用于切割和測量板的設(shè)備和方法與流程

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本發(fā)明涉及一種用于切割和測量板的方法，包括如下步驟：

借助至少一個切割裝置分離平坦的和壓出的材料，

將形成的板輸送到測量工位，其中該測量工位包括帶有測量攝像機(jī)的攝像機(jī)-板測量系統(tǒng)，

對板角部進(jìn)行光學(xué)掃描并且將測量到的空間數(shù)據(jù)傳遞給計算機(jī)輔助的評估和控制單元。

本發(fā)明此外涉及一種用于切割和測量板的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個可調(diào)節(jié)的用于切割平坦的和壓制出的材料的切割裝置；用于輸送被切割的板到測量工位的輸送裝置，其中所述測量工位包括帶有測量攝像機(jī)的攝像機(jī)-板測量系統(tǒng)；以及計算機(jī)輔助的評估和控制單元。

本發(fā)明接下來將為制造木材板而說明，但不應(yīng)限制于該材料。

背景技術(shù)：

通常，涂膠的碎屑在不連續(xù)的或者連續(xù)的壓力機(jī)中被壓制成平坦的木材。所述木材必須切割為一定的大小。在此首先使用圓鋸作為切割裝置。當(dāng)在輸送木材的情況下進(jìn)行切割時，鋸對角地在材料上運(yùn)動，以便最終獲得具有(垂直于輸送方向觀察)直的前部邊緣和后部邊緣的板。

在高性能設(shè)備中，對角鋸越來越頻繁地以雙式、三式或者四式模式(2、3或者4個鋸組件同時活動)進(jìn)行切割。在有尺寸偏差時手動的板測量過程結(jié)合手動校正切割元件設(shè)定對于制造者來說是過于復(fù)雜和費(fèi)時的。

在此，板已經(jīng)在測量工位中借助攝像機(jī)光學(xué)地測量，所述攝像機(jī)將其測量數(shù)據(jù)傳遞給評估單元。過去的現(xiàn)有技術(shù)例如是de-os806873。然而在其中說明的方法是非常不精確的。其中僅檢測和示出了一個長度信號，但是該長度信號沒有考慮到重要的干擾因素如波動的輸送速度或者溫度引起的膨脹波動。此外，新式的測量攝像機(jī)(例如在瓦德克里希(郵編79183)的sick股份公司所銷售的)的測量精確度已經(jīng)顯著提高。

但是切割木材板時的結(jié)果還不夠令人滿意并且經(jīng)常必須手動測量這些板，通過在生產(chǎn)中取出好的板或者通過稍后在星冷器中測量。在此本發(fā)明會提供救濟(jì)。

此外由wo99/61212已知一種劃分板狀物體的方法，其中攝像機(jī)系統(tǒng)檢測特征性的上表面圖案并且相應(yīng)地將物體定位在切割裝置中。

de10019054c1描述了一種用于面板等的切割方法，其中攝像機(jī)系統(tǒng)檢測安設(shè)在裝飾層上的標(biāo)記并且以此為基礎(chǔ)校正一個或多個鋸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從開頭所述的問題出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，使得板的切割精度以及測量精度得以改善。

關(guān)于用于切割和測量板的方法，該目的通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于設(shè)備，該目的通過權(quán)利要求9的特征通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，基于通過測量攝像機(jī)獲取的以及傳遞給評估和控制單元的測量結(jié)果，通過評估和擴(kuò)展單元可以控制用于校正/設(shè)定切割裝置的調(diào)節(jié)裝置。

最近一塊板的尺寸的測量數(shù)據(jù)被用來為一個接下來的板如此調(diào)節(jié)鋸的設(shè)定，使得例如關(guān)于角部角度的、相同的對角線長度或邊緣長度的結(jié)果得以改善。測量攝像機(jī)為此沿著板行進(jìn)方向設(shè)置在切割裝置的下游。調(diào)節(jié)裝置例如可以由任何類型的伺服馬達(dá)構(gòu)成，即也可以由液壓驅(qū)動裝置或者電驅(qū)動裝置構(gòu)成。所述調(diào)節(jié)裝置的任務(wù)通常是這樣來調(diào)節(jié)圓鋸的導(dǎo)向，使得切割產(chǎn)生精確預(yù)定的板尺寸。

