DE69534977T2

DE69534977T2 - Biegemaschine mit einer Steuerung zur Erstellung und Ausführung eines Metallplattenbiegeplanes

Info

Publication number: DE69534977T2
Application number: DE69534977T
Authority: DE
Inventors: David Alan Pittsburgh Bourne; Duane Thomas Pittsburgh Williams; Kyoung Hung Pittsburgh Kim; Sivaraj Sivarama Krishnan; U.S. Amada Kensuke Buena Park Hazama
Original assignee: Amada Co Ltd; AMADA Ltd US; US Amada Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd; AMADA Ltd US; US Amada Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JPH09509618A; JP2007030042A; EP0744046B1; WO1996015481A3; US20020016647A1; US20040019402A1; JP4221061B2; DE69529607D1; EP0744046A1; WO1996015481A2; DE69534977D1; US6341243B1; US6507767B2; JP4925742B2; DE69529607T2; JP2007050451A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in dem Wesentlichen Verfahren und Sub-Systeme, die in einem intelligenten Auslegungs-, Planungs- und Herstellungssystem für gebogenes Blech und dergleichen vorgesehen werden können, wobei die vorliegende Erfindung insbesondere eine Biegevorrichtung betrifft, die eine Steuervorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, einen Plan zu erzeugen, der eine Abfolge von durch die Biegevorrichtung für das Biegen von Werkstücken, die Platten aus verformbaren Material aufweisen, auszuführenden Vorgängen aufweist, wobei die Abfolge der Vorgänge einen Satz von N-Biegungen für das Bilden eines fertig bearbeiteten Werkstückes aus einem Ausgangsmaterial des verformbaren Platten aufweist, wobei die Steuereinrichtung aufweist: eine Vorschlageinrichtungen für das Vorschlagen eines m-ten Vorgangs innerhalb der Abfolge der Arbeitsgänge, eine Mehrzahl von vorgeschlagenen Vorgängen, die eine Mehrzahl von vorgeschlagenen durch die Biegevorrichtung auszuführenden Biegungen enthalten; eine Unterplan-Einrichtung für das Vorsehen eines vorgeschlagenen Unterplanes, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet, und eine Erzeugungseinrichtung für das Erzeugen eines Planes, der die Abfolge der Biegungen von einer ersten Biegung bis zu einer N-ten Biegung, durch das Auswählen jeder Biegung in der Abfolge der Vorgänge auf der Grundlage der vorgeschlagenen Biegungen und des vorgeschlagenen Unterplans, der mit jeder Biegung verbunden ist, enthält.
Solch eine Steuereinrichtung ist aus der US-A-5 307 282 bekannt.
Die 1–3 zeigen in einer vereinfachten Darstellung das Beispiel einer herkömmlichen Bearbeitungsstation 10 zu dem Biegen eines Blechteils (Werkstücks) 16, die von einem manuell erzeugten Programm gesteuert wird, das herunter geladen und zu verschiedenen Steuergeräten übertragen wurde, die innerhalb der Bearbeitungsstation zur Verfügung stehen. Die gezeigte Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 ist eine Bearbeitungsstation BM100 Amada.
(a) Die Gerätetechnik und ihre Arbeitsweise
1 zeigt eine vereinfachte Gesamtansicht der Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10. 2 zeigt eine Teilansicht einer Abkantpresse 29, die zur Ausführung einer Biegung an einem Werkstück 16 positioniert ist. Die in 2 gezeigten Elemente enthalten einen Roboterarm 12 mit einem Roboterarmgreifer 14, der ein Werkstück 16 erfasst, einen Stempel 18, der durch einen Stempelhalter 20 gehalten wird, und ein Gesenk 19, das auf einer Gesenkschiene 22 angebracht ist. Links von dem Stempel 18 und dem Gesenk 19 ist eine Rückanschlagvorrichtung 24 dargestellt.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 vier wichtige mechanische Bestandteile auf: eine Abkantpresse 29 zu dem Biegen des Werkstückes 16; einen programmgesteuerten Manipulator (Roboter) 12 mit fünf Freiheitsgraden (5DOF) zu dem Handhaben und zu dem Positionieren des Werkstücks 16 innerhalb der Abkantpresse 29; eine Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für das Material (L/UL) 30 zu dem Zuführen eines unbearbeiteten Werkstücks und zu dem Positionieren desselben an einer Stelle, an der der Roboter 12 es ergreifen kann, und zur Entnahme fertig gestellter Werkstücke; und einen Repositionier-Greifer 32 zu dem Halten von Werkstück 16, während der Roboter 12 seinen Haltegriff wechselt.
Die Abkantpresse 29 enthält mehrere Bestandteile, wie in den 1–3 dargestellt. Betrachtet man die 3, so enthält die Abkantpresse 29 mindestens ein Gesenk 19, das sich auf einer Gesenkschiene 22 befindet, und mindestens ein zugehöriges Stempelwerkzeug 18, das von einem Stempelwerkzeughalter 20 gehalten wird. Die Abkantpresse 29 enthält des weiteren eine Rückanschlagvorrichtung 24.
Wie in 2 gezeigt, besitzt der Roboterarm 12 einen Roboterarmgreifer 14, der benutzt wird, um das Werkstück 16 zu ergreifen. Wie in 1 gezeigt, besitzt die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für das Material 30 mehrere Saugnäpfe 31, die eine nach oben gerichtete Saugwirkung erzeugen, um ein Werkstück aus Blech 16 anzuheben, und um dadurch zu gestatten, dass die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Material 30 das Werkstück 16 an den Greifer 14 des Roboters 12 weitergibt und um anschließend ein fertig gestelltes Werkstück 16 von Robotergreifer 14 entnimmt und das fertig gestellte Werkstück entlädt.
In dem Betriebszustand wird die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung (L/UL) für das Material 30 ein unbearbeitetes Werkstück 16 aus einem Behälter (nicht gezeigt) herausheben und das Werkstück 16 hochheben und zu einer Stelle befördern, an der es von dem Greifer 14 des Roboters 12 ergriffen werden kann. Der Roboter 12 steuert sich dann selbst zu einer Position, die einer bestimmten Biegebühne entspricht, die sich in der Bearbeitungsstation 10 zu dem Biegen befindet. In Bezug auf jeweils die 1 und 3 weist die Bühne 1 die Bühne am äußersten linken Abschnitt der Abkantpresse 29 auf, und die Bühne 2 liegt entlang der Gesenkschiene 22 rechts von der Bühne 1.
Wenn die erste die Biegung an der Bühne 1 auszuführen ist, wird der Roboter 12 das Werkstück 16 zu der Bühne 1 bringen und, wie in der 2 gezeigt, das Werkstück 16 in der Abkantpresse 29 an eine Stelle zwischen dem Stempelwerkzeug 18 und dem Gesenk 19 steuern, bis es ein Anhalteteil der Rückanschlagvorrichtung 24 erreicht und berührt. Mit Hilfe der Rückanschlagvorrichtung 24 wird die Position von dem Werkstück 16 durch den Roboterarm 12 eingestellt. Dann wird an der Bühne 1 mit dem Werkstück 16 ein Biegevorgang ausgeführt. Bei der Ausführung des Biegevorgangs bewegt sich die Gesenkschiene 22 (längs einer Achse D) nach oben, wie in 2 durch den Richtungspfeil A angedeutet wird. Wenn das Stempelwerkzeug 18 und das Gesenk 19 gleichzeitig das Werkstück 16 berühren, so dass das Werkstück 16 eine relativ stabile Position in der Abkantpresse 29 einnimmt, löst der Greifer 14 seinen Haltegriff an dem Werkstück 16, und der Roboter 12 fährt den Greifer 14 von dem Werkstück 16 weg. Die Abkantpresse 29 vollendet dann das Biegen von dem Werkstück 16, indem sie die Aufwärtsbewegung von dem Gesenk 19 so lange fortsetzt, bis die richtige Biegung erzeugt worden ist.
Sobald sich das Gesenk 19 mit dem Stempelwerkzeug 18 in dem Eingriff befindet und das Werkstück 16 in seinem gebogenen Zustand hält, wird der Roboterarm 12, bevor das Gesenk 19 durch Absenken der Abkantpresse 29 ausgerückt wird, seinen Roboterarmgreifer 14 neu positionieren, um das Werkstück 16 zu halten. Sobald der Greifer 14 das Werkstück 16 hält, wird das Gesenk 19 durch das Entlastung von der Abkantpresse 29 ausgerückt. Der Roboter 12 steuert und positioniert dann das Werkstück 16 neu, um die nächste Biegung in der speziellen für das 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.
In Abhängigkeit von der nächsten vorzunehmenden Biegung und der Gestalt von dem Werkstück 16 kann es sich erforderlich machen, die Griffposition von dem Greifer 14 neu einzustellen. Der in der 1 gezeigte Repositionier-Greifer 32 steht zu diesem Zweck zur Verfügung. Bevor die nächste Biegung, für die eine Repositionierung von dem Robotergreifer 14 erforderlich ist, ausgeführt wird, wird das Werkstück 16 von dem Roboter 12 zu dem Repositionier-Greifer 32 gebracht. Der Repositionier-Greifer 32 wird dann das Werkstück 16 ergreifen, so dass der Robotergreifer 14 das Werkstück 16 an einer für die nächste Biegung oder Abfolge von Biegungen geeigneten Stelle neu ergreifen kann.
(b) Das Steuersystem
Die in 1 dargestellte Bearbeitungsstation zu dem 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.
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. Die Serielle Schnittstellen stehen für die Übertragung von Biegungs- und Roboterprogrammen zu den Steuergeräten zur Verfügung, von denen jedes auf andere Weise programmiert wird. Zu dem 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 zu dem Programmieren des Steuergeräts für den Roboter 44 verwendet.
(c) Der Konstruktions- und Fertigungsprozess
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 zu dem Biegen einzurichten. Wenn die Bearbeitungsstation zu dem Biegen eingerichtet ist, wird der Plan ausgeführt, d.h. ein Werkstück wird zugeführt, und der Betrieb der Bearbeitungsstation zu dem 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 in dem Hinblick auf die tatsächliche Arbeitsweise des Systems vorgenommen werden können.
Bein dem Planungsschritt wird ein Plan für die Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 entwickelt, um das System so zu konfigurieren, dass es eine Abfolge von Biegeoperationen ausführt. Benötigte Teile müssen ausgewählt werden, darunter die geeigneten Gesenke, die Stempelwerkzeuge, die Greifer und dergleichen. Außerdem muss die Abfolge von Biegungen festgelegt werden, wozu das Einordnen und die Auswahl von Biegungen gehört, die von der Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 durchzuführen sind. Bei der Auswahl der Geräteteile und der Festlegung der Abfolge von Biegungen sowie von anderen Parametern wird Software für den Betrieb von Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 generiert, so dass die Bearbeitungsstation zu dem Biegen 10 automatisch verschiedene Arbeitsgänge des Biegeprozesses ausführen kann.
Ein Plan für eine Bearbeitungsstation BM100 zu dem 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, herunter geladen und zu dem 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 in das System eingegeben worden sind, führt ein Bediener mehrere manuelle Arbeitsgänge durch, um mit dem System all die verschiedenen auszuführenden Arbeitsgänge durchzugehen. Zu dem 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, herunter geladen und zu dem 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.
(d) Intelligente Fertigungsstationen
Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um viele der Nachteile bei den 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 zu dem Biegen von Blech waren Merkmale wie offene Architektur, einschließlich offener Systemkonfigurationen und verteilter Entscheidungsfindung, und verbesserte Systeme der rechnerunterstützten Konstruktion und geometrischen Modellierung.
Auf der jährlichen Wintertagung der ASME 1992 über Erfahrungsgestützte Prozessautomatisierung wurde am 13. November 1992 von David Alan Bourne 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.
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.
(1) Offene Architektur
Man hat erkannt, dass eine effektive intelligente Fertigungsstation offene Software, eine offene Steuervorrichtung und eine offene Vorrichtungsarchitektur aufweisen sollte. Das heißt, ein Werkzeugmaschinennutzer, der eine derartige Station betreibt, muss in der Lage sein, Erweiterungen an der Software, der Steuervorrichtung und den Vorrichtungsarchitekturen der Station vorzunehmen, um ihre Funktionen zu verbessern.
(2) Software-Moduln, die mit auf Abfrage basierender Sprache arbeiten
In dem erwähnten Vortrag von David Bourne sind Software-Moduln für den Einsatz in einer intelligente 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. die Werkzeugausrüstung, der Betriebsablauf, die Programmierung, die Planung und die 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 in dem genannten Vortrag vorgeschlagene allgemeine Architektur der Software wird in der 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 die Sensorinterpretation 58, die Prozesssteuerung 60 und zu dem 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 die Teilsystem Steuerung 68 so dargestellt, dass es innerhalb eines Betriebssystems Chin demera in demplementiert ist. Alle Moduln können mit anderen Werkssystemen 66 verbunden werden, darunter z. B. Systeme für Fristenplanung, Betriebsabläufe und Prozessplanung.
(3) Konstruktionswerkzeuge
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 Master's Report, Carnegie 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.
(4) Das Planungssystem
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 Einrichtungszeit, 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 von dem 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.
(5) Steuerung der Fertigungsstation
In dem 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 CHIN DEMERA-II läuft. Siehe z. B. STEWART u. a., Robotics Institute Technical Report, Titel: „CHIN DEMERA II: A Real Tin deme UNIX-Compatible Multiprocessor Operating System for Sensor Based Control Applications", Carnegie Mellon, CMU-RI-TR-89-24 (1989).
(6) Geometrische Modellierung
Die geometrische Modellierung ist eine wichtige Komponente in den intelligenten Fertigungsstationen zur maschinellen Bearbeitung. In dem Rahmen eines Projekts in dem Institut für Robotertechnik an der Carnegie-Mellon-Universität ist mit mehreren Modellierern 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 on 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 eine gültige Kantentopologien darstellt, und umgeht auf diese Weise Probleme bei anderen Modellierungssystemen, die in unendliche Schleifen eintreten würden, wenn die Kantentopologie eines geometrischen Modells die Systemannahmen verletzen würde.
5. Begriffsdefinitionen
Aus Gründen der Eindeutigkeit und um Lesern zu helfen, die vorliegende Erfindung zu verstehen, werden die folgenden hier benutzten Begriffe und Kurzwörter definiert.
Biegevorrichtung/Bearbeitungsstation zu dem Biegen – eine Bearbeitungsstation oder Vorrichtung zur Ausführung moderner Aufgaben der Bearbeitung von Metallblech einschließlich Biegearbeiten.
Biegen von Platten aus verformbarem Material-Bearbeitung von Platten aus verformbarem Material, wie z. B. Metallblech, einschließlich und nicht beschränkt auf: Biegen in dem aufsteigenden Luftstrom, V-Biegen, R-Biegen, Umschlagen, Falzen, Prägen, Bearbeitung von Böden, Biegestanzen, Abstreifen (Wiping), Abkanten, Schablonenbiegen, Biegen nach Kundenwünschen usw.
Arbeitsablaufplan – eine Abfolge von Arbeitsgängen, die von einer Umformeinrichtung für Bauteile auszuführen sind, um aus einem Stück unfertigen Materials ein Fertigteil herzustellen. In dem 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 die Werkstücke zu biegen, die aus Platten verformbaren Materials bestehen, wobei die Abfolge von den Arbeitsgängen eine Abfolge von den Biegungen umfasst, die alle Biegungen enthält, die zur Herstellung eines fertig gebogenen Werkstücks erforderlich sind.
