DE102019130154A1 - Method for the visual support of a handling process and flatbed machine tool - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum visuellen Unterstützen eines handgeführten Handhabungsvorgangs, insbesondere Absortiervorgangs, von Werkstücken (9) offenbart. Werkstücke (9) werden mit einer Flachbettwerkzeugmaschine (1) gemäß einem Bearbeitungsplan (15) in einer Schachtelungsanordnung (18) erzeugt und gemeinsam als bearbeitete Materialtafel (29) zum Handhaben, insbesondere Absortieren durch einen Bediener auf einem Ablage- oder Sortiertisch (5A) ausgegeben. Im Bearbeitungsplan (15) sind Werkstückpositionsdatensätze (17), die die Positionen der zu erzeugenden Werkstücke (9) in der Schachtelungsanordnung (18) angeben, und Werkstückinformationen (19) zu den Werkstücken (9) maschinenlesbar abgelegt. Verfahrensgemäß werden folgende Schritte durchgeführt:Erfassen (Schritt 105) einer Position einer Hand (31) des Bedieners bezüglich der Anordnung von Werkstücken (9) in der bearbeiteten Materialtafel (29) mit einem Kamerasystem,Identifizieren (Schritt 107) von mindestens einem Werkstück (9, 33) in der bearbeiteten Materialtafel (29), das in einem vorgegebenen Bereich bezüglich der erfassten Position der Hand (31) liegt, undAnzeigen (Schritt 109) von Werkstückinformation (19, 37) des mindestens einen identifizierten Werkstücks (9, 33) für den Bediener während des Handhabungsvorgangs mit einer für den Bediener erkennbaren Zuordnung der Werkstückinformation (19, 37) zu dem jeweiligen Werkstück (9, 33).A method for visually supporting a hand-guided handling process, in particular a sorting process, of workpieces (9) is disclosed. Workpieces (9) are produced with a flatbed machine tool (1) according to a processing plan (15) in a nesting arrangement (18) and are output together as a processed material sheet (29) for handling, in particular sorting, by an operator on a storage or sorting table (5A) . In the machining plan (15), workpiece position data records (17) which indicate the positions of the workpieces (9) to be produced in the nesting arrangement (18) and workpiece information (19) on the workpieces (9) are stored in a machine-readable manner. According to the method, the following steps are carried out: detection (step 105) of a position of a hand (31) of the operator with regard to the arrangement of workpieces (9) in the processed material sheet (29) with a camera system, identification (step 107) of at least one workpiece (9) , 33) in the processed material sheet (29), which lies in a predetermined area with respect to the detected position of the hand (31), and displaying (step 109) workpiece information (19, 37) of the at least one identified workpiece (9, 33) for the operator during the handling process with an assignment of the workpiece information (19, 37) to the respective workpiece (9, 33) that is recognizable for the operator.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum visuellen Unterstützen eines Handhabungsvorgangs wie ein Absortiervorgang von mit einer Flachbettwerkzeugmaschine erzeugten Werkstücken. Ferner betrifft die Erfindung entsprechend ausgebildete Flachbettwerkzeugmaschinen.The present invention relates to a method for visually supporting a handling process such as a sorting process of workpieces produced with a flat bed machine tool. The invention also relates to correspondingly designed flat bed machine tools.
Beim Absortieren von Werkstücken an Werkzeugmaschinen, insbesondere von Laserschnittgut oder gestanzten Werkstücken, insbesondere Blechteilen, vergleicht üblicherweise ein die Werkzeugmaschine bedienender Absortierer visuell jedes einzelne geschnittene Werkstück mit einer Auftragszeichnung des jeweiligen Werkstücks. Ein derartig meist Papier-basiertes Absortieren erfordert ein individuelles Suchen eines speziellen fertigen Werkstücks und dessen Zuordnung zum richtigen Auftrag, so dass eine entsprechende Weiterverarbeitung eingeleitet werden kann.When sorting workpieces on machine tools, in particular laser-cut material or punched workpieces, in particular sheet metal parts, a sorter operating the machine tool usually visually compares each individual cut workpiece with an order drawing of the respective workpiece. Such a mostly paper-based sorting requires an individual search for a specific finished workpiece and its assignment to the correct order, so that a corresponding further processing can be initiated.
Beispielsweise werden bei der Teilevereinzelung an einem Palettenwechsler von Laserflachbettmaschinen benötigte Informationen in Form von Auftragspapieren zu Verfügung gestellt. Wurde ein Schneidplan durchgeführt, bei dem eine Schachtelung von Werkstücken vorlag, die z.B. zu unterschiedlichen Aufträgen gehören, nimmt die visuelle Zuordnung der geschnittenen Werkstücke über die geometrische Form zu entsprechenden Aufträgen/Bauteilzeichnung viel Zeit in Anspruch.For example, when parts are separated on a pallet changer of laser flatbed machines, the information required is made available in the form of order papers. If a cutting plan was carried out in which there was a nesting of workpieces that, for example, belong to different orders, the visual assignment of the cut workpieces via the geometric shape to the corresponding orders / component drawing takes a lot of time.
