專利名稱：切削板狀工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使用根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的照相裝置和可控切削設(shè)備切削板狀工件的方法。
造船廠在采用熱切削方法制造較大的板狀制品時(shí)會(huì)生產(chǎn)出大量的剩余板料。另一方面，船只中包括大量較小的標(biāo)準(zhǔn)部件，其年需求量為數(shù)千件，并且目的是有可能的話使用剩余板料作為這些部件的材料。在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)部件時(shí)，機(jī)器操作員不得不花費(fèi)過多的時(shí)間利用所述剩余工件。今天，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的角度上來看，利用剩余板料是不節(jié)省成本的，并且在使用余料時(shí)所存在的問題是難于將標(biāo)準(zhǔn)部件定位在具有不規(guī)則形狀的剩余板料上，且由此使得次品百分率(scrubpercentage)相當(dāng)高。傳統(tǒng)上，余料的利用停留在這樣一種水平上，即機(jī)器操作員手動(dòng)測量剩余板料上的矩形面積，將所述數(shù)據(jù)輸入機(jī)器控制裝置中并開始將部件定位在限定區(qū)域上。作為機(jī)器操作員任務(wù)的現(xiàn)有形式的定位操作太耗費(fèi)時(shí)間，并且在工時(shí)和材料消耗方面結(jié)果也是不經(jīng)濟(jì)的。在實(shí)踐中，在使所述切削機(jī)回到切削程序的起始點(diǎn)時(shí)，機(jī)器操作員還不得不花費(fèi)體力。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)并提出新的解決方案，所述解決方案盡可能有效地消除所述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的可通過權(quán)利要求1中所述的以及在其他權(quán)利要求中所述的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，采取以下措施將待切削工件放置在位于照相裝置記錄區(qū)內(nèi)的切削表面上，所述工件被所述照相裝置照相，并且基于其圖像確定出所述工件的輪廓，并將與所述工件的輪廓相關(guān)的信息輸入定位系統(tǒng)，在此設(shè)置切削路徑并輸入所述切削機(jī)的控制系統(tǒng)，從而計(jì)算出必要的切削參數(shù)，并且基于此，根據(jù)給定指令控制將所述工件切削成部件。因此，本發(fā)明能夠使用機(jī)器視覺限定所述板狀坯料，以給出并實(shí)施切削程序。還可優(yōu)選自動(dòng)裝置用于在剩余板料上待切削的工件的定位。因此，本發(fā)明在定位待切削的工件方面能夠經(jīng)濟(jì)地利用剩余板料，并且將手動(dòng)作業(yè)和剩余板料的次品百分率減至最少。在此，所述工件的輪廓還指工件所述部分，例如保留在所述工件內(nèi)的孔的形狀。同樣，本發(fā)明優(yōu)選適于以最佳方式利用形狀不規(guī)則的剩余板材制品。
一旦已確定出所述工件的輪廓和尺寸，通過選擇至少一種類型的小部件并將所需數(shù)量的所述至少一種類型的小部件加到所述輪廓內(nèi)的外形輪廓像上生成定位數(shù)據(jù)。為了進(jìn)行定位，可使用合適的程序，例如通過從宏程序庫中選擇一定類型的小部件，由此所述程序用所述部件充滿所述板狀工件。所述定位還可以基于選擇多種不同種類的小部件。另一種選擇是，所述操作員自身也可以通過程序畫出所需種類的小部件，并將一定數(shù)量的所述小部件放置在所述板狀工件上。
在所述剩余板料上的自動(dòng)定位過程中，所述切削路徑，起始點(diǎn)和容量(volumes)以及材料的使用獲得優(yōu)化。同時(shí)，切削起始點(diǎn)和切削路徑或者可由操作員確定，或者可自動(dòng)確定。在確定完成之后，所述定位數(shù)據(jù)被輸入到所述切削設(shè)備的控制系統(tǒng)中，由此所述切削機(jī)的操作從一個(gè)增量，即板狀坯料特定的與坐標(biāo)原點(diǎn)之上成比例的坐標(biāo)系統(tǒng)變化到絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，即覆蓋整個(gè)作業(yè)站的坐標(biāo)系統(tǒng)。數(shù)控火焰切割機(jī)，操縱裝置或自動(dòng)機(jī)優(yōu)選被用作切削設(shè)備。
在對(duì)制品進(jìn)行照相時(shí)，作為輔助設(shè)備的要進(jìn)行反射的光源，最優(yōu)選為激光棒，可被用以有助于提高檢測能力和/或提供附加信息。在根據(jù)本發(fā)明所述的方法中，所述作業(yè)區(qū)域用于照相被照射至這樣一種程度，即所述照射條件盡可能恒定，以能使用足夠的精度可看到所述工件的輪廓和位置。所述照射裝置和要進(jìn)行反射的有助于提高檢測能力的所述棒或者矩陣(matrice)相互間互補(bǔ)?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)照相裝置，優(yōu)選CCD照相裝置實(shí)施根據(jù)本方法所述的照相過程，所述照相裝置可位于切削設(shè)備中，在與切削裝置相同的導(dǎo)軌上移動(dòng)的單獨(dú)的入口中，或者在外部結(jié)構(gòu)中，例如在作業(yè)區(qū)的頂部，或者借助單獨(dú)的導(dǎo)軌在外部結(jié)構(gòu)中。
待切削的工件構(gòu)成部分金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)選可用于水運(yùn)工具，船只或其他海上設(shè)備，但是本發(fā)明也可適用于其他種類的使用板狀金屬工件的制品。
以下，結(jié)合附圖通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中

圖1示出了利用在板狀制品生產(chǎn)過程中的余料的工作原理圖；和圖2示出了定位布置圖。
在根據(jù)圖1的機(jī)加工裝置1中，即在該實(shí)例中為熱切削，切削設(shè)備的切削區(qū)域3的圖像由連接到切削機(jī)上的照相裝置2提供至單獨(dú)的導(dǎo)軌或者提供至切削機(jī)周圍的結(jié)構(gòu)。通過由所述照相裝置提供的圖像確定包括剩余板料并且位于切削區(qū)域3內(nèi)的板狀坯料4輪廓的形狀和尺寸。所述板狀坯料4被放置在切削表面5上，所述切削表面可包括例如底板和切削臺(tái)?？筛鶕?jù)軟件算法計(jì)算出所述尺寸或者通過在顯示器上進(jìn)行點(diǎn)測而由操作員人工計(jì)算出所述尺寸。作為計(jì)算用的輔助設(shè)備，為了有助于提高檢測能力，可以使用要進(jìn)行反射的照明源或光源，優(yōu)選氦-氖激光棒。計(jì)算結(jié)果所得出的數(shù)據(jù)即所謂的圖像數(shù)據(jù)6包括板狀坯料4的輪廓尺寸及其在作業(yè)區(qū)域3中的位置，所述數(shù)據(jù)被傳送至定位系統(tǒng)7，在此所需數(shù)量的特定類型的小部件被置于所述區(qū)域上。例如，特定類型的小部件可從宏程序庫中進(jìn)行選取并且可以設(shè)置所述定位程序以用所述部件填滿所述板狀坯料。另一種選擇是，操作員自身也可通過程序畫出具有所需形狀的小部件并將一定數(shù)量的這些部件放置在所述板狀坯料上，并且若有需要，如果在所述板狀坯料上仍有開放空間，那么也可以是一定數(shù)量的其他種類的小部件。隨后，該定位數(shù)據(jù)被輸入切削設(shè)備的控制系統(tǒng)中，所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)切削程序8。
所述定位系統(tǒng)7或可在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)7上，或與機(jī)器控制裝置9相連接。有關(guān)具有任意形狀的板狀坯料4的信息在所述系統(tǒng)的幫助下容易且快速被接收到，這樣就有可能借助基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)定位對(duì)坯料的使用進(jìn)行優(yōu)化并將次品百分率減至最少。除板狀坯料4的尺寸以外，所述機(jī)器視覺系統(tǒng)還能夠表示出切削設(shè)備(細(xì)節(jié)未示出)的作業(yè)區(qū)域3的基準(zhǔn)角或者初始角的位置，由此以前通過手動(dòng)方式對(duì)切削設(shè)備的單獨(dú)重新定位是沒有必要的，并且，可啟動(dòng)對(duì)所述板狀坯料4的切削10。因此，通過本發(fā)明既可節(jié)省時(shí)間，又可節(jié)省材料，同時(shí)操作效率得到提高且成本降低。
可采用本身以公知的方法例如氣體切割或等離子切割法進(jìn)行切削。一種有利的方法是數(shù)控?zé)崆懈罘?，其中切削參?shù)，例如切削速度，切削凹槽的尺寸等可通過數(shù)控裝置計(jì)算得出。所述切削裝置可自己運(yùn)行至初始點(diǎn)并啟動(dòng)切削。
圖2示出了定位和切削布置圖的一個(gè)實(shí)例，其可通過將所述布置圖輸入到數(shù)控切削機(jī)中而實(shí)現(xiàn)。在此，全都相似的多個(gè)板狀小部件4a被放置在板狀坯料4上。當(dāng)然，這些板狀小部件中的一些可由其他種類的部件所代替。所述切削方向如箭頭所示。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說明顯的是本發(fā)明不限于上述應(yīng)用，但是可在由所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)想象到本發(fā)明的各種變型。
權(quán)利要求
1.一種使用照相裝置和可控切削設(shè)備將板狀工件切削成一個(gè)或多個(gè)小塊的方法，其方向和坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)值被校準(zhǔn)至相互間對(duì)應(yīng)，其特征在于，采取以下措施將待切削工件放置在位于照相裝置記錄區(qū)內(nèi)的切削表面上，所述工件被所述照相裝置照相，并且基于其圖像確定出所述工件的輪廓，將與所述工件的輪廓相關(guān)的信息輸入定位系統(tǒng)，在此設(shè)置切削路徑并輸入所述切削機(jī)的控制系統(tǒng)，從而計(jì)算出必要的切削參數(shù)，并且基于此，根據(jù)給定指令控制將所述工件切削成部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一旦已確定出輪廓和尺寸，通過選擇至少一種類型的小部件并將所需數(shù)量的所述至少一種類型的小部件加到所述輪廓內(nèi)的外形輪廓像上生成定位數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述切削起始點(diǎn)和切削路徑或者自動(dòng)確定，或者可由操作員輔助裝置確定，且所述定位數(shù)據(jù)被輸入到所述切削設(shè)備的控制系統(tǒng)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述板料上的自動(dòng)定位過程中，所述切削路徑，起始點(diǎn)和容量以及材料的使用獲得優(yōu)化。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述切削設(shè)備的操作從一個(gè)增量，即板狀坯料特定的與坐標(biāo)原點(diǎn)之上成比例的坐標(biāo)系統(tǒng)變化到絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，即覆蓋整個(gè)作業(yè)站的坐標(biāo)系統(tǒng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)，操縱裝置或自動(dòng)機(jī)被用作切削設(shè)備。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在對(duì)制品進(jìn)行照相時(shí)，作為輔助設(shè)備的要進(jìn)行反射的光源，最優(yōu)選為激光棒，可被用以有助于提高檢測能力和/或提供附加信息。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，待切削的工件構(gòu)成部分金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)例如水運(yùn)工具、船只或其他海上設(shè)備、橋梁、造紙機(jī)、建筑物、車輛如火車、卡車、采礦車輛或貯槽或平臺(tái)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用照相裝置和可控切削設(shè)備將板狀工件切削成一個(gè)或多個(gè)小塊的方法，其方向和坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)值被校準(zhǔn)至相互間對(duì)應(yīng)。在所述方法中采取以下措施將待切削工件放置在位于照相裝置記錄區(qū)內(nèi)的切削表面上，所述工件被所述照相裝置照相，并且基于其圖像確定出所述工件的輪廓，以及將與所述工件的輪廓相關(guān)的信息輸入定位系統(tǒng)，在此設(shè)置切削路徑并輸入所述切削機(jī)的控制系統(tǒng)，從而計(jì)算出必要的切削參數(shù)，并且基于此，根據(jù)給定指令控制將所述工件切削成部件。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1659483SQ03813665
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者M·韋科萊寧, J·古斯塔夫松, J·塞科 申請(qǐng)人:克瓦納爾·馬沙-亞德斯有限公司