Sub-Plan (Unterplan) – ein Teil eines vollständigen Arbeitsablaufplans. In dem Zusammenhang mit der Planung der Abfolge von Biegungen enthält ein Sub-Plan einen Teil der Informationen, die benötigt werden, um eine Bearbeitungsstation zu dem Biegen/Biegevorrichtung zu installieren und/oder zu steuern.
In Anbetracht des obigen ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Biegevorrichtung zu präsentieren, die eine Steuereinrichtung aufweist, die konfiguriert ist einen Plan zu erzeugen, der eine effektivere Beurteilung eines Biegevorganges gestattet.
Diese Aufgabe wird in einer erfinderischen Weise durch einen Plan gelöst, der eine Abfolge von Vorgängen aufweist, die durch eine Biegevorrichtung zu dem Biegen der Werkstücke, die Platten aus verformbaren Material aufweisen, gelöst, wobei die Abfolge von Vorgängen einen Satz von N-Biegungen zu dem Bilden eines fertigen Werkstückes aus einem Stapel von verformbaren Material aufweist, wobei die Steuervorrichtung aufweist:
eine Vorschlagseinrichtung zu dem Vorschlagen für einen m-ten Vorgang innerhalb der Abfolge der Vorgänge, einer Mehrzahl von vorgeschlagenen Vorgängen, die eine Mehrzahl von vorgeschlagenen Biegungen enthalten, um in der Biegevorrichtung ausgeführt zu werden;
eine Sub-Planeinrichtung zu dem Vorsehen eines vorgeschlagenen Sub-Plans, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet; und
eine Erzeugungseinrichtung für das Erzeugen eines Planes, der eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu einer N-Ten Biegung enthält, durch Auswählen jeder Biegung in der abfolge von Vorgängen während der vorgeschlagenen Biegungen und des vorgeschlagenen Sub-Plans, der die vorgeschlagene Biegung begleitet, wobei die Steuereinrichtung eine Abschätzungseinrichtung für das Abschätzen von Kosten, die mit allen vorgeschlagenen Biegungen verbunden sind, aufweist.
Dadurch, dass eine Abschätzungseinrichtung für das Abschätzen der Kosten, die mit jeder Biegung verbunden sind, vorgesehen ist, kann die Erzeugungseinrichtung einen Plan erzeugen, der eine Abfolge von Biegungen von der ersten bis N-ten Biegung enthält, durch Auswählen einer Biegung in der Abfolge von Vorgängen auf der Grundlage von den vorgeschlagenen Biegungen, den vorgeschlagenen Sub-Plan, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet, und die abgeschätzten Kosten, die zu jeder vorgeschlagenen Biegung zugehörig sind. Die abgeschätzten Kosten, die mit einer n-ten Biegung in der Abfolge von N-Biegungen verbunden sind, können k-Kosten aufweisen, berechnet auf der Grundlage auf eines abgeschätzten Zeitaufwandes, den die Biegevorrichtung nehmen wird, um einen Vorgang oder mehrere Vorgänge der Biegung zu vollenden. Die abgeschätzten Kosten, die mit einer n-ten Biegung in einer Abfolge von N-Biegungen verbunden sind, können h-Kosten aufweisen, die auf der Grundlage des abgeschätzten Gesamtmenge von Zeit, die von der Biegevorrichtung genommen wird, um einen Vorgang oder mehrere Vorgänge von jedem des Restes der Biegungen in der Biegeabfolge, die der n-ten Biegung folgt, zu vollenden.
Der eine Vorgang oder mehrere Vorgänge der Biegung, die zeitlich festgelegt werden, um die K- und die h-Kosten zu berechnen, können das Bewegen des Werkstückes von einer Stelle der Werkzeugbühne einer vorhergehenden Biegung zu einer Stelle der Werkzeugbühne der gegebenen Biegung aufweisen. Der eine Vorgang oder mehrere Vorgänge der gegebenen Biegung können auch das Installieren aufweisen, wenn die Biegevorrichtung eingerichtet wird, wenn eine zusätzliche Stelle der Werkzeugbühne notwendig ist, um eine gegebene Biegung auszuführen. Der eine Vorgang oder mehrere Vorgänge einer Biegung kann auch das Repositionieren des Haltes von dem Greifer an dem Werkstück aufweisen, bevor die gegebene Biegung ausgeführt wird.
Vorteilhafterweise weisen der Vorschlagsmechanismus und der Erzeugungsmechanismus gemeinsam ein Modul für die Planung der Abfolge von Biegungen auf, und der Sub-Planmechanismus und der Abschätzmechanismus weisen gemeinsam eine Anzahl von Expertenmoduln auf. Jeder einzelne der Expertenmoduln kann den Sub-Planmechanismus und den Abschätzmechanismus betreiben, wenn der Vorschlagsme chanismus 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 Sub-Planmechanismus betreiben kann, um einen vorgeschlagenen Sub-Plan 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 Sub-Planmechanismus betreiben kann, um einen vorgeschlagenen Werkzeug-Sub-Plan 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, bein dem 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 Sub-Plan 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 von dem Modul für die Planung der Abfolge von Biegungen zu speichern sind.
Vorteilhafterweise enthält die Steuervorrichtung einen Prioritätsmechanismus zur Festlegung der Rangfolge (Priorität) vorgeschlagener Biegungen in dem 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 Sub- Plans 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 von dem 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 zu der zuvor beschriebenen Steuervorrichtung eine Vorrichtung ein rechnergestütztes Verfahren zur Auswahl eines Greifers zu dem Halten eines Werkstücks aufweisen. Der Greifer wird für den Einsatz in einer Biegevorrichtung zu dem 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 zu dem 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 viele Male 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 Grei fer) ein Greifer in Abhängigkeit von der Breite, Länge und Gelenkhöhe des Greifers ausgewählt wird.
Der Greifer kann alternativ einen Repo-Greifer zu dem Halten des Werkstücks, während ein Roboter seinen Haltegriff am Werkstück wechselt, umfassen. In dem Hinblick darauf kann das Verfahren weiterhin einen Schritt aufweisen, bei dem Datendarstellungen der jeweiligen Zwischenformen des Werkstücks für Situationen erzeugt werden, in denen Repo-Schritte 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 oben beschriebene Steuervorrichtung 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 Arbeitsgängen 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 obigen kann die Steuervorrichtung ein rechnergestütztes Verfahren zu dem Auswählen des Werkzeuges, das in einer Biegevorrichtung zu dem Biegen eines Werkstücks, das aus einer Platte aus verformbarem Material besteht, verwenden. 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 in dem Werkstück mit den erwünschten Winkeln und den erwünschten Innenradien Zustande zu bringen. 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 zu dem Erfassen 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 Verfahren 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.
Auch kann eine Steuervorrichtung zur Erzeugung eines Plans und zu dem Steuern einer Biegevorrichtung vorgesehen sein. Wie oben beschrieben, weist der Plan eine Abfolge von Arbeitsgängen auf, die von der Biegevorrichtung auszuführen sind, und die Biegevorrichtung ist zu dem Biegen von Werkstücken, die aus Platten aus verformbarem Material bestehen, vorgesehen. 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 Installations-Sub-Plans, 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 Absendevorrichtung für die Weitergabe des Installations-Sub-Plans, sobald er generiert ist, an ein Anzeigegerät zur Meldung des Beginns der gemäß dem Installations-Sub-Plan auszuführenden Installationsarbeiten. Zusätzlich gibt es einen Vollendungsmechanismus zu dem Erzeugen detaillierter Sub-Planinformationen, um den Plan zu vervollständigen, nachdem der Installations-Sub-Plan generiert worden ist. Zumindest ein Teil der detaillierten Sub-Planinformationen wird erzeugt, nachdem der Beginn der Installationsarbeiten von dem Anzeigegerät gemeldet worden ist. Der Installations-Sub-Plan 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 in dem Verlauf der Abfolge von Biegungen; sowie Informationen zur Art des zu verwendenden Repo-Greifers zu dem Halten des Werkstücks, während ein Greifer zwischen den Biegungen der Abfolge von Biegungen seinen Haltegriff am Werkstück wechselt.
Dadurch kann die Absendevorrichtung ein Gerät zur Weitergabe von Anweisungen an ein Arbeitsabfolgemodul enthaften, das die Ausführung von automatisierten 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 oben beschriebenen Steuerungsvorrichtung und den Verfahren kann ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf eine Steuervorrichtung für das Ausführen von Installationsarbeiten an die Biegevorrichtung gerichtet werden, 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 Gesenk schiene montiertes Gesenk und einen Werkzeugstempel auf, der von dem Haltemechanismus für den Stempel gehalten wird. Das System umfasst weiterhin einen Mechanismus zu dem Empfang von Informationen hinsichtlich der Position jeder einzelnen der einen oder mehreren Werkzeugbühnen an der Gesenkschiene und eine Steuervorrichtung 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 an der Gesenkschiene befindet.
Die Steuervorrichtung 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 bei dem Einbringen eines Werkstücks in die Biegevorrichtung aufweisen.
Überdies kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, einen Plan zur Steuerung einer Biegevorrichtung zu dem Biegen von Werkstücken abzuarbeiten, die aus Platten verformbaren Materials bestehen. Der Plan umfasst eine Abfolge von Arbeitsgängen, die von der Biegevorrichtung auszuführen sind. Eine Steuervorrichtung 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 modifiziert wurde, und eine intelligente Steuervorrichtung 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. Die intelligente Steuervorrichtung steuert die Ausführung des Arbeitsgangs auf der Grundlage des von dem 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 altenierender 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.
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.
Die vorliegende Erfindung weist demzufolge mehrere Systeme, Verfahren und Sub-Bauteile auf, vorgesehen in Verbindung mit einem System für das Erzeugen eines Planes, 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 hält, 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 enthalten, 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 Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Sub-Ansprüche.
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 in dem Sinne von nicht einschränkenden Beispielen erläuternder Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung genommen wird, in denen gleiche Bezugszahlen in den einzelnen Ansichten der Zeichnungen durchgängig gleichartige Teile bezeichnen und wobei:
1 eine Bearbeitungsstation zu dem 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 Ausführungsbeispiel 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 ein Flussdiagramm 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 Teile-Modellierer 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 in dem erläuterten Ausführungsbeispiel 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;
die 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;
die 22A–22D den Hauptablaufplan eines Ausführungsbeispiels des hier erläuterten Planers der Abfolge von Biegungen zeigen;
die 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;
die 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 zu dem 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;
die 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;
die 47B–47C ein Verfahren zur Durchführung der Bühnenplanung zeigen;
die 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 Flussdiagramm ist, das die Hauptschritte darstellt, die bei einem Lernprozess abgearbeitet werden, der von dem hier erläuterten Planungssystem ausgeführt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ANHÄNGE
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 von dem Planer der Abfolge von Biegungen an den Zuordner des hier erläuterten Planungs- und Steuersystems 71 abgeschickt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1. Planung, Installation und Steuerung
Geht man jetzt detaillierter auf die Figuren ein, so zeigt 5 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Planungs- und Steuersystems 70 für eine intelligente Fertigungsstation zu dem 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.
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 Sparc 10 Sun OS v.4.1.3, in demplementiert werden. Der Zuordner 76 kann innerhalb einer zusätzlichen Zentraleinheit in demplementiert 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 in dem Rahmen eines UNIX-kompatiblen Echtzeit-Multiprozessor-Betriebssystems, wie z. B. CHIN DEMERA, in demplementiert und mit Hilfe der zusätzlichen Zentraleinheit betrieben werden, die in der Rückwand der Rechner-Workstation bereitgestellt wird. Dementsprechend werden in dem erläuterten Ausführungsbeispiel (in 5 ¹ 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 in demplementiert, die den Betrieb eines Computers steuert, der mit einem UNIX-kompatiblen Betriebssystem arbeitet. Der Zuordner 76 wird in dem Rahmen eines UNIX-kompatiblen Echtzeit-Multiprozessor-Betriebssystems, wie z. B. CHIN DEMERA, in demplementiert.
Das 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 Informationsdateien, die das Teil beschreiben. Während ein dreidimensionales Teil konstruiert wird, behält das CAD-System in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in dem 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 in Bezug darauf, ob bestimmte Konstruktionsmerkmale von der Bearbeitungsstation zu dem Biegen realisiert werden können.
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 zu dem 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 Biegungsabfolge 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 den Zuordner 76 schickt.
Der Zuordner 76 leitet die Ausführung des von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 entwickelten Plans. Der Zuordner 76 interpretiert Befehle, die von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 in dem 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 zu dem Blechbiegen bereitstehen.
Die Steuereinheit 75 umfasst eine Anzahl von Aufgaben, die den verschiedenen Komponenten der Gerätetechnik der Bearbeitungsstation entsprechen. Jede Aufgabe wird von dem Zuordner in geeigneter Weise gemäß dem von dem Planer übergebenen Plan in Betrieb gesetzt.
(a) Die Arbeitsweise des Planungssystems: Planer und Teilplaner
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.
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 zu dem 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 zu dem 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.
