Procedimiento y dispositivo para el corte mecánico de piezas en placa.

Procedimiento para el corte mecánico de una pieza de trabajo en forma de placa,

que incluye un registro ópticosin contacto de la posición y/o la geometría y/o las dimensiones de la pieza de trabajo mediante una cámara yuna evaluación mediante procesamiento de imágenes, caracterizado porque el registro incluye un paso deprocedimiento para la localización aproximada de un lateral de la pieza de trabajo, operando la cámara en unprimer modo de servicio de menor resolución óptica, y un segundo paso de procedimiento para determinar losdatos de posición exactos del lateral localizado de la pieza, operando la cámara en un segundo modo detrabajo de mayor resolución óptica, incluyendo el registro los siguientes pasos de procedimiento:

a) posicionar la cámara de modo que se obtiene una imagen de una primera superficie parcial de la piezade trabajo;

b) ajustar los parámetros de registro de la cámara correspondientes al primer modo de operación demodo que la imagen presenta un alto nivel de blanco con una mayoría de píxeles blancos, y evaluar laimagen, obteniendo un primer grupo de datos de imagen y posición;

c) desplazar la cámara en el primer modo de operación en una dirección de desplazamientopredeterminada a lo largo de un recorrido de desplazamiento predeterminado, de modo que seobtiene una imagen de otra superficie parcial actual, desplazada con respecto a la superficie parcialprecedente, y que se solapa con ésta en una zona de solapamiento, y evaluar la imagen, obteniendoun grupo actual de datos de imagen y posición;

d) ajustar los datos de imagen del grupo precedente y actual o evaluar los datos de imagen únicamentede la superficie parcial actual para comprobar si el nivel de blanco de la imagen de la superficie parcialactual es inferior o no a un valor límite relativo o absoluto predeterminado; y entonces

e) eventualmente, en caso de respuesta negativa, continuar el desplazamiento de la cámara en el primermodo de operación en la dirección de desplazamiento predeterminada y a lo largo del recorrido dedesplazamiento predeterminado, y repetir iterativamente los pasos de procedimiento c) y d) para elregistro y la evaluación de los datos de imagen de al menos otra superficie parcial actual;

f) en caso de respuesta afirmativa, ajustar segundos parámetros de registro que corresponden alsegundo modo de operación de la cámara y que posibilitan una mayor resolución de imagen encomparación con los primeros parámetros de registro, generar una imagen de mayor resolución de lasuperficie parcial con un nivel de blanco inferior al valor límite y evaluar la imagen con respecto a laposición de un lateral de la pieza de trabajo.

Procedimiento y dispositivo para el corte mecánico de piezas en placa

La invención se refiere a un procedimiento para el corte mecánico de piezas de trabajo en forma de placa que incluye un registro óptico de la posición y/o la geometría y/o las dimensiones de la pieza de trabajo gracias a una cámara sin que ésta esté en contacto con la pieza, y evaluación posterior mediante el procesamiento de imágenes (véase el documento EP-A-1 342 527) .

La invención también se refiere a un dispositivo para el corte mecánico de piezas de trabajo en forma de placa que incluye una cámara sin contacto para registrar de forma óptica la posición y/o la geometría y/o las dimensiones de la pieza de trabajo, así como a un dispositivo de evaluación que realiza un procesamiento de los datos de imágenes registrados con la cámara.

A continuación se explican más detalladamente los procedimientos y dispositivos conocidos en el estado actual de la técnica y las desventajas de los mismos con referencia a la Figura 3.

La Figura 3 muestra el reconocimiento de la posición y el tamaño de una placa rectangular 31 con respecto al sistema de coordenadas de la máquina 32. En primer lugar se determina el ángulo a, que define la posición de los ejes principales de la placa en relación con el sistema de coordenadas de la máquina 32.

Para ello se requieren dos puntos P1 y P2 que se encuentran en el mismo lateral 33 de la placa 31.

Para determinar un punto de esquina 37 de la placa 31 se requiere un tercer punto P3, que se encuentra en el otro lateral 34 del punto de esquina 37 a determinar. El punto de esquina 37 se encuentra en la intersección de los laterales 33, 34.

Para determinar el ancho y el tamaño de la placa 31 se deben localizar otros puntos P4 y P5 en los otros laterales.

Para registrar los puntos P1 a P5 se conocen numerosos métodos. En el caso más sencillo, el registro se realiza manualmente. Sin embargo, este método es impreciso y requiere mucho tiempo.

Para registrar de forma automática los puntos P1 a P5, un sensor mecánico u óptico de registro puntual se desplaza en cada caso desde un punto predeterminado de la placa en la dirección del eje X o Y hasta que se detecta la “pérdida” de la placa 31. Después se vuelve a desplazar el sensor a una velocidad más lenta en sentido contrario hasta que reconoce de nuevo la presencia de material. Sin embargo, la señal del sensor está expuesta a perturbaciones. En particular, el apoyo de la placa, que en general es una rejilla, influye en el sensor.