Ein Verfahren zum Unterstützen des Absortiervorgangs von mit einer Flachbettwerkzeugmaschine erzeugten Werkstücken ist aus der
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuordnung von Werkstücken zu erleichtern und zu beschleunigen sowie Fehler bei der Zuordnung zur reduzieren.One aspect of this disclosure is based on the task of facilitating and accelerating the assignment of workpieces and of reducing errors in the assignment.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren zum visuellen Unterstützen eines Handhabungsvorgangs nach Anspruch 1 und durch eine Flachbettwerkzeugmaschine nach Anspruch 10. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.At least one of these objects is achieved by a method for visually supporting a handling process according to claim 1 and by a flat bed machine tool according to
Ein Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zum visuellen Unterstützen eines handgeführten Handhabungsvorgangs von Werkstücken, wie ein Absortiervorgang von Werkstücken. Dabei wurden die Werkstücke mit einer Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere einer Laserschneid- oder Stanz-Flachbettwerkzeugmaschine, gemäß einem Bearbeitungsplan in einer Schachtelungsanordnung erzeugt und gemeinsam als bearbeitete Materialtafel zum Handhaben durch einen Bediener, insbesondere zum Absortieren durch einen Absortierer als Beispiel für einen Bediener, auf einem Ablage- oder Sortiertisch ausgegeben. Im Bearbeitungsplan sind Werkstückpositionsdatensätze, die die Positionen der zu erzeugenden Werkstücke in der Schachtelungsanordnung angeben, und Werkstückinformationen zu den Werkstücken maschinenlesbar abgelegt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Erfassen einer Position einer Hand des Bedieners, insbesondere des Absortierers, bezüglich der Anordnung von Werkstücken in der bearbeiteten Materialtafel mit einem Kamerasystem,
- Identifizieren von mindestens einem Werkstück in der bearbeiteten Materialtafel, das in einem vorgegebenen Bereich bezüglich der erfassten Position der Hand liegt, und
- Anzeigen von Werkstückinformation des mindestens einen identifizierten Werkstücks für den Bediener, insbesondere Absortierer, während des Handhabungsvorgangs, insbesondere Absortiervorgangs, mit einer für den Bediener, insbesondere Absortierer, erkennbaren Zuordnung der Werkstückinformation zu dem jeweiligen Werkstück.
- Detecting a position of a hand of the operator, in particular of the sorter, with regard to the arrangement of workpieces in the processed material sheet with a camera system,
- Identifying at least one workpiece in the processed material sheet that lies in a predetermined area with respect to the detected position of the hand, and
- Display of workpiece information of the at least one identified workpiece for the operator, in particular the sorter, during the handling process, in particular the sorting process, with an assignment of the workpiece information to the respective workpiece which the operator, in particular the sorter, can recognize.
In einem weiteren Aspekt umfasst eine Flachbettwerkzeugmaschine zur Fertigung von Werkstücken, insbesondere von Blechbauteilen:
- eine Werkzeugmaschinensteuerung, in der als Teil eines maschinenlesbaren Bearbeitungsplans Werkstückpositionsdatensätze, die die Positionen der zu erzeugenden Werkstücke in einer Schachtelungsanordnung angeben, und Werkstückinformationen zu den Werkstücken abgelegt sind,
- eine Bearbeitungseinheit, insbesondere eine Laserschneid- oder Stanz-Bearbeitungseinheit, mit der die Werkstücke aus einer Materialtafel gemäß dem maschinenlesbaren Bearbeitungsplan fertigbar sind,
- einen Ablage- oder Sortiertisch, dem die gefertigten Werkstücke zuführbar sind,
- ein auf den Ablage- oder Sortiertisch ausgerichtetes Kamerasystem, das zum bildgebenden Erfassen des Ablage- oder Sortiertisch und den darauf räumlich in der Schachtelungsanordnung angeordneten Werkstücken und zur Ausgabe von Bilddaten an die Werkzeugmaschinensteuerung ausgebildet ist, und
- eine Anzeigeeinheit mit einem Prozessor zum Empfangen von auszugebenden Bilddaten von der Werkzeugmaschinensteuerung.
Die Werkzeugmaschinensteuerung ist ausgebildet zum Erfassen einer Position einer Hand eines Bedieners, insbesondere eines Absortierers, bezüglich der Anordnung von Werkstücken in der bearbeiteten Materialtafel unter Verwendung von Bilddaten des Kamerasystems,
zum Identifizieren von mindestens einem Werkstück in der bearbeiteten Materialtafel, das in einem vorgegebenen Bereich bezüglich der erfassten Position der Hand liegt, und
zum Ansteuern der Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Werkstückinformation des mindestens einen identifizierten Werkstücks während eines handgeführten Handhabungsvorgangs, insbesondere Absortiervorgangs.In a further aspect, a flatbed machine tool for manufacturing workpieces, in particular sheet metal components:
- a machine tool control, in which workpiece position data records, which indicate the positions of the workpieces to be produced in a nesting arrangement, and workpiece information on the workpieces are stored as part of a machine-readable machining plan,
- a processing unit, in particular a laser cutting or punching processing unit, with which the workpieces can be manufactured from a material sheet according to the machine-readable processing plan,
- a storage or sorting table to which the finished workpieces can be fed,
- a camera system aligned on the storage or sorting table, which is designed for imaging the storage or sorting table and the workpieces arranged thereon in the nesting arrangement and for outputting image data to the machine tool control, and
- a display unit with a processor for receiving image data to be output from the machine tool control.
