DE102007009225B3 - Machine tool for machining workpieces, has device for supporting machining workpieces and movably dangerous machining element for machining workpieces, which are carried by movable holder - Google Patents

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Abstract

The machine tool has a device for supporting a machining workpieces and a movably dangerous machining element for the machining workpieces, which are carried by a movable holder. A monitoring device for monitoring a protection area (30,32) of the movably dangerous machining element in the presence of endangered objects. A detection device detects three-dimensional image information of the protection area and an evaluation device evaluates the three-dimensional image information. The detection device as a stereo imaging system with a fisheye lens object. An independent claim is also included for a monitoring device for monitoring a protection area of the dangerous machining element of the machining tool.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Schutzbereiches eines beweglichen, gefahrbringenden Bearbeitungselementes auf die Anwesenheit von gefährdeten Objekten, mit einer Erfassungsvorrichtung zur Erfassung dreidimensionaler Bildinformation aus dem Schutzbereich und einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung der dreidimensionalen Bildinformation. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Überwachungsverfahren.The The invention relates to a processing machine with a monitoring device for monitoring a protective area of a mobile, hazardous machining element to the presence of endangered Objects, with a detection device for detecting three-dimensional Image information from the protected area and an evaluation device for the evaluation of the three-dimensional image information. The invention further concerns a monitoring procedure.

Insbesondere in industriellen Umgebungen ist häufig die Überwachung von Schutzbereichen von Maschinen notwendig. Entsprechende Überwachungseinrichtungen werden z. B. an Maschinen genutzt und sollen Personen vor Gefahren schützen, indem entsprechende Sensoren gefährliche Bewegungen stoppen oder verlangsamen, Warnsignale generieren oder Bewegungsrichtungen einer Maschine ändern. Eingesetzt werden z. B. Laserscanner, die einen flächenförmigen Bereich abscannen und bei Anwesenheit von Objekten darin ein Warnsignal oder ein Steuersignal abgeben. Andere Systeme verwenden Trittmatten, die vor gefährlichen Maschinen ausgelegt sind und ein Warnsignal oder ein Steuersignal generieren, wenn sie von einer Bedienperson betreten werden.Especially In industrial environments is often the monitoring of protection areas of machines necessary. Appropriate monitoring devices will be z. B. used on machines and are designed to protect people from hazards by corresponding sensors dangerous Stop or slow movements, generate warning signals or Change directions of movement of a machine. Are used z. B. laser scanner, which is a sheet-like area Scan and, if objects are present, a warning signal or deliver a control signal. Other systems use step mats, the dangerous ones Machines are designed and generate a warning signal or a control signal, when they are entered by an operator.

In Schutzbereichen ist es häufig wünschenswert, dass einzelne Bereiche ausgeblendet werden, die nicht der Überwachung unterliegen sollen bzw. müssen. Bei bekannten optischen Lösungen werden dazu z. B. einzelne Segmente mit einer Computersteuerung abgeschaltet, wodurch eine entsprechend aufwendige Programmierung für den konkreten Anwendungsfall notwendig ist.In It is common for protection areas desirable, that individual areas are hidden, not the monitoring should or should be subject. In known optical solutions are z. B. individual segments with a computer control switched off, creating a correspondingly expensive programming for the concrete application is necessary.

DE 40 15 959 A1 beschreibt ein Flurförderfahrzeug, das mit einer Überwachungseinrichtung die Fahrbahn vor dem Fahrzeug abbildet. DE 40 15 959 A1 describes an industrial truck that maps the road ahead of the vehicle with a monitoring device.

Eine Sicherheitseinrichtung für eine Presse unter Einsatz eines Lichtgitters, das mit dem beweglichen Teil einer Presse bewegt wird, ist aus WO 2004/042269 bekannt. Damit soll verhindert werden, dass Körperteile von Bedienpersonen einer Presse in die Presse gelangen können.A safety device for a press using a light grid, which is moved with the moving part of a press is out WO 2004/042269 known. This is to prevent that body parts of operators of a press can get into the press.

DE 10 2004 043 514 A1 und DE 10 2005 011 143 A1 beschreiben Vorrichtungen, bei denen der relevante Sicherheitsbereich von einer stationären Kamera überwacht wird und die Form des Sicherheitsbereiches mit Hilfe von Bewegungsparametern der Maschine festgelegt wird. DE 10 2004 043 514 A1 and DE 10 2005 011 143 A1 describe devices in which the relevant safety area is monitored by a stationary camera and the shape of the safety area is determined by means of movement parameters of the machine.

DE 10 245 720 A1 beschreibt die Verwendung eines stationären Stereokameraabbildungssystems zur Absicherung eines Gefahrenbereichs einer Maschine. Mit einer Auswerteeinrichtung wird die dabei ermittelte dreidimensionale Bildinformation ausgewertet. Dabei muss entweder der Arbeitsabstand des Kamerasystems ausreichend groß gewählt werden, um den Schutzbereich vollständig abzudecken oder es müssen mehrere Kamerasysteme eingesetzt werden. Bei einem größeren Abstand verringert sich die Objektauflösung entsprechend, wohingegen bei Verwendung von mehreren Kamerasystemen die Kosten entsprechend steigen. DE 10 245 720 A1 describes the use of a stationary stereo camera imaging system to secure a hazardous area of a machine. An evaluation device evaluates the three-dimensional image information determined during this process. In this case, either the working distance of the camera system must be chosen sufficiently large to completely cover the protection area or it must be used multiple camera systems. With a larger distance, the object resolution decreases accordingly, whereas when using multiple camera systems, the costs increase accordingly.

