CN102574288B - 用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的设备及用于致动该设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平坦表面的物品(4)的设备(1)，和用于致动该设备(1)的方法。该设备(1)包括：设置在工作面(2)上面的操作组(5)，该工作面(2)设置有用于接收物品(4)的上表面(3)，该操作组(5)可沿着工作面(2)移动以在物品(4)上操作，并包括用于切割和/或蚀刻物品(4)的装置和当物品设置在工作面(2)上时用于检测复制在物品(4)上的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的第一光学装置(7)。该设备(1)还包括相对于表面(2)设置的第二光学装置(9)，从而用于检测物品(4)在工作面(2)上的定向和位置，以及复制在物品上的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)。

Description

用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的设备及用于致动该设备的方法
技术领域
本发明涉及关于切割和/或蚀刻复制在物品的平坦表面、例如照片或纸板表面上的图案和/或笔迹的技术分部。
具体地，本发明涉及用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的设备及用于致动该设备的方法。
背景技术
用于切割和/或蚀刻基本上平坦的物品(该物品包括其上制作有图案和/或笔迹的平坦表面)的已知类型的设备包括承载有切割和/或蚀刻装置的操作组，该切割和/或蚀刻装置用于切割和/或蚀刻物品的平坦表面的预定部，该设备还承载有用于检测复制在物品上的图案和/或笔迹的位置和定向的光学装置。
该操作组设置在工作面上面，物品安放于该工作面上，并可沿着工作面移动。
该工作面包括抵接元件，其设置在上表面上；操作者在将物品安放于工作面上后将该物品抵靠该抵接元件放置。
光学装置由连接到控制面板的视觉照相机构成；由于其靠近工作面，该视觉照相机具有相当有限的视野，通常只能捕获物品平坦表面的一部分。
大量的数据条目输入控制面板，包括：被加工的物品的尺寸；呈现在物品上的图案和/或笔迹的数目；图案和/或笔迹在物品平坦表面上的布置；相对于参考系统的用于运动操作组的位置，物品在抵靠抵接元件放置时将布置在该位置中；需要切割和/或蚀刻的物品表面的部分和在所述物品表面的部分上进行切割和/或蚀刻操作的顺序。
操作组通过控制面板朝着物品导引；当操作者已经将物品靠着抵接元件放置时，控制面板知道物品的位置，从而使得视觉照相机获取其中呈现图案和/或笔迹的平坦表面的部分的图像。
控制面板分析视觉照相机的图像，以精确地辨识物品的每个图案和/或笔迹相对于参考系统的用于运动操作组的位置；这意味着每个图案和/或笔迹的位置以对于正确执行切割和/或蚀刻必需的精度已知。
然后，操作组由控制面板导引，以基于视觉照相机读取的关于图案和/或笔迹的位置和定向的数据切割和/或蚀刻需要切割和/或蚀刻的部分。
然而，在将物品抵靠抵接元件布置时，操作者必须正确地定向物品，从而使得控制面板正确地翻译由视觉照相机提供的数据；物品错误的定向事实上将在随后的切割和/或蚀刻步骤引起误差，因为图案和/或笔迹可能被误以为是另一个，随后将错误地进行切割和/或蚀刻。
因此，操作者必须受训如何定向每个物品，以使其正确地抵靠邻接物品布置，这基于其对例如物品平坦表面的独特的几何元件和/或图案和/或笔迹相对于抵接元件的布置的判断。
鉴于此，存在高度的可能性，使得操作者在抵靠抵接元件定位物品的步骤中犯定向错误，尤其是在生产的物品类型改变时，也即在抵靠抵接元件放置在工作面上的物品具有不同于前面物品的几何特征和/或图案和/或笔迹的布置的时候。
发明内容
本发明的目的在于提供一种技术方案，其消除了上述缺点，也即提供一种技术方案，其能够切割和/或蚀刻包括其上制作有图案和/或笔迹的平坦表面的物品，使得操作者能够避免不得不定向物品。
该目的通过用于切割和/或蚀刻物品的装置以及用于致动该装置的方法而实现。
用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的设备包括：
设置在工作面上面的操作组，该工作面设置有用于接收包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的上表面，该操作组可沿着工作面移动以在物品上操作，并包括用于切割和/或蚀刻物品的装置和当物品设置在工作面上时用于检测复制在物品上的图案和/或笔迹的第一光学装置；该设备还包括相对于表面设置的第二光学装置，从而用于检测工作面的整个上表面，并检测物品在工作面上的定向和位置。
