CN101628388B - 用于对工具机进行校准的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对工具机进行校准的装置。对于工具机尤其手持式的构造为刺锯(2)的工具机(1)来说，设置用于校准的装置，并且此外本发明涉及一种探测方法，该探测方法尤其也可以结合工具机用于在不稳定的背景中识别标记。

Description

用于对工具机进行校准的装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于对工具机尤其对手持式工具机进行校准的装置。

背景技术

前面所述类型的工具机也从实践中以锯子的形式得到公开，所述锯子设有无接触地工作的辅助装置，用于使其由锯片构成的工具对准作为工作行程设定值的在工件侧预先给定的划线。

这样的辅助装置比如用激光辐射器来工作，所述激光辐射器的激光线对准所述划线，用于方便使用者沿所述划线导引工具机尤其也方便使用者在所述划线上锯开相应的工件，因为并非少见的是，工具在工件上的定位点对使用者来说很难看清。用传感技术控制的自主工作的辅助装置也得到公开。

在使用辅助装置的情况下成功工作的前提是，该辅助装置相对于工具机尤其相对于其工具的位置得到精确定向，这在现代的工具机上尤其也由于大量集成在所述工具机中的功能和可调节性绝对不是理所当然的事，尽管在制造时进行了相应的检查。此外，运行中的磨损和损坏会导致变化，这些变化会对位置精确度且由此也对工作结果产生不好的影响。

发明内容

本发明的任务主要是，提供一种开头所述类型的用于对工具机进行校准的装置，该装置可以以简单的方式因此也可以由外行作为使用者来操纵。

如果用权利要求1所述特征来达到这一点，那么所述校准装置就设置用于工具机的底脚件的校准固定座，利用所述校准固定座来模拟工件，所述辅助装置必须对准所述工件的划线。所述工具机的底脚件相对于所述校准固定座位置固定地得到固定，并且所述校准固定座类似于工件侧的划线具有标记线，由此可以轻易地对所述辅助装置对准划线的情况进行检查，并且由此也可以轻易地检查工具相对于划线的位置以及所述工具机的底脚件相对于该工具机的上部结构的对准。

所述校准固定座由此在功能上形成矫形板，该矫形板的边缘优选形成用于所述底脚件的侧面导向件，从而结合所述校准固定座的转接件(Adapterelement)在工具固定座中的啮合在校准固定座和工具机之间提供一种几乎不会因使用错误而产生不好影响的、根据位置和方向得到固定的连接。

此外，因为所述转接件和标记线处于底板的空出的区域中，光学的和/或传感技术的辅助装置对准所述空出的区域，所以对于工具机来说相对于所述底板以及相对于校准固定座产生相同的关系，从而相对于所述底板以相同的方式存在着相对于校准固定座进行的校准结果并且由此对工作过程来说也继续存在着该校准结果。

所述用于对准工件侧的预先给定的划线的辅助装置在按本发明的解决方案中有利地包括用于检查所述划线的位置并且也优选用于检查所述划线的可识别性的探测单元。所述探测单元有利地与用于调节工具且使工具对准所述划线的触发机构相连接，从而至少关于所述工具对准划线的情况可以使校准自动化，必要时也在使用者方面通过按钮揿压来触发校准，但不必通过使用者方面对机器的干涉来进行。

对工具机进行按本发明的校准不与昂贵的装置相关联，而是可以在不动用其它装置的情况下用校准固定座来实现，该校准固定座优选构造为具有在纵侧突起的边缘界限的板，所述标记线相对于所述边缘界限在纵向中心延伸，并且所述尤其具有销栓形的外形的转接件也布置在纵向中心。由此能够由便宜的材料以简单的制造方法来一体地制造所述校准固定座，最后甚至能够将所述校准固定座构造为纸板模板(Kartonschablone)。

优选所述边缘界限由所述校准固定座的纵侧的边缘构成，从而在所述板的承载能力较小时也获得必要的刚度和形状稳定性。这种结构的校准固定座尤其也构成在出售工具机时附送的附件，该附件能够使使用者进行产品检查并且必要时尤其在具有自动化的可调整性的情况下能够独立实施和检验校准。