Der Werkzeugexperte 80 spricht auf Anfragen von dem 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 der 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 Fertigung 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.
Der Halteexperte 82 trifft Entscheidungen in dem Zusammenhang mit Haltevorgängen, wie z. B. die, ob der Roboter das Werkstück halten kann, während eine bestimmte Biegung, die von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 vorgegeben wurde, ausgeführt wird. Der 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 der Halteexperte 82 die Position bestimmen, an der der Repositionier-Greifer 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.
Der 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.
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. Zu dem Beispiel kann der Planer für die Biegungsabfolge 72 vor der Entscheidung, eine bestimmte Biegung in die Abfolge von Biegungen einzubeziehen, bei dem 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 von dem Werkzeugexperten 80 abwarten. Der Werkzeugexperte 80 wird die Anfrage von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 akzeptieren und darauf antworten, indem er z. B. angibt, dass die vorhandenen Werkzeuge ausreichen, um diese besondere von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 genannte Biegung auszuführen. In dem Rahmen eines weiteren Beispiels kann der Planer für die Biegungsabfolge 72 auch den Halteexperten 82 fragen, ob der Roboterarmgreifer 14 während eines bestimmten Biegevorgangs das Werkstück weiter halten kann, ohne seinen Haltegriff am Werkstück zu repositionieren. Der Halteexperte 82 wird dann auf die von dem 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.
Jeder der Moduln von dem 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.
(b) Systeminstallation
Sobald von dem 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 den Steuereinheiten für bestimmte Funktionen, wie zu den in 1 dargestellten, gehören.
Wie in der 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 der Bühne 1 sowie 811a, 811b und 811c für die 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 (ein 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 der Realisierung eines speziellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung für die automatische Bereitstellung einer Führung vorgesehen werden, die von dem Bediener, der die Installation vornimmt, verwendet werden kann, um die Gesenksegmente an die geeignete Stelle an der Gesenkschiene 22 zu bringen. Eine derartige Vorrichtung kann einen Rückanschlagfinger 88 aufweisen, der automatisch an einer bestimmten Kante jeder Bühne an der Gesenkschiene 22 entlang positioniert werden kann. Zu dem 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 der Rückanschlagfinger 88 automatisch an der nächsten Bühne positioniert werden, also an Bühne 2. Genauer gesagt: Der Rückanschlagfinger 88 kann an einer Seite des Gesenks positioniert werden, das zu Bühne 2 gehört. In dem dargestellten Beispiel ist der Rückanschlagfinger 88 an der linken Kante von Gesenk 811 positioniert. Während sich der Rückanschlagfinger 88 in dieser Position befindet, kann zuerst das Gesenksegment 811a auf der Gesenkschiene 22 entlang geschoben und zur genauen Anordnung gegen den Rückanschlagfinger 88 angeschlagen werden. Danach können die Gesenksegmente 811b und 811c auf die Gesenkschiene 22 gesetzt und auf ihr befestigt werden.
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 eine Vorrichtung aufweist, um das Servo-Steuergerät für den Rückanschlag 87b anzuweisen, den Rückanschlagfinger 88 an eine oder mehrere bestimmte Stellen der Bühne zu bewegen.
Gemäß der 5A kann der Steuerungsmodul für die Ausrichtung 87a in dem Steuerteil 75 des Planungs- und Steuersystems 70 bereitgestellt werden, während das Servo-Steuergerät für den Rückanschlag 87b mit einer Schnittstelle 77 versehen sein kann. Noch spezieller kann die Steuereinheit 75 mit einem Aufgabenmodul Rückanschlag ausgerüstet sein. Der Aufgabenmodul Rückanschlag kann eine Funktion der Gesenkanordnung mit Rückanschlagfinger aufweisen, die von dem Aufgabenmodul Rückanschlag aufgerufen werden kann. Bein dem Aufrufen der Funktion der Gesenkanord nung kann der Aufgabenmodul Rückanschlag ein Servo-Steuergerät 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 zu dem Biegen verbunden ist.
Ein weiterer manueller Arbeitsgang, der durchgeführt werden kann, ist die Positionierung und/oder die Einstellung der Stempelhalter 20. Des weiteren können Standardaufgaben ausgeführt werden, um die 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.
Die Bearbeitungsstation 10 kann so beschaffen sein, dass sie automatisch von dem 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.
(c) Zuordnung und Steuerung
In dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Zuordner 76 innerhalb einer UNIX-kompatiblen Echtzeit-Oberfläche, wie z. B. in einem Computer Ironics IV-3230 mit einem Betriebssystem CHIN DEMERA II, in demplementiert. Eine zusätzliche Informationen zu einer möglichen In Demplementierungen eines Echtzeit-Ablaufplaners wie dem Zuordner 76 werden in dem CHIN DEME-RA-Handbuch von Stewart, Schmitz und Khosla mit dem Titel „CHIN DEMERA II Real-Time Programming Environment, Version 1.02" (29. Oktober 1990) gegeben. Der Zuordner 76 legt die allgemeine Abarbeitung des erstellten Plans durch das Steuersystem 75 zeitlich fest, das die 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.
Die 6 stellt den Zuordner 76, das Steuersystem 75 und die Schnittstellenarchitektur 77 detaillierter dar. Wie in der 6 dargestellt, ist der Zuordner 76 mit dem Planer für die Biegungsabfolge 72 und weiterhin mit einer Anzahl von Moduln verbunden, die zu dem Steuersystem 75 gehören. Die Moduln von dem Steuersystem 75 umfassen eine Aufgabe für den Roboter 92, eine Aufgabe für die Presse und für die Beschickung/Entnahme 94, eine für den Aufgabe Rückanschlag 96, eine Bewegungsbibliothek 98, ein Modul für die Geschwindigkeitsregelung 102 und ein Modul für die Kollisionserkennung 100. Die Schnittstellenarchitektur 77 umfasst eine Reihe von Gerätetreibeen der Ebene 2 und eine weitere Reihe von Gerätetreiber der Ebene 1. Zu den Gerätetreibern (DDs) der Ebene 2 können die Roboter-Gerätetreiber 202, die Gerätetreiber für die Presse und die Beschickung/Entnahme 204, der Rückanschlag-Gerätetreiber 206, der Greifer-Gerätetreiber 208, der Greifersensor-Gerätetreiber 210, der Durchhangsensor-Gerätetreiber 212, der Gerätetreiber für den Rückanschlagsensor 214 und der 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 die Roboter-Servo-Steuerung gehören.
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 zu dem 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-Servo-Steuerung. 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 in demplementiert werden, wie in dem oben erwähnten CHIN DEMERA-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 In Demplementierung werden in dem oben erwähnten CHIN DEMERA-Handbuch mitgeteilt, das durch Verweis hierin einbezogen worden ist.
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 Servo-Steuerung 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 IN DEMV-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 zu dem 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.
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 zu dem 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 in dem Zusammenhang mit der Geschwindigkeitsregelung, d. h. der Steuerung der Geschwindigkeit, mit der verschiedene körperliche Komponenten (wie der Roboter) der Biegestation bewegt werden, können in dem 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.
Bewegungsbibliothek 98 kann ferner Moduln zur dynamischen Bewegungs-Steuerung und zur Bewegungssteuerung auf Sensorbasis enthalten, die direkt mit den Gerätetreibern der zweiten Ebene kommunizieren, um die Bewegung verschiedener Komponenten der Bearbeitungsstation zu dem 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.
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.
2. Planer für die Biegungsabfolge
Der Planer für die Biegungsabfolge 72 in dem in 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 zu dem Biegen für Blech steuert. Jeder einzelne der Experten des erläuterten Planungssystems 71 erfüllt drei Hauptfunktionen, wenn er von dem 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. Zu dem Beispiel wird Halteexperte 82 zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Planung wissen, welche Bereiche des Werkstücks von dem 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.
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 in dem 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.
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 Abfolge 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 Paner 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-Flussdiagramm 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) von dem 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 in dem 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 abgeabeitet, 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 ausgeführt 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 von dem Zuordner entnommen und abgearbeitet zu werden. Der Algorithmus für die Zustands-Raum-Suche wird vorzugsweise einen A*-Algorithmus aufweisen, wie er zu dem 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 in dem 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 Heuristiken" 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge der vorliegenden Erfindung berücksichtigt werden. Mehrere Beispiele von Biegeheuristiken werden in dem Folgenden beschrieben. Eine Heuristik ist besteht darin, innere Laschen frühzeitig zu biegen. 25A zeigt ein Werkstück 16 mit einer inneren La sche 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 aneinander stoßen. 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 von dem 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 von dem 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 von dem 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. In dem 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 in dem Suchraum zu vermeiden, gehört eine Angabe, dass das Teil in Bezug auf eine oder mehrere Achsen symmetrisch ist.
Die 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 Such-Ebene 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 die Biegung 1 ist, dann sind auf der nächsten Ebene der Suche die Biegungen 2 und 4 in immer noch zu den Biegungen 3 und 5 symmetrisch. Daher werden die den Biegungen 3 und 5 entsprechenden Knoten auf Grund 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 in dem Zusammenhang mit den 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 markieren, die von dem 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.
Die Beschränkungen können mit Hilfe einer Datenstruktur definiert werden, die es ermöglicht, eine bestimmte Anordnung von Biegevorgängen festzulegen, und zwar in variierenden Flexibilitätsstufen. Zu dem 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 ((1 2 3 4)))
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. Zu dem 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 ((* {2 3} * 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 ((* {2 3} * 4 *)
(*1 *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.
(*{{1 2}*{3 4}}*).
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. Zu dem 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 in dem Planungssystem, einschließlich der verschiedenen Experten sowie auch einer Person als Bediener des Planer für die Biegungsabfolge, kann Beschränkungen definieren. Ein Beschränkungsmanager kann, z. B. in dem 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.
Zu dem 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 bei dem 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:
(*{{1 2}{3 4}{5 6}}*).
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 in dem 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 vierthöchste (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 aneinander stoßenden 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 in dem Widerspruch stehen. Wenn zu dem Beispiel (* 1 * 2 *) mit (* 2 * 3 *) vereinigt würde, würde der resultierende vereinigte Beschränkungsausdruck (* 1 * 2 * 3 *) lauten. Wenn * 1 * 2 *) mit einem dazu in dem Widerspruch stehenden Ausdruck wie z. B. (* 2 * 1*) vereinigt würde, wäre das Ergebnis Null und damit ein Zeichen dafür, dass die Beschränkungsausdrücke zueinander in dem 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 von dem 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 in dem 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 verbundene Zustandsbeschreibung anwendbar sind. Durch Berechnung aller Nachfolger eines Knotens wird der Knoten somit fortentwickelt.
Die Zeiger werden von jedem Folgeknoten zurück zu seinem Ausgangsknoten eingesetzt. Die Zeiger können später benutzt werden, um einen Lösungsweg zu dem 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 zu dem 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 allgemei ne 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 viel-versprechendsten 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. In dem 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 in dem 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 viel-versprechendsten 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 zu dem Zielknoten liegt. Bein dem Abarbeiten des geordneten Suchalgorithmus wird bei jedem Knoten n_i, der zur Fortentwicklung in Frage kommt, ein Wert f bestimmt, wobei f ein Schätzwert für die Kosten eines Weges der geringsten Kosten von dem Startknoten zu dem Zielknoten ist, der gezwungen ist, durch Knoten n_i zu verlaufen. Jeder nachfolgende Knoten mit dem kleinsten Wert f wird dann der Reihe nach zur Fortentwicklung ausgewählt.
Die 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.
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.
Der Knoten 1 wird fortentwickelt, so dass er die Folgeknoten n₅, n₆ 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 Biegung 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 zu dem Ergebnis hat.
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 zu dem 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 zu dem 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.
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.
Die 20B und 20C zeigen je ein einfaches Beispiel eines Werkstücks 16 mit zwei Flächen 262 und einer Biegelinie 260. Außerdem enthalten beide Figuren, 20B und 20C, je ein dazugehöriges Diagramm der Fortentwicklung eines Knotens von dem 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 Kno ten gezeigt. Die Biegung lässt sich gemäß Knoten n₁ ausführen, wonach Biegung 1 durchgeführt wird, indem Fläche 2 in den Gesenkraum der Bearbeitungsstation zu dem 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.
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.
