NL2019835B1 - Samenstel voor het vervaardigen van een groep onderdelen en identificatie-inrichting - Google Patents

Abstract

Een samenstel voor het vervaardigen van een groep onderdelen uit een plaatlichaam omvat invoermiddelen (20,30) om een plaatlichaam te verschaffen, een snijinrichting (25) om elk onderdeel van de groep volgens een vooraf bepaalde contour uit het plaatlichaam te bevrijden en een besturingsinrichting (50) waarmee de snijinrichting is gekoppeld. De besturingsinrichting stuurt de snijinrichting aan op basis van productinformatie (55). Productherkenningsmiddelen (35) zijn voorzien die ten minste één beeldopnemer (31) en beeldverwerkingsmiddelen (50) omvatten. De beeldverwerkingsmiddelen zijn in staat en ingericht om op basis van de productinformatie (55) de onderdelen te identificeren.

Description

Samenstel voor het vervaardigen van een groep onderdelen en identificatie-inrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstel voor het vervaardigen van een groep onderdelen uit een plaatlichaam omvattende invoermiddelen om een plaatlichaam te verschaffen, een snijinrichting om elk onderdeel van de groep volgens een vooraf bepaalde contour uit het plaatlichaam te bevrijden en een besturingsinrichting waarmee de snijinrichting is gekoppeld, waarbij de besturingsinrichting de snijinrichting op basis van productinformatie een snijlijn oplegt volgens welk de onderdelen uit het plaatlichaam worden bevrijd. De uitvinding heeft tevens betrekking op een identificatie-inrichting.

Een samenstel van de in de aanhef beschreven soort vindt op ruime schaal toepassing voor het vervaardigen van platte onderdelen uit plaatmateriaal. Daarbij gaat het met name om metalen onderdelen die door middel van een laser of ander snijgereedschap uit een metalen plaatlichaam worden bevrijd. Uit oogpunt van een besparing aan materiaalkosten is het daarbij van groot belang om zoveel mogelijk onderdelen met een zo gering mogelijk materiaalverlies uit het plaatlichaam te bevrijden. De snijinrichting wordt daartoe door de besturingsinrichting volgens een uitgekiende snijlijn aangestuurd waarin de contouren van de onderdelen zo efficiënt mogelijk zijn gerangschikt. Deze snijlijn is berekend op basis van de productinformatie waaruit voor elk onderdeel een contour bekend is. Daarbij is het begrip "snijlijn" ruim op te vatten zodat daaronder niet alleen een zuiver lineair traject maar ook een gebogen traject en samenstellingen uit gebogen en rechte lijndelen zijn te verstaan.

De eventuele herschikking van de onderdelen voor een optimale benutting van het plaatlichaam heeft als gevolg dat de volgorde van de onderdelen voor wat betreft hun bestemming relatief willekeurig kan zijn. Met het oog op een verdere verwerking worden de onderdelen daarom in de praktijk veelal handmatig uitgesorteerd en voor verdere verwerking doorgeleid. Dit is echter tijdrovend en bovendien gevoelig voor fouten.

Met de onderhavige uitvinding wordt daarom onder meer beoogd in een samenstel voor het vervaardigen van onderdelen uit een plaatlichaam te voorzien die aan dit euvel althans in belangrijke mate tegemoet komt.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een samenstel van de in de aanhef beschreven soort daartoe als kenmerk dat productherkenningsmiddelen zijn voorzien die ten minste één beeldopnemer en beeldverwerkingsmiddelen omvatten, dat de beeldverwerkingsmiddelen in staat en ingericht zijn om op basis van de productinformatie de onderdelen te identificeren, en dat product-verwerkingsmiddelen zijn voorzien die elk onderdeel van de groep op basis van een van de beeldherkenningsmiddelen daarvan verkregen identificatie verder verwerken. Aldus wordt de productinformatie, die reeds voorhanden is voor de aansturing van de snijinrichting, andermaal met voordeel benut ter identificatie van de uiteindelijk uitgesneden onderdelen. Deze informatie omvat immers voor elk onderdeel ten minste contour-informatie, welke informatie doeltreffend blijkt te zijn voor een automatische herkenning van elk onderdeel door de beeldverwerkingsmiddelen. Een handmatig uitsorteren van de gesepareerde onderdelen wordt hierdoor overbodig, althans tot een minimum beperkt.

Met het oog op dit laatste heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding als kenmerk dat de product-verwerkingsmiddelen een manipulator omvatten die in staat en ingericht is om het onderdeel op te nemen, te verplaatsen en gecontroleerd af te geven. Een dergelijke manipulator gaat bijvoorbeeld uit van een robot en is bijvoorbeeld in staat om de onderdelen al naar gelang bestemming of al naar gelang een opvolgende bewerkingsstap bij elkaar te brengen en te verzamelen.

Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel heeft volgens de uitvinding als kenmerk dat de product-verwerkingsmiddelen markeermiddelen omvatten die in staat en ingericht zijn om een onderdeel van een identificatiecode te voorzien, en meer in het bijzonder dat de markeermiddelen middelen omvatten uit een groep omvattende drukmiddelen, etiketteermiddelen, graveermiddelen en een laser. Aldus zijn de onderdelen, na uit het plaatlichaam te zijn bevrijd, rechtstreeks herkenbaar aan de hand van de daarop aangebrachte markering. Afhankelijk van de situatie kan de identificatiecode rechtstreeks op het product worden aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een bedrukking of een gravure, dan wel door tussenkomst van een verwijderbaar (zelf-klevend) etiket (label) daarop worden aangebracht.

Ter bevordering van een snelle en betrouwbare herkenning van de onderdelen is het van belang dat de beeldopnemer op het onderdeel is scherpgesteld. Voor dit doel heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding als kenmerk dat de optische beeldopnemer in een hoogte-richting verstelbaar is aangebracht en aanstuurbaar is om de beeldopnemer althans nagenoeg steeds op diens brandpuntsafstand van het onderdeel te positioneren. Met name gaat het daarbij erom om diktevariaties van de plaatlichamen adequaat te kunnen accommoderen. Een dergelijke product-dikte kan bijvoorbeeld in de productinformatie besloten liggen, in welk geval de beeldopnemer op basis daarvan instelbaar is. Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel heeft evenwel volgens de uitvinding als kenmerk dat een diktesensor is voorzien die in staat en ingericht is om een plaatdikte van het plaatlichaam te registreren en dat de beeldopnemer op basis van de van de door diktesensor geregistreerde plaatdikte op diens brandpuntsafstand van een hoofdoppervlak van het onderdeel positioneerbaar is. Deze uitvoeringsvorm voorziet in een eigen dikte-meting opdat een optimale focussering van de beeldopnemer steeds mogelijk zal zijn, ongeacht of de product-informatie dergelijke dikte-informatie reeds omvat of daarvoor toereikend zal zijn.

Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de productinformatie in een productdatabank is opgeslagen en dat zowel de besturingsinrichting van de snijinrichting als de beeldverwerkingsmiddelen daartoe toegang hebben. Aldus putten de snijinrichting en product-herkenningsmiddelen uit een gemeenschappelijke informatiebron, zodat een separate opslag en invoer overbodig zijn. Een verdere integratie is daarbij gerealiseerd in een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel dat is gekenmerkt doordat de snijinrichting, de beeld-verwerkingsmiddelen en de product-verwerkingsmiddelen dooreen gemeenschappelijke besturingsinrichting worden bestuurd. Aldus is de aansturing van de snijinrichting, de product-herkenningsmiddelen en de product-verwerkingsmiddelen gemeenschappelijk dooreen overkoepelend besturingssysteem.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:

Figuur 1 een schematisch overzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een samenstel volgens uitvinding;

Figuur 2 een perspectivisch aanzicht van beeldherkenningsmiddelen uit het samenstel van figuur 1;

Figuur 3 een doorsnede van de beeldherkenningsmiddelen van figuur 2; en Figuur 4 een perspectivisch detail-aanzicht van de beeldherkenningsmiddelen van figuur 2.

Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

In figuur 1 is schematische een opbouw weergegeven van een samenstel zoals dat binnen het kader van de uitvinding is bedoeld voor het vervaardigen van onderdelen uit een plaatlichaam. Het samenstel omvat invoermiddelen 20, typisch in de vorm van een aangedreven transportband, waarmee een plaatlichaam 10 in een snijinrichting 25 wordt ingevoerd. Het plaatlichaam 10 is typisch uit metaal vervaardigd, zoals (roestvast) staal, aluminium, messing of koper met typisch een dikte van enkele tienden van een millimeter tot enkele tientallen millimeter en met een uiteenlopende oppervlaktestructuur, bijvoorbeeld blank, geslepen, geborsteld of gepolijst, en dessin. De hier getoonde inrichting is geschikt voor plaatmateriaal van 0.5 tot 20 millimeter dik.

De snijinrichting 25 omvat één of meer, niet nader getoonde, lasers die in staat en ingericht zijn om het plaatmateriaal te doorsnijden. Elke laser wordt daarbij aangestuurd vanuit een besturingsinrichting 50 in de vorm van een centrale server. Daaraan is een productdatabase 55 gekoppeld waarin productinformatie ligt opgeslagen. Deze informatie omvat ten minste de contour van het te snijden onderdeel. Door middel van daartoe voorzienen software worden de contouren van alle uit hetzelfde plaatmateriaal te snijden onderdelen zo optimaal mogelijk gecombineerd om een snijverlies tot een minimum te beperken. Dit resulteert in een snijlijn voor de laser waarmee de onderdelen uit het plaatmateriaal worden bevrijd, wat in de figuur schematisch aan de uitgang van de snijinrichting is weergegeven.

De onderdelen zijn weliswaar optimaal genest in het plaatlichaam met het oog op een optimale benutting van het oppervlak, maar zijn daardoor voor wat betreft hun bestemming of verdere verwerking betrekkelijk ongeordend. Het plaatmateriaal 12 met daarin de gesepareerde onderdelen, dan wel de onderdelen afzonderlijk, wordt daarom ingevoerd in een product-herkenningsinrichting 35. Hiertoe beschikt deze inrichting eveneens over invoermiddelen 30 in de vorm van een eindloze band. De band 30 wordt typisch aangedreven op een snelheid van de orde van tussen 5 en 10 cm/s. Het versneden plaatlichaam 12, dan wel de afzonderlijke onderdelen, kunnen daarop door een operator worden gelegd dan wel rechtstreeks van de uitvoerband 20 van de snijinrichting 25 worden betrokken.

De product-herkenningsinrichting is, evenals de snij-inrichting 25, gekoppeld aan de centrale server 50 en heeft daardoor toegang tot de product-informatie die in de databank 55 ligt opgeslagen. De product-herkenningsinrichting omvat een beeldopnemer 31 die door tussenkomst van een wagen 32 op een lineaire hoogte-geleiding 33 is gemonteerd en daarover verstelbaar is. De beeldopnemer omvat hier een vari contact CIS monochroom image sensor met een lengte van 1040 millimeter en een focushoogte van 10 ±0.25 millimeter. Om de opnemer 31 af te schermen tegen eventuele crash-gevaren van het product, is een mechanische aanslagklep gemonteerd met een inductieve veiligheidsschakelaar.

Omwille van de focus-tolerantie van de opnemer 31 wordt de wagen 32 aangestuurd op basis van dikte-informatie van het plaatlichaam 12 c.q. het te scannen onderdeel, opdat het onderdeel steeds in focus van de beeldopnemer 31 zal liggen. Deze dikte-informatie wordt real time geregistreerd door middel van een daartoe in de inrichting 35 voorziene dikte-sensor 34. Voor de dikte sensor 34 is hier uitgegaan van een optische sensor, bijvoorbeeld een through-beam photo-electric switch met een parallelle laserlijn van 30mm hoog. De output van (de amplifier van) de hoogtedetectie-sensor 34 is in milli-Ampere. De omzetting van mA naar mm is in de software geregeld. Voor de sensor 34 wordt tevoren een nulpunt kalibratie (zero set) uitgevoerd.

De beeldherkenning eist een hoogtenauwkeurigheid van ±0.25 millimeter. Als "on the fly" de hoogte dient te worden gecorrigeerd, dient de hoogtesensor 34 daarom betrekkelijk nauwkeurig te zijn.

De vlakheid en diktevariatie van transportband 30 in combinatie met die van het product en een meetonnauwkeurigheid van de sensor 34 zorgen voor een groter tolerantieveld dan ±0.25 millimeter. In de batchinformatie 55 staat ook de plaatdikte.

Bij het inladen van de batch wordt de hoogte in de inrichting ingesteld. De hoogtesensor 34 dient in dat geval voornamelijk als controle sensor voor een fijn-afstemming.

De beeldopnemer scant een onderdeel on-the-fly en vergelijkt de opgenomen contour daarvan met contour-informatie uit de product-databank 55. Deze gegevens zijn als batch verzameld ten behoeve van de voorbereiding bij het nesten van snijgroep voor de lasersnijmachine 25 en omvatten ten minste een contour van elk gesneden onderdeel. De vergelijkingsmethode fungeert volgens een trechterfilter: Eerst wordt de ruwe maatvoering vergeleken, waarbij een groot gedeelte uit de database afvalt. Vervolgens wordt de scan nauwkeuriger bekeken en vergeleken. Steeds een gradatie nauwkeuriger, totdat een juiste overeenstemming is gevonden. Bij een match wordt het onderdeel als zodanig herkend en aldus geïdentificeerd. Daarbij wordt van het onderdeel verdere product-informatie verkregen waaronder een juiste identificatie-code. Op een beeldscherm 45 is het gehele proces voor een operator te volgen en (bij) te sturen.

Tevens zijn nu de XYZ-coördinaten van het betreffende onderdeel op de band 30 bekend. Deze coördinaten worden meegegeven aan product-verwerkingsmiddelen die stroomafwaarts zijn voorzien. In dit voorbeeld omvatten deze verwerkingsmiddelen een print-eenheid 41 in combinatie met een etiketteer-ίηrichting 42 (label writer). De print-eenheid 41 gaat uit van een wagen die gangbaar over een lineaire geleiding 40 is gemonteerd en is bovendien in hoogte stelbaar. Op basis van de verkregen XYZ-coordinaten kan de printkop 41 aldus naar het juiste onderdeel worden uitgestuurd. Daarmee kan bijvoorbeeld een identificatiecode op het betreffende onderdeel worden afgedrukt. Ook kunnen andere gegevens uit de product-database 55 worden betrokken, bijvoorbeeld een tekeningnummer of informatie over vervolg-bewerkingsstappen zoals kanten, borstelen en of lassen, en als zodanig op of bij het onderdeel worden aangegeven. Tevens kan een hoekverdraaiing aan de bedrukking worden meegegeven afgestemd op een geregistreerde ligging van het onderdeel op de band 30, opdat de bedrukking correct op het onderdeel wordt uitgelijnd.

Voor producten die niet bedrukt kunnen of mogen worden, bijvoorbeeld omdat het beschikbare oppervlak daarvan te klein is, wordt een label door de printer 42 uitgeprint en aan het onderdeel gehecht. Het aldus voor verdere verwerking geïdentificeerde en gemarkeerde onderdeel 14 kan nu door een operator van de band 30 worden afgenomen, dan wel door geschikte pick-and-place middelen automatisch worden gedistribueerd.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk. Zo zijn de verwerkingsmiddelen en herkenningsmiddelen voor de onderdelen in het voorbeeld in een gemeenschappelijk kabinet ondergebracht, maar kunnen deze ook los van elkaar in een afzonderlijke behuizing worden voorzien. De productinformatie, nodig voor de herkenning van de onderdelen door de beeldverwerkingsmiddelen, kan rechtstreeks worden betrokken uit de informatie waarmee de snij i n richti ng worden gevoed dan wel al of niet aritmetisch indirect daarvan of daaruit worden afgeleid of berekend.

Claims (9)

1. Samenstel voor het vervaardigen van een groep onderdelen uit een plaatlichaam omvattende invoermiddelen om een plaatlichaam te verschaffen, een snijinrichting om elk onderdeel van de groep volgens een vooraf bepaalde contour uit het plaatlichaam te bevrijden en een besturingsinrichting waarmee de snijinrichting is gekoppeld, waarbij de besturingsinrichting de snijinrichting op basis van productinformatie een snijlijn oplegt volgens welk de onderdelen uit het plaatlichaam worden bevrijd, met het kenmerk dat productherkenningsmiddelen zijn voorzien die ten minste één beeldopnemer en beeldverwerkingsmiddelen omvatten, dat de beeldverwerkingsmiddelen in staat en ingericht zijn om op basis van de productinformatie de onderdelen te identificeren, en dat product-verwerkingsmiddelen zijn voorzien die elk onderdeel van de groep op basis van een van de beeldherkenningsmiddelen daarvan verkregen identificatie verder verwerken.

2. Samenstel volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de product-verwerkingsmiddelen een manipulator omvatten die in staat en ingericht is om het onderdeel op te nemen, te verplaatsen en gecontroleerd af te geven.

3. Samenstel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de product-verwerkingsmiddelen markeermiddelen omvatten die in staat en ingericht zijn om een onderdeel van een identificatiecode te voorzien.

4. Samenstel volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de markeermiddelen middelen omvatten uit een groep omvattende drukmiddelen, etiketteermiddelen, graveermiddelen en een laser.

5. Samenstel volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de optische beeldopnemer in een hoogte-richting verstelbaar is aangebracht en aanstuurbaar is om de beeldopnemer althans nagenoeg steeds op diens brandpuntsafstand van het onderdeel te positioneren.

6. Samenstel volgens conclusie 5 met het kenmerk dat een diktesensor is voorzien die in staat en ingericht is om een plaatdikte van het plaatlichaam te registreren en dat de beeldopnemer op basis van de van de door diktesensor geregistreerde plaatdikte op diens brandpuntsafstand van een hoofoppervlak van het onderdeel positioneerbaar is.

7. Samenstel volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de productinformatie in een productdatabank is opgeslagen en dat zowel de besturingsinrichting van de snijinrichting als de beeldverwerkingsmiddelen daartoe toegang hebben.

8. Samenstel volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de snijinrichting, de beeld-verwerkingsmiddelen en de product-verwerkingsmiddelen door een gemeenschappelijke besturingsinrichting worden bestuurd.

9. Identificatie-inrichting omvattende de productherkenningsmiddelen volgens één of meer der voorgaande conclusies.