DE 103 60 174 A1 beschreibt die Überwachung eines Erfassungsbereiches mit einer Kamera zur Ermittlung dreidimensionaler Bilder. Zur Herstellung der dreidimensionalen Bilder wird die Lichtlaufzeit von Lichtstrahlen ausgewertet. Die Erfassungseinrichtung wird mit dem Arbeitsmittel mitbewegt. DE 103 60 174 A1 describes monitoring a detection area with a camera to obtain three-dimensional images. To produce the three-dimensional images, the light transit time of light rays is evaluated. The detection device is moved with the working medium.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bearbeitungsmaschine und ein Überwachungsverfahren anzugeben, die mit möglichst geringem Aufwand eine Überwachung eines dreidimensionalen Schutzbereiches der Maschine ermöglichen.task The present invention is a processing machine and a monitoring process specify with as possible a little effort monitoring enable a three-dimensional protection of the machine.

Diese Aufgabe wird mit einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und über ein Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Unteransprüche sind jeweils auf bevorzugte Ausgestaltungen und Ausführungsformen gerichtet.These Task is using a processing machine for processing workpieces with the features of claim 1 and a monitoring method with the Characteristics of claim 7 solved. under claims are each in preferred embodiments and embodiments directed.

Erfindungsgemäß ist die Erfassungsvorrichtung zur Erfassung dreidimensionaler Bildinformation derart angeordnet, dass sie zumindest zeitweise mit dem gefahrbringenden Bearbeitungselement bewegt wird. Bei einem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren bewegt sich der Schutzbereich mit dem gefahrbringenden Bearbeitungselement zusammen.According to the invention Detection device for detecting three-dimensional image information in such a way arranged that they at least intermittently with the dangerous Machining element is moved. In a monitoring method according to the invention the protection area moves with the hazardous processing element together.

Dabei wird die Erfassungsvorrichtung derart angeordnet, dass sie sich immer ortsnah zu dem gefahrbringenden Bearbeitungselement befindet. Insbesondere kann sie zum Beispiel derart fest mit dem gefahrbringenden Bearbeitungselement verbunden sein, dass sie sich immer mit diesem zusammen bewegt. Alternativ kann sie zum Beispiel auch mit einer Halterung fest verbunden sein, an der das gefahrbringende Bearbeitungselement selbst beweglich gelagert ist.there the detection device is arranged so that they are always located close to the hazardous processing element. In particular, it can, for example, so firmly with the dangerous Be connected to the editing element that they are always with this moved together. Alternatively, it can, for example, with a holder be firmly connected to the dangerous processing element itself is movably mounted.

Dabei kann der überwachte Schutzbereich zum Beispiel den direkt gefährdeten Bereich im Bearbeitungsraum des Bearbeitungselementes umfassen oder zum Beispiel einen Bereich im direkten Umfeld des gefahrbringenden Bearbeitungselementes, der derart gewählt ist, dass bei Eindringen eines gefährdeten Objektes aus Sicherheitsgründen bereits Schutzmaßnahmen getroffen werden sollten. Ein solcher Bereich kann sich zum Beispiel unmittelbar vor dem gefährdeten Bereich der Maschine befinden.there can the supervised Protection area, for example, the directly endangered area in the processing room of the processing element or, for example, an area in the immediate vicinity of the hazardous processing element, the like chosen is that for intrusion of an endangered object for safety reasons already protective measures should be taken. Such an area can be, for example immediately before the endangered Area of the machine.

Durch die Mitbewegung der Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der dreidimensionalen Bildinformation befindet sich die Erfassungsvorrichtung für die dreidimensionale Bildinformation inhärent immer ortsnah zu dem gefahrbringenden Bearbeitungselement und insofern dort, wo Gefahr droht. So bewegt sich auch der Schutzbereich, der von der Erfassungsvorrichtung überwacht wird, zusammen mit dem gefahrbringenden Teil.By the co-movement of the detection device for detecting the three-dimensional Image information is the detection device for the three-dimensional Image information inherent always close to the hazardous processing element and insofar where danger threatens. So does the scope of protection that moves monitored by the detection device , along with the dangerous part.

Die Funktionsweise wird an einem illustrativen Beispiel erläutert. Zum Beispiel kann die Erfassungsvorrichtung an dem beweglichen Teil einer Presse angeordnet sein. Befindet sich im Gefahrenbereich der Presse ein Objekt, z. B. das Körperteil einer Bedienperson, so bewegt sich bei dem Pressvorgang dieser Schutzbereich auf das Objekt zu. Hat sich der Schutzbereich zusammen mit dem beweglichen Teil der Presse so weit bewegt, dass das gefährdete Objekt sich im erfassten Schutzbereich befindet, wird das gefährdete Objekt von der Erfassungsvorrichtung für die dreidimensionale Bildinformation erfasst und es wird ein Warnsignal oder ein Stoppsignal für die Presse erzeugt. Alternativ kann bei diesem illustrativen Beispiel der Schutzbereich vor der Presse angeordnet sein, so dass das Eindringen eines gefährdeten Objektes detektiert werden kann, bevor akute Gefahr droht.The Operation will be explained by way of an illustrative example. To the Example, the detection device on the movable part be arranged a press. Located in the danger area of the Press an object, eg. B. the body part an operator, so moves in the pressing process, this protection area to the object too. Has the protection area together with the movable Part of the press moved so far that the vulnerable object was detected in the Protected area is located, the vulnerable object from the detection device for the It captures three-dimensional image information and it becomes a warning signal or a stop signal for the press generates. Alternatively, in this illustrative example the protection area can be arranged in front of the press, so that the penetration an endangered one Object can be detected before acute danger threatens.

