CN1659483A - 切削板状工件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用照相装置和可控切削设备将板状工件切削成一个或多个小块的方法，其方向和坐标系统的数值被校准至相互间对应。在所述方法中采取以下措施：将待切削工件放置在位于照相装置记录区内的切削表面上，所述工件被所述照相装置照相，并且基于其图像确定出所述工件的轮廓，以及将与所述工件的轮廓相关的信息输入定位系统，在此设置切削路径并输入所述切削机的控制系统，从而计算出必要的切削参数，并且基于此，根据给定指令控制将所述工件切削成部件。

Description

切削板状工件的方法
本发明涉及一种通过使用根据权利要求1前序部分所述的照相装置和可控切削设备切削板状工件的方法。
造船厂在采用热切削方法制造较大的板状制品时会生产出大量的剩余板料。另一方面，船只中包括大量较小的标准部件，其年需求量为数千件，并且目的是有可能的话使用剩余板料作为这些部件的材料。在生产标准部件时，机器操作员不得不花费过多的时间利用所述剩余工件。今天，从技术和经济性的角度上来看，利用剩余板料是不节省成本的，并且在使用余料时所存在的问题是难于将标准部件定位在具有不规则形状的剩余板料上，且由此使得次品百分率(scrubpercentage)相当高。传统上，余料的利用停留在这样一种水平上，即机器操作员手动测量剩余板料上的矩形面积，将所述数据输入机器控制装置中并开始将部件定位在限定区域上。作为机器操作员任务的现有形式的定位操作太耗费时间，并且在工时和材料消耗方面结果也是不经济的。在实践中，在使所述切削机回到切削程序的起始点时，机器操作员还不得不花费体力。
本发明的目的是克服现有技术中的缺点并提出新的解决方案，所述解决方案尽可能有效地消除所述缺点。
本发明的目的可通过权利要求1中所述的以及在其他权利要求中所述的技术方案来实现。
根据本发明，采取以下措施：将待切削工件放置在位于照相装置记录区内的切削表面上，所述工件被所述照相装置照相，并且基于其图像确定出所述工件的轮廓，并将与所述工件的轮廓相关的信息输入定位系统，在此设置切削路径并输入所述切削机的控制系统，从而计算出必要的切削参数，并且基于此，根据给定指令控制将所述工件切削成部件。因此，本发明能够使用机器视觉限定所述板状坯料，以给出并实施切削程序。还可优选自动装置用于在剩余板料上待切削的工件的定位。因此，本发明在定位待切削的工件方面能够经济地利用剩余板料，并且将手动作业和剩余板料的次品百分率减至最少。在此，所述工件的轮廓还指工件所述部分，例如保留在所述工件内的孔的形状。同样，本发明优选适于以最佳方式利用形状不规则的剩余板材制品。
一旦已确定出所述工件的轮廓和尺寸，通过选择至少一种类型的小部件并将所需数量的所述至少一种类型的小部件加到所述轮廓内的外形轮廓像上生成定位数据。为了进行定位，可使用合适的程序，例如通过从宏程序库中选择一定类型的小部件，由此所述程序用所述部件充满所述板状工件。所述定位还可以基于选择多种不同种类的小部件。另一种选择是，所述操作员自身也可以通过程序画出所需种类的小部件，并将一定数量的所述小部件放置在所述板状工件上。
在所述剩余板料上的自动定位过程中，所述切削路径，起始点和容量(volumes)以及材料的使用获得优化。同时，切削起始点和切削路径或者可由操作员确定，或者可自动确定。在确定完成之后，所述定位数据被输入到所述切削设备的控制系统中，由此所述切削机的操作从一个增量，即板状坯料特定的与坐标原点之上成比例的坐标系统变化到绝对坐标系统，即覆盖整个作业站的坐标系统。数控火焰切割机，操纵装置或自动机优选被用作切削设备。
在对制品进行照相时，作为辅助设备的要进行反射的光源，最优选为激光棒，可被用以有助于提高检测能力和/或提供附加信息。在根据本发明所述的方法中，所述作业区域用于照相被照射至这样一种程度，即所述照射条件尽可能恒定，以能使用足够的精度可看到所述工件的轮廓和位置。所述照射装置和要进行反射的有助于提高检测能力的所述棒或者矩阵(matrice)相互间互补。可使用一个或多个照相装置，优选CCD照相装置实施根据本方法所述的照相过程，所述照相装置可位于切削设备中，在与切削装置相同的导轨上移动的单独的入口中，或者在外部结构中，例如在作业区的顶部，或者借助单独的导轨在外部结构中。
待切削的工件构成部分金属结构，所述金属结构优选可用于水运工具，船只或其他海上设备，但是本发明也可适用于其他种类的使用板状金属工件的制品。
以下，结合附图通过实例对本发明进行详细描述，其中：
图1示出了利用在板状制品生产过程中的余料的工作原理图；和
图2示出了定位布置图。
在根据图1的机加工装置1中，即在该实例中为热切削，切削设备的切削区域3的图像由连接到切削机上的照相装置2提供至单独的导轨或者提供至切削机周围的结构。通过由所述照相装置提供的图像确定包括剩余板料并且位于切削区域3内的板状坯料4轮廓的形状和尺寸。所述板状坯料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台。可根据软件算法计算出所述尺寸或者通过在显示器上进行点测而由操作员人工计算出所述尺寸。作为计算用的辅助设备，为了有助于提高检测能力，可以使用要进行反射的照明源或光源，优选氦-氖激光棒。计算结果所得出的数据即所谓的图像数据6包括板状坯料4的轮廓尺寸及其在作业区域3中的位置，所述数据被传送至定位系统7，在此所需数量的特定类型的小部件被置于所述区域上。例如，特定类型的小部件可从宏程序库中进行选取并且可以设置所述定位程序以用所述部件填满所述板状坯料。另一种选择是，操作员自身也可通过程序画出具有所需形状的小部件并将一定数量的这些部件放置在所述板状坯料上，并且若有需要，如果在所述板状坯料上仍有开放空间，那么也可以是一定数量的其他种类的小部件。随后，该定位数据被输入切削设备的控制系统中，所述控制系统启动切削程序8。
所述定位系统7或可在单独的计算机7上，或与机器控制装置9相连接。有关具有任意形状的板状坯料4的信息在所述系统的帮助下容易且快速被接收到，这样就有可能借助基于计算机的自动定位对坯料的使用进行优化并将次品百分率减至最少。除板状坯料4的尺寸以外，所述机器视觉系统还能够表示出切削设备(细节未示出)的作业区域3的基准角或者初始角的位置，由此以前通过手动方式对切削设备的单独重新定位是没有必要的，并且，可启动对所述板状坯料4的切削10。因此，通过本发明既可节省时间，又可节省材料，同时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气体切割或等离子切割法进行切削。一种有利的方法是数控热切割法，其中切削参数，例如切削速度，切削凹槽的尺寸等可通过数控装置计算得出。所述切削装置可自己运行至初始点并启动切削。
图2示出了定位和切削布置图的一个实例，其可通过将所述布置图输入到数控切削机中而实现。在此，全都相似的多个板状小部件4a被放置在板状坯料4上。当然，这些板状小部件中的一些可由其他种类的部件所代替。所述切削方向如箭头所示。
对于本领域的技术人员来说明显的是：本发明不限于上述应用，但是可在由所附权利要求所限定的发明构思范围内想象到本发明的各种变型。

