EP4515487A1 - Verfahren zum überprüfen der kalibrierung eines bildverarbeitungssystems einer blechbearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum überprüfen der kalibrierung eines bildverarbeitungssystems einer blechbearbeitungsmaschine

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EP4515487A1
EP4515487A1 EP23716274.8A EP23716274A EP4515487A1 EP 4515487 A1 EP4515487 A1 EP 4515487A1 EP 23716274 A EP23716274 A EP 23716274A EP 4515487 A1 EP4515487 A1 EP 4515487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
processing system
image
image processing
calibration plate
removal area
Prior art date
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Pending
Application number
EP23716274.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Pönitz
Marc Teschner
Korbinian WEISS
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.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of EP4515487A1 publication Critical patent/EP4515487A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30136—Metal
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a method for checking the calibration of an image processing system of a sheet metal processing machine, wherein a camera of the image processing system detects a removal area for processed workpieces.
  • one of the machine reference points can be formed by a movable machine component (e.g. by the laser processing head of a laser processing machine), which has been moved to a position known in the machine coordinate system before the at least one reference live image is detected.
  • machine reference points can be added to a workpiece through machining operations, for example by marking or cutting out hole circles.
  • the image capture device is calibrated in particular manually by bringing a CAD representation into line with a displayed image of the workpiece.
  • a method for checking the calibration of an image processing system of a sheet metal processing machine is provided.
  • the sheet metal processing machine is in particular a flatbed machine.
  • the sheet metal processing machine can be a punching machine.
  • the sheet metal processing machine is preferably a laser cutting machine.
  • At least one camera in the image processing system captures you
  • the method comprises the following steps
  • the predefined shape of the calibration plate creates a standard for comparison with the image processing system.
  • the calibration plate can have a predefined geometry, particularly with regard to shape and/or dimensions.
  • the calibration plate can have a predefined surface quality, in particular with regard to color and/or pattern.
  • Step A) enables the image processing system to capture an image of the calibration plate in step B).
  • the image is then analyzed by the image processing system.
  • properties of the test plate are extracted from the captured image. The exact nature of these properties depends on a previous calibration of the image processing system.
  • it can be checked in step C) whether the image processing system is correctly calibrated so that it functions reliably and can be used in particular for workpiece recognition.
  • it can be checked whether the image has been extracted
  • the calibration can advantageously be checked for the entire sampling area.
  • the test sections can be located, for example, at corners of the removal area and in its center.
  • the result of the test is output, for example stored in a memory of the processing device and/or transmitted to operating personnel, preferably by display on a display device. If the test in step C) shows that the image processing system is correctly calibrated, the operating personnel can assume that the image processing system is working as desired. The image processing system can then be used in sheet metal processing, in particular to support the operating personnel in absorbing the processed workpieces.
  • measuring segments of predefined shape can be formed on the calibration plate.
  • the measuring segments can each have a predefined geometry, particularly with regard to shape and/or dimensions.
  • the measuring segments can each have a predefined surface quality, in particular with regard to color and/or pattern.
  • step C) it can be checked for the different test sections whether properties of the image match stored properties of the measuring segment of the calibration plate assigned to one of the test sections.
  • the calibration plate is arranged one after the other in the different test sections, and steps B) and C) are repeated for the different test sections. It will come with In other words, a single (smaller) calibration plate is used several times to check the calibration of the image processing system in the entire sampling area. This simplifies the handling of the calibration plate and can in particular allow the calibration plate to be arranged manually (without mechanical support) in the respective test sections.
  • the image processing system preferably displays the test sections. This makes it easier to arrange the calibration plate in the different test sections.
  • the image processing system may have a display device for displaying the image captured by the camera.
  • a transformation of the image into a top view of the removal area is displayed on the display device. This simplifies a comparison of the situation in the removal area with information displayed on the display device.
  • the image processing system particularly preferably displays the test sections (together with the image of the removal area or the transformation of the image) on the display device.
  • the test sections or their boundaries can be placed over the displayed image. By looking at the display device, it can be seen whether the calibration plate is correctly positioned.