Die 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: ((1 2) 1), ((1 2) 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.
Die 21 verdeutlicht in einem vereinfachten Flussdiagramm 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, um eine Abfolge von Biegungen zu erstellen, die von einer Bearbeitungsstation zu dem 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 Fehler-Anzeige erfolgt. Wenn in Schritt S12 festgestellt wird, dass die Liste OPEN nicht leer ist, schreitet der Prozess zu Schritt S18 fort.
In dem 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 n_i bezeichnet. Danach wird in Schritt S20 eine Entscheidung getroffen, ob der Knoten n_i ein Zielknoten ist. Falls es ein Zielknoten ist, geht der Prozess zu Schritt S22 weiter, wo ein Lösungsweg generiert wird, indem von Knoten n_i über seinen Zeiger und die Zeiger der vorhergehenden Knoten bis zu dem Startknoten n₀ zurückgegangen wird. Wenn jedoch Knoten n_i gemäß Feststellung in Schritt S20 nicht der Zielknoten ist, wird der Prozess zu Schritt S24 weitergeleitet. In Schritt 24 wird Knoten n_i fortentwickelt, so dass alle seine Folgeknoten, n_j genannt, erzeugt werden. Wenn es keine Folgeknoten n_j gibt, kehrt der Prozess zu Schritt S12 zurück. Für jeden Folgeknoten n_j, der erzeugt wird, wird eine Berechnung eines entsprechender Wertes f vorgenommen, f(n_j) = k'(n_j) + h(n_j), wobei k' gleich der Summe der Kostenanteile k für die Ausführung eines jeden Knotens von dem Startknoten bis zu dem gegenwärtigen Knoten ist, und h ist gleich den vorhergesehenen Kosten von dem gegenwärtigen Knoten bis zu dem Zielknoten. In Schritt S24 wird auch jeder einzelne berechnete Wert f mit seinen entsprechenden Folgeknoten n_j verbunden, die sich noch nicht auf den Listen OPEN oder CLOSED befinden. Diese Folgeknoten n_j werden dann auf die Liste OPEN gesetzt, und Zeiger werden von diesen Folgeknoten n_j zurück zu n_i gerichtet. Für jeden Folgeknoten n_j, der bereits auf einer Liste OPEN oder CLOSED war, wird ein Wert f mit diesem Folgeknoten n_j 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_j auf der Liste CLOSED, deren verbundene Werte f verkleinert worden sind, werden auf die Liste OPEN gesetzt, und die Zeiger für diese Folgeknoten n_j werden zu n_i 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 zu dem 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge gelesen. Solche Dateien können in Gestalt einer Formendatei vorliegen, die Informationen enthält, wie zu dem 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge zu treffen sind, und einen Biegungsgraphen, der auszuführende Biegungen mit geometrischen und topologischen Informationen korreliert.
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. Zu dem 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 Flussdiagrammen der 22A–22D n_i genannt.
In dem Schritt S46 wird eine Entscheidung getroffen, ob Knoten n_i ein Zielknoten ist. Wenn Knoten n_i ein Zielknoten ist, geht der Prozess zu Schritt S48 über, wo ein Lösungsweg generiert wird. Andernfalls, wenn n_i kein Zielknoten ist, geht der Prozess zu Schritt S50 über, der in 22C ganz oben gezeigt wird.
Nach dem Generieren eines Lösungswegs in Schritt S48 geht der Prozess mit Schritt S56 weiter, der in 22D ganz oben gezeigt wird. In dem 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 abge fragt, die benötigt werden, um den Plan der Abfolge von Biegungen zu vervollständigen. Danach erwartet der Planer für die Biegungsabfolge in Schritt S58 eine Antwort von dem Werkzeugexperten. Sobald alle abschließenden Informationen von dem Werkzeugexperten eingegangen sind, wird in dem Schritt S60 die Installation der Bearbeitungsstation zu dem Biegen gestartet. In der Zwischenzeit, während die Installation der Bearbeitungsstation durchgeführt wird, erwartet der Prozess in Schritt S62 eine Antwort von dem Bewegungsexperten und von dem 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.
Vorausgesetzt, dass n_i 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 n_i fortentwickelt, um seine Folgeknoten n_j 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_j 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.
Die 23A–23D stellen den Prozess der Teilplanung und der 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 n_j 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 n_j 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 festgeleg ten. Wenn dies der Fall ist, werden der Teilplan und die 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 dem Schritt S70 über, wo der Teilplan und die Kosten kopiert und mit jenem Folgeknoten n_j verbunden werden. Wenn jedoch in dem 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 n_j verworfen. Der Folgeknoten n_j wird somit auf der gegenwärtigen Ebene der Suche verworfen, und der Prozess der Teilplanung und Kostenzuweisung startet erneut mit dem nächsten verfügbaren Folgeknoten n_j.
Sobald entweder in dem Schritt S70 oder in dem Schritt S72 der Teilplan und die Kosten erhalten wurden, geht der Prozess zu dem Schritt S76 über (in 23B ganz oben), wo ein weiterer Test auf Vertauschbarkeit in Bezug auf den Teilplan und die Kosten, die von dem Werkzeugexperten stammen, vorgenommen wird. Wenn in dem 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 n_j. In dem anderen Fall, wenn kein äquivalenter Knoten gefunden wurde, geht der Prozess zu dem 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 dem Schritt S86 über, wo der Planer für die Biegungsabfolge auf die Ergebnisse von dem Halteexperten und von dem Werkzeugexperten wartet. Der Prozess wird auf die Ergebnisse der Abfragen an den Halteexperten und den Werkzeugexperten warten, da diese Informationen von dem Bewegungsexperten benötigt werden, um seine Berechnungen zur Teilplanung und Kostenzuweisung vornehmen zu können.
In dem Schritt S88 wird ein Test auf die Vertauschbarkeit in Bezug auf den Teilplan und die Kosten, die von dem Bewegungsexperten stammen, vorgenommen. Das heißt, es wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob der Teilplan und die Kosten, die von dem 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 n_j angesehen würde, der gerade bewertet wird. Wenn in dem Schritt S90 festgestellt wird, dass ein äquivalenter Knoten gefunden worden ist, geht der Prozess zu dem Schritt S92 über, wo der Teilplan und die Kosten des äquivalenten Knotens kopiert und dadurch mit dem vorliegenden Folgeknoten n_j verbunden werden. Wenn jedoch kein äquivalenter Knoten gefunden worden ist, wird der Prozess mit dem 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 von dem Bewegungsexperten gewartet wird. Eine zusätzliche Verarbeitung kann durchgeführt werden, um einen Teilplan und die Kosten zu verschiedenen Aspekten des Systems zu erhalten, die mit der Ausführung der von dem Planer für die Biegungsabfolge vorgeschlagenen Gesamtabfolge von Biegungen zusammenhängen. In diesem Zusammenhang können zusätzliche Experten bereitgestellt werden, wie durch die Bezugsnummer S100 angedeutet wird. In dem 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 den Kosten sowie, an einer geeigneten Stelle in dem Prozess, Abwarten der Ergebnisse von dem zusätzlichen Experten.
Sobald in dem 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 dem Schritt S102 wird der Wert f für den Knoten n_j nach der Gleichung f_nj = (k' + h)_HE + (k' + h)_TE + (k' + h)_ME berechnet. Dann wird in dem Schritt S104 der Wert f auf der Grundlage eventueller Heuristiken angepasst, die auf den Folgeknoten n_j 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 von dem Wert f ein Wert subtrahiert.
Die 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 in dem gesamten Verlauf des Suchprozesses zugewiesen wer den. 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 1 ausgeführt 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 in dem Baum von 24 dargestellt. Es gibt nur einen Knoten pro Biegelinie.
Für den Fall, dass der Planer für die Biegungsabfolge so beschaffen ist, dass er jeder Biegung Biegungszwillingsknoten zuordnet, würde in dem 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. Zu dem Beispiel werden die Kosten, die dem Knoten n₁ zugewiesen werden, in 24 in dem dazugehöngen Kasten dargestellt. Ein Halteexperte hat einen Kostenanteil k (d. h. den Kostenanteil, der auf dem Weg von dem Ausgangsknoten n₀ zu dem vorliegenden Knoten entsteht) von 0 zugewiesen. Das bedeutet, dass ohne weiteres eine Griffstelle 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 in dem Zusammenhang mit Werkstück 16 zu vollenden. Der Kostenanteil h ist ein vorhergesagter Kostenanteil für die Vollendung der Abfolge von Biegungen von dem vorliegenden Knoten bis zu dem endgültigen Zielknoten.
Die von dem 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 zu dem 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 n₁ auf 600 Sekunden. Die vorhergesagten weiteren Kosten von Knoten n₁ zu dem 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 von dem 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 n₁ entspricht. Weiterhin gehört zu den von dem 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 zu dem 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 von dem 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 von dem Halteexperten zugewiesenen Kostenanteile k und h, die von dem Werkzeugexperten zugewiesenen Kostenanteile k und h und die von dem Bewegungsexperten zugewiesenen Kostenanteile k und h. Die von dem 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 zu dem 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 von dem 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 von dem Werkzeugexperten zugewiesene Kostenanteil h beträgt 600, da eine vorhergesagte zusätzliche Bühne benötigt werden wird, um von Knoten n₂ zu dem Zielknoten zu kommen. Der Bewegungsexperte weist einen Kostenanteil k von 4 und einen geschätzten (zukünftigen) Kostenanteil h für die Bewegung von 12 zu. Der von dem Bewegungsexperten für Knoten n₂ zugewiesene Kostenanteil k ist niedriger als der für Knoten n₁ 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 zu dem Biegen, wie der in 1 gezeigten Bearbeitungsstation Amada BM100, wird es vorgezogen, längere Bühnen in der Mitte der Gesenkschiene 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 von dem 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 bei dem 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 zu dem 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 von dem 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 bei dem Übergang von der vollendeten Biegung 2 zur Biegung 1 (d. h. von Knoten n₂ zu Knoten n₃) wäre nicht nötig. In dem 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 zu dem Repo-Knoten n₄ über und fragt die jeweiligen Experten nach ihren zugewiesenen Kosten in Verbindung mit diesem Knoten ab.
Nach Repo-Knoten 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 von dem 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. In dem 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 zusätzlichen 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 von dem 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 Bie gung verblieben ist, zu dem Repo-Greifer zu bringen, und die zweite Bewegung bringt den Robotergreifer zu der repositionierten Stelle, während der Repo-Greifer das Werkstück 16 hält. Der von dem Bewegungsexperten einem Repo-Knoten 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 zu dem Gesamtwert aller früheren Kostenanteile k, die vor diesem Knoten (in diesem Falle Repo-Knoten 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 Repo-Knoten 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. Zu dem Beispiel wird in Schritt S66, der in 23A ganz oben dargestellt ist, ein Test auf die Vertauschbarkeit eines bestimmten Folgeknotens n_j 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 von dem 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 in dem Suchbaum hinsichtlich des Teilplans und der Kosten von dem Halteexperten, des Teilplans und der Kosten von dem Werkzeugexperten bzw. des Teilplans und der Kosten von dem Bewegungsexperten vorgenommen. Bei der Prüfung, ob ein Knoten lediglich eine Vertauschung eines anderen Knotens in dem Suchbaum ist oder nicht, wird ein Knoten wie der in 28 gezeigte Knoten b6 mit einem anderen Knoten in dem Suchbaum verglichen, wie zu dem 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 In Demplementierung 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 von dem Halteexperten bzw. Bewegungsexperten zugewiesen werden, können in Abhängigkeit von bestimmten Variationen und In demplementierungen 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 in dem 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 von dem 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 von dem Halteexperten 82 an den Planer für die Biegungsabfolge 72 darstellen. Wenn auch die Abfragen und Antworten in 29 mit aufeinander folgenden 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 I1, 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 Repo-Greifers 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 zu speichernden Attribut gehören. Die an diesem Punkt von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 zu speichernden Attribute umfassen den ausgewählten Robotergreifer, den vorläufig ausgewählten Repo-Greifer 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 vorzunehmen. 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 Repo-Stellen (für den Haltegriff des Repo-Greifers 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge 72 gespeichert werden, wie es in einer von dem Halteexperten an den Planer für die Biegungsabfolge 72 gesandten Speicherliste festgelegt ist. Wenn der gegenwärtig vorgeschlagene Knoten kein Repo-Knoten ist, wird k entweder gleich 0 oder unendlich sein, wobei 0 anzeigt, dass bei dem 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 von dem gegenwärtigen Knoten bis zu den Zielknoten sein. Wenn der gegenwärtige Knoten ein Repo-Knoten 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 von dem Startknoten bis zu dem 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 Anforderung 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 bei dem Halteexperten 82 den endgültigen Repo-Greifer, der verwendet werden wird, und für verschiedene Stufen der Abfolge von Biegungen die Angriffsstelle des Repo-Greifers 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 Repo-Planung umfasst, die nach der Suche vorzunehmen ist. Bei der Durchführung der Repo-Planung nach der Suche wählt Halteexperte 82 einen gültigen Repo-Greifer aus, der bei Abarbeitung des resultierenden Plans der Abfolge von Biegungen zu verwenden ist, und legt die Repo-Position auf der Grundlage des gewählten Repo-Greifers endgültig fest. Nach Fertigstellung des Repo-Plans 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 von dem Halteexperten 82 weiterhin einen Rückanschlag plan 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 der Halteexperte 82 die gesamte Planung einschließlich der endgültigen Planung nach der Suche durchgeführt hat, wird der Planer für die Biegungsabfolge 72 bein dem Bewegungsexperten 84 dessen endgültige Planungsinformationen angefordert haben und vor Abarbeitung des Plans auf die Ergebnisse des endgültigen Bewegungsplans von dem Bewegungsexperten 84 warten. Nach Erhalt des endgültigen Bewegungsplans von dem 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 von dem 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 I2 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 zu dem 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 22B) wird der Planer für die Biegungsabfolge 72 seine Suche starten. Sobald die Suche begonnen hat, und nachdem die Informationen von dem 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 von dem 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 Biegungen 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 von dem 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 I3 angedeutet. Danach schickt Bewegungs experte 84 eine Antwort R21 an den Planer für die Biegungsabfolge 72, die in dem wesentlichen besagt, dass die Informationen eingelesen wurden, und bestätigt, dass der Experte für die nächste Abfrage von dem 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 von dem 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 von dem Bewegungsexperten 84 weitere Bearbeitungsschritte unternommen werden, um die Suche zu dem 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 Repo-Stellen für jede einzelne vorzunehmende Repo, die den Biegungen der Biegungsabfolge entsprechenden Biegungskarten und alle Pläne der Feinbewegung, die von dem 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 fertig gestellten 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.