Claims (8)

1、一种使用照相装置和可控切削设备将板状工件切削成一个或多个小块的方法，其方向和坐标系统的数值被校准至相互间对应，其特征在于，采取以下措施：
将待切削工件放置在位于照相装置记录区内的切削表面上，
所述工件被所述照相装置照相，并且基于其图像确定出所述工件的轮廓，
将与所述工件的轮廓相关的信息输入定位系统，在此设置切削路径并输入所述切削机的控制系统，从而计算出必要的切削参数，并且基于此，根据给定指令控制将所述工件切削成部件。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一旦已确定出轮廓和尺寸，通过选择至少一种类型的小部件并将所需数量的所述至少一种类型的小部件加到所述轮廓内的外形轮廓像上生成定位数据。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切削起始点和切削路径或者自动确定，或者可由操作员辅助装置确定，且所述定位数据被输入到所述切削设备的控制系统中。
4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述板料上的自动定位过程中，所述切削路径，起始点和容量以及材料的使用获得优化。
5、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述切削设备的操作从一个增量，即板状坯料特定的与坐标原点之上成比例的坐标系统变化到绝对坐标系统，即覆盖整个作业站的坐标系统。
6、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述数控热切割机，操纵装置或自动机被用作切削设备。
7、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对制品进行照相时，作为辅助设备的要进行反射的光源，最优选为激光棒，可被用以有助于提高检测能力和/或提供附加信息。
8、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待切削的工件构成部分金属结构，所述金属结构例如水运工具、船只或其他海上设备、桥梁、造纸机、建筑物、车辆如火车、卡车、采矿车辆或贮槽或平台结构。
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