第二光学装置捕获工作面的整个上表面的图像，通过处理该图像，能够检测物品在工作面上位置和定向，从而辨识每个图案和/或笔迹相对于工作面的位置和定向。
因此有利地，物品可以以任何位置和任何定向放置在工作面上；这增加了切割和/或蚀刻设备的生产率，其无需关注和注意物品的位置/定向，从而减小这样的错误的风险，因为物品无需抵靠抵接元件并以预定的定向设置在工作面上。
用于致动上述设备的方法依次包括如下步骤：
静止地设置至少一个物品在工作面的上表面上，从而使得图案和/或笔迹复制到其上的物品的平坦表面面向上；
通过第二光学装置检测工作面的整个上表面，以及物品在工作面上的定向和位置。
附图说明
本发明的特定实施方式和与这些实施方式相关的、只从上面的说明中部分地获得的有利的技术功能特征将根据权利要求的内容、在附图的辅助下在下面的说明中描述，附图中：
图1是本发明的切割和/或蚀刻设备的透视图；
图2是本发明的切割和/或蚀刻设备的细节的放大的透视图。
具体实施方式
用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹11A、11B、11C的平坦表面10的物品4的设备1在图1中示出，其包括：设置在工作面2上面的操作组5，该工作面2设置有用于接收物品4的上表面3，该操作组5包括用于切割和/或蚀刻物品的装置6，和当物品4布置在工作面2上时用于检测复制在物品上的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的第一光学装置7；相对于工作面2设置的第二光学装置9，其用于检测工作面2的整个上表面3和用于检测工作面2上的物品的定向和位置。
操作组5通过门形结构(portal structure)支撑，该门形结构的元件可移动，从而使得操作组5能够在工作面2的所有上表面上操作。
操作组5相对于工作面2的上表面3以第一高度设置，并可沿着与由工作面2的上表面3确定的平面平行的平面移动，同时切割和/或蚀刻装置6可沿着竖直方向移动，以作用于物品4上，并在物品4的平坦表面10上进行切割和/或蚀刻。
第一光学装置7包括容纳在操作组5里面的第一视觉照相机7。
第一视觉照相机7优选设置为光轴垂直于工作面2；该设置使得能够采用更快和更精确的算法在得到的图像上进行测量。
第二光学装置9由第二视觉照相机9构成，其固定到设备的框架上，以大于操作组5的第一高度的第二高度设置在工作面2的上表面3之上，用于捕获(capture)工作面2的整个上表面3。
第二视觉照相机9设置为使得相关的光轴垂直于工作面2的上表面3；这有利地能够采用更快和更精确的算法对得到的图像进行处理。
现在将描述本发明的设备1的功能。
物品4设置为安放在工作面2的上表面3上，使得其上复制有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的物品4的平坦表面10面向上；物品4可以以任何位置设置在工作面2的上表面3上并处于任何定向。
一个或多个小的横划(cross)CR可以形成在物品4的平坦表面10上，即在图案和/或笔迹的位置处描绘在平坦表面10上的突出的或几何的参考，相对于它们，与它们相关的图案和/或笔迹的位置和定向得以已知。因此，横划CR相对于稳固地限制在工作面2上的参考系统的位置的辨识等于与横划CR相关的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平面2的定向位置的识别。
第二视觉照相机9获得工作面2的整个上表面3的图像并辨识物品4在工作面2上的位置，和其相对于稳固地限制在工作面2上的参考系统的定向，其中所述位置和定向用于运动操作组5，也即第二视觉照相机9辨识复制在物品4上表面3上的每个图案和/或笔迹(11A、11B、11C)相对于参考系统的用于运动操作组5的位置和定向。
物品4的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的位置和定向的辨识通过在第二照相机9获得的图像上识别横划CR而实现，或者如果横划CR没有呈现在所获得的图像上时，通过识别每个图案和/或笔迹的独特的几何特征(边缘等)而实现。
然后操作组5在物品4的方向上运动，从而使得第一视觉照相机7能够捕获物品4的平坦表面10的一部分(图2)，或者是整个平坦表面10(如果该物品具有非常有限的尺寸，并且平坦表面10整个地包含在第一视觉照相机7的视野内的话)，从而使得每个图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的位置和定向可以相对于参考系统而被辨识，用于运动操作组5。