有利的是，能夠?qū)⑦B續(xù)地或者順序地將由壓力機(jī)出來的平坦的木材切割成各單個相同尺寸的板。

本設(shè)備尤其好地適用于木材。這是因?yàn)閷τ凇澳静募庸ぁ倍赃@樣的控制回路是尤其有效的，在該控制回路中利用鋸調(diào)整來持續(xù)跟蹤測量結(jié)果。

有利的是，存在多個切割裝置用于橫向分離木材。

由此該過程得以加速。一方面多個不同的鋸可以用于沿輸送方向在前部端部和后部端部上的“直線”切割，另一方面當(dāng)一個鋸還沒有回到其初始位置時，可以使用另一鋸。

在實(shí)踐中表明，尤其是在多鋸運(yùn)行的情況下，沿長度方向的尺寸偏差大于在使用一個鋸的情況下的尺寸偏差。在生產(chǎn)變動時以及在開動設(shè)備時(由于發(fā)熱原因)，當(dāng)有越多鋸組件交替地切割以及當(dāng)材料條的速度越高時，則尺寸偏差就越大。相對于額定尺寸的尺寸偏差不是一直恒定的，而是可能從板到板不同的。這對構(gòu)成的堆垛的外觀有不利的影響。這種偏差可以通過按照本發(fā)明的持續(xù)的重新調(diào)整得以降低到最低限度。

即使在設(shè)備投入運(yùn)行時也提供很多優(yōu)點(diǎn)。迄今為止為了調(diào)節(jié)例如三個切割裝置的切割精度必要的是，設(shè)置使每個鋸首先單獨(dú)運(yùn)行，然后成對運(yùn)行每種組合(成對運(yùn)行1+2、1+3、2+3)。在實(shí)踐中對于六個不同的模式中的每個模式都必須進(jìn)行這樣長的生產(chǎn)，直到分別有一塊板(在單鋸運(yùn)行時)或者兩塊板(在成對運(yùn)行時)已經(jīng)從生產(chǎn)線移出、被手動測量并且測量值被輸入到鋸控制裝置的輸入界面中。在四聯(lián)鋸的情況下，則設(shè)置10個不同的模式。這種設(shè)備的調(diào)試工程師將用于設(shè)定3倍鋸的時間消耗估算為多日，將用于設(shè)定4倍鋸所需的時間消耗估算為1到2周。此外，鋸的設(shè)定不僅在首次投入使用時是必要的，而且在更換用于長度測量的電氣裝置中的缺陷零件(例如解碼器或者計數(shù)卡)之后或者在大的機(jī)械維護(hù)和維修工作之后也是必要的。在使用在本發(fā)明范疇中的閉環(huán)控制時，鋸經(jīng)歷自動的設(shè)定運(yùn)行，從鋸1的單鋸運(yùn)行開始。在測量工位中，測量第一板并且將測量值發(fā)送給鋸控制裝置，該鋸控制裝置自動校正并且在確認(rèn)作為接下來測量的板的尺寸精度之后自動切換到鋸2的單鋸運(yùn)行。該過程之后對于所有六個模式自動運(yùn)行(三次單鋸運(yùn)行和三次成對運(yùn)行)，直到所有鋸被設(shè)定/校正。

有利的是，有至少四個測量攝像機(jī)，并且每個板角部分別配設(shè)有一個對其進(jìn)行測量的測量攝像機(jī)。

試驗(yàn)表明，使四個攝像機(jī)對準(zhǔn)切割的板的角部時能夠?qū)崿F(xiàn)，對于板寬度和板長度以及對角線產(chǎn)生±0.25mm的精確度。測量攝像機(jī)在完全相同的時間點(diǎn)以幾微秒的曝光時間拍攝切割的板的角部。由此能夠保證在要測量的板的輸送速度至多為4m/s時測量精確度為+/-0.25mm。