在所述用于校准工具的装置的按本发明的结构中，在校准时可以如此简单地掌握方法流程，从而几乎杜绝了错误。

此外，本发明涉及一种用于运转工具机的方法，所述工具机装备着用于以传感技术对工件侧的划线的可识别性和位置进行检查的探测单元。如果所述校准装置尤其从所述校准固定座方面在所述探测单元的观察面中不仅包含相应于所述划线的标记线而且也包含探测图案(Detektionsmuster)，那么在此结合用于进行前述类型的校准的装置也获得所述探测单元的检查的可能性，所述探测图案能够在校准时也在结合实际的情况下进行与此有关的功能的检查。

在所谈及的按本发明的用于运转工具机的方法中，在观察面中尤其在探测面中将基准线上的为所述探测单元给定的对比过渡区域尤其跳跃式的对比过渡区域作为对比点来检测。因此也可以在对比点中在所述划线相对于环境的对比过渡区域的范围内检测所述划线的宽度，所述对比点根据所述划线的宽度彼此隔开，这就能够以高精确度将在所述划线的宽度范围内彼此对置的对比点之间的平均值作为用于工具的定位点来检测并且由此在利用这种方法的情况下以所描述的方式对工具机进行校准。

对于实践来说，尤其重要的是，在按本发明的方法中产生一种简化的解决途途使对于所述划线的探测来说不重要的对比点隐去，方法是将两个对比点之间的相应于所述划线的宽度的间距用作使处于划线之外的对比点隐去的过滤标准。由此在划线之外的通过所述探测单元检测的探测表面中的表面结构在很大程度上不含对比过渡区域，这改进了所述划线相对于背景的对比，特别是将对所述对比来说决定性的参数调节到所述划线相对于环境的最大对比度仍处于本发明的范围内。

如果在所述方法的范围内发现，尽管对所述对对比来说决定性的参数进行了优化还没有达到所述划线的对所述工具机的可靠控制来说所必需的清晰度，那么这个功能就不激活，并且必要时中断半自主的工作流程，在紧急情况下也断开工具机。

如果从所述校准固定座方面在所述探测单元的观察区内尤其在探测面中设置了相应的结构图案，也可以在本发明的范围内在校准工具机时对这种方法进行检查。在符合功能的方法流程中，在实际上以缩减到所述划线的方式来检测所述结构图案，并且作为结果该结构图案由此使工具对准设置在所述校准固定座上的标记线，所述标记线则用作用于所述工具的理论的定位点。

按本发明的方法结合工具机尤其也结合刺锯的使用而特别有利，在所述工具机中，工具(在使用刺锯的情况下是锯片)通过围绕着自身纵轴线的扭转依赖于通过所述探测单元关于所述划线的走向获得的调整参数通过布置在后面的计算器件、控制器件及调整器件来对准所述划线(比如通过基准线进行零点调节)，并且所述工具机能够实现自主的尤其半自主的运行，在这种运行中通过工具在跟随所述划线的情况下来引导工具机并且在这种运行中使用者仅仅必须承担工具机的支撑。

以下做法也处于本发明的范围内，即仅仅模拟地示出相应的探测图案因此也示出相应的划线，因此尤其比如在利用LCD(液晶显示屏)或者OLED(有机发光二极管)工艺的情况下在显示屏上示出所述探测图案和划线。这提供了示出极为不同的样式和几何形状并且立即在其对***的影响方面对其进行记录和/或评估的可能性。尤其一种这样的处理方式比如在校准锯子尤其手持式刺锯时提供了在校准时握紧所述锯子的可能性，因为在工作过程中的情况倒转时也可以在显示屏上显示活动的图像。

附图说明

其它优点和有利的实施方式可从其它的权利要求、附图说明及附图中获得。其中：

图1是手操纵的刺锯形式的工具机处于其相对于工件的工作位置中的示意图，

图2是底板的被按图1的刺锯的锯片从中穿过的空出的区域的示意俯视图，

图3是刺锯连同校准装置的分配给该刺锯的底板的校准固定座的简化的示意图，

图4是具有结构化的比如有纹理的上侧面以及在该上侧面上延伸的划线的工件的俯视图，其中表面中的通过表面结构以及通过所述划线产生的对比过渡区域作为对比点进行检测，

图5是类似于图4的示意图，在该示意图中在所述划线的环境中对该划线的走向及其宽度来说不重要的对比点被隐去并且还仅仅检测所述划线相对于背景的对比过渡区域并且所述对比过渡区域通过在划线的边缘侧示出的对比点清楚地示出，以及