The machine tool control is designed to detect a position of a hand of an operator, in particular a sorter, with regard to the arrangement of workpieces in the processed material sheet using image data from the camera system,
for identifying at least one workpiece in the processed material sheet that lies in a predetermined area with respect to the detected position of the hand, and
for controlling the display unit for displaying workpiece information of the at least one identified workpiece during a hand-guided handling process, in particular a sorting process.
Unter einer Schachtelungsanordnung ist hierin eine geordnete und im Bearbeitungsplan gespeicherte Anordnung der Werkstücke innerhalb der Materialtafel, d.h. bezogen auf Maße der Materialtafel, gemeint. Insbesondere kann die Schachtelungsanordnung derart ausgelegt sein, dass die Werkstücke gemäß Bearbeitungsplan fehlerfrei bearbeitet werden können.A nesting arrangement here means an orderly arrangement of the workpieces within the material table, which is stored in the processing plan, i.e. in relation to the dimensions of the material table. In particular, the nesting arrangement can be designed in such a way that the workpieces can be processed without errors in accordance with the processing plan.
Eine „erkennbare Zuordnung der Werkstückinformation zu dem jeweiligen Werkstück“ kann bewirkt werden durch z.B. einer gemeinsamen farblichen Hervorhebung bei der Anzeige, z.B. ein Einfärben des Bildbereichs des Werkstücks, z.B. des Randes oder der Füllung, oder einer Verwendung von Pfeilen zum Bildbereich des Werkstücks oder einem Vergrößern des Bildbereichs des Werkstücks mit Überlagerung über andere Bilderbereiche oder einem Aufblinken des Bildbereichs des Werkstücks.A "recognizable assignment of the workpiece information to the respective workpiece" can be brought about by, for example, a common color highlighting in the display, e.g. coloring the image area of the workpiece, e.g. the edge or the filling, or the use of arrows for the image area of the workpiece or a Enlarging the image area of the workpiece with superimposition on other image areas or a flashing of the image area of the workpiece.
Hierin können sich die Werkstückinformationen beziehen auf: Größe, Auftrag, Auftraggeber, Anzahl der Werkstücke, insbesondere geleichartiger Werkstücke pro Auftrag, Absortierplatz, Anzahl bereits absortierter Werkstücke des Auftrags, Anzahl noch abzusortierender Werkstücke des Auftrags, mögliche bei der Bearbeitung erkannte Fehler, Gefahren, z.B. Kippwahrscheinlichkeit, erwartete erhöhte Temperatur, gefährliche Schnittkante, oder Informationen ob es sich um ein zu Gutteil oder Ausschuss oder Abfall, z.B. Restgitterteil, Butzen handelt, etc.The workpiece information can refer to: size, order, client, number of workpieces, in particular similar workpieces per order, sorting station, number of already sorted workpieces of the order, number of workpieces still to be sorted out of the order, possible errors detected during processing, dangers, e.g. Tipping probability, expected increased temperature, dangerous cut edge, or information as to whether it is a good part or reject or waste, e.g. scrap part, slug, etc.
In einigen Weiterbildungen kann das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
- bildgebendes Erfassen der auf dem Ablage- oder Sortiertisch liegenden bearbeiteten Materialtafel und Erzeugen einer Sequenz von Bildern während des Handhabungsvorgangs, insbesondere Absortiervorgangs, wobei Bildpunkte der Bilder in einem Bildkoordinatensystem gegeben sind, das bezüglich des Maschinenkoordinatensystems kalibriert ist, sodass Bildkoordinaten in Maschinenkoordinaten transformierbar sind,
- Extrahieren aus einem Lageerkennungsbild der Sequenz von Bildern Lagedaten der auf dem Ablage- oder Sortiertisch liegenden bearbeiteten Materialtafel im Maschinenkoordinatensystem,
- Transformieren der Werkstückpositionsdatensätze unter Verwendung der Lagedaten in des Maschinenkoordinatensystem,
- Extrahieren aus einem Absortierbild der Sequenz von Bildern Handpositionsdaten der Hand des Bedieners über der bearbeiteten Materialtafel im Maschinenkoordinatensystem, und wobei
- zum Identifizieren des mindestens einen Werkstücks Werkstückpositionsdaten bezüglich Handpositionsdaten ausgewertet werden.
Dabei können die Werkstückpositionsdaten einen Referenzpunkt eines Werkstücks und/oder eine Form eines Werkstücks darstellen und/oder die Handpositionsdaten können einen Referenzpunkt der erkannten Hand und/oder ein Ausmaß der erkannten Hand in einer Ebene parallel zur bearbeiteten Materialtafel umfassen.In some developments, the method can also include the following steps:
- Imaging recording of the processed material sheet lying on the storage or sorting table and generation of a sequence of images during the handling process, in particular the sorting process, with pixels of the images being given in an image coordinate system that is calibrated with respect to the machine coordinate system so that image coordinates can be transformed into machine coordinates,
- Extracting from a position detection image the sequence of images position data of the processed material sheet lying on the storage or sorting table in the machine coordinate system,
- Transforming the workpiece position data records using the position data in the machine coordinate system,
- Extracting from a sorting image the sequence of images hand position data of the operator's hand over the processed material sheet in the machine coordinate system, and wherein
- in order to identify the at least one workpiece, workpiece position data with respect to hand position data are evaluated.
