n0)
der auch als Wurzelknoten bezeichnet werden kann, der mit der Beschreibung
des Ausgangszustands des Werkstücks
verbunden ist. Die Nachfolger des Startknotens n0 können durch
Fortentwicklung des Startknotens (des Wurzelknotens) zur Bildung
von Folgeknoten n1, n2,
n3 und n4 berechnet
werden. Auf dieser Ebene der Suche entsprechen die Knoten n1–n4 Biegung 1, Biegung 2, Biegung 3 bzw. Biegung
4.
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Knoten
1 wird fortentwickelt, so dass er die Folgeknoten n5,
n8 und n7, die Biegung
2, Biegung 3 bzw. Biegung 4 entsprechen, sowie einen zusätzlichen
Folgeknoten n8 umfasst, der einer Repositionierung
(d. h. einer Repo) des Haltegriffs des Robotergreifers am Werkstück entspricht.
Knoten 5 wird fortentwickelt, so dass er die Folgeknoten n9 bzw. n10, die Biegung
3 bzw. Biegung 4 entsprechen, sowie einen zusätzlichen Folgeknoten n12 umfasst, der einer Repo entspricht. Knoten
9 wird fortentwickelt, so dass er die Folgeknoten n13 bzw. n14 aufweist, die Bie gung 4 bzw. einer Repo
entsprechen. Knoten n14 wird fortentwickelt,
so dass er einen Folgeknoten n15 aufweist,
der der Zielknoten ist, da er die letzte Biegung für das Werkstück zum Ergebnis
hat.
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Der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 ist vorzugsweise so strukturiert,
dass er eine Zustands-Raum-Suche vornimmt, in der der Beste zuerst
weiterbehandelt wird, um eine vollständige Abfolge von Biegungen
zu entwickeln, die von der Bearbeitungsstation zum Biegen auszuführen ist.
Ein geordneter Suchalgorithmus verwendet eine Bewertungsfunktion,
um die Knoten, die Kandidaten für
die Fortentwicklung sind, einzustufen, um den Knoten zu ermitteln,
der am wahrscheinlichsten auf dem besten Weg zum Zielknoten liegt, d.
h. zu dem Knoten, der der beste ist. Der erste Knoten entspricht
dem ebenen Bauteil, wie es z. B. in 20A dargestellt
ist. Auf jeder Ebene der Suche wird der beste Knoten, der auf einer
Liste OPEN steht, fortentwickelt, und der fortentwickelte Knoten
wird aus der Liste OPEN gelöscht.
Je nachdem, ob es Beschränkungen
zur Reihenfolge bestimmter Operationen gibt oder nicht, werden alle
oder ein Teil der fortentwickelten Knoten auf OPEN gesetzt Die fortentwickelten
Knoten, die auf OPEN gesetzt werden, entsprechen den verbleibenden Biegevorgängen abzüglich derjenigen,
die infolge von Beschränkungen
ausgeschlossen worden sind.
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Gemäß einem
speziellen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird es zu jeder einzelnen Biegung Zwillingsknoten
geben, die ihr entsprechen, und zwar einen ersten Zwillingsknoten,
der der Ausführung
der Biegung entspricht, während
das Werkstück
von einer Seite des Werkstücks
gehalten wird, und einen zweiten Zwillingsknoten, der der Ausführung derselben
Biegung entspricht, wobei aber das Werkstück von der anderen Seite des
Werkstücks
gehalten wird. Die fortentwickelten Knoten, die auf OPEN gesetzt
werden, können
ebenfalls einen Knoten aufweisen, der eine Repositionierung des
Haltegriffs des Robotergreifers am Werkstück (d. h. eine „Repo") repräsentiert.
In Übereinstimmung
mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können bestimmte
Ebenen der Suche Beschränkungen
unterworfen werden, so dass sie keinen Knoten für eine Repo aufweisen. Der
Grund dafür
ist, dass es keinen Sinn hätte,
eine Repo auf einer Suchebene durchzuführen und direkt auf der nächsten Ebene
wieder eine Repo vorzunehmen. Demgemäß wird der Planer für die Biegungsabfolge 72,
wenn bei einem unmittelbaren Ausgangsknoten eine Repo durchgeführt wird,
das Setzen eines Repo-Knotens auf OPEN unterdrücken.
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Die 20B und 20C zeigen
je ein einfaches Beispiel eines Werkstücks 16 mit zwei Flächen 262 und
einer Biegelinie 260. Außerdem enthalten beide 20B und 20C,
je ein dazugehöriges
Diagramm der Fortentwicklung eines Knotens vom Wurzelknoten n0 zur ersten Ebene eines Suchbaums, die zwei
fortentwickelte Knoten enthält. 20B zeigt zwei fortentwickelte Knoten, während in 20C ein fortentwickelter Knoten gezeigt und angegeben
wird, dass der andere Knoten unterdrückt worden ist. In 20B werden, da nur eine Biegung an Werkstück 16 auszuführen ist,
nur zwei Knoten gezeigt. Die Biegung läßt sich gemäß Knoten n1 ausführen, wonach
Biegung 1 durchgeführt
wird, indem Fläche
2 in den Gesenkraum der Bearbeitungsstation zum Biegen eingelegt
wird, oder Biegung 1 läßt sich
gemäß n2 ausführen,
wonach Biegung 1 durchgeführt
wird, indem Fläche
1 in den Gesenkraum eingelegt wird. Bei 20C ist
folgendes offensichtlich: Sobald Werkstück 16 an Biegelinie 260 entlang
gebogen wurde, wird Fläche
1 ein Flansch ergeben, dessen Höhe
zu gering ist, als dass Werkstück 16 an
dieser Seite des Werkstücks
ergriffen werden kann, wenn die Biegung ausgeführt wird. Demgemäß muss Werkstück 16,
um Biegung 1 an Biegelinie 260 auszuführen, von derjenigen Seite
des Werkstück 16 von
einem Robotergreifer ergriffen werden, die der Fläche 2 entspricht.
Mit anderen Worten, Biegung 1 muss so ausgeführt werden, dass Fläche 1 in
den Gesenkraum eingelegt wird. Somit weist der in 20C dargestellte Suchbaum nur einen Knoten n1 auf und zeigt – obwohl der Ausgangsknoten
n0 normalerweise so fortentwickelt werden
könnte,
dass er einen zweiten Knoten aufweist – dass der zweite Knoten unterdrückt worden
ist.
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Ein
Knoten kann unterdrückt
werden, indem er von der Berücksichtigung
als möglicher
Arbeitsgang innerhalb der Abfolge von Biegungen ausgeschlossen wird.
Ein solcher Ausschluß eines
Knotens läßt sich
erreichen, indem verhindert wird, dass eine Fortentwicklung den
Knoten enthält,
oder indem es einfach unterlassen wird, den Knoten auf die Liste
OPEN zu setzen.
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20D zeigt ein Beispiel eines Werkstücks 16,
das zwei kolineare Biegungen mit den Biegelinien 1 und 2 aufweist.
Zu den Knoten, die aus diesem Werkstück generiert werden können, gehören folgende:
(1,2), (1,1), (2,2), (2,1), ((12),1) und ((12),2). Nach Übereinkunft
werden die Halteflächen
auf jeder Seite der ersten Biegelinie der kolinearen Biegung definiert. 20E zeigt ein weiteres Beispiel eines Werkstücks 16.
Die Halteseiten für
diese kolineare Biegung (gleichzeitiges Biegen an Linien 1 und 2)
werden in den folgenden Zwillingsknoten definiert: ((12)1), ((12)2).
Zu beachten ist, dass die Haltefläche für die Zwillingsbiegung Fläche 1 ist,
auch wenn Fläche
1 sich auch auf die andere Seite der Biegelinie erstreckt (d. h.,
auch wenn sie sich bis zu einer Position erstreckt, die während einer
Biegung hinter dem Gesenkraum liegen würde). Der Grund dafür ist die
oben erwähnte Übereinkunft,
die genutzt wird, um die Haltefläche
für die
Zwillingsbiegung zu wählen.
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21 verdeutlicht in einem vereinfachten Flussschiene
ein Ausführungsbeispiel
eines Algorithmus für
die Zustands-Suche, der einen geordneten Suchalgorithmus umfasst,
der auf dem Algorithmus beruht, der von Nils J. Nilsson in „Problem-Solving
Methods in Artificial intelligence" beschrieben wird, welcher vom Planer für die Biegungsabfolge
der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, um eine Abfolge
von Biegungen zu erstellen, die von einer Bearbeitungsstation zum
Biegen verwendet werden kann. Nach dem Start des Algorithmus wird
bei Schritt S10 ein Startknoten n0 auf eine
Liste mit der Bezeichnung OPEN gesetzt, und ein Funktionswert f
wird gleich 0 gesetzt. Danach wird in Schritt S12 festgestellt,
ob sich in der Liste OPEN etwas befindet. Wenn die Liste OPEN leer
ist, schreitet der Prozess zu Schritt S14 fort, und eine Fehleranzeige
erfolgt. Wenn in Schritt S12 festgestellt wird, dass die Liste OPEN
nicht leer ist, schreitet der Prozess zu Schritt S18 fort.
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In
Schritt S18 werden die in der Liste OPEN enthaltenen Knoten geprüft, und
der Knoten mit dem niedrigsten Wert f wird aus OPEN entfernt und
auf eine Liste CLOSED gesetzt. Dieser Knoten wird mit ni bezeichnet.
Danach wird in Schritt S20 eine Entscheidung getroffen, ob der Knoten
ni ein Zielknoten ist. Falls es ein Zielknoten
ist, geht der Prozess zu Schritt S22 weiter, wo ein Lösungsweg
generiert wird, indem von Knoten ni über seinen
Zeiger und die Zeiger der vorhergehenden Knoten bis zum Startknoten
n0 zurückgegangen
wird. Wenn jedoch Knoten n0 gemäß Feststellung
in Schritt S20 nicht der Zielknoten ist, wird der Prozess zu Schritt S24
weitergeleitet. In Schritt 24 wird Knoten ni fortentwickelt,
so dass alle seine Folgeknoten, nj genannt,
erzeugt werden. Wenn es keine Folgeknoten nj gibt,
kehrt der Prozess zu Schritt S12 zurück. Für jeden Folgeknoten nj, der erzeugt wird, wird eine Berechnung
eines entsprechender Wertes f vorgenommen, f(nj)
= k'(nj + h(nj), wobei k' gleich der Summe der Kostenanteile
k für die
Ausführung
eines jeden Knotens vom Startknoten bis zum gegenwärtigen Knoten
ist, und h ist gleich den vorhergesehenen Kosten vom gegenwärtigen Knoten bis
zum Zielknoten. In Schritt S24 wird auch jeder einzelne berechnete
Wert f mit seinen entsprechenden Folgeknoten nj verbunden,
die sich noch nicht auf den Listen OPEN oder CLOSED befinden. Diese
Folgeknoten nj werden dann auf die Liste
OPEN gesetzt, und Zeiger werden von diesen Folgeknoten nj zurück
zu ni gerichtet. Für jeden Folgeknoten nj, der bereits auf einer Liste OPEN oder
CLOSED war, wird ein Wert f mit diesem Folgeknoten nj verbunden,
der gleich dem kleineren Wert von dem soeben für diesen Knoten berechneten Wert
f und dem Wert f ist, der bereits mit diesem Knoten verbunden ist.
Die Folgeknoten n} auf der Liste CLOSED,
deren verbundene Werte f verkleinert worden sind, werden auf die
Liste OPEN gesetzt, und die Zeiger für diese Folgeknoten nj werden zu ni zurückgerichtet.
Nach Ausführung
von Schritt S24 kehrt der Prozess zu Schritt S12 zurück.
-
(c) Dargestelltes Beispiel eines Planers
für die
Biegungsabfolge
-
Die 22A–22D zeigen ein besonderes Ausführungsbeispiel eines Planungsprozesses
für eine Abfolge
von Biegungen, der von dem in 5A dargestellten
Planer für
die Biegungsabfolge 72 auszuführen ist. Der Planungsprozess
für eine
Abfolge von Biegungen wird nach Erhalt eines Befehls zum Beginn
des Vorgangs gestartet, wie z. B. in Schritt S26 angegeben, indem
nach Erhalt eines Befehls in FEL mit der Planung begonnen wird.
Sobald der Prozess anläuft
und mit Schritt S28 weitergeht, werden eine oder mehrere den zu fertigenden
Teilen entsprechende Dateien vom Planer für die Biegungsabfolge gelesen.
Solche Dateien können
in Gestalt einer Formendatei vorliegen, die Informationen enthält, wie
zum Beispiel geometrische und topologische Informationen (eine dreidimensionale
Datenbeschreibung des Bauteils und eine parallele zweidimensionale
Datenbeschreibung des Teils, die der dreidimensionalen Datenbeschreibung
entspricht), markierte geometrische Merkmale, die Entscheidungen
berühren,
die vom Planer für
die Biegungsabfolge zu treffen sind, und einen Biegungsgraphen,
der auszuführende
Biegungen mit geometrischen und topologischen Informationen korreliert.
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Sobald
die Bauteildatei in Schritt S28 gelesen worden ist, geht der Prozess
zu den Schritten S30, S32 und S34 über, in denen jeder einzelne
Experte initialisiert wird. Genauer gesagt, werden der Halteexperte,
der Werkzeugexperte und der Bewegungsexperte jeweils initialisiert.
Sobald die verschiedenen Experten initialisiert worden sind, wird
in Schritt S36 eine Liste von Biegungen erstellt, und Berechnungen
zu den verschiedenen Merkmalen der Bauteile werden vorgenommen.
Zum Beispiel kann eine Berechnung dahingehend erfolgen, wie lang
die Biegungen sind und welche Biegungen kolinear sind. Danach wird
in Schritt S38 ein A*-Algorithmus initiiert, der Schritte enthält wie:
einen Wurzelknoten n0 auf eine Liste OPEN
setzen und einen Wert f gleich 0 setzen. Dann wird in Schritt S40
eine Entscheidung getroffen, ob die Liste OPEN leer ist. Wenn die Liste
leer ist, geht der Prozess zu Schritt S42 weiter und endet mit einer
Fehleranzeige. Andernfalls geht der Prozess, wenn die Liste OPEN
nicht leer ist, mit Schritt S44 weiter, bei dem der auf der Liste
OPEN befindliche Knoten mit dem niedrigsten Wert f entnommen und
auf eine Liste CLOSED gesetzt wird. Der gewählte Knoten wird zur Erläuterung
der Schritte in den Flussschienen der 22A–22D ni genannt.
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In
Schritt S46 wird eine Entscheidung getroffen, ob Knoten ni ein Zielknoten ist. Wenn Knoten ni ein Zielknoten ist, geht der Prozess zu
Schritt S48 über,
wo ein Lösungsweg
generiert wird. Andernfalls, wenn ni kein
Zielknoten ist, geht der Prozess zu Schritt S50 über, der in 22C ganz oben gezeigt wird.
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Nach
dem Generieren eines Lösungswegs
in Schritt S48 geht der Prozess mit Schritt S56 weiter, der in 22D ganz oben gezeigt wird. Im Schritt S56 wird
an jeden der Experten eine Ende-Mitteilung zusammen mit der Abfolge
von Biegungen geschickt, und jeder der Experten wird nach endgültigen detaillierten
Informationen abgefragt, die benötigt
werden, um den Plan der Abfolge von Biegungen zu vervollständigen.
Danach erwartet der Planer für
die Biegungsabfolge in Schritt S58 eine Antwort vom Werkzeugexperten.
Sobald alle abschließenden
Informationen vom Werkzeugexperten eingegangen sind, wird im Schritt
S60 die Installation der Bearbeitungsstation zum Biegen gestartet.
In der Zwischenzeit, während
die Installation der Bearbeitungsstation durchgeführt wird,
erwartet der Prozess in Schritt S62 eine Antwort vom Bewegungsexperten
und vom Halteexperten. Sobald die vollständigen Pläne des Bewegungsexperten und
des Halteexperten eingegangen sind, wird in Schritt S64 der endgültige Plan
an den Zuordner des Systems weitergesandt.
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Vorausgesetzt,
dass ni in Schritt S46 nicht als der Zielknoten
ermittelt wurde, wird der Prozess mit Schritt S50 in 22C ganz oben fortgesetzt. In diesem Schritt wird
Knoten ni fortentwickelt, um seine Folgeknoten
nji zu erhalten. Zu den Folgeknoten werden
Biegungs-Zwillingsknoten
für jede
Biegung (d. h., jeder Biegung entsprechen zwei Knoten) und ein zusätzlicher
Knoten für
eine Repo minus alle eventuellen Knoten gehören, die auf der gegenwärtigen Ebene
der Suche als Folgeknoten verworfen werden.
-
Sobald
die Folgeknoten in Schritt S50 generiert worden sind, findet in
Schritt S52 ein Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung statt.
Danach wird in Schritt S54 jeder einzelne Nachfolger n} auf
die Liste OPEN gesetzt, und die jedem Knoten entsprechenden Teilplaninformationen
sowie Kosteninformationen werden mit jedem Knoten in der Liste OPEN
verbunden (z. B. mit Hilfe von Zeigern). Der Prozess kehrt dann
zu Schritt S40 zurück,
wo festgestellt wird, ob die Liste OPEN leer ist. Wenn die Liste
OPEN leer ist, endet der Prozess mit einer Fehleranzeige in Schritt
S42; andernfalls läuft
der Prozess weiter, und die Schritte S44, S46, S48, S50, S52 und
S54 werden erneut ausgeführt.
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Die 23A–23D stellen den Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung
dar, der dem Schritt S52 bei dem in den 22A–22D dargestellten Planungsprozess für die Abfolge
von Biegungen entspricht. Der Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung
formuliert einen Teilplan und ermittelt zusätzliche Kosten, die zu einem
jeden der fortentwickelten Knoten/Folgeknoten nj gehören, der
auf der gegenwärtigen Ebene
der Suche nicht infolge von Beschränkungen als realisierbarer
Knoten eliminiert worden ist. Für
jeden derartigen fortentwickelten Knoten/Folgeknoten wird der in
den 23A–23D dargestellte
Prozess durchgeführt.
In einem ersten Schritt S66 wird ein Test zur Vertauschbarkeit von
Knoten nj hinsichtlich des Teilplans und
der Kosten des Halteexperten vorgenommen. Genauer gesagt, es wird
ein Test durchgeführt,
um festzustellen, ob der Teilplan und die Kosten, die der Halteexperte
festlegen wird, die gleichen sein werden wie die bereits für einen
anderen „äquivalenten" Knoten festgelegten.
Wenn dies der Fall ist, werden Teilplan und Kosten mit jenem „äquivalenten" Knoten identisch
sein, und es ist nicht nötig,
den Halteexperten noch einmal nach solchen Informationen abzufragen,
was nur zu unnötigem
Zeitaufwand führen
würde.
Wenn in Schritt S68 festgestellt wird, dass ein äquivalenter Knoten gefunden
wurde, dann geht der Prozess zu Schritt S70 über, wo der Teilplan und die
Kosten kopiert und mit jenem Folgeknoten nj verbunden
werden. Wenn jedoch in Schritt S68 kein äquivalenter Knoten gefunden
wurde, wird der Prozess mit Schritt S72 fortgesetzt, wo der Planer
für die
Biegungsabfolge den Halteexperten nach einem vorgeschlagenen Teilplan,
dem zusätzlichen
Kostenanteil k und dem zusätzlichen
Kostenanteil h abfragen wird. Bei Ausführung von Schritt S72 wird,
sobald von dem Halteexperten ein Kostenanteil mit unendlich bewertet
worden ist, der vorliegende Folgeknoten nj verworfen. Der Folgeknoten
nj wird somit auf der gegenwärtigen Ebene
der Suche verworfen, und der Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung
startet erneut mit dem nächsten
verfügbaren
Folgeknoten nj.
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Sobald
entweder in Schritt S70 oder in Schritt S72 der Teilplan und die
Kosten erhalten wurden, geht der Prozess zu Schritt S76 über (in 23B ganz oben), wo ein weiterer Test auf Vertauschbarkeit
in bezug auf den Teilplan und die Kosten, die vom Werkzeugexperten
stammen, vorgenommen wird. Wenn in Schritt S78 festgestellt wird,
dass ein äquivalenter
Knoten gefunden wurde, kopiert der Planer für die Biegungsabfolge den Teilplan
und die Kosten, die dem äquivalenten
Knoten entsprechen, und verbindet sie mit dem vorliegenden Folgeknoten
nj. Im anderen Fall, wenn kein äquivalenter
Knoten gefunden wurde, geht der Prozess zu Schritt S82 über, wo
der Werkzeugexperte nach einem vorgeschlagenen Teilplan, einem Kostenanteil
k und einem Kostenanteil h abgefragt wird. Wenn ein Kostenanteil
mit unendlich bewertet wird, wird der vorliegende Folgeknoten in
Schritt S84 verworfen. Sobald der vorgeschlagene Teilplan und die
Kosten bestimmt worden sind, geht der Prozess zu Schritt S86 über, wo
der Planer für die
Biegungsabfolge auf die Ergebnisse vom Halteexperten und vom Werkzeugexperten
wartet. Der Prozess wird auf die Ergebnisse der Abfragen an den
Halteexperten und den Werkzeugexperten warten, da diese Informationen
vom Bewegungsexperten benötigt
werden, um seine Berechnungen zur Teilplanung und Kostenzuweisung
vornehmen zu können.
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In
Schritt S88 wird ein Test auf Vertauschbarkeit in bezug auf den
Teilplan und die Kosten, die vom Bewegungsexperten stammen, vorgenommen.
Das heißt,
es wird ein Test durchgeführt,
um festzustellen, ob der Teilplan und die Kosten, die vom Bewegungsexperten
zugewiesen würden,
mit denen identisch sind, die bereits einem anderen Knoten zugewiesen
worden sind, wonach der andere Knoten als „äquivalenter" Knoten zu dem vorliegenden Folgeknoten
nj angesehen würde, der gerade bewertet wird.
Wenn in Schritt S90 festgestellt wird, dass ein äquivalenter Knoten gefunden
worden ist, geht der Prozess zu Schritt S92 über, wo der Teilplan und die
Kosten des äquivalenten
Knotens kopiert und dadurch mit dem vorliegenden Folgeknoten nj verbunden werden. Wenn jedoch kein äquivalenter
Knoten gefunden worden ist, wird der Prozess mit Schritt S94 fortgesetzt,
wo der Bewegungsexperte nach einem vorgeschlagenen Teilplan, einem
Kostenanteil k und einem Kostenanteil h abgefragt wird. Wenn irgendeiner
der Kostenanteile unendlich ist, wird der vorliegende Folgeknoten
verworfen, wonach zu einem nächsten
Folgeknoten übergegangen
und erneut mit der Teilplanung und Kostenzuweisung für den nächsten Folgeknoten
begonnen wird. Vorausgesetzt, dass der vorgeschlagene Teilplan und
die Kosten erhalten worden sind, dann geht der Prozess zu Schritt
S98 über,
wo auf die Ergebnisse vom Bewegungsexperten gewartet wird. Eine
zusätzliche
Verarbeitung kann durchgeführt
werden, um einen Teilplan und Kosten zu verschiedenen Aspekten des
Systems zu erhalten, die mit der Ausführung der vom Planer für die Biegungsabfolge
vorgeschlagenen Gesamtabfolge von Biegungen zusammenhängen. In
diesem Zusammenhang können
zusätzliche
Experten bereitgestellt werden, wie durch die Bezugsnummer S100
angedeutet wird. Zu Beispiel zeigt 5A einen
Sensorexperten. Der Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung
könnte
in geeigneter Weise modifiziert werden, so dass er Schritte aufwiese
wie Testen auf Vertauschbarkeit, Abfragen des zusätzlichen
Experten (z. B. des Sensorexperten) nach einem vorgeschlagenen Teilplan
und nach Kosten sowie, an einer geeigneten Stelle im Prozess, Abwarten
der Ergebnisse vom zusätzlichen
Experten.
