EP3606709A1 - Schneidemaschine mit überblickskamera - Google Patents

Schneidemaschine mit überblickskamera

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EP3606709A1
EP3606709A1 EP17716189.0A EP17716189A EP3606709A1 EP 3606709 A1 EP3606709 A1 EP 3606709A1 EP 17716189 A EP17716189 A EP 17716189A EP 3606709 A1 EP3606709 A1 EP 3606709A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
unit
cutting machine
work surface
positions
Prior art date
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Application number
EP17716189.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3606709B1 (de
Inventor
Rolf SUTTER
Andreas GRÜTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zuend Systemtechnik AG
Original Assignee
Zuend Systemtechnik AG
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Publication date
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Priority to EP23211411.6A priority patent/EP4324609A3/de
Priority to EP23211403.3A priority patent/EP4302948A3/de
Publication of EP3606709A1 publication Critical patent/EP3606709A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3606709B1 publication Critical patent/EP3606709B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/005—Computer numerical control means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/007—Control means comprising cameras, vision or image processing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/20—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed
    • B26D5/30—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed having the cutting member controlled by scanning a record carrier
    • B26D5/34—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed having the cutting member controlled by scanning a record carrier scanning being effected by a photosensitive device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/3806—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface
    • B26F1/3813—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface wherein the tool head is moved in a plane parallel to the work in a coordinate system fixed with respect to the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D2005/002—Performing a pattern matching operation

Definitions

  • the invention relates to a cutting machine with a camera, in particular a cutting machine, which is designed for cutting objects which have a surface with graphic design and optical registration features.
  • these objects may represent printed sheets of paper, cardboard or similar materials, plastic films or cloths or the like.
  • Such a cutting machine has a working surface which is designed to accommodate at least one object, a working group arranged movably above the working surface with a knife or another cutting device for cutting objects located on the working surface. Further, relative to the work surface, in particular above the latter, a camera ⁇ unit arranged such that its field of view the entire work surface includes ( "overview camera"). Based on positions of the optical recording features in a picture of the overview camera is then in dependence of a selected cutter contract a cutting path can be defined.
  • cutting is not necessarily a complete severing to understand, so that a “cutting ⁇ order” may also include a perforation or folding of the object or a similar step, which is executable with a generic machine.
  • ice is an object of the invention to provide a cutting machine by means of which cutting ⁇ orders are executable faster.
  • Another object is to provide a cutting machine, by means of which cutting jobs with less staff requirements or with a higher degree of automation are executable.
  • a further object is to provide a cutting machine with an overview camera, by means of which cutting paths are faster and / or more precisely definable.
  • Another object is to provide such a cutting machine in which less broke is produced.
  • the invention relates to a cutting machine which is removable ⁇ det for cutting objects with a flat surface, wherein the surface has a graphic design with optical registration features.
  • the cutting machine according to the invention has a work surface configured to receive at least one object, a first camera unit arranged relative to the work surface such that its field of view comprises the entire work surface, and a work group movably disposed over the work surface and at least one cutting device for cutting the at least one object, on.
  • a computing unit with a circuit and program code for controlling the cutting machine is provided, comprising a memory unit for storing jobs for cutting specific objects.
  • the arithmetic unit has a circuit and program code for evaluating images of the first camera unit and is configured to recognize registration features of the at least one object in an image of the first camera unit. She is out ⁇ designed the to according to any ge Boulevard- th order and to define based on positions of the registration features in the image a cutting path for cutting ⁇ device.
  • the registration features may be in particular in the form of registration marks, which are specially designed for use with the cutting machine to make a position and orientation of the object relative to the work surface detectable.
  • the arithmetic unit is then configured to recognize the registration marks on the surface of the at least one object in an image of the first camera unit, and also to define the cutting path based on the positions of the registration marks.
  • the arithmetic unit is configured to select an order based on detected registration features or their positions.
  • the invention also relates to a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for controlling the cutting machine according to the invention, the program being executed on the processing unit of the cutting machine and having at least the following steps:
  • a first aspect of the invention relates to a cutting machine in which reference marks are provided on the work surface and in the field of view of the camera, with the help of which a more accurate position determination of the objects is made possible.
  • a second aspect of the invention relates to a cutting ⁇ machine, in which a known material thickness of the objects is taken into account in the position determination.
  • a third aspect of the invention relates to a cutting machine in which the camera is adapted to take and superimpose multiple images of the identical scene.
  • a fourth aspect of the invention relates to a cutting ⁇ machine, in which an additional, movably arranged second camera whose field of view each includes a small section of the work surface is used together with the first camera for determining the position of the objects.
  • a fifth aspect of the invention relates to a cutting ⁇ machine, in which an additional, movably angeord ⁇ designated second camera whose field of view each includes a small section of the work surface, for calibration of the first camera is used.
  • a sixth aspect of the invention relates to a cutting ⁇ machine, be used in which for faster and / or more accurate position determination of the registration features on the work ⁇ surface further information by means of which a portion of the working surface as a region of interest (Region of Interest) is established.
  • a region of interest Region of Interest
  • reference features are additionally arranged in known positioning and distribution relative to the work surface and in the field of view of the first camera, wherein the arithmetic unit is configured to recognize the reference features in the image of the first camera unit and the cutting path based on define relative positions of the registration features and the reference features in the image of the first camera unit.
  • the relative positions of the reference features and the workgroup are known to each other.
  • the arithmetic unit is configured to check an orientation of the first camera unit relative to the work surface on the basis of positions of a plurality of reference features in the image of the first camera unit.
  • the computing unit is provided with information about a material thickness of the object to be cut. and the arithmetic unit is configured to also define the cutting path based on the material thickness information.
  • the arithmetic unit is configured to determine positions of the registration features on the basis of the image of the first camera unit and on the basis of the information about the material thickness.
  • the material thickness can be determined by the cutting machine itself, in particular camera-based.
  • the material thickness is provided together with the corresponding order in the storage unit, in particular as part of the order.
  • the arithmetic unit is configured to at least two means of the first camera unit offset in time captured images of the work surface in common ⁇ economically evaluate and determine positions of the registration features by evaluating the at least two images.
  • the first camera unit is configured to record at least two images of the work surface, each with a different exposure time, offset in time, wherein a high-contrast image is created based on the at least two images.
  • the arithmetic unit is configured to produce high-contrast images from an exposure series of a plurality of images of the first camera unit.
  • the first camera unit is configured to record high-contrast images.
  • the first camera unit is configured to provide high-contrast images of the working surface, different exposure times being used for the recording
  • the arithmetic unit has a circuit and program code for evaluating the high-contrast images of the first camera unit and is designed to have registration features of the at least to recognize an object in a high-contrast image.
  • this additional optical sensor unit which is oriented in the direction of the working ⁇ surface and positioned relative to the working surface so moved that by the optical sensor ⁇ unit a plurality of positions is ingestible, in which a detection area of the optical sensor unit in each case comprises a part of the work surface.
  • the rake ⁇ unit additionally includes a circuit and program code for evaluating data of the optical sensor unit.
  • control unit is designed to
  • the optical sensor unit is designed as a second camera unit. In a further embodiment, the optical sensor unit is designed as part of the working group.
  • the detection areas of the optical sensor unit taken together comprise the entire work surface.
  • the first camera unit is designed as a line scan camera, wherein the field of view extends over an entire width of the work surface.
  • control unit is configured to determine, based on positions of registration ⁇ characteristics relative to the work surface, a position of an object on the work surface and / or to define a cutting path.
  • the working group and the optical sensor unit are movable relative to the working surface by the same movement mechanism.
  • the cutting machine has a calibration functionality for the first CAMON ⁇ integrated, wherein the cutting machine is configured as part of the calibration functionality,
  • the work surface is configured as a calibration work surface, and the plurality of points are optical marks on the calibration work surface.
  • the points of the plurality of points are configured as lattice points provided specifically for use with the calibration functionality.
  • the cutting machine in the context of the calibration functionality, is designed to calibrate the travel mechanism and the first camera unit relative to each other.
  • the calibration functionality running after it is started completely automatically, in particular ⁇ sondere wherein the start can be initiated by a user.
  • the optical sensor unit is designed as a second camera unit.
  • the optical sensor unit is designed as part of the working group.
  • the detection areas of the optical sensor unit taken together comprise the entire work surface.
  • an order for cutting a specific object includes information about an expected position of the object on the work surface, wherein the control unit is configured based on the expected position of at least one object to derive expected positions of registration features and define in an image of the first camera unit areas around the expected positions as a region of interest, outside of which no registration features be searched.
  • the first camera unit is designed to image only one or more partial areas that comprise the areas defined as region of interest.
  • the first camera unit has a zoom functionality and is configured to zoom onto a partial area.
  • the control unit is configured to evaluate only the at least one area defined as a region of interest in a subarea.
  • the registration features may be in the form of "registration marks" specially designed for use with the cutting machine, which are configured to detect position and orientation of the object relative to the work surface. to the upper surface of the ⁇ at least one object to identify these registration marks in an image of the first camera unit and also to define the cutting path based on the positions of the registration marks.
  • the registration marks may in particular include geometric figures.
  • the registration features may also include edges of the object.
  • the arithmetic unit is configured to select an order based on detected registration marks .
  • the invention also relates to a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier, for controlling at least one of the above be ⁇ signed cutting machines, where the program is executed on the computer unit of the cutting machine and at least the following steps:
  • Fig. 1 is a generic cutting machine with a
  • FIGS. 2a-c show an image of the overview camera based on the image derived cutting contours and a cutting path of the cutting device based on the image;
  • Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a
  • FIG. 5 shows distortions in an image of the overview camera
  • FIG. Fig. 6 is a shadow in an image of
  • Fig. 7 shows an exemplary embodiment of a
  • FIG. 7 from above
  • FIGS. 10a-b according to the sixth aspect of the invention as
  • Figure 1 shows a generic cutting machine 1.
  • a flatbed cutting machine it has a table with a flat work surface 10, on which two examples to be cut objects 40, 40 'are placed here.
  • a work group 12 with a cutting tool 15, in particular a knife, ⁇ arranged.
  • the working group 12 is two-dimensionally movable relative to the motorized working ⁇ surface 10 so as to be able to approach any point of the work surface 10th
  • the working group 12 is movably mounted in the X-direction on a beam 13, which in turn is movably mounted in the Y-direction on the table.
  • a camera unit (overview camera 20) is arranged above the work surface 10 so that images of the entire work surface 10 can be recorded.
  • the cutting machine 1, a oszillie ⁇ rend driven cutting tool 15 may comprise and / or be configured to cut multiple wall panels, 2,894,014 Bl ben described for example in EP.
  • the cutting machine 1 also has a Rechenein ⁇ unit 30.
  • This can, as shown here, be designed as an external computer, which has a data connection with the machine 1, or be integrated as an internal control unit in the machine 1 itself.
  • the overview camera 20 is configured to provide the Rechenein ⁇ unit 30 data recorded images for evaluation.
  • the computing unit 30 comprises a processor with computing capacity and algorithms for controlling the cutting Machine 1 according to a provided cutting ⁇ order.
  • the arithmetic unit 30 also has a data ⁇ memory for storing the cutting orders and possibly other data.
  • a starting point one or more objects 40, 40 'to be cut are brought onto the working surface 10. It is either known exactly which order or jobs are assigned to the objects 40, 40 'lying on the work surface 10, or at least it is known from which collection of orders this order or these orders originate.
  • an image of the entire work area is taken and the position of the cutting contours is determined on the basis of this image. This is done by detecting registration features in the graphically designed surface of the objects and their position.
  • the recording features are stored as part of the Job Data in each ⁇ ner order and can both be advantageous but as specifically provided for registration, registration marks as general ⁇ my features of graphic design, or. This is known from the prior art.
  • FIG. 2 a shows an image 50 taken by the overview camera 20 of the cutting machine 1 from FIG. 1.
  • the image area comprises the entire working area of the cutting machine including the work surface 10 on which two objects 40, 40 'to be cut are located.
  • the working group 12 which is preferably moved to the edge of the work area for image acquisition.
  • the objects to be cut in this example are sheets 40, 40 '(for example of paper, cardboard or plastic) and each have a graphic design 44, 44' with patterns and / or inscriptions on their side facing the camera.
  • a graphic design 44, 44' with patterns and / or inscriptions on their side facing the camera.
  • it is a pattern in the form of a crescent 41 and, on the other hand, a heart-shaped pattern 41 '.
  • a number of registration marks 42 are each shown on the sheets 40, 40 '.
  • the registration marks 42 may in particular be geometric figures, for. B. as shown here circular points of a certain diameter.
  • Figure 2b shows the cutting contours 45, 45 'to the schnei ⁇ Denden sheets 40, 40'.
  • the respective shape of the cutting contours 45, 45 'and their relative position on the respective sheet 40, 40' is deposited in orders. Together with the image 50 from FIG. 2 a, a position and position of the cutting contours 45, 45 'on the work surface can be determined.
  • FIG. 2 c illustrates an example of the control unit on the basis of the determined positions of the cutting contours 45, 45 'generated motion path for the cutting tool of the machine.
  • the working group is moved relative to work ⁇ surface such that the cutting tool from its original position 150 is first moved to a first cutting path (dashed line 151). Then, the cutting tool is brought to a cutting position, for example lowered, and cuts the object along the cutting path (solid line 152).
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a cutting machine 1 which according to the first aspect of the present invention has a multiplicity of reference marks 25 which are fixedly arranged in the field of view of the overview camera 20 and relative to the work surface 10.
  • the reference marks 25 can be identified in the images of the overview camera 20 and their positions in the image can be adjusted with their positions defined relative to the work surface 10.
  • the arithmetic unit 30 (here shown integrated in the machine) is thereby able, with reference to the positions of the reference marks 25 in the image, to position objects 40, 40 'on the work surface 10 or positions of referencing features on the objects 40, 40' to determine greater accuracy. It is also possible, based on the positions of the reference marks 25 in the image of the overview camera 20 to verify a correct orientation of the overview camera 20 with respect to the working surface ⁇ 10 and possibly correct.
  • the first object 40 has a higher material thickness and consists for. B. from a multilayer cardboard or composite panel. Due to the position of the overview camera 20, distortions occur in images recorded by the latter, which increase towards the edges of the image. With a negligible material thickness (eg in the case of paper), as in the case of the second object 40 ', this presents no problem due to the flat surface of the work surface 10 when detecting objects 40, 40' or their position on the work surface 10 represents.
  • a negligible material thickness eg in the case of paper
  • FIG. 4 shows the object features 44, 44 'of the two objects from FIG. 4 recognized in the image of the camera. While the features 44' of the thin object 40 'of paper are assumed to be in their correct position, the presumed positions of the features 44 of the thick object 40 yield , which are due to the greater material thickness in a further away from the work surface 10 ⁇ removed plane as the features 44 'of the thin object 40', with increasing distance from the camera position 21 more from their actual positions. Thus, the reference marks 42 in the image of the camera are each shown further away from the center of the image (dotted circles 49) than they actually are.
  • the object 40 is recognized correctly, but Since the positions of the reference features are derived incorrectly, an inaccurate to completely incorrect cut path is calculated. In this case, the object 40 is also cropped incorrectly.
  • This problem is solved according to the second aspect of the present invention in that information about the material thickness of the object to be cut 40 of the control unit 30 is provided.
  • the material thickness can for example be determined in advance by a camera, queried by a user or also be provided as part of the job.
  • the overview camera 20 can be configured to be height-adjustable automatically, and moved in the Z-direction as a function of the material thickness, whereby the distance to the object surface and thus the focus remain constant independently of the respective material thickness.
  • FIG. 6 shows an image 50 of the work surface 10 taken by the overview camera 20.
  • the work surface 10 lies partly in the shadow 70.
  • This can be, for example, the result of direct sunlight, so that, as in this example, the work group 12 throws a shadow 70 onto the work surface 10.
  • the object to be cut 40 lies partly in the shade 70 and partially in the brightly illuminated area of the working surface 10.
  • HDR images For example, two images taken in succession can be superimposed on different exposure times. Alternatively, only an image taken up ⁇ , wherein the overview camera is configured to select the exposure time for each pixel or for certain pixel areas according to the brightness of the respective image area is.
  • a recording of several images of the same scene can advantageously - even with uniform illumination - to reduce artifacts and image noise and thus for more accurate determination of contours are used to allow a more accurate and faster positioning of the registration marks 42 in the image 50.
  • pixels in the edge regions of the registration marks 42 can be assigned a brightness value averaged from values of the multiple images.
  • the cutting machine 1 has, in addition to the overview camera 20, a further camera 60.
  • This second camera is also aligned on the work surface 10. It has a much smaller recording area 62 than the overview camera 20, but is relatively arranged movably to the work surface 10, so that preference ⁇ as images of the entire work surface 10 can be accommodated.
  • the second camera 60 is preferably movably mounted as a beam camera on the same beam 13 as the workgroup 12. In particular, it may be configured as part of this workgroup 12.
  • FIGS. 7 and 8 show by way of example a corresponding embodiment of the cutting machine 1.
  • FIG 7 an exemplary embodiment of the cutting machine 1 is shown, wherein ⁇ a second camera unit group 12 provided in the work 60, which is configured to capture images in the direction of the working surface ⁇ 10th In this case, its image area 62 at each position comprises only a small part of the work surface 10.