Para medir objetos también se utilizan costosos aparatos de registro de coordenadas. En la mayoría de los casos, éstos consisten en tres ejes de desplazamiento montados de tal modo entre sí que constituyen un sistema de coordenadas cartesianas. Normalmente, la posición de los ejes de desplazamiento individuales se determina mediante un sistema de medición de longitudes en cada caso. En el aparato de medición de coordenadas descrito en el documento DE 39 411 44 A1, varias cámaras de vídeo giratorias registran la geometría del componente a procesar.

El documento DE 100 16 195 A1 da a conocer otro aparato de medición de coordenadas para medir ópticamente objetos usando una cámara y una unidad de iluminación. La cámara toma una imagen del objeto a medir a contraluz de la unidad de iluminación, estando dispuesto el objeto entre la unidad de iluminación y la cámara de modo que tapa parte de los rayos de luz de la unidad de iluminación que inciden sobre la cámara. Esta disposición genera una imagen de alto contraste que facilita la evaluación mediante procesamiento digital de la información obtenida de la imagen. Como fuente luminosa se utilizan láseres o diodos luminosos.

Una medida exacta de objetos mediante los métodos conocidos requiere un costoso ajuste, emplear mucho tiempo y mantener los parámetros ambientales constantes durante el proceso de medida. Sin embargo, esta constancia no se puede asegurar sin más en el caso del oxicorte de piezas de trabajo bajo condiciones de producción en las fábricas. Por ejemplo, la iluminación de la pieza de trabajo puede variar continuamente debido al movimiento de personas y máquinas en el entorno. Además, en general el largo tiempo necesario bajo las condiciones de producción no es aceptable.

La invención tiene por objeto proponer un procedimiento que, requiriendo poco tiempo, posibilite un reconocimiento preciso y reproducible de la posición y/o la geometría y/o las dimensiones de una pieza de trabajo a procesar (también bajo condiciones de producción) , así como proporcionar un dispositivo adecuado para ello.

Es conocido el método de digitalizar dibujos industriales y cargar los datos en el control de máquina. Con ayuda de un fotoscopio se recorre el contorno registrado, éste se carga en el control de máquina en forma de coordenadas x e y, y éstas se agrupan formando una sección del componente. Sin embargo, este método es muy lento e impreciso y sólo permite registrar contornos exteriores.

También se digitalizan trozos de placas de modo similar. En este caso, se determinan manualmente unos puntos del contorno del trozo de placa y los datos se cargan en el control de máquina y se reúnen generando un trozo de placa. Sin embargo, este método es impreciso, requiere mucho tiempo y no permite registrar contornos circulares ni contornos interiores.

Por consiguiente, la invención también tiene por objeto proponer un procedimiento mejorado para digitalizar dibujos industriales y piezas de placa.

Este objeto se resuelve de acuerdo con la invención mediante un procedimiento conforme a la reivindicación 1.

En el procedimiento según la invención, el registro de la posición y los contornos de una pieza de trabajo se lleva a cabo mediante una cámara y por procesamiento de imágenes. Para detectar un lateral de una pieza de trabajo, la zona de enfoque de la cámara se desplaza sobre la superficie de la pieza de trabajo. En general, la cámara se mueve sobre la superficie de la pieza de trabajo, pero también puede estar montada de forma estacionaria.

La localización aproximada del lateral de la pieza de trabajo se realiza en un primer modo de servicio donde la cámara opera a poca resolución. Esto permite una exploración rápida de la superficie, a la que en adelante también se hace referencia como “desplazamiento de búsqueda”. Cuando se localiza así un lateral de la pieza de trabajo, la cámara se conmuta a un segundo modo de operación de mayor resolución óptica, tomándose una imagen del área correspondiente a mayor resolución. Esta imagen se evalúa mediante evaluación de imágenes. Esta mayor resolución posibilita reconocer la posición exacta del lateral correspondiente y, con ello, también del ángulo de posición a con respecto al sistema de coordenadas de la máquina.

El resto de los laterales y esquinas se pueden determinar del mismo modo, tal como se ha explicado anteriormente en relación con la descripción de la Figura 3. Sin embargo, el procedimiento según la invención posibilita otro modo de proceder más rápido, ya que, después de localizar un lateral de la pieza de trabajo, la cámara o la zona de enfoque de la cámara se puede desplazar a lo largo del lateral hasta una esquina y desde ahí a lo largo de todo el contorno, para detectar el contorno de la pieza de trabajo con gran rapidez. Por consiguiente, el reconocimiento completo de la posición y de los laterales de la pieza de trabajo es resultado de una sucesión de desplazamientos de búsqueda, toma de imágenes y evaluaciones.