優(yōu)選，所述測量攝像機(jī)能夠通過測量用標(biāo)板校準(zhǔn)。

這種校準(zhǔn)形式帶來尤其是在起動運(yùn)行時的優(yōu)點(diǎn)，例如在轉(zhuǎn)換到一種新的規(guī)格時。這種校準(zhǔn)形式能夠相對快地執(zhí)行，并且避免了設(shè)備長的停機(jī)時間。在四個攝像機(jī)的每個中確定相應(yīng)板角部的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。為了建立這四個單獨(dú)的坐標(biāo)點(diǎn)彼此的尺寸關(guān)系(這是為了確定板尺寸而需要的)，建立了一個上一級的坐標(biāo)系。該上一級的“基準(zhǔn)坐標(biāo)系”由四個精確定向的測量用標(biāo)板位置構(gòu)成，在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系中校準(zhǔn)測量攝像機(jī)。測量用標(biāo)板結(jié)合標(biāo)記點(diǎn)在一個平面中構(gòu)成精確的矩形的角部點(diǎn)。因此不僅僅在板精確定向并且在穿過時不旋轉(zhuǎn)的情況下精確地測量。

優(yōu)選，至少一個測量攝像機(jī)能夠移動到要測量的板的尺寸上方的區(qū)域中。

尤其是，至少兩個測量攝像機(jī)能夠移動到要測量的板的上方和要測量的板的尺寸之內(nèi)。一個或兩個測量攝像機(jī)的可運(yùn)動性提供了如下優(yōu)點(diǎn)，所述測量攝像機(jī)觀察(上部的)板角部，其中板的支撐面(例如傳送帶)構(gòu)成圖像的背景。結(jié)合特殊的位于要測量的板上方和要測量的板的尺寸之內(nèi)的發(fā)光體，板的角部通過陰影能夠尤其明顯地被辨認(rèn)和定位。

尤其優(yōu)選，所述評估和控制單元適合于，在控制切割裝置時考慮影響因素如板的冷卻過程或濕度或重量或輸送速度。

因此借助在評估單元中的存儲器中提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也連帶考慮板的基于溫度變化或者濕度變化的收縮過程和膨脹過程，以獲得期望的最終的板尺寸。板的單位面積重量和輸送速度也會在切割時影響最終的尺寸。因此例如當(dāng)板在壓制之后在溫暖的狀態(tài)中被測量時，則冷卻過程和其對于板的幾何尺寸的影響在對調(diào)節(jié)裝置后續(xù)調(diào)整時能夠被考慮。這是一個決定性的用于顯著改善制造公差的步驟。因此以這種方式也在用于切割裝置的調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)/校準(zhǔn)時考慮了令人不快的干擾因素。結(jié)果是具有至今從未有過的小的公差的切割。

按照本發(fā)明的方法包括下列步驟：

借助至少一個切割裝置切割平坦的和壓制出的材料，

將形成的板輸送到測量工位，其中該測量工位包括帶有測量攝像機(jī)的攝像機(jī)-板測量系統(tǒng)，

對板角部進(jìn)行光學(xué)掃描并且將測量到的空間數(shù)據(jù)傳遞給計算機(jī)輔助的評估和控制單元，其特征在于

確定和計算精確的邊緣長度和兩個相鄰的邊緣之間的角度，和

計算用于控制調(diào)節(jié)裝置的控制數(shù)據(jù)以便改變切割裝置的工作參數(shù)。

改變切割裝置的工作參數(shù)在此例如包括調(diào)節(jié)切割裝置的位置或者其切割速度。

有利的是，調(diào)節(jié)裝置連續(xù)地影響切割裝置的設(shè)定。在已經(jīng)描述的設(shè)備中的相同的優(yōu)點(diǎn)在方法方面類似地成立。通常，圓鋸在其位置或者在其角度方面的導(dǎo)向通過馬達(dá)式調(diào)節(jié)元件來改變。