  • the image processing system can display the test sections in the removal area. For this purpose, for example, lines that mark the boundaries of the test sections can be projected into the sampling area. This further simplifies the correct positioning of the calibration plate.
  • the invention also relates to a method for calibrating a Image processing system of a sheet metal processing machine. Insufficient calibration is thus corrected.
  • a routine for calibrating the image processing system can be stored in a control device of the sheet metal processing machine or the image processing system.
  • the image processing system can be calibrated, for example, as described in WO 2016/005159 A2.
  • CAD data from the calibration plate can be made to coincide with the captured image. This can be done manually by comparing it with a displayed image. Alternatively, this can be done automatically; It is then not necessary to display the image.
  • the calibration plate is preferably measured by the image processing system.
  • the calibration plate or the measuring segments have predefined dimensions.
  • edges can be extracted from the captured image and their distance in the image can be determined. Correct determination of dimensions in the entire removal area is particularly important for the functionality of the image processing system.
  • a brightness value is determined for each of the different test sections in the recorded image of the calibration plate.
  • it is checked whether a maximum deviation of the brightness values for the different test sections exceeds a predefined limit value.
  • the limit value can be specified absolute or preferably as a relative deviation (of, for example, a maximum of 10 percent) between the individual brightness values.
  • the result of this test can be output, for example stored in a memory of the processing device and/or transmitted to operating personnel, preferably by display on a display device.
  • the brightness effective for the image processing system or the camera can differ from that achieved using conventional brightness measuring devices Distinguish between measurable brightness at points in the sampling area. Whether the lighting situation allows reliable use of the image processing system can therefore often not be assessed with separate brightness measuring devices.
  • the lighting of the removal area is particularly preferably changed if the maximum deviation of the brightness values is above the limit value.
  • the lighting is adjusted in particular so that the deviations of the brightness values perceived by the image processing system fall below the limit value. This means that a brightness that is homogeneous for the image processing system can be set up in the entire removal area. This increases the reliability of the image processing system.
  • FIG. 1 shows a sheet metal processing machine with an image processing system, which detects a removal area for processed workpieces, in a schematic perspective view;
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for checking the image processing system
  • 3 shows a schematic representation of an image of the removal area displayed on a display device of the image processing system, with a calibration plate being arranged in a first test section;
  • Figure 4 is the image of Figure 3, indicating that properties of the calibration plate have been correctly identified
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an image of the removal area displayed on the display device of the image processing system, the calibration plate being arranged in a second test section in which its properties were not correctly recognized;
  • Fig. 6 is a schematic representation of an image of the removal area displayed on the display device of the image processing system, indicating that properties of a calibration plate were correctly recognized in various test sections and that the brightness perceived by the image processing system in the test sections meets a predefined criterion.
  • FIG. 1 shows a sheet metal processing machine 10, here a flatbed laser cutting machine.
  • the sheet metal processing machine 10 has a pallet changer 12, on which a removal area 14 for processed workpieces 16 is formed.
  • the workpieces 16 can in particular be removed (sorted) manually from the removal area 14 and fed for further processing or use.
  • the sheet metal processing machine 10 also has an image processing system 18.
  • the image processing system 18 includes at least one camera 20 and a display device 22.
  • the image processing system 18 or the sheet metal processing machine 10 may include a control device, not shown in detail.
  • the camera 20 is aimed at the removal area 14, see the dashed lines emanating from the camera 20.
  • the camera 20 captures the removal area 14 from diagonally above.
  • An image of the removal area 14 recorded by the camera 20 can be displayed on the display device 22, in particular with the image being transformed for display into a top view (bird's eye view) with a view of the removal area 14 from vertically above.
  • the image processing system 18 serves to support the manual sorting of the processed workpieces 16.
  • the workpieces 16 are identified in the image recorded by the camera 20 and instructions for handling the individual workpieces can be displayed on the display device 22. Workpiece recognition requires that the image processing system 18 is correctly calibrated.
  • a calibration plate 24 is used to check the image processing system 18, in particular to check its calibration.
  • the calibration plate 24 has a predefined shape.