图6和7是按本发明的探测方法的框图。

具体实施方式

图1示出了刺锯2的形式的工具机1。所述刺锯2具有外壳3并且通过底板4形式的底脚件48得到支撑。所述底板4通过沿所述刺锯2的纵轴线12方向延伸的回转轴14与所述外壳3或者说被该外壳3包围的机组及部件相连接并且在运行中以能够移动的方式将所述刺锯2支撑在工件5上。作为工具7，所述刺锯2具有锯片8。

在此用6表示在直锯时相应于锯切方向的工作方向，该工作方向相应于所述刺锯2的纵轴线12的延伸方向并且在直锯时所述锯片8的平面也沿该工作方向延伸。

所述锯片8在空隙27的区域中穿过所述底板4，该空隙27沿工作方向6在所述锯片8的工作区9前面圈定了探测面10。

所述外壳3在其上面的与底板4对置的区域中具有把手件11并且关于工作方向6在前面逐渐过渡到端壁区域13中，该端壁区域13向下在凹进的台阶17中慢慢结束。工具固定座18处于所述台阶17的下方的区域中，该工具固定座18将锯片8与未示出的升降杆相连接，通过所述升降杆可以沿箭头19的方向以往复直线运动的方式驱动所述锯片8并且可以沿箭头21的方向以围绕着锯片8的旋转轴线23调节的方式来导引该锯片8。

此外，图1还示出了伺服驱动装置20，通过该伺服驱动装置20可以在这里未示出的围绕着横向于所述旋转轴线23处于所述工具固定座18上方的回转轴能够回转地支撑所述锯片8及所属的未示出的升降杆的情况下沿如通过箭头24示出的锯切方向以往复直线运动的方式来驱动所述锯片8。

在外壳3上以相对于所述把手件11从下面作用的方式设置了开关装置15，通过该开关装置15对机器进行通常的接通和断开。此外，在所述外壳3的侧壁区域中在16处示出了转换机构，通过该转换机构可以调节不同的运行方式，所述运行方式可以在所述刺锯2的所描述的结构上得到实现。

此外，所述刺锯2优选设有照明装置22，该照明装置22能够照亮工作区9并且也优选照亮处于该工作区9前面的工件侧的工作区域并且该照明装置22布置在所述端壁区域13到台阶17的过渡区域中。优选在该区域中也设置辅助装置50，该辅助装置50以无接触工作的方式使所述刺锯2或者说其锯片8对准划线26。尤其探测单元28的由摄像机构成的传感器30属于所述辅助装置50，所述探测单元28与信号处理单元29处于连接之中，所述信号处理单元29则访问计算单元31和控制单元32，通过所述计算单元31和控制单元32尤其在考虑通过探测单元28检测到的实际状况的情况下来为锯片8形式的工具7致动不同的驱动装置和/或触发机构。

在所述刺锯2的可能的运行方式之一也就是标准运行中，所述锯片8沿所述刺锯2的纵轴线12的方向定向并且沿箭头19的方向以往复直线运动的方式被驱动。一种另外的运行方式是摆动往复直线运行(Pendelhubbetrieb)，在所述摆动往复直线运行中通过所述伺服驱动装置20将沿箭头24的方向的摆动往复直线运动叠加在所述锯片8的沿箭头19的方向的往复直线运行上。在一种另外的运行方式即所谓的滚动模式(Scrolling-Modus)中，所述刺锯2通过所述锯片8围绕着其旋转轴线23的扭转来对准相应预先给定的工作轨迹(Arbeitsbahn)，比如对准划线26。这可以用手但尤其依赖于通过所述探测单元28在跟踪所述划线26的情况下检测到的并通过所述信号处理单元29求得的调节值来进行，从而获得半自主的运行方式，在该运行方式中使用者还仅仅必须承担所述刺锯2的支撑工作。