El procedimiento es esencialmente independiente del material de la pieza de trabajo y es adecuado, por ejemplo, para piezas de trabajo de metal, plástico, madera, cerámica o vidrio.

Preferentemente, con la cámara en el segundo modo de operación se toma una imagen de mayor resolución óptica en el área del lateral localizado de la pieza de trabajo, evaluándose esta imagen mediante procesamiento de imágenes.

Así, la cámara o la zona de enfoque de la cámara se posiciona primero sobre la superficie de la pieza de trabajo, obteniéndose una imagen de una primera superficie parcial. En este proceso, la cámara está ajustada o se ajusta en el primer modo de operación de modo que la superficie de la pieza de trabajo aparece esencialmente blanca (y en un caso ideal completamente blanca) . Esto... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el corte mecánico de una pieza de trabajo en forma de placa, que incluye un registro óptico sin contacto de la posición y/o la geometría y/o las dimensiones de la pieza de trabajo mediante una cámara y una evaluación mediante procesamiento de imágenes, caracterizado porque el registro incluye un paso de procedimiento para la localización aproximada de un lateral de la pieza de trabajo, operando la cámara en un primer modo de servicio de menor resolución óptica, y un segundo paso de procedimiento para determinar los datos de posición exactos del lateral localizado de la pieza, operando la cámara en un segundo modo de trabajo de mayor resolución óptica, incluyendo el registro los siguientes pasos de procedimiento:

a) posicionar la cámara de modo que se obtiene una imagen de una primera superficie parcial de la pieza de trabajo;

b) ajustar los parámetros de registro de la cámara correspondientes al primer modo de operación de modo que la imagen presenta un alto nivel de blanco con una mayoría de píxeles blancos, y evaluar la imagen, obteniendo un primer grupo de datos de imagen y posición;

c) desplazar la cámara en el primer modo de operación en una dirección de desplazamiento predeterminada a lo largo de un recorrido de desplazamiento predeterminado, de modo que se obtiene una imagen de otra superficie parcial actual, desplazada con respecto a la superficie parcial precedente, y que se solapa con ésta en una zona de solapamiento, y evaluar la imagen, obteniendo un grupo actual de datos de imagen y posición;

d) ajustar los datos de imagen del grupo precedente y actual o evaluar los datos de imagen únicamente de la superficie parcial actual para comprobar si el nivel de blanco de la imagen de la superficie parcial actual es inferior o no a un valor límite relativo o absoluto predeterminado; y entonces

e) eventualmente, en caso de respuesta negativa, continuar el desplazamiento de la cámara en el primer modo de operación en la dirección de desplazamiento predeterminada y a lo largo del recorrido de desplazamiento predeterminado, y repetir iterativamente los pasos de procedimiento c) y d) para el registro y la evaluación de los datos de imagen de al menos otra superficie parcial actual;

f) en caso de respuesta afirmativa, ajustar segundos parámetros de registro que corresponden al segundo modo de operación de la cámara y que posibilitan una mayor resolución de imagen en comparación con los primeros parámetros de registro, generar una imagen de mayor resolución de la superficie parcial con un nivel de blanco inferior al valor límite y evaluar la imagen con respecto a la posición de un lateral de la pieza de trabajo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara en funcionamiento en el segundo modo de operación de mayor resolución óptica genera una imagen de la zona del lateral localizado de la pieza de trabajo, evaluándose la imagen mediante procesamiento de imágenes.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros parámetros de registro de la cámara en el paso de procedimiento b) se ajustan de modo que la imagen muestra un nivel de blanco con al menos un 80%, preferentemente al menos un 90%, de píxeles blancos.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 o 3, caracterizado porque, en caso de respuesta afirmativa, el paso de procedimiento f) va precedido de una medida en la que las áreas superficiales de la imagen con píxeles preponderantemente negros se ocultan ópticamente o mediante cálculo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 3 o 4, caracterizado porque, en caso de respuesta afirmativa, el paso de procedimiento f) va precedido de una medida en la que la cámara se mueve hacia atrás en sentido contrario al sentido de desplazamiento hasta la superficie parcial con un nivel de blanco inferior al valor límite.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 3 a 5, caracterizado porque el movimiento de la cámara según el paso de procedimiento c) tiene lugar a una velocidad de desplazamiento de al menos 20 m/min, preferentemente al menos 35 m/min.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 3 a 6, caracterizado porque el valor límite según el paso de procedimiento d) se ajusta de forma variable en función del nivel de blanco de la imagen de la superficie parcial anterior.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como cámara se utiliza una cámara de escala de grises.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en el primer modo de operación, la abertura de la cámara se ajusta de modo que se obtiene una profundidad de campo de al menos 20 mm, preferentemente al menos 30 mm.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza una cámara con zoom automático.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara es regulable en altura.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza una cámara con un objetivo gran angular.