  • the overview camera 20 is designed in this embodiment to take pictures of the entire work surface 10.
  • FIG. 8 shows the working group 12 movably mounted on the bar 13 with a knife 15 and a bar camera 60 from above.
  • the position of the relatively taller survey camera 20 is also shown.
  • the working ⁇ group 12 is positioned here in such a way that two registration marks 42 of an object 40 to be cut in the field of view 62 of the camera beams are 60th
  • a detail image taken by the bar camera 60 can now be compared with the overall image previously taken by the overview camera 20. Thereby, the positions of the registration marks 42 can be verified or determined relative to the work surface 10.
  • An image is first taken with the overview camera 20. By means of this image, relative positions of the registration marks 42 determines, so the arrangement of the registration marks relative to each other. Then, one or more registration marks 42 are approached by the bar camera 60 and their position (s) determined with high accuracy. For verifying the registration mark positions, the positions determined with the overview camera 20 are compared with the positions determined with the bar camera 60.
  • the positions of all registration marks 42 are determined with high accuracy by transforming the positions determined in the image of the overview camera 20 by the positions determined in the image of the beam camera 60.
  • the fifth aspect of the invention 60 may be used also for calibration of the overview camera 20 ⁇ such an additional camera.
  • the cutting machine 1 has a controlled by the computing unit 30 Kalibrierfunktiona ⁇ formality.
  • 10 positions of a plurality of grid points can be determined with high accuracy after start-up fully automatically with the aid of the bar camera 60 on the entire work surface.
  • the work surface itself be configured as a calibration work surface 18, ie even have the corresponding grid points, or alternatively, as shown in Figure 9b, a calibration arc 48 is placed on the work surface 10 for calibrating each of the Has lattice points.
  • an ROI region region of interest
  • FIG. 10 a shows an image 50 of the entire work surface 10 as recorded by the overview camera (see FIG.
  • the image 50 of the overview camera from FIG. 10a has been restricted to two ROI areas and therefore comprises only the area images 51 and 51 '.
  • an object 40, 40' to be cut is at least partially imaged, so that the registration marks 42 are visible, so that in each case a cutting path can be generated. Due to the smaller image area that needs to be evaluated, the relative positions of the registration marks 42 can be detected faster, thereby speeding up the process.

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Abstract

Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist, eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst, eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') aufweist, und eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40'), wobei die Recheneinheit (30) eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu erkennen, und dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale (42) in dem Bild (50) einen Schneidpfad (45, 45') für die Schneidevorrichtung (15) zu definieren.

Description

Schneidemaschine mit Überblickskamera
Die Erfindung betrifft eine Schneidemaschine mit einer Kamera, insbesondere eine Schneidemaschine, die ausgebildet ist zum Schneiden von Objekten, die eine Oberfläche mit graphischer Gestaltung und optischen Registriermerkmalen aufweisen. Diese Objekte können insbesondere bedruckte Bögen aus Papier, Karton oder ähnlichen Materialien, Kunststofffolien oder Tücher oder ähnliches darstellen.
Gattungsgemässe Maschinen sind beispielsweise in den Dokumenten EP 1 385 674 Bl und EP 2 488 333 Bl beschrieben. Eine solche Schneidemaschine weist eine Arbeitsfläche auf, die zur Aufnahme mindestens eines Objekts ausgestaltet ist, eine beweglich über der Arbeitsfläche angeordnete Arbeits¬ gruppe mit einem Messer oder einer anderen Schneidevor- richtung zum Schneiden von auf der Arbeitsfläche befindlichen Objekten. Des weiteren ist relativ zur Arbeitsfläche, insbesondere oberhalb von dieser, eine Kamera¬ einheit derart angeordnet, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche umfasst („Überblickskamera"). Basierend auf Positionen der optischen Registriermerkmale in einem Bild der Überblickskamera kann dann in Abhängigkeit eines ausgewählten Schneideauftrags ein Schneidpfad definiert werden .
Unter „Schneiden" ist dabei nicht unbedingt ein voll- ständiges Durchtrennen zu verstehen, sodass ein „Schneide¬ auftrag" ebenso ein Perforieren oder Falzen des Objekts oder einen ähnlichen Arbeitsschritt beinhalten kann, der mit einer gattungsgemässen Maschine ausführbar ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schnei- demaschine bereitzustellen. Insbesondere ist eis eine Aufgabe der Erfindung, eine Schneidemaschine bereitzustellen, mittels welcher Schneid¬ aufträge schneller ausführbar sind.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Schneidemaschine bereit- zustellen, mittels welcher Schneidaufträge mit weniger Personalbedarf bzw. mit einem höheren Automatisierungsgrad ausführbar sind.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Schneidemaschine mit einer Überblickskamera bereitzustellen, mittels welcher Schneidpfade schneller und/oder genauer definierbar sind.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine solche Schneidemaschine bereitzustellen, bei der weniger Ausschuss produziert wird.
Mindestens eine dieser Aufgaben wird durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen An- sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich dabei in den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung betrifft eine Schneidemaschine, die ausgebil¬ det ist zum Schneiden von Objekten mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung mit optischen Registriermerkmalen aufweist. Die erfindungs- gemässe Schneidemaschine weist eine Arbeitsfläche, die zur Aufnahme mindestens eines Objekts ausgestaltet ist, eine erste Kameraeinheit, die relativ zu der Arbeitsfläche derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche umfasst, und eine Arbeitsgruppe, die beweglich über der Arbeitsfläche angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung zum Schneiden des mindestens einen Objekts aufweist, auf. Ausserdem ist eine Recheneinheit mit einer Schaltung und Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine vorgesehen, aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte. Die Recheneinheit weist eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern der ersten Kameraeinheit auf und ist dazu ausgestaltet, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts in einem Bild der ersten Kameraeinheit zu erkennen. Sie ist ausser¬ dem dazu ausgestaltet, gemäss mindestens einem gespeicher- ten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild einen Schneidpfad für die Schneide¬ vorrichtung zu definieren.
Die Registriermerkmale können insbesondere in Form von Registriermarken vorliegen, die speziell zur Verwendung mit der Schneidemaschine ausgestaltet sind, um eine Position und Ausrichtung des Objektes relativ zur Arbeitsfläche erfassbar zu machen. Die Recheneinheit ist dann dazu ausgestaltet, die Registriermarken auf der Oberfläche des mindestens einen Objektes in einem Bild der ersten Kamera- einheit zu erkennen, und den Schneidpfad auch basierend auf den Positionen der Registriermarken zu definieren.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, basierend auf erkannten Registriermerkmalen bzw. deren Positionen, einen Auftrag auszuwählen. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Steuerung der erfindungs- gemässen Schneidemaschine, wobei das Programm auf der Recheneinheit der Schneidemaschine ausgeführt wird und mindestens die folgenden Schritte aufweist:
Aufnehmen eines Bildes der Arbeitsfläche, Erkennen von Registriermerkmalen mindestens eines Objekts in dem Bild,
Zuordnen des mindestens einen Objekts zu mindestens einem gespeicherten Auftrag,
Definieren mindestens eines Schneidpfades basierend auf dem Auftrag und auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild, und
Steuern einer Schneidvorrichtung zum Schneiden des mindestens einen Objekts entlang des mindestens einen Schneidpfades .
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft dabei eine Schneidemaschine, bei welcher an der Arbeitsfläche und im Sichtfeld der Kamera Referenzmarken vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine genauere Positionsbestimmung der Objekte ermöglicht wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneide¬ maschine, bei welcher eine bekannte Materialdicke der Objekte bei der Positionsbestimmung berücksichtigt wird.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneide- maschine, bei welcher die Kamera dazu ausgestaltet ist, mehrere Bilder der identischen Szene aufzunehmen und zu überlagern .
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneide¬ maschine, bei welcher eine zusätzliche, beweglich angeord- nete zweite Kamera, deren Sichtfeld jeweils einen kleinen Ausschnitt der Arbeitsfläche umfasst, gemeinsam mit der ersten Kamera zur Positionsbestimmung der Objekte verwendet wird . Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneide¬ maschine, bei welcher eine zusätzliche, beweglich angeord¬ nete zweite Kamera, deren Sichtfeld jeweils einen kleinen Ausschnitt der Arbeitsfläche umfasst, zur Kalibrierung der ersten Kamera verwendbar ist.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneide¬ maschine, bei welcher zur schnelleren und/oder genaueren Positionsbestimmung der Registriermerkmale auf der Arbeits¬ fläche weitere Informationen verwendet werden, mittels derer ein Teilbereich der Arbeitsfläche als Interessenbereich (Region of Interest) festgelegt wird.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem ersten Aspekt sind zusätzlich in bekannter Positionierung und Verteilung relativ zur Arbeitsfläche und im Sichtfeld der ersten Kamera Referenzmerkmale angeordnet, wobei die Recheneinheit dazu ausgestaltet ist, die Referenzmerkmale in dem Bild der ersten Kameraeinheit zu erkennen und den Schneidpfad auch basierend auf relativen Positionen der Registriermerkmale und der Referenzmerkmale in dem Bild der ersten Kameraeinheit zu definieren.