第一视觉照相机7，其设置在低于第二视觉照相机9的高度处，有利地能够比第二光学照相机9更精确地辨识每个图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的位置和定向。
然后操作组5采用位置和定向数据而运动，从而使得切割和/或蚀刻装置6对物品4的平坦表面10的预定部分进行切割和/或蚀刻，其中所述图案和/或笔迹(11A、11B、11C)出现在所述预定部分中。
在本发明的设备中，多个物品可以设置成安放在工作面上，其含有图像和/或笔迹的相对平坦的表面朝向上面，无论怎样设置和定向；相对于已知类型的切割和/或蚀刻设备，这有利地能够增加设备的生产率。
设备5还包括选择装置8，用于选择含有图案和/或笔迹的物品的平坦表面10的哪些部分需要切割和/或蚀刻，并且以什么顺序切割选择的部分。
选择装置8可以包括触摸屏型的屏幕，或者屏幕和键盘。物品4的整个平坦表面10投影到屏幕上，从而使得使用者可以简单和直观地从含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平坦表面10的一系列预定部分中选择哪些部分需要切割和/或蚀刻。
在由第二光学装置9检测和识别之后，每个图案和/或笔迹关联到已知为切割文件的文件上，该文件已经存在于数据库里面，并含有需要切割和/或蚀刻的表面的部分的信息，以切割和/或蚀刻该图案和/或笔迹。
已知类型的用于切割和/或蚀刻的设备对含有图案和/或笔迹的平坦表面的所有预定部分进行切割和/或蚀刻，所述所有预定部分以单个“切割”文件的形式出现在电子控制面板上，具有基于预定逻辑产生的切割和/或蚀刻的顺序，例如切割和/或蚀刻顺序使得最小化每个物品的整个切割和/或蚀刻时间；这样，不能够从含有图案和/或笔迹的平坦表面的预定部分选择哪个需要切割和/或蚀刻，也不能建立切割和/或蚀刻它们的顺序。
选择装置8使得能够从含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平坦表面10的一系列预定部分选择哪些部分进行切割和/或蚀刻，还能够建立对选择的平坦表面10的部分进行切割和/或蚀刻的顺序。
在没有经由选择装置8传送的特定指令的情形下，本发明的设备以基于预定逻辑产生的切割和/或蚀刻顺序对含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平坦表面的所有预定部分进行切割和/或蚀刻，该逻辑例如这样产生，以最小化物品总的切割和/或蚀刻时间。
在其它实施方式中，其在图中未示出，设备的第二光学装置包括多个视觉照相机，它们以相对于工作面的上表面成任何高度地设置在工作面的上表面上面，且其光轴相对于工作面的上表面成角度地或垂直地设置。
每个照相机可以捕获工作面的整个上表面或其一部分；在第一种情形下，每个照相机可以(包括单独地)用于辨识物品在工作面上的位置和定向，而在第二种情形下，为了辨识物品在工作面上的位置和定向，需要包括至少一组照相机，它们一起捕获工作面的整个上表面，同时处理照相机组的图像，从而辨识物品的每个图案和/或笔迹的位置和定向。
在变形中，第二光学装置包括一个或多个彩色视觉照相机；通过分析每个图案和/或笔迹的形状和颜色，这有利地能够识别出现在物品平坦表面上的每个图案和/或笔迹的定向和位置。
上面的说明限定了用于致动该设备的方法，包括如下步骤：
静止地设置至少一个物品4在工作面2的上表面3上，从而使得图案和/或笔迹11A、11B、11C复制到其上的物品4的平坦表面10面向上；
通过第二光学装置9捕获工作面2的整个上表面3，以及物品4在工作面2上的定向和位置。
即使由没有任何专门的经验操作者来执行，该方法也有利地通过放置物品并将其以任何方式定向在工作面上，而能够正确地执行对物品平坦表面的切割和/或蚀刻。
而且，该方法可以包括步骤：朝着设置有物品4的工作面2的上表面3的区域运动操作组5；经由第一光学装置7检测复制在物品4上的一些或全部图案和/或笔迹11A、11B、11C；对含有图案和/或笔迹11A、11B、11C的物品4的平坦表面10的预定部分进行切割和/或蚀刻。
在对含有图案和/或笔迹11A、11B、11C的物品4的平坦表面10的部分进行切割和/或蚀刻的步骤之前，该方法可以包括选择物品4的平坦表面10上需要切割和/或蚀刻的部分的步骤。
该方法可以另外地包括建立顺序的步骤，对含有图案和/或笔迹11A、11B、11C的物品4的平坦表面10的选择部分的切割和/或蚀刻以该顺序进行。