Anders als z. B. bei stationären Kamerasystemen ist es jedoch nicht notwendig, einen sehr großen Schutzbereich zu überwachen, der den gesamten Bewegungsspielraum der gefährdenden Maschine überwacht. Ein vergleichsweise kleiner Schutzbereich, der mit dem beweglichen Teil der Maschine mitbewegt wird, ist ausreichend. Durch die Nähe der dreidimen sionalen Erfassungsvorrichtung zu dem gefährdenden beweglichen Bearbeitungselement ist eine große Bildauflösung möglich.Different as z. B. at stationary Camera systems, however, it is not necessary, a very large protection to monitor which monitors the entire range of motion of the endangered machine. A comparatively small protection area, compatible with the movable Part of the machine is moved, is sufficient. Due to the proximity of the three-dimensional Detecting device to the endangered movable processing element is a large image resolution possible.

Die erfindungsgemäße Lösung erleichtert zudem die Kooperation von Mensch und Maschine, da das Schutzvolumen auf das notwendige Maß reduziert wird.The inventive solution also facilitates the cooperation of man and machine, because the protection volume up reduced the necessary level becomes.

Insbesondere bei stationären Kamerasystemen ist es häufig notwendig, einzelne erfasste Bereiche auszublenden, die zwar im von dem stationären System erfassten Bereich liegen, ohne dass jedoch beim Eindringen eines Objektes eine Notmaßnahme eingeleitet werden müsste. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Mitbewegung des Schutzbereiches ist der erfasste Schutzbereich automatisch besser an den tatsächlichen Gefahrenbereich angepasst, so dass Schutzbereichsausblendungen weniger oder gar nicht nötig sind.Especially at inpatient Camera systems are common necessary to hide individual recorded areas that, although in the from the stationary system covered area, but without the intrusion of a Object initiated an emergency measure would have to be. By inventively provided With movement of the protected area, the detected protected area is automatic better at the actual Dangerous area adjusted, so that protection area fades less or not necessary are.

Die Erfassung dreidimensionaler Bildinformation ermöglicht außerdem die Feststellung, wie akut eine Gefahr bereits ist. Durch die Dreidimensionalität ist es z. B. möglich, den Abstand eines gefährdenden Objektes zu erkennen, um zu entscheiden, ob eine Maschine zur Vermeidung eines Unfalls notgestoppt oder nur verlangsamt werden muss.The Capturing three-dimensional image information also enables the determination of how acute there is already a danger. It is through the three-dimensionality z. Possible, the distance of a threatening Object to detect, to decide whether to avoid a machine emergency or only slowed down.

Die Bilddaten, die von der dreidimensionalen Erfassungsvorrichtung aufgenommen werden, können vorteilhafterweise zusätzlich zu der Überwachungsfunktion auch noch zur Unterscheidung verwendet werden, um z. B. festzustellen, was für ein Objekt sich im Gefahrenbereich befindet. Außerdem können die Daten zur allgemeinen Prozessbeobachtung ausgewertet werden, um z. B. einen Bearbeitungsfortschritt zu beobachten.The Image data taken by the three-dimensional detection device can, can advantageously in addition to the monitoring function also still be used to distinguish z. B. determine what kind of an object is in the danger zone. In addition, the data may be general Process observation are evaluated to z. B. a processing progress to observe.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Anpassungseinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von Parametern, die die Bewegung des gefahrbringenden Bearbeitungselementes kennzeichnen, die Größe und/oder die Kontur des Schutzbereiches festlegen. Auf die Weise kann sich der Schutzbereich aktiv an die Anforderungen anpassen. Zum Beispiel kann bei einer größeren Betriebsgeschwindigkeit der Maschine ein größerer Schutzbereich gewählt werden. Die Bewegungsparameter können z. B. durch entsprechende Sensoren wie Inkrementalgeber, Absolutwertgeber oder Beschleunigungssensoren gewonnen werden.at An advantageous development of the invention is an adjustment device provided, depending on parameters that characterize the movement of the hazardous processing element, the size and / or Define the contour of the protection area. That way, the Actively adapt the protection area to the requirements. For example can at a higher operating speed the machine a larger protection area chosen become. The movement parameters can z. B. by appropriate sensors such as incremental encoder, absolute encoder or acceleration sensors are obtained.

Die Erfassungsvorrichtung der erfindungsgemäß eingesetzten Überwachungseinrichtung umfasst ein Stereoabbildungssystem, das z. B. aus zwei versetzt zueinander angeordneten Kameras gebildet wird. Dabei wird die Information stereotaktisch aus den beiden Kamerabildern ermittelt. Eine solche Anordnung ermöglicht auch auf besonders einfache Weise eine gleichzeitige Prozessbeobachtung.The Detection device of the monitoring device used in the invention includes a stereo imaging system, the z. B. offset from two formed cameras is formed. This is the information determined stereotactically from the two camera images. Such Arrangement allows also in a particularly simple way a simultaneous process observation.

