用于切割和测量板的设备和方法与流程

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用于切割和测量板的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于切割和测量板的方法,包括如下步骤:

借助至少一个切割装置分离平坦的和压出的材料,

将形成的板输送到测量工位,其中该测量工位包括带有测量摄像机的摄像机-板测量系统,

对板角部进行光学扫描并且将测量到的空间数据传递给计算机辅助的评估和控制单元。

本发明此外涉及一种用于切割和测量板的设备,该设备包括至少一个可调节的用于切割平坦的和压制出的材料的切割装置;用于输送被切割的板到测量工位的输送装置,其中所述测量工位包括带有测量摄像机的摄像机-板测量系统;以及计算机辅助的评估和控制单元。

本发明接下来将为制造木材板而说明,但不应限制于该材料。



背景技术:

通常,涂胶的碎屑在不连续的或者连续的压力机中被压制成平坦的木材。所述木材必须切割为一定的大小。在此首先使用圆锯作为切割装置。当在输送木材的情况下进行切割时,锯对角地在材料上运动,以便最终获得具有(垂直于输送方向观察)直的前部边缘和后部边缘的板。

在高性能设备中,对角锯越来越频繁地以双式、三式或者四式模式(2、3或者4个锯组件同时活动)进行切割。在有尺寸偏差时手动的板测量过程结合手动校正切割元件设定对于制造者来说是过于复杂和费时的。

在此,板已经在测量工位中借助摄像机光学地测量,所述摄像机将其测量数据传递给评估单元。过去的现有技术例如是DE-OS806873。然而在其中说明的方法是非常不精确的。其中仅检测和示出了一个长度信号,但是该长度信号没有考虑到重要的干扰因素如波动的输送速度或者温度引起的膨胀波动。此外,新式的测量摄像机(例如在瓦德克里希(邮编79183)的Sick股份公司所销售的)的测量精确度已经显著提高。

但是切割木材板时的结果还不够令人满意并且经常必须手动测量这些板,通过在生产中取出好的板或者通过稍后在星冷器中测量。在此本发明会提供救济。

此外由WO99/61212已知一种划分板状物体的方法,其中摄像机系统检测特征性的上表面图案并且相应地将物体定位在切割装置中。

DE10019054C1描述了一种用于面板等的切割方法,其中摄像机系统检测安设在装饰层上的标记并且以此为基础校正一个或多个锯。



技术实现要素:

从开头所述的问题出发,本发明的目的在于,使得板的切割精度以及测量精度得以改善。

关于用于切割和测量板的方法,该目的通过权利要求1的特征来实现。

关于设备,该目的通过权利要求9的特征通过如下方式来实现,基于通过测量摄像机获取的以及传递给评估和控制单元的测量结果,通过评估和扩展单元可以控制用于校正/设定切割装置的调节装置。

最近一块板的尺寸的测量数据被用来为一个接下来的板如此调节锯的设定,使得例如关于角部角度的、相同的对角线长度或边缘长度的结果得以改善。测量摄像机为此沿着板行进方向设置在切割装置的下游。调节装置例如可以由任何类型的伺服马达构成,即也可以由液压驱动装置或者电驱动装置构成。所述调节装置的任务通常是这样来调节圆锯的导向,使得切割产生精确预定的板尺寸。

有利的是,能够将连续地或者顺序地将由压力机出来的平坦的木材切割成各单个相同尺寸的板。

本设备尤其好地适用于木材。这是因为对于“木材加工”而言这样的控制回路是尤其有效的,在该控制回路中利用锯调整来持续跟踪测量结果。

有利的是,存在多个切割装置用于横向分离木材。

由此该过程得以加速。一方面多个不同的锯可以用于沿输送方向在前部端部和后部端部上的“直线”切割,另一方面当一个锯还没有回到其初始位置时,可以使用另一锯。

在实践中表明,尤其是在多锯运行的情况下,沿长度方向的尺寸偏差大于在使用一个锯的情况下的尺寸偏差。在生产变动时以及在开动设备时(由于发热原因),当有越多锯组件交替地切割以及当材料条的速度越高时,则尺寸偏差就越大。相对于额定尺寸的尺寸偏差不是一直恒定的,而是可能从板到板不同的。这对构成的堆垛的外观有不利的影响。这种偏差可以通过按照本发明的持续的重新调整得以降低到最低限度。