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Sobald
im Schritt S98 festgestellt wurde, dass die Ergebnisse von den Bewegungsexperten
eingegangen sind, geht der Prozess zu Schritt S102 über, der
in 23D oben dargestellt ist. In
Schritt S102 wird der Wert f für
Knoten nj nach der Gleichung fnj =
(k' + h)HE + (k' +
h)TE + (k' + h)ME berechnet.
Dann wird in Schritt S104 der Wert f auf der Grundlage eventueller
Heuristiken angepaßt,
die auf den Folgeknoten nj zutreffen. Dabei
wird, falls es sich um einen erwünschten
Knoten handelt, d. h., wenn er vorteilhafte oder erwünschte Heuristiken
hat, die besagen, dass dieser Knoten anderen Knoten vorzuziehen
ist, zu dem Wert f ein Wert addiert. Wenn jedoch der Knoten unerwünscht ist,
wird vom Wert f ein Wert subtrahiert.
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24 zeigt das Beispiel eines ebenen Werkstücks 16 und
mehrere Knoten, die während
der Durchführung
einer Zustands-Raum-Suche durch den hier erläuterten Planer für die Biegungsabfolge
fortentwickelt wurden. Es werden verschiedene Kosten gezeigt, die
den Knoten im gesamten Verlauf des Suchprozesses zugewiesen werden.
Wie zu sehen ist, hat das ebene Werkstück 16 zwei Abschnitte
a und b, die zu Flanschen umgebogen werden sollen. Der erste Flansch
a liegt zwischen zwei Nasen c und d. Der erste Flansch a soll an
Biegelinie 1 entlang umgebogen werden, und der zweite Flansch b
soll an Biegelinie 2 entlang umgebogen werden. Der erste Knoten
n0 des Suchbaums, d. h. der Wurzelknoten,
entspricht dem ebenen Werkstück 16. Folgeknoten
von Knoten n0 sind die Knoten n1 bzw.
n2, die den Biegelinien 1 bzw. 2 entsprechen.
In dem dargestellten Beispiel wird angenommen, dass eine Biegung
längs Biegelinie
lausgeführt
würde,
indem Flansch a in den Gesenkraum der Biegepresse eingelegt wird,
und dass eine Biegung längs
Biegelinie 2 ausgeführt würde, indem
Flansch b in den Gesenkraum eingelegt wird. Daher sind keine Biegungszwillinge
im Baum von 24 dargestellt. Es gibt nur
einen Knoten pro Biegelinie.
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Für den Fall,
dass der Planer für
die Biegungsabfolge so beschaffen ist, dass er jeder Biegung Biegungszwillingsknoten
zuordnet, würde
im vorliegenden Beispiel der jeweils andere Knoten wahrscheinlich
unterdrückt
werden. Beispielsweise wäre
es wahrscheinlich nicht möglich,
eine Biegung an Biegelinie 1 entlang auszuführen, indem Flansch b in die
Biegepresse eingelegt würde,
da Flansch a sehr kurz ist und daher während der Ausführung der
Biegung nicht von einem Robotergreifer erfaßt werden kann.
-
Auf
der ersten Suchebene werden zwei Folgeknoten n1 und
n2 als Folgeknoten generiert. Bei der Bildung
dieser beiden Knoten kann der Planer für die Biegungsabfolge den Halteexperten,
den Werkzeugexperten und den Bewegungsexperten nach den dem jeweiligen
Knoten entsprechenden zusätzlichen
Kosten (d. h., den Kostenanteilen h und k) abfragen. Zum Beispiel
werden die Kosten, die dem Knoten n1 zugewiesen
werden, in 24 in dem dazugehörigen Kasten
dargestellt. Ein Halteexperte hat einen Kostenanteil k (d. h. den Kostenanteil,
der auf dem Weg vom Ausgangsknoten n0 zum
vorliegenden Knoten entsteht) von 0 zugewiesen. Das bedeutet, dass
ohne weiteres eine Griff-steile an Werkstück 16 gefunden werden
kann und dass eine Notwendigkeit zur Repositionierung des Haltegriffs
des Roboters am Werkstück
vor Ausführung
der Biegung 1 als erster Biegung in der Abfolge von Biegungen besteht.
Der Halteexperte hat ferner einen Kostenanteil h von 30 zugewiesen.
Die Zahl 30 stellt die ungefähre
Zeitdauer (30 Sekunden) dar, die benötigt werden wird, um den Haltegriff
des Greifers am Werkstück 16 zu
repositionieren (d. h., eine Repo vorzunehmen). Dieser Wert zeigt an,
dass der Halteexperte vorhergesagt hat, dass eine Repo erforderlich
sein wird, um die Abfolge von Biegungen im Zusammenhang mit Werkstück 16 zu
vollenden. Der Kostenanteil h ist ein vorhergesagter Kostenanteil
für die
Vollendung der Abfolge von Biegungen vom vorliegenden Knoten bis
zum endgültigen
Zielknoten.
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Die
vom Werkzeugexperten zugewiesenen Kosten bestehen aus einem Kostenanteil
k von 600 und einem Kostenanteil h von 600. Der Kostenanteil k ist
der mit der Ausführung
der Biegung dieses Knotens verbundene zusätzliche Zeitbedarf (aufgrund
der Bereitstellung von Werkzeug). In diesem Falle muß, um die
Biegung an Biegelinie 1 auszuführen,
eine erste Bühne
auf die Gesenkschiene der Bearbeitungsstation zum Biegen gebracht
werden. Der annähernde
Zeitbedarf für
die Installation der ersten Bühne
beträgt
600. Demgemäß beläuft sich
der zusätzliche
Kostenanteil k (für
die Bereitstellung von Werkzeug) von n0 zu
ni auf 600 Sekunden. Die vorhergesagten
weiteren Kosten von Knoten ni zum Zielknoten
(d. h. der Kostenanteil h für
die Bereitstellung von Werkzeug) werden als die Zeit berechnet,
die für
die Installation einer weiteren Bühne benötigt wird, und betragen somit
600 Sekunden.
-
Zu
den vom Bewegungsexperten zugewiesenen Kosten gehört ein zusätzlicher
Kostenanteil k von 5 (geschätzte
5 Sekunden), was einer angenäherten
Fahrzeit des Roboters für
die Bewegung von n0 zu Knoten ni entspricht.
Weiterhin gehört
zu den vom Bewegungsexperten zugewiesenen Kosten ein vorhergesagter
zukünftiger
Kostenanteil h von 15 Sekunden, das ist gleich einem aktuellen Durchschnitt
aller bisher (seit n0) bestimmten Kostenanteile
k, multipliziert mit einer Summe aus der Anzahl verbleibender Biegungen
und zweimal der Anzahl vorhergesagter Repos: h = kAVE [Anzahl
verbleibender Biegungen + (Anzahl vorhergesagter Repos) (2)].
-
Die
Anzahl der vorhergesagten Repos wird mit 2 multipliziert, da pro
Repositionierung zwei Bewegungen erforderlich sind. Eine Bewegung
ist notwendig, um den Roboter von der gegenwärtigen Bühne zum Repo-Greifer zu bringen,
und eine zweite Bewegung muß ausgeführt werden,
um den Haltegriff des Robotergreifers am Bauteil zu repositionieren.
Der Wert k für
den nächsten
Knoten wird auf der Basis der Zeitdauer berechnet, die benötigt wird,
um die Bewegung vom Repo-Greifer zur entsprechenden Bühne für die nächste Biegung
auszuführen.
-
Der
andere Knoten auf der ersten Suchebene ist Knoten n2.
Dieser Knoten entspricht der Biegelinie 2. Die zusätzlichen
Kosten umfassen die vom Halteexperten zugewiesenen Kostenanteile
k und h, die vom Werkzeugexperten zugewiesenen Kostenanteile k und
h und die vom Bewegungsexperten zugewiesenen Kostenanteile k und
h. Die vom Halteexperten zugewiesenen Kostenanteile k bzw. h betragen
0 bzw. 30. Der Halteexperte weist einen Kostenanteil k von 0 zu,
weil keine Repositionierung erforderlich ist, um von Knoten n0 zu Knoten n2 zu
gehen. Dagegen wird ein Kostenanteil h fürs Halten von 30 zugewiesen,
weil eine Repo als notwendig vorhergesagt wird, um alle Biegungen
der Abfolge von Biegungen auszuführen,
d. h., um zum Zielknoten zu gelangen. Das wird klar, wenn man Werkstück 16 betrachtet.
Je nachdem, welche Biegung zuerst ausgeführt wird, wird es nötig sein,
da sich die Biegungen auf entgegengesetzten Seiten des Werkstücks 16 befinden,
den Haltegriff des Roboters am Werkstück zu repositionieren, um zur
anderen Seite des Werkstücks 16 zu
kommen und die andere Biegung auszuführen. Da das Werkstück außerdem ziemlich
schmal ist, wäre es
nicht möglich,
den Robotergreifer an der linken oder der rechten Seite des Werkstücks 16 anzusetzen,
so dass das Werkstück
für beide
Biegungen an derselben Stelle erfaßt werden könnte. Wenn der Robotergreifer an
einer der Seiten von Werkstück 16 positioniert
würde,
stieße
er wahrscheinlich mit der Werkzeugbestückung (dem Stempelwerkzeug)
der Biegepresse zusammen, wenn das Gesenk hochgefahren wird, um
die Biegung auszuführen.
-
Der
vom Werkzeugexperten zugewiesene Kostenanteil k beträgt wieder
600, da die Biegung, die als erste Biegung in der Suche auftaucht,
wenigstens eine Bühne
erfordern wird. 600 Sekunden sind ein näherungsweise ermittelter Zeitbedarf
für die
Installation einer Bühne
und werden daher als zusätzlicher
Kostenanteil k zugewiesen, um von Knoten n0 zu
Knoten n2 zu kommen. Der vom Werkzeugexperten
zugewiesene Kostenanteil h beträgt
600, da eine vorhergesagte zusätzliche
Bühne benötigt werden
wird, um von Knoten n2 zum Zielknoten zu
kommen. Der Bewegungsexperte weist einen Kostenanteil k von 4 und
einen geschätzten
(zukünftigen)
Kostenanteil h für
die Bewegung von 12 zu. Der vom Bewegungsexperten für Knoten
n2 zugewiesene Kostenanteil k ist niedriger
als der für
Knoten ni zugewiesene Kostenanteil k. Das liegt daran, dass Biegelinie
2 länger
ist als Biegelinie 1 und somit eine größere Bühne erforderlich macht. Bei
einer typischen Bearbeitungsstation zum Biegen, wie der in 1 gezeigten
Bearbeitungsstation Amada BM100, wird es vorgezogen, längere Bühnen in
der Mitte der Gesenk schiene unterzubringen und kürzere Bühnen an die Seiten zu verschieben.
Von einer Ausgangsposition, bevor überhaupt Biegungen ausgeführt werden
(bei Knoten n0), zu einer Bühne in der
Mitte zu gehen, würde
daher eine geringere Bewegung des Roboters erfordern, als zu einer Bühne zu gehen,
die an der Seite der Gesenkschiene angebracht ist. Demzufolge wird
die berechnete Fahrzeit des Roboters von der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung
(L/UL) zur Mittelbühne
bei der Ausführung
von Biegung 2, ohne Berücksichtigung
der Kollisionen, mit 4 Sekunden und damit weniger veranschlagt,
als benötigt
würde,
um zu einer Bühne
zu gelangen, die an der linken Seite der Gesenkschiene positioniert
ist, denn dort wäre
die kleinere Bühne
auf der Gesenkschiene angebracht. Da der Kostenanteil h als Funktion
des derzeitigen aktuellen Durchschnitts der bisher berechneten Kostenanteile
k berechnet wird, hat der Kostenanteil h ebenfalls einen niedrigeren
Wert von 12 Sekunden.
-
Auf
der ersten Ebene der Suche belaufen sich die gesamten zusätzlichen
Kosten für
die Ausführung der
Biegungen 1 bzw. 2 auf 1250 bzw. 1246. Somit hat Knoten n1 einen gesamten zusätzlichen Kostenanteil von 1250,
und Knoten n2 hat einen gesamten zusätzlichen
Kostenanteil von 1246, das sind die gesamten Kosten, die von jedem
der Experten zugewiesen wurden, die vom Planer für die Biegungsabfolge abgefragt
wurden.
-
Es
ist zu bemerken, dass die einzigen zwei Knoten auf der ersten Suchebene
ein Knoten für
die Ausführung
von Biegung 1 und ein Knoten für
die Ausführung
von Biegung 2 waren (Knoten n1 und n2). Die erste Ebene enthielt keinen Knoten
für die
Durchführung
einer Repo. Das kommt daher, dass die Suche einer Beschränkung dergestalt
unterliegt, dass die erste Biegung, die auf der ersten Ebene nach
dem Wurzelknoten auszuführen
ist, keine Repo aufweist. Es wäre
unnötig,
als ersten Schritt in der Abfolge von Biegungen eine Repo vorzunehmen,
da der Robotergreifer beim Start für jede beliebige Biegung an
jede beliebige Stelle gebracht werden kann. Auf der nächsten Ebene
der Suche ist jedoch zusätzlich
zu einer oder mehreren Biegungen, die den Rest der Biegungen ausmachen,
die zum Zielknoten führen,
eine Repo als möglicher
Knoten enthalten. Demgemäß weist
die nächste
Ebene der Suche den Knoten n3, der Biegung
1 entspricht, und den Knoten n4 auf, der
einer Repo vor Ausführung
der nächsten
Biegung in der Abfolge von Biegungen entspricht. Bei Knoten n3 weist der Halteexperte, nachdem er vom
Planer für
die Biegungsabfolge dazu aufgefordert worden ist, unendliche Kosten
zu, da es keine verfügbaren
Griffbereiche gibt, die bei der Ausführung von Biegung 2 benutzt
wurden und die auch zur Ausführung
von Biegung 1 benutzt werden können.
Wenn es einen Griffbereich gäbe,
der bei der Ausführung
von Biegung 2 benutzt wurde und der auch zur Ausführung von Biegung
1 benutzt werden könnte,
dann könnte
der Robotergreifer in diesem sich überschneidenden Bereich angesetzt werden,
und die Repositionierung des Greifers beim Übergang von der vollendeten
Biegung 2 zur Biegung 1 (d. h. von Knoten n2 zu
Knoten n3) wäre nicht nötig. Im vorliegenden Fall jedoch
hat der Halteexperte festgestellt, dass es keine derartige Überschneidung
von Griffbereichen gibt, und daher ist der zusätzliche Kostenanteil k fürs Halten
unendlich. Der vorhergesagte Kostenanteil h ist nicht einmal relevant,
dasselbe gilt auch für
alle anderen Kosten, die von den anderen Experten, wie dem Werkzeugexperten
und dem Bewegungsexperten, zugewiesen werden könnten, da Biegung 1 am gegenwärtigen Punkt
in der Abfolge von Biegungen nicht ausgeführt werden kann, ohne dass
zuerst eine Repo vorgenommen wird. Daher wird Knoten n3 nicht weiter
in Betracht gezogen, und der Planer für die Biegungsabfolge geht
zum Repoknoten n4 über und fragt die jeweiligen
Experten nach ihren zugewiesenen Kosten in Verbindung mit diesem
Knoten ab.
-
Nach
Repoknoten n4 weist der Halteexperte einen
Kostenanteil k von 30 zu, was bedeutet, dass es am vorliegenden
Punkt in der Abfolge von Biegungen etwa 30 Sekunden dauern wird,
eine Repo auszuführen. Ein
vorhergesagter Kostenanteil h von 0 wird vom Halteexperten zugewiesen,
da vorhergesagt wird, dass zwischen dem vorliegenden Knoten n4 und dem Zielknoten keine weiteren Repos
nötig sein
werden. Nach der Kostenzuweisung durch den Halteexperten weist der
Werkzeugexperte nach Abfrage durch den Planer für die Biegungsabfolge einen
Kostenanteil k von 600 zu, was gleich dem annähernden Zeitbedarf (600 Sekunden) für die Installation
einer weiteren Bühne
ist, die benötigt
wird, um Biegung 1 (an Biegelinie 1) auszuführen, da die Bühne, die
zur Ausführung
von Biegung 2 verwendet wurde (und deren Länge gleich der Länge von
Biegelinie 2 ist), nicht zur Ausführung von Biegung 1 benutzt
werden kann, weil eine solche Bühne
nicht zwischen die Nasenabschnitte c und d des Werkstücks 16 paßt. Der
Werkzeugexperte erwartet keine weiteren vorhergesagten Bühnen oder
Werkzeugwechsel; und daher weist der Werkzeugexperte dem Knoten
n4 einen Kostenanteil h von 0 zu. Zu bemerken
ist, dass es sein kann, dass der Werkzeugexperte anfänglich,
entweder zu einem frühen
Punkt in der Suche vor Durchführung
der Suche, einen gesamten anfänglichen
Kostenanteil h auf der Grundlage der Gesamtanzahl vorhergesagter
Bühnen
ermittelt, die benötigt
werden, um die vollständige
Abfolge von Biegungen auszuführen.
Im vorliegenden Beispiel wird ein anfänglicher Gesamtkostenanteil h
von 1200 berechnet, da vorhergesagt wurde, dass zwei vorhergesagte
Bühnen
erforderlich sind, um an Werkstück 16 die
Biegungen 1 und 2 auszuführen.
Während
der gesamten Suche beträgt
der Kostenanteil k entweder 0 (wenn keine zusätzli chen Bühnen gebraucht werden) oder
600 (wenn für
die dem vorliegenden Knoten entsprechende Biegung eine zusätzliche
Bühne benötigt wird).
Der Kostenanteil h für
einen gegebenen Knoten ist gleich dem gesamten anfänglichen
Kostenanteil h abzüglich
aller vorhergehenden und gegenwärtigen
Kostenanteile k, die bis zu dem gegebenen Knoten und bei diesem
selbst anfallen. Demgemäß beträgt der Kostenanteil
h für Knoten
n4, da die vorhergehenden Kostenanteile
k bis zu Knoten n4 600 betrugen und der
gegenwärtige
Kostenanteil k für
Knoten n4 600 beträgt, 1200 – 600 – 600 = 0.
-
Die
vom Bewegungsexperten dem Knoten n4 zugewiesenen
Kosten bestehen aus einem Kostenanteil k von 8 und einem Kostenanteil
h von 4. Der Kostenanteil k wird auf das Doppelte des durchschnittlichen
vorhergehenden Kostenanteils k veranschlagt, da zwei Bewegungen
erforderlich sind, um eine Repo durchzuführen. Eine Bewegung ist nötig, um
das Werkstück
von einer Bühne,
auf der es nach einer vorangegangenen Biegung verblieben ist, zum
Repo-Greifer zu
bringen, und die zweite Bewegung bringt den Robotergreifer zu der
repositionierten Stelle, während
der Repogreifer das Werkstück 16 halt.
Der vom Bewegungsexperten einem Repoknoten zugewiesene vorhergesagte
Kostenanteil h ist gleich den vorhergesagten zusätzlichen Kosten für die Ausführung aller
zukünftigen
Bewegungen in der Abfolge von Biegungen. In diesem Fall wird h als der
Wert h veranschlagt, der für
einen vorhergehenden Knoten n2 berechnet
wurde, abzüglich
des gegenwärtigen
Kostenanteils k, und somit wird für Knoten n4 ein
Wert von 4 Sekunden ermittelt. Die gesamten Zuwachskosten werden
dann zum Gesamtwert aller früheren
Kostenanteile k, die vor diesem Knoten (in diesem Falle Repoknoten
n4) angefallen sind, addiert. Also werden
alle mit Knoten n4 verbundenen Zuwachskosten
zu den gesamten vorherigen Kostenanteilen k von 604 addiert, die
vorher in Verbindung mit Knoten n2 berechnet
wurden, so dass für
die Gesamtkosten ein Wert von 1246 erhalten wird.
-
Der
Planer für
die Biegungsabfolge wird bei der Ausführung seiner Zustands-Raum-Suche daher n4 als den besten Knoten auswählen und
darangehen, diesen Knoten fortzuentwickeln, um seine Folgeknoten
zu bilden. Zu den Folgeknoten von Repoknoten n4 gehört Knoten
n5. In diesem Fall ist Knoten n5 der
Zielknoten, da in seinem Ergebnis das Werkstück 16 mit all seinen
vollständigen
Biegungen als dreidimensionales Bauteil vorliegt. Die von den jeweiligen
Experten bestimmten Kosten umfassen einen angenommenen Kostenanteil
k fürs
Halten von 0, einen berechneten Kostenanteil k für die Bereitstellung des Werkzeugs
von 600 und einen berechneten Kostenanteil k für Bewegungen von 4. Da bekannt
ist, dass der vorliegende Knoten n5 der
Zielknoten ist, werden keine Kosten h berechnet. Die vorhergehenden
Gesamtkosten k betragen 642 Sekunden. Daher wird 642 zu dem Kostenanteil
k für die
Bereitstellung des Werkzeugs von 600 und dem Kostenanteil k für die Bewegung
von 4 addiert, was einen Gesamtwert f von 1246 ergibt. Ein derartiger
Wert f ist der billigste f-Wert unter den noch auf OPEN verbliebenen
Knoten. Dementsprechend wird dieser Knoten daraufhin geprüft, ob er
ein Zielknoten ist, und wenn er ein Zielknoten ist, wird der Lösungsweg
generiert, der (in dieser Reihenfolge) Biegung 2, die Knoten n2 entspricht, eine Repo, die Knoten n4 entspricht, und Biegung 1, die Knoten n5 entspricht, umfasst.
-
(d) Bestimmung der Vertauschbarkeit
-
Wie
oben in Verbindung mit den 23A–23D beschrieben, wird vor einer Anfrage an einen
Experten zu den mit einem bestimmten Knoten verbundenen Kosten für jeden
einzelnen Experten ein Test auf Vertauschbarkeit dieses Knotens
hinsichtlich des Teilplans und der Kosten vorgenommen. Zum Beispiel
wird in Schritt S66, der in 23A ganz
oben dargestellt ist, ein Test auf die Vertauschbarkeit eines bestimmten Folgeknotens
nj durchgeführt,
um festzustellen, ob er lediglich eine Vertauschung eines anderen
Knotens ist und somit einen äquivalenten
Satz von Teilplan und Kosten besitzt. Wenn dies der Fall ist, wäre es sinnloser Aufwand,
den Halteexperten noch einmal wegen eines vorgeschlagenen Teilplans
und zugehöriger
Kostenanteile k und h abzufragen, da diese Parameter bereits bekannt
sind und durch bloßes
Zurückgreifen
auf die anderen äquivalenten
Knoten erhalten werden können. 28 zeigt einen Graphen mit der vergleichenden
Entwicklungsgeschichte der Knoten b6' und b6, die vom Planer für die Biegungsabfolge
bei der Durchführung
seiner Zustands-Raum-Suche generiert wurden. Nimmt man an, dass
der Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung des Planungsalgorithmus
für die
Abfolge von Biegungen an einem bestimmten Knoten b6 ausgeführt wurde,
dann wird bei jedem der Schritte S66 (23A),
S76 (23B) und S88 (23C) ein Test auf Vertauschbarkeit dieses Knotens
mit eventuellen anderen Knoten im Suchbaum hinsichtlich des Teilplans
und der Kosten vom Halteexperten, des Teilplans und der Kosten vom
Werkzeugexperten bzw. des Teilplans und der Kosten vom Bewegungsexperten
vorgenommen. Bei der Prüfung,
ob ein Knoten lediglich eine Vertauschung eines anderen Knotens
im Suchbaum ist oder nicht, wird ein Knoten wie der in 28 gezeigte Knoten b6 mit einem anderen Knoten
im Suchbaum verglichen, wie zum Beispiel mit Knoten b6', ebenfalls in 28 gezeigt. Wenn der Vergleich angestellt wird,
wird die Entwicklungsgeschichte von Knoten b6, die die Knoten b2,
r1, b4, b3, r2 und b5 umfasst, mit der Entwicklungsgeschichte von
Knoten b6' verglichen,
die die Knoten b2';
r1'; b3', b4', r2' und b5' umfasst.