  • the calibration plate 24 is designed as a cuboid with known dimensions.
  • the calibration plate 24 has a color and possibly a pattern on its surface (not shown in more detail in Figure 1).
  • the calibration plate 24 is arranged in a first test section of the removal area 14 in a step 102 (see FIG. 2).
  • the camera 20 takes an image of the removal area 14 with the calibration plate 24, see step 104.
  • the recorded image can be displayed on the display device 22 in a step 105, see Figure 3.
  • boundaries 26 of the test sections 28 are also included in the displayed image faded in.
  • a step 106 it is checked, for example by the appropriately programmed control device, whether properties of the calibration plate 24 extracted from the recorded image match the stored reference values of these properties within a predetermined tolerance.
  • the calibration plate 24 can be measured by image evaluation and the result of this measurement can be compared with the known dimensions of the calibration plate 24.
  • the result of the test can be output.
  • the result of the test can be displayed on the display device 22.
  • a (preferably green) tick indicates that the properties of the calibration plate 24 were correctly recognized in the first test section 28.
  • a brightness value can also be determined from the recorded image in a step 112.
  • the calibration plate 24 is arranged in a further test section 28. The steps described above are carried out again accordingly. In this way, all test sections 28 are processed one after the other.
  • the test in step 106 may, for example, show for a second test section 28 that the properties extracted from the recorded image do not match reference values for the calibration plate 24 with sufficient accuracy. This is output in step 108.
  • the incorrect recognition of properties of the calibration plate in the second test section 28 is indicated by a (preferably red) cross.
  • the image processing system 18 is recalibrated in a step 110. After successful calibration, the properties of the calibration plate 24 are correctly recognized in all test sections 28. This is indicated in Figure 6 by hooks in the various test sections 28.
  • Test sections 28 can be checked for deviations from one another in a step 114 being checked. The result of this check is output in a step 116.
  • a brightness symbol 30 is displayed in the form of a sun, with the tick indicating a sufficiently small deviation of the brightness values from one another; An inadmissibly large deviation could, in contrast, be indicated by a cross. If the recorded image is not sufficiently homogeneously illuminated in the entire removal area 14, the illumination of the removal area can be corrected in a step 118.
  • the invention relates to a method for testing an image processing system.
  • a calibration plate is arranged at different locations in a removal area of a sheet metal processing machine.
  • An image is taken at a time and a check is made to see whether properties extracted from the image match known reference values.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Bildverarbeitungssystems (18). Eine Kalibrierplatte (24) wird an unterschiedlichen Stellen in einem Entnahmebereich (14) einer Blechbearbeitungsmaschine (10) angeordnet. Es wird jeweils ein Bild aufgenommen und überprüft, ob aus dem Bild extrahierte Eigenschaften mit bekannten Referenzwerten übereinstimmen.

Description

Verfahren zum Überprüfen der Kalibrierung eines Bildverarbeitungssystems einer Blechbearbeitungsmaschine
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Kalibrierung eines Bildverarbeitungssystems einer Blechbearbeitungsmaschine, wobei eine Kamera des Bildverarbeitungssystems einen Entnahmebereich für bearbeitete Werkstücke erfasst.
Aus WO 2018/073418 Al oder WO 2018/073419 Al ist es bekannt, eine Kamera auf einen Sortiertisch einer Flachbettwerkzeugmaschine zur Blechbearbeitung zu richten. Nach Kalibrierung der Kamera auf die Blechoberfläche bzw. den Sortiertisch kann eine Bildverarbeitungsalgorithmik zur Teilerkennung eingesetzt werden. Beispielsweise kann einem Bediener über eine Projektionsfläche einer Datenguelle eine optimale Absortierstrategie vorgeschlagen werden.
Um Bedienpersonal beim Absortieren von bearbeiteten Werkstücken von einem Entnahmebereich zu unterstützen, ist es erforderlich, dass das Bildverarbeitungssystem die Werkstücke korrekt identifizieren kann. Wenn das Bildverarbeitungssystem nicht hinreichend genau kalibriert ist, kann dies nicht gewährleistet werden.