Die 32 zeigt das Flussdiagramm eines Prozessbeispiels für die Auswahl des Robotergreifers. Dieser Prozess läuft zu dem Beispiel in Planungsblock P1 in 29 ab. In einem ersten Schritt S128 wird eine Greiferbibliothek eingelesen. Dann schließt der Prozess in dem Schritt S130 offensichtlich unzweckmäßige Greifer aus, z. B. wenn sie bestimmte Abmessungen haben, die für die von der Bearbeitungsstation zu dem Biegen durchgeführte Art von Arbeiten ungeeignet sind. In dem Schritt S132 wird eine Mindestanzahl von Repos für jeden Greifer vorhergesagt. Danach werden in dem Schritt S134 der oder die Greifer mit der niedrigsten vorhergesagten Anzahl von Repos ausgewählt. Dann werden in dem 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 von dem 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 übrig bleiben, die gemäß Feststellung in dem Schritt S136 alle die gleiche geringste Gelenkhöhe aufweisen, dann kann irgendein beliebiger von diesen Greifern gewählt werden. Danach wird in dem Schritt S138 der gewählte Greifer an den Halteexperten zurückgeschickt.
Wie in der 32 zu sehen ist, muss in dem 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 der 34A als Beispiel dargestellten Prozesses getroffen werden. Das Ziel des in der 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 von dem 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 diskreten 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 der 33A gezeigt) wiederholt, und alle Biegungsmengen für jeden entsprechenden Punkt des Haltegriffs des Roboters werden bestimmt.
Danach wird in dem Schritt S144 die Mindestanzahl von Vereinigungen der in dem 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 dem 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 der 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 dem Schritt S148 werden alle mögliche Biegungsmengen bei dem 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 Repo-Station befindet. In dem Schritt S152 werden die Werte R2 und R3 an den Algorithmus für die Auswahl des Robotergreifers (wie z. B. in 32 gezeigt) und zu dem 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. Zu dem Beispiel kann zu dem Zwecke der Auswahl eines Robotergreifers (in dem 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 des Schrittes S136, wie in dem Flussdiagramm in der 32 gezeigt, weiter bewertet.
Die 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 der 35A dargestellte Algorithmus auch ein gebildetes Zwischenprodukt-Teil und die Veränderungen des Teils, während es die verschiedenen Biegungsvorgänge durchläuft.
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 zu dem vorliegenden Knoten der Suche auf. Danach werden in dem 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 dem 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 dikretisierten Punkt hält. In dem Schritt S160 wird die Mindestanzahl von Vereinigungen der in dem 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 dem 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 dikretisierten Punkten entlang ausgeführt werden können) wird dann in dem 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 dem 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.
Die 36A zeigt das Beispiel eines Prozesses zur Bestimmung der Stellen für den Haltegriff des Roboters, wie er von dem 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 dem Schritt S172 alle Kanten ausgesondert, die sich nicht zu dem Ergreifen eignen. Zu dem 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 bei dem 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.
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 X_s und Y_s zu definieren, die in Kantenkoordinaten X_e und Y_e umgewandelt werden können, welche der Kante von Werkstück 16 entsprechen, die der Biegelinie 1 am nächsten liegt.
In Form von Kantenkoordinaten wird in dem Schritt S176 jede Kante in Verbindungspunkte längs der X-Achse diskretisiert. Danach werden in dem Schritt S178 für jeden diskretisierten Verbindungspunkt X_p die Haltegrifflinien erzeugt, die sich längs der Y-Achse erstrecken. Um die Grifflinien entlang der Y-Achse zu erzeugen, werden mehrere Prozessschritte ausgeführt. Zu dem Beispiel wird, siehe die 38, für einen diskretisierten Punkt X_p eine (unterbrochene) Grifflinie 306 längs der Y-Achse gebildet. Für den diskretisierten Verbindungspunkt X_p 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 Repo-Station 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 X_p entspricht und die senkrecht zu der 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 die 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. Zu dem 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 zu der Kante verläuft, und wird als neue Ausgangs- oder als die 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 dem 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.
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 Repo-Zone erzeugt wird.
Die 39 verdeutlicht die Entwicklung der gemeinsamen Griffzone, die in dem 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 die Biegung 1 wird zuerst so bestimmt, wie in der Ansicht A gezeigt. Dann, wenn die 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 der 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 der Ansicht C gezeigt. Danach wird die Biegung 2 ausgeführt (angedeutet durch die schräge Schraffur in Ansicht D), und die gesamten verfügbaren Griffregionen, die zur Ausführung von der Biegung 3 genutzt werden können, werden bestimmt, wie in der Ansicht D gezeigt. Um von der Biegung 2 zu der Biegung 3 überzugehen, wird eine Überschneidung der Regionen in den Ansichten C und D vorgenommen, wie in der Ansicht E gezeigt wird. Dies zeigt an, dass es keine weiteren sich überschneidenden Regionen gibt und dass eine Repo durchgeführt werden muss, bevor die Biegung 3 ausgeführt werden kann (die durch die schräge Schraffur in Ansicht F angedeutet wird). Die Repo wird dann vorgenommen, und die Biegung 3 wird ausgeführt. Vor der Ausführung von der Biegung 4 werden die potentiellen Griffregionen des Roboters für diese Biegung bestimmt, wie es in Ansicht F gezeigt wird. Um die exakte Griffposition für die Ausführung von der Biegung 4 zu ermitteln, wird eine Überschneidung der Regionen in den Ansichten D und F vorgenommen, wie in der Ansicht G angedeutet wird. Dies ist die Region für die Griffstelle des Roboters, die zur Ausführung von sowohl der Biegung 3 als auch der Biegung 4 genutzt werden kann.
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.
Die 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 der 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.
Die 41 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Prozesses zur Bestimmung der Griffstellen für den Repo-Greifer, die während der Repo-Planung 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 dem Schritt S186 verworfen. Zu dem 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 dem Schritt S188 erfolgt für das Zwischenprodukt eine Transformation von Plattenkoordinaten in Kantenkoordinaten. Danach wird in dem 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 dem 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 Repo-Greifer eine vorhergehende Griffsstelle des Robotergreifers behindert. Außerdem gilt für jede Y-Position, dass sie verworfen wird, wenn der Repo-Greifer irgendeinen Bereich des Bauteils behindert. Ferner wird die betreffende Y-Position verworfen, wenn es keinen guten Backenkontakt zwischen dem Repo-Greifer 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 Repo-Greifer das Bauteil ergreifen kann, bevor er auf einen Randabschnitt stößt (z. B. ein Loch in dem Bauteil). Weitere Mengen von Ausgangs- und Endpositionen Ys und Yf werden gebildet, bis der Repo-Greifer 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.
Eine endgültige Repo-Stelle wird (unter Berücksichtigung früherer und gegenwärtiger Griffstellen des Robotergreifers) festgelegt, wenn die Suche das Ziel erreicht oder eine weitere Repo nötig wird.
Die 42 stellt ein Ausführungsbeispiel des Prozesses zur Auswahl des Repo-Greifers 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 Repo-Greifer ausgewählt. Ein konservativer Repo-Greifer wird als ein Greifer definiert, der schmal und kurz ist und das Teil halten kann (in entweder dreidimensionaler oder zweidimensionaler Form). Der gewählte Repo-Greifer ist eine vorläufige Lösung, da die Auswahl eines endgültigen Repo-Greifers vorgenommen wird, nachdem die Suche abgeschlossen ist. Die Auswahl des Repo-Greifers nach der Suche wird in den 43A–43B gezeigt. In einem ersten Schritt S202 werden die Geometrien aller Zwischenprodukte für die verschiedenen Biegungen in dem Verlauf 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 dem 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 dem Schritt S206 verfügbare Repo-Greifer 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 in dem Suchprozess bestimmt worden. Wenn die vorher bestimmte vorläufige Repo-Position, die während der Suche ermittelt wurde, hinsichtlich der als verfügbar bestimmten Repo-Greifer verbessert werden könnte, dann wird die Position korrigiert. In dem Schritt S208 werden, falls es (nach dem Aussondern) mehr als einen verfügbaren Repo-Greifer gibt, die Repo-Greifer mit der größten Breite gewählt. Wenn es mehr als einen Repo-Greifer mit der größten Breite gibt, dann werden die mit der geringsten Länge gewählt. Wenn es mehr als einen Repo-Greifer mit der geringsten Länge gibt, dann wird der mit der geringsten Gelenkhöhe gewählt. Wenn es mehrere Repo-Greifer mit der gleichen geringsten Gelenkhöhe gibt, wird irgendein beliebiger von diesen gewählt. Üblicherweise wird ein Repo-Greifer so ausgewählt, dass er die Wahl eines größeren Robotergreifers ermöglicht und eine erfolgreiche Generierung von Griffstellen für den Repo-Greifer garantiert. Die Breite eines Repo-Greifers wird von der Größe der möglichen Griffzone des dreidimensionalen Teils bestimmt. Die Gelenkhöhe eines Repo-Greifers wird so festgelegt, dass sie größer ist als die minimale Flanschhöhe des dreidimensionalen Teils.
Wie in der 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. Die 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 dem 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 n₀ 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 zu dem 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 Länge 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 von dem Ziel entfernt ist).
Die 45–46 zeigen, wie der Kostenanteil h, der in dem gesamten Verlauf der Suche von dem 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 Abfalge von Biegungen auszuführen.
Genauer ausgedrückt, h_TE für n_j, 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 n_j stellt die summierten Werkzeugkosten k von Knoten n₀ bis zu Knoten n_j dar. Um den Ausgangsanteil h (h_initial) (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. In dem oberen Teil von 45 wird ein erstes Beispiel eines Werkstücks gezeigt, und in dem unteren Teil von 45 ist ein zweites Beispiel eines Werkstücks zu sehen. Bein dem ersten Werkstückbeispiel sind insgesamt vier Biegungen auszuführen, und das Werkstück soll nach Ausführung der Biegungen insgesamt fünf Flächen aufweisen. Bein dem 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.
Die 46 zeigt das Beispiel eines Flussdiagramms der Schritte, die ausgeführt werden können, um den Ausgangsanteil h der Werkzeugkosten (h_initial) 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 der 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 dem 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 dem Schritt S224 oder von dem S226 zu dem 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 dem 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 der 46 gezeigten Prozessschritte anhand des Beispiels 1 in der 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 das Beispiel 2 eine zusätzliche Bühne vorhergesagt.
Die 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 bei dem Planer für die Biegungsabfolge in Schritt S471 und schreitet zu dem Werkzeugexperten (Werkzeugmodul) fort, der in Schritt S472 arbeitet. Als Antwort auf den Eingang eines Befehls „PLAN" in FEL von dem Planer für die Bie gungsabfolge 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 die notwendigen 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 zu dem 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 von dem 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) in dem 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 on Sheet-Metal Fabrication Bending 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, den Biegewinkel, den Minimalflansch und die 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 nahe kommt, und wenn die Kopfabrundung kleiner ist als der IR und ihm nahe kommt, und wenn die für diese Biegung erforderliche Leistung pro Meter in dem Rahmen des Leistungsvermögens dieses Stempels liegt, dann wird dieser Stempel zur Liste FEASIBLE_PUNCHES (einsetzbare Stempel) für diese Biegung hinzugefügt.