选择物品4的平坦表面10的需要切割和/或蚀刻的部分和建立对选择的部分进行切割和/或蚀刻的顺序的步骤使得能够这样致动设备，以为其提供最大的操作灵活性。
上面仅仅通过非限制性的例子进行了描述，任何结构上的变形认为落入这里所述并在后面的权利要求中要求保护的本技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于切割和/或蚀刻包括其上复制有图案和/或笔迹的平坦表面的物品的设备，包括：
设置在工作面(2)上面的操作组(5)，该工作面(2)设置有用于接收包括其上复制有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的平坦表面(10)的物品(4)的上表面(3)，该操作组(5)可沿着工作面(2)移动以在物品(4)上操作，并包括用于切割和/或蚀刻物品(4)的装置和当物品(4)设置在工作面(2)上时用于检测复制在物品(4)上的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的第一光学装置(7)；
该设备特征在于：还包括相对于工作面(2)设置的第二光学装置(9)，从而用于检测工作面(2)的整个上表面(3)，并检测物品(4)在工作面(2)上的定向和位置。
2.根据权利要求1的设备，其中该操作组(5)设置在相对于工作面(2)的上表面(3)的第一高度处，其特征在于：该第二光学装置(9)设置在相对于工作面(2)的上表面(3)的第二高度处，并且该第二高度大于该第一高度。
3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于：第二光学装置(9)设置为使得其焦轴垂直于工作面(2)的上表面(3)。
4.根据权利要求1的设备，其特征在于：第二光学装置(9)包括视觉照相机。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于：该视觉照相机是彩色视觉照相机。
6.根据权利要求5的设备，其特征在于：包括用于选择物品(4)的平坦表面(10)上要切割和/或蚀刻的部分的装置(8)。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于：包括用于建立对含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的物品(4)的平坦表面(10)的选择的部分进行切割和/或蚀刻的顺序的装置(8)。
8.一种用于致动权利要求1-7中任一项所述的设备的方法，包括以下步骤：
静止地设置至少一个物品(4)在工作面(2)的上表面(3)上，从而使得图案和/或笔迹(11A、11B、11C)复制到其上的物品(4)的平坦表面(10)面向上；
并且特征在于：还包括以下步骤：
通过第二光学装置(9)检测工作面(2)的整个上表面(3)，以及物品(4)在工作面(2)上的定向和位置。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：在检测工作面(2)的整个上表面(3)以及物品(4)在工作面(2)上的定向和位置的步骤之后，还包括以下步骤：
朝着设置有物品(4)的工作面(2)的上表面(3)的区域运动操作组(5)；
经由第一光学装置(7)检测复制在物品(4)上的一些或全部图案和/或笔迹(11A、11B、11C)；
对含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的物品(4)的平坦表面(10)的预定部分进行切割和/或蚀刻。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于：包括选择物品(4)的平坦表面(10)上要切割和/或蚀刻的部分。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于：建立顺序，以该顺序对含有图案和/或笔迹(11A、11B、11C)的物品(4)的平坦表面(10)的选择部分进行切割和/或蚀刻。
12.根据权利要求8－11中任一项所述的方法，其特征在于：在采用第二光学装置(9)检测工作面(2)的整个上表面(3)和物品(4)在工作面(2)上的定向和位置的步骤之后，一文件关联于每个图案和/或笔迹(11A、11B、11C)，该文件已经存在于数据库中，该文件含有关于要在其上切割和/或蚀刻的平坦表面(10)的部分的信息，以切割和/或蚀刻检测到的图案和/或笔迹(11A、11B、11C)。
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