WO 2016/005159 A2 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten von flachen Werkstücken, insbesondere Blechen, oder von dreidimensionalen Werkstücken an einer Bearbeitungsmaschine. Hierbei wird ein Livebild eines zu bearbeitenden Werkstücks mit einer Bilderfassungsvorrichtung zum Erfassen zweidimensionaler Bilder erfasst. Hierfür muss das zweidimensionale Livebild der Bilderfassungsvorrichtung zum dreidimensionalen Maschinenkoordinatensystem kalibriert sein. Durch Kalibrierung von mindestens drei Livebildkoordinaten (Referenzbildpunkten) zu bekannten Maschinenbezugspunkten kann eine Bearbeitungskontur (z. B. ein durchzuführender Laserschnitt) überlagernd im Livebild genau dort dargestellt werden, wo die Kontur abgearbeitet werden würde. Dadurch werden Bezugspunkte im Maschinenarbeitsraum Referenzbildpunkten eindeutig im Livebild zugeordnet und somit die Kamera kalibriert. Vorteilhaft kann einer der Maschinenbezugspunkte durch eine verfahrbare Maschinenkomponente (z. B. durch den Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine) gebildet sein, die vor dem Erfassen des mindestens einen Referenz- Livebi Ides an eine im Maschinenkoordinatensystem bekannte Lage verfahren worden ist. Alternativ können durch Bearbeitungsvorgänge in einem Werkstück Maschinenbezugspunkte hinzugefügt werden, beispielsweise durch Markierungen oder Ausschneiden von Lochkreisen. Bei diesem Verfahren wird die Bilderfassungsvorrichtung insbesondere manuell kalibriert, indem eine CAD-Darstellung zur Deckung mit einem angezeigten Bild des Werkstücks gebracht wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, auf einfache Weise eine Überprüfung der
Funktionstüchtigkeit eines Bildverarbeitungssystems zur Werkstückerkennung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche und die Beschreibung geben vorteilhafte Varianten an.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Überprüfen der Kalibrierung eines Bildverarbeitungssystems einer Blechbearbeitungsmaschine vorgesehen. Die Blechbearbeitungsmaschine ist insbesondere eine Flachbettmaschine. Die Blechbearbeitungsmaschine kann eine Stanzmaschine sein. Bevorzugt ist die Blechbearbeitungsmaschine eine Laserschneidmaschine.
Wenigstens eine Kamera des Bildverarbeitungssystems erfasst einen
Entnahmebereich für bearbeitete Werkstücke. Die Kamera kann an einem Gehäuse der Blechbearbeitungsmaschine befestigt sein. Der Entnahmebereich kann an einem Palettenwechsler der Blechbearbeitungsanlage ausgebildet sein. Der Palettenwechsler vereinfacht insbesondere das Ausschleusen bearbeiteter Werkstücke und vorzugsweise auch das Einschleusen zu bearbeitender Rohteile. Der Entnahmebereich ist typischerweise eben ausgebildet. Der Entnahmebereich kann eine Ausdehnung von mehr als einem Meter, insbesondere mehr als zwei Metern, in der Ebene seiner Erstreckung aufweisen.
Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß die folgenden Schritte
A) Anordnen einer Kalibrierplatte vordefinierter Gestalt in dem Entnahmebereich,
B) Aufnehmen eines Bildes der Kalibrierplatte,
C) Prüfen, ob Eigenschaften des Bildes in unterschiedlichen Prüfabschnitten des Entnahmebereichs mit hinterlegten Eigenschaften der Kalibrierplatte übereinstimmen und Ausgeben des Ergebnisses der Prüfung.
Durch die vordefinierte Gestalt der Kalibrierplatte wird ein Normal zum Abgleich mit dem Bildverarbeitungssystem geschaffen. Die Kalibrierplatte kann eine vordefinierte Geometrie, insbesondere im Hinblick auf Form und/oder Abmaße, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibrierplatte eine vordefinierte Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf Farbe und/oder Musterung, aufweisen.