優(yōu)選，所述控制數(shù)據(jù)通過比較在板上的邊緣長度、對角線和/或角度確定。

已表明，由sick股份公司投入市場的光學(xué)的攝像機(jī)-測量系統(tǒng)非常適合這種特殊的應(yīng)用場合。在本發(fā)明中使用的評估軟件借助供應(yīng)通過攝像機(jī)測量系統(tǒng)獲得的空間數(shù)據(jù)在之后能夠確定板的精確尺寸。在對角線、邊緣長度和/或角部角度方面有輕微的偏差時，切割裝置的設(shè)定通過調(diào)整調(diào)節(jié)裝置后續(xù)校準(zhǔn)，以使得接下來的板精確地符合在其尺寸方面要求的公差。

優(yōu)選，鋸的針對接下來的板的調(diào)節(jié)是閉環(huán)地基于在測量工位中確定的在板上的邊緣長度、對角線和/或角度實(shí)現(xiàn)的。

在此不僅僅進(jìn)行一次簡單的再調(diào)節(jié)，而是持續(xù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)并且進(jìn)行對切割裝置的調(diào)節(jié)裝置的受控的校正。

有利的是，所述測量攝像機(jī)在測量過程期間位于要測量的板的上方并且位于要測量的板的尺寸之內(nèi)。

并且優(yōu)選，至少一個測量攝像機(jī)移動到在要測量的板上方和在要測量的板的尺寸之內(nèi)的區(qū)域中。

如已經(jīng)在描述設(shè)備時所闡述的，攝像機(jī)的“目光”是在板面上方對著角部，其中板的支撐面構(gòu)成背景、尤其反差明顯地構(gòu)成背景并且提供較好的測量結(jié)果。根據(jù)板的期望的長度可能發(fā)生的是，兩個攝像機(jī)為此通常必須運(yùn)動一些距離。

有利的是，每個測量攝像機(jī)在使用測量用標(biāo)板的情況下配設(shè)有自身的測量坐標(biāo)系。

因此對于測量系統(tǒng)的精度決定性的是單獨(dú)坐標(biāo)系相對于總體坐標(biāo)系或者基準(zhǔn)坐標(biāo)系的空間配設(shè)關(guān)系。因此，能夠以受控方式精確形成板幾何尺寸，即使當(dāng)該板不是絕對直角地進(jìn)入和穿過測量工位時也是如此。

附圖說明

接下來將參考附圖根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖中示出：

圖1為按照本發(fā)明的用于切割和測量板的設(shè)備的示意圖，

圖2為所述設(shè)備的支架，其裝備有校準(zhǔn)裝置，

圖3示出測量攝像機(jī)在板角部之上的設(shè)置，

圖4為板和其測量出的幾何尺寸數(shù)據(jù)，

圖5為按照本發(fā)明的測量工位的三維視圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中可見用于切割和測量板的設(shè)備。在此，基于清楚性的原因，切割工位2和測量工位3上下分開示出。在上部的部分中從左邊進(jìn)入的平坦的、直線的、從未示出的壓力機(jī)出來的木材5在切割工位2中以從1800mm到8800mm的長度通過切割裝置7.1、7.2被鋸開。在此實(shí)施例中示例性地示出了兩個圓鋸。所述圓鋸在鋸導(dǎo)向裝置9.1、9.2上在整個板寬上運(yùn)動并且例如設(shè)計為對角鋸，所述對角鋸考慮板沿板行進(jìn)方向20的進(jìn)給，以便實(shí)現(xiàn)“直線的”、亦即垂直于板行進(jìn)方向20的切割。所述鋸導(dǎo)向裝置9.1、9.2可以通過調(diào)節(jié)裝置10.1、10.2來調(diào)節(jié)。附加地可以為板設(shè)有切邊裝置8.1、8.2。具有從1到60mm厚度的切割出的板6在圖的下部部分中又從左邊過來，進(jìn)入沿著板行進(jìn)方向20設(shè)置在切割工位2下游的測量工位3中。所述板在此用輸送裝置4繼續(xù)引導(dǎo)，該輸送裝置例如由被驅(qū)動的傳送帶或者滾子構(gòu)成。