在图2中示出，通过所述探测单元28或者说其尤其构造为摄像机的传感器30来检测探测面10，划线26穿过该探测面10延伸，其中根据对所述锯片8围绕着旋转轴线23的扭转来说在实际上尤其能够利用的旋转角来绘出回转区域25。用于所述锯片8的允许的旋转角关于纵轴线12可达到大约+/-30°。

大量的不仅在驱动侧方面而且在所述刺锯2的底板4和通过该底板4得到支撑的外壳侧的结构之间的连接方面的可调节性使得相对于相应通过额定值预先给定的调节位置出现偏差，要么早已在制造的范围内要么通过所述刺锯的由运行引起的磨损或错误的操作出现这种偏差，这种错误的操纵会相应地损坏所述刺锯。

为了在这里能够简单地进行检查和校准，按本发明如在图3中示出的一样设置了具有校准板34形式的校准固定座49的校准装置33，所述底板4应该相对于所述校准板34位置固定且位置定位地进行布置，更确切地说对准设置在所述校准板34上的标记尤其标记线35。所述标记线35关于实际的运行相应于工件侧的划线，所述工具在使用刺锯2的情况下也就是其锯片8对准所述划线。根据这种定向，所述校准板34设有突起的与标记线35对齐的转接件36，该转接件36优选构造为销栓37尤其构造为分级的销栓37，并且该转接件36在所述底板4安放在所述校准板34上时啮合到所述工具固定座18中，从而相对于所述校准板34获得所述刺锯2的定位，所述定位相应于所述锯片8在实际运行中相对于工件5的作用位置，因而在被校准的刺锯中产生得到校正的零位。

侧面导向件38设置在所述校准板34的边缘侧上并且尤其可以由向上弯曲的边缘区域或者也可以由形成箱形轮廓的边缘区域构成，结合通过所述侧面导向件38对所述底板4进行的纵侧导引，由此提供形状稳定的和简单的校准装置33。利用该校准装置33，可以以简单的方式来对相应的工具机1这里是刺锯2的最主要的机械元件也就是底板4和通过该底板4得到支撑的被外壳3所包围的机组单元连同工具固定座18进行检查，检查相互间位置正确的定向和对应关系，这尤其也可以在生产以外也就是在作为使用者的客户处进行。

如果所述工具机1在本实施例中也就是按图1的刺锯2额外地装备着另外在图2中示意地通过其传感器30的位置来表示的探测单元28，那么在将所述刺锯2定位在校准板34上时就产生标记线35在探测面10中的位置。如果所述探测面10的被按图2的刺锯2的纵轴线12所覆盖的中心线与所述标记线35重合，那么在校准的范围内传感机构也就是尤其比如作为传感器30使用的摄像机的位置正确的定向就得到确认。所述工具固定座18的相应的象征性地示出装在该固定座中的工具的位置的标记能够通过所述信号处理单元29乃至相应的伺服驱动装置同时对拍摄用的传感器30也就是摄像机的信号链进行检查，从而也可以关于所述工具7也就是锯片8的定向对所述刺锯2进行检查和调节，必要时进行再调整，其中原则上在本发明的范围内以纯粹传感技术也就是通过软件参数来检查校准以及实施校准，并且实际上仅仅在出现相应的机械故障时才考虑除此以外的机械干预。

重要的是尤其结合工具机1尤其是刺锯2进行这样的连续的校准，利用所述刺锯2也应该在困难的工作及视觉条件下精确地跟踪划线26并且所述刺锯2因此不仅仅要求所述工具7精确地对准其相应预先给定的零位，而且也应该在所述划线26的中间跟踪该划线26。这意味着，在困难的视觉条件下必须对划线的轮廓进行相应的检测，用于能够在信号处理的过程中通过所述探测单元28来相应地使工具7对准所述划线26的如此检测到的中心。

此外，为能够实现这一点本发明也涉及一种用于运转工具机的方法以及一种探测方法，在所述探测方法中不管困难的视觉情况和对比情况来检测所述划线26的边缘侧的界限，由此如借助于图4和5以及按图6和7的框图所解释的一样提供以计算的方法来预先给定相应的线条中心的前提，其中图6和7在框图中示出了基本的方法流程。