即使在设备投入运行时也提供很多优点。迄今为止为了调节例如三个切割装置的切割精度必要的是,设置使每个锯首先单独运行,然后成对运行每种组合(成对运行1+2、1+3、2+3)。在实践中对于六个不同的模式中的每个模式都必须进行这样长的生产,直到分别有一块板(在单锯运行时)或者两块板(在成对运行时)已经从生产线移出、被手动测量并且测量值被输入到锯控制装置的输入界面中。在四联锯的情况下,则设置10个不同的模式。这种设备的调试工程师将用于设定3倍锯的时间消耗估算为多日,将用于设定4倍锯所需的时间消耗估算为1到2周。此外,锯的设定不仅在首次投入使用时是必要的,而且在更换用于长度测量的电气装置中的缺陷零件(例如解码器或者计数卡)之后或者在大的机械维护和维修工作之后也是必要的。在使用在本发明范畴中的闭环控制时,锯经历自动的设定运行,从锯1的单锯运行开始。在测量工位中,测量第一板并且将测量值发送给锯控制装置,该锯控制装置自动校正并且在确认作为接下来测量的板的尺寸精度之后自动切换到锯2的单锯运行。该过程之后对于所有六个模式自动运行(三次单锯运行和三次成对运行),直到所有锯被设定/校正。

有利的是,有至少四个测量摄像机,并且每个板角部分别配设有一个对其进行测量的测量摄像机。

试验表明,使四个摄像机对准切割的板的角部时能够实现,对于板宽度和板长度以及对角线产生±0.25mm的精确度。测量摄像机在完全相同的时间点以几微秒的曝光时间拍摄切割的板的角部。由此能够保证在要测量的板的输送速度至多为4m/s时测量精确度为+/-0.25mm。

优选,所述测量摄像机能够通过测量用标板校准。

这种校准形式带来尤其是在起动运行时的优点,例如在转换到一种新的规格时。这种校准形式能够相对快地执行,并且避免了设备长的停机时间。在四个摄像机的每个中确定相应板角部的X坐标和Y坐标。为了建立这四个单独的坐标点彼此的尺寸关系(这是为了确定板尺寸而需要的),建立了一个上一级的坐标系。该上一级的“基准坐标系”由四个精确定向的测量用标板位置构成,在该基准坐标系中校准测量摄像机。测量用标板结合标记点在一个平面中构成精确的矩形的角部点。因此不仅仅在板精确定向并且在穿过时不旋转的情况下精确地测量。

优选,至少一个测量摄像机能够移动到要测量的板的尺寸上方的区域中。

尤其是,至少两个测量摄像机能够移动到要测量的板的上方和要测量的板的尺寸之内。一个或两个测量摄像机的可运动性提供了如下优点,所述测量摄像机观察(上部的)板角部,其中板的支撑面(例如传送带)构成图像的背景。结合特殊的位于要测量的板上方和要测量的板的尺寸之内的发光体,板的角部通过阴影能够尤其明显地被辨认和定位。

尤其优选,所述评估和控制单元适合于,在控制切割装置时考虑影响因素如板的冷却过程或湿度或重量或输送速度。

因此借助在评估单元中的存储器中提供的经验数据,也连带考虑板的基于温度变化或者湿度变化的收缩过程和膨胀过程,以获得期望的最终的板尺寸。板的单位面积重量和输送速度也会在切割时影响最终的尺寸。因此例如当板在压制之后在温暖的状态中被测量时,则冷却过程和其对于板的几何尺寸的影响在对调节装置后续调整时能够被考虑。这是一个决定性的用于显著改善制造公差的步骤。因此以这种方式也在用于切割装置的调节装置的调节/校准时考虑了令人不快的干扰因素。结果是具有至今从未有过的小的公差的切割。

按照本发明的方法包括下列步骤:

借助至少一个切割装置切割平坦的和压制出的材料,

将形成的板输送到测量工位,其中该测量工位包括带有测量摄像机的摄像机-板测量系统,

对板角部进行光学扫描并且将测量到的空间数据传递给计算机辅助的评估和控制单元,其特征在于

确定和计算精确的边缘长度和两个相邻的边缘之间的角度,和

计算用于控制调节装置的控制数据以便改变切割装置的工作参数。

改变切割装置的工作参数在此例如包括调节切割装置的位置或者其切割速度。

有利的是,调节装置连续地影响切割装置的设定。在已经描述的设备中的相同的优点在方法方面类似地成立。通常,圆锯在其位置或者在其角度方面的导向通过马达式调节元件来改变。

优选,所述控制数据通过比较在板上的边缘长度、对角线和/或角度确定。

已表明,由Sick股份公司投入市场的光学的摄像机-测量系统非常适合这种特殊的应用场合。在本发明中使用的评估软件借助供应通过摄像机测量系统获得的空间数据在之后能够确定板的精确尺寸。在对角线、边缘长度和/或角部角度方面有轻微的偏差时,切割装置的设定通过调整调节装置后续校准,以使得接下来的板精确地符合在其尺寸方面要求的公差。

优选,锯的针对接下来的板的调节是闭环地基于在测量工位中确定的在板上的边缘长度、对角线和/或角度实现的。

在此不仅仅进行一次简单的再调节,而是持续监控测量数据并且进行对切割装置的调节装置的受控的校正。

有利的是,所述测量摄像机在测量过程期间位于要测量的板的上方并且位于要测量的板的尺寸之内。

并且优选,至少一个测量摄像机移动到在要测量的板上方和在要测量的板的尺寸之内的区域中。

如已经在描述设备时所阐述的,摄像机的“目光”是在板面上方对着角部,其中板的支撑面构成背景、尤其反差明显地构成背景并且提供较好的测量结果。根据板的期望的长度可能发生的是,两个摄像机为此通常必须运动一些距离。