Schritt A) ermöglicht es dem Bildverarbeitungssystem, im Schritt B) ein Bild der Kalibrierplatte aufzunehmen. Das Bild wird sodann von dem Bildverarbeitungssystem analysiert. Insbesondere werden Eigenschaften der Prüfplatte aus dem aufgenommenen Bild extrahiert. Die genaue Ausprägung dieser Eigenschaften hängt von einer vorangegangenen Kalibrierung des Bildverarbeitungssystems ab. Durch Abgleich mit den hinterlegten Eigenschaften der Kalibrierplatte kann im Schritt C) geprüft werden, ob das Bildverarbeitungssystem korrekt kalibriert ist, sodass es zuverlässig funktioniert und insbesondere zur Werkstückerkennung eingesetzt werden kann. Insbesondere kann überprüft werden, ob sich aus dem Bild extrahierte Eigenschaften innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs zu vordefinierten Referenz werten für die Kalibrierplatte bewegen. Indem im Schritt C) unterschiedliche Prüfabschnitte betrachtet werden, kann die Kalibrierung vorteilhaft für den gesamten Entnahmebereich überprüft werden. Die Prüfabschnitte können sich beispielsweise an Ecken des Entnahmebereichs und in dessen Zentrum befinden.
Das Ergebnis der Prüfung wird ausgegeben, beispielsweise in einem Speicher der Bearbeitungseinrichtung hinterlegt und/oder an Bedienpersonal übermittelt, vorzugsweise durch Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung. Wenn die Prüfung im Schritt C) ergibt, dass das Bildvearbeitungssystem korrekt kalibriert ist, kann das Bedienpersonal davon ausgehen, dass das Bildverarbeitungssystem wie gewünscht arbeitet. Das Bildverarbeitungssystem kann dann bei der Blechbearbeitung eingesetzt werden, insbesondere zur Unterstützung des Bedienpersonals beim Absorbieren der bearbeiteten Werkstücke.
Auf der Kalibrierplatte können mehrere Messsegmente vordefinierter Gestalt ausgebildet sein. Die Messsegmente können jeweils eine vordefinierte Geometrie, insbesondere im Hinblick auf Form und/oder Abmaße, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Messsegmente jeweils eine vordefinierte Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf Farbe und/oder Musterung, aufweisen. Im Schritt C) kann für die unterschiedlichen Prüfabschnitte geprüft werden, ob Eigenschaften des Bildes mit hinterlegten Eigenschaften des jeweils einem der Prüfabschnitte zugeordneten Messsegments der Kalibrierplatte übereinstimmen. Durch die Verwendung einer Kalibrierplatte mit mehreren Messsegmenten kann durch einmalige Anordnung der Kalibrierplatte in dem Entnahmebereich ein größerer Teilbereich des Entnahmebereichs, vorzugsweise der gesamte Entnahmebereich, zum Überprüfen der Kalibrierung vorbereitet werden.
Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Kalibrierplatte nacheinander in den unterschiedlichen Prüfabschnitten angeordnet wird, und die Schritte B) und C) für die unterschiedlichen Prüfabschnitte jeweils wiederholt werden. Es wird mit anderen Worten eine einzige (kleinere) Kalibrierplatte mehrfach verwendet, um die Kalibrierung des Bildverarbeitungssystems im gesamten Entnahmebereich zu prüfen. Dies vereinfacht die Handhabung der Kalibrierplatte und kann es insbesondere erlauben, die Kalibrierplatte manuell (ohne maschinelle Unterstützung) in den jeweiligen Prüfabschnitten anzuordnen.
Vorzugsweise zeigt das Bildverarbeitungssystem die Prüfabschnitte an. Dies erleichtert es, die Kalibrierplatte in den unterschiedlichen Prüfabschnitten anzuordnen.
Das Bildverarbeitungssystem kann eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des von der Kamera aufgenommenen Bildes aufweisen. Vorzugsweise wird auf der Anzeigevorrichtung eine Transformation des Bildes in eine Draufsicht auf den Entnahmebereich angezeigt. Dies vereinfacht einen Vergleich der Situation in dem Entnahmebereich mit auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Informationen.