图4和5示出了划线39的不同区段在背景40或者说41上的走向。按图4的背景40相应于对于划线39有干扰性的具有纹理、脏物、模糊不清的轮廓和类似物的环境。

由此获得大量的对比过渡区域，所述对比过渡区域在使用这里作为前提的比如通过行扫描传感器(Zeilensensor)实现的摄像技术时沿相应的扫描线43作为对比点44来示出。所述划线39相对于背景的边缘在相应的扫描线43上仍然具有足够的对比度时作为对比点来绘出，在此用45或者说46来表示所述对比点。

被分配给扫描线43的在所述划线29的边缘侧上彼此对置的对比点45和46由此形成数值对，并且对相应的数值对来说所述对比点44、45沿划线39彼此间处于大致相同的间距。在保持所述划线39的走向的情况下，可以由此沿划线39确定对比点44、45的平均间距，并且由此也确定所述划线39的图像中心，所述工具也就是锯片8应该在其零位中或者在其相应所要求的角度位置中对准该图像中心来放置。

为了尽管存在所述背景的干扰性的结构也能够相应地检测所述划线39，有利的是，使那些不是基于所述划线39和背景之间的相应的对比度而是基于其它类型的不规则性的对比点44隐去。这可以在按本发明的方法的范围内通过以下方式来达到，也就是将必要时预先给定的、按具体情况也可以通过所述数值对(对比点45、46)确定的线条宽度用作过滤标准。由此省去处于所述划线39的环境中的对比点44的尺寸的显示，从而获得假设的背景，所述划线39相对于该假设的背景清楚显现出来。此外，可以向其它的影响对比度的参数比如照明、增益、白平衡施加影响。因此，比如在白平衡不起作用时浅色的纹理可以通过非常明亮的照明来叠化(überblenden)并且由此在实际上使其对于作为传感器30的摄像机来说看不见。

如果尽管使用所述方法也没有可靠地突出任何划线，也就是轨迹识别(Bahnerkennung)没有达到目的，那就有利地切断基于轨迹识别的控制功能，因此比如在半自主地工作的***中自动地在机器侧使所述工具7对准预先给定的但是未被识别的划线39。

在按本发明的校准的范围内，同样可以对按本发明的方法进行检查，更确切地说比如借助于至少一个相对于校准板34上的标记线35预先给定的图案背景进行检查，所述图案背景最后只有在按方法已经突出显示所述标记线35并且由此使其对所述***来说能够识别时才允许足够清楚地识别所述预先给定的标记线35。这样的检查也可以单独地必要时借助于不同的以能够更换的方式布置在校准板34上的图案来进行。

图6在框图中示出了按本发明可以半自主地运转的刺锯2的工作原理，其中在接下来的与此有关的解释中应该参照关于图1到5所作的解释并且再次用50表示辅助装置，该辅助装置在此包括用于对工件侧的实际状况进行检测的传感机构51以及数据处理机构52。作为传感机构51，可以如关于图1所解释的一样比如设置摄像机形式的传感器30，或者也可以如关于图4和5所解释的一样设置行扫描传感器。由所述传感机构51检测到的数据在关于图1由计算单元31构成的数据处理机构52中得到处理，并且此外被输入选择单元53，在所述选择单元53中，只要有意义或者有必要，就在询问和评估件54中为相应的目的对这些数据进行可信度检查，检查其是否适合作出结论。

在此，尤其是借助于预先给定的询问标准来检查所述数据是否适合对划线39进行探测，所述询问标准在图7中通过提问单元56的问题区55来表示。这样的询问标准尤其比如是属于数值对的对比点45、46彼此间的间距和/或不同数值对的彼此相应的对比点45、46的位置，使得这些对比点形成所述划线39的边缘侧的迹线。在考虑这些以及其它的询问标准的情况下，在评估单元57中比如借助于模糊逻辑从全部被识别的对比点44中在其是否适合于确定划线39方面作出选择。在如此确定的划线39的基础上，在使其它的对比点44隐去的情况下，确定划线39的对比点45、46形成数值，所述数值通过在图7中示出的输出件58输入具有触发机构60的控制和调整单元59和使用者侧的操作单元61。通过所述触发机构60将作为工具7属于刺锯2的锯片8调节到相应于划线39的工作方向，通过所述操作单元61则在显示屏62上为使用者显示从工作实际状况中产生的操作提示。

此外，在所述操作单元61中，为输入使用者侧的设定值比如为接通和切断所述刺锯2而设置了开关装置63。该开关装置63的信号不需要评估，相应的情况必要时也在对安全来说重要的如可以通过所述传感机构51来检测并且比如从使用者侧对所述工作区9的干涉中产生的一样的因素方面适用。在这样的情况中，所述选择单元53由此仅仅形成信号链中的一个连接元件，通过所述信号链应该使所述刺锯2的其它的部件和/或机组比如其驱动马达作出响应。在这样的情况中不必经过所述询问和评估件54，并且可以如在图7中示出的一样通过括号64(Klammer)来跨接。

Claims (18)

1.用于对工具机进行校准的装置，所述工具机相应地具有有待在工件侧放置的底脚件(48)和工具固定座(18)并且设有无接触地工作的用于对准在工件侧预先给定的划线(26)的辅助装置，其特征在于，所述校准装置(33)具有校准固定座(49)，该校准固定座(49)则具有有待***工具固定座(18)中的转接件(36)、相应于工件侧的划线(26)的标记线(35)以及用于所述底脚件的侧面导向件(38)。

2.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述校准固定座(49)构造为校准板(34)，该校准板(34)具有作为侧面导向件(38)的侧面边缘。

3.按权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述标记线(35)相对于所述转接件(36)和侧面导向件(38)处于纵向中心。

4.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述转接件(36)由支承销栓(37)构成。

5.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述辅助装置是光学的和/或传感技术的辅助装置(50)，并且所述标记线(35)处于探测面(10)中，该探测面(10)相应于所述底脚件(48)的空出的区域，所述光学的和/或传感技术的辅助装置(50)对准所述探测面。

6.按权利要求5所述的装置，

其特征在于，所述辅助装置(50)包括用于对所述划线(26)的位置和/或所述划线(26)的可识别性进行检查的探测单元(28)。

7.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述工具机是手持式工具机(1)。

8.按权利要求4所述的装置，

其特征在于，所述支承销栓(37)分级地构成。

9.用于按权利要求1到8中任一项所述的用于校准工具机的装置(33)的校准固定座，

其特征在于，所述校准固定座(49)构造为校准板(34)，该校准板(34)具有纵侧的侧面导向件(38)、相对于所述侧面导向件(38)在纵向中心延伸的标记线(35)和布置在纵向中心的相对于所述校准板(34)突起的销栓状的转接件(36)。

10.按权利要求9所述的校准固定座，

其特征在于，所述侧面导向件(38)由所述校准板(34)的纵侧的边缘构成。

11.按权利要求9或10所述的校准固定座，

其特征在于，所述校准固定座(49)构造为浇注件或注塑件，或者构造为纸板模板。

12.按权利要求9所述的校准固定座，

其特征在于，所述校准固定座(49)一体地构成。

13.按权利要求11所述的校准固定座，

其特征在于，所述校准固定座(49)构造为由塑料制成的浇注件或注塑件。

14.用于对工具机进行校准的方法，所述工具机(1)通过底脚件(48)放置在工件(5)上、具有工具固定座(18)并且通过机器侧的无接触地工作的辅助装置(50)来对准工件侧的划线(26)，

其特征在于，所述工具机(1)位置固定地与校准固定座(49)相连接，检查所述辅助装置(50)相对于相应于工件侧的划线(26)的设置在所述校准固定座(49)上的标记线(35)的位置，并且在所述工具(7)根据所述标记线(35)调整位置时对所述工具机(1)进行校准。

15.按权利要求14所述的方法，

其特征在于，所述工具机是手持式工具机(1)。

16.按权利要求14或15所述的用于对工具机进行校准的方法，所述工具机放置到工件上并且在所述工具机中通过探测单元(28)以传感技术在探测面(10)中对在工件(5)的表面侧上产生的特征进行检查和/或检测，

其特征在于，对于校准来说至少在探测面(10)中在显示屏上模拟地显示工件侧的表面的特征。

17.按权利要求16所述的方法，

其特征在于，所述工具机是手持式工具机(1)。

18.按权利要求16所述的方法，

其特征在于，对于校准来说在握紧工具机(1)时至少在探测面(10)中在显示屏上模拟地显示工件侧的表面的特征。