Insbesondere mit einem Stereoabbildungssystem können unterschiedliche Geometrien des Schutzbereiches festgelegt werden, z. B. kubische, quaderförmige, tonnenförmige, ellipsoidförmige oder halbrunde Schutzbereiche vor dem Stereoabbildungssystem. Um den von der Überwachungseinrichtung überwachten Schutzbereich möglichst groß zu gestalten, werden bei der erfindungsgemäß eingesetzten Überwachungsvorrichtung Kameras mit Fischaugenobjektiven verwendet. Bei geeigneter Anordnung der Kameras des Stereoabbildungssystems oder bei geeigneter Anordnung mehrerer Stereoabbildungssysteme kann der Aufbau auch ein 360°-Panorama überwachen.Especially with a stereo imaging system can have different geometries of the protection area are set, for. B. cubic, cuboid, barrel-shaped, ellipsoidal or semicircular Protective areas in front of the stereo imaging system. To the monitored by the monitoring device Protection area as possible big too are in the inventively used monitoring device Cameras with fisheye lenses used. With a suitable arrangement the cameras of the stereo imaging system or with a suitable arrangement In several stereo imaging systems, the setup can also monitor a 360 ° panorama.

Bei Verwendung von Farbkameras kann zusätzlich die Farbinformation gewonnen werden.at Use of color cameras may additionally provide the color information be won.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine weist vorteilhafterweise eine Verarbeitungseinrichtung auf, die aus den Signalen der Auswerteeinrichtung ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal zur Steuerung der Bewegung des gefahrbringenden Bearbeitungselementes erzeugt. Insbesondere kann z. B. die Bewegung des gefahrbringenden Bearbeitungselementes gestoppt, verlangsamt oder umgekehrt werden.The processing machine according to the invention advantageously has a processing device which uses the signals of the evaluation device to provide a warning signal and / or a control signal generates for controlling the movement of the hazardous processing element. In particular, z. B. the movement of the dangerous processing element stopped, slowed down or vice versa.

Die Verarbeitungseinrichtung kann zudem in der Art ausgestaltet sein, dass sie Bildinformation aus unterschiedlichen Bereichen des Schutzbereiches unterschiedlich verwendet. Zum Beispiel kann ein akuter Schutzbereich definiert werden, wobei bei Anwesenheit eines Objektes in diesem akuten Schutzbereich die Maschine sofort gestoppt werden muss. Um diesen akuten Schutzbereich herum kann ein Warnbereich definiert sein. Bei Vorliegen eines Objektes in diesem Warnbereich wird z. B. zunächst ein Warnsignal ausgegeben und gegebenenfalls die Bewegung der Maschine nur verlangsamt. Für einen solchen Warnfall kann also auf diese Weise ein möglicherweise Kosten verursachender Sicherheitsstopp vermieden werden.The Processing device can also be configured in the type that they provide image information from different areas of the protected area used differently. For example, an acute protection area be defined, wherein in the presence of an object in this acute protection area the machine must be stopped immediately. Around A warning area can be defined around this acute area of protection be. In the presence of an object in this warning area z. B. first Warning signal is output and, if necessary, the movement of the machine only slowed down. For such a warning case may be a way in this way Cost-causing safety stop be avoided.

Um die Anwesenheit eines gefährdeten Objektes in dem Schutzbereich festzustellen, kann z. B. die von der Erfassungsvorrichtung erfasste dreidimensionale Bildinformation mit einem Sollbild verglichen werden, das vor Inbetriebnahme eingelernt worden ist.Around the presence of a vulnerable Determine object in the protection area, z. B. from the detection device detected three-dimensional image information be compared with a target image, which was taught before commissioning is.

Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren wird die Erfassungsvorrichtung und damit der Schutzbereich mit dem gefahrbringenden Bearbeitungselement zusammen bewegt. Die Effekte und Vorteile des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ergeben sich in analoger Weise aus den oben geschilderten Effekten und Vorteilen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine.at the monitoring method according to the invention is the detection device and thus the scope with the hazardous machining element moves together. The effects and advantages of the monitoring method according to the invention result in an analogous manner from the above-described effects and advantages of the processing machine according to the invention.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ergeben sich aus der Schilderung der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine und deren Vorteilen.Especially give preferred embodiments of the monitoring method according to the invention from the description of the preferred embodiments of the processing machine according to the invention and their advantages.

Das Bearbeitungselement kann einen Bearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks, z. B. zum Anbringen von Bohrungen, umfassen. Andere erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschinen umfassen z. B. Pressen, wobei hier die Überwachungseinrichtung erfindungsgemäß eingesetzt wird, um die Anwesenheit eines gefährdeten Objekts im Pressenbereich oder in dessen unmittelbarer Umgebung zu detektieren.The Machining element can be a machining head for machining a workpiece, z. B. for mounting holes. Other processing machines according to the invention include, for. As pressing, in which case the monitoring device used according to the invention is the presence of a vulnerable object in the press area or to detect it in its immediate vicinity.

Eine andere erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine wird zum Beispiel durch einen Roboter gebildet, an dessen Roboterarm ein Bearbeitungswerkzeug geführt wird. Eine erfindungsgemäß eingesetzte Überwachungseinrichtung, insbesondere deren Erfassungsvorrichtung kann ortsnah zu dem an dem Roboterarm befestigten Bearbeitungswerkzeug vorgesehen sein, so dass ein Schutzbereich vor bzw. um das an dem Roboterarm geführte Bearbeitungswerkzeug aufgespannt wird.A other processing machine according to the invention is formed, for example, by a robot on the robot arm a machining tool out becomes. A monitoring device used according to the invention, In particular, their detection device can be close to the local be provided attached to the robot arm machining tool, such that a protective area in front of or around the machining tool guided on the robot arm is spanned.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen im Detail erläutert, die Gegenstand der schematischen Figuren sind. Dabei zeigenThe Invention is based on embodiments explained in detail, which are the subject of the schematic figures. Show

1 eine perspektivische schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine, 1 a perspective schematic view of a processing machine according to the invention,

2 eine schematische Draufsicht auf die Maschine der 1, 2 a schematic plan view of the machine of 1 .