Besonders bevorzugt zeigt das Bildverarbeitungssystem die Prüfabschnitte (gemeinsam mit dem Bild des Entnahmebereichs bzw. der Transformation des Bildes) auf der Anzeigevorrichtung an. Die Prüfabschnitte bzw. ihre Grenzen können über das angezeigte Bild gelegt werden. Durch einen Blick auf die Anzeigevorrichtung kann somit erkannt werden, ob die Kalibrierplatte korrekt positioniert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Bildverarbeitungssystem die Prüfabschnitte in dem Entnahmebereich anzeigen. Hierzu können beispielsweise Linien, welche Grenzen der Prüfabschnitte markieren, in denen Entnahmebereich projiziert werden. Dies vereinfacht die korrekte Positionierung der Kalibrierplatte weiter.
Typischerweise ist vorgesehen, dass das Bildverarbeitungssystem neu kalibriert wird, wenn die Prüfung im Schritt C) ergibt, dass die Eigenschaften des Bildes nicht mit den hinterlegten Eigenschaften der Kalibrierplatte übereinstimmen. Insofern betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Bildverarbeitungssystems einer Blechbearbeitungsmaschine. Eine unzureichende Kalibrierung wird somit korrigiert. Eine Routine zum Kalibrieren des Bildverarbeitungssystems kann in einer Steuereinrichtung der Blechbearbeitungsmaschine bzw. das Bildverarbeitungssystems hinterlegt sein. Das Kalibrieren des Bildverarbeitungssystems kann beispielsweise wie in WO 2016/005159 A2 beschrieben erfolgen. Insbesondere können CAD-Daten der Kalibrierplatte mit dem erfassten Bild zur Deckung gebracht werden. Dies kann manuell durch Abgleich mit einem angezeigten Bild erfolgen. Alternativ kann dies automatisiert erfolgen; eine Anzeige des Bildes ist dann nicht erforderlich.
Vorzugsweise wird die Kalibrierplatte von dem Bildverarbeitungssystem vermessen. Bei dieser Verfahrensvariante weisen die Kalibrierplatte bzw. die Messsegmente vordefinierte Abmaße auf. Zum Vermessen der Kalibrierplatte können Kanten aus dem aufgenommenen Bild extrahiert und deren Abstand im Bild bestimmt werden. Eine korrekte Ermittlung von Maßen im gesamten Entnahmebereich ist für die Funktionstüchtigkeit des Bildverarbeitungssystems von besonderer Bedeutung.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass je ein Helligkeitswert für die unterschiedlichen Prüfabschnitte im aufgenommenen Bild der Kalibrierplatte bestimmt wird. Vorzugsweise wird geprüft, ob eine maximale Abweichung der Helligkeitswerte für die unterschiedlichen Prüfabschnitte einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann absolut oder vorzugsweise als relative Abweichung (von beispielsweise maximal 10 Prozent) zwischen den einzelnen Helligkeitswerten angegeben sein. Das Ergebnis dieser Prüfung kann ausgegeben werden, beispielsweise in einem Speicher der Bearbeitungseinrichtung hinterlegt und/oder an Bedienpersonal übermittelt werden, vorzugsweise durch Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung. Diese Verfahrensvariante erlaubt es, die für das Bildverarbeitungssystem wahrnehmbare Beleuchtungssituation zu erfassen und zu bewerten. Insbesondere kann sich aufgrund einer Anordnung der Kamera seitlich am Entnahmebereich die für das Bildverarbeitungssystem bzw. die Kamera wirksame Helligkeit von der mittels konventioneller Helligkeitsmessgeräte an einzelnen Punkten im Entnahmebereich messbaren Helligkeit unterscheiden. Ob die Beleuchtungssituation einen zuverlässigen Einsatz des Bildverarbeitungssystems erlaubt, kann daher mit separaten Helligkeitsmessgeräten oft nicht bewertet werden.