In einer Ausführungsform sind die relativen Positionen der Referenzmerkmale und der Arbeitsgruppe zueinander bekannt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, anhand von Positionen einer Vielzahl von Referenzmerkmalen im Bild der ersten Kameraeinheit eine Ausrichtung der ersten Kameraeinheit relativ zur Arbeitsfläche zu überprüfen.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem zweiten Aspekt wird der Recheneinheit eine Information über eine Materialdicke des zu schneidenden Objekts bereit- gestellt, und die Recheneinheit ist dazu ausgestaltet, den Schneidpfad auch basierend auf der Information über die Materialdicke zu definieren.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, Positionen der Registriermerkmale anhand des Bildes der ersten Kameraeinheit und anhand der Information über die Materialdicke zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Materialdicke durch die Schneidemaschine selbst ermittelbar, insbesondere kamerabasiert.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Materialdicke zusammen mit dem entsprechenden Auftrag in der Speichereinheit bereitgestellt, insbesondere als Teil des Auftrags.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem dritten Aspekt ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, mindestens zwei mittels der ersten Kameraeinheit zeitlich versetzt aufgenommene Bilder der Arbeitsfläche gemein¬ schaftlich auszuwerten und Positionen der Registriermerkmale durch Auswertung der mindestens zwei Bilder zu bestimmen.
In einer Ausführungsform ist die erste Kameraeinheit dazu ausgestaltet, zeitlich versetzt mindestens zwei Bilder der Arbeitsfläche mit jeweils unterschiedlicher Belichtungszeit aufzunehmen, wobei basierend auf den mindestens zwei Bildern ein Hochkontrastbild erstellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, aus einer Belichtungsreihe mehrerer Bilder der ersten Kameraeinheit Hochkontrastbilder zu erstellen . In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kameraeinheit zur Aufnahme von Hochkontrastbildern ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kameraeinheit dazu ausgestaltet, Hochkontrastbilder der Arbeits- fläche bereitzustellen, wobei zur Aufnahme unterschiedliche Belichtungszeiten verwendet werden, und die Recheneinheit weist eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten der Hochkontrastbilder der ersten Kameraeinheit auf und ist dazu ausgestaltet, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts in einem Hochkontrastbild zu erkennen.
Gemäss dem vierten und fünften Aspekt der erfindungs- gemässen Schneidemaschine weist diese zusätzlich eine optische Sensoreinheit auf, die in Richtung der Arbeits¬ fläche ausgerichtet und relativ zur Arbeitsfläche derart verfahrbar angeordnet ist, dass durch die optische Sensor¬ einheit eine Vielzahl an Positionen einnehmbar ist, in welchen ein Erfassungsbereich der optischen Sensoreinheit jeweils einen Teil der Arbeitsfläche umfasst. Die Rechen¬ einheit weist zusätzlich eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Daten der optischen Sensoreinheit auf.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem vierten Aspekt ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet,
Positionen mindestens einer Vielzahl der Registriermerkmale relativ zueinander mittels des Bildes der ersten Kameraeinheit als Relativpositionen zu erfassen,
Positionen einer ersten Teilmenge der Vielzahl der Registriermerkmale relativ zur Arbeitsfläche mittels der Daten der optischen Sensoreinheit als Absolutpositionen zu ermitteln, und
- Positionen einer zweiten Teilmenge der Vielzahl der Registriermerkmale relativ zur Arbeitsfläche basierend auf den erfassten Relativpositionen und den ermittelten Absolutpositionen zu ermitteln.
In einer Ausführungsform ist die optische Sensoreinheit als eine zweite Kameraeinheit ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist die optische Sensoreinheit als ein Teil der Arbeitsgruppe ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Erfassungsbereiche der optischen Sensoreinheit zusammengenommen die gesamte Arbeitsfläche. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kameraeinheit als eine Zeilenkamera ausgestaltet, wobei sich das Sichtfeld über eine gesamte Breite der Arbeitsfläche erstreckt .
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet, basierend auf Positionen von Registrier¬ merkmalen relativ zur Arbeitsfläche eine Position eines Objektes auf der Arbeitsfläche zu ermitteln und/oder einen Schneidpfad zu definieren.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem fünften Aspekt sind die Arbeitsgruppe und die optische Sensoreinheit durch denselben Verfahrmechanismus relativ zur Arbeitsfläche verfahrbar. Die Schneidemaschine verfügt über eine Kalibrierfunktionalität für die erste Kameraein¬ heit, wobei die Schneidemaschine im Rahmen der Kalibrier- funktionalität dazu ausgestaltet ist,
mittels der optischen Sensoreinheit Positionen einer Vielzahl von Punkten zu bestimmen,
mittels der ersten Kameraeinheit dieselben Punkte aufzunehmen, und die erste Kameraeinheit mit den von der optischen Sensoreinheit bestimmten Positionen als Soll-Positionen zu kalibrieren.
In einer Ausführungsform ist die Arbeitsfläche als eine Kalibrier-Arbeitsflache ausgestaltet, und die Vielzahl von Punkten sind optische Markierungen auf der Kalibrier- Arbeitsflache .
In einer weiteren Ausführungsform sind die Punkte der Vielzahl von Punkten als speziell zur Verwendung mit der Kali- brierfunktionalität vorgesehene Gitterpunkte ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Schneidemaschine im Rahmen der Kalibrierfunktionalität dazu ausgestaltet, den Verfahrmechanismus und die erste Kameraeinheit relativ zueinander zu kalibrieren. In einer weiteren Ausführungsform läuft die Kalibrierfunktionalität nach ihrem Start vollautomatisch ab, insbe¬ sondere wobei der Start durch einen Benutzer initiierbar ist .
In einer weiteren Ausführungsform ist die optische Sensor- einheit als eine zweite Kameraeinheit ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die optische Sensoreinheit als ein Teil der Arbeitsgruppe ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Erfassungsbereiche der optischen Sensoreinheit zusammengenommen die gesamte Arbeitsfläche.
Bei einer erfindungsgemässen Schneidemaschine gemäss dem sechsten Aspekt umfasst ein Auftrag zum Schneiden eines bestimmten Objektes Informationen über eine erwartbare Lage des Objektes auf der Arbeitsfläche, wobei die Steuereinheit dazu ausgestaltet ist, basierend auf der erwartbaren Lage mindestens eines Objektes, erwartbare Positionen von Registriermerkmalen abzuleiten und in einem Bild der ersten Kameraeinheit Bereiche um die erwartbaren Positionen als Region of Interest zu definieren, ausserhalb derer keine Registriermerkmale gesucht werden.
In einer Ausführungsform ist die erste Kameraeinheit dazu ausgestaltet, nur einen oder mehrere Teilbereiche, die die als Region of Interest definierten Bereiche umfassen, abzubilden .
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Kameraeinheit eine Zoomfunktionalität auf und ist dazu ausgestaltet, auf einen Teilbereich zu zoomen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet, in einem Teilbereich nur den mindestens einen als Region of Interest definierten Bereich auszuwerten .
Bei den Schneidemaschinen jedes der genannten Aspekte können die Registriermerkmale in Form von speziell zur Verwendung mit der Schneidemaschine ausgestalteten „Registriermarken" vorliegen, die derart gestaltet sind, dass eine Position und Ausrichtung des Objektes relativ zur Arbeitsfläche erfassbar ist. Die Recheneinheit ist dann dazu ausgestaltet, diese Registriermarken auf der Ober¬ fläche des mindestens einen Objektes in einem Bild der ersten Kameraeinheit zu erkennen und den Schneidpfad auch basierend auf den Positionen der Registriermarken zu definieren. Die Registriermarken können insbesondere geometrische Figuren umfassen. In einer Ausführungsform können die Registriermerkmale auch Kanten des Objektes umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgestaltet, basierend auf erkannten Registriermerk¬ malen einen Auftrag auszuwählen.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Steuerung mindestens einer der oben be¬ schriebenen Schneidemaschinen, wobei das Programm auf der Recheneinheit der Schneidemaschine ausgeführt wird und mindestens die folgenden Schritte aufweist:
Aufnehmen eines Bildes der Arbeitsfläche;
Erkennen von Registriermerkmalen mindestens eines Objekts in dem Bild;
Zuordnen des mindestens einen Objekts zu mindestens einem gespeicherten Auftrag;
Definieren mindestens eines Schneidpfades basierend auf dem Auftrag und auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild; und
Steuern einer Schneidvorrichtung zum Schneiden des mindestens einen Objekts entlang des mindestens eines Schneidpfades .
Die erfindungsgemässe Schneidemaschine wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen: Fig. 1 eine gattungsgemässe Schneidemaschine mit einer
Überblickskamera;
Fig. 2a-c ein Bild der Überblickskamera, basierend auf dem Bild abgeleitete Schneidkonturen und einen basierend auf dem Bild definierten Schneidepfad der Schneidvorrichtung;
Fig. 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer
Schneidemaschine gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung; Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform einer
Schneidemaschine gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Fig. 5 Verzerrungen in einem Bild der Überblickskamera; Fig. 6 einen Schattenwurf in einem Bild der
Überblickskamera;
Fig. 7 eine beispielhafte Ausführungsform einer
Schneidemaschine gemäss dem vierten Aspekt der Erfindung; Fig. 8 die Arbeitsgruppe der Schneidemaschine aus
Figur 7 von oben;
Fig. 9a-b zwei beispielhafte Ausführungsformen einer
Schneidemaschine gemäss dem fünften Aspekt der Erfindung; und Fig. lOa-b gemäss dem sechsten Aspekt der Erfindung als
Region of Interest definierte Bereiche. Figur 1 zeigt eine gattungsgemässe Schneidemaschine 1. Als Flachbett-Schneidemaschine weist sie einen Tisch mit einer ebenen Arbeitsfläche 10 auf, auf welcher hier beispielhaft zwei zu schneidende Objekte 40, 40' plaziert sind. Oberhalb der Arbeitsfläche 10 ist eine Arbeitsgruppe 12 mit einem Schneidwerkzeug 15, insbesondere einem Messer, ange¬ ordnet. Die Arbeitsgruppe 12 ist relativ zur Arbeits¬ fläche 10 zweidimensional motorisiert verfahrbar, um jeden Punkt der Arbeitsfläche 10 anfahren zu können. Dazu ist die Arbeitsgruppe 12 in X-Richtung beweglich an einem Balken 13 angebracht, der wiederum in Y-Richtung beweglich an dem Tisch angebracht ist.
Eine Kameraeinheit (Überblickskamera 20) ist oberhalb der Arbeitsfläche 10 so angeordnet, dass Bilder der gesamten Arbeitsfläche 10 aufgenommen werden können.
Insbesondere kann die Schneidemaschine 1 auch ein oszillie¬ rend angetriebenes Schneidwerkzeug 15 aufweisen und/oder zum Schneiden mehrwandiger Verbundplatten ausgestaltet sein, wie beispielsweise in der EP 2 894 014 Bl beschrie- ben.
Die Schneidemaschine 1 weist ausserdem eine Rechenein¬ heit 30 auf. Diese kann wie hier dargestellt als ein externer Computer, der eine Datenverbindung mit der Maschine 1 aufweist, ausgestaltet sein oder als interne Steuereinheit in die Maschine 1 selbst integriert sein. Die Überblickskamera 20 ist dazu ausgestaltet, der Rechenein¬ heit 30 Daten aufgenommener Bilder zur Auswertung bereitzustellen.
Die Recheneinheit 30 umfasst einen Prozessor mit Rechen- kapazität und Algorithmen zur Steuerung der Schneide- maschine 1 entsprechend einem bereitgestellten Schneide¬ auftrag. Die Recheneinheit 30 weist zudem einen Daten¬ speicher zum Speichern der Schneideaufträge und ggf. weiterer Daten auf. Als Ausgangslage werden ein oder mehrere zu schneidende Objekte 40, 40' auf die Arbeitsfläche 10 gebracht. Es ist entweder genau bekannt, welchem Auftrag oder welchen Aufträgen, die auf der Arbeitsfläche 10 liegenden Objekte 40, 40' zugeordnet sind, oder es ist zumindest bekannt, aus welcher Sammlung von Aufträgen dieser Auftrag oder diese Aufträge stammen.
Mittels der Überblickskamera 20 wird ein Bild des gesamten Arbeitsbereichs aufgenommen und anhand dieses Bildes die Position der Schneidkonturen bestimmt. Dies geschieht, indem Registriermerkmale in der graphisch gestalteten Oberfläche der Objekte und ihre Position detektiert werden. Die Registriermerkmale sind als Teil der Auftragsdaten im je¬ weiligen Auftrag hinterlegt und können sowohl als allge¬ meine Merkmale der graphischen Gestaltung vorliegen, oder aber vorteilhaft als speziell zur Registrierung vorgesehene Registriermarken. Dies ist aus dem Stand der Technik bekannt .
Wenn der entsprechende Auftrag noch nicht bekannt ist, kann mit Hilfe dieser Markierungen und deren Position zunächst der entsprechende Auftrag bestimmt werden. Wenn es mehrere Aufträge sind, werden alle entsprechenden Aufträge be¬ stimmt. Dann wird über die Objekt-Positionen und die relative Lage der Schneidkonturen in den Auftragsdaten die Position der Schneidkonturen auf der Arbeitsfläche bestimmt. Dies ist in den Figuren 2a-c beispielhaft darge¬ stellt. Figur 2a zeigt ein von der Überblickskamera 20 der Schneidemaschine 1 aus Figur 1 aufgenommenes Bild 50. Der Bildbereich umfasst den gesamten Arbeitsbereich der Schneidemaschine inklusive der Arbeitsfläche 10, auf welcher sich zwei zu schneidende Objekte 40, 40' befinden. Am oberen Rand des Bildes ist die Arbeitsgruppe 12 zu sehen, die zur Bildaufnahme vorzugsweise an den Rand des Arbeitsbereichs gefahren wird. Die zu schneidenden Objekte sind in diesem Beispiel Bögen 40, 40' (z. B. aus Papier, Karton oder Kunststoff) und weisen auf ihrer der Kamera zugewandten Seite jeweils eine graphische Gestaltung 44, 44' mit Mustern und/oder Inschriften auf. Im dargestellten Beispiel handelt es sich einerseits um ein Muster in Form eines Halbmondes 41 und andererseits um ein herzförmiges Muster 41'. Daneben ist jeweils eine Anzahl von Registriermarken 42 auf den Bögen 40, 40' abgebildet. Die Registriermarken 42 können insbesondere geometrische Figuren sein, z. B. wie hier dargestellt kreisrunde Punkte eines bestimmten Durchmessers. Figur 2b zeigt die Schneidkonturen 45, 45' der zu schnei¬ denden Bögen 40, 40'. Die jeweilige Form der Schneidkonturen 45, 45' und ihre relative Position auf dem jeweiligen Bogen 40, 40' ist in Aufträgen hinterlegt. Zusammen mit dem Bild 50 aus Figur 2a kann eine Position und Lage der Schneidkonturen 45, 45' auf der Arbeitsfläche ermittelt werden .
Optional kann basierend auf dem Bild 50 aus Figur 2a durch die Steuereinheit einem Bogen 40, 40' auch der entspre¬ chende Auftrag zuordenbar sein. Figur 2c illustriert beispielhaft ein von der Steuereinheit anhand der ermittelten Positionen der Schneidkonturen 45, 45' generierten Bewegungspfad für das Schneidwerkzeug der Maschine. Dabei wird die Arbeitsgruppe relativ zur Arbeits¬ fläche dergestalt bewegt, dass das Schneidwerkzeug von seiner Ursprungsposition 150 zunächst zu einem ersten Schneidpfad gefahren wird (gestrichelte Linie 151) . Dann wird das Schneidwerkzeug in eine Schneidposition gebracht, beispielsweise abgesenkt, und schneidet das Objekt entlang des Schneidpfades (durchgezogene Line 152).
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schneidemaschine 1, die entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Referenzmarken 25 aufweist, die im Sichtfeld der Überblickskamera 20 und relativ zur Arbeitsfläche 10 fix angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel sind sechs Referenzmarken 25 ringsum am Rand der Arbeitsfläche verteilt. Die Referenzmarken 25 können in den Bildern der Überblickskamera 20 identifiziert werden und ihre Positionen im Bild mit ihren relativ zur Arbeitsfläche 10 bekannt definierten Positionen abgeglichen werden. Die Recheneinheit 30 (hier in die Maschine integriert dargestellt) ist dadurch in der Lage, anhand der Positionen der Referenzmarken 25 im Bild Positionen von Objekten 40, 40' auf der Arbeitsfläche 10 bzw. Positionen von Referenzierungsmerkmalen auf den Objekten 40, 40' jeweils mit grösserer Genauigkeit zu bestimmen. Ebenso ist es möglich, anhand der Positionen der Referenzmarken 25 im Bild der Überblickskamera 20 eine korrekte Ausrichtung der Überblickskamera 20 bezüglich der Arbeits¬ fläche 10 zu verifizieren und ggf. zu korrigieren.
Figur 4 zeigt eine Schneidemaschine 1, auf deren Arbeits- fläche 10 zwei Objekte 40, 40' unterschiedlicher Material¬ dicke plaziert sind. Das erste Objekt 40 weist dabei eine höhere Materialdicke auf und besteht z. B. aus einem mehrschichtigem Karton oder einer Verbundplatte. Durch die Position der Überblickskamera 20 kommt es in von dieser aufgenommenen Bildern zu Verzerrungen, die zu den Bild- rändern hin zunehmen. Bei einer zu vernachlässigenden Materialdicke (z. B. bei Papier), wie hier bei dem zweiten Objekt 40', stellt diese durch die plane Oberfläche der Arbeitsfläche 10 beim Erkennen von Objekten 40, 40' oder ihrer Lage auf der Arbeitsfläche 10 jedoch kein Problem dar.
Mit zunehmender Materialdicke und zunehmender Exzentrizität bei der Positionierung des Objekts relativ zur Kameraposition werden die Verzerrungen jedoch relevant. Dies wird in Figur 5 illustriert. Diese zeigt die im Bild der Kamera erkannten Objektmerkmale 44, 44' der beiden Objekte aus Figur 4. Während die Merkmale 44' des dünnen Objekts 40' aus Papier an ihrer korrekten Position vermutet werden, weichen die vermuteten Positionen der Merkmale 44 des dicken Objekts 40, die sich aufgrund der grösseren Materialdicke in einer weiter von der Arbeitsfläche 10 ent¬ fernten Ebene befinden als die Merkmale 44' des dünnen Objekts 40', mit zunehmender Entfernung zur Kameraposition 21 stärker von ihren eigentlichen Positionen ab. So werden die Referenzmarken 42 im Bild der Kamera jeweils weiter entfernt vom Bildmittelpunkt abgebildet (punktierte Kreise 49) als sie sich eigentlich befinden.
Dies kann einerseits dazu führen, dass das Objekt 40 anhand des Bildes der Überblickskamera 20 entweder gar nicht erkannt wird, oder sogar für ein anderes Objekt gehalten und somit falsch zugeschnitten wird. Andererseits ist es möglich, dass das Objekt 40 zwar korrekt erkannt wird, aber da die Positionen der Referenzmerkmale falsch abgeleitet werden, ein ungenauer bis gänzlich falscher Schneidepfad berechnet wird. In diesem Fall wird das Objekt 40 ebenfalls falsch zugeschnitten. Dieses Problem wird gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass eine Information über die Materialdicke des zu schneidenden Objekts 40 der Steuereinheit 30 bereitgestellt wird. Die Materialdicke kann beispielsweise vorab durch eine Kamera ermittelt werden, von einem Benutzer abgefragt werden oder auch als Teil des Auftrags bereitgestellt werden.
Mittels der Information über die Materialdicke kann eine abweichende Verzerrung im Bild der Überblickskamera 20 herausgerechnet werden, wodurch eine exakte Erkennung und Positionsbestimmung des Objekts 40 und seiner Registriermerkmale ermöglicht wird.
Alternativ kann die Überblickskamera 20 automatisch höhenverstellbar ausgestaltet sein, und in Abhängigkeit von der Materialdicke in Z-Richtung verfahren werden, wodurch der Abstand zur Objektoberfläche und damit der Fokus unabhängig von der jeweiligen Materialdicke konstant bleiben.
Figur 6 zeigt ein von der Überblickskamera 20 aufgenommenes Bild 50 der Arbeitsfläche 10. Die Arbeitsfläche 10 liegt teilweise im Schatten 70. Dies kann beispielsweise Folge direkter Sonneneinstrahlung sein, sodass wie in diesem Beispiel die Arbeitsgruppe 12 einen Schatten 70 auf die Arbeitsfläche 10 wirft. Das zu schneidende Objekt 40 liegt dabei teilweise im Schatten 70 und teilweise im hell beleuchteten Bereich der Arbeitsfläche 10. Nachteilig können so im Bild 50 der Überblickskamera nicht alle Konturen der Registriermerkmale mit ausreichender Präzision erfasst werden. Gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung erfasst die Kamera daher ein HDR-Bild (HDR = High Dynamic Range) der Arbeitsfläche 10, um sowohl in dunklen als auch hellen Bereichen einen ausreichend hohen Kontrast zur Positionsbestimmung der Registriermarken 42 im Bild 50 zu gewährleisten.
Zur Aufnahme von HDR-Bildern sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise können zwei direkt nacheinander aufgenommene Bilder unterschiedlicher Belichtungsdauer überlagert werden. Alternativ wird nur ein Bild aufge¬ nommen, wobei die Überblickskamera dazu ausgestaltet ist, die Belichtungsdauer für jeden Pixel oder für bestimmte Pixelbereiche abhängig von der Helligkeit des jeweiligen Abbildungsbereiches auszuwählen.
Eine Aufnahme mehrerer Bilder derselben Szene kann vorteilhaft - auch bei gleichmässiger Beleuchtung - zur Reduzierung von Artefakten und von Bildrauschen und damit zur genaueren Bestimmung von Konturen verwendet werden, um eine genauere und schnellere Positionsbestimmung der Registriermarken 42 im Bild 50 zu ermöglichen. Pixeln in den Randbereichen der Registriermarken 42 kann beispielsweise ein aus Werten der mehreren Bilder gemittelter Helligkeits- wert zugewiesen werden.
Gemäss dem vierten, in den Figuren 7 und 8 dargestellten, Aspekt der Erfindung weist die Schneidemaschine 1 neben der Überblickskamera 20 eine weitere Kamera 60 auf. Diese zweite Kamera ist ebenfalls auf die Arbeitsfläche 10 ausgerichtet. Sie hat einen deutlich kleineren Aufnahme- bereich 62 als die Überblickskamera 20, ist aber relativ zur Arbeitsfläche 10 beweglich angeordnet, sodass vorzugs¬ weise Bilder der gesamten Arbeitsfläche 10 aufnehmbar sind. Die zweite Kamera 60 ist vorzugsweise als Balkenkamera beweglich an demselben Balken 13 angebracht wie die Arbeitsgruppe 12. Insbesondere kann sie als Teil dieser Arbeitsgruppe 12 ausgestaltet sein. Die Figuren 7 und 8 zeigen beispielhaft eine entsprechende Ausführungsform der Schneidemaschine 1.
In Figur 7 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Schneidemaschine 1 dargestellt, wobei in der Arbeits¬ gruppe 12 eine zweite Kameraeinheit 60 bereitgestellt wird, die dazu ausgestaltet ist, Bilder in Richtung der Arbeits¬ fläche 10 aufzunehmen. Dabei umfasst ihr Bildbereich 62 an jeder Position jeweils nur einen kleinen Teil der Arbeitsfläche 10. Die Überblickskamera 20 ist auch in dieser Ausführungsform dazu ausgestaltet, Bilder der gesamten Arbeitsfläche 10 aufzunehmen.
In Figur 8 ist die am Balken 13 beweglich angebrachte Arbeitsgruppe 12 mit Messer 15 und Balkenkamera 60 von oben dargestellt. Die Position der relativ höher befindlichen Überblickskamera 20 ist ebenfalls gezeigt. Die Arbeits¬ gruppe 12 ist hier derart positioniert, dass sich zwei Registriermarken 42 eines zu schneidenden Objekts 40 im Blickfeld 62 der Balkenkamera 60 befinden. Ein von der Balkenkamera 60 aufgenommenes Detailbild kann nun mit dem zuvor von der Überblickskamera 20 aufgenommenen Gesamtbild verglichen werden. Dadurch können die Positionen der Registriermarken 42 verifiziert oder relativ zur Arbeitsfläche 10 bestimmt werden. Es wird zunächst ein Bild mit der Überblickskamera 20 aufgenommen. Mittels dieses Bildes werden zunächst relative Positionen der Registrier- marken 42 bestimmt, also die Anordnung der Registriermarken relativ zueinander. Dann werden durch die Balkenkamera 60 ein oder mehrere Registriermarken 42 angefahren und deren Position (en) mit hoher Genauigkeit bestimmt. Zum Verifizieren der Registriermarken-Positionen werden die mit der Überblickskamera 20 ermittelten Positionen mit den mit der Balkenkamera 60 ermittelten Positionen verglichen.
Zum Bestimmen der Registriermarken-Positionen auf der Arbeitsfläche 10 werden durch Transformation der im Bild der Überblickskamera 20 ermittelten Positionen durch die im Bild der Balkenkamera 60 ermittelten Positionen die Positionen aller Registriermarken 42 mit hoher Genauigkeit bestimmt .
Gemäss dem fünften Aspekt der Erfindung kann eine solche zusätzliche Kamera 60 auch zur Kalibrierung der Überblicks¬ kamera 20 verwendet werden. Dies ist in den Figuren 9a und 9b dargestellt. Die Schneidemaschine 1 weist dabei eine durch die Recheneinheit 30 gesteuerte Kalibrierfunktiona¬ lität auf. Im Rahmen dieser Funktionalität können nach dem Start vollautomatisch mit Hilfe der Balkenkamera 60 auf der ganzen Arbeitsfläche 10 Positionen einer Vielzahl von Gitterpunkten mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Dazu kann wie in Figur 9a dargestellt die Arbeitsfläche selbst als eine Kalibrier-Arbeitsfläche 18 ausgestaltet sein, d. h. selbst die entsprechenden Gitterpunkte aufweisen, oder alternativ, wie in Figur 9b gezeigt, wird zum Kalibrieren jeweils ein Kalibrierbogen 48 auf die Arbeitsfläche 10 gelegt, der die Gitterpunkte aufweist.
Die durch die Balkenkamera 60 bestimmten Positionen der Gitterpunkte werden als Soll-Positionen gespeichert. Anschliessend werden dieselben Gitterpunkte durch die Überblickskamera 20 aufgenommen. Mit Hilfe der Soll- Positionen und dem Vergleich mit den Positionen der Gitterpunkte im Bild der Überblickskamera 20 können die Überblickskamera 20 und die Balkenkamera 60 relativ zueinander kalibriert werden. Ist die Balkenkamera 60 in derselben Arbeitsgruppe 12 wie das Schneidwerkzeug 15 untergebracht, können so vorteilhaft auch Fehler im Antriebssystem der Arbeitsgruppe 12 kompensiert werden. Gemäss dem sechsten Aspekt der Erfindung kann bereits vor Aufnahme des Bildes der Überblickskamera ein ROI-Bereich (ROI = Region of Interest) ausgewählt werden, der als einziger von Interesse für die Positionsbestimmung der Registriermerkmale ist. Dies ist in den Figuren 10a und 10b illustriert.
Dazu werden Schneideaufträge bereitgestellt, bei denen bestimmte zusätzliche Informationen hinterlegt sind, die ein Eingrenzen der Arbeitsfläche 10 auf den ROI-Bereich erlauben. Dazu gehören insbesondere erwartete Positionen der zu schneidenden Objekte 40, 40' und deren Dimensionen. Es wird dann entweder nur ein Bild der ausgewählten Bereiche aufgenommen, oder nur die entsprechenden Bereiche des Gesamtbildes ausgewertet. Dies spart vorteilhaft Rechen- und Speicherkapazität und beschleunigt den Vorgang. Ausserdem wird verhindert, dass fälschlicherweise Druckbilder als Registriermarken fehlinterpretiert werden. Wird durch die Überblickskamera nur ein Bild der ROI aufgenommen, kann die Überblickskamera ausserdem dazu ausgestaltet sein, auf den entsprechenden Bereich zu zoomen, wodurch eine höhere Auflösung erreichbar ist. In Figur 10a ist ein Bild 50 der gesamten Arbeitsfläche 10 dargestellt, wie es von der Überblickskamera aufgenommen wurde (vgl. Figur 2a) . Basierend auf Informationen über die voraussichtliche Lage der Objekte 40, 40' auf der Arbeits- fläche 10 werden durch die Recheneinheit Bereiche 52 defi¬ niert, die jeweils eine erwartete Position der relevanten Registriermarken 42 umfassen. Nur in diesen Bereichen 52 wird nach Registriermarken 42 gesucht, sodass nur Positionen von Registriermarken 42 ermittelt werden, die auch in diesen Bereichen 52 liegen. Vorteilhaft spart dies nicht nur Rechenkapazität und Zeit, sondern verhindert auch mögliche Fehlinterpretationen von Merkmalen der graphischen Gestaltung 41, 41' als Registriermerkmale.
In Figur 10b ist das Bild 50 der Überblickskamera aus Figur 10a auf zwei ROI-Bereiche beschränkt worden und umfasst daher nur die Bereichsbilder 51 und 51' . In jedem Bereichsbild 51, 51' ist ein zu schneidendes Objekt 40, 40' zumindest teilweise abgebildet, sodass die Registriermarken 42 sichtbar sind, sodass jeweils ein Schneidpfad generierbar ist. Durch die kleinere Bildfläche, die ausgewertet werden muss, können die relativen Positionen der Registriermarken 42 schneller erfasst werden, wodurch der Prozess beschleunigt wird.
Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können ebenso miteinander sowie mit Vorrichtungen oder Verfahren des Stands der Technik kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst,
- eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') aufweist, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40')/ wobei die Recheneinheit (30)
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem
Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu
erkennen, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild (50) einen
Schneidpfad (45, 45' ) für die Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass in bekannter Positionierung und Verteilung relativ zur Arbeitsfläche (10) und im Sichtfeld der ersten
Kamera (20) Referenzmerkmale (25) angeordnet sind, wobei die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
- die Referenzmerkmale (25) in dem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu erkennen, und
- den Schneidpfad (45, 45' ) auch basierend auf
relativen Positionen der Registriermerkmale und der Referenzmerkmale (25) in dem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu definieren.
Schneidemaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relativen Positionen der Referenzmerkmale (25) und der Arbeitsgruppe (12) zueinander bekannt sind.
Schneidemaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist, anhand von Positionen einer Vielzahl von
Referenzmerkmalen (25) im Bild (50) der ersten
Kameraeinheit (20) eine Ausrichtung der ersten
Kameraeinheit (20) relativ zur Arbeitsfläche (10) zu überprüfen .
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst, - eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') aufweist, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40')/ wobei die Recheneinheit (30)
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem
Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu
erkennen, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild (50) einen
Schneidpfad (45, 45' ) für die
Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Recheneinheit (30) eine Information über eine
Materialdicke des zu schneidenden Objekts (40, 40') bereitgestellt wird, und
- die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist, den
Schneidpfad (45, 45' ) auch basierend auf der
Information über die Materialdicke zu definieren.
Schneidemaschine (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
Positionen der Registriermerkmale anhand des Bildes (50) der ersten Kameraeinheit (20) und anhand der Information über die Materialdicke zu bestimmen.
Schneidemaschine (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialdicke durch die Schneidemaschine (1) ermittelbar ist, insbesondere kamerabasiert.
Schneidemaschine (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialdicke zusammen mit dem entsprechenden
Auftrag in der Speichereinheit bereitgestellt wird, insbesondere als Teil des Auftrags.
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst,
- eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') aufweist, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40')/ wobei die Recheneinheit (30)
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu erkennen, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale in dem Bild (50) einen Schneidpfad (45, 45' ) für die
Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
- mindestens zwei mittels der ersten Kameraeinheit (20) zeitlich versetzt aufgenommene Bilder (50) der
Arbeitsfläche (10) gemeinschaftlich auszuwerten und
- Positionen der Registriermerkmale durch Auswertung der mindestens zwei Bilder (50) zu bestimmen.
Schneidemaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kameraeinheit (20) dazu ausgestaltet ist, zeitlich versetzt mindestens zwei Bilder (50) der
Arbeitsfläche (10) mit jeweils unterschiedlicher
Belichtungszeit aufzunehmen, wobei basierend auf den mindestens zwei Bildern (50) ein Hochkontrastbild erstellt wird.
Schneidemaschine nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist, aus einer Belichtungsreihe mehrerer Bilder der ersten
Kameraeinheit (20) Hochkontrastbilder zu erstellen. 11. Schneidemaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kameraeinheit (20) zur Aufnahme von
Hochkontrastbildern ausgestaltet ist.
Schneidemaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Kameraeinheit (20) dazu ausgestaltet ist, Hochkontrastbilder der Arbeitsfläche (10)
bereitzustellen, wobei zur Aufnahme unterschiedliche Belichtungszeiten verwendet werden; und
- die Recheneinheit (30) eine Schaltung und
Programmcode zum Auswerten der Hochkontrastbilder der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu
ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem Hochkontrastbild zu erkennen .
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst,
- eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40'),
- eine optische Sensoreinheit (60), die in Richtung der Arbeitsfläche (10) ausgerichtet und relativ zur
Arbeitsfläche (10) derart verfahrbar angeordnet ist, dass durch die optische Sensoreinheit (60) eine Vielzahl an Positionen einnehmbar ist, in welchen ein Erfassungsbereich (62) der optischen
Sensoreinheit (60) jeweils einen Teil der
Arbeitsfläche (10) umfasst, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40')/ wobei die Recheneinheit (30)
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von
Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem
Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu
erkennen,
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Daten der optischen Sensoreinheit (60) aufweist, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale (42) in dem Bild (50) einen Schneidpfad (45, 45' ) für die
Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
- Positionen mindestens einer Vielzahl der
Registriermerkmale relativ zueinander mittels des Bildes (50) der ersten Kameraeinheit (20) als
Relativpositionen zu erfassen,
- Positionen einer ersten Teilmenge der Vielzahl der
Registriermerkmale relativ zur Arbeitsfläche (10) mittels der Daten der optischen Sensoreinheit (60) als Absolutpositionen zu ermitteln, und
- Positionen einer zweiten Teilmenge der Vielzahl der Registriermerkmale relativ zur Arbeitsfläche (10) basierend auf den erfassten Relativpositionen und den ermittelten Absolutpositionen zu ermitteln.
14. Schneidemaschine (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die optische Sensoreinheit (60) als eine zweite
Kameraeinheit ausgestaltet ist.
15. Schneidemaschine (1) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die optische Sensoreinheit (60) als ein Teil der
Arbeitsgruppe (12) ausgestaltet ist. 16. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungsbereiche (62) der optischen
Sensoreinheit (60) zusammengenommen die gesamte
Arbeitsfläche (10) umfassen.
17. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kameraeinheit (20) als eine Zeilenkamera ausgestaltet ist, wobei sich das Sichtfeld über eine gesamte Breite der Arbeitsfläche (10) erstreckt.
Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu ausgestaltet ist, basierend auf Positionen von Registriermerkmalen relativ zur Arbeitsfläche (10) eine Position eines Objektes (44, 44') auf der Arbeitsfläche (10) zu ermitteln und/oder einen Schneidpfad (45, 45') zu definieren.
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst,
- eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40'),
- eine optische Sensoreinheit (60), die in Richtung der Arbeitsfläche (10) ausgerichtet und relativ zur
Arbeitsfläche (10) derart verfahrbar angeordnet ist, dass durch die optische Sensoreinheit (60) eine
Vielzahl an Positionen einnehmbar ist, in welchen ein Erfassungsbereich (62) der optischen
Sensoreinheit (60) jeweils einen Teil der
Arbeitsfläche (10) umfasst, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40'), wobei die Recheneinheit (30) ° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu erkennen,
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Daten der optischen Sensoreinheit (60) aufweist, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale (42) in dem Bild (50) einen Schneidpfad (45, 45' ) für die
Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
wobei die Arbeitsgruppe (12) und die optische
Sensoreinheit (60) durch denselben Verfahrmechanismus relativ zur Arbeitsfläche (10) verfahrbar sind,
gekennzeichnet durch
eine Kalibrierfunktionalität für die erste
Kameraeinheit (20), wobei die Schneidemaschine (1) im Rahmen der Kalibrierfunktionalität dazu ausgestaltet ist,
- mittels der optischen Sensoreinheit (60) Positionen einer Vielzahl von Punkten zu bestimmen,
- mittels der ersten Kameraeinheit (20) dieselben
Punkte aufzunehmen, und
- die erste Kameraeinheit (20) mit den von der
optischen Sensoreinheit (60) bestimmten Positionen als Soll-Positionen zu kalibrieren. 20. Schneidemaschine (1) nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche als eine Kalibrier-Arbeitsflache (18) ausgestaltet ist und die Vielzahl von Punkten optische Markierungen auf der Kalibrier-Arbeitsflache (18) sind.
21. Schneidemaschine (1) nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vielzahl von Punkten als speziell zur Verwendung mit der Kalibrierfunktionalität vorgesehene
Gitterpunkte ausgestaltet sind.
22. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneidemaschine (1) im Rahmen der
Kalibrierfunktionalität dazu ausgestaltet ist,
den Verfahrmechanismus und die erste Kameraeinheit (20) relativ zueinander zu kalibrieren.
23. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kalibrierfunktionalität nach ihrem Start
vollautomatisch abläuft, insbesondere wobei der Start durch einen Benutzer initiierbar ist.
24. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
die optische Sensoreinheit (60) als eine zweite
Kameraeinheit ausgestaltet ist.
25. Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinheit (60) als ein Teil der
Arbeitsgruppe (12) ausgestaltet ist.
Schneidemaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungsbereiche (62) der optischen
Sensoreinheit (60) zusammengenommen die gesamte
Arbeitsfläche (10) umfassen.
Schneidemaschine (1), ausgebildet zum Schneiden von Objekten (40, 40') mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Oberfläche eine graphische Gestaltung (44, 44') mit optischen Registriermerkmalen aufweist, aufweisend
- eine Arbeitsfläche (10), die zur Aufnahme mindestens eines Objekts (40, 40') ausgestaltet ist,
- eine erste Kameraeinheit (20), die relativ zu der
Arbeitsfläche (10) derart angeordnet ist, dass ihr Sichtfeld die gesamte Arbeitsfläche (10) umfasst,
- eine Arbeitsgruppe (12), die beweglich über der
Arbeitsfläche (10) angeordnet ist und mindestens eine Schneidevorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') aufweist, und
- eine Recheneinheit (30) mit einer Schaltung und
Programmcode zur Steuerung der Schneidemaschine (1), aufweisend eine Speichereinheit zum Speichern von Aufträgen zum Schneiden bestimmter Objekte (40, 40')/ wobei die Recheneinheit (30)
° eine Schaltung und Programmcode zum Auswerten von Bildern (50) der ersten Kameraeinheit (20) aufweist und dazu ausgestaltet ist, Registriermerkmale des mindestens einen Objekts (40, 40') in einem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu
erkennen, und
° dazu ausgestaltet ist, gemäss mindestens einem gespeicherten Auftrag und basierend auf Positionen der Registriermerkmale (42) in dem Bild (50) einen Schneidpfad (45, 45' ) für die
Schneidevorrichtung (15) zu definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Auftrag zum Schneiden eines bestimmten
Objektes (40, 40') Informationen über eine erwartbare Lage des Objektes (40, 40') auf der Arbeitsfläche (10) umfasst, wobei die Steuereinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
- basierend auf der erwartbaren Lage mindestens eines Objektes (40, 40')/ erwartbare Positionen von
Registriermerkmalen abzuleiten und
- in einem Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20)
Bereiche (52) um die erwartbaren Positionen als
Region of Interest zu definieren, ausserhalb derer keine Registriermerkmale gesucht werden.
Schneidemaschine (1) nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kameraeinheit (20) dazu ausgestaltet ist, nur einen oder mehrere Teilbereiche (51, 51'), die die als Region of Interest definierten Bereiche (52) umfassen, abzubilden .
Schneidemaschine (1) nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kameraeinheit (20) eine Zoomfunktionalität aufweist und dazu ausgestaltet ist, auf einen
Teilbereich (51, 51') zu zoomen.
30. Schneidemaschine (1) nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (30) dazu ausgestaltet ist, in einem Teilbereich (51, 51') nur den mindestens einen als Region of Interest definierten Bereich (52)
aus zuwerten .
31. Schneidemaschine (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Registriermerkmale in Form von
Registriermarken (42) vorliegen, die speziell zur
Verwendung mit der Schneidemaschine (1) ausgestaltet sind, um eine Position und Ausrichtung des Objektes relativ zur Arbeitsfläche (10) erfassbar zu machen, wobei die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist,
- die Registriermarken (42) auf der Oberfläche des mindestens einen Objektes (40, 44') in einem
Bild (50) der ersten Kameraeinheit (20) zu erkennen, und
- den Schneidpfad (45, 45' ) auch basierend auf den
Positionen der Registriermarken (42) zu definieren.
32. Schneidemaschine (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Registriermerkmale Kanten des Objektes (40, 40') umfassen .
33. Schneidemaschine (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (30) dazu ausgestaltet ist, basierend auf erkannten Registriermerkmalen einen Auftrag
aus zuwählen .
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Steuerung der Schneidemaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Programm auf der Recheneinheit (30) der Schneidemaschine (1) ausgeführt wird und mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- Aufnehmen eines Bildes (50) der Arbeitsfläche;
- Erkennen von Registriermerkmalen mindestens eines Objekts (40, 40') in dem Bild (50);
- Zuordnen des mindestens einen Objekts (40, 40') zu mindestens einem gespeicherten Auftrag;
- Definieren mindestens eines Schneidpfades (45, 45' ) basierend auf dem Auftrag und auf Positionen der Registriermerkmale (42) in dem Bild (50); und
- Steuern einer Schneidvorrichtung (15) zum Schneiden des mindestens einen Objekts (40, 40') entlang des mindestens eines Schneidpfades (45, 45' ) .
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