在測量工位3中在要測量的板6的角部之上設(shè)置有四個測量攝像機(jī)12。依靠用于照明板角部、但也用于校準(zhǔn)目的的發(fā)光體13，所述攝像機(jī)能夠檢測板角部的空間數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)傳送給評估和控制單元15。為了考慮到各種不同的板尺寸，沿著板行進(jìn)方向20在下游的攝像機(jī)沿著相同的行進(jìn)方向以及沿著板寬的方向在攝像機(jī)導(dǎo)向裝置14上可運(yùn)動地設(shè)置。

在評估和控制單元15中，由測量攝像機(jī)12傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被評估，并且為了改進(jìn)結(jié)果，亦即同樣的左側(cè)邊緣長度和右側(cè)邊緣長度、同樣的角部角度和同樣的對角線長度(在此見圖4)，切割裝置的至少一個調(diào)節(jié)裝置10.1、10.2被控制并且通過伺服馬達(dá)(電氣地或者液壓地或者氣動地)被調(diào)節(jié)。

圖2示出用于測量攝像機(jī)12的校準(zhǔn)裝置11，該校準(zhǔn)裝置包括用于容納測量用標(biāo)板17的支撐件18。該支撐件能夠居中地并且位置精確地固定在設(shè)備19的支架上。測量攝像機(jī)12借助測量用標(biāo)板17校準(zhǔn)。各兩個橫向于輸送方向設(shè)置的攝像機(jī)借助測量用標(biāo)板17分別相互測量。支撐件18具有用于兩個測量用標(biāo)板17的容納部(分別有一個測量用標(biāo)板位于一個攝像機(jī)的檢測空間中)以及附加的用于計算基準(zhǔn)坐標(biāo)系的標(biāo)記點(diǎn)25。以后的校準(zhǔn)在攝像機(jī)導(dǎo)向裝置14的一個定義的位置中進(jìn)行。每個攝像機(jī)由此獲得一個它自己的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系在測量過程時利用基準(zhǔn)坐標(biāo)系校正。

圖3又一次強(qiáng)調(diào)了測量攝像機(jī)12在板6的角部上方的設(shè)置。從而為了精確地確定角部的精確的空間數(shù)據(jù)，用相應(yīng)的背景來提高對比度。

在圖4中示出了要檢測的幾何尺寸主數(shù)據(jù)，包括側(cè)邊緣長度21a、21b；寬度邊緣長度22a、22b；對角線長度23a、23b和角部角度24。所有這些幾何尺寸數(shù)據(jù)可以通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置10.1、10.2被影響。借助在評估和控制單元中儲存的關(guān)于材料特性、溫度冷卻和濕度的影響因素的數(shù)據(jù)，鋸的針對最終尺寸的切割調(diào)節(jié)結(jié)果可以又一次被改進(jìn)。

圖5以三維視圖又一次示出了一種簡單設(shè)計的測量工位。在此附圖中沒有示出板，以便能夠示出傳送帶形式的用于板的輸送裝置4。可見朝向要測量的板的角部定向的測量攝像機(jī)12以及其攝像機(jī)導(dǎo)向裝置14。

附圖標(biāo)記列表

1用于切割和測量的設(shè)備

2切割工位

3測量工位

4輸送裝置

5平坦的木材(從壓力機(jī)而來的)

6板

7.1、7.2切割裝置，鋸(對角圓鋸)

8.1、8.2切邊裝置

9.1、9.2鋸導(dǎo)向裝置

10.1、10.2調(diào)節(jié)裝置