Besonders bevorzugt wird die Beleuchtung des Entnahmebereichs verändert, wenn die maximale Abweichung der Helligkeitswerte über dem Grenzwert liegt. Die Beleuchtung wird insbesondere so angepasst, dass die von dem Bildverarbeitungssystem wahrgenommenen Helligkeitswerte in ihren Abweichungen den Grenzwert unterschreiten. Es kann somit eine für das Bildverarbeitungssystem homogene Helligkeit im gesamten Entnahmebereich eingerichtet werde. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Bildverarbeitungssystems.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Blechbearbeitungsmaschine mit einem Bildverarbeitungssystem, welches einen Entnahmebereich für bearbeiteten Werkstücke erfasst, in einer schematischen Perspektivansicht;
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überprüfen des Bildverarbeitungssystems; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines auf einer Anzeigevorrichtung des Bildverarbeitungssystems dargestellten Bildes des Entnahmebereichs, wobei in einem ersten Prüfabschnitt eine Kalibrierplatte angeordnet ist;
Fig. 4 das Bild von Figur 3, wobei angezeigt wird, dass Eigenschaften der Kalibrierplatte korrekt erkannt wurden;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines auf der Anzeigevorrichtung des Bildverarbeitungssystems dargestellten Bildes des Entnahmebereichs, wobei die Kalibrierplatte in einem zweiten Prüfabschnitt angeordnet ist, in welchem ihre Eigenschaften nicht korrekt erkannt wurden;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines auf der Anzeigevorrichtung des Bildverarbeitungssystems dargestellten Bildes des Entnahmebereichs, wobei angezeigt wird, dass Eigenschaften einer Kalibrierplatte in verschiedenen Prüfabschnitten korrekt erkannt wurden und dass die von dem Bildverarbeitungssystem wahrgenommene Helligkeit in den Prüfabschnitten ein vordefiniertes Kriterium erfüllt.
Figur 1 zeigt eine Blechbearbeitungsmaschine 10, hier eine Flachbett- Laserschneidmaschine. Die Blechbearbeitungsmaschine 10 weist einen Palettenwechsler 12 auf, an welchem ein Entnahmebereich 14 für bearbeitete Werkstücke 16 ausgebildet ist. Die Werkstücke 16 können insbesondere manuell von dem Entnahmebereich 14 entnommen (absortiert) und einer weiteren Bearbeitung bzw. Verwendung zugeführt werden.
Die Blechbearbeitungsmaschine 10 weist ferner ein Bildverarbeitungssystem 18 auf. Das Bildverarbeitungssystem 18 umfasst wenigstens eine Kamera 20 und eine Anzeigevorrichtung 22. Zudem kann das Bildverarbeitungssystem 18 bzw. die Blechbearbeitungsmaschine 10 eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung umfassen. Die Kamera 20 ist auf den Entnahmebereich 14 gerichtet, vgl. die gestrichelten, von der Kamera 20 ausgehenden Linien. Hier erfasst die Kamera 20 den Entnahmebereich 14 von schräg oben. Ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild des Entnahmebereichs 14 kann auf der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt werden, insbesondere wobei das Bild zur Anzeige in eine Draufsicht (Vogelperspektive) mit Blick von senkrecht oben auf den Entnahmebereich 14 transformiert wird.
Das Bildverarbeitungssystem 18 dient der Unterstützung beim manuellen Absortieren der bearbeiteten Werkstücke 16. Hierzu werden die Werkstücke 16 im von der Kamera 20 aufgenommenen Bild identifiziert und es können Hinweise zur Handhabung der einzelnen Werkstücke auf der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt werden. Die Werkstückerkennung setzt voraus, dass das Bildverarbeitungssystem 18 korrekt kalibriert ist.
Zum Überprüfen des Bildverarbeitungssystems 18, insbesondere zum Prüfen von dessen Kalibrierung, dient eine Kalibrierplatte 24. Die Kalibrierplatte 24 weist eine vordefinierte Gestalt auf. Hier ist die Kalibrierplatte 24 als ein Quader mit bekannten Abmaßen ausgebildet. Zudem weist die Kalibrierplatte 24 eine Farbe und ggf. Musterung an ihre Oberