DE102008040379A1

DE102008040379A1 - Einrichtung zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE102008040379A1
Application number: DE102008040379A
Authority: DE
Inventors: Thilo Koeder; Joachim Platzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-21
Also published as: GB0912188D0; GB2461804A; GB2461804B; CN101628388A; CN101628388B; JP2010017846A

Abstract

Für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene, als Stichsäge (2) ausgebildete Werkzeugmaschine (1) wird eine Einrichtung zum Kalibrieren vorgesehen und ferner ein Detektionsverfahren, das insbesondere auch in Verbindung mit Werkzeugmaschinen zur Erkennung von Markierungen auch bei unruhigem Hintergrund einzusetzen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen, insbesondere handgehaltenen Werkzeugmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Werkzeugmaschinen der vorgenannten Art sind aus der Praxis auch in Form von Sägen bekannt, die mit einer berührungsfrei arbeitenden Hilfseinrichtung zur Ausrichtung ihres durch ein Sägeblatt gebildeten Werkzeuges auf eine werkstückseitig vorgegebene Anrisslinie als Arbeitswegvorgabe versehen sind.
Solche Hilfseinrichtungen arbeiten beispielsweise mit Laserstrahlern, deren Laserlinie auf die Anrisslinie ausgerichtet ist, um dem Benutzer die Führung der Werkzeugmaschine entlang der Anrisslinie, insbesondere auch das Ansägen eines jeweiligen Werkstückes auf der Anrisslinie zu erleichtern, da die Ansatzstelle für das Werkzeug am Werkstück nicht selten für den Benutzer schwer einzusehen ist. Auch sensorisch geführte, autonom arbeitende Hilfseinrichtungen sind bekannt.
Voraussetzung für ein erfolgreiches Arbeiten unter Benutzung einer Hilfseinrichtung ist, dass diese in ihrer Lage zur Werkzeugmaschine, und insbesondere zu deren Werkzeug, exakt ausgerichtet ist, was bei modernen Werkzeugmaschinen insbesondere auch wegen der Vielzahl der in diese integrierten Funktionen und Verstellbarkeiten keineswegs selbstverständlich ist, trotz entsprechender Prüfungen bei der Herstellung. Zudem können Verschleiß und Beschädigungen im Arbeitsbetrieb zu Veränderungen führen, die die Lagegenauigkeit und somit auch das Arbeitsergebnis beeinträchtigen können.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt primär die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise, so auch vom Laien als Benutzer zu handhaben ist.
Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, demzufolge die Kalibriereinrichtung eine Kalibrieraufnahme für das Fußteil der Werkzeugmaschine vorsieht, mit der ein Werkstück simuliert ist, auf dessen Anrisslinie die Hilfseinrichtung ausgerichtet sein muss. Dadurch, dass das Fußteil der Werkzeugmaschine lagefest zur Kalibrieraufnahme festgelegt ist und dass die Kalibrieraufnahme, analog zur werkstückseitigen Anrisslinie, eine Markierungslinie aufweist, lässt sich die Ausrichtung der Hilfseinrichtung auf die Anrisslinie leicht überprüfen, und damit auch die Stellung des Werkzeugs zur Anrisslinie sowie die Ausrichtung des Fußteils der Werkzeugmaschine zum Oberbau derselben.
Die Kalibrieraufnahme bildet somit funktional eine Richtplatte, deren Ränder bevorzugt Seitenführungen für das Fußteil bilden, so dass in Verbindung mit dem Eingriff eines Adapterelementes der Kalibrieraufnahme in die Werkzeugaufnahme eine durch Benutzungsfehler kaum zu beeinträchtigende, nach Lage und Richtung gesicherte Verbindung zwischen Kalibrieraufnahme und Werkzeugmaschine geschaffen ist.
Da das Adapterelement und die Markierungslinie zudem in dem ausgesparten Bereich der Fußplatte liegen, auf den die optische und/oder sensorische Hilfseinrichtung ausgerichtet ist, sind für die Werkzeugmaschine zur Fußplatte und zur Kalibrieraufnahme die gleichen Verhältnisse gegeben, so dass die gegenüber der Kalibrieraufnahme erfolgte Kalibrierung in gleicher Weise gegenüber der Fußplatte besteht und somit auch für den Arbeitsprozess fortbesteht.
Die Hilfseinrichtung zur Ausrichtung auf die werkstückseitig vorgegebene Anrisslinie umfasst bei der erfindungsgemäßen Lösung zweckmäßigerweise eine Detektionseinheit für die Überprüfung der Lage der Anrisslinie und bevorzugt auch zur Überprüfung der Erkennbarkeit der Anrisslinie. Die Detektionseinheit ist zweckmäßigerweise mit einer Aktuatorik zur Verstellung und Ausrichtung des Werkzeuges auf die Anrisslinie verbunden ist, so dass zumindest bezüglich der Ausrichtung des Werkzeugs auf die Anrisslinie die Kalibrierung automatisiert, gegebenenfalls auch benutzerseitig durch Knopfdruck ausgelöst werden kann, nicht aber durch benutzerseitigen Eingriff auf die Maschine vorgenommen werden muss.
Die Durchführung der erfindungsgemäßen Kalibrierung der Werkzeugmaschine ist nicht an aufwändige Vorrichtungen gebunden, sondern lässt sich ohne Zugriff auf weitere Einrichtungen mit einer Kalibrieraufnahme realisieren, die bevorzugt als Platte mit längsseitlich aufragenden Randbegrenzungen gestaltet ist, zu denen die Markierungslinie längsmittig verläuft und auch das Adapterelement insbesondere in bolzenförmiger Gestaltung längsmittig angeordnet ist. Dies ermöglicht die Herstellung der Kalibrieraufnahme einstückig aus billigen Materialien in einfachen Fertigungsverfahren, letztlich sogar die Gestaltung der Kalibrieraufnahme als Kartonschablone.
Bevorzugt sind die Randbegrenzungen durch längsseitliche Ränder der Kalibrieraufnahme gebildet, so dass sich auch bei geringer Tragfähigkeit der Platte die notwendige Steifigkeit und Formhaltigkeit ergibt. Eine Kalibrieraufnahme dieser Gestaltung bildet insbesondere auch ein beim Verkauf einer Werkzeugmaschine beizugebendes Zubehör, das dem Benutzer eine Produktüberprüfung und gegebenenfalls, insbesondere bei automatisierter Justierbarkeit, die eigenständige Durchführung und Nachprüfung der Kalibrierung ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Einrichtung zum Kalibrieren des Werkzeugs ist auch der Verfahrensablauf beim Kalibrieren so einfach zu beherrschen, dass Fehler nahezu ausgeschlossen sind.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben von Werkzeugmaschinen, die mit einer Detektionseinheit zur sensorischen Überprüfung der Erkennbarkeit und Lage einer werkstückseitigen Anrisslinie ausgerüstet sind. In Verbindung mit einer Einrichtung zum Kalibrieren der vorgeschilderten Art ergibt sich dabei auch die Möglichkeit der Überprüfung der Detektionseinheit, wenn die Kalibriereinrichtung insbesondere seitens der Kalibrieraufnahme in der Beobachtungsfläche der Detektionseinheit nicht nur eine der Anrisslinie entsprechende Markierungslinie, sondern auch Detektionsmuster enthält, die beim Kalibrieren praxisnah die Überprüfung auch diesbezüglicher Funktionen ermöglichen.
Bei dem angesprochenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Werkzeugmaschine werden in der Beobachtungsfläche, insbesondere in der Detektionsfläche, für die Detektionseinheit gegebene Kontrastübergänge, insbesondere sprungartige Kontrastübergänge auf Bezugslinien als Kontrastpunkte erfasst. So lässt sich auch die Breite der Anrisslinie über deren Kontrastübergänge zur Umgebung in Kontrastpunkten erfassen, die entsprechend der Breite der Anrisslinie zueinander beabstandet liegen, was es ermöglicht, den Mittelwert zwischen über die Breite der Anrisslinie einander gegenüberliegenden Kontrastpunkten als Ansatzpunkt für das Werkzeug mit hoher Genauigkeit zu erfassen und damit die Kalibrierung der Werkzeugmaschine in geschilderter Weise unter Nutzung dieses Verfahrens durchzuführen.
Für die Praxis ist es insbesondere von Bedeutung, dass sich beim erfindungsgemäßen Verfahren ein vereinfachter Ansatz dafür ergibt, Kontrastpunkte, die für die Detektion der Anrisslinie nicht wesentlich sind, auszublenden, indem der der Breite der Anrisslinie entsprechende Abstand zwischen zwei Kontrastpunkten als Filterkriterium für die Ausblendung von außerhalb der Anrisslinie liegende Kontrastpunkte genutzt wird. Dadurch stellt sich die Oberflächenstruktur in der über die Detektionseinheit erfassten Detektionsfläche außerhalb der Anrisslinie als von Kontrastübergängen weitgehend befreit dar, was zu einer Verbesserung des Kontrastes der Anrisslinie gegenüber dem Hintergrund führt, zumal es weiter im Rahmen der Erfindung liegt, die für die Kontrastierung maßgeblichen Parameter auf maximalen Kontrast der Anrisslinie zur Umgebung einzustellen.
Wird im Rahmen des Verfahrens erkannt, dass trotz Optimierung der für die Kontrastierung maßgeblichen Parameter eine in der für die sichere Führung der Werkzeugmaschine notwendige Schärfe der Anrisslinie nicht zu erreichen ist, so ist diese Funktion inaktiv und es wird gegebenenfalls der haltautonome Arbeitsablauf unterbrochen, notfalls auch die Werkzeugmaschine abgeschaltet.
Auch dieses Verfahren lässt sich im Rahmen der Erfindung bei der Kalibrierung der Werkzeugmaschine überprüfen, wenn seitens der Kalibrieraufnahme im Beobachtungsfeld der Detektionseinheit, insbesondere in der Detektionsfläche, ein entsprechendes Strukturmuster vorgesehen ist. Bei funktionsgerechtem Verfahrensablauf wird dieses Strukturmuster praktisch auf die Anrisslinie reduziert erfasst und hat damit die Ausrichtung auf die an der Kalibrierungaufnahme vorgesehene Markierungslinie als theoretischem Ansatzpunkt für das Arbeitswerkzeug zur Folge.
Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Betreiben von Werkzeugmaschinen, insbesondere auch Stichsägen, bei denen das Werkzeug, im Falle von Stichsägen das Sägeblatt durch Verdrehung um seine Längsachse, in Abhängigkeit von über die Detektionseinheit zum Verlauf der Anrisslinie gewonnenen Stellparametern über nachgeordnete Rechner-, Steuer- und Stellmittel auf die Anrisslinie ausgerichtet wird (zum Beispiel Nullpunkteinstellung durch Referenzlinie) und die einen autonomen, insbesondere einen halbautonomen Arbeitsbetrieb ergmöglichen, bei dem die Werkzeugmaschine über das Werkzeug der Anrisslinie folgend geführt ist und bei dem der Benutzer lediglich die Abstützung der Werkzeugmaschine zu übernehmen hat.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, ein jeweiliges Detektionsmuster, so auch eine jeweilige Anrisslinie lediglich simuliert darzustellen, – so insbesondere zum Beispiel unter Nutzung der LCD- oder der OLED-Technologie – auf einem Display. Dies eröffnet die Möglichkeit, verschiedenste Formen und Geometrien darzustellen und diese sofort in ihrer Auswirkung auf das System zu protokollieren und/oder zu bewerten. Insbesondere eröffnet ein solches Vorgehen zum Beispiel beim Kalibrieren einer Säge, vor allem einer handgehaltenen Stichsäge, die Möglichkeit, die Säge beim Kalibrieren festzuhalten, da sich – in Umkehrung der Verhältnisse im Arbeitsprozess – auf dem Display auch bewegte Bilder darstellen lassen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung einer handgeführten Werkzeugmaschine in Form einer Stichsäge in ihrer Arbeitslage zu einem Werkstück,
2 in schematisierter Draufsicht den vom Sägeblatt der Stichsäge gemäß 1 durchsetzten Bereich der Fußplatte, der ausgespart ist,
3 eine vereinfachte und schematisierte Darstellung einer Stichsäge mit deren Fußplatte zugeordneter Kalibrieraufnahme einer Kalibriereinrichtung,
4 eine Draufsicht auf ein Werkstück mit strukturierter, beispielsweise gemaserter Oberseite und mit auf der Oberseite verlaufender Anrisslinie, wobei durch die Oberflächenstruktur und durch die Anrisslinie gegebene Kontrastübergänge in der Oberfläche als Kontrastpunkte erfasst sind,
5 eine der 4 ähnliche Darstellung, bei der in der Umgebung zur Anrisslinie für deren Verlauf und deren Breite nicht relevant liegende Kontrastpunkte ausgeblendet sind und lediglich noch die Kontrastübergänge der Anrisslinie zum Hintergrund erfasst und durch randseitig zur Anrisslinie sich darstellende Kontrastpunkte verdeutlicht dargestellt sind, sowie
6 und 7 in Blockschaubildern das erfindungsgemäße Detektionsverfahren.
In 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 in Form einer Stichsäge 2 veranschaulicht. Die Stichsäge 2 weist ein Gehäuse 3 auf und ist über ein Fußteil 48 in Form einer Fußplatte 4 getragen. Die Fußplatte 4 ist über eine in Richtung der Längsachse 12 der Stichsäge 2 verlaufende Schwenkachse 14 mit dem Gehäuse 3 bzw. den von diesem umschlossenen Aggregaten und Teilen verbunden und stützt die Stichsäge 2 im Arbeitsbetrieb verschieblich gegen ein Werkstück 5 ab. Als Arbeitswerkzeug 7 weist die Stichsäge 2 ein Sägeblatt 8 auf.
Mit 6 ist die der Sägerichtung beim Geradeaussägen entsprechende Arbeitsrichtung bezeichnet, die der Erstreckungsrichtung der Längsachse 12 der Stichsäge 2 entspricht und in der sich beim Geradeaussägen auch die Ebene des Sägeblattes 8 erstreckt.
Das Sägeblatt 8 durchsetzt die Fußplatte 4 im Bereich einer Aussparung 27, die in Arbeitsrichtung 6 vorgelagert zum Arbeitsfeld 9 des Sägeblattes 8 eine Detektionsfläche 10 umgrenzt.
Das Gehäuse 3 weist in seinem oberen, der Fußplatte 4 gegenüberliegenden Bereich ein Griffteil 11 auf und geht bezogen auf die Arbeitsrichtung 6 frontseitig in einen Stirnwandbereich 13 über, der nach unten in einer einspringenden Stufe 17 ausläuft. Im Bereich unterhalb der Stufe 17 liegt die Werkzeugaufnahme 18, die das Sägeblatt 8 mit einer nicht dargestellten Hubstange verbindet, über die das Sägeblatt 8 in Richtung des Pfeils 19 hubbeweglich angetrieben und in Richtung des Pfeils 21 um seine Drehachse 23 verstellbar geführt ist.
In 1 ist des Weiteren noch ein Stellantrieb 20 veranschaulicht, über den das Sägeblatt 8 in Sägerichtung, wie über den Pfeil 24 angedeutet, hubbeweglich anzutreiben ist, bei hier nicht gezeigter, schwenkbarer Abstützung des Sägeblattes 8 und der zugehörigen nicht dargestellten Hubstange um eine quer zur Drehachse 23 oberhalb der Werkzeugaufnahme 18 liegende Schwenkachse.
Am Gehäuse 3 ist untergreifend zum Griffteil 11 eine Schaltanordnung 15 vorgesehen, über die die übliche Ein- und Ausschaltung der Maschine erfolgt. Ferner ist bei 16 im Seitenwandbereich des Gehäuses 3 eine Schalteinrichtung angedeutet, über die sich die verschiedenen Betriebsarten einstellen lassen, die sich beim geschilderten Aufbau der Stichsäge 2 realisieren lassen.
Die Stichsäge 2 ist des Weiteren bevorzugt mit einer Beleuchtungsanordnung 22 versehen, die eine Ausleuchtung des Arbeitsfeldes 9 und bevorzugt auch des davor liegenden, werkstückseitigen Arbeitsbereiches ermöglicht und die im Übergang des Stirnbereiches 13 in die Stufe 17 angeordnet ist. Bevorzugt in diesem Bereich ist auch eine Hilfseinrichtung 50 vorgesehen, die berührungsfrei arbeitend der Ausrichtung der Stichsäge 2 bzw. ihres Sägeblattes 8 auf eine Anrisslinie 26 dient. Zur Hilfseinrichtung 50 gehört insbesondere der durch eine Kamera gebildete Sensor 30 einer Detektionseinheit 28, die mit einer Signalverarbeitungseinheit 29 in Verbindung steht, welche auf eine Recheneinheit 31 und eine Steuereinheit 32 zugreift, über die die unterschiedlichen Antriebe und/oder Aktuatoriken für das Arbeitswerkzeug 7 in Form des Sägeblattes 8, insbesondere unter Berücksichtigung von über die Detektionseinheit 28 erfassten Gegebenheiten, angesteuert werden.
In einer der möglichen Betriebsarten der Stichsäge 2, dem Normalbetrieb, ist das Sägeblatt 8 in Richtung der Längsachse 12 der Stichsäge 2 ausgerichtet und in Richtung des Pfeiles 19 hubbeweglich angetrieben. Eine weitere Betriebsart ist der Pendelhubbetrieb, in dem dem Hubantrieb des Sägeblattes 8 in Richtung des Pfeiles 19 über den Stellantrieb 20 eine Pendelhubbewegung in Richtung des Pfeiles 24 überlagert ist. In einer weiteren Betriebsart, dem sogenannten Scrolling-Modus, wird die Stichsäge 2 durch Verdrehung des Sägeblattes 8 um seine Drehachse 23 auf eine jeweils vorgegebene Arbeitsbahn, so beispielsweise auf eine Anrisslinie 26 ausgerichtet. Dies kann händisch, insbesondere aber in Abhängigkeit von über die Detektionseinheit 28 in Verfolgung der Anrisslinie 26 erfassten und über die Signalverarbeitungseinheit 29 ermittelten Stellwerten erfolgen, so dass sich eine halbautonome Betriebsweise ergibt, bei der der Benutzer lediglich noch die Abstützung der Stichsäge 2 übernehmen muss.
In 2 ist angedeutet, dass über die Detektionseinheit 28 bzw. deren insbesondere als Kamera ausgebildeten Sensor 30 eine Detektionsfläche 10 erfasst wird, durch die die Anrisslinie 26 verläuft, wobei entsprechend dem für die Verdrehung des Sägeblattes 8 um die Drehachse 23 für die Praxis insbesondere nutzbaren Drehwinkel ein Schwenkbereich 25 eingezeichnet ist. Zulässige Drehwinkel für das Sägeblatt 8 reichen bis zu etwa +/–30°, bezogen auf die Längsachse 12.
Die Vielzahl der Verstellbarkeiten sowohl antriebsseitig wie auch in der Verbindung zwischen der Fußplatte 4 und dem über diese abgestütztem gehäuseseitigem Aufbau der Stichsäge 2 bringt es mit sich, dass Abweichungen zu den jeweils durch Sollwerte vorgegebenen Einstelllagen auftreten, sei es bereits im Rahmen der Herstellung, sei es durch betriebsbedingten Verschleiß oder eine fehlerhafte Handhabung der Stichsäge mit entsprechenden Beschädigungen derselben.
Um hier eine einfache Möglichkeit der Überprüfung und auch der Kalibrierung zu eröffnen, wird erfindungsgemäß – wie in 3 dargestellt – eine Kalibriereinrichtung 33 mit einer Kalibrieraufnahme 49 in Form einer Kalibrierplatte 34 vorgesehen, zu der die Fußplatte 4 lagefest und lageorientiert anzuordnen ist, und zwar ausgerichtet auf eine an der Kalibrierplatte 34 vorgesehene Markierung, insbesondere eine Markierungslinie 35. Die Markierungslinie 35 entspricht, bezogen auf den praktischen Arbeitsbetrieb, einer werkstückseitigen Anrisslinie, auf die das Werkzeug, im Falle einer Stichsäge 2 deren Sägeblatt 8, ausgerichtet ist. Entsprechend dieser Ausrichtung ist die Kalibrierplatte 34 mit einem aufragendem, in Flucht zur Markierungslinie 35 liegendem Adapterelement 36 versehen, das bevorzugt als Bolzen 37, insbesondere als gestufter Bolzen 37, ausgebildet ist und das bei auf die Kalibrierplatte 34 aufgesetzter Fußplatte 4 in die Werkzeugaufnahme 18 eingreift, so dass sich eine im praktischen Betrieb der Eingriffslage des Sägeblattes 8 zum Werkstück 5 entsprechende Positionierung der Stichsäge 2 gegen die Kalibrierplatte 34 ergibt, also bei kalibrierter Stichsäge eine abgeglichene Nulllage gegeben ist.
In Verbindung mit der längsseitlichen Führung der Fußplatte 4 über die Seitenführungen 38, die randseitig an der Kalibrierplatte 34 vorgesehen sind und die insbesondere durch aufgebogene Randbereiche oder auch kastenförmig profilierte Randbereiche gebildet sein können, ist damit eine formsteife und einfache Kalibriereinrichtung 33 geschaffen. Mit dieser kann in einfacher Weise die jeweilige Werkzeugmaschine 1, hier die Stichsäge 2, in ihren wesentlichsten mechanischen Elementen, nämlich der Fußplatte 4 und der über die Fußplatte 4 getragenen, über das Gehäuse 3 umschlossenen Aggregateeinheit mit der Werkzeugaufnahme 18, auf wechselseitig lagerichtige Ausrichtung und Zuordnung überprüft werden kann, dies insbesondere auch außerhalb der Fertigung, so beim Kunden als Benutzer.
Ist die Werkzeugmaschine 1, im Ausführungsbeispiel also die Stichsäge 2 gemäß 1, zusätzlich mit einer Detektionseinheit 28 ausgerüstet, die in 2 schematisch u. a. über die Lage ihres Sensors 30 angedeutet ist, so ist bei Positionierung der Stichsäge 2 auf der Kalibrierplatte 34 eine Lage der Markierungslinie 35 in der Detektionsfläche 10 gegeben. Fällt die Mittellinie der Detektionsfläche 10, die sich mit der Längsachse 12 der Stichsäge 2 gemäß 2 überdeckt, mit der Markierungslinie 35 zusammen, so ist im Rahmen der Kalibrierung auch die lagerichtige Ausrichtung der Sensorik, so insbesondere der etwa als Sensor 30 eingesetzten Kamera bestätigt. Eine entsprechende Markierung der Werkzeugaufnahme 18, die symbolisch die Lage eines in die Aufnahme eingesetzten Werkzeuges zeigt, ermöglicht zugleich die Überprüfung der Signalkette vom aufnehmenden Sensor 30, also der Kamera über die Signalverarbeitungseinheit 29 bis zum entsprechenden Stellantrieb, so dass die Stichsäge 2 auch hinsichtlich der Ausrichtung des Arbeitswerkzeuges 7, also des Sägeblattes 8, überprüft und eingestellt, gegebenenfalls nachgestellt werden kann, wobei grundsätzlich im Rahmen der Erfindung die Kalibrierung rein sensorisch, also über Softwareparameter überprüft und auch durchgeführt wird, und ein darüber hinausgehender mechanischer Eingriff praktisch nur bei entsprechenden mechanischen Fehlern in Frage kommt.
Wesentlich ist eine solche durchgängige Kalibrierung insbesondere in Verbindung mit Werkzeugmaschinen 1, vor allem Stichsägen 2, mit denen auch unter schwierigen Arbeits- und Sichtbedingungen die exakte Verfolgung einer Anrisslinie 26 erreicht werden soll und die deshalb nicht nur eine genaue Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 7 auf seine jeweils vorgegebene Null-Stellung verlangen, sondern auch die Verfolgung der Anrissline 26 auf deren Mitte bedingen. Das bedeutet, dass auch unter schwierigen Sichtbedingungen eine entsprechende Erfassung der Anrisslinie in ihrer Kontur erfolgen muss, um im Wege der Signalverarbeitung über die Detektionseinheit 28 eine jeweilige Ausrichtung des Arbeitswerkzeuges 7 auf die so ermittelte Mitte der Anrisslinie 26 zu ermöglichen.
Die Erfindung betrifft, u. a. um dies zu ermöglichen, auch ein Verfahren zum Betreiben von Werkzeugmaschinen, sowie ein Detektionsverfahren, bei dem die Anrisslinie 26 ungeachtet schwieriger Sicht- und Kontrastverhältnisse in ihren randseitigen Begrenzungen erfasst wird, womit die Voraussetzung geschaffen wird, im rechnerischen Wege die jeweilige Linienmitte vorzugeben, wie es anhand der 4 und 5 sowie der Blockschaubilder gemäß 6 und 7 erläutert ist, wobei die 6 und 7 in Blockschaubildern einen grundsätzlichen Verfahrensablauf veranschaulichen.
4 und 5 veranschaulichen den Verlauf verschiedener Abschnitte einer Anrisslinie 39 auf einem Hintergrund 40 bzw. 41. Der Hintergrund 40 gemäß 4 entspricht einer zur Anrisslinie 39 störenden Umgebung mit Maserungen, Schmutz, verwischten Konturen und dergleichen.
Daraus ergibt sich eine Vielzahl von Kontrastübergängen, die sich, bei der hier vorausgesetzten Aufnahmetechnik zum Beispiel über einen Zeilensensor, entlang einer jeweiligen Zeile 43 als Kontrastpunkte 44 darstellen. Auch die Ränder der Anrisslinie 39 zum Hintergrund bilden sich bei noch ausreichendem Kontrast auf der jeweiligen Bildzeile 43 als Kontrastpunkte ab, die mit 45 bzw. 46 bezeichnet sind.
Einer Bildzeile 43 zugeordnete, randseitig zur Anrisslinie 29 einander gegenüberliegende Kontrastpunkte 45 und 46 bilden somit ein Wertepaar und für entsprechende Wertepaare liegen die Kontrastpunkte 44, 45 entlang einer Anrisslinie 39 in etwa gleichem Abstand zueinander. Unter Beibehalt des Verlaufs der Anrisslinie 39 lässt sich so ein mittlerer Abstand für die Kontrastpunkte 44, 45 entlang einer Anrisslinie 39 bestimmen, und damit auch die Bildmitte der Anrisslinie 39, auf die das Werkzeug, also das Sägeblatt 8, in seiner Null-Stellung, oder in seiner jeweils geforderten Winkelstellung anzusetzen ist.
Um ungeachtet der störenden Struktur des Hintergrundes die Anrisslinie 39 entsprechend erfassen zu können, ist es von Vorteil, jene Kontrastpunkte 44 auszublenden, die nicht auf einem entsprechenden Kontrast zwischen der Anrisslinie 39 und dem Hintergrund beruhen, sondern durch anderartige Unregelmäßigkeiten begründet sind. Dies lässt sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreichen, dass eine gegebenenfalls vorgegebene, fallweise auch durch die Wertepaare – Kontrastpunkte 45, 46 – bestimmte Linienbreite als Filterkriterium benutzt wird. Damit entfällt die Darstellung der Masse der in der Umgebung zur Anrisslinie 39 liegenden Kontrastpunkte 44, so dass sich ein fiktiver Hintergrund ergibt, gegenüber dem sich die Anrisslinie 39 klar abzeichnet. Zusätzlich kann Einfluss auf weitere, die Kontrastierung beeinflussende Parameter genommen werden, wie beispielsweise auf Beleuchtung, Gain, und Weißabgleich. So kann beispielsweise eine helle Maserung, bei deaktiviertem Weißabgleich, durch eine sehr helle Beleuchtung überblendet und damit für die Kamera als Sensor 30 praktisch unsichtbar gemacht werden.
Lässt sich trotz des Verfahrens verlässlich keine Anrisslinie herausarbeiten, führt die Bahnerkennung also nicht zum Ziel, so werden zweckmäßigerweise auf der Bahnerkennung beruhende Steuerfunktionen abgeschaltet, so beispielsweise bei einem halbautonom arbeitenden System die automatische, maschinenseitige Ausrichtung des Werkzeugs 7 an einer vorgegebenen, aber nicht erkannten Anrisslinie 39.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Kalibrierung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls überprüfen, und zwar beispielsweise anhand mindestens eines zur Markierungslinie 35 auf der Kalibrierplatte 34 vorgegebenen Musterhintergrundes, der letztlich ein hinreichend klares Erkennen der vorgegebenen Markierungslinie 35 nur dann zulässt, wenn die Markierungslinie 35 verfahrensgemäß herausgearbeitet und damit für das System erkennbar gemacht worden ist. Eine solche Überprüfung kann auch separat, gegebenenfalls an Hand verschiedener Muster erfolgen, die auswechselbar an einer Kalibrierplatte 34 anzuordnen sind.
In einem Blockschaubild veranschaulicht 6 die Arbeitsweise der erfindungsgemäß halbautonom zu betreibenden Stichsäge 2, wobei in der nachfolgenden diesbezüglichen Erläuterung auf die Darlegungen zu den 1 bis 5 zurückgegriffen wird und mit 50 wiederum eine Hilfseinrichtung angesprochen ist, die vorliegend eine Sensorik 51 zur Erfassung werkstückseitiger Gegebenheiten und eine Datenaufbereitung 52 umfasst. Als Sensorik 51 kann, wie zu 1 erläutert, beispielsweise ein Sensor 30 in Form einer Kamera vorgesehen sein, oder auch ein Zeilensensor, wie zu 4 und 5 erläutert. Von der Sensorik 51 erfasste Daten werden in der Datenaufbereitung 52 verarbeitet, bezogen auf 1 gebildet durch eine Recheneinheit 31, und im Weiteren einer Selektionseinheit 53 zugeführt, in der, soweit zweckmäßig oder erforderlich, diese Daten in einem Abfrage- und Bewertungsteil 54 im Wege einer Plausibilitätsüberprüfung auf ihre Eignung zu Aussagen auf den jeweiligen Zweck unterzogen werden.
Vorliegend ist dies insbesondere die Eignung zur Detektion der Anrisslinie 39 anhand vorgegebener Abfragekriterien, welche in 7 durch Fragefelder 55 einer Fragesektion 56 symbolisiert sind. Solche Abfragekriterien sind insbesondere zum Beispiel der Abstand der einem Wertepaar zugehörigen Kontrastpunkte 45, 46 und/oder die Lage einander entsprechender Kontrastpunkte 45, 46 unterschiedlicher Wertepaare derart zueinander, dass diese einen randseitigen Linenzug der Anrisslinie 39 bilden. In Berücksichtigung dieser und anderer Fragekriterien wird in der Bewertungssektion 57, zum Beispiel mittels der Fuzzy-Logik, aus den insgesamt erkannten Kontrastpunkten 44 eine Auswahl hinsichtlich ihrer Eignung zur Festlegung der Anrisslinie 39 vorgenommen. Auf Basis einer so festgelegten Anrisslinie 39 bilden bei Ausblendung sonstiger Kontrastpunkte 44 die die Anrisslinie 39 bestimmenden Kontrastpunkte 45, 46 Werte, die über einen in 7 veranschaulichten Ausgabeteil 58 einer Steuer- und Stelleinheit 59 mit einer Aktuatorik 60 und einer benutzerseitigen Bedieneinheit 61 zugeführt werden. Über die Aktuatorik 60 erfolgt die Einstellung des der Stichsäge 2 als Arbeitswerkzeug 7 zugehörigen Sägeblattes 8 auf die der Anrisslinie 39 entsprechende Arbeitsrichtung, über die Bedieneinheit 61 erfolgt in einem Display 62 die Visualisierung von aus den Arbeitsgegebenheiten resultierenden Bedienhinweisen für den Benutzer.
In der Bedieneinheit 61 ist weiter für die Eingabe benutzerseitiger Vorgaben, zum Beispiel zum Ein- und Ausschalten der Stichsäge 2, eine Schalteranordnung 63 vorgesehen. Deren Signale bedürfen keiner Bewertung, Entsprechendes gilt gegebenenfalls auch bezüglich sicherheitsrelevanter Fakten, wie sie über die Sensorik 51 erfasst werden können und zum Beispiel aus einem benutzerseitigen Eingriff in das Arbeitsfeld 9 resultieren. In solchen Fällen bildet die Selektionseinheit 53 somit lediglich ein Verbindungsglied in einer Signalkette, über die sonstige Teile und/oder Aggregate der Stichsäge 2, zum Beispiel deren Antriebsmotor anzusprechen sind. Der Abfrage- und Bewertungsteil 54 muss in solchen Fällen nicht durchlaufen werden und kann, wie in 7 veranschaulicht durch die Klammer 64, überbrückt werden.

Claims

Einrichtung zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen, insbesondere handgehaltenen Werkzeugmaschinen (1), welche jeweils ein werkstückseitig anzusetzendes Fußteil (48) und eine Werkzeugaufnahme (18) aufweisen sowie mit einer berührungsfrei arbeitenden Hilfseinrichtung zur Ausrichtung auf eine werkstückseitig vorgegebene Anrisslinie (26) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung (33) eine Kalibrieraufnahme (49) mit einem in die Werkzeugaufnahme (18) einzuführenden Adapterelement (36), mit einer einer werkstückseitigen Anrisslinie (26) entsprechenden Markierungslinie (35) sowie mit Seitenführungen (38) für das Fußteil aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrieraufnahme (49) als Kalibrierplatte (34) mit seitlichen Rändern als Seitenführungen (38) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungslinie (35) längsmittig zum Adaptertelement (36) und den Seitenführungen (38) liegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (36) durch einen insbesondere gestuft ausgebildeten Tragbolzen (37) gebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungslinie (35) in einer Detektionsfläche (10) liegt, die einem ausgesparten Bereich der Fußplatte (4) entspricht, auf die die optische und/oder sensorische Hilfseinrichtung (50) ausgerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung (50) eine Detektionseinheit (28) zur Überprüfung der Lage der Anrisslinie (26) und/oder der Erkennbarkeit der Anrisslinie (26) umfasst.
Kalibrieraufnahme für Einrichtungen (33) zur Kalibrierung von Werkzeugmaschinen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrieraufnahme (49) als Kalibrierplatte (34) mit längsseitlichen Seitenführungen (38) einer längsmittig hierzu verlaufenden Markierungslinie (35) und einem längsmittig angeordneten, zur Kalibrierplatte (34) aufragenden bolzenförmigen Adapterelement (36) insbesondere einstückig aufgebaut ist.
Kalibrieraufnahme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenführungen (38) durch längsseitliche Ränder der Kalibrierplatee (34) gebildet sind.
Kalibrieraufnahme nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrieraufnahme (49) als Guss- oder Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, oder als Kartonschablone ausgebildet ist.
Verfahren zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen, insbesondere handgehaltenen Werkzeugmaschinen (1), die über ein Fußteil (48) an ein Werkstück (5) anzusetzen sind, eine Werkzeugaufnahme (18) aufweisen und die über eine maschinenseitige Hilfseinrichtung (50) auf eine werkstückseitige Anrisslinie (26) auszurichten sind, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) mit einer Kalibrieraufnahme (49) lagefest verbunden wird, dass die Hilfseinrichtung (50) auf ihre Lage zu einer der werkstückseitigen Anrisslinie (26) entsprechenden, an der Kalibrieraufnahme (49) vorgesehenen Markierungslinie (35) überprüft wird und dass die Werkzeugmaschine (1) bei auf die Markierungslinie (35) justierter Lage des Arbeitswerkzeuges (7) kalibriert wird.
Detektionsverfahren, insbesondere in Verbindung mit Werkzeugmaschinen einzusetzendes Detektionsverfahren, bei dem eine Detektionseinheit (28) zur sensorischen Überprüfung der Lage einer Anrisslinie (39) vorgesehen ist, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Detektionsfläche (10) der Detektionseinheit (28) gegebene Kontrastübergänge auf Zeilen (43) als Kontrastpunkte (44 bis 46) erfasst werden, dass die Breite der Anrisslinie (39) über Kontrastpunkte (45, 46) zur Umgebung erfasst wird, dass außerhalb der Anrisslinie (39) gegebene Kontrastpunkte (44) ausgeblendet werden und dass über die Breite der Anrisslinie (39) insbesondere längs einer Zeile (43) einander gegenüberliegende Kontrastpunkte (45, 46) ein als Beurteilungskriterium dienendes Wertepaar gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte zwischen gegenüberliegenden Kontrastpunkten (45, 46) eines Wertepaares als Ansatzpunkt für das Arbeitswerkzeug (7) der Werkzeugmaschine (1), insbesondere der Werkzeugmaschine (1) nach ihrer Kalibrierung dient.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der der Breite der Anrisslinie (39) entsprechende Abstand zwischen zwei Kontrastpunkten (45, 46) als Wertepaar ein Filterkriterium für die Ausblendung von außerhalb der Anrisslinie (39) liegenden Kontrastpunkten (44) bildet.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die für die die Kontrastierung maßgeblichen Parameter auf maximalen Kontrast der Anrisslinie (39) zur Umgebung eingestellt werden.
Verfahren zum Kalibrieren von Werkzeugmaschinen, insbesondere handgehaltenen Werkzeugmaschinen, die an ein Werkstück anzusetzen sind und bei denen über eine Detektionseinheit (28) sensorische in einer Detektionsfläche (10) oberflächenseitig am Werkstück (5) gegebene Merkmale überprüft und/oder erfasst werden, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kalibrierung – insbesondere bei festgehaltener Werkzeugmaschine (1) – zumindest in der Detektionsfläche (10) Merkmale einer werkstückseitigen Oberfläche auf einem Display simuliert dargestellt werden.