有利的是,每个测量摄像机在使用测量用标板的情况下配设有自身的测量坐标系。

因此对于测量系统的精度决定性的是单独坐标系相对于总体坐标系或者基准坐标系的空间配设关系。因此,能够以受控方式精确形成板几何尺寸,即使当该板不是绝对直角地进入和穿过测量工位时也是如此。

附图说明

接下来将参考附图根据实施例详细阐述本发明。图中示出:

图1为按照本发明的用于切割和测量板的设备的示意图,

图2为所述设备的支架,其装备有校准装置,

图3示出测量摄像机在板角部之上的设置,

图4为板和其测量出的几何尺寸数据,

图5为按照本发明的测量工位的三维视图。

具体实施方式

在图1中可见用于切割和测量板的设备。在此,基于清楚性的原因,切割工位2和测量工位3上下分开示出。在上部的部分中从左边进入的平坦的、直线的、从未示出的压力机出来的木材5在切割工位2中以从1800mm到8800mm的长度通过切割装置7.1、7.2被锯开。在此实施例中示例性地示出了两个圆锯。所述圆锯在锯导向装置9.1、9.2上在整个板宽上运动并且例如设计为对角锯,所述对角锯考虑板沿板行进方向20的进给,以便实现“直线的”、亦即垂直于板行进方向20的切割。所述锯导向装置9.1、9.2可以通过调节装置10.1、10.2来调节。附加地可以为板设有切边装置8.1、8.2。具有从1到60mm厚度的切割出的板6在图的下部部分中又从左边过来,进入沿着板行进方向20设置在切割工位2下游的测量工位3中。所述板在此用输送装置4继续引导,该输送装置例如由被驱动的传送带或者滚子构成。

在测量工位3中在要测量的板6的角部之上设置有四个测量摄像机12。依靠用于照明板角部、但也用于校准目的的发光体13,所述摄像机能够检测板角部的空间数据并且将该数据传送给评估和控制单元15。为了考虑到各种不同的板尺寸,沿着板行进方向20在下游的摄像机沿着相同的行进方向以及沿着板宽的方向在摄像机导向装置14上可运动地设置。

在评估和控制单元15中,由测量摄像机12传输的数据被评估,并且为了改进结果,亦即同样的左侧边缘长度和右侧边缘长度、同样的角部角度和同样的对角线长度(在此见图4),切割装置的至少一个调节装置10.1、10.2被控制并且通过伺服马达(电气地或者液压地或者气动地)被调节。

图2示出用于测量摄像机12的校准装置11,该校准装置包括用于容纳测量用标板17的支撑件18。该支撑件能够居中地并且位置精确地固定在设备19的支架上。测量摄像机12借助测量用标板17校准。各两个横向于输送方向设置的摄像机借助测量用标板17分别相互测量。支撑件18具有用于两个测量用标板17的容纳部(分别有一个测量用标板位于一个摄像机的检测空间中)以及附加的用于计算基准坐标系的标记点25。以后的校准在摄像机导向装置14的一个定义的位置中进行。每个摄像机由此获得一个它自己的坐标系,该坐标系在测量过程时利用基准坐标系校正。

图3又一次强调了测量摄像机12在板6的角部上方的设置。从而为了精确地确定角部的精确的空间数据,用相应的背景来提高对比度。

在图4中示出了要检测的几何尺寸主数据,包括侧边缘长度21a、21b;宽度边缘长度22a、22b;对角线长度23a、23b和角部角度24。所有这些几何尺寸数据可以通过相应的调节装置10.1、10.2被影响。借助在评估和控制单元中储存的关于材料特性、温度冷却和湿度的影响因素的数据,锯的针对最终尺寸的切割调节结果可以又一次被改进。

图5以三维视图又一次示出了一种简单设计的测量工位。在此附图中没有示出板,以便能够示出传送带形式的用于板的输送装置4。可见朝向要测量的板的角部定向的测量摄像机12以及其摄像机导向装置14。

附图标记列表

1 用于切割和测量的设备

2 切割工位

3 测量工位

4 输送装置

5平坦的木材(从压力机而来的)

6 板

7.1、7.2 切割装置,锯(对角圆锯)

8.1、8.2 切边装置

9.1、9.2 锯导向装置

10.1、10.2 调节装置

11 校准装置

12 测量摄像机

13 发光体

14 摄像机导向装置

15 评估和控制单元

16 伺服马达

17 测量用标板

18 支撑件

19 支架

20 板行进方向

21a、21b 侧边缘长度

22a、22b 宽度边缘长度

23a、23、b 对角线长度

24 角部角度

25 标记点

再多了解一些
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