-
In
Abhängigkeit
von der jeweiligen Implementierung des Planers für die Biegungsabfolge und den
von jedem einzelnen Experten vorgenommenen jeweiligen Berechnungen
wird die Methode variieren, mit deren Hilfe festgestellt wird, ob
ein Knoten eine Vertauschung eines anderen ist. Es kann jedoch eine
Analyse der verschiedenen Vertauschungen von Knoten und der verschiedenen
Teilpläne
und Kosten durchgeführt
werden, die auf verschiedenen Ebene der Suche mit jedem Knoten verbunden
werden können,
um zu ermitteln, unter welchen Bedingungen ein Knoten eine bloße Vertauschung
eines anderen Knotens in der Suche ist. Auf der Grundlage der Ergebnisse
der Analyse läßt sich
eine geeignete Methode entwickeln, mit der festgestellt werden kann,
ob ein Knoten in bezug auf den Teilplan und die Kosten, die dem
Knoten zugeordnet werden, eine Vertauschung eines anderen Knotens
ist. Während
also die oben beschriebenen Beispiele in bezug auf die Ermittlung
der Vertauschbarkeit eines Knotens hinsichtlich des Teilplans und
der Kosten angeführt
wurden, die vom Halteexperten bzw. Bewegungsexperten zugewiesen
werden, können
in Abhängigkeit
von bestimmten Variationen und Implementierungen des Planers für die Biegungsabfolge
und der Experten eines Systems auch andere Methoden angewandt werden.
Eine ähnliche
Methode läßt sich
entwickeln, um zu ermitteln, ob ein Knoten in bezug auf den Teilplan
und die Kosten, die von einem Bewegungsexperten zugewiesen werden, mit
einem anderen Knoten vertauscht werden kann oder nicht. Daher wird
hier kein spezifisches Ausführungsbeispiel
für diese
Ermittlung im Einzelnen beschrieben.
-
3. Expertenmoduln, Teilplanung und Dialog
zwischen Moduln
-
Die 29–31 enthalten
Tafeln, die den Dialog zwischen dem Planer für die Biegungsabfolge und dem
Halteexperten, Werkzeugexperten bzw. Bewegungsexperten des in 5A gezeigten Ausführungsbeispiels eines Planungssystems 71 darstellen.
In 29, die den Dialog zwischen dem Planer für die Biegungsabfolge 72 und
dem Halteexperten 82 verdeutlicht, sind mehrere Abfragepfeile
Q1, Q2, Q3, Q4 und Q5 zu sehen, die jeweils eine vom Planer für die Biegungsabfolge 72 an
den Halteexperten 82 gesandte Abfrage darstellen. Außerdem werden
mehrere Antwortpfeile R1, R2, R3, R4 und R5 gezeigt, die jeweils
eine Antwort vom Halteexperten 82 an den Planer für die Biegungsabfolge 72 darstellen.
Wenn auch die Abfragen und Antworten in 29 mit
aufeinanderfolgenden Zahlen von 1 bis 5 bezeichnet werden, soll
das nicht bedeuten, dass es keine weiteren Abfragen und Antworten
zwischen, vor oder nach den in 29 gezeigten
Abfragen und Antworten geben könnte.
Vielmehr werden diese Zahlen lediglich verwendet, um die Beschreibung
des Dialogs zwischen den Moduln, wie er in 29 dargestellt
ist, zu erleichtern.
-
An
einem Punkt vor Beginn seiner Suche (z. B. in Schritt S30, wie in 22A gezeigt) richtet der Planer für die Biegungsabfolge 72 eine
erste Abfrage Q1 an den Halteexperten 82, die unter anderem
einen Startbefehl und einen Dateinamen für das zu fertigende Bauteil
umfasst. Diese Abfrage Q1 würde
mit Hilfe eines Verbs „plan..." (das verwendet wird,
um einen Modul zur Planung eines Bauteils zu initialisieren) abgesandt. Nach
Eingang der Abfrage Q1 führt
dann der Halteexperte einen Eingabevorgang aus, bezeichnet mit 11,
der das Einlesen einer geeigneten Datei umfasst, die Informationen
zu geometrischen, topologischen und anderen Merkmalen sowie andere
Informationen über
die zu fertigenden Bauteile enthält.
Nach dem Einlesen des Teils werden erste Planungsschritte, wie in
Block P1 angegeben, ausgeführt.
Genauer gesagt, wird Halteexperte 82 eine Greiferauswahl
vornehmen, wozu die Wahl eines Robotergreifers und auch die eines
vorläufigen
Repogreifers gehören.
Außerdem
wird Halteexperte 82 die Mindestanzahl von Repos vorhersagen,
die zur vollständigen
Abarbeitung der gesamten Abfolge von Biegungen erforderlich sind.
Nach Ausführung
der ersten Planungsschritte in P1 sendet Halteexperte 82 dann
die resultierenden Informationen als Antwort R1 an den Planer für die Biegungsabfolge 72 zurück. Die
Antwort enthält
eine Speicherliste, zu der eine Liste mit Namen von Attributen gehört, die
von dem Planer für
die Biegungsabfolge 72 zu speichern sind. Die Speicherliste
enthält weiterhin
zusammen mit jedem Attributnamen die Parameter und Werte, die zu
jedem vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 zu speichernden Attribut gehören. Die
an diesem Punkt vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 zu speichernden Attribute umfassen
den ausgewählten
Robotergreifer, den vorläufig
ausgewählten
Repogreifer und die Werte, die die vorhergesagte Mindestanzahl von
Repos angeben, welche erforderlich sein werden, um alle Biegungen
der Biegungsabfolge vollständig
auszuführen.
-
Nach
Antwort R1 (z. B. in Schritt S38 des in 22B dargestellten
Planungsprozesses für
die Abfolge von Biegungen) wird die Suche gestartet. Nach Beginn
der Suche wird eine Abfrage Q2 an den Halteexperten 82 gesandt
(z. B. in Schritt S72 des in 23A dargestellten
Planungsprozesses für
die Abfolge von Biegungen). Die Abfrage Q2 enthält Informationen zur Abfolge
von Biegungen und eine Anforderung eines vorgeschlagenen Teilplans,
eines Kostenanteils k und eines Kostenanteils h, die mit diesem
bestimmten Knoten verbunden sind. In diesem Zusammenhang kann ein
Befehl „get" in FEL benutzt werden,
um diese Abfrage vorzu nehmen. Nach Eingang von Abfrage Q2 wird Halteexperte 82 dann
die in Block P2 angezeigten Planungsschritte ausführen, dazu
gehören
die Vorhersage der Anzahl von Repos, die nach Ausführung des
soeben vorgeschlagenen biegungsbezogenen Arbeitsgangs notwendig
sein werden, die Festlegung der Griffstelle (d. h. der Stelle, an
der der Roboter ein Werkstück
ergreifen soll, um die soeben vorgeschlagene Biegung auszuführen) und
potentieller Repostellen (für
den Haltegriff des Repogreifers am Werkstück), und er wird auch die Kostenanteile
k und h ermitteln, die mit dem bestimmten vorgeschlagenen biegungsbezogenen
Arbeitsgang (der entweder eine Biegung oder eine Repo sein könnte) verbunden
sind. Sobald alle Planungsschritte in Block P2 ausgeführt sind,
wird Halteexperte 82 dann mit einer Antwort R2 an den Planer
für die
Biegungsabfolge 72 reagieren, die die Kostenanteile k und
h, einen Teilplan und verschiedene Attribute enthält, die
vom Planer für die
Biegungsabfolge 72 gespeichert werden, wie es in einer
vom Halteexperten an den Planer für die Biegungsabfolge 72 gesandten
Speicherliste festgelegt ist. Wenn der gegenwärtig vorgeschlagene Knoten
kein Repoknoten ist, wird k entweder gleich 0 oder unendlich sein,
wobei 0 anzeigt, dass beim gegenwärtigen Knoten keine Repo erforderlich
ist, und unendlich bedeutet, dass es keine verfügbaren Stellen gibt, an denen
der Roboter das Werkstück
ergreifen kann, ohne dass zuerst eine Repo durchgeführt wird.
Der Wert h wird gleich 30 (ein Schätzwert für die Zeit, die zur Durchführung einer
Repo benötigt
wird) multipliziert mit der vorhergesagten Anzahl von Repos vom
gegenwärtigen
Knoten bis zu den Zielknoten sein. Wenn der gegenwärtige Knoten
ein Repoknoten ist, wird k gleich 30 sein, falls die Repo möglich ist,
oder unendlich, wenn eine Repo auf der gegenwärtigen Ebene der Suche für den gegenwärtigen Knoten
nicht ausgeführt
werden kann. Der Kostenanteil h wird das Dreißigfache der vorhergesagten
Anzahl von Repos betragen, die nach Ausführung des biegungsbezogenen
Arbeitsgangs des gegenwärtigen
Knotens noch durchgeführt
werden müssen.
-
Nach
den Bearbeitungsvorgängen
in Verbindung mit Abfrage Q2 und Antwort R2 wird der Planer für die Biegungsabfolge 72 verschiedene
andere Experten einschließlich
des Werkzeugexperten 80 und des Bewegungsexperten 84 befragen,
um deren jeweilige Teilpläne
und Kosten zu erhalten, und er wird wiederholt einen jeden der Experten
in Verbindung mit jedem einzelnen während der Suche erzeugten Knoten
befragen, um einen vollständigen
Plan der Abfolge von Biegungen zu erzeugen, der Knoten vom Startknoten
bis zum Zielknoten enthält.
Sobald die Suche beendet ist und eine Lösung erhalten wurde, wird der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 eine weitere Abfrage Q3 an den Halteexperten 82 senden,
die eine Anforde rung des Saugnapfplans enthält, wobei wieder das Verb „get" in FEL verwendet
wird. Als Reaktion auf Abfrage Q3 wird Halteexperte 82,
wie in Block P3 angegeben, die Planung der Saugnäpfe vornehmen. Bei der Planung
der Saugnäpfe
wird festgestellt, an welchen Stellen am Werkstück die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung
während
der Beschickung und Entleerung der Bearbeitungsstation ihre Saugnäpfe ansetzen
kann. Sobald die Planung der Saugnäpfe abgeschlossen ist, wird
Halteexperte 82 eine Antwort R3 an den Planer für die Biegungsabfolge 72 senden.
Der Planer für
die Biegungsabfolge 72 wird anschließend wieder mit Abfrage Q4
beim Halteexperten 82 den endgültigen Repogreifer, der verwendet
werden wird, und für
verschiedene Stufen der Abfolge von Biegungen die Angriffsstelle
des Repogreifers am Werkstück
anfordern. Für
diese Anforderung kann das Verb „get" aus FEL verwendet werden. Nach Eingang
von Anforderung Q4 wird Halteexperte 82 die in Block P4
angegebene Planung ausführen,
die die Repoplanung umfasst, die nach der Suche vorzunehmen ist.
Bei der Durchführung
der Repoplanung nach der Suche wählt
Halteexperte 82 einen gültigen
Repogreifer aus, der bei Abarbeitung des resultierenden Plans der
Abfolge von Biegungen zu verwenden ist, und legt die Repo-Position
auf der Grundlage des gewählten
Repogreifers endgültig
fest. Nach Fertigstellung des Repoplans nach der Suche sendet Halteexperte 82 eine
Antwort R4 an den Planer für
die Biegungsabfolge 72. Danach wird der Planer für die Biegungsabfolge 72 in
Anforderung Q5 vom Halteexperten 82 weiterhin einen Rückanschlagplan
anfordern. Demzufolge wird Halteexperte 82, wie in Block
P5 gezeigt, die Rückanschlagplanung
vornehmen und in Antwort R5 dem Planer für die Biegungsabfolge 72 den
geeigneten Rückanschlagplan
zusenden.
-
Sobald
Halteexperte 82 die gesamte Planung einschließlich der
endgültigen
Planung nach der Suche durchgeführt
hat, wird der Planer für
die Biegungsabfolge 72 beim Bewegungsexperten 84 dessen
endgültige Planungsinformationen
angefordert haben und vor Abarbeitung des Plans auf die Ergebnisse
des endgültigen Bewegungsplans
vom Bewegungsexperten 84 warten. Nach Erhalt des endgültigen Bewegungsplans
vom Bewegungsexperten 84 wird der Planer für die Biegungsabfolge 72 dann
den endgültigen
Plan an Zuordner 76 senden.
-
In
dem in 30 dargestellten Dialog zwischen
dem Planer für
die Biegungsabfolge 72 und dem Werkzeugexperten 80 sind
mehrere Abfragen vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 dargestellt, angedeutet durch Fragelinien
Q11, Q12 und Q13, und mehrere Antworten werden durch die Antwortlinien
R11, R12 und R13 verkörpert.
Die erste Fragelinie Q11 zeigt, dass der Planer für die Biegungsabfolge 72 zu
einem Zeitpunkt vor Beginn seiner Suche (z. B. in Schritt S32 in
dem in 22A dargestellten Planungsprozess
für die
Abfolge von Biegungen) den Werkzeugexperten 80 anweisen
wird, mit seiner Bearbeitung zu beginnen, und dass er den Namen
des zu produzierenden Bauteils mit Hilfe eines Verbs „plan" in FEL übersenden
wird. Nach Eingang von Anweisung Q11, wie durch Eingabelinie 12 angegeben,
liest Werkzeugexperte 80 dann eine entsprechende Bauteildatei
ein. Anschließend
wird Werkzeugexperte 80 verschiedene Planungsschritte ausführen, wie
durch die Blöcke
P11, P12 und P13 angegeben. Zu diesen Planungsschritten gehören die
Auswahl eines Werkzeugprofils, die Zusammenstellung von Segmenten
(bin-packing) und eine Berechnung eines anfänglichen Werts h (der der gesamten
Anzahl vorhergesagter Bühnen
entspricht, die benötigt
werden, um alle Biegungen der Biegungsabfolge auszuführen). Der
Algorithmus für
die Zusammenstellung von Segmenten umfasst die Auswahl von Werkzeugsegmenten,
die zusammen die geeignete Bühnenlänge für jede einzelne
Bühne ergeben,
die von der Bearbeitungsstation zum Biegen bei Ausführung der
Biegungen in der Biegungsabfolge verwendet werden soll. Sobald alle
einschlägigen
Planinformationen in den Planungsblöcken P11, P12 und P13 erfaßt worden
sind, wird der Werkzeugexperte 80 dem Planer für die Biegungsabfolge 72 antworten, wie
durch Antwortlinie R11 angedeutet, und wird dem Planer für die Biegungsabfolge 72 mittels
einer Speicherliste verschiedene zu speichernde Attribute übermitteln.
Anschließend
(z. B. in Schritt S38 in 226) wird
der Planer für
die Biegungsabfolge 72 seine Suche starten. Sobald die
Suche begonnen hat, und nachdem die Informationen vom Halteexperten 82 eingegangen
sind, schickt der Planer für
die Biegungsabfolge 72 eine Abfrage Q12 an den Werkzeugexperten 80,
die die Abfolge von Biegungen zu diesem Punkt in der Suche und eine
Anforderung des Teilplans und der zugehörigen Kostenanteile k und h
enthält.
Für diese
Abfrage wird das Verb „get" in FEL verwendet.
Werkzeugexperte 80 führt
dann Planungsschritte aus, wie von Planungsblock P14 angegeben,
zu denen die Wahl der einer Biegung entsprechenden Bühnenlänge und
einer Stelle an dieser Bühne,
an der die Biegung ausgeführt
werden soll, die Anordnung der Bühnen,
die Berechnung der Kostenanteile k und h sowie die Planung der Feinbewegung
gehören.
Dann antwortet Werkzeugexperte 80 dem Planer für die Biegungsabfolge 72 mit
R12 und schickt die Kostenanteile k und h und die zugehörigen Teilplaninformationen
an den Planer für
die Biegungsabfolge 72. Antwort R12 enthält auch
eine Speicherliste, die Informationen und Attribute aufweist, die
vom Planer gespeichert werden sollen. Weitere Abfragen und Antworten
können
während
der gesamten Suche mit dem Werkzeugexperten 80 und den
anderen Experten 82 und 84 ausgetauscht werden,
bevor die Suche abgeschlossen wird. Sobald die Suche endet und eine
Lösung
gefunden worden ist (z. B. in Schritt S56 des Planungsprozesses
für die
Abfolge von Biegun gen in 22D),
wird eine Abfrage Q13 an den Werkzeugexperten 80 geschickt,
in der der Werkzeugexperte angewiesen wird, den Vorgang zu beenden.
Werkzeugexperte 80 wird dann seine zweckmäßige Endbearbeitung
vornehmen und mit Antwort R13 alle etwaigen endgültigen Informationen an den
Planer für
die Biegungsabfolge 72 schicken. Anschließend fordert
der Planer für
die Biegungsabfolge 72 den Bewegungsexperten 84 auf,
endgültige
Informationen zu erarbeiten und letzte Bearbeitungen vorzunehmen,
und wartet die Ergebnisse ab. Sobald die endgültigen Ergebnisse der Bewegungsplanung
vom Bewegungsexperten 84 eingegangen sind, stellt der Planer für die Biegungsabfolge 72 alle
Informationen zu einem endgültigen
Plan zusammen und schickt diesen an Zuordner 76.
-
Wie
in 31 dargestellt, kommuniziert der Planer für die Biegungsabfolge 72 mit
dem Bewegungsexperten 84 vor, während und nach Durchführung einer
Suche in Form von Abfragen und Antworten, zu denen die Abfragen
gehören
können,
die von den Fragelinien Q21, Q22 und Q23 angedeutet werden; Entsprechendes
gilt für
die Antwortlinien R21, R22 und R23. Zuerst (z. B. wie in 22A bei Schritt S34 gezeigt) kann eine erste Abfrage
Q21 an den Bewegungsexperten 84 gerichtet werden, die einen
Startbefehl und den Namen des zu produzierenden Teils enthält. Nach
Erhalt der Abfrage Q21 wird Bewegungsexperte 84 dann die
entsprechende Bauteildatei und eine Kanaldatei eingeben, die alle
freien Raumkanäle
enthält,
durch die das Bauteil und der Roboter bei Ausführung der verschiedenen Biegungen
und Arbeitsgänge
der Biegungsabfolge gesteuert werden können. Diese Eingabe wird durch
13 angedeutet. Danach schickt Bewegungsexperte 84 eine
Antwort R21 an den Planer für
die Biegungsabfolge 72, die im wesentlichen besagt, dass
die Informationen eingelesen wurden, und bestätigt, dass der Experte für die nächste Abfrage
vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 bereit ist. Irgendwann danach (z.
B. bei Schritt S38 in 22B)
wird die Zustands-Raum-Suche des Planers für die Biegungsabfolge 72 beginnen.
Der Planer für
die Biegungsabfolge 72 wird dann den Halteexperten 82 während der
Abarbeitung der ersten Ebene der Suche nach verschiedenen Informationen
abfragen, dann wird er den Werkzeugexperten 80 abfragen,
und danach wird er eine Abfrage Q22 an den Bewegungsexperten 84 senden.
Abfrage Q22 enthält
Informationen über
die Abfolge von Biegungen, die Greiferstelle und die Biegungsstellen
auf den Bühnen
(in Form einer Biegungskarte). Diese Abfrage kann unter Benutzung
eines Verbs „get" in FEL an den Bewegungsexperten 84 geschickt
werden. Nach Eingang von Abfrage Q22 führt Bewegungsexperte 84 die
Arbeiten in Bearbeitungsblock P21 aus und entwickelt also einen
Teilplan und bestimmt die Kostenanteile k und h für die Ausführung der
vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 vorgeschlagenen Biegung an diesem
speziellen Punkt in der Abfolge von Biegungen. Die resultierenden
Kostenanteile k und h und der Teilplan werden in Antwort R22 an
den Planer für
die Biegungsabfolge gesandt. Danach können von den anderen Experten 80, 82 und
vom Bewegungsexperten 84 weitere Bearbeitungsschritte unternommen
werden, um die Suche zum Ende zu bringen.
-
Sobald
die Suche beendet ist und die Lösung
vorliegt, schickt der Planer für
die Biegungsabfolge 72 eine weitere Aufforderung Q23, die
einen Abschlußbefehl
enthält.
Mit Aufforderung Q23 schickt der Planer für die Biegungsabfolge 72 Informationen
an den Bewegungsexperten 84, so dass der Bewegungsexperte 84 alle abschließenden Planungsarbeiten
durchführen
kann. Zu diesen übermittelten
Informationen gehören
die Abfolge von Biegungen, die Greiferpositionen für jede einzelne
Biegung in der Abfolge, die Repostellen für jede einzelne vorzunehmende
Repo, die den Biegungen der Biegungsabfolge entsprechenden Biegungskarten
und alle Plane der Feinbewegung, die vom Werkzeugexperten 80 erarbeitet
worden sind, um das Werkstück
bei der Ausführung
einer jeden Biegung in der Biegungsabfolge in den Gesenkraum hinein
und aus ihm heraus zu bringen. Bewegungsexperte 84 verwendet
diese Informationen, um die in Bearbeitungsblock P22 angegebenen
Bearbeitungsschritte auszuführen.
Genauer gesagt, wird Bewegungsexperte 84 die verschiedenen
Start- und Endpunkte ermitteln, um einen Plan der Grobbewegung zu
erarbeiten. Dann wird ein Suchalgorithmus abgearbeitet, um Wege
zwischen den Start- und Endstellen der Grobbewegungen zu erzeugen.
Danach werden die erhaltenen Wege der Grobbewegung mit den Wegen
der Feinbewegung verbunden, so dass ein vollständiges Bewegungsschema entsteht,
beginnend mit der Übernahme
des Werkstücks
von der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung während der Beschickung der Bearbeitungsstation, über den
Transport des Werkstücks zu
jeder Biegungsstelle, und endend mit dem Transport des fertiggestellten
Werkstücks
zur Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zwecks Abführung aus
der Bearbeitungsstation.
-
Der
vollständige
Bewegungsplan wird dann mit Antwort R23 an den Planer für die Biegungsabfolge 72 zurückgeschickt.
Sobald der Planer für
die Biegungsabfolge 72 den vollständigen Bewegungsplan erhalten hat,
kann der Planer für
die Biegungsabfolge 72 den vollständigen Plan zusammenstellen
und ihn zur Abarbeitung an Zuordner 76 senden.
-
32 zeigt das Flussdiagramm eines Prozessbeispiels
für die
Auswahl des Robotergreifers. Dieser Prozess läuft zum Beispiel in Planungsblock
P1 in 29 ab. In einem ersten Schritt
S128 wird eine Greiferbibliothek eingelesen. Dann schließt der Prozess
in Schritt S130 offen sichtlich unzweckmäßige Greifer aus, z. B. wenn
sie bestimmte Abmessungen haben, die für die von der Bearbeitungsstation
zum Biegen durchgeführte
Art von Arbeiten ungeeignet sind. In Schritt S132 wird eine Mindestanzahl
von Repos für
jeden Greifer vorhergesagt. Danach werden in Schritt S134 der oder
die Greifer mit der niedrigsten vorhergesagten Anzahl von Repos
ausgewählt.
Dann werden in Schritt S136 aus den ausgewählten Greifern alle diejenigen
Greifer ausgewählt,
die die größte Breite
haben. Aus den verbleibenden Greifern werden diejenigen mit der
geringsten Länge
vom Mittelpunkt des Werkzeugs zur vorderen Spitze des Greifers ausgewählt. Aus
diesen ausgewählten
Greifern werden die Greifer mit der geringsten Gelenkhöhe ausgewählt. Falls
es unter den ausgewählten Greifern
nur einen Greifer mit der größten Breite
gibt, dann wird dieser Greifer gewählt, und es machen sich keine
weiteren Ermittlungen hinsichtlich der Greiferlänge oder der Gelenkhöhe des Greifers
erforderlich. Desgleichen wird, falls unter den ausgewählten Greifern
mehrere Greifer die größte Breite
aufweisen, aber nur einer die geringste Länge hat, dieser Greifer gewählt, und
weitere Bestimmungen der Gelenkhöhe
von Greifern sind unnötig.
Falls mehrere Greifer übrigbleiben,
die gemäß Feststellung
in Schritt S136 alle die gleiche geringste Gelenkhöhe aufweisen,
dann kann irgendein beliebiger von diesen Greifern gewählt werden.
Danach wird in Schritt S138 der gewählte Greifer an den Halteexperten
zurückgeschickt.
-
Wie
in 32 zu sehen ist, muß in Schritt 132 eine
Vorhersage zur Mindestanzahl von Repos getroffen werden, die für jeden
Greifer erforderlich sein werden. Eine solche Vorhersage der Mindestanzahl
von Repos vor der Suche kann mit Hilfe des in 34A als Beispiel dargestellten Prozesses getroffen
werden. Das Ziel des in 34A gezeigten
Prozesses besteht darin, für
einen gegebenen Robotergreifer und ein gegebenes Bauteil die Mindestanzahl
von Repos vorherzusagen, die zur Erzeugung des kompletten dreidimensionalen Teils
erforderlich sein werden. Zu den Informationen, die benötigt und
verwendet werden, um die Vorhersage treffen zu können, gehören sowohl Informationen über das
zweidimensionale Teil als auch solche über das dreidimensionale Teil
(das vollständige
ausgebildete gebogene Bauteil). In einem ersten Schritt werden entlang
einer randnahen Umfangslinie eines Teils einer zweidimensionalen
Darstellung des Bauteils diskrete Punkte erzeugt. Solche diskreten
Punkte, die sich in einem bestimmten Abstand vom Rand des Teils
befinden, werden in 33A gezeigt. Die in 33A gezeigte Granularität (Maschenweite) dient lediglich
dem Zweck, den Algorithmus zu erläutern, und gibt nicht zwangsläufig eine
vorzuziehende Granularität
wieder. Die Granularität
der diskre ten Punkte kann variiert werden, um eine optimale Genauigkeit
zu erzielen, ohne die Geschwindigkeit des Suchprozesses zu beeinträchtigen.
-
Unter
Annahme einer Position des Haltegriffs am ersten diskreten Punkt
wird in Schritt S142 eine Biegungsmenge bestimmt, die alle möglichen
Biegungen für
diese Position des Haltegriffs des Roboters enthält, wobei vorausgesetzt wird,
dass das Teil noch eben (zweidimensional) ist und dass es sich in
der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung befindet. Dies wird für jeden
diskreten Punkt rund um die randnahe Umfangslinie des zweidimensionalen
Teils 16a (wie z. B. in 33A gezeigt)
wiederholt, und alle Biegungsmengen für jeden entsprechenden Punkt
des Haltegriffs des Roboters werden bestimmt.
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Danach
wird in Schritt S144 die Mindestanzahl von Vereinigungen der in
Schritt 142 ermittelten Biegungsmengen bestimmt, die eine vollständige Menge
von Biegungen (d. h. alle Biegungen der Abfolge von Biegungen) bilden.
Diese Mindestanzahl von Vereinigungen wird als eine zweidimensionale
Mindestanzahl von Repos R2 bezeichnet. Danach werden in Schritt
S146 die diskreten Punkte rund um die randnahe Umfangslinie eines
dreidimensionalen Teils 16b (wie z. B. in 33B gezeigt) erzeugt. Zu bemerken ist, dass die in 33B gezeigte Granularität nur als Beispiel dient und
nicht zwangsläufig
die vorzuziehende Granularität für die Abarbeitung
des vorliegenden Algorithmus darstellt. Die geeignete Granularität zur Erzeugung
von Punkten rund um die äußere Randlinie
des Bauteils kann in Übereinstimmung
mit der gewünschten
Genauigkeit und Geschwindigkeit des Algorithmus modifiziert werden.
Für jeden
einzelnen Punkt, der rund um die Randlinie des dreidimensionalen
Teils 16b erzeugt wurde, wird die entsprechende Biegungsmenge
(d. h. alle möglichen
Biegungen, die ausgeführt
werden können,
wenn der Roboter das Teil an dieser Stelle erfaßt) bestimmt, so dass alle
Biegungsmengen für
alle diskreten Punkte rund um eine Randlinie des dreidimensionalen Teils 16b bestimmt
werden. Dann wird in Schritt S150 (in 34B)
die Mindestanzahl von Vereinigungen bestimmt, die benötigt werden,
um eine vollständige
Menge von Biegungen (d. h. alle Biegungen der Abfolge von Biegungen)
zu erhalten; sie wird R3 genannt und stellt die Mindestanzahl dreidimensionaler
Repos dar. Bei Ausführung
von Schritt S148 werden alle mögliche
Biegungsmengen beim Ergreifen an den jeweiligen diskretisierten
X-Positionen am dreidimensionalen Teil 16b unter Annahme
eines bestimmten Greifers gebildet, wobei weiter angenommen wird,
dass sich das dreidimensionale Teil an der Repostation befindet.
In Schritt S152 werden die Werte R2 und R3 an den Algorithmus für die Auswahl
des Robotergreifers (wie z. B. in 32 gezeigt)
und zum Halteexperten zurückgeschickt.
Der Wert R3 stellt eine obere Schranke für die Anzahl vorhergesagter
Repos dar, da es schwieriger ist, das Werkstück zu halten, wenn es vollständig gebogen,
d. h. ein dreidimensionales Teil ist, als das Werkstück bei der
Ausführung
von Biegungen zu halten, wenn es ein ebenes Teil ist. Der Wert R2
stellt eine untere Schranke für
die Anzahl vorhergesagter Repos dar. Sowohl der Algorithmus für die Auswahl
des Robotergreifers als auch der Halteexperte können bei der Ausführung ihrer
Berechnungen und Ermittlungen jeweils entweder den unteren Wert
R2, den oberen Wert R3 oder auch eine Kombination beider benutzen.
Zum Beispiel kann zum Zwecke der Auswahl eines Robotergreifers (in
Schritt S134 in 32) zuerst die untere Anzahl
R2 berücksichtigt
werden. Wenn es mehr als einen Greifer mit der gleichen niedrigsten
vorhergesagten Anzahl R2 von Repos, aber mit unterschiedlichen Werten
R3 gibt, dann können die
Greifer mit dem niedrigsten Wert R3 gewählt werden. Diese ausgewählten Greifer,
falls es mehr als einer sind, würden
dann gemäß Schritt
S136, wie in dem Flussdiagramm in 32 gezeigt,
weiter bewertet.
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35A zeigt einen Prozess für die Vorhersage der Mindestanzahl
von Repos, der während
der Suche genutzt werden kann. Um Zeit zu sparen, umfasste der Algorithmus
für die
Vorhersage der Mindestanzahl von Repos, der vor der Suche benutzt
wurde, keine Bewertung von Bauteilen in Form von Zwischenprodukten. Um
während
der gesamten Suche eine höhere
Genauigkeit zu erzielen, berücksichtigt
der in 35A dargestellte Algorithmus
auch ein gebildetes Zwischenprodukt-Teil und die Veränderungen
des Teils, während
es die verschiedenen Biegungsvorgänge durchläuft.
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In
einem ersten Schritt S154 wird ein Zwischenprodukt erzeugt, indem
eine geeignete Funktion in einer Bibliothek für geometrische Modellierung
aufgerufen wird. Das Zwischenprodukt weist alle bisherigen Biegungen
in der Abfolge von Biegungen bis zum vorliegenden Knoten der Suche
auf. Danach werden in Schritt S156 diskrete Punkte rund um die Randlinie
des Zwischenprodukts in analoger Weise zu dem Verfahren erzeugt, wie
es in dem Prozess in den 34A–34B beschrieben wird, und in analoger Weise dazu,
wie es in den 33A–33B dargestellt
ist. Sobald die diskreten Punkte erzeugt worden sind, wird in Schritt
S158 für jeden
Punkt der Haltegriffstelle eine Biegungsmenge ermittelt. Mit anderen
Worten, es werden alle möglichen Biegungen
ermittelt, die ausgeführt
werden können,
während
der Robotergreifer das Bauteil an jedem einzelnen diskreditierten
Punkt hält.
In Schritt S160 wird die Mindestanzahl von Vereinigungen der in
Schritt S158 erzeugten Biegungsmengen bestimmt, die erforderlich
ist, um eine vollständige
Menge von Biegungen (d. h. alle Biegungen der Biegungsabfolge) zu
bilden. Diese Anzahl wird Ri genannt. Sobald der Wert Ri ermittelt
ist, werden in Schritt S162 diskrete Punkte rund um die Randlinie
des dreidimensionalen Teils erzeugt. Ein Biegungsmenge (d. h. die
möglichen
Biegungen, die für
jede Greiferposition an den diskreditierten Punkten entlang ausgeführt werden
können)
wird dann in Schritt S164 bestimmt (siehe 35B).
Dann wird die Mindestanzahl von Vereinigungen der Biegungsmengen
ermittelt, die nötig
wäre, um
eine vollständige
Menge von Biegungen (d. h. alle Biegungen in der Abfolge von Biegungen)
zu bilden. Diese Mindestanzahl von Vereinigungen wird R3 genannt.
Dann werden in Schritt S168 ein niedriger Kostenanteil h Ri(c) und
ein hoher Kostenanteil h R3(c) zugewiesen und an den Planer zurückgeschickt.
Die Kostenwerte Ri(c) bzw. R3(c) sind Schätzwerte für die Zeitdauer, die benötigt wird,
um eine Repo auszuführen,
multipliziert mit der Mindestanzahl der Repos (Ri bzw. R3). Anstatt,
wie in Schritt S168 angegeben, den niedrigen Kostenanteil h und
den hohen Kostenanteil h an den Halteexperten zu senden, kann der
Prozess für
die Vorhersage der Mindestanzahl von Repos während der Suche die Werte Ri
und R3 selbst senden.
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36A zeigt das Beispiel eines Prozesses zur Bestimmung
der Stellen für
den Haltegriff des Roboters, wie er vom Halteexperten 82 in
Planungsblock P2 in der in 29 gezeigten
Tafel ausgeführt
wird. In einem ersten Schritt S170 wird ein Zwischenprodukt-Teil
(das die Biegungen aufweist, die dem vorliegenden Knoten der Zustands-Raum-Suche
des Planers für
die Biegungsabfolge entsprechen) konstruiert. Danach werden in Schritt
S172 alle Kanten ausgesondert, die sich nicht zum Ergreifen eignen.
Zum Beispiel kann eine Kante ausgesondert werden, wenn es sich nicht
um eine Fläche
handelt, die parallel zur XY-Ebene des Roboters liegt. Weiterhin
kann eine Kante verworfen werden, wenn sie beim Einbringen des Teils
in den Gesenkraum dem Robotergreifer nicht zugänglich ist. Die Kante kann
auch verworfen werden, wenn sie dem Gesenk zu nahe ist, so dass
der Roboter vor und/oder während
des Biegevorgangs mit dem Werkzeug kollidieren würde. Die Kante kann auch verworfen
werden, wenn das Ergreifen des Werkstücks an solch einer Kante dazu führen würde, dass
sich der Roboter aus seinem Arbeitsbereich hinaus begeben müßte.
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Für jede nicht
verworfene Kante werden die auf Schritt S172 folgenden Schritte
(in 36A gezeigt) ausgeführt. In
Schritt S174 wird für
jede einzelne nicht verworfene Kante jede Ecke von Plattenkoordinaten
in Kantenkoordinaten transformiert. In diesem Zusammenhang wird
als erläuterndes
Beispiel in 37 eine Skizze gezeigt, um
an einem Werkstück 16 mit
den Biegelinien 1, 2, 3 und 4 eine Beispielmenge von Plattenkoordinaten
Xs und Ys zu definieren, die in Kantenkoordinaten
Xe und Ye umgewandelt
werden können,
welche der Kante von Werkstück 16 entsprechen,
die der Biegelinie 1 am nächsten
liegt.
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In
Form von Kantenkoordinaten wird in Schritt S176 jede Kante in Verbindungspunkte
längs der
X-Achse diskretisiert. Danach werden in Schritt S178 für jeden
diskretisierten Verbindungspunkt Xp Haltegrifflinien erzeugt,
die sich längs
der Y-Achse erstrecken. Um die Grifflinien entlang der Y-Achse zu
erzeugen, werden mehrere Prozessschritte ausgeführt. Zum Beispiel wird, siehe 38, für
einen diskretisierten Punkt Xp eine (unterbrochene)
Grifflinie 306 längs
der Y-Achse gebildet. Für
den diskretisierten Verbindungspunkt X wird ein erster Y-Wert Ys
vorgeschlagen, der in einem Abstand (z. B. 3 mm) von der Kante festgelegt
wird. Es wird angenommen, dass der Greifer senkrecht zur X-Achse
in Kantenkoordinaten ausgerichtet ist. Es wird dann eine Feststellung
getroffen, ob der Punkt Ys außerhalb
des Arbeitsbereichs des Roboters liegt, während sich das Werkstück an der
Beschickungseinrichtung, der Repostation oder an einer der Bühnen befindet,
oder ob dies nicht der Fall ist. Wenn das der Fall ist, dann wird
an einer Linie, die dem diskretisierten Verbindungspunkt Xp entspricht und die senkrecht zur Kante
ausgerichtet ist, ein neuer Punkt gefunden, der innerhalb des Arbeitsbereichs
liegt. Für
den ersten gültigen
Yp wird festgestellt, ob Yp außerhalb
der maximalen Reichweite des Greifers liegt. Wenn das der Fall ist,
wird Yp verworfen. Außerdem
wird ermittelt, ob der Greifer guten Backenkontakt mit dem Bauteil
machen kann, wenn sich der Greifer an der Position Yp befindet,
oder nicht. Falls kein guter Backenkontakt hergestellt werden kann,
wird die Position Yp verworfen. Neue Werte für Yp werden vorgeschlagen,
bis Linie 306 eine erste maximale Position erreicht, an
der der Roboter das Bauteil ergreifen kann. Diese erste maximale
Position ist Yf. Dieser Abstand wird durch den Umstand definiert,
dass die Backen wegen Löchern
oder wegen eines Rands an dem Bauteil keinen guten Kontakt mehr
haben können.
Zum Beispiel wird in dem in 38 gezeigten
Werkstück 16 eine
maximale Position Yf direkt vor einem ersten Loch 307 gefunden.
Das nächste
praktikable oder potentielle Yp wird dann an der Linie gefunden,
die senkrecht zur Kante verläuft,
und wird als neue Ausgangs- oder Startposition Ys' definiert. Dann
werden Y-Werte Yp vorgeschlagen und geprüft, bis infolge von Behinderungen
eine weitere Endposition Yf gefunden wird, weil die Backen keinen
guten Kontakt haben können
oder wegen des Umstands, dass das Teil an dieser Stelle einen Rand
hat. Somit wird, wie an dem Werkstück in 38 gezeigt,
Yf direkt vor dem zweiten Loch 308 ermittelt. Dieser Vorgang
wird wiederholt, bis das Ende der Linie 306 die maximale
Reichweite des Greifers oder den Rand an der gegenüberliegenden
Seite des Werkstücks 16 erreicht.
Damit wird ein weiterer Linienabschnitt generiert, der sich von
Ys'' bis Yf'' erstreckt.
-
Sobald
die Grifflinien für
jeden diskretisierten Punkt Xp erzeugt worden sind, wird später in Schritt S180
(siehe 36B) eine gemeinsame Griffzone
für die
vorliegende Biegung in der Suche definiert, und zwar durch Überschneidung
der gegenwärtigen
Grifflinien mit den Grifflinien, die für vorhergehende Biegungen seit der
letzten gewählten
Repo in der Suche bestimmt wurden. Wenn die Überschneidung nicht gleich
0 ist, wird ein Kostenanteil k von 0 zugewiesen, und ein unendlicher
Kostenanteil k wird zugewiesen, wenn die Überschneidung gleich 0 ist.
Dies bedeutet, dass die vorliegende Biegung nicht ausgeführt werden
kann, da die Griffzonen, die zur Ausführung der Biegung benötigt werden,
nicht mit der vorhergehenden Biegung übereinstimmen. Danach wird
in Schritt S182 eine vorläufige
Griffstelle innerhalb einer definierten gemeinsamen Zone ausgewählt.
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Immer
dann, wenn festgestellt wird, dass es keine Überschneidung von Griffregionen
gibt und somit eine Repo erforderlich ist, werden endgültige Griffstellen
für die
der Repo vorausgehenden Biegungen gewählt, da dann bekannt ist, dass
sich für
diese Biegungsmenge die Griffstelle nicht mehr ändern wird. Eine endgültige Griffstelle
wird so gewählt,
dass eine große
Repozone erzeugt wird.
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39 verdeutlicht die Entwicklung der gemeinsamen
Griffzone, die im Gesamtverlauf einer Suche bestimmt wird, wie sie
mit Hilfe eines Verfahrens zur Bestimmung der Haltegriffstellen
von Robotern berechnet wird, wie z. B. in den 36A–36B dargestellt. Die Griffzone für Biegung
1 wird zuerst so bestimmt, wie in Ansicht A gezeigt. Dann, wenn
Biegung 1 bereits ausgeführt
und der entsprechende Flansch umgebogen ist (angedeutet durch die
schräge
Schraffur in Ansicht B), werden die potentiellen Griffregionen bestimmt,
die zur Ausführung
von Biegung 2 genutzt werden können,
wie in Ansicht B dargestellt. Die Überschneidung der Regionen
in Ansicht A und Ansicht B wird dann ermittelt, wie in Ansicht C
gezeigt. Danach wird Biegung 2 ausgeführt (angedeutet durch die schräge Schraffur
in Ansicht D), und die gesamten verfügbaren Griffregionen, die zur
Ausführung
von Biegung 3 genutzt werden können,
werden bestimmt, wie in Ansicht D gezeigt. Um von Biegung 2 zu Biegung
3 überzugehen,
wird eine Überschneidung
der Regionen in den Ansichten C und D vorgenommen, wie in Ansicht
E gezeigt wird. Dies zeigt an, dass es keine weiteren sich überschneidenden
Regionen gibt und dass eine Repo durchgeführt werden muß, bevor
Biegung 3 ausgeführt
werden kann (die durch die schräge
Schraffur in Ansicht F angedeutet wird). Die Repo wird dann vorgenommen,
und Biegung 3 wird ausgeführt.
Vor der Ausführung
von Biegung 4 werden die potentiellen Griffregionen des Roboters
für diese Biegung
bestimmt, wie es in Ansicht F gezeigt wird. Um die exakte Griff position
für die
Ausführung
von Biegung 4 zu ermitteln, wird eine Überschneidung der Regionen
in den Ansichten D und F vorgenommen, wie in Ansicht G angedeutet
wird. Dies ist die Region für
die Griffstelle des Roboters, die zur Ausführung von sowohl Biegung 3
als auch Biegung 4 genutzt werden kann.
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Jede
Biegung, die bereits ausgeführt
worden ist, wird dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Flansch
eine schräge
Schraffur aufweist. Die Griffregionen werden durch eine voll ausgezogene
schwarze Linie angezeigt.
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40 zeigt eine erste bzw. eine zweite Ansicht eines
Werkstücks 16,
wobei die Ansichten die Regionen der Grifflinien zeigen, die vor
Ausführung
einer ersten Biegung bzw. einer zweiten Biegung bestimmt wurden.
Wie in 40 zu sehen ist, umfasst die
Region der Grifflinien 309 eine bestimmte große Fläche des
Werkstücks 16.
Die untere Ansicht zeigt die Überschneidung
der in der oberen Ansicht gezeigten Region der Grifflinien (d. h.
der Griffzone), die genutzt werden kann, um die erste Biegung auszuführen, mit
einer Region der Grifflinien (nicht gezeigt), die genutzt werden
kann, um die zweite Biegung auszuführen. Die Region der Grifflinien 310 ist
also eine kleine Teilmenge der Region der Grifflinien 309 und
kann als Griffstelle zur Ausführung sowohl
der ersten wie auch der zweiten Biegung genutzt werden.
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41 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Prozesses
zur Bestimmung der Griffstellen für den Repogreifer, die während der
Repoplanung nach der Suche, wie in Planungsblock P4 in 29 angezeigt, vorgenommen wird. In einem ersten
Schritt S184 wird ein Zwischenprodukt-Teil konstruiert entworfen.
Die nicht geeigneten Kanten werden danach in Schritt S186 verworfen.
Zum Beispiel kann der Prozess eine Kante verwerfen, wenn sie nicht
einer Fläche
entspricht, die parallel zur X-Y-Ebene des Roboters liegt. Für jede nicht verworfene
Kante werden die auf Schritt S186 folgenden Schritte ausgeführt. In
Schritt S188 erfolgt für
das Zwischenprodukt eine Transformation von Plattenkoordinaten in
Kantenkoordinaten. Danach wird in Schritt S190 die betreffende Kante
längs der
X-Achse mit angemessener Granularität diskretisiert (analog zu
der in den 33A und 33B gezeigten
Weise). Dann werden in Schritt S192 Grifflinien längs der
Y-Achse erzeugt, indem Punkte längs
der Y-Achse von einem ersten Punkt Ys (z. B. 3 mm) bis zur maximalen
Reichweite des Greifers entlang der Linie, die auf dem diskreten
X-Punkt liegt, erzeugt
werden. Für
jeden Punkt an dieser Linie gilt, dass diese Y-Position verworfen
wird, falls der Repogreifer eine vorhergehende Griffsstelle des
Robotergreifers behindert. Außerdem
gilt für
jede Y-Position, dass sie verworfen wird, wenn der Repogreifer irgendeinen
Bereich des Bauteils behindert. Ferner wird die betreffende Y-Position
verworfen, wenn es kei nen guten Backenkontakt zwischen dem Repogreifer
und dem Bauteil gibt. Es wird somit, wie in 38 gezeigt, eine
Linie von einer Ausgangsposition Ys zu einer Endposition Yf gezogen,
bei der es sich um eine erste maximale Position handelt, an der
der Repogreifer das Bauteil ergreifen kann, bevor er auf einen Randabschnitt stößt (z. B.
ein Loch im Bauteil). Weitere Mengen von Ausgangs- und Endpositionen
Ys und Yf werden gebildet, bis der Repogreifer seine maximale Reichweite
(z. B. bei Yf',
wie in 38 gezeigt) erreicht, analog
zu der Art und Weise, wie in dem Verfahren zur Bestimmung der Haltegriffstellen
des Roboters vorgegangen wurde, das in Verbindung mit den 36A und 36B erläutert wird.
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Eine
endgültige
Reposteile wird (unter Berücksichtigung
früherer
und gegenwärtiger
Griffstellen des Robotergreifers) festgelegt, wenn die Suche das
Ziel erreicht oder eine weitere Repo nötig wird.
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42 stellt ein Ausführungsbeispiel des Prozesses
zur Auswahl des Repogreifers vor der Suche dar. Es kann sein, dass
dies nicht wirklich umgesetzt wird. In einem ersten Schritt S198
wird eine Greiferbibliothek eingelesen, und in einem zweiten Schritt
S200 wird ein konservativer Repogreifer ausgewählt. Ein konservativer Repogreifer
wird als ein Greifer definiert, der schmal und kurz ist und das
Teil halten kann (in entweder dreidimensionaler oder zweidimensionaler
Form). Der gewählte
Repogreifer ist eine vorläufige
Lösung,
da die Auswahl eines endgültigen
Repogreifers vorgenommen wird, nachdem die Suche abgeschlossen ist.
Die Auswahl des Repogreifers nach der Suche wird in den 43A–43B gezeigt. In einem ersten Schritt S202 werden
die Geometrien aller Zwischenprodukte für die verschiedenen Biegungen
im Vertauf der gesamten Abfolge von Biegungen konstruiert. Mit anderen
Worten, in Übereinstimmung
mit der in der Suche festgelegten Reihenfolge der Biegungen werden
die Geometrien der geeigneten Zwischenprodukte konstruiert, die
jeder einzelnen Biegung in der Abfolge von Biegungen entsprechen.
Dann werden in Schritt S204 Greifer ausgesondert, die aus offenkundigen
Gründen
als ungeeignet angesehen werden (z. B., wenn sie infolge unzureichender
Abmessungen ein Teil nicht ergreifen können). Danach werden in Schritt
S206 verfügbare
Repogreifer bestimmt, und zwar auf der Grundlage zweier Griffstellen
des Roboters, nämlich
einer anfänglichen
Roboter-Griffstelle vor der Repo und einer repositionierten Roboter-Griffstelle.
Jede dieser Positionen ist bereits im Suchprozess bestimmt worden.
Wenn die vorher bestimmte vorläufige
Repoposition, die während
der Suche ermittelt wurde, hinsichtlich der als verfügbar bestimmten
Repogreifer verbessert werden könnte,
dann wird die Position korrigiert. In Schritt S208 werden, falls
es (nach dem Aussondern) mehr als einen verfügbaren Repogreifer gibt, die Repogreifer
mit der größten Breite
gewählt.
Wenn es mehr als einen Repogreifer mit der größten Breite gibt, dann werden
die mit der geringsten Länge
gewählt.
Wenn es mehr als einen Repogreifer mit der geringsten Länge gibt,
dann wird der mit der geringsten Gelenkhöhe gewählt. Wenn es mehrere Repogreifer
mit der gleichen geringsten Gelenkhöhe gibt, wird irgendein beliebiger
von diesen gewählt. Üblicherweise wird
ein Repogreifer so ausgewählt,
dass er die Wahl eines größeren Robotergreifers
ermöglicht
und eine erfolgreiche Generierung von Griffstellen für den Repogreifer
garantiert. Die Breite eines Repogreifers wird von der Größe der möglichen
Griffzone des dreidimensionalen Teils bestimmt. Die Gelenkhöhe eines
Repogreifers wird so festgelegt, dass sie größer ist als die minimale Flanschhöhe des dreidimensionalen
Teils.
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Wie
in 30 in einem Planungsblock P12 gezeigt, wird ein
Algorithmus für
die Zusammenstellung von Segmenten abgearbeitet, bevor die Suche
begonnen wird. Während
der Abarbeitung des Algorithmus für die Zusammenstellung von
Segmenten wird ein Plan aufgestellt, der festlegt, wie die Segmente
zu jeder einzelnen Bühne
in einer Liste von Bühnen
zusammengesetzt werden sollen, aus der dann auszuwählen ist. 44 stellt einen Algorithmus für die Zusammenstellung von
Segmenten dar. In einem ersten Schritt S210 stellt der Prozess eine
Liste mit Längen
von Biegelinien auf und erstellt eine Liste von Bühnenlängen, die
Bühnenlängen aufweist,
die gleich den Längen
der an dem Werkstück
zu bildenden Biegelinien sind. Weiterhin erstellt der Prozess eine
Liste verfügbarer
Segmentlängen
(oder liest sie ein), aus der ausgewählt werden kann, um die Bühnen in
der Liste der Bühnenlängen zu
bilden. Dann werden für
jede einzelne unterschiedliche Länge von
Biegelinien (d. h. für
jede einzelne Bühnenlänge) die
Schritte S212 und S214 ausgeführt.
In Schritt S212 wird eine A*-Suche durchgeführt, um eine Kombination von
Segmenten zu ermitteln, die zur Bildung der betreffenden Bühne verwendet
werden könnte.
In Schritt S214 schickt dann der Prozess eine Lösungsmenge von Werkzeug/Gesenksegmenten
an den Werkzeugexperten zurück.
-
Bei
der Durchführung
der A*-Suche wird der Ausgangsknoten no zu
einer Anzahl von Knoten auf der ersten Ebene der Suche fortentwickelt,
wobei jeder der fortentwickelten/nachfolgenden Knoten auf der ersten Ebene
einer der verfügbaren
Segmentlängen
(d. h. Längen
eines Stempelwerkzeugs und entsprechender Gesenksegmente) entspricht.
Wenn zum Beispiel die Längen
der verfügbaren
Werkzeugsegmente 10 mm, 15 mm, 22 mm, 40 mm, 80 mm, und 160 mm betragen,
dann würden
die Knoten auf der ersten Ebene jeder einzelnen dieser Segmentlängen entsprechen.
Der jedem Folgeknoten zugewiesene Kostenanteil k ist gleich der Lange
des dem jeweiligen Knoten entsprechenden Segments, und der Kostenanteil
h wird mit der Länge
des verbleibenden Teils der Bühne
angesetzt, der noch mit Hilfe der Segmente zu bilden ist (d. h.,
wie weit der Suchprozess vom Ziel entfernt ist).
-
Die 45–46 zeigen,
wie der Kostenanteil h, der im gesamten Verlauf der Suche vom Werkzeugexperten
zugeordnet und an den Planer für
die Biegungsabfolge 72 weitergegeben wird (in Antwort R12, wie
in 30 gezeigt), berechnet wird. Der Kostenanteil
h für die
Bereitstellung von Werkzeug wird als Funktion der gesamten Anzahl
vorhergesagter Bühnen
ermittelt, die erforderlich sein werden, um alle Biegungen in der
Abfolge von Biegungen auszuführen.
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Genauer
ausgedrückt,
hTE für
nj, Ausgangs-h ist ein anfänglicher
Kostenanteil h; er ist gleich der gesamten Anzahl vorhergesagter
Bühnen,
die erforderlich sein werden, um alle Biegungen in der Abfolge von Biegungen
auszuführen,
multipliziert mit einem angenäherten
Zeitbedarf (z. B. 600 Sekunden) für die Installation einer jeden
Bühne;
und k'TE für nj stellt die summierten Werkzeugkosten k
von Knoten n0 bis zu Knoten nj dar.
Um den Ausgangsanteil h (hinital) (die gesamte
vorhergesagte Anzahl von Bühnen)
zu ermitteln, wird vor der Suche ein Prozess ausgeführt (in
Planungsblock P13 in 30), wie er in den 45 und 46 dargestellt
ist. Im oberen Teil von 45 wird
ein erstes Beispiel eines Werkstücks
gezeigt, und im unteren Teil von 45 ist
ein zweites Beispiel eines Werkstücks zu sehen. Beim ersten Werkstückbeispiel
sind insgesamt vier Biegungen auszuführen, und das Werkstück soll
nach Ausführung
der Biegungen insgesamt fünf
Flächen
aufweisen. Beim zweiten Beispiel sind insgesamt vier Biegungen auszuführen, und
das Werkstück
wird nach Ausführung
der Biegungen insgesamt fünf
Flächen
aufweisen. Zur Unterstützung
bei der Vorhersage der Gesamtanzahl von Bühnen, die erforderlich sein
werden, um die Biegungen auszuführen,
wird ein Biegungs-"Teststreifen" 370 über jede
Biegelinie der zweidimensionalen Darstellung des Werkstücks gelegt.
Bei beiden in 45 gezeigten Beispielen wurde
solch ein Biegungs-"Teststreifen" 370 über die
dunkel dargestellte Biegelinie gelegt.
-
46 zeigt das Beispiel eines Flussdiagramms der
Schritte, die ausgeführt
werden können,
um den Ausgangsanteil h der Werkzeugkosten (hinitial)
zu bestimmen, welcher gleich der gesamten Anzahl vorhergesagter
Bühnen
ist, die erforderlich sind, um alle Biegungen an dem Werkstück auszuführen. In
einem ersten Schritt S216 wird eine erste Bühnenlänge, die gleich der Länge der
längsten
Biegelinie ist, in die Menge zugewiesener Bühnen eingebracht. Danach wird
für jede
Biegelinie ein Test durchgeführt,
indem für
jede Biegung Schritt S218 und die auf Schritt S218 folgenden Schritte
abgearbeitet werden. In Schritt S218 wird eine Entscheidung getroffen,
ob eine zusätzliche
Bühne benötigt wird
oder nicht. Dies wird erreicht, indem in der Weise, wie es in 45 anhand der gezeigten Beispiele dargestellt
ist, ein schmaler "Teststreifen" über die Biegelinie gelegt wird.
Falls ein Differenzwert, der gleich der Gesamtanzahl von Flächen nach
dem Auflegen des Teststreifens über
die Biegelinie minus die Gesamtanzahl von Flächen vor dem Auflegen des Teststreifens
ist, niedriger als oder gleich 3 ist, wird keine zusätzliche
Bühne benötigt. Andernfalls
wird eine zusätzliche
Bühne gebraucht.
In einem nächsten
Schritt S220 wird, falls eine zusätzliche Bühne benötigt (d. h. vorhergesagt) wird, die
längste
Bühne (aus
der Bühnenliste)
zugewiesen, die verwendet werden kann, um die Biegung, die getestet
wird, auszuführen,
d. h., sie wird in die Menge der zugewiesenen Bühnen eingefügt. Danach wird in Schritt S222
festgestellt, ob die neu zugewiesene Bühne gleich einer Bühne ist,
die sich bereits in der Menge der zugewiesenen Bühnen befindet. Wenn die neu
zugewiesene Bühne
bereits in der Menge der neu zugewiesenen Bühnen vorhanden ist, dann wird
die neu zugewiesene Bühne
der Menge nicht hinzugefügt,
wie in Schritt S226 angegeben. Wenn sie jedoch noch nicht in der
Menge der zugewiesenen Bühnen
vorhanden ist, dann wird die neu zugewiesene Bühne der Menge der zugewiesenen
Bühnen
in Schritt S224 hinzugefügt.
Anschließend kehrt
der Prozess entweder von Schritt S224 oder von S226 zu Schritt S218
zurück,
sofern es weitere Biegelinien gibt, die bewertet werden müssen. Sobald
alle Biegelinien durch den Prozess bewertet worden sind, geht der
Prozess zu Schritt S228 weiter, wo der anfängliche Anteil h der Werkzeugkosten
als das Produkt aus 600 und der vorhergesagten Anzahl von Bühnen (die
die Gesamtanzahl von Bühnen
ist, die in den Satz zugewiesener Bühnen gebracht worden sind)
festgesetzt wird.
-
Werden
die in 46 gezeigten Prozessschritte
anhand des Beispiels 1 in 45 ausgeführt, dann ist
die Anzahl der Flächen
nach Auflegen des Teststreifens auf die Biegelinie gleich 8, und
die Anzahl der Flächen
vor Auflegen des Teststreifens auf die Biegelinie ist gleich 5.
Damit ist 8 – 5
= 3, und es wird keine zusätzliche
Bühne vorhergesagt.
In Beispiel 2 aus 45 beträgt die Anzahl der Flächen nach
Auflegen des Teststreifens auf die Biegelinie 10. 10 – 5 = 5,
was größer ist
als 3. Dementsprechend wird für
Beispiel 2 eine zusätzliche
Bühne vorhergesagt.
-
47A zeigt einen Überblick über einen Prozess zur Werkzeugauswahl,
der einen Bestandteil des Planungsblocks P11 zur Auswahl des Werkzeugprofils
in 30 bildet. Der Prozess beginnt beim Planer für die Biegungsabfolge
in Schritt S471 und schreitet zum Werkzeugexperten (Werkzeugmodul)
fort, der in Schritt S472 arbeitet. Als Antwort auf den Eingang
eines Befehls „PLAN" in FEL vom Planer
für die
Biegungsabfolge schickt der Werkzeugexperte das geometrische Modell
des Bauteils, Daten zu Biegungsgraphen und eine Werkzeugbibliothek
zu einem Modul Werkzeugfilter. In Schritt S473 ermittelt der Modul
Werkzeugfilter ein ausgewähltes
Gesenk, Gesenkhalter, Gesenkschiene und eine Liste einsetzbarer
Stempel. Bei der Erarbeitung dieser Informationen führt der
Modul Werkzeugfilter für
jede Biegung, die am Werkstück
auszuführen
ist, wie von den Daten der Biegungsgraphen angegeben wird, mehrere
Schritte aus. Der Modul Werkzeugfilter liest notwendige Daten für die Biegung
ein und wählt
das Gesenk, den Gesenkhalter und die Gesenkschiene auf der Grundlage
von Anforderungen an Leistung (in Tonnen), V-Breite, Winkel und
Innenradius aus. Der Modul Werkzeugfilter streicht dann die Liste
der Stempel (um eine Liste einsetzbarer Stempel zu erhalten) auf
der Grundlage von Nebenbedingungen in bezug auf Leistung (in Tonnen),
Kopfabrundung und Kopfwinkel zusammen.
-
Der
Prozess kehrt dann zum Werkzeugmodul in Schritt S473 zurück, der
dann das geometrische Modell des Bauteils, die Daten seines Biegungsgraphen
und eine Liste einsetzbarer Stempel an einen Modul Profilauswahl
sendet. Dann wählt
der Modul Profilauswahl in Schritt S474 den in der Biegevorrichtung
zu verwendenden Stempel und Stempelhalter aus. Bei der Durchführung der
Profilauswahl für
jede Biegung wählt
der Modul Profilauswahl nur diejenigen Stempel aus der Liste einsetzbarer
Stempel aus, deren Profil zur Geometrie des Bauteils paßt. Stempel
mit passenden Profilen werden während
des Biegevorgangs nicht mit dem Bauteil kollidieren. Der Modul Profilauswahl
wählt dann
in entsprechender Weise den besten Stempel und Stempelhalter aus.
Der ausgewählte
geeignete Stempel und ausgewählte
geeignete Stempelhalter werden dann an den Werkzeugmodul zurückgeschickt,
der seine Arbeit in Schritt S475 fortsetzt.
-
Der
vom Modul Werkzeugfilter abgearbeitete Algorithmus wird jetzt eingehender
erläutert.
In einem ersten Schritt liest der Modul Werkzeugfilter die folgenden
Daten ein: den gewünschten
Innenradius (IR) jeder Biegung; die Werkstoffdicke (T) des Bauteils;
die Zugfestigkeit des Bauteilwerkstoffs; die Mindestlänge des Nachbarflanschs
(die Mindest/bevorzugte Mindestlänge
(-höhe)
des kürzeren
Flanschs, der an der Biegelinie der jeweils betrachteten Biegung
liegt); die Biegungslänge
und den Biegewinkel; sowie eine Werkzeugbibliothek (Die Werkzeugbibliothek
enthält
umgekehrte Profile der Stempel, die verwendet werden können).
-
In
einem zweiten Schritt führt
der Modul Werkzeugfilter für
jede Biegung die folgenden Schritte aus:
-
- (a) Eine Liste FEASIBLE_DIES (einsetzbare Gesenke)
wird geleert.
- (b) Die Liste verfügbarer
Gesenke in der Bibliothek wird durchsucht, und für jedes Gesenk gilt:
wenn
seine v-Breite innerhalb einer bestimmten Toleranz den gewünschten
IR erzeugen kann und sein v-Winkel dem Biegewinkel gut angepaßt ist,
und wenn die für
diese v-Breite und
T erforderliche Leistung (in Tonnen) pro Meter (berechnet mit Hilfe
einer Biegekrafttafel und von Leistungsgleichungen) im Rahmen des
Leistungsvermögens
dieses Gesenks liegt,
dann füge dieses Gesenk zur Liste
FEASIBLE_DIES hinzu.
Es ist zu bemerken, dass die Anforderung
an Leistung pro Meter für
die v-Breite und T mit Hilfe einer Krafttafel und von Leistungsgleichungen
berechnet werden kann, die von der Firma Amada in ihren Katalogen mit
Werkzeugausrüstungen
von Abkantpressen zur Verfügung
gestellt werden. Außerdem
oder als Alternative kann der Wert für Leistung (in Tonnen) pro
Meter mit Hilfe der Biegetafel und von Leistungsgleichungen berechnet
werden, die in der Arbeit mit dem Titel „New Know-how an Sheet-Metal
Fabrication Gending Technique" der
Amada Sheet Metal Working Research Association, Machinists Publishing
Company, Ltd., erste Auflage (15. Mai 1981), zur Verfügung gestellt
werden.
- (c) Aus FEASIBLE_DIES wird das Gesenk ausgewählt, das am besten die Anforderungen
an den IR, Biegewinkel, Minimalflansch und Gesamtleistung (in Tonnen)
erfüllt.
Wenn die Nebenbedingung der Mindestflanschlänge noch nicht erfüllt wird,
dann wird eine Warnung erteilt. Der geeignete Gesenkhalter und die geeignete
Gesenkschiene für
das gewählte
Gesenk werden dann ausgewählt.
- (d) Die Liste verfügbarer
Stempel in der Bibliothek wird dann durchsucht, und für jeden
Stempel gilt:
wenn der Kopfwinkel kleiner als der v-Winkel
des gewählten
Gesenks ist, ihm aber nahekommt, und wenn die Kopfabrundung kleiner
ist als der IR und ihm nahekommt, und wenn die für diese Biegung erforderliche Leistung
pro Meter im Rahmen des Leistungsvermögens dieses Stempels liegt,
dann
wird dieser Stempel zur Liste FEASIBLE_PUNCHES (einsetzbare Stempel)
für diese
Biegung hinzugefügt.
-
Die
vom Modul Profilauswahl ausgeführten
Schritte werden jetzt detaillierter erläutert.
-
In
einem ersten Schritt, den der Modul Profilauswahl ausführt, wird
für jede
Biegung das endgültige (fertige)
dreidimensionale Modell des Teils in Bezug auf die geeignete Werkzeugaus rüstung in
einer Position angeordnet, in der es sich nach abgeschlossener Ausführung der
zu bewertenden Biegung in der Biegepresse befände. Danach wird für jede Biegung
- (a) die Liste FEASIBLE_PUNCHES hinsichtlich
dieser Biegung durchsucht, und für
einen jeden Stempel gilt: falls das dreidimensionale geometrische
Modell des Stempels nicht das dreidimensionale geometrische Modell
des Bauteils am Ende dieser Biegung durchdringt, dann ist dieser
Stempel für
diese Biegung ein FEASIBLE_PUNCH. Das dreidimensionale Bauteilmodell
ist eine hinreichende Bedingung, kann aber zu sehr einschränken und
wird vielleicht zu einem späteren
Zeitpunkt modifiziert. Zum Beispiel könnten Modelle von Zwischenprodukten,
die die tatsächliche
Gestalt des Teils bei jeder Biegung in der Abfolge darstellen, verwendet
werden, während
die Profilauswahl im Verlauf des gesamten vom Planer für die Biegungsabfolge
ausgeführten
Suchprozesses durchgeführt
wird.
- (b) derjenige Stempel aus den FEASIBLE_PUNCHES ausgewählt, der
am besten die Anforderungen an den IR, Biegewinkel und Gesamtleistung
in Tonnen erfüllt.
Wenn möglich,
wird der als "Roboterwerkzeug" geltende Standardstempel
gewählt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass es sein kann, dass der ausgewählte Stempel
mit seinem umgekehrten Profil benutzt werden muß (d. h. in Y-Richtung umgekehrt/um
180° um die
Z-Achse gedreht), um dem Durchdringungstest des Moduls Profilauswahl
in Schritt (a) oben zu genügen.
-
Es
ist zu bemerken, dass von den Berechnungen des Moduls Werkzeugfilter
und des Moduls Profilauswahl eine oder beide entweder vor, während oder
nach der vom Planer für
die Biegungsabfolge durchgeführten
Suche ausgeführt
werden können.
-
Die 47B–47C stellen einen Prozess der Bühnenplanung
dar, der eine Bühne
und eine Stelle an der Bühne
aussucht, an der das Werkstück
bei Ausführung
einer bestimmten Biegung in der Abfolge von Biegungen zugeführt wird;
diese Planung wird in Block P14 in dem Dialogdiagramm in 30 angedeutet. In einem ersten Schritt S230 wird
das Modell eines Zwischenprodukts des Teils erzeugt (wobei das Teil
die Biegungen bis zur derzeitigen Biegung in der Abfolge von Biegungen
aufweist).
-
In
Schritt S232 wird die größte nicht
bewertete Bühne
aus der Bühnenliste
(von verfügbaren
Bühnen) gewählt. Dann
wird in Schritt S234 die derzeitige Biegung in der Suche simuliert,
wobei durch den Werkzeugexperten (TE) eine Kollisionsprüfung vorgenommen
wird; dabei wird das Teil der Werkzeugbühne in mittlerer Position,
auf die Bühne
bezogen, zugeführt.
Dann wird in Schritt S236 eine Feststellung getroffen, ob während der
Simulation der Biegung eine Kollision stattgefunden hat oder nicht.
Wenn es eine Kollision gegeben hat, geht der Prozess zu Schritt S238
weiter, in dem die derzeit in der Suche bewertete Biegung simuliert
wird, wobei durch den Werkzeugexperten eine Kollisionsprüfung vorgenommen
wird; dabei wird das Teil auf der linken Seite der Werkzeugbühne zugeführt, so
dass das linke Ende der Biegelinie genau links an der linken Seite
der Werkzeugbühne
liegt. Wenn dann in Schritt S242 eine Kollision festgestellt wird,
geht der Prozess zu Schritt S246 weiter.
-
Wenn
jedoch in Schritt S236 festgestellt wird, dass keine Kollision stattgefunden
hat, wird in Schritt S240 die mittlere Position als die Position
festgesetzt, in der das Werkstück
auf die Bühne
gebracht wird, und der Prozess geht (über Verbindungspunkt B) zu
Schritt S254 über,
der in 47C gezeigt wird.
-
Wenn
in Schritt S242 nach Simulation der Biegung mit dem auf der linken
Seite der Bühne
positionierten Bauteil keine Kollision festgestellt wird, geht der
Prozess von Schritt S242 zu S244 über, wo die linke Position
als die Position für
das Aufbringen des Werkstücks
auf die Bühne
festgesetzt wird. Dann geht der Prozess direkt (über Verbindungspunkt B) zu
Schritt S254 weiter.
-
In
Schritt S246 wird die Biegung simuliert, wobei durch den Werkzeugexperten
eine Kollisionsprüfung vorgenommen
wird; dabei wird das Bauteil auf der rechten Seite der Werkzeugbühne positioniert
(wie z. B. in 48B gezeigt), indem das Teil
so auf eine Werkzeugbühne
gelegt wird, dass das rechte Ende der Biegelinie unmittelbar rechts
an der Werkzeugbühne
liegt, während
die Biegung ausgeführt
wird. Wenn festgestellt wird, dass während dieser Simulation eine
Kollision erfolgt ist, geht der Prozess zu Schritt S252 weiter.
Wenn laut Feststellung in Schritt S248 während dieser Simulation keine
Kollision stattgefunden hat, geht der Prozess von Schritt S248 zu
Schritt S250 über,
wo die rechte Position als Beschickungsposition festgesetzt wird,
bevor der Prozess mit Schritt S254 fortgesetzt wird. Wenn laut Feststellung
in Schritt S248 eine Kollision stattgefunden hat, geht der Prozess
mit Schritt S252 weiter, in dem die gewählte Bühne (gewählt in Schritt 242) verworfen wird,
und der Prozess geht dann (über
Verbindungspunkt C) zu Schritt S232 oben in 47B weiter.
Es ist zu bemerken, dass an diesem Punkt in Schritt S232 die nächste nicht
bewertete größte Bühne aus
der Bühnenliste
gewählt
wird. Der Prozess der Bühnenplanung
kann jedoch auch so gestaltet werden, dass er von einer „durchgefallenen” größten Bühne direkt
zu einer Bühne
mit einer Länge übergeht,
die annähernd
gleich der Länge
der Biegelinie der betreffenden Biegung ist, die gerade bewertet
wird.
-
In
Schritt S254 wird die bewertete Bühne zur Lösung der Bühnensuche erklärt. Danach
werden in Schritt S256 die Bühnen
entlang der Gesenkschiene angeordnet, und in Schritt S258 werden
die notwendigen Abstände
(links und rechts) für
die Anordnung der Bühnen
nebeneinander berechnet.