The workpiece position data can represent a reference point of a workpiece and / or a shape of a workpiece and / or the hand position data can include a reference point of the recognized hand and / or a dimension of the recognized hand in a plane parallel to the processed material sheet.
Ferner können zum Identifizieren des mindestens einen Werkstücks ein Abstand zwischen den Referenzpunkten, insbesondere zwischen den Werkstückpositionsdaten und den Handpositionsdaten, berechnet und mit einem Maximalabstand verglichen werden oder miteinander verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich können zum Identifizieren Werkstückpositionen bestimmt werden, die in einem vorbestimmten Bereich um eine Position der Projektion der Hand oder eines Referenzpunkts der Hand auf den Ablage- oder Sortiertisch liegen, und/oder es können Werkstückpositionen bestimmt werden, die unterhalb der Hand auf dem Ablage- oder Sortiertisch liegen.Furthermore, to identify the at least one workpiece, a distance between the reference points, in particular between the workpiece position data and the hand position data, can be calculated and compared with a maximum distance or compared with one another. Alternatively or additionally, workpiece positions can be determined for identification that lie in a predetermined area around a position of the projection of the hand or a reference point of the hand on the storage or sorting table, and / or workpiece positions can be determined that are below the hand on the Storage or sorting table.
Ferner kann zum Extrahieren der Lagedaten und Handpositionsdaten ein Bildverarbeitungsprogramm zur Erkennung der Form einer Materialtafel und der Hand des Bedieners eingesetzt werden. Das Bildverarbeitungsprogramm kann optional eine Bildverarbeitung für einen Vergleich einer erkannten Form mit einer hinterlegten Form der Materialtafel oder der Hand durchführen, einen Bildverarbeitungsalgorithmus zur Kantendetektion insbesondere eines die Werkstücke umgebenden Restgitters umfassen und/oder bei einer Verschiebung der Materialtafel innerhalb eines Sichtbereichs des Kamerasystems die Lagedaten nachführen.Furthermore, to extract the position data and hand position data, an image processing program for recognizing the shape of a material sheet and the hand of the operator can be used. The image processing program can optionally carry out image processing for a comparison of a recognized shape with a stored shape of the material sheet or the hand, comprise an image processing algorithm for edge detection, in particular of a scrap lattice surrounding the workpieces, and / or track the position data when the material sheet is moved within a field of view of the camera system .
Ferner können zum Anzeigen der Werkstückinformation Signale an eine Datenbrille des Absortierers und/oder an einen vom Absortierer einsichtbaren Monitor ausgegeben werden.Furthermore, for displaying the workpiece information, signals can be output to data glasses of the sorter and / or to a monitor that can be viewed by the sorter.
In einigen Weiterbildungen kann ferner Werkstückinformation in ein Livebild des Kamerasystems eingeblendet werden. Unter einem Livebild wird ein Bild verstanden, das die Anzeigevorrichtung dem Bediener anzeigt und das zumindest einen Ausschnitt der Umgebung darstellt, die der Bediener auch ohne Anzeigevorrichtung sehen kann. Insbesondere wird dieses Bild ständig der sich verändernden Umgebung angepasst (live-Übertragung). Insbesondere geschieht das in Echtzeit, mit eine konstanten, möglichst geringen Zeitverzögerung, insbesondere innerhalb weniger als einer Sekunde. Insbesondere kann dieses Bild ferner auch der sich ändernden Blickrichtung des Bedieners angepasst werden, so dass der Bediener den Eindruck gewinnen kann, die tatsächliche Umgebung sehen zu können.In some further developments, workpiece information can also be displayed in a live image of the camera system. A live image is understood to mean an image which the display device shows to the operator and which represents at least a section of the surroundings that the operator can see even without a display device. In particular, this image is constantly adapted to the changing environment (live broadcast). In particular, this happens in real time, with a constant, as small as possible time delay, in particular within less than one second. In particular, this image can also be adapted to the changing direction of view of the operator, so that the operator can get the impression of being able to see the actual surroundings.
Alternativ oder zusätzlich kann der Bearbeitungsplan zusätzlich zu den Werkstückpositionsdatensätzen Werkstück-Bilddaten der zu fertigenden Werkstücke umfassen und die Werkstückinformation kann in eine aus den Werkstück-Bilddaten erzeugte digitale Ansicht der Schachtelungsanordnung eingeblendet werden. Allgemein kann die Werkstückinformation eine Auftragsnummer, einen Folgeprozessschritt, eine technische Zeichnung und/oder Kundenauftragsinformation umfassen.Alternatively or additionally, the machining plan can include workpiece image data of the workpieces to be manufactured in addition to the workpiece position data records and the workpiece information can be displayed in a digital view of the nesting arrangement generated from the workpiece image data. In general, the workpiece information can include an order number, a subsequent process step, a technical drawing and / or customer order information.
In einigen Weiterbildungen kann aufgrund einer Kalibrierung der Bildkoordinaten des Kamerasystems zu Maschinenkoordinaten der Flachbettwerkzeugmaschine eine Lage, insbesondere eine Translation und/oder eine Rotation, der Materialtafel zu einem Maschinenreferenzpunkt berechenbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine der Hände des Absortierers mit dem Kamerasystem detektiert werden und unter Verwendung der Kalibrierung des Kamerasystems Positionsdaten der detektierten Hand im Maschinenkoordinatensystem gewonnen werden.In some developments, due to a calibration of the image coordinates of the camera system to machine coordinates of the flatbed machine tool, a position, in particular a translation and / or a rotation, of the material sheet with respect to a machine reference point can be calculated. Alternatively or additionally, at least one of the hands of the sorter can be detected with the camera system and position data of the detected hand can be obtained in the machine coordinate system using the calibration of the camera system.
In einigen Weiterbildungen kann das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
- Fertigen von Werkstücken gemäß dem Bearbeitungsplan und
- Ausgeben der Werkstücke auf dem Ablage- oder Sortiertisch zur Handhabung, insbesondere zum Absortieren durch den Bediener, insbesondere Absortierer.
- Manufacture of workpieces according to the machining plan and
- Output of the workpieces on the storage or sorting table for handling, in particular for sorting by the operator, in particular sorting machines.
In einigen Weiterbildungen der Flachbettwerkzeugmaschine kann der Ablage- oder Sortiertisch als Palette eines Palettenwechslers oder als Förderband ausgebildet sein. Ferner kann die Anzeigeeinheit als ein Monitor, der im Bereich des Ablage- oder Sortiertischs angeordnet ist, oder als eine Augmented-Reality-Datenbrille ausgebildet sein.In some developments of the flat bed machine tool, the storage or sorting table can be designed as a pallet of a pallet changer or as a conveyor belt. Furthermore, the display unit can be designed as a monitor, which is arranged in the area of the storage or sorting table, or as augmented reality data glasses.
In einigen Weiterbildungen der Flachbettwerkzeugmaschine kann das Kamerasystem eine Kamera umfassen, die optional an der Bearbeitungseinheit angebracht ist. Ferner kann das Kamerasystem zur zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Bilderfassung, insbesondere im sichtbaren und/oder infraroten Wellenlängenbereich, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Kamerasystem auf ein Maschinenkoordinatensystem der Flachbettwerkzeugmaschine kalibriert sein.In some developments of the flatbed machine tool, the camera system can include a camera that is optionally attached to the machining unit. Furthermore, the camera system can be designed for two-dimensional and / or three-dimensional image acquisition, in particular in the visible and / or infrared wavelength range. Alternatively or additionally, the camera system can be calibrated to a machine coordinate system of the flatbed machine tool.
Vorteile der Erfindung umfassen die Möglichkeit, relevante (Bau-) Teilinformationen schon vor der Entnahme eines Werkstücks dem Absortierer zu Verfügung zu stellen. So kann der Absortierer seine Strategie beim Vereinzelungsprozess nach eigenen Belangen und unter Berücksichtigung der dargestellten Informationen optimieren. Die Erfindung umfasst somit eine vorteilhafte Ansicht zur Teilevereinzelung und kann hiermit die Zuordnung von geschnittenen Werkstücken zu entsprechenden Produktionsaufträgen erleichtern. Dies kann es erlauben, Maschinenstillstände zu verringern oder ganz zu vermeiden.Advantages of the invention include the possibility of making relevant partial (structural) information available to the sorter even before a workpiece is removed. In this way, the sorter can optimize his strategy during the separation process according to his own interests and taking into account the information presented. The invention thus comprises an advantageous view for separating parts and can hereby facilitate the assignment of cut workpieces to corresponding production orders. This can make it possible to reduce machine downtimes or to avoid them entirely.
Das erfindungsgemäße Vorgehen kann es ermöglichen, ein Absortieren von Werkstücken und deren Zusortieren zu auftragsspezifischen Ablageorten und/oder nachfolgenden Bearbeitungsschritten schnell und effizient zu machen. Das Verfahren ist dabei insbesondere darauf gerichtet, die Wahrnehmung von angezeigten Informationen durch den Bediener zweckmäßig zu gestalten.The procedure according to the invention can make it possible to sort workpieces and sort them to job-specific storage locations and / or subsequent processing steps quickly and efficiently. The method is aimed in particular at making the perception of displayed information by the operator expedient.
Allgemein können die hierin offenbarten Konzepte eine Erhöhung der Prozesssicherheit, eine Optimierung von Durchlaufzeiten und entsprechend eine Kostenoptimierung der Produktion ermöglichen. Im Speziellen können die hierin offenbarten Konzepte eine z. T. erhebliche Zeitansparung im Prozess von der Herstellung einer erforderlichen Teilanzahl bis zur nachfolgeprozesskorrekten Ablage bewirken und Fehler bei der Zuordnung vermeiden. Mehrere Aufträge können in einer Tafel (z. B. zu schneidendes Blech) prozesssicher umgesetzt werden und ein auftragsübergreifendes Vereinzeln der geschnittenen Teile für die jeweiligen Folgeprozesse kann erleichtert werden. Im Ergebnis können eine flexible Handhabung von Vorgängen an den vereinzelten Teilen wie eine Abarbeitung des Absortiervorgangs und ein papierloser Prozessablauf (mit der begleitenden Zeiteinsparung in der Arbeitsvorbereitung) eine oder mehrere Laserschneidmaschinen oder Stanzmaschinen in einen teilautomatisierten Herstellungsprozess effizienter einbinden.In general, the concepts disclosed herein can enable an increase in process reliability, an optimization of throughput times and, accordingly, an optimization of production costs. In particular, the concepts disclosed herein may apply e.g. T. cause considerable time savings in the process from the production of a required number of parts to the subsequent process-correct filing and avoid errors in the assignment. Several orders can be implemented reliably in one sheet (e.g. sheet metal to be cut) and it is easier to separate the cut parts for the respective subsequent processes across orders. As a result, flexible handling of processes on the individual parts such as processing the sorting process and a paperless process flow (with the accompanying time savings in work preparation) can integrate one or more laser cutting machines or punching machines into a partially automated manufacturing process more efficiently.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 eine schematische räumliche Darstellung einer Flachbettwerkzeugmaschine mit einer Palette, die mit geschnittenen Bauteilen von einem Absortierer der Flachbettwerkzeugmaschine zum Absortieren bereitsteht, -
2 eine schematische räumliche Darstellung einer Flachbettwerkzeugmaschine mit einem Förderband zum Ausgeben und Absortieren der geschnittenen Bauteile,3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Schachtelung von auszuschneidenden Bauteilen, wie sie einem Bearbeitungsplan für eine Flachbettwerkzeugmaschine zugrunde liegen kann, -
4 eine schematische Darstellung eines Kamerabilds einer Aufsicht auf eine Palette mit Bauteilen, die gemäß der in3 dargestellten Schachtelung von einer Flachbettwerkzeugmaschine ausgeschnitten wurden und zur Vereinzelung bereitstehen, -
5 eine schematische Darstellung einer Anzeige auf einem Monitor zur visuellen - Unterstützung des Absortiervorgangs,
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6 eine schematische Darstellung eines Sichtfelds einer Datenbrille mit Einblendungen zur visuellen Unterstützung des Absortiervorgangs und -
7 ein schematisches Flussdiagramm zum Ablauf eines Verfahrens zum visuellen Unterstützen des Absortierens von Werkstücken.
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1 a schematic three-dimensional representation of a flat bed machine tool with a pallet, which is ready for sorting with cut components from a sorter of the flat bed machine tool, -
2 a schematic spatial representation of a flat bed machine tool with a conveyor belt for discharging and sorting the cut components,3rd a schematic representation of an exemplary nesting of components to be cut out, as can be the basis for a machining plan for a flatbed machine tool, -
4th a schematic representation of a camera image of a plan view of a pallet with components that are made according to the in3rd the boxes shown have been cut out by a flatbed machine tool and are available for separation, -
5 a schematic representation of a display on a monitor for visual - Support of the sorting process,
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6th a schematic representation of a field of view of data glasses with overlays for visual support of the sorting process and -
7th a schematic flow diagram for the sequence of a method for visually supporting the sorting of workpieces.
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass bei Laserschneid- oder Stanz-Flachbettwerkzeugmaschinen das Vorliegen eines genauen Plans zur räumlichen Anordnung von zu erzeugenden Werkstücken in Kombination mit einem bildgebenden Erfassen des Ablage- oder Sortiertischs, auf dem das erzeugte Schnittgut angeordnet ist, zur Unterstützung eines Handhabungsvorgangs wie ein Absortiervorgang genutzt werden kann.Aspects described here are based in part on the knowledge that in laser cutting or punching flatbed machine tools the existence of a precise plan for the spatial arrangement of workpieces to be produced in combination with an imaging recording of the storage or sorting table on which the cut material produced is arranged, can be used to support a handling process such as a sorting process.
So wurde insbesondere erkannt, dass ein manuell durchgeführter Absortiervorgang mithilfe eines Kamerasystems unterstützt werden kann. Das Kamerasystem ist dazu derart einzurichten, dass die Lage einer bearbeiteten Materialtafel auf einem Ablage- oder Sortiertisch erfasst werden kann. Im Bearbeitungsplan hinterlegte Informationen können dann entsprechenden Bereichen auf der Materialtafel, insbesondere den Bereichen der ausgeschnittenen Werkstücke, zugeordnet werden. Mit dem Kamerasystem kann auch die Position einer „absortierenden“ Hand des Absortierers über der Materialtafel erfasst werden, sodass diesem in Abhängigkeit von der Position der Hand über der Materialtafel Werkstück-spezifische Informationen zu einem entsprechenden Bereich der Materialtafel angezeigt werden können. Es wurde erkannt, dass Werkstück-spezifische Informationen, die z.B. auf einem Überwachungsmonitor der Flachbettwerkzeugmaschine ausgegeben werden oder in das Sichtfeld einer Datenbrille des Absortierers eingeblendet werden, leicht in den Absortiervorgang, Handhabungsvorgang, einbezogen werden können. Mit anderen Worten haben die Erfinder erkannt, dass ein optisches Erfassen der bearbeiteten Materialtafel es ermöglichen kann, einem Bediener Informationen zu dem oder den Werkstücken anzuzeigen, die in Bezug zur Hand des „zugreifenden“ Absortierers stehen, beispielsweise unter der Hand liegen, wodurch das Vereinzeln der Werkstücke der bearbeiteten Materialtafel visuell unterstützt werden kann.In particular, it was recognized that a manually performed sorting process can be supported with the aid of a camera system. For this purpose, the camera system must be set up in such a way that the position of a processed material sheet on a storage or sorting table can be recorded. Information stored in the processing plan can then be assigned to corresponding areas on the material sheet, in particular the areas of the cut workpieces. The position of an “sorting” hand of the sorter above the material sheet can also be recorded with the camera system, so that workpiece-specific information can be displayed to a corresponding area of the material sheet depending on the position of the hand above the material sheet. It was recognized that workpiece-specific information, which is output e.g. on a monitoring monitor of the flatbed machine tool or is displayed in the field of view of data glasses of the sorter, can easily be included in the sorting process, handling process. In other words, the inventors have recognized that optical detection of the processed sheet of material can make it possible to display information about the work piece (s) to an operator that is in relation to the hand of the “accessing” sorter, for example under the hand, whereby the separation the workpieces of the processed material sheet can be visually supported.
Die Erfinder haben insbesondere erkannt, dass die hierin offenbarten Konzepte und deren Anwendung in den hierin beschriebenen Vorrichtungen insbesondere bei Materialien mit Eigenschaften umgesetzt werden können, die eine Bildgebung mit den jeweilig einzusetzenden bildgebenden Verfahren ermöglichen. Überdies sind die Konzepte insbesondere auch für spiegelnde oder teildurchsichtige Werkstücke geeignet. Spiegelnde oder teildurchsichtige Werkstücke umfassen z. B. Werkstücke aus Blech, Glas, Halbleitersubstrat-Strukturen, Leiterplatten-Strukturen und Kunststoffteile, wobei die Materialien selbst, und insbesondere deren Oberflächeneigenschaften, Licht im sichtbaren und/oder infraroten Wellenlängenbereich transmittieren oder zumindest teilweise reflektieren können.In particular, the inventors have recognized that the concepts disclosed herein and their application in the devices described herein can be implemented in particular with materials with properties that enable imaging with the respective imaging methods to be used. In addition, the concepts are particularly suitable for reflective or partially transparent workpieces. Reflective or partially transparent workpieces include e.g. B. workpieces made of sheet metal, glass, semiconductor substrate structures, printed circuit board structures and plastic parts, whereby the materials themselves, and in particular their surface properties, can transmit or at least partially reflect light in the visible and / or infrared wavelength range.
Die hierin beschriebenen Konzepte betreffen insbesondere die Bearbeitung von Materialtafeln mit einer Flachbettwerkzeugmaschine zur Erzeugung kleiner Losgrößen und vieler unterschiedlicher Werkstücke in einem Bearbeitungsschritt. Insbesondere kann ein Werkstück in einem durch Lasereinsatz sehr flexiblen Schneidvorgang in einer frei wählbaren flachen Form aus der Materialtafel herausgeschnitten werden. In nachfolgenden Biege- und Schweißprozessen können aus den Werkstücken räumliche Produkte erzeugt werden.The concepts described here relate in particular to the processing of material sheets with a flat-bed machine tool to produce small batches and many different workpieces in one processing step. In particular, a workpiece can be cut out of the sheet of material in a freely selectable flat shape in a cutting process that is very flexible thanks to the use of lasers. In subsequent bending and welding processes, three-dimensional products can be created from the workpieces.
Ferner sind die hierin offenbarten Konzepte und deren Anwendung in den hierin beschriebenen Vorrichtungen auf das Bereitstellen von unterstützender Information in Echtzeit ausgelegt. Eine zeitnahe Bereitstellung der Information ist wesentlich, da der Absortiervorgang, allgemein ein Handhabungsvorgang, dessen zeitlicher Ablauf vom Fluss und von der Geschwindigkeit der manuellen Vorgänge des Absortierers bestimmt wird, nicht verlangsamt werden soll. Nur bei einer zeitnahen visuellen Unterstützung wird ein Absortierer die Zusatzinformationen auch berücksichtigen. Die vorgeschlagene Absortierunterstützung führt dazu die wichtigen Schritte wie Bildgebung, Bildverarbeitung und Bildausgabe beispielsweise im Hintergrund aus.Furthermore, the concepts disclosed herein and their application in the devices described herein are designed for the provision of supporting information in real time. Timely provision of the information is essential, since the sorting process, generally a handling process, the timing of which is determined by the flow and the speed of the manual operations of the sorter, should not be slowed down. A sorter will only take the additional information into account with prompt visual support. The proposed Sorting support carries out the important steps such as imaging, image processing and image output, for example in the background.
Die
In dem in
Die Flachbettwerkzeugmaschine
Eine Werkzeugmaschinensteuerung
Die Bearbeitung der Materialtafel erfolgt dabei gemäß einem Bearbeitungsplan
Wieder bezugnehmend auf
Für die Durchführung eines Bearbeitungsprozesses gibt die Werkzeugmaschinensteuerung
In
Gemäß den hierin offenbarten Konzepten kann der Absortiervorgang zur Erleichterung eines korrekten Absortierens und zur Erhöhung der Effizienz durch ein Anzeigen von Werkstückspezifischer Information unterstützt werden. Hierzu sind ein oder mehrere Anzeigeeinheiten vorgesehen, die für den Absortierer
Wie in
Die Werkzeugmaschinensteuerung
Die der Werkzeugmaschinensteuerung
Das Kamerasystem ist zur Erfassung von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Aufnahmen eines Ablage- oder Sortiertischs - in
Die Kamera
Dazu werden anhand eines Bildes der Kamera
Die Lagedaten der bearbeiteten Materialtafel können z.B. in einer Auflageebene des Ablage- oder Sortiertisch 5As bestimmt werden. Ist die Kamera
Unter Verwendung der im Bearbeitungsplan
Für die visuelle Unterstützung wird nun ferner die Position einer Hand des Absortierers z.B. in Bezug zu einem Referenzpunkt des Maschinenbezugssystems der Flachbettwerkzeugmaschine anhand eines Bildes der Kamera
Im Fall einer Kalibrierung der Bildkoordinaten des Kamerasystems zu Maschinenkoordinaten der Flachbettwerkzeugmaschine ist eine Lage, insbesondere eine Translation und/oder eine Rotation, der Materialtafel zu einem Maschinenreferenzpunkt berechenbar, sodass mindestens eine der Hände des Absortierers mit dem Kamerasystem detektiert und unter Verwendung der Kalibrierung des Kamerasystems Positionsdaten der detektierten Hand im Maschinenkoordinatensystem gewonnen werden können.In the case of a calibration of the image coordinates of the camera system to machine coordinates of the flatbed machine tool, a position, in particular a translation and / or a rotation, of the material sheet relative to a machine reference point can be calculated so that at least one of the sorter's hands is detected with the camera system and using the calibration of the camera system Position data of the detected hand can be obtained in the machine coordinate system.
Allgemein können zum Extrahieren der Lagedaten und Handpositionsdaten ein Bildverarbeitungsprogramm zur Erkennung der Form einer Materialtafel oder der Hand des Bedieners eingesetzt werden. Das Bildverarbeitungsprogramm kann optional eine Bildverarbeitung für einen Vergleich einer erkannten Form mit einer hinterlegten Form der Materialtafel oder der Hand durchführen. Ein zugrundeliegender Bildverarbeitungsalgorithmus kann zur Kantendetektion insbesondere eines die Werkstücke umgebenden Restgitters ausgebildet sein. Bei einer Verschiebung der bearbeiteten Materialtafel innerhalb eines Sichtbereichs des Kamerasystems können die Lagedaten entsprechend nachgeführt werden.In general, an image processing program for recognizing the shape of a material sheet or the operator's hand can be used to extract the position data and hand position data. The image processing program can optionally carry out image processing for a comparison of a recognized shape with a stored shape of the material sheet or of the hand. An underlying image processing algorithm can be designed for edge detection, in particular of a residual lattice surrounding the workpieces. If the processed material sheet is shifted within a field of view of the camera system, the position data can be updated accordingly.
Sind die Positionen der Werkstücke und die Position der Hand
Zu dem mindestens einen identifizierten Werkstück - in
Wie in
Ein in
Die Fördereinrichtung
Wie in
Als weiteren Unterschied wird am Absortierarbeitsplatz der
Zusammenfassend zeigt
Ausgangspunkt ist zum einen das Bereitstellen (Schritt
Ein weiterer Basisschritt ist ein bildgebendes Erfassen (Schritt
Für ein aktuelles Bild wird nun eine Position einer Hand des Absortierers bezüglich der Anordnung von Werkstücken in der bearbeiteten Materialtafel mit dem Kamerasystem erfasst (Schritt
Um ein Werkstück in der bearbeiteten Materialtafel identifizieren zu können, können aus einem Lageerkennungsbild der Sequenz von Bildern Lagedaten der auf dem Ablage- oder Sortiertisch
Um die Position der Hand erfassen zu können, können aus einem Absortierbild der Sequenz von Bildern Handpositionsdaten der Hand des Absortierers über der bearbeiteten Materialtafel im Maschinenkoordinatensystem extrahiert werden (Schritt
Das Verfahren kann ferner die folgenden vorgelagerten Schritte umfassen:
- - Fertigen (Schritt
121 ) von Werkstücken gemäß dem Bearbeitungsplan und - - Ausgeben (Schritt
123 ) der Werkstücke auf dem Ablage-oder Sortiertisch 5A zum Absortieren durch den Absortierer.
- - Manufacture (step
121 ) of workpieces according to the machining plan and - - Output (step
123 ) of the workpieces on the storage or sorting table5A for sorting by the sorter.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and / or the claims are viewed as separate and independent of one another for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, regardless of the combinations of features in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range specifications or specifications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range specification.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2018/073419 A1 [0004, 0044]WO 2018/073419 A1 [0004, 0044]
- DE 102018133524 [0044]DE 102018133524 [0044]
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