3 eine schematische Frontansicht der Maschine der 1 und 3 a schematic front view of the machine of 1 and

4 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform. 4 a perspective view of another embodiment.

1 zeigt in schematischer Darstellung den relevanten Bereich einer Bearbeitungsmaschine für Werkstücke. Auf einem Maschinenbett 10 befindet sich z. B. ein hier nicht dargestelltes Werkstück, das mit Hilfe des Bearbeitungskopfes 12 bearbeitet werden soll. Zum Beispiel kann der Bearbeitungskopf eine Bohreinrichtung umfassen, mit der Löcher in das Werkstück gebohrt werden sollen. Der Bearbeitungskopf 12 ist an einem Ausleger 14 in Richtung 16 beweglich gehaltert, wozu er z. B. in einer Schiene 18 an dem Ausleger 14 gelagert ist. Der Ausleger 14 selbst ist in Richtung 20 bewegbar, um den Bearbeitungskopf 12 zur Bearbeitung von Werkstücken an verschiedenen Stellen des Maschinenbettes 10 platzieren zu können. 1 shows a schematic representation of the relevant area of a processing machine for workpieces. On a machine bed 10 is located z. B. a workpiece, not shown here, with the aid of the machining head 12 to be edited. For example, the machining head may include a drilling device for drilling holes in the workpiece. The machining head 12 is on a boom 14 in the direction 16 movably supported, what he z. B. in a rail 18 on the boom 14 is stored. The boom 14 itself is in the direction 20 movable to the machining head 12 for machining workpieces at different positions of the machine bed 10 to be able to place.

2 zeigt die Anordnung in der Draufsicht von oben, während 3 einen Blick von vorne auf die Maschine darstellt. Die Blickrichtung der 2 ist in 1 mit II gekennzeichnet, während die Blickrichtung der 3 in 1 mit III gekennzeichnet ist. 2 shows the arrangement in plan view from above, while 3 represents a view from the front of the machine. The line of sight of 2 is in 1 marked with II, while the line of sight of the 3 in 1 marked with III.

Am vorderen Teil des Auslegers 14 ist ein Halteelement 22 für einen Kamerakopf 24 vorgesehen, der bei der gezeigten Ausführungsform zwei einzelne, schräg angeordnete Stereoabbildungssysteme 26, 28 umfasst. Jedes der Stereokamerasysteme 26, 28 umfasst jeweils zwei Kameras, die in nicht gezeigter Weise mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung zur stereotaktischen Auswertung der Signale verbunden sind. Die einzelnen Kameras umfassen Fischaugenobjektive, um einen möglichst großen Bereich erfassen zu können.At the front part of the jib 14 is a holding element 22 for a camera head 24 provided, in the embodiment shown, two individual, obliquely arranged stereo imaging systems 26 . 28 includes. Each of the stereo camera systems 26 . 28 includes two cameras, which are connected in a manner not shown with an electronic evaluation device for stereotactic evaluation of the signals. The individual cameras include fisheye lenses in order to cover the largest possible area.

Bei der Ausführungsform, die Gegenstand der 1 bis 3 ist, wird von dem Kamerasystem 26 der Schutzbereich 30 erfasst und dreidimensional ausgewertet. Der Schutzbereich 30 ist hier im Wesentlichen kubisch gewählt, z. B. mit einer Seitenlange von ca. 1 m.In the embodiment subject of the 1 to 3 is, is from the camera system 26 the protection area 30 recorded and evaluated in three dimensions. The protection area 30 is here in the We selected considerably cubic, z. B. with a side length of about 1 m.

Das Stereokamerasystem 28 ist derart ausgerichtet, dass es den Schutzbereich 32 erfassen kann, der ebenfalls im Wesentlichen kubisch und mit einer Seitenlänge von ca. 1 m gewählt ist.The stereo camera system 28 is oriented so that it is the protected area 32 which is also essentially cubic and with a side length of about 1 m is selected.

Die Anordnung der Stereokamerasysteme 26, 28 ist so gewählt, dass in Abweichung von der idealen Kubusform zumindest in einer Richtung ein größerer Winkel als 90° erfasst wird, so dass ein Überlappungsbereich 36 zwischen den Schutzbereichen 30 und 32 entsteht. Der Schutzbereich 30 umfasst in dieser Richtung dementsprechend einen Winkel α, der größer ist als 90° und der Schutzbereich 32 einen Winkel β, der ebenfalls größer ist als 90°. Die Winkel α und β sind in den 1 und 2 strichpunktiert angegeben.The arrangement of the stereo camera systems 26 . 28 is chosen so that in deviation from the ideal cube shape at least in one direction a larger angle than 90 ° is detected, so that an overlap area 36 between the protection areas 30 and 32 arises. The protection area 30 Accordingly, in this direction includes an angle α, which is greater than 90 ° and the protection area 32 an angle β, which is also greater than 90 °. The angles α and β are in the 1 and 2 indicated by dash-dotted lines.

Der Übersichtlichkeit halber sind in 3 weder der Überlappungsbereich 36 noch die Winkel α und β angegeben.For the sake of clarity, in 3 neither the overlap area 36 nor the angles α and β specified.

Wie insbesondere in 3 erkennbar ist, befindet sich der Kamerakopf vor dem Maschinenbett 10 und in einer Höhe unterhalb dessen Auflagefläche. Die Schutzbereiche 30, 32 werden durch die entsprechende Aus richtung der jeweils zwei Kameras der beiden Stereokamerasysteme im Wesentlichen nach oben aufgespannt.As in particular in 3 can be seen, the camera head is in front of the machine bed 10 and at a height below its bearing surface. The protection areas 30 . 32 are spanned by the appropriate direction from each of the two cameras of the two stereo camera systems substantially upwards.