-
Der
oben im Zusammenhang mit den Schritten S234, S238 und S246 erwähnte Prozess
der Kollisionsprüfung
durch den Werkzeugexperten (TE) kann wie folgt ablaufen:
Die
Kollisionsprüfung
durch den Werkzeugexperten besteht hauptsächlich aus einer Ermittlung
einer Durchdringung. Das Zwischenprodukt, das der jeweiligen Biegung
entspricht, die in der Suche bewertetet wird, wird gebildet und
weiter in eine B-rep (Randdarstellung) umgewandelt, die mit dem
geometrischen Modellierer NOODLES kompatibel ist. Dann wird unter
Verwendung der zutreffenden NOODLES-Funktion eine Durchdringung
vorgenommen. Zuerst wird die Anzahl der Flächen des Teils kontrolliert,
während
es im gesamten Verlauf der Ausführung
der Biegung seine Gestalt verändert.
Für jede
einzelne aus einer Vielzahl diskretisierter Formen des Teils während der
gesamten Ausführung
der Biegung wird jede dieser Formen mit den entsprechenden Werkzeugen
der Bearbeitungsstation zum Biegen während der Ausführung der
Biegung zur Durchdringung gebracht. Die sich ergebende Anzahl von
Flächen
des Teils für
jede Form wird dann ermittelt. Falls die sich ergebende Anzahl von
Flächen,
durchdrungen von den Werkzeugen, größer als die erwartete Anzahl
für diese
Form ist, dann hat eine Kollision stattgefunden.
-
Die
oben beschriebenen Schritte definieren einen vorzuziehenden Algorithmus
für die
Durchführung eines
Verfahrens der Kollisionsprüfung
durch den Werkzeugexperten. Als Alternative kann das Zwischenprodukt
vor und nach der Biegung durch einen Begrenzungsquader modelliert
werden, und die von NOODLES bereitgestellte grundlegende Funktion
der Durchdringung von Körpern
kann benutzt werden, um festzustellen, ob sich die Werkzeuge und
die Darstellung des Werkstücks
als Begrenzungsquader für
die betreffende während
der Suche gerade bewertete Biegung gegenseitig durchdringen.
-
Jetzt
wird ein Prozess zur Ermittlung der notwendigen linken und rechten
Abstände
für die
Anordnung der Bühnen
nebeneinander an der Gesenkschiene beschrieben, wie sie in Schritt
S256 des in den 47A–47B dargestellten
Prozesses berechnet werden. Die seitlichen Begrenzungen des Teils
bei der betreffenden Biegung, die gerade bewertet wird, werden auf
der Grundlage des Betrags berechnet, um den sich das Werkstück über eine
Seitenkante der als Lösung
gefundenen Werkzeugbühne
hinaus erstreckt, und eine größte seitliche
Begrenzung für
jede Seite der Bühne
wird ermittelt. Die neben der vorliegenden „Lösungsbühne" angeordneten Bühnen werden dann in geeignetem
Abstand angeordnet, so dass eine Lücke zwischen den benachbarten
Seitenkanten vorhanden ist, die größer als die größere der
ermittelten größten seitlichen Begrenzungen
der benachbarten Seitenkanten oder ihr gleich ist.
-
Bei
der Anordnung der Bühnen
wird in Schritt S258 des in den 47B–47C gezeigten Prozesses der Bühnenplanung die derzeitige
Lösungsbühne (die
zur derzeit bewerteten Biegung gehört) in die Mitte der Gesenkschiene
gesetzt, wenn es die längste
Lösungsbühne ist,
die bisher in der Suche bewertet worden ist. Andererseits, wenn
es die kürzeste
Bühne ist,
die zum gegenwärtigen
Zeitpunkt in der Suche festgelegt worden ist, dann wird sie an der
ersten oder linken Position an der Gesenkschiene untergebracht.
Alle Abstufungen dazwischen, von der zweitgrößten abwärts, werden entsprechend von
der dritten bis zur letzten Position an der Gesenkschiene positioniert,
wobei die dritte Position direkt rechts von der mittleren Position
liegt und die letzte Position die Position ist, die am weitesten
rechts liegt.
-
Weitere Überlegungen
müssen
vom Planer für
die Biegungsabfolge bei der Anordnung der Bühnen berücksichtigt werden, wenn kolineare
Biegungen bei Ausführung
der Abfolge von Arbeitsgängen
gleichzeitig in auszuführen
sind. Es gibt Punkte, die in Betracht gezogen werden müssen, wie
z. B. der Abstand des Teils in bezug auf die Bühnen, wenn die kolineare Biegung
ausgeführt
wird, und die Abmessungen, Anordnung und Anzahl der Bühnen, die
erforderlich sind, um die kolineare Biegung zu ermöglichen,
während
gleichzeitig die verfügbaren
Ressourcen bestmöglich
genutzt werden. Eine besonders wichtige Ressource, mit der sorgsam umgegangen
werden muß,
ist der Platz entlang der Gesenkschiene, der zur Verfügung steht,
um die Bühnen zu
installieren. Anzahl, Abmessungen und Abstände der Bühnen können wegen Beschränkungen
des Platzes an den Gesenkschienen begrenzt sein.
-
Beim
Planen der Bühnen
für die
Ausführung
einer bestimmten kolinearen Biegung sollte eine Entscheidung getroffen
werden, ob die kolinearen Biegungen mit nur einer einzigen Bühne ausgeführt werden können, oder
ob zwei im Abstand voneinander angeordnete Bühnen erforderlich sind, um
einen Zwischenraum zwischen ihnen zu gewährleisten. Demgemäß sollte
der Werkzeugexperte erwägen,
ob die kolinearen Biegungen unterbrochen (wie es in 20E der Fall ist) oder nicht unterbrochen sind
(was bedeutet, dass eine einzige Bühne für beide Biegungen verwendet
werden kann, wie es in 20D der
Fall ist).
-
Ein
Suchalgorithmus wie A* könnte
benutzt werden, um eine geeignete Bühnenanordnung zu entwerfen,
die kolineare Biegungen ermöglichen
kann, während
gleichzeitig die Anzahl der Bühnen
und die Abstände zwischen
den notwendigen Bühnen
minimiert werden. Bedeutende Kostenfaktoren, die ein derartiger
Suchalgorithmus berücksichtigen
muß, sind
die Gesamtlänge
der Gesenkschiene, die Größe des Platzes
an der Gesenkschiene, den eine bestimmte Bühnenlösung beanspruchen wird, und
die Größe des Piatees
an der Gesenkschiene, der an der derzeitigen Stelle der Abfolge
von Biegungen (die vom Planer für
die Biegungsabfolge generiert wird) noch verbleibt.
-
Die 48A–48C zeigen verschiedene Darstellungen des Zwischenprodukts
eines Werkstücks, das
in seinem Verhältnis
zur Werkzeugausrüstung
während
der Ausführung
einer Biegung modelliert wurde. In 48B befindet
sich das Werkstück
in einer rechten Position an der Bühne. Sowohl in 48A als auch in 48B ist
die Biegelinie kürzer
als die Länge
der Werkzeugbühne.
In 48C ist das Werkstück auf der Werkzeugbühne zentriert,
wobei die Biegelinie geringfügig
länger
ist als die Länge
der Werkzeugbühne.
-
In
jeder der in den 48A–48C gezeigten
graphischen Darstellungen werden die verschiedenen Komponenten der
Biegepresse einschließlich
des Stempelwerkzeugs und des Gesenks zusammen mit der Darstellung
eines Zwischenprodukts des Werkstücks modelliert.
-
49 verdeutlicht einen Prozess der Feinbewegungsplanung,
der in Planungsblock P14 der in 30 gezeigten
Dialogtafel ausgeführt
werden kann. In einem ersten Schritt S260 des in 49 dargestellten Prozesses werden Parameter festgesetzt
und Initialisierungsschritte ausgeführt. In diesem Zusammenhang
werden die dreidimensionalen Modelle der Werkzeugausstattung und
des Bauteils eingelesen und verschiedene Initialisierungsfunktionen
ausgeführt.
Die Zielparameter werden auf der Grundlage der Werkzeug- und Teilgeometrie
sowie der erwünschten
Zwischenräume
aufgestellt. Außerdem
wird der Abschnitt des Bauteils, der sich auf der Innenseite der
Biegelinie befindet, schnell analysiert, und ein Begrenzungsquader,
der das Teil umgibt, wird berechnet.
-
In
Schritt S262 wird eine Entscheidung getroffen, ob ein einfacher
Lösungsweg
ohne weiteres verfügbar
ist oder nicht, indem geprüft
wird, ob der Oberteil des Bauteils an der Unterkante des Werkzeugstempels vorbeikommen
kann und ob bestimmte Merkmale des Bauteils Nebenbedingungen genügen, die
von der Werkzeuggeometrie und der Gesenköffnung auferlegt werden. Wenn
ein derartiger einfacher Lösungsweg ohne
weiteres gangbar ist, geht der Prozess zu Schritt S264 über, wo
schnell ein Plan der Feinbewegungen entwickelt wird. Der Prozess
wird dann weiter zu Schritt 270 geführt, wo er den Feinbewegungsplan
und die Feinbewegungskosten, die gleich der Zeitdauer sind, die
für die
Entnahme des Bauteils aus der Biegepresse benötigt wird, an den Werkzeugexperten
zurückschickt.
-
Wenn
in Schritt S262 festgestellt wird, dass eine einfache Lösung nicht
zur Verfügung
steht, geht der Prozess zu Schritt S266 weiter, in welchem eine
modifizierte A*-Suche durchgeführt
wird. Bei der Durchführung
der Suche wird eine Anzahl von praktikablen VC-Raumknoten (VC: virtuelle
Konfiguration) generiert und mit ihren jeweiligen Kosten auf die
Liste OPEN gesetzt. Die erste Ebene der Suche umfasst mehrere generierte praktikable
intelligent gerichtete VC-Raumknoten, die zur Liste OPEN hinzugefügt wurden.
Wenn ein Knoten von der Liste OPEN fortentwickelt wird, dann wird
er so fort entwickelt, dass er mehrere Nachbarschaftsknoten enthält, die
für Stellen
in der allgemeinen Nachbarschaft des Ausgangsknotens charakteristisch
sind. Jeder fortentwickelte Knoten wird mit Hilfe eines geometrischen
Durchdringungstests auf Realisierbarkeit geprüft. Wenn der Test positiv ist
(d. h., es gibt keine Kollision durch Anwendung einer negativen
Durchdringungsfunktion), wird der fortentwickelte Knoten zusammen
mit seinen Kosten zur Liste OPEN hinzugefügt. Bei den Kosten handelt
es sich um einen Kostenanteil h, der der euklidischen Entfernung
vom fortentwickelten Knoten zum Ziel gleichgesetzt wird. Die Knoten
auf der Liste OPEN werden ständig
zu niedrigeren Ebenen im Suchbaum fortentwickelt, bis das Ziel erreicht
oder die Liste OPEN leer ist.
-
Bei
Schritt S268 wird eine Entscheidung getroffen, ob das Ziel erreicht
wurde oder nicht. Wenn das Ziel erreicht wurde, schickt der Prozess
der Planung der Feinbewegung in Schritt S270 die Kosten der Feinbewegung
und den Plan der Feinbewegung an den Werkzeugexperten zurück. Wenn
das Ziel nicht erreicht wurde, geht der Prozess zu Schritt S272 über, wo
die Kosten der Feinbewegung auf unendlich gesetzt und an den Werkzeugexperten
geschickt werden.
-
50 zeigt das Beispiel eines Prozesses für die Ermittlung
der Kostenanteile k und h des Bewegungsexperten, wie in Planungsblock
P21 der in 31 gezeigten Dialogtafel angegeben.
In einem ersten Schritt S274 wird der Kostenanteil k berechnet,
der gleich einer berechneten Fahrzeit des Roboters ist, die er braucht,
um das Teil von einer Position auf einer Bühne einer unmittelbar vorangegangenen
Biegung zu der Bühnenposition
zu bringen, die der gegenwärtig
bewerteten Biegung in der Suche entspricht, ohne dass Kollisionen
berücksichtigt
werden. Dann wird in Schritt S276 der Kostenanteil h berechnet,
der gleich dem Produkt aus dem aktuellen Durchschnitt der Werte
der Kostenanteile k für
die vorhergehenden Biegungen sowie für die derzeit bewertete Biegung
und der Summe aus der Anzahl verbleibender Biegungen und zweimal
der Anzahl verbleibender vorhergesagter Repos ist, die durchgeführt werden
müssen,
bevor alle Biegungen in der Abfolge von Biegungen vollständig ausgeführt worden
sind.
-
Bei
der Erarbeitung des Schemas der Grobbewegungen und der Grobbewegungswege
nach Durchführung
der Suche, wie in Planungsblock P22 der in 31 gezeigten
Dialogtafel angezeigt, kann ein Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche,
insbesondere ein A*-Algorithmus, abgearbeitet werden, um jeden der Schritte
entlang des Weges von einem Punkt zu einem weiteren zu bilden, um
das Werkstück über seine
sämtlichen
verschiedenen Bühnen
in der Abfolge von Biegungen zu bringen. Wenn ein Weg von einer
anfänglichen Startposition
zu einer Zielposition generiert wird, kann für einen bestimmten Arbeitsgang
der Abfolge von Biegungen vor der Entscheidung, dass der Weg der
endgültige
zu benutzende Weg sein wird, eine Kollisionsprüfung durchgeführt werden.
Um diese Kollisionsprüfung
durchzuführen,
können
sowohl das Werkstück
als auch der Roboter und die Biegepresse modelliert werden, und
mit Hilfe der geeigneten NOODLES-Funktionen können Durchdringungstests vorgenommen
werden. 51 zeigt ein geometrisches
Modell einer Abkantpresse 304, eines Werkstück-Begrenzungsquaders 300 und
eines Roboters 302. Bei der Durchführung der Kollisionsprüfung in
Verbindung mit der Planung der Grobbewegung wird das Werkstück durch
einen Begrenzungsquader 300 modelliert. In 51 wird die Stellung des Roboters 302 und
des modellierten Teils 300 in drei Positionen gezeigt,
von einer Bühne,
die für
die letzte Biegung in der Abfolge von Biegungen verwendet wird,
bis zu einer Position ganz rechts im Bild, die einer Position entspricht,
in der das Werkstück
bereit zur Entnahme durch die Zuführ- und Entnahmevorrichtung
ist.
-
4. Geometrische Modellierung
-
Jedes
Modul des Planungssystems 71 nutzt Funktionen der geometrischen
Modellierung, um die physikalischen Beziehungen zwischen verschiedenen
Komponenten der Bearbeitungsstation zum Biegen und dem Werkstück zu analysieren,
während
es bewegt und bearbeitet wird. Zu solchen Funktionen der geometrischen
Modellierung können
die Darstellung von Ausgangs-, Zwischenprodukt- und fertigen Teilen,
die Prüfung
auf Behinderungen während
der Bewegungsplanung und die Unterstützung bei der Auswahl von Griffpositionen
des Roboters gehören.
Außerdem
können
benötigte
geometrische Informationen bereitgestellt werden, um die Teilplaner
bei der Auswahl der Stempelgeometrie, der Festlegung der Werkzeuganordnung
und der Positionierung der Saugnäpfe 31 der
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung sowie bei der Interpretation von
Sensorsignalen zu unterstützen.
Vereinfachte geometrische Darstellungen können für schnelle Berechnungen zur
Verfügung
gestellt werden (z. B. Begren zungsquader, konvexe Hüllen und
zweidimensionale Querschnitte), die sich erforderlich machen können, um
auf Geometrie beruhende Methoden der Beweisführung anzuwenden (z. B. Suchbaum-Darstellungen
und Konfigurationsräume).
Eine geometrische Datenbasis physikalischer Komponenten, die sowohl
symbolische Beschreibungen (z. B. markierte Merkmale) als auch tatsächliche
geometrische Daten physikalischer Komponenten enthält, kann
bereitgestellt werden. Auch andere Funktionen der geometrischen
Modellierung können
bereitgestellt werden, werden aber hier nicht besonders aufgeführt.
-
In
einem speziellen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird NOODLES verwendet, um viele der
erwähnten
Modellierungsfunktionen zu verrichten. Es lassen sich mehrere Gründe für die Verwendung
von NOODLES zur Implementierung der Funktionen der geometrischen
Modellierung anführen.
NOODLES enthält
ein großes
Paket geometrischer Routinen und ist dem Quellcode C/C+/C++ zugänglich.
Außerdem
kann NOODLES eine nicht durch Mannigfaltigkeit beschriebene Geometrie
(z B. 0D, 1D, 2D, 3D usw.) mit den gleichen Routinen behandeln und
hat eine hierarchische Struktur, die genutzt werden kann, um Geometriebibliotheken
aufzubauen und verschiedene Arten von Informationen zu Merkmalen
von Bauteilen zu speichern.
-
Ein
Modellierungsmechanismus (nicht gezeigt) kann zur Modellierung sowohl
der oberen als auch der unteren Oberfläche (d. h. der Dicke) jedes
einzelnen Werkstücks
aus Metallblech im Gesamtverlauf einer oder mehrerer der Konstruktions-,
Planungs- und Ausführungsphase
des Biegeprozesses bereitgestellt werden. Es kann sich für bestimmte
Aspekte im System als nützlich
erweisen, eine derartige vollständige
Dickendarstellung des Werkstücks
zu haben. Zum Beispiel kann Halteexperte 82 von dem zusätzlichen
Wissen profitieren, sowohl die obere als auch die untere Oberfläche des
Werkstücks
zu kennen, und Bewegungsexperte 84 kann evtl. die Feinbewegung
des Werkstücks
besser planen und steuern, wenn es sich vor und nach einem Biegevorgang
dicht am Gesenk und am Stempelwerkzeug befindet.
-
In 10 wird veranschaulicht, wie ein Mechanismus (nicht
gezeigt) zur Modellierung der oberen/unteren Oberfläche eine
Dickentransformation zwischen einer ebenen Darstellung 114 und
einer Darstellung mit Dicke 116, in der 10 rechts zu sehen, durchführt. Die Darstellung mit Dicke 116 besteht
im Wesentlichen aus zwei ebenen Darstellungen, von denen eine über der
anderen angeordnet ist.
-
11 zeigt einen überlappten Flansch 118,
modelliert als ebene Darstellung 114, in 11 links, und transformiert zu einer Darstellung
mit Dicke (d. h. zu einem Körpermodell).
Es wird gezeigt, dass Körpermodell 116 gleich
einer Darstellung der oberen Oberfläche 120 zusammen mit
einer Darstellung der unteren Oberfläche 122 ist. Die Darstellung
der oberen Oberfläche 120 wird
in voll ausgezogenen Linien, die Darstellung der unteren Oberfläche 122 wird
in gestrichelten Linien gezeigt.
-
12 zeigt eine beispielhafte Baumstruktur, die
verwendet werden kann, um die Entwurfsdarstellung eines Werkstücks 16 aus
Blech zu modellieren. Auf einer ersten Ebene wird eine Anzahl von
Formen 126 angegeben, die dem Werkstück 16 entsprechen.
Für jede
Form 126 werden mehrere Flächen 128 definiert,
und für
jede Fläche
werden mehrere Kanten 130 definiert. Für jede Kante wird eine Anzahl
von Ecken 132 angegeben. Für jede Ecke kann eine zweidimensionale
(d. h. Ausgangsteil) Darstellung 134 beibehalten werden, zusammen
mit einer dreidimensionalen (d. h. fertiges Teil) Darstellung 136 und
der Darstellung eines Zwischenprodukts 138.
-
Wie
durch Pfeil 140 angedeutet, kann eine Dickentransformation
vorgenommen werden, die zu Darstellungen der oberen und unteren
Oberfläche 142 und 144 führt, die
jeweils eine ähnliche
Baumstruktur aufweisen, wie sie in 12 oberhalb
der Linie dargestellt ist.
-
Die 17A–17B und 18A–18B zeigen mehrere unterschiedliche Arten von
Geometriebibliotheken, die zur Unterstützung bei der geometrischen
Modellierung des Systems bereitgestellt werden können.
-
Hinsichtlich
weiterer Informationen zum Modellierungssystem NOODLES und zur geometrischen
Modellierung im allgemeinen wird auf das Reference Manual für die Noodies-Bibliothek
von E. Levant Gursoz, EDRC, Camegie Mellon University, Pittsburgh,
Pennsylvania und auf ein Buch von Michael E. Mortenson mit dem Titel „Geometric
Modeling" hingewiesen.
-
5. Die Abfragesprache zur Kommunikation
zwischen Moduln (FEL)
-
Um
die Schnittstellen zwischen allen einzelnen Moduln des Planungssystems
zu formalisieren, kann eine auf Abfrage basierende Sprache namens
FEL verwendet werden. FEL wurde ursprünglich 1988 von David Bourne
entwickelt und ist seitdem weiter verbessert worden. Zu näheren Informationen
in bezug auf FEL im allgemeinen soll auf mehrere Nutzerhandbücher verwiesen
werden, die vom Robotics Institute der Camegie Mellon University
zu beziehen sind, und zwar. „Feature
Exchange Language Programmer's
Guide", David Alan Bourne,
Duane T. Williams (14. Januar 1994); „Using the Feature Exchange
Language in the next Generation Controller", David Alan Bourne, Duane T. Williams,
CMU-RI-TR-90-19 und „The
Operational Fea ture Exchange Language", David Alan Bourne, Jeff Baird, Paul
Erion und Duane T. Williams, CMU-RI-TR-90-06.
-
19 zeigt das Beispiel einer Planungsmeldung 145 in
FEL, die vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 (wie in Ausdruck 146 angegeben)
an den Bewegungsexperten 84 geschickt wird (wie in Ausdruck 148 angegeben).
Die Planungsmeldung in FEL 145 umfasst einen Abfragebefehl,
der vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 an den Bewegungsexperten 84 geschickt
wird und dem Bewegungsexperten 84 einleitende Informationen
liefert, damit er die Abfrage beantworten kann. Ein Abschnitt Einstellung
Anfangsparameter 150 von Meldung 145 steht unmittelbar
nach einem Hauptverb/befehl „get" 152 (beschaffen
und enthält
die Ausdrücke „type message" 147 (Typ
Mitteilung), „from
planning" 146 (von
Planung), „to
moving" 148 (an
Bewegung) und „State
request" 149 (Zustandsanforderung).
Der Ausdruck „type
cost" steht unmittelbar
nach Abschnitt Einstellung 150 und besagt, dass eine Anforderung
an den Bewegungsexperten gestellt wird, dem Planer mitzuteilen, wie
viel ein bestimmter Arbeitsgang kosten wird. Der nächste Ausdruck „bends..." 156 fragt
an, wie teuer es sein wird, Biegung Nummer 3 auszuführen, nachdem
Biegung Nummer 6 erledigt worden ist. Die Zahlen 7 bzw. 1 stellen
jeweils eine Fläche
des Werkstücks
dar, die für
die Biegungen 6 bzw. 3 in den Gesenkraum der Bearbeitungsstation
zum Biegen eingelegt wird.
-
Ein
nächster
Ausdruck „average_cost
2.321" 158 informiert
den Bewegungsexperten, dass dies die durchschnittlichen Kosten (Kostenanteil
k) für
die Bewegung pro Biegung für
diejenigen Biegungen sind, die vorher ausgeführt worden sind, berechnet
auf der Basis von Kostenwerten, die vorher vom Bewegungsexperten
zugewiesen wurden. Im vorliegenden Fall betragen die durchschnittlichen
Kosten 2,321 Sekunden pro vorher ausgeführte Biegung. Ein nächster Ausdruck „flange_before_bend" 160 (Flansch
vor Biegung) gibt die Höhe
(in Millimetern) des höchsten
interessierenden Flanschs an (in 19 mit
11 mm angegeben), die vom Bewegungsexperten benutzt werden kann,
um Zwischenräume
zu bestimmen. Analog dazu gibt Ausdruck „flange_after_bend" 162 (Flansch
nach Biegung) die Höhe
(in Millimeter) des höchsten
interessierenden Flanschs an, der nach der Ausführung der Biegung vorhanden
sein wird (in 19 mit 17,5 mm angegeben). Der
nächste
Ausdruck „robot_loc" 164 informiert
den Bewegungsexperten, wo sich das Teil befindet, indem er den Standort
des Roboters (an dem er nach Fertigstellung der vorhergehenden Biegung
zurückgelassen
wurde) angibt. Ein letzter Ausdruck in der Planungsmeldung 145, „bendmap" 166, gibt
die jeweiligen Werkzeugbühnen
für die
vorhergehende Biegung und die gerade vorgeschlagene Biegung an und
informiert, wo in bezug auf die Bühne sich das Werkstück für jede Biegung
befinden soll. Der erste Wert 168 besagt, dass die Standortinformation
für Biegung
Nummer 6 gegeben wird, und ein zweiter Wert 170 gibt die
Bühne an,
auf der Biegung Nummer 6 ausgeführt
wurde, was in diesem Fall Bühne
Nummer 1 ist. Rechts von dem ersten und dem zweiten Wert, 168 und 170,
sind mehrere Koordinaten aufgeführt.
Der erste Koordinatenwert „257." stellt die Position
der linken Kante des Teils in bezug auf die linke Kante der Bühne dar,
und der zweite Koordinatenwert „–257" stellt die Position der linken Kante
des Teils in bezug auf die Bühne
dar. Der Wert „350.7" stellt die Position
der rechten Kante des Teils in bezug auf die Bühne dar. Der letzte Wert „320". gibt die Position
der Bühne an
der Gesenkschiene in bezug auf die linke Kante der Gesenkschiene
an.
-
Allgemein
gesagt, gibt die Planungsmeldung 145 alle die Informationen
weiter, die der Bewegungsexperte benötigen wird, um einen Teilplan
für die
Bewegung des Werkstücks
von einer Ausgangsposition (an der es nach Ausführung einer vorhergehenden
Biegung zurückgelassen
wurde) zu einer Position zu erstellen, an der es für eine vorgeschlagene
nächste
Biegung bereitsteht.
-
Ein
wichtiges Merkmal der Struktur der auf Abfrage basierenden Schnittstelle
zwischen dem Planer und seinen verschiedenen Teilplanern (Experten)
ist die Eigenheit, dass der Planer, wenn er eine Abfrage an einen
Experten schickt, den Experten mit allen Hintergrundinformationen
versorgt, die der Experte benötigen wird,
um die Abfrage zu beantworten. Daher braucht der Experte keine Informationen
zu speichern, sondern kann dem Planer für die Biegungsabfolge einfach
antworten und alle einschlägigen
Informationen an den Planer für
die Biegungsabfolge zurücksenden,
damit dieser sie speichert.
-
(a) Konfiguration des auf FEL basierenden
Prozessplaners
-
Beim
Konfigurieren des in 5A gezeigten Prozessplaners 71 wird
jedem Modul einschließlich
des Planers für
die Biegungsabfolge 72 und der Experten 80, 82 und 84 ein
Befehl geschickt, seine Startkonfigurationsdatei einzulesen. Ein
Beispiel eines solchen Befehls könnte
folgendermaßen
aussehen:
(read((type file(name „config.s 2.fel")))
((type message)(from
planning) (to tooling)(name „config")))
-
Nachdem
jeder Modul seine Startkonfigurationsdatei eingelesen hat, wird
das System so eingestellt, dass der Planer für die Biegungsabfolge 72 eine
beliebige benannte Anzahl von Experten nutzen kann, z. B. mit Hilfe
eines Befehls wie folgt:
(set((type experts)(experts(tooling
grasping moving))))
-
Nachdem
die vom Planer für
die Biegungsabfolge 72 zu nutzenden Experten benannt worden
sind, kann dann die Konstruktion des Bauteils aus dem CAD-System 74 je
nach Erfordernis in jeden Modul eingelesen werden, und der Planer
für die
Biegungsabfolge 72 kann mit dem PlanungsProzess beginnen.
-
(b) Befehle in FEL
-
In
der folgenden Tabelle sind mehrere Befehle aufgelistet, die vom
Planer für
die Biegungsabfolge
72 bei Teilnahme an einem Dialog mit
den anderen Moduln des Systems, einschließlich der Experten, angegeben werden
können.
BEFEHLE
IN FEL FÜR
MODUL-DIALOG |
| SUCHBEFEHLE |
Finalize | – hole von
jedem Modul Endplaninformationen ein |
Get | – beschaffe
Kosteninformationen (und andere Daten) für eine Biegung |
Plan | – initialisiere
einen Modul für
die Planung eines Bauteils |
| NUTZERBEFEHLE |
Quit | – Abschlußbehandlung
und einen Modul beenden |
Read | – lies Dateien
für die
Planung ein |
Set | – stelle
verschiedene Moduloptionen ein |
Show | – zeige
dem Nutzer verschiedene Moduldaten |
-
In
der folgenden Tabelle sind mehrere Befehle aufgelistet, die vom
Planer für
die Biegungsabfolge
72 zur Ausführung durch den Zuordner
77 angeführt werden
können.
| ZUORDNERBEFEHLE
IN FEL |
Print
Messages | – drucke
Mitteilungen für
den Bediener der BM 100 zum Einrichten |
Progams | – lade Programme
herunter und übertrage
sie zur Pressensteuereinrichtung NC9R und Rückanschlagsteuereinrichtung |
Startup | – initialisiere
Zustand von Presse und Roboter |
Get | – lade Teil
aus verschiedenen Schritten des Prozesses |
Put | – lade Teil
in verschiedene Schritte des Prozesses ein |
Move | – bewege
den Roboter durch eine Reihe von Punkten |
Bend | – leite
Abfolge von Biegungen ein (Rückanschlag
und Biegen) |
-
Der
Befehl „read" kann benutzt werden,
um einen Modul anzuweisen, bestimmte Dateien zu lesen, die zur Planung
benötigt
werden, da sie für
die zu entwickelnde Konstruktion aussagekräftig sind, und sich selbst in Übereinstimmung
mit der Konstruktion zu konfigurieren. Mit Hilfe des Befehls „set" lassen sich verschiedene Modulfunktionen
einstellen, z. B., wie Informationen darzustellen sind, wie an andere
Moduln anzukoppeln ist usw. Der Nutzerbefehl „show" kann verwendet werden, um dem Nutzer
verschiedene Moduldaten zu zeigen, z. B. die verschiedenen Knoten
des A*-Algorithmus, der die verschiedenen Kosten oder unterschiedlichen
Biegungen innerhalb der vorgeschlagenen Abfolge von Biegungen darstellt.
-
6. Konstruktion und Modellierung
von Bauteilen
-
In
dem in 5A dargestellten Ausführungsbeispiel
erledigt ein CAD-System 74 mehrere Aufgaben in Verbindung
mit der Konstruktion und Modellierung von Bauteilen für Planungssystem 71.
CAD-System 74 ermöglicht
es einem Nutzer, eine Konstruktion eines gegebenen Werkstücks zu entwickeln,
indem er mit vereinfachten, primitiven Komponenten (entweder in
zweidimensionaler oder in dreidimensionaler Form) an einer graphischen
Schnittstelle arbeitet, wobei jede primitive Komponente bestimmte
erwünschte
Abmessungen aufweist, die vom Nutzer eingegeben werden können, um
das Werkstück
zu konstruieren. Der Nutzer kann dann eine Nutzerschnittstelle mit
dem CAD-System 74 nutzen, um die primitiven Komponenten
zu verbinden und außerdem
einzelne Elemente, wie Löcher,
Spalte und dergleichen, aus den verbundenen primitiven Komponenten
zu entfernen. CAD-System 74 kann dann Funktionen der Markierung
von Merkmalen erfüllen,
dazu gehört
die Markierung mehrerer geometrischer Merkmale des Werkstücks, da
derartige Merkmale in Verbindung mit dem Biegen von Metallblech
besondere Bedeutung haben. Das CAD-System 74 kann auch
einen Biegungsgraphen erzeugen, der verschiedene Informationen im
Zusammenhang mit Biegungen mit dem geometrischen Entwurf des Werkstücks verbindet.
Auf diese Weise erzeugt das CAD-System 74 eine Ausgabedatei,
die Informationen zu geometrischen, togologischen und biegungsbezogenen
Merkma len (einschließlich einer
Liste markierter Merkmale und eines Biegungsgraphen) enthält. All
diese Informationen werden dann in eine Datei der Ergebnisformen
gebracht, die die Grundlage der Kommunikation mit anderen Moduln
des Planungssystems 71 bilden wird. In diesem Zusammenhang
kann ein Bauteilmodellierer bereitgestellt werden, um eine Schnittstelle
zwischen der Datei der Ergebnisformen des Konstruktionssystems und
den verschiedenen Expertenmoduln 80, 82 und 84 (und 85)
zusammen mit dem Planer für
die Biegungsabfolge 72 zu bilden.
-
Es
kann ein Bauteilmodellierer bereitgestellt werden, der verschiedene
Umwandlungen mit den Daten vornimmt, die in der Datei der Ergebnisformen
vorliegen, um entwickelte Strukturen von Bauteildaten zu erzeugen,
die von jedem der Moduln des Planungssystems 71 zu Zwecken
der geometrischen Modellierung verwendet werden können. Der
Bauteilmodellierer kann in Form einer Bibliothek implementiert werden,
die jedem der Moduln des Planungssystems 71 zugänglich ist
und die genutzt werden kann, um die Informationen in den entwickelten
Strukturen von Bauteildaten und/oder unentwickelten Datenstrukturen,
die in der Datei der Ergebnisformen bereitgestellt werden, so zu
handhaben, dass die verschiedenen Moduln die in diesen Strukturen
enthaltenen Informationen nutzen können, um irgendeine zu einem
bestimmten Zeitpunkt evtl. gestellte spezielle Aufgabe zu erfüllen.
-
13A zeigt ein funktionelles Blockdiagramm eines
Konstruktionssystems 311, das bereitgestellt werden kann,
um die Funktionen von CAD-System 74 des dargestellten Ausführungsbeispiels
zu erfüllen.
Konstruktionssystem 311 verrichtet mehrere mit der Konstruktion
zusammenhängende
Funktionen, die in Form von Funktionsmoduln implementiert werden
können,
wie in 13A gezeigt. Jeder Funktionsmodul
kann durch eine besondere Funktion implementiert werden, die in
einer vom Konstruktionssystem zusammengestellten Funktionsbibliothek
bereitgestellt wird. Zu den in 13A gezeigten
Funktionen gehören
eine Nutzerschnittstelle 312, Datei-Eingabe/Ausgabe 314,
Ansicht 316, Simulation 318, Formdefinition 320,
Lochdefinition 322, Aufbereitung 324 und Merkmalsmarkierung 328.
Jede dieser Funktionen kann von einem Modul Steuerung des Konstruktionssystems 326 gesteuert
werden. Um mehrere Funktionen der Merkmalsmarkierung ausführen zu
können,
sind sowohl der Modul Biegungsgraph 330 als auch der Modul
Biegungsdeduktion 332 mit dem Modul Merkmalsmarkierung 328 verbunden.
-
Jede
der Funktionen ist in 13A in
Form eines Funktionsmoduls dargestellt. Es ist jedoch nicht notwendig,
dass alle diese Funktionen auf diese besondere Weise, wie dargestellt,
in getrennte Moduln aufgeteilt werden. Als Alternative kann ein
Gesamtprogramm oder Hardware system bereitgestellt werden, das es
ermöglicht,
jede dieser Funktionen auszuüben,
ohne eine spezifische Schnittstelle mit anderen Funktionen des Konstruktionssystems
zu haben. Zum Beispiel kann eine vollständige Routine innerhalb eines
Prozessors eines Rechners bereitgestellt werden, die jede einzelne
der Funktionen des Gesamtkonstruktionssystems implementiert, ohne
dass mehrere der allgemeinen Vorteile beseitigt werden, die das
hier beschriebene Konstruktionssystem bietet.
-
Der
Modul Datei-Eingabe/Ausgabe 314 erledigt Funktionen wie
Lesen, Schreiben, Drucken und die Durchführung des Datenaustauschs zwischen
Moduln. Der Modul Ansichtsfunktion 316 erledigt Funktionen wie
Vergrößern und
Verkleinern (Zoom) und Schwenken während der optischen Darstellung
des Teils an einer graphischen Schnittstelle. Der Formmodul 320 wird
bereitgestellt, um einem Nutzer zu ermöglichen, besondere Formen vorzugeben,
darunter rechtwinklige Formen, Winkel, ein Zet, einen Kasten, einen
Hut und dergleichen, die zusammengesetzt werden können, um
eine bestimmte Konstruktion eines Werkstücks zu bilden. Lochmodul 322 wird
bereitgestellt, damit der Nutzer verschiedene Arten von Hohlräumen festlegen
kann, die das Werkstück
aufweisen soll, wie zum Beispiel Aussparungen, Löcher, Schlitze, Kerben usw.,
und um dem Nutzer weiterhin zu ermöglichen, das Werkstück in einer ähnlichen
Art wie mit Hilfe von Formmodul 320 zu konstruieren. Modul
Aufbereitung 324 soll den Nutzer in die Lage versetzen,
verschiedene Funktionen der Aufbereitung wahrzunehmen, z. B. eine
Funktion Auskehlen, eine Funktion Abfassung und die Veränderung
der Werkstoffart und/oder -dicke des Werkstücks. Modul Simulation 318 wird
bereitgestellt, damit der Nutzer an verschiedenen Biegungen am Werkstück das Biegen
und Wiederaufbiegen simulieren kann, um so eine optische Darstellung
solcher Biegungen an der graphischen Schnittstelle zu erhalten,
die vom Konstruktionssystem genutzt werden kann.
-
Modul
Merkmalsmarkierung 328 wird bereitgestellt, um automatisch
Merkmalsmarkierungen zuzuordnen, die das Biegen von Metallblech
betreffen und die daher für
das hier dargestellte Planungssystem 71 beim Aufstellen
oder Generieren eines Plans der Abfolge von Biegungen mit Hilfe
solcher Merkmalsmarkierungen von Nutzen sind.
-
Modul
Merkmalsmarkierung 328 kann merkmalsbezogene Informationen
wie zum Beispiel Ecken, Rücksprünge, Formmerkmale
(z. B. Einsenkungen, Schlitze), Löcher, Krümmungen mit großem Radius
usw. generieren. Außerdem
kann Modul Merkmalsmarkierung 328 so gestaltet werden,
dass er einen Modul Biegungsgraph 330 anweist, einen Biegungsgraphen
zu erzeugen, der Informationen enthält, die auf eine bestimmte
Weise organisiert sind, so dass sie die geometrischen und topologischen
Informationen mit den verschiedenen Biegungen in Verbindung bringen,
die am zweidimensionalen Werkstück
auszuführen
sind, damit das gewünschte
dreidimensionale fertige Werkstück
entsteht. Weiterhin kann Modul Merkmalsmarkierung 328 so
gestaltet werden, dass er die Durchführung von Berechnungen zur
Biegungsdeduktion durch einen Modul Biegungsdeduktion 332 anordnet.
Die resultierenden Informationen zur Biegungsdeduktion können dann
in eine Auflistung von Biegungsgraphen aufgenommen werden, die der
Modul Biegungsgraph 330 bereitstellt.
-
Verschiedene
Moduln, die im hier erläuterten
Planungssystem 71 bereitgestellt werden, üben verschiedene
Funktionen der geometrischen Modellierung aus, die die Modellierung
eines Bauteils (d. h. eines Werkstücks) erforderlich machen. Dementsprechend
sollte ein Bauteilmodellierer bereitgestellt werden, und dies kann
in Form einer Bibliothek von Funktionen erfolgen, die den verschiedenen
Moduln zugänglich
ist, um eine Schnittstelle zwischen den Dateien der Ergebnisformen
des Konstruktionssystems und den verschiedenen Moduln im Planungssystem 71 herzustellen. 13B zeigt ein System der Bauteilmodellierung 333 zur Ausübung dieser
Funktion. Bauteilmodellierer 333 enthält zwei Hauptfunktionsmoduln:
einen B-REP-Modul Neuordnung 336 und
einen Modul Umwandlung von Zwischenformen 342. Der B-REP-Modul Neuordnung 336 wandelt
eine unentwickelte Struktur von Bauteildaten 334 in entweder
eine der beiden folgenden Strukturen oder in beide um: entwickelte
dreidimensionale Struktur von Bauteildaten (in B-REP) 338 und
entwickelte zweidimensionale Struktur von Bauteildaten (in B-REP) 340.
Der Modul Umwandlung von Zwischenformen 342 wandelt die
entwickelte zweidimensionale Struktur von Bauteildaten (in B-REP) 340 in
eine entwickelte Struktur von Zwischenproduktdaten (in B-REP) 344 um.
-
Die
unentwickelte Struktur von Bauteildaten 334 (die von dem
in 13A gezeigten Konstruktionssystem 311 geliefert
wird) definiert eine geometrische/topologische Datenstruktur, die
keine Biegungsdeduktion berücksichtigt
und die einen Teil der Datei der Ergebnisformen bildet, die vom
CAD-System 74 erzeugt wird. Eine entwickelte Struktur von
Bauteildaten, wie z. B. die entwickelte dreidimensionale Struktur
von Bauteildaten 338 und die entwickelte zweidimensionale
Struktur von Bauteildaten 340, weist eine modifizierte
Darstellung des Bauteils auf, bei der die Biegungsdeduktion berücksichtigt
wird. Die erwähnten
entwickelten Strukturen von Bauteildaten werden weiter umgewandelt,
so dass sie die Form eines Modells der Randdarstellung (B-rep-Modells) annehmen.
-
Die
in der vom CAD-System erzeugten Datei der Ergebnisformen vorliegende
Datenstruktur kann so gestaltet werden, dass sie einen Kopfteil
Formen besitzt, der Bauteilinformationen enthält und dem sich eine Vielzahl
von Formen in einer verketteten Liste anschließt, wobei die verkettete Liste
mit einer Null endet. Bei Jeder Form können topologische und geometrische
Informationen sowohl für
eine dreidimensionale als auch für
eine zweidimensionale Darstellung des Bauteils bereitgestellt werden.
Die Struktur der Form kann eine Liste von Informationen aufweisen,
die die Art der Form, die Formenkennung, eine Flächenliste, eine Kantenliste, eine
Liste dreidimensionaler Ecken und eine Liste zweidimensionaler Ecken
enthält.
Jede Fläche
kann ihre eigene Struktur besitzen, zu der eine Liste von Informationen
gehören
kann, die eine Flächenkennung,
die Anzahl der Ecken der Fläche,
eine Eckenliste für
die Ecken der Fläche
und einen normalen Vektor zu der Fläche enthält. Für jede Kante kann eine Struktur
bereitgestellt werden, die Informationen enthält wie z. B. die Kantenkennung,
die Art der Kante, die Art der Biegelinie und die Eckindexzahl für diese
bestimmte Kante. Für
jede Ecke können
Informationen geliefert werden, zu denen die Eckenkennung, Eckenkoordinaten,
zweidimensionale Koordinaten, dreidimensionale Koordinaten und Zwischenproduktkoordinaten
gehören.
Weitere Informationen zu Details von Datenstrukturen und des erläuterten
CAD-Systems im allgemeinen liefert Cheng-Hua Wang in einem ME-Report
vom Mai 1992 mit dem Titel „A
Parallel Design System for Sheet Metal Parts", Mechanical Engineering Department,
Camegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania.
-
Wie
oben erwähnt,
verwendet das CAD-System vorzugsweise eine gleichzeitige "parallele" Darstellung sowohl
der dreidimensionalen als auch der zweidimensionalen Versionen des
Bauteils, während
es konstruiert wird, und diese Darstellungen werden zur Nutzung
durch das Planungssystem 71 beibehalten, wenn das Teil
endgültig
konstruiert ist. Um einen der Vorteile anschaulich zu machen, der
damit verbunden ist, dass Darstellungen dreidimensionaler und zweidimensionaler
Daten gleichzeitig und parallel beibehalten werden, werden die 13C und 13D vorgelegt.
Einer der Vorteile, ein gleichzeitiges und paralleles Konstruktionssystems
zu besitzen, besteht dann, dass ein solches System Mehrdeutigkeiten
beseitigt, die ansonsten im Konstruktionsprozess auftreten können. Zum
Beispiel wird in 13C ein zweidimensionales Teil 346a gezeigt,
und in 13D ist ein dreidimensionales
Teil 346b zu sehen. Betrachtet man nur die dreidimensionale Darstellung
von Teil 346b, so bemerkt man vielleicht nicht, dass die
innere Fahne 347 zu lang ist und keinesfalls aus einem
einzigen verformbaren Stück
Metallblech gebildet werden kann. Das wird nur eindeutig klar, wenn
man die zweidimensionale Dar stellung 346a des Teils ansieht,
die das Überlappen
der inneren Fahne 347 verdeutlicht, indem sie zeigt, wie
diese über
einen inneren Kantenabschnitt 348 des Teils hinausragt.
Auf diese Weise kann der Konstrukteur, wie den 13C und 13D zu
entnehmen ist, indem ihm sowohl die zweidimensionale als auch gleichzeitig
die dreidimensionale Darstellung in einer graphischen Form zur Verfügung stehen,
ohne weiteres Mehrdeutigkeiten beseitigen und Fehler in der Konstruktion
erkennen, die ansonsten infolge von Mehrdeutigkeiten aufgrund des
Betrachtens nur der zweidimensionalen oder nur der dreidimensionalen
Darstellung während
der Konstruktion nicht entdeckt würden. Ein weiterer Vorteil
eines derartigen parallelen Vorgehens bei der Konstruktion, wie
es oben beschrieben wird, besteht darin, dass es für eine spezielle Art
von Veränderung,
z. B. das Hinzufügen
einer inneren Fahne zum Bauteil, leichter sein kann, die Veränderung
an der einen Darstellung (z. B. der zweidimensionalen Darstellung)
anstelle der anderen vorzunehmen.
-
Die 14A–14E zeigen eine graphische Nutzerschnittstelle
des Konstruktionssystems 348, deren optische Darstellung
sich im Verlaufe des Prozesses der Konstruktion eines bestimmten
gewünschten
Teils verändert.
Zum Beispiel weist in 14A die
graphische Nutzerschnittstelle 348 ein Tastenfeld 350,
ein Parameterfenster 352, ein Fenster für eine dreidimensionale primitive
Form 354, ein Fenster für
eine zweidimensionale primitive Form 356, ein Fenster für eine dreidimensionales
Modell 358 und ein Fenster für eine zweidimensionales Modell 360 auf. 14A zeigt die erste eingeführte primitive Form, die auf
einer graphischen Schnittstelle 348 bereitgestellt wird,
um das gewünschte,
in 14E gezeigte Werkstück zu erzeugen.
Die erste primitive Form ist ein Kasten. Die Parameter des Kastens
können
mit Hilfe des Tastenfelds 350 angegeben werden, und in
Parameterfenster 352 wird gezeigt, dass die Grundfläche 100 × 100 beträgt (angezeigt
von den Parameter P[1] und P[2]) und die Höhe gleich 20 ist (angezeigt
von Parameter [3]). Die dreidimensionale Version der primitiven
Form wird im Fenster für
eine dreidimensionale primitive Form 354 gezeigt, und die
zweidimensionale Darstellung der primitiven Form wird in Fenster
für eine
zweidimensionale primitive Form 356 gezeigt. Da dies die
erste primitive Form ist, die für
die Konstruktion des Bauteils bereitgestellt wird, ist das Fenster
für ein
dreidimensionales Modell 358 mit dem Fenster für eine dreidimensionale
primitive Form 354 identisch, und das Fenster für ein zweidimensionales
Modell 360 ist mit dem Fenster für eine zweidimensionale primitive
Form 356 identisch.
-
14B stellt die nächste hinzuzufügende Form
dar, bei der es sich um ein Rechteck mit einer Länge von 100 (angezeigt von
Parameter [I]) und einer Breite von 15 (angezeigt von Pa rameter
[2]) handelt. Die nächste
primitive Form, die hinzugefügt
wird, um das Teil zu konstruieren, ist ein weiteres Rechteck mit
den gleichen Parametern wie bei dem Rechteck in 14B. Die nächsten
primitiven Formen werden dem Werkstück hinzugefügt, wie in den 14C, 14D und 14E gezeigt wird.
-
Es
ist zu bemerken, dass bei jeder primitiven Form, die dem Werkstück hinzugefügt wird,
eine gestrichelte Linie verwendet wird, um eine Biegelinie anzuzeigen.
Parameter P[1] entspricht der X-Abmessung, Parameter P[2] entspricht
der Y-Abmessung, und Parameter P[3] entspricht der Z-Abmessung der
primitiven Form, die hinzugefügt
wird.
-
Die 15A–15C werden gezeigt, um die Biegungsdeduktion und
die Art zu verdeutlichen, in der sie sich auf die dreidimensionalen
und zweidimensionalen Dimensionen von Flanschen eines Werkstücks bezieht.
Wenn ein Werkstück 362 eine
Dicke t hat und gewünscht
wird, dass die Flanschen des Werkstücks 362 die Längen a und
b haben, dann ist eine Berechnung so durchzuführen, dass die ebene zweidimensionale
Darstellung des Teils, wenn es an der entsprechenden Biegelinie
entlang gebogen wird, tatsächlich
die Flanschen mit den richtigen Abmessungen a und b bildet, wobei
die Dicke t des Werkstoffs, die Werkstoffart und der innere Radius
der Biegelinie (zur inneren Oberfläche des Metallblechs) berücksichtigt
werden. Geht man von einer unentwickelten Darstellung 363 von
Werkstück 362 aus,
so kann die entwickelte zweidimensionale Darstellung 364 von
Werkstück 362 berechnet
werden, indem man den angemessenen Wert für die Biegungsdeduktion (BD)
von der Gesamtabmessung a + b subtrahiert. Verfahren zur Durchführung einer
derartigen Berechnung sind bekannt. Daher werden hier keine spezifischen
Einzelheiten in bezug auf die Gleichung mitgeteilt, die zur Bestimmung
des Werts für
die Biegungsdeduktion (BD) verwendet wird.
-
16 zeigt die graphische Darstellung eines Biegungsgraphen,
wobei es sich um eine zweidimensionale Darstellung des Werkstücks handelt,
das im Verlauf der in den 14A–14E gezeigten Schritte konstruiert wurde. Die
Biegelinien des konstruierten Werkstücks werden als Biegelinien
B1, B2, ...B8 markiert, und jede Markierung weist einen Biegelinienindex
auf. Jedem Biegelinienindex wird dann eine Nummer in der Abfolge
von Biegungen zugeordnet, die einen Initialisierungswert enthält. Die
Nummer in der Abfolge von Biegungen gibt die Stelle (Reihenfolge)
in der Abfolge von Biegungen an, an der die Biegelinie gebogen werden soll,
und wird jeder Biegelinie in Übereinstimmung
mit dem Plan (d. h. der Abfolge von Biegungen) zugeordnet, der vom
Planer für
die Biegungsabfolge des dargestellten Planungssystems 71 aufgestellt
wurde. Außer
dem Biegelinienindex wird jeder Bieglinie ein Biegewinkel zugeordnet.
Beispiels weise ist in dem Biegungsgraphen in 16 ein
Winkel von –90.0° für Biegung
B2 angegeben, und für
B1 ist ein Biegewinkel von 90.0° angegeben.
Der Biegungsgraph enthält
weiterhin eine Angabe der verschiedenen Flächen F1–F9, die an dem Werkstück entstehen,
sobald die Biegungen ausgeführt
werden.
-
Die
Anhänge
A bzw. B enthalten Auflistungen, die eine geometrisch/togologische
Datenstruktur bzw. eine Auflistung von Biegungsgraphen für das in
den 13A–13E konstruierte
Bauteil enthalten. Zusätzlich zu
dem oben angeführten
Report für
das Mechanical Engineering Department der Camegie Mellon University kann
noch auf einen Artikel von Cheng-Hua Wang und Robert H. Sturges
mit dem Titel „Concurrent Pro-duct/Process
Design with Multiple Representations of Parts", IEEE (1993) 1050–4729/93 hingewiesen werden.
-
7. Zuordnung und Steuerung
-
52 enthält
ein Blockdiagramm der verschiedenen Softwaremoduln und ihrer wichtigsten
Schnittstellenkomponenten; zu diesen Moduln gehören Planer 72, Aufgabe
Zuordner 76, Aufgabe Roboter 92, Aufgabe Presse
und Beschickung/Entnahme 94 und Aufgabe Rückanschlag 96,
Aufgabe Geschwindigkeitsregelung 102 und Aufgabe Kollisionserkennung 100.
Planer 72 enthält
Schnittstellenkomponenten wie eine Ausgabewarteschlange 72a und
eine Eingabewarteschlange 72b. Die Aufgabe Zuordner 76 enthält eine
Eingabewarteschlange 76a, eine Ausgabewarteschlange 76b,
eine Reaktionswarteschlange der Aufgaben 76c und einen
Abschnitt, der mehreren Methoden der Klasse Aufgabe entspricht, 76d.
Ausgabewarteschlange 72a von Planer 72 ist mit
Eingabewarteschlange 76a von Aufgabe Zuordner 76 verbunden.
Ausgabewarteschlange 76b von Zuordner 76 ist mit
Eingabewarteschlange 72b von Planer 72 verbunden.
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Der
Aufgabe Roboter 92 enthält
eine Eingabewarteschlange 92a, eine Ausgabewarteschlange 92b und
einen Bereich, der Methoden der Aufgabe Roboter entspricht, 92c.
Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 umfasst eine
Eingabewarteschlange 94a, eine Ausgabewarteschlange 94b und
einen Bereich, der Methoden der Aufgabe Presse und Methoden der
Aufgabe Beschickung/Entnahme entspricht, 94c. Aufgabe Rückanschlag 96 umfasst
eine Eingabewarteschlange 96a, eine Ausgabewarteschlange 96b und
einen Bereich, der Methoden der Aufgabe Rückanschlag entspricht, 96c.
Jede der Eingabewarteschlangen 92a, 94a und 96a ist
mit der Eingabewarteschlange 76a von Aufgabe Zuordner 76 verbunden.
Jede der Ausgabewarteschlangen 92b, 94b und 96b ist
mit Reaktionswarteschlange der Aufgaben 76c von Auf gabe
Zuordner 76 verbunden. Die in 52 gezeigte
Struktur der Steuerungssoftware stellt nur ein Beispiel der inneren
Verbindungen zwischen Planer 72, Aufgabe Zuordner 76 und
Steuersystem 75, der Struktur jeder dieser Aufgaben und
der Art dar, wie sie miteinander verbunden sind. Variationen eines
Steuersystems, die die gleichen wesentlichen Steuerfunktionen ausüben, ohne
in der in 52 dargestellten Art implementiert
zu werden, gehören
zum Umfang der hier beschriebenen Erfindung.
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53 zeigt ein Beispiel des Ablaufs eines Prozesses,
der von der Aufgabe Zuordner 76 ausgeführt wird, die in 52 dargestellt ist. Nach dem Start des Zuordners
erhält
er in einem ersten Schritt S280 eine neue Mitteilung von der FEL-Auflistung
in Eingabewarteschlange 76a. In Schritt S282 parst der
Zuordner den Satz in FEL, und in Schritt S284 erzeugt der Zuordner
für jede
einbezogene Aufgabe ein Datenobjekt. In Schritt S286 werden die
entsprechenden Datenobjekte in ihre entsprechenden Warteschlangen
der Aufgaben gestellt (z. B. in eine oder mehrere der Eingabewarteschlangen
von Aufgabe Roboter 92, Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 und
Aufgabe Rückanschlag 96).
In Schritt S288 prüft
der Zuordner den Zustand aller einbezogenen Aufgaben. Danach wird
in Schritt S290 eine Entscheidung getroffen, ob alle Aufgaben beendet sind.
Falls nicht, geht der Zuordner zu Schritt S292 über. Wenn alle Aufgaben beendet
sind, geht der Zuordner von Schritt S290 zu Schritt S294 über, wo
die geeigneten Arbeiten der Abschlußbehandlung durchgeführt werden
(z. B. Löschen
von Datenobjekten und Setzen von Flags auf Anfangszustand).
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Wenn
in Schritt S290 festgestellt wurde, dass nicht alle Aufgaben beendet
sind, wird im nächsten Schritt
S292 entschieden, ob eine Pause überschritten
worden ist oder nicht. Wenn nicht, kehrt der Prozess zu Schritt
S288 zurück.
Wenn die Pause überschritten
worden ist, geht der Zuordner zu Schritt S293 weiter, wo die geeignete
Bearbeitung zur Fehlerrückgewinnung
durchgeführt
wird. Nachdem in Schritt S294 die Arbeiten der Abschlußbehandlung
durchgeführt
wurden, wird in Schritt S296 eine Entscheidung getroffen, ob das Signal
zur Beendigung der Aufgabe gesetzt worden ist. Wenn das Signal zur
Beendigung der Aufgabe gesetzt worden ist, wird der Prozess beendet.
Andernfalls kehrt der Prozess zu Schritt S280 zurück, wo eine
neue Mitteilung von der FEL-Eingabewarteschlange erhalten wird.
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54 ist ein Flussdiagramm des gesamten Biegeprozesses
während
der Ausführung
einer einzelnen Biegung. Bei der Ausführung des Biegeprozesses legt
in einem ersten Schritt S298 der Roboter das Teil in den Gesenkraum
ein. Danach wird das Teil in X-, Y- und Drehrichtung ausgerichtet.
Diese Ausrichtung ist Teil des Arbeitsgangs Rückanschlag. In Schritt S300 wird
der Pressentisch bis zum Klemmpunkt angehoben, d. h., bis zu dem
Punkt, an dem das Gesenk mit dem Werkstück in Kontakt kommt, das seinerseits
wieder gegen das Stempelwerkzeug drückt, so dass das Werkstück sich
in einem halbstabilen Zustand befindet, eingeklemmt zwischen dem
Gesenk und dem Stempelwerkzeug. In Schritt S302 wird die Biegung
mit Biegungsbegleitung ausgeführt
(d. h., indem der Robotergreifer das Werkstück während der Ausführung der
Biegung ständig
festhält).
Danach wird in Schritt S304 die Abkantpresse geöffnet. Das Teil wird dann in
Schritt S306 aus dem Gesenkraum entnommen. Sobald das Teil entnommen
ist, ist der Biegungsvorgang abgeschlossen.
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55 verdeutlicht die Aufgabe Roboter 92 und
die verschiedenen Funktionen, die darin vorgesehen sein können, einschließlich allgemeiner
Bewegungsfunktionen und von Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis.
Zu den allgemeinen Bewegungsfunktionen können eine Verbundraumbewegung,
eine kartesische Bewegung und Drehung um einen Punkt gehören. Die
Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis können eine gesicherte Bewegung,
Biegungsbegleitung, Biegung mit offener Wirkungskette, aktive Dämpfung,
Kontaktsteuerung und Zuführung
eines nachgiebigen Teils umfassen. Zuführung eines nachgiebigen Teils
besteht darin, ein vibrierendes nachgebendes Teil zeitlich gesteuert
so in den Gesenkraum einzubringen, dass das Teil in den Gesenkraum
paßt und
nicht mit der Bearbeitungsstation kollidiert.
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56 zeigt die Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 und
die verschiedenen Funktionen, die in der Aufgabe vorgesehen sein
können.
Die Funktionen, die zur Steuerung der Presse vorgesehen sein können, können das
Hochfahren der Presse, das Herunterfahren der Presse und das Biegen
umfassen. Zu den Beschickungs- und Entnahmefunktionen können das
Zuführen
des Werkstücks,
Loslassen des Werkstücks,
Ergreifen des Erzeugnisses und Entnahme des Erzeugnisses gehören.
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57 zeigt die Aufgabe Rückanschlag 96 und
die verschiedenen Funktionen, die darin vorgesehen sein können. Die
Aufgabe Rückanschlag 96 kann
allgemeine Bewegungsfunktionen und Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis
umfassen. Eine allgemeine Bewegungsfunktion kann eine Funktion Bewegung
min. Zu den Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis können eine
Funktion Auffinden der Teilkante und eine Funktion Gesicherte Bewegung
gehören.
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8. Lernen im Interesse von Geschwindigkeit
und Qualität
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Das
hier beschriebene Biegungssystem kann mit einem oder mehreren Mechanismen
ausgestattet werden, die es ermöglichen,
aus den Ergebnisse von einem oder mehreren an fänglichen Durchläufen eines Plans
zu lernen und den Plan entsprechend zu modifizieren, um die Geschwindigkeit
der Arbeitsabläufe
zu erhöhen
und auch die Qualität
des entstandenen Werkstücks
zu verbessern. In diesem Zusammenhang kann ein Steuermechanismus
auf Sensorbasis zur Durchführung
eines Arbeitsgangs, wozu die Bewegung eines Werkstücks von
einer Position zu einer anderen gehört, bereitgestellt werden.
Die Biegevorrichtung kann ein Ausgangssignal eines Sensors verwenden,
um die Bewegung des Werkstücks
zu modifizieren, aber den Betrag messen, um den die Bewegung des
Werkstücks
aufgrund des Ausgangssignals des Sensors modifiziert wird. Dann
kann durch „Erlernen" des Betrags, um
den die Bewegung des Werkstücks
modifiziert wurde, der Arbeitsgang auf der Basis des Erlernten so
gesteuert werden, dass das Werkstück von einer Position zur anderen
bewegt wird, ohne dass die Bewegung des Werkstücks mit Hilfe des Ausgangssignals
eines Sensors modifiziert wird.
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58 zeigt einen Beispielprozess zur Durchführung von
Lernmessungen und zur Modifizierung der Bewegungssteuerung während mehrfacher
Ausführung
eines generierten Plans der Abfolge von Biegungen in einem Fall,
bei dem die Bewegung des Werkstücks
von einer Position zu einer anderen die Kompensation des Durchhängens und
das Rückanschlagen
in der X-Richtung umfasst. Das Ausgangssignal des Sensors liefert einen
gemessenen Betrag der X-Versetzung und einen gemessenen Betrag der
Durchhang-Versetzung des Werkstücks.
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In
einem ersten Schritt des dargestellten Prozesses, S308, wird das
Teil zum Biegen mit Durchhangmessung eingelegt. Der Versetzungsbetrag
des Teils, d. h. der Betrag, um den das Teil durchhängt, wird
gemessen und an den Planer (z. B. den in den 5A und 6 gezeigten
Planer 72) zurückgegeben.
Dann wird das Teil in Schritt S312 seitenkalibriert (in der X-Richtung gemessen),
um einen Wert für
die X-Versetzung zu erhalten. Der für diese Biegung festgestellte
Wert der X-Versetzung wird an den Planer (oder den Prozessmanager)
zurückgegeben.
Dann wird Rückanschlagen
durchgeführt,
um das Teil in der Y-Richtung auszurichten und es auch in geeigneter
Weise zu drehen, so dass es sich in der richtigen Drehposition (um
die Z-Achse) befindet. In Schritt S318 wird dann die Biegung ausgeführt.
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In
dem Schritt S320 wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob
in der gegenwärtigen
Abfolge von Biegungen, die gerade ausgeführt wird, noch mehr Biegungen
durchzuführen
sind oder nicht. Wenn Ja, kehrt der Prozess zu Schritt S308 zurück, worauf
die Schritte S308–S318
erneut durchlaufen werden, um Werte zu erhalten, die dieser nächsten Biegung
entsprechen. Wenn alle Biegungen beendet worden sind, geht der Prozess
von Schritt S320 zu Schritt S322 über, bei dem das fertige Teil
abgeführt
und ein neues Werkstück
mit der Beschickungs- und
Entnahmeeinrichtung zugeführt
wird. Dann wird das Teil in Schritt S324 zum Biegen anhand der gemessenen
Werte für
Durchhangversetzung und X-Versetzung zugeführt, die vorher ermittelt und an
den Planer gesandt wurden. Mit Hilfe derartiger Werte kann die Biegevorrichtung
das Werkstück
positionieren, ohne Steuerung auf Sensorbasis durchzuführen (oder
wenigstens nur mit einem vereinfachten Steuerverfahren auf Sensorbasis),
während
das Werkstück
positioniert wird. Dies dürfte
erheblich die Geschwindigkeit erhöhen, mit der das Werkstück in den
Gesenkraum eingelegt wird, und verringern. Dann wird in Schritt
S326 Rückanschlagen
ausgeführt,
um das Teil in der Y- und der Drehrichtung (Z-Achse) auszurichten.
Die Biegung wird dann in Schritt S328 ausgeführt, und in Schritt S330 wird
dann festgestellt, ob in der Abfolge von Biegungen noch weitere
Biegungen ausgeführt
werden müssen.
Wenn alle Biegungen ausgeführt
worden sind, geht der Prozess zu Schritt S332 weiter, bei dem festgestellt
wird, ob noch mehr Teile herzustellen sind. Wenn weitere Teile hergestellt
werden sollen, kehrt der Prozess zu Schritt S322 zurück.
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Wegen
der Wiederholgenauigkeit einer typischen Bearbeitungsstation zum
Biegen, wie z. B. der Biegestation Amada BM100, brauchen die Versetzungswerte
nur durch Ausführung
eines oder einiger weniger Durchläufe des Systems bestimmt zu
werden. Sobald die Versetzungswerte einmal ermittelt worden sind,
können
sie für
zukünftige
serienweise Durchläufe
des Systems verwendet werden und dürften als zuverlässig für viele
Durchläufe
anzusehen sein. Dementsprechend wird in der Darstellung in 58 gezeigt, dass der Prozess für jedes neue zu fertigende
Werkstück
von Schritt S332 zu Schritt S322 zurückkehrt, anstatt den ganzen Weg
zurück
zu Schritt S308 gehen, um neue Versetzungswerte zu erhalten.
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9. Kostenermittlung, Zeitplanung, Teilkonstruktion
und Zusammenbau
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Die
vorliegende Erfindung wird als eine Erfindung beschrieben, die Methoden
und Untersysteme betrifft, die in einem intelligenten System für die Konstruktion,
Planung und Fertigung zwecks Herstellung von Gütern, wie z. B. gebogenen Metallblechteilen,
bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung kann weiterhin zur
Verrichtung solcher Funktionen wie Kostenermittlung (d. h. Feststellung,
wie viel es kosten wird, bestimmte Arten von Teilen mit einer gegebenen
Bearbeitungsstation zum Biegen für
Metallblech zu erzeugen), Zeitplanung (d. h. Ermittlung, wie viel
Zeit es kosten wird, verschiedene Teile mit einer gegebenen Bearbeitungsstation
zum Biegen für
Metallblech zu erzeugen) und Teilkonstruktion und Zusammenbau genutzt
werden. Das Planungssystem 71 der vorliegenden Erfindung
(wie es z. B. in 5A gezeigt wird) kann eine
vollständige Abfolge
von Biegungen und biegungsbezogenen Arbeitsgängen generieren, die notwendig
sein werden, um ein bestimmtes Teil zu fertigen. Zu der generierten
Abfolge von Arbeitsgängen
kann ein vollständiger
Plan bereitgestellt werden, der alle Schritte aufführt, die
erforderlich sind, um die Abfolge von Biegungen mit Hilfe der Bearbeitungsstation
zum Biegen für
Metallblech in einer geeigneten Reihenfolge auszuführen. Bei
der Entwicklung der Abfolge von Biegungen wird das Planungssystem 71 mit
Hilfe von Experten/Teilplanern die Konsequenzen der Ausführung einer
jeden Biegung und anderer zugehöriger
Arbeitsgänge
innerhalb der Abfolge von Biegungen ermitteln. Demzufolge wird Planungssystem 71,
ohne den resultierenden Plan, der von Planungssystem 71 entwickelt
wurde, wirklich auszuführen,
Informationen darüber
zur Verfügung
haben, wie viel Zeit wahrscheinlich benötigt wird, um alle erforderlichen
Arbeitsgänge
zur Herstellung des Teils mit der Bearbeitungsstation zum Biegen
für Metallblech
auszuführen.
Außerdem
wird das Planungssystem 71 noch bestätigen können, ob die Bearbeitungsstationen
zum Biegen für
Metallblech und die verfügbare
Werkzeugausrüstung
in der Lage sein werden, ein bestimmtes konstruiertes Teil zu fertigen
oder nicht. Da Planungssystem 71 die Konsequenzen der Ausführung der
verschiedenen Arbeitsgänge
in einem bestimmten Plan kennt, kann es die resultierenden Kosten
ermitteln, und diese Informationen lassen sich nutzen, um die Kosten
der Herstellung eines bestimmten Satzes von Teilen zu bewerten,
die zu einer gewünschten
Baugruppe gehören.
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Des
weiteren wird das Planungssystem 71 in der Lage sein, mit
seinen Informationen über
die Zeit, die zur Ausführung
verschiedener Arbeitsgänge
des Plans benötigt
wird, die Zeitplanung für
den Fertigungsbetrieb vorzunehmen. Wenn die Beschränkungen
bei der Herstellung eines bestimmten Teils, der Zeitbedarf für die Herstellung
des Teils und die Kosten bekannt sind, wird es außerdem möglich sein,
diese Informationen zur Erarbeitung alternativer Bauteilkonstruktionen
zu nutzen, die zu geringeren Kosten und einem geringeren Zeitbedarf
für die
Herstellung des Teils führen
können.
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Wenn
auch Planungssystem 71 ausdrücklich als ein System beschrieben
worden ist, das eine Anzahl von Experten aufweist, wobei jeder Experte
in Form eines Moduls implementiert ist, der vom Modul Planer für die Biegungsabfolge 72 getrennt
vorliegt, kann Planungssystem 71 auch implementiert werden,
ohne in Moduln aufgeteilt zu sein. Zum Beispiel kann Planungssystem 71 als
ein einziger Modul zur Planung des gesamten Arbeitsablaufs implementiert
werden. Außerdem
kann bei der in 5A gezeigten Implementierung
die Sprache, die zur Kommunikation zwischen den jeweiligen Moduln
verwendet wird, eine andere Sprache als FEL sein.
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Die
in 5A dargestellt modulare Struktur, bei der eine
auf Abfrage beruhende Sprache verwendet wird, formalisiert die Schnittstelle
zwischen den Moduln, was zu einer offenen Architektur führt, die
ohne weiteres durch Hinzufügen
weiterer Moduln und/oder durch Modifizierung der Moduln des Planungssystems
erweitert werden kann. Andere Modifikationen im Rahmen des allgemeinen
Charakters von Planungssystem 71 der Erfindung können vorgenommen
werden. Um die Geschwindigkeit der Operationen zu erhöhen, die
von Planungssystem 71 durchgeführt werden, wie es bei dem
Ausführungsbeispiel
in 5A dargestellt wird, kann jeder Modul (d. h. der
Planer für
die Biegungsabfolge 72 und die Teilplaner 80, 82, 84 und 85)
auf einem anderen Rechner/Prozessor implementiert werden.
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Während die
Erfindung in Bezug auf mehrere erläuternde Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, wird es verstanden, dass die Worte, die
hierin verwendet worden sind, eher Worte der Beschreibung als Worte
der Begrenzung sind. Obwohl die die Erfindung hierin in Bezug auf
besondere Mittel, Materialien und Ausführungsbeispiele beschrieben
worden ist, wird es verstanden, dass die Erfindung sich auf alle äquivalenten
Strukturen, Verfahren und Verwendungen erstreckt, welche alle innerhalb
des Umfangs der beigefügten Ansprüche sind.