Die von dem 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 Werkzeugausrüstung 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. Zu dem Beispiel könnten Modelle von Zwischenprodukten, die die tatsächliche Gestalt des Teils bei jeder Biegung in der Abfolge darstellen, verwendet werden, während die Profilauswahl in dem Verlauf des gesamten von dem Planer für die Biegungsabfolge ausgeführten Suchprozesses durchgeführt wird.
(b) derjenige Stempel aus den FEASIBLE_PUNCHES ausgewählt, der am besten die Anforderungen an den IR, den Biegewinkel und die 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 von dem 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 der 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 dem Schritt S232 wird die größte nicht bewertete Bühne aus der Bühnenliste (von verfügbaren Bühnen) gewählt. Dann wird in dem 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 dem 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 dem 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 dem Schritt S242 eine Kollision festgestellt wird, geht der Prozess zu dem Schritt S246 weiter.
Wenn jedoch in dem Schritt S236 festgestellt wird, dass keine Kollision stattgefunden hat, wird in dem 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 dem Schritt S254 über, der in der 47C gezeigt wird.
Wenn in dem Schritt S242 nach der Simulation der Biegung mit dem auf der linken Seite der Bühne positionierten Bauteil keine Kollision festgestellt wird, geht der Prozess von dem Schritt S242 zu dem Schritt 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 dem Schritt S254 weiter.
In dem 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 der 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 dem Schritt S252 weiter. Wenn laut Feststellung in dem Schritt S248 während dieser Simulation keine Kollision stattgefunden hat, geht der Prozess von dem Schritt S248 zu dem Schritt S250 über, wo die rechte Position als die Beschickungsposition festgesetzt wird, bevor der Prozess mit dem Schritt S254 fortgesetzt wird. Wenn laut Feststellung in dem Schritt S248 eine Kollision stattgefunden hat, geht der Prozess mit dem Schritt S252 weiter, in dem die gewählte Bühne (gewählt in dem Schritt 242) verworfen wird, und der Prozess geht dann (über Verbindungspunkt C) zu dem Schritt S232 oben in 47B weiter. Es ist zu bemerken, dass an diesem Punkt in dem 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 dem Schritt S254 wird die bewertete Bühne zur Lösung der Bühnensuche erklärt. Danach werden in dem Schritt S256 die Bühnen entlang der Gesenkschiene angeordnet, und in dem Schritt S258 werden die notwendigen Abstände (links und rechts) für die Anordnung der Bühnen nebeneinander berechnet.
Der oben in dem 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 in dem 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 zu dem 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 dem 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 dem 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 zu dem 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 von dem 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. Die Anzahl, die Abmessungen und die Abstände der Bühnen können wegen Beschränkungen des Platzes an den Gesenkschienen begrenzt sein.
Bein dem 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 in dem 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 Platzes an der Gesenkschiene, der an der derzeitigen Stelle der Abfolge von Biegungen (die von dem 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 der 48B befindet sich das Werkstück in einer rechten Position an der Bühne. Sowohl in der 48A als auch in der 48B ist die Biegelinie kürzer als die Länge der Werkzeugbühne. In der 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.
Die 49 verdeutlicht einen Prozess der Feinbewegungsplanung, der in Planungsblock P14 der in der 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 dem 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 dem Schritt S264 über, wo schnell ein Plan der Feinbewegungen entwickelt wird. Der Prozess wird dann weiter zu dem 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 dem Schritt S262 festgestellt wird, dass eine einfache Lösung nicht zur Verfügung steht, geht der Prozess zu dem 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 fortentwickelt, 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 von dem fortentwickelten Knoten zu dem Ziel gleichgesetzt wird. Die Knoten auf der Liste OPEN werden ständig zu niedrigeren Ebenen in dem Suchbaum fortentwickelt, bis das Ziel erreicht oder die Liste OPEN leer ist.
Bei dem 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 den 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 dem Schritt S272 über, wo die Kosten der Feinbewegung auf unendlich gesetzt und an den Werkzeugexperten geschickt werden.
Die 50 zeigt das Beispiel eines Prozesses für die Ermittlung der Kostenanteile k und h des Bewegungsexperten, wie in dem 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 dem 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. Die 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 der 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 in dem 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 zu dem 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. Begrenzungsquader, 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 In demplemen tierung 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 in dem Gesamtverlauf einer oder mehrerer der Konstruktions-, Planungs- und Ausführungsphase des Biegeprozesses bereitgestellt werden. Es kann sich für bestimmte Aspekte in dem System als nützlich erweisen, eine derartige vollständige Dickendarstellung des Werkstücks zu haben. Zu dem Beispiel kann der 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 der 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 der Dicke 116 besteht in dem wesentlichen aus zwei ebenen Darstellungen, von denen eine über der anderen angeordnet ist.
Die 11 zeigt einen überlappten Flansch 118, modelliert als ebene Darstellung 114, in 11 links, und transformiert zu einer Darstellung mit der Dicke (d. h. zu einem Körpermodell). Es wird gezeigt, dass das 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.
Die 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 zu dem Modellierungssystem NOODLES und zur geometrischen Modellierung in dem allgemeinen wird auf das Reference Manual für die Noodles-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 in dem allgemeinen soll auf mehrere Nutzerhandbücher verwiesen werden, die von dem Robotics Institute der Carnegie Mellon University zu beziehen sind, und zwar. „Feature Exchange Language Programmer's Guide", David Alan Boume, 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 Feature Exchange Language", David Alan Bourne, Jeff Baird, Paul Erion und Duane T. Williams, CMU-RI-TR-90-06.
Die 19 zeigt das Beispiel einer Planungsmeldung 145 in FEL, die von dem 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 von dem 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 (beschaffe) 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 Bewegungs experten 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 zu dem 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 von dem Bewegungsexperten zugewiesen wurden. In dem 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 von dem Bewegungsexperten benutzt werden kann, um die Zwischenräume zu bestimmen. Analog dazu gibt Ausdruck „flange_after_bend" 162 (Flansch nach Biegung) die Höhe (in Millimetern) 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 die Biegung Nummer 6 gegeben wird, und ein zweiter Wert 170 gibt die Bühne an, auf der die 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
Bein dem 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")))
(lies ((Typ Datei (Name „config. s 2. fel")))
((Typ Mitteilung) (von Planung) (zu Werkzeug) (Name „contig")))
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))))
(setze ((Typ Experten) (Experten (Werkzeug Ergreifen Bewegung))))
Nachdem die von dem 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 von dem 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 von dem 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 BM100 zu dem Einrich ten
Programs – lade Programme herunter und übertrage sie zu Pressensteuerein richtung 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 ver schiedenen 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. Das 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 von dem 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 in dem Zusammenhang mit Biegungen mit dem geometrischen Entwurf des Werkstücks verbindet. Auf diese Weise erzeugt das CAD-System 74 eine Ausgabedatei, die Informationen zu geometrischen, topologischen und biegungsbezogenen Merkmalen (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 Bauteil-Modellierer 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 Bauteil-Modellierer 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 Bauteil-Modellierer kann in Form einer Bibliothek In demplementiert 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 bereitge stellt 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.
Die 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 in demplementiert werden können, wie in der 13A gezeigt. Jeder Funktionsmodul kann durch eine besondere Funktion in demplementiert werden, die in einer von dem Konstruktionssystem zusammengestellten Funktionsbibliothek bereitgestellt wird. Zu den in der 13A gezeigten Funktionen gehören eine Nutzerschnittstelle 312, die Datei-Eingabe/Ausgabe 314, die Ansicht 316, die Simulation 318, die Formdefinition 320, die Lochdefinition 322, die Aufbereitung 324 und die 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 der 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 eine Alternative kann ein Gesamtprogramm oder Hardwaresystem bereitgestellt werden, das es ermöglicht, jede dieser Funktionen auszuüben, ohne eine spezifische Schnittstelle mit anderen Funktionen des Konstruktionssystems zu haben. Zu dem Beispiel kann eine vollständige Routine innerhalb eines Prozessors eines Rechners bereitgestellt werden, die jede einzelne der Funktionen des Gesamtkonstruktionssystems in demplementiert, 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. Der Lochmodul 322 wird bereitgestellt, damit der Nutzer verschiedene Arten von Hohlräumen festlegen kann, die das Werkstück auf weisen soll, wie zu dem Beispiel Aussparungen, Löcher, Schlitze, Kerben usw., und um dem Nutzer weiterhin zu ermöglichen, das Werkstück in einer ähnlichen Art wie mit Hilfe von dem Formmodul 320 zu konstruieren. Der Modul Aufbereitung 324 soll den Nutzer in die Lage versetzen, verschiedene Funktionen der Aufbereitung wahrzunehmen, z. B. eine Funktion Auskehlen, eine Funktion Abfasung und die Veränderung der Werkstoffart und/oder -dicke des Werkstücks. Der Modul Simulation 318 wird bereitgestellt, damit der Nutzer an verschiedenen Biegungen am Werkstück das Biegen und Wiederaufbiegesimulieren kann, um so eine optische Darstellung solcher Biegungen an der graphischen Schnittstelle zu erhalten, die von dem Konstruktionssystem genutzt werden kann.
Der Modul Merkmalsmarkierung 328 wird bereitgestellt, um automatisch Merkmalsmarkierungen zuzuordnen, die das Biegen von Metallblech betreffen und die daher für das hier dargestellte Planungssystem 71 bei dem Aufstellen oder Generieren eines Plans der Abfolge von Biegungen mit Hilfe solcher Merkmalsmarkierungen von Nutzen sind. Der Modul Merkmalsmarkierung 328 kann merkmalsbezogene Informationen wie zu dem Beispiel Ecken, Rücksprünge, Formmerkmale (z. B. Einsenkungen, Schlitze), Löcher, Krümmungen mit großem Radius usw. generieren. Außerdem kann der 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 in dem 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 Bauteil-Modellierer 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 in dem Planungssystem 71 herzustellen. Die 13B zeigt ein System der Bauteilmodellierung 333 zur Ausübung dieser Funktion. Bauteil-Modellierer 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 den 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 von dem 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 von dem 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 in dem allgemeinen liefert Cheng-Hua Wang in einem ME-Report von dem 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 darin, dass ein solches System Mehrdeutigkeiten beseitigt, die ansonsten in dem Konstruktionsprozess auftreten können. Zu dem Beispiel wird in der 13C ein zweidimensionales Teil 346a gezeigt, und in der 13D ist ein dreidimensionales Teil 346b zu sehen. Betrachtet man nur die dreidimensionale Darstellung von dem 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 Darstellung 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 zu dem 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 in dem Verlaufe des Prozesses der Konstruktion eines bestimmten gewünschten Teils verändert. Zu dem Beispiel weist in der 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. Die 14A zeigt die erste eingeführte primitive Form, die auf einer graphischen Schnittstelle 348 bereitgestellt wird, um das gewünschte, in der 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 Parametern P[1] und P[2]) und die Höhe gleich 20 ist (angezeigt von Parameter [3]). Die dreidimensionale Version der primitiven Form wird in dem 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.
Die 14B stellt die nächste hinzuzufügende Form dar, bei der es sich um ein Rechteck mit einer Länge von 100 (angezeigt von Parameter [1]) und einer Breite von 15 (angezeigt von Parameter [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 der 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.
Die 16 zeigt die graphische Darstellung eines Biegungsgraphen, wobei es sich um eine zweidimensionale Darstellung des Werkstücks handelt, das in dem 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 von dem Planer für die Biegungsabfolge des dargestellten Planungssystems 71 aufgestellt wurde. Außer dem Biegelinienindex wird jeder Bieglinie ein Biegewinkel zugeordnet. Beispielsweise ist in dem Biegungsgraphen in der 16 ein Winkel von –90.0° für die 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/topologische 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 Carnegie Mellon University kann noch auf einen Artikel von Cheng-Hua Wang und Robert H. Sturges mit dem Titel „Concurrent Product/Process Design with Multiple Representations of Parts", IEEE (1993) 1050-4729/93 hingewiesen werden.
7. Zuordnung und Steuerung
Die 52 enthält ein Blockdiagramm der verschiedenen Softwaremoduln und ihrer wichtigsten Schnittstellenkomponenten; zu diesen Moduln gehören der Planer 72, die Aufgabe Zuordner 76, die Aufgabe Roboter 92, die Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 und die Aufgabe Rückanschlag 96, die Aufgabe Geschwindigkeitsregelung 102 und die Aufgabe Kollisionserkennung 100. Der 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 dem Planer 72 ist mit der Eingabewarteschlange 76a von dem Aufgabe Zuordner 76 verbunden. Die Ausgabewarteschlange 76b von dem Zuordner 76 ist mit der Eingabewarteschlange 72b von dem Planer 72 verbunden.
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 Aufgabe 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 in demplementiert zu werden, gehören zu dem Umfang der hier beschriebenen Erfindung.
Die 53 zeigt ein Beispiel des Ablaufs eines Prozesses, der von der Aufgabe Zuordner 76 ausgeführt wird, die in der 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 dem Schritt S282 passt 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 dem Aufgabe Roboter 92, Aufgabe Presse und Beschickung/Entnahme 94 und Aufgabe Rückanschlag 96). In dem Schritt S288 prüft der Zuordner den Zustand aller einbezogenen Aufgaben. Danach wird in dem Schritt S290 eine Entscheidung getroffen, ob alle Aufgaben beendet sind. Falls nicht, geht der Zuordner zu dem Schritt S292 über. Wenn alle Aufgaben beendet sind, geht der Zuordner von Schritt S290 zu dem Schritt S294 über, wo die geeigneten Arbeiten der Abschlussbehandlung durchgeführt werden (z. B. Löschen von Datenobjekten und Setzen von den Zeichen auf den Anfangszustand).
Wenn in dem Schritt S290 festgestellt wurde, dass nicht alle Aufgaben beendet sind, wird in dem nächsten Schritt S292 entschieden, ob eine Pause überschritten worden ist oder nicht. Wenn nicht, kehrt der Prozess zu Schritt S288 zurück. Wenn die Pau se 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 dem 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-Eingabe-Warteschlange erhalten wird.
Die 54 ist ein Flussdiagramm des gesamten Biegeprozesses während der Ausführung einer einzelnen Biegung. Bei der Ausführung des Biegeprozesses legt in einem ersten Schnitt 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 dem Schritt S300 wird der Pressentisch bis zu dem 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 dem 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 dem Schritt S304 die Abkantpresse geöffnet. Das Teil wird dann in dem Schritt S306 aus dem Gesenkraum entnommen. Sobald das Teil entnommen ist, ist der Biegungsvorgang abgeschlossen.
Die 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, die Biegungsbegleitung, die Biegung mit offener Wirkungskette, die aktive Dämpfung, die Kontaktsteuerung und die Zuführung eines nachgiebigen Teils umfassen. Die 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.
Die 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, das Loslassen des Werkstücks, das Ergreifen des Erzeugnisses und Entnahme des Erzeugnisses gehören.
Die 57 zeigt die Aufgabe Rückanschlag 96 und die verschiedenen Funktionen, die darin vorgesehen sein können. Die Aufgabe Rückanschlag 96 kann allgemeine Bewegungsfunktionen und die Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis umfassen. Eine allgemeine Bewegungsfunktion kann eine Funktion Bewegung sein. Zu den Bewegungsfunktionen auf Sensorbasis können eine Funktion Auffinden der Teilkante und eine Funktion Gesicherte Bewegung gehören.
8. Lernen in dem Interesse von Geschwindigkeit und Qualität
Das hier beschriebene Biegungssystem kann mit einem oder mehreren Mechanismen ausgestattet werden, die es ermöglichen, aus den Ergebnisse von einem oder mehreren anfänglichen 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 eine Steuervorrichtung 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.
Die 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.
In einem ersten Schritt des dargestellten Prozesses, S308, wird das Teil zu dem 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 dem Schritt S318 wird dann die Biegung ausgeführt.
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 dem 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 dem Schritt S320 zu dem 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 dem Schritt S324 zu dem 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 die 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 dem Schritt S328 ausgeführt, und in dem 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 dem Schritt S332 weiter, bei dem festgestellt wird, ob noch mehr Teile herzustellen sind. Wenn weitere Teile hergestellt werden sollen, kehrt der Prozess zu dem Schritt S322 zurück.
Wegen der Wiederholgenauigkeit einer typischen Bearbeitungsstation zu dem 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 der 58 gezeigt, dass der Prozess für jedes neue zu fertigende Werkstück von dem Schritt S332 zu dem Schritt S322 zurückkehrt, anstatt den ganzen Weg zurück zu dem Schritt S308 gehen, um neue Versetzungswerte zu erhalten.
9. Kostenermittlung, Zeitplanung, Teilkonstruktion und Zusammenbau
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 zu dem Biegen für Metallblech zu erzeugen), Zeitplanung (d. h. Ermittlung, wie viel Zeit es kosten wird, verschiedene Teile mit einer gegebenen Bearbeitungsstation zu dem 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 zu dem 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 zu dem Biegen für Metallblech auszuführen. Außerdem wird das Planungssystem 71 noch bestätigen können, ob die Bearbeitungsstationen zu dem 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.
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.
Wenn auch Planungssystem 71 ausdrücklich als ein System beschrieben worden ist, das eine Anzahl von Experten aufweist, wobei jeder Experte in Form eines Moduls in demplementiert ist, der von dem Modul Planer für die Biegungsabfolge 72 getrennt vorliegt, kann Planungssystem 71 auch in demplementiert werden, ohne in Moduln aufgeteilt zu sein. Zu dem Beispiel kann Planungssystem 71 als ein einziger Modul zur Planung des gesamten Arbeitsablaufs in demplementiert werden. Außerdem kann bei der in 5A gezeigten in demplementierung die Sprache, die zur Kommunikation zwischen den jeweiligen Moduln verwendet wird, eine andere Sprache als FEL sein.
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 in dem Rahmen des allgemeinen Charakters von dem Planungssystem 71 der Erfindung können vorgenommen werden. Um die Geschwindigkeit der Operationen zu erhöhen, die von dem 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 in demplementiert werden.
7. Zuordnung und Steuerung
Die 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. Der 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.
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 Aufgabe 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 in demplementiert zu werden, gehören zu dem Umfang der hier beschriebenen Erfindung.
Die 53 zeigt ein Beispiel des Ablaufs eines Prozesses, der von der Aufgabe Zuordner 76 ausgeführt wird, die in der 52 dargestellt ist. Nach dem Start des Zuordners erhält er in einem ersten Schritt S280 eine neue Mitteilung von der FEL-Auflistung in der Eingabewarteschlange 76a. In dem Schritt S282 passt der Zuordner den Satz in FEL, und in dem Schritt S284 erzeugt der Zuordner für jede einbezogene Aufgabe ein Datenobjekt. In dem 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 dem Schritt S288 prüft der Zuordner den Zustand aller einbezogenen Aufgaben. Danach wird in dem Schritt S290 eine Entscheidung getroffen, ob alle Aufgaben beendet sind. Falls nicht, geht der Zuordner zu dem Schritt S292 über. Wenn alle Aufgaben beendet sind, geht der Zuordner von dem Schritt S290 zu dem Schritt S294 über, wo die geeigneten Arbeiten der Abschlussbehandlung durchgeführt werden (z. B. Löschen von Datenobjekten und Setzen der Zeichen auf den Anfangszustand).
Wenn in dem Schritt S290 festgestellt wurde, dass nicht alle Aufgaben beendet sind, wird in dem nächsten Schritt S292 entschieden, ob eine Pause überschritten worden ist oder nicht. Wenn nicht, kehrt der Prozess zu dem Schritt S288 zurück. Wenn die Pause überschritten worden ist, geht der Zuordner zu dem Schritt S293 weiter, wo die geeignete Bearbeitung zu der Fehlerrückgewinnung durchgeführt wird. Nachdem in dem Schritt S294 die Arbeiten der Abschlussbehandlung durchgeführt wurden, wird in dem 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 dem Schritt S280 zurück, wo eine neue Mitteilung von der FEL-Eingabe-Warteschlange erhalten wird.
Die 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 dem Schritt S300 wird der Pressentisch bis zu dem 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 dem Schritt S304 die Abkantpresse geöffnet. Das Teil wird dann in dem Schritt S306 aus dem Gesenkraum entnommen. Sobald das Teil entnommen ist, ist der Biegungsvorgang abgeschlossen.
Die 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, die Biegungsbegleitung, die Biegung mit offener Wirkungskette, die aktive Dämpfung, die Kontaktsteuerung und die Zuführung eines nachgiebigen Teils umfassen. Die 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.
Die 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.
Die 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 sein. Zu den Bewegungs funktionen auf Sensorbasis können eine Funktion Auffinden der Teilkante und eine Funktion Gesicherte Bewegung gehören.
8. Lernen in dem Interesse von Geschwindigkeit und Qualität
Das hier beschriebene Biegungssystem kann mit einem oder mehreren Mechanismen ausgestattet werden, die es ermöglichen, aus den Ergebnisse von einem oder mehreren anfänglichen 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 eine Steuervorrichtung 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.
Die 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.
In einem ersten Schritt des dargestellten Prozesses, S308, wird das Teil zu dem 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.
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 dem 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 dem Schritt S320 zu dem 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 dem Schritt S324 zu dem 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 dem Schritt S328 ausgeführt, und in dem 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 dem Schritt S332 weiter, bei dem festgestellt wird, ob noch mehr Teile herzustellen sind. Wenn weitere Teile hergestellt werden sollen, kehrt der Prozess zu dem Schritt S322 zurück.
Wegen der Wiederholgenauigkeit einer typischen Bearbeitungsstation zu dem 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 der 58 gezeigt, dass der Prozess für jedes neue zu fertigende Werkstück von dem Schritt S332 zu dem Schritt S322 zurückkehrt, anstatt den ganzen Weg zurück zu dem Schritt S308 gehen, um neue Versetzungswerte zu erhalten.
9. Kostenermittlung, Zeitplanung, Teilkonstruktion und Zusammenbau
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 zu dem Biegen für Metallblech zu erzeugen), Zeitplanung (d. h. die Ermittlung, wie viel Zeit es kosten wird, verschiedene Teile mit einer gegebenen Bearbeitungsstation zu dem 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 zu dem 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 zu dem Biegen für Metallblech auszuführen. Außerdem wird das Planungssystem 71 noch bestätigen können, ob die Bearbeitungsstationen zu dem 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.
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.
Wenn auch Planungssystem 71 ausdrücklich als ein System beschrieben worden ist, das eine Anzahl von Experten aufweist, wobei jeder Experte in Form eines Moduls in demplementiert ist, der von dem Modul Planer für die Biegungsabfolge 72 getrennt vorliegt, kann Planungssystem 71 auch in demplementiert werden, ohne in Moduln aufge teilt zu sein. Zu dem Beispiel kann Planungssystem 71 als ein einziger Modul zur Planung des gesamten Arbeitsablaufs in demplementiert werden. Außerdem kann bei der in 5A gezeigten in demplementierung die Sprache, die zur Kommunikation zwischen den jeweiligen Moduln verwendet wird, eine andere Sprache als FEL sein.
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 in dem Rahmen des allgemeinen Charakters von dem 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 in demplementiert werden.

Während die Erfindung in Bezug auf mehrere dargestellte Ausführungsbeispiele dargestellt worden ist, wird es verstanden, dass die Worte, die hierin verwendet worden sind, eher Worte der Beschreibung, als Worte der Begrenzung sind. Obwohl die Erfindung hierin in Bezug auf eine Teileinrichtung, auf Materialien und auf Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, wird es verstanden, dass die Erfindung nicht auf die hierin gezeigten Besonderheiten begrenzt ist und dass sich die Erfindung auf all äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, die alle innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche sind, erstreckt. ANHANG A

Axis	Achse
Bend	Biegung
Bounding boxes	Begrenzungsquader
Box	Kasten
Edge	Kante
Face	Fläche
Header	Kopfteil
Inside	Innen
Interm	Zwischenprodukt
Line	Linie
List	Liste
Rect	Rechteck
Shape	Form
Thickness	Dicke
Vertex	Ecke
Vertices	Ecken

ANHANG/APPENDIX

ANHANG B

Base face	Grundfläche
Bend	Biegung
Bend deduction	Biegungsdeduktion
Bend line	Biegelinie
Bend radius	Biegungsradius
Bend sequence	Abfolge von Biegungen
Group	Gruppe
Header	Kopfteil
List	Liste
Outside bend radius	Äußerer Biegungsradius
Rotating angle	Drehwinkel
Rotating face	Drehfläche

ANHANG C
Tellsystem PLANUNG auf Basis FEL

S. 142, Zeile 14:
12 Knoten sind im Graphen, und 6 Knoten sind noch in OPEN

Bend height classification	Klassifikation der Biegungshöhen
Bend length classification	Klassifikation der Biegungslängen
Colinear bends	kolineare Biegungen
From grasping	von Ergreifen
From moving	von Bewegung
From tooling	von Werkzeuge
Path	Weg
Permutable	vertauschbar
Shutting down experts	Experten werden geschlossen
Solution	Lösung
Task ... is exiting	Aufgabe ... wird beendet
To grasping	zu Ergreifen
To moving	zu Bewegung
To tooling	zu Werkzeuge

APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C
APPENDIX C

ANHANG D

Seite	Zeile
144	21 NCPR-Programmierung
145	17 Initialisiere alle Systeme, überprüfe den Startzustand
145	38 Hole Teil von Beschickungs- und Entnahmevorrichtung ein
147	20 Repo-Vorgang
149	17 Entnahme des Teils
152	43 Entnahme

APPENDIX D

APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D
APPENDIX D

Claims

Biegevorrichtung, die eine Steuerungseinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um einen Plan zu erzeugen, der eine Abfolge von Arbeitsgängen aufweist, die durch die Biegevorrichtung (10) ausgeführt werden sollen, für das Biegen von Werkstücken (16), bei denen es sich um Bleche aus verformbarem Material handelt, wobei die Abfolge der Arbeitsgänge einen Satz von N-Biegungen für das Bilden eines fertig bearbeiteten Werkstückes (16) aus einem Ausgangsblech aus verformbaren Material aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung aufweist: eine Vorschlageinrichtung für das Vorschlagen für einen m-ten Arbeitsgang innerhalb der Abfolge von Arbeitsgängen, eine Mehrzahl von vorgeschlagenen Arbeitsgängen, die eine Mehrzahl von vorgeschlagenen Biegungen enthalten, die durch die Biegevorrichtung (10) ausgeführt werden sollen; – eine Unterplanplaneinrichtung zum Vorsehen eines vorgeschlagenen Unterplanes, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet, – und eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Planes, der eine Abfolge von Biegungen von einer ersten Biegung bis zu einer N-ten Biegung enthält, durch Auswahl jeder Biegung in der Abfolge von Arbeitsgängen auf der Grundlage der vorgeschlagenen Biegungen und des vorgeschlagenen Unterplanes, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet, wobei die Steuerungseinrichtung außerdem eine Abschätzeinrichtung für das Abschätzen der Kosten aufweist, die mit jeder vorgeschlagenen Biegung verbunden sind.
Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinrichtung einen Plan erzeugt, der eine Abfolge enthält von Biegungen von einer ersten bis zu einer N-ten Biegung durch Auswählen jeder Biegung in der Abfolge der Arbeitsgänge auf der Grundlage der vorgeschlagenen Biegungen des vorgeschlagene Unterplanes, der jede vorgeschlagene Biegung begleitet, und der abgeschätzten Kosten, die mit jeder vorgeschlagenen Biegung verbunden sind.
Biegevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschätzten Kosten, die mit einer n-ten Biegung in der Abfolge der N-Biegungen verbunden sind, k-Kosten, berechnet auf der Grundlage einer abgeschätzten Zeitdauer aufweisen, die die Biegevorrichtung (10) benötigt, um einen oder mehrer Arbeitsgänge des Biegens zu vervollständigen.
Biegevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschätzten Kosten, verbunden mit einer n-ten Biegung in der Abfolge von N-Biegungen h-Kosten, berechnet auf der Grundlage einer abgeschätzten Gesamtgröße der Zeit t enthalten, die die Biegevorrichtung (10) benötigt, um einen oder mehrer Arbeitsgänge jeder der restlichen Biegungen der Biegeabfolge, die der n-ten Biegung folgt, abzuschließen.
Biegevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgang oder mehrere Arbeitsgänge einer festgelegten Biegung ein Bewegen des Werkstückes (16) von einer Werkzeugstationsanordnung einer vorhergehenden Biegung zu einer Werkzeugstationsanordnung bestimmten Biegung enthält.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgang oder mehrere Arbeitsgänge einer bestimmten Biegung, wenn die Biegevorrichtung (10) eingerichtet wird, ein Installieren einer zusätzlichen Werkzeugstationsanordnung beinhalten, die notwendig wird, um die bestimmte Biegung auszuführen.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgang oder mehrere Arbeitsgänge einer bestimmten Biegung ein Repositionieren des Erfassens des Werkstückes (16) durch einen Greifer (14), gehalten an dem Werkstück (16), vor dem Ausführen einer bestimmten Biegung beinhalten.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschlagene Einrichtung und die Erzeugungseinrichtung gemeinsam ein Biegeabfolge-Planungsmodul (72) aufweisen, und außerdem, wobei die Subplan-Einrichtung und die Abschätzungseinrichtung gemeinsam eine Mehrzahl von Expertenmodulen (80, 82, 84, 85) aufweisen.
Biegevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Expertenmodule (80, 82, 84, 85) jeweils eine Einrichtung zur Betätigung der Subplan-Einrichtung und der Abschätzungseinrichtung aufweisen, wenn die Vor schlagseinrichtung eine vorgeschlagene Arbeitsweise für das Ausführen des m-ten Vorganges innerhalb der Abfolge von Arbeitsschritten vorschlägt.
Biegevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Expertenmodule ein Halte-Expertenmodul (82) aufweist, das eine Einrichtung zur Betätigung der Subplan-Einrichtung hat, um einen vorgeschlagenen Halte-Subplan vorzusehen, der Informationen in Bezug auf einen Ort an dem Werkstück (16) enthält, an dem ein Greifer (14) das Werkstück (16) greifen kann, während die Biegungen der Biegeabfolge ausgeführt werden.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Expertenmodule ein Halte-Expertenmodul (82) aufweist, das eine Einrichtung zur Betätigung der Abschätzungseinrichtung hat, um die Haltekosten abzuschätzen, berechnet auf der Grundlage, ob ein Halten des Werkstückes (16), durch den Greifer (14) vor dem Ausführen einer bestimmten Biegung repositioniert werden muss.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Expertenmodule ein Werkzeug-Expertenmodul (80) aufweist, das eine Einrichtung zum Betätigen der Subplan-Einrichtung hat, um einen vorgeschlagenen Werkzeug-Subplan vorzusehen, der Informationen in Bezug auf eine Position entlang einer Werkzeugstufe, an der das Werkstück (16) in die Biegevorrichtung (10) geladen werden wird, um eine bestimmte Biegung auszuführen, enthält.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Expertenmodule ein Werkzeug-Expertenmodul (80) aufweist, das eine Einrichtung zum Betätigen der Abschätzungseinrichtung hat, um die Kosten abzuschätzen, auf der Grundlage einer Zeitdauer, die beim Einrichten der Biegevorrichtung (10) erforderlich ist, um eine zusätzliche Werkzeugstation zu installieren, die notwendig ist, um eine bestimmte Biegung auszuführen.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Expertenmodule ein Bewegungs-Expertenmodul (84) aufweist, das eine Einrichtung zum Betätigen der Abschätzungs einrichtung hat, um die Kosten abzuschätzen, auf der Grundlage einer berechneten Durchlaufzeit für das Bewegen des Werkstückes (16) von einer Werkzeugstationsanordnung für eine Biegung zu einer Werkzeugstationsanordnung für eine nächsten Biegung.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegeabfolge-Planungsmodul eine Einrichtung für das Abfragen jedes Expertenmodules für eine Subplan und die geschätzten Kosten aufweist, und wobei jedes der Expertenmodule eine Einrichtung für das Antworten auf eine Abfrage durch Zurückschicken einer Einsparungsliste zu dem Biegeabfolge-Planungsmodul aufweist, wobei die Einsparungsliste eine Liste von Namen von Attributen und Werte, die jeweils den Attributen entsprechen, aufweist, die durch das Biegeabfolge-Planungsmodul eingespart werden.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, außerdem gekennzeichnet durch eine Vorrangeinrichtung um vorgeschlagenen Biegungen in Übereinstimmung mit den Biege-Heuristiken Vorrang zu geben, die auf der Grundlage der Geometrie des Werkstückes (16) bestimmt werden.
Biegevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinrichtung einen Plan erzeugt, der eine Abfolge von Biegungen von einer ersten bis zu einer N-ten Biegung enthält, durch Auswählen jeder Biegung in der Abfolge von Arbeitsschritten auf der Grundlage dervorrangigen vorgeschlagenen Biegungen und des vorgeschlagenen Subplanes, der jede der vorgeschlagenen Biegungen begleitet.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 17, außerdem gekennzeichnet durch eine Vorrangeinrichtung für das Vorranggeben der vorgeschlagenen Biegungen in Übereinstimmung mit den Biege-Heuristiken, die auf der Grundlage der Geometrie des Werkstückes (16) bestimmt werden.
Biegevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrangeinrichtung eine Einrichtung zum Geben eines Discounts auf die abgeschätzten Kosten einer Biegung, die eine hohe Priorität hat, und zum Erhöhen der abgeschätzten Kosten für eine Biegung, die eine niedrige Priorität hat, aufweist.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, außerdem gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung für das Bestimmen der Zeit, die notwendig ist für, und die Durchführbarkeit von der Herstellung von einem oder von mehreren Teilen mit der Biegevorrichtung (10) auf der Grundlage des erzeugten Planes.
Biegevorrichtung nach Anspruch 20, außerdem gekennzeichnet durch eine Einrichtung für das Ausführen von Berechnungen der Herstellungskosten einer festgelegten Charge von Teilen auf der Grundlage der Zeit, die durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird.
Biegevorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, außerdem gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umgestalten des Teiles auf der Grundlage der Zeit- und der Durchführbarkeitsbestimmungen, die durch die Bestimmungseinrichtung vorgenommen werden.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 22, außerdem gekennzeichnet durch eine Einrichtung für das Planen der Produktion mit der Biegevorrichtung in Abhängigkeit von der bestimmten Zeitgröße für das Herstellen eines oder mehrerer Teile.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagseinrichtung eine Einrichtung für das Vorschlagen von Biegungen zwischen dem vollständigen Satz von N Biegungen, die noch verbleiben, aufweist.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagseinrichtung eine Einrichtung für das Vorschlagen von Biegungen unter dem vollständigen Satz von N Biegungen, die noch verbleiben, aufweist, abzüglich der Biegungen, die infolge von Beschränkungen blockiert werden.
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagseinrichtung eine Einrichtung für das Vorschlagen aufweist; für einen m-ten Arbeitsschritt, ein Repositionieren des Erfassens des Werkstückes (16) durch den Greifer (14).
Biegevorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 26, außerdem gekennzeichnet durch eine Einrichtung für das Repräsentieren des m-ten Arbeitsschrittes innerhalb der Abfolge von Arbeitsgängen, als einem m-ten Niveau einer Suchhierarchie.