Die Verbindung zwischen den Kameras des Stereokopfes 24 und der Maschinensteuerung, insbesondere der Auswerteeinrichtung kann z. B. über digitale Signale, Feldbusse oder Netzwerke vorgenommen werden.The connection between the cameras of the stereo head 24 and the machine control, in particular the evaluation can z. B. via digital signals, field buses or networks are made.

Die Bearbeitungsmaschine der 1 bis 3 wird wie folgt verwendet.The processing machine of 1 to 3 is used as follows.

Auf das Maschinenbett 10 wird ein zu bearbeitendes Werkstück platziert. Mit Hilfe der Halterung 14 wird der Bearbeitungskopf 12 zur Bearbeitung des Werkstücks oberhalb davon angeordnet, wozu sich die Halterung 14 in Richtung 20 bewegt. Zusammen mit der Halterung 14 bewegt sich der Kamerakopf 24 mit den Stereokamerasystemen 26 und 28. Die von diesen Stereokamerasystemen erfassten Schutzbereiche 30 und 32 bewegen sich ebenfalls zusammen mit der Halterung 14. Der Bereich vor dem Maschinenbett 10, der von diesen Schutzbereichen 30 und 32 dreidimensional erfasst wird, bewegt sich also so, dass er sich während der Bearbeitung des Werkstücks durch den Bearbeitungskopf 12 vor dem Maschinenbett 10 befindet. Dringt ein gefährdetes Objekt, z. B. ein Körperteil des Bedieners, in einen der Schutzbereiche 30 oder 32 ein, wird dies von den Stereokamerasystemen 26, 28 erfasst. Eine nicht gezeigte Auswerteeinrichtung erzeugt ein entsprechendes Signal, das von einer Verarbeitungseinrichtung zum sofortigen Stopp der Maschine, insbesondere des Bearbeitungskopfes 12, verwendet wird. Außerdem wird ein Warnsignal ausgegeben.On the machine bed 10 a workpiece to be machined is placed. With the help of the holder 14 becomes the machining head 12 arranged for processing the workpiece above it, including the holder 14 in the direction 20 emotional. Together with the holder 14 the camera head moves 24 with the stereo camera systems 26 and 28 , The protected areas covered by these stereo camera systems 30 and 32 also move together with the bracket 14 , The area in front of the machine bed 10 of those protection areas 30 and 32 is detected three-dimensionally, so that it moves during the machining of the workpiece through the machining head 12 in front of the machine bed 10 located. Penetrates an endangered object, eg. B. a body part of the operator, in one of the protection areas 30 or 32 This is done by the stereo camera systems 26 . 28 detected. An evaluation device, not shown, generates a corresponding signal from a processing device for immediate stop of the machine, in particular of the machining head 12 , is used. In addition, a warning signal is output.

Gleichzeitig mit der Bearbeitung eines Werkstücks durch den Bearbeitungskopf 12 auf einer Seite des Maschinenbetts 10 kann auf der anderen Seite des Maschinenbettes 10, die in den 2 und 3 links gezeigt ist, von einer Bedienperson ein weiteres Werkstück aufgelegt werden. Nach Abschluss der Bearbeitung des Werkstücks in der in 2 bzw. 3 rechten Position wird der Bearbeitungskopf mit Hilfe der Halterung 14 in Richtung 20 nach links verschoben, um das dort auf dem Maschinenbett aufgelegte weitere Werkstück zu bearbeiten. Gleichzeitig bewegen sich die Schutzbereiche 30 und 32 mit der Halterung 14 mit. Während der Bearbeitung des Werkstücks auf der linken Seite des Maschinenbettes kann dann die Bedienperson das Werkstück auf der rechten Seite des Maschinenbettes entfernen und durch ein neues zu bearbeitendes Werkstück ersetzen.Simultaneously with the machining of a workpiece by the machining head 12 on one side of the machine bed 10 can be on the other side of the machine bed 10 that in the 2 and 3 is shown on the left, be placed by an operator another workpiece. After completing the machining of the workpiece in the in 2 respectively. 3 right position is the machining head with the help of the bracket 14 in the direction 20 moved to the left to work on the additional workpiece placed there on the machine bed. At the same time the protection areas are moving 30 and 32 with the bracket 14 With. During machining of the workpiece on the left side of the machine bed, the operator can then remove the workpiece on the right side of the machine bed and replace it with a new workpiece to be machined.

Durch die Mitbewegung der Schutzbereiche 30, 32 ist gewährleistet, dass die Schutzbereiche sich immer vor dem Bearbeitungskopf 12 befinden. Der übrige Bereich des Maschinenbettes 10 wird jeweils nicht durch einen Schutzbereich geschützt, so dass dort eine Bedienperson arbeiten kann, um z. B. ein fertig bearbeitetes Werkstück zu entfernen und ein zu bearbeitendes Werkstück aufzulegen. Durch die Verwendung des mitbewegten Stereokopfes erübrigt sich also die Notwendigkeit unterschiedlicher Erfassungseinrichtungen für unterschiedliche Bearbeitungsorte auf dem Maschinenbett 10.By the co-movement of the protection areas 30 . 32 ensures that the protection zones are always in front of the machining head 12 are located. The remaining area of the machine bed 10 each is not protected by a protection area, so that there can work an operator to z. B. to remove a finished workpiece and hang up a workpiece to be machined. By using the mitbewegten stereo head so the need for different detection devices for different processing locations on the machine bed is unnecessary 10 ,

Durch die dreidimensionale Bilderfassung kann die Steuerung der Maschine in Abhängigkeit der Lage des Objektes in dem dreidimensionalen Schutzbereich unterschiedlich gewählt werden. Bei besonders großer Nähe des gefährdeten Objektes an dem Bearbeitungskopf kann ein sofortiger Stopp der Maschine ausgelöst werden, wohingegen bei einer größeren Entfernung des gefährdeten Objektes von dem Bearbeitungskopf nur eine Verlangsamung vorgesehen sein kann, um einen vollständigen Sicherheitsstopp vermeiden zu können.By The three-dimensional image capture can be the control of the machine in dependency of Location of the object in the three-dimensional protection area different chosen become. For particularly large Near the vulnerable Object on the machining head can stop the machine immediately triggered while at a greater distance of the endangered Object of the processing head provided only a slowdown can be a complete one Safety stop to avoid.

In Bereichen, für die keine dreidimensionale Erfassung mit Hilfe des Stereokamerasystems möglich ist, erfolgt zumindest eine 2D-Objekterkennung durch die Kameras des Stereokopfes.In Areas, for the no three-dimensional detection using the stereo camera system possible is at least a 2D object detection by the cameras of the stereo head.

Das Signal der Stereokamerasysteme kann von der Auswerteeinrichtung zusätzlich zur Beobachtung des Prozessfortschrittes verwendet werden.The Signal from the stereo camera systems can from the evaluation additionally be used to observe the process progress.

Bei einer nicht gezeigten Ausführungsformen ist der Bearbeitungskopf 12 nicht in einer Schiene 18 gehalten, sondern fest mit dem Ausleger 14 verbunden, der dann z. B. seinerseits in Richtung 16 zusätzlich beweglich gelagert ist.In an embodiment not shown, the machining head 12 not in a slide ne 18 held, but firmly with the boom 14 connected, then z. B. in turn in the direction 16 is also movably mounted.

Bei einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform ist der Kamerakopf 24 nicht an dem Ausleger 14, sondern direkt am Bearbeitungskopf 12 vorgesehen und bewegt sich insofern auch in der gezeigten Richtung 16 mit.In another embodiment, not shown, the camera head 24 not on the boom 14 but directly on the machining head 12 provided and thus moves in the direction shown 16 With.

Bei der Ausführungsform der 4 ist der Kamerakopf 24 oberhalb des Maschinenbettes 10 vorgesehen, wobei die Stereokamerasysteme des Kamerakopfes 24 hier derart angeordnet sind, dass sie Schutzräume 32, 34 nach unten vor das Maschinenbett 10 aufspannen. Bei der Ausführungsform der 4 ist ein Schutzraum 32 kubisch, während der andere Schutzraum 34 durch entsprechende Auswahl der Kamerageometrie des Stereokamerasystems tonnenförmig ist.In the embodiment of the 4 is the camera head 24 above the machine bed 10 provided, with the stereo camera systems of the camera head 24 are arranged here so that they shelters 32 . 34 down in front of the machine bed 10 span. In the embodiment of the 4 is a shelter 32 cubic, while the other shelter 34 is barrel-shaped by appropriate selection of the camera geometry of the stereo camera system.

Ein anderes Beispiel für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung umfasst eine Presse, bei der das Stereokamerasystem zusammen mit dem beweglichen Teil der Presse bewegt wird. Ein weiteres Beispiel umfasst z. B. einen Roboter mit einem Roboterarm, der ein Bearbeitungswerkzeug führt. Ortsnah zu dem an dem Roboterarm befestigten Bearbeitungswerkzeug wird die Erfassungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung vorgesehen, also z. B. ein Stereokamerasystem, das einen Schutzbereich vor bzw. um das an dem Roboterarm geführte Bearbeitungswerkzeug aufspannt. Der Schutzbereich wird auf diese Weise auch hier inhärent mit dem Bearbeitungswerkzeug bewegt.One another example of the use of a monitoring device according to the invention comprises a press in which the stereo camera system together with the movable Part of the press is moved. Another example includes, for. B. a robot with a robotic arm, which is a machining tool leads. Close to the machining tool attached to the robot arm the detection device of the monitoring device according to the invention is provided, So z. B. a stereo camera system that a protection area before or around the robot arm guided Spans machining tool. The scope will be on this Way also inherent here moved with the machining tool.

1010
Maschinenbettmachine bed
1212
Bearbeitungskopfprocessing head
1414
Auslegerboom
1616
Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfesmovement direction of the machining head
1818
Schienerail
2020
Bewegungsrichtung des Auslegersmovement direction of the jib
2222
Halteelementretaining element
2424
Kamerakopfcamera head
26, 2826 28
StereokamerasystemeStereo camera systems
30, 32, 3430 32, 34
Schutzbereicheprotection areas
3636
Überlappungsbereichoverlap area

Claims (9)

Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit – einer Einrichtung (10) zur Lagerung wenigstens eines zu bearbeitenden Werkstückes, – einem bewegbaren gefahrbringenden Bearbeitungselement (12) zur Bearbeitung des Werkstückes, das von einer vorzugsweise beweglichen Halterung (14) getragen wird, und – einer Überwachungseinrichtung (14) zur Überwachung eines Schutzbereiches (30, 32) des bewegbaren gefahrbringenden Bearbeitungselementes (12) auf die Anwesenheit von gefährdeten Objekten, mit einer Erfassungsvorrichtung (24) zur Erfassung dreidimensionaler Bildinformation aus dem Schutzbereich (30, 32, 34) und einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung der dreidimensionalen Bildinformation, wobei – die Erfassungsvorrichtung wenigstens ein Stereoabbildungssystem (24) mit Fischaugenobjektiven umfasst und – sich die Erfassungsvorrichtung der Überwachungseinrichtung mit dem Bearbeitungselement bewegt, insbesondere fest mit ihm verbunden ist, oder sich die Erfassungsvorrichtung (24) der Überwachungseinrichtung mit der das Bearbeitungselement (12) tragenden Halterung (14) bewegt, insbesondere fest mit ihr verbunden ist.Processing machine for processing workpieces with - a device ( 10 ) for supporting at least one workpiece to be machined, - a movable hazardous machining element ( 12 ) for the machining of the workpiece, by a preferably movable support ( 14 ), and - a monitoring device ( 14 ) for monitoring a protected area ( 30 . 32 ) of the movable hazardous processing element ( 12 ) on the presence of endangered objects, with a detection device ( 24 ) for capturing three-dimensional image information from the protected area ( 30 . 32 . 34 ) and an evaluation device for evaluating the three-dimensional image information, wherein - the detection device at least one stereo imaging system ( 24 ) with fisheye objectives and - the detection device of the monitoring device moves with the processing element, in particular is fixedly connected to it, or the detection device ( 24 ) of the monitoring device with which the processing element ( 12 ) supporting bracket ( 14 ), in particular firmly connected to it. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anpassungseinrichtung, die in Abhängigkeit von die Bewegung des gefahrbringenden Elementes (12) kennzeichnenden Parametern die Größe und/oder die Kontur des Schutzbereiches (30, 32, 34) festlegt.Processing machine according to claim 1, characterized by an adaptation device which, depending on the movement of the dangerous element ( 12 ) characterizing parameters, the size and / or the contour of the protected area ( 30 . 32 . 34 ). Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (24) wenigstens zwei Stereokamerasysteme (26, 28) zur Erfassung unterschiedlicher Teile des Schutzbereiches umfasst.Processing machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the detection device ( 24 ) at least two stereo camera systems ( 26 . 28 ) for detecting different parts of the protected area. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungseinrichtung, die aus den Signalen der Auswerteeinrichtung ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal zur Steuerung der Bewegung des Bearbeitungselementes (12) erzeugt, wenn die dreidimensionale Bildinformation von einem Sollbild abweicht, insbesondere, wenn sich in dem Schutzbereich ein gefährdetes Objekt befindet.Processing machine according to one of claims 1 to 3, characterized by a processing device, which from the signals of the evaluation device, a warning signal and / or a control signal for controlling the movement of the processing element ( 12 ) when the three-dimensional image information deviates from a target image, in particular if there is an endangered object in the protected area. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 4, bei der die Verarbeitungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass in Abhängigkeit der Lage des gefährdeten Objektes in dem Schutzbereich unterschiedliche Signale, insbesondere unterschiedliche Steuersignale für die Bewegung des Bearbeitungselementes, erzeugt werden.Processing machine according to claim 4, wherein the Processing device is designed such that in dependence the location of the endangered object in the protection area different signals, in particular different Control signals for the movement of the processing element, are generated. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungselement (12) an der Halterung (14) wenigstens in einer ersten Richtung (16) beweglich ist, die Halterung (14) zusammen mit dem Bearbeitungselement (12) in einer zweiten Richtung (20) beweglich ist und die Erfassungsvorrichtung (24) sich mit der Halterung bewegt, insbesondere fest mit ihr verbunden ist.Processing machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the processing element ( 12 ) on the bracket ( 14 ) at least in a first direction ( 16 ) is movable, the bracket ( 14 ) together with the processing element ( 12 ) in a second direction ( 20 ) is movable and the detection device ( 24 ) with the holder moves, in particular firmly connected to it. Überwachungsverfahren zur Überwachung eines Schutzbereiches eines gefahrbringenden Bearbeitungselementes einer Bearbeitungsmaschine, bei dem dreidimensionale Bildinformation aus einem Schutzbereich (30, 32, 34) mit einer Erfassungsvorrichtung erfasst wird und ausgewertet wird um die Anwesenheit von gefährdeten Objekten im Schutzbereich (30, 32) zu erkennen, wobei die Erfassungsvorrichtung (24) und der Schutzbereich (30, 32) wenigstens zeitweise mit dem Bearbeitungselement bewegt werden, wobei die Erfassungsvorrichtung ein Stereoabbildungssystem (24) mit wenigstens einem Fischaugenobjektiv umfasst.Monitoring method for monitoring a protected area of a dangerous machining element of a processing machine, in which three-dimensional image information from a protected area ( 30 . 32 . 34 ) is detected with a detection device and is evaluated to the presence of endangered objects in the protected area ( 30 . 32 ), wherein the detection device ( 24 ) and the protected area ( 30 . 32 ) are at least temporarily moved with the processing element, wherein the detection device is a stereo imaging system ( 24 ) with at least one fisheye lens. Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Kontur des Schutzbereiches (30, 32) in Abhängigkeit von die Bewegung des Bearbeitungselementes kennzeichnenden Parametern festgelegt wird.Monitoring method according to claim 7, characterized in that the size and / or the contour of the protected area ( 30 . 32 ) is determined in dependence on the parameters of the movement of the processing element. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Lage eines gefährdeten Objektes im Schutzbereich unterschiedliche Aktionen ausgelöst werden.monitoring procedures according to one of the claims 7 or 8, characterized in that depending on the location of an endangered Object in the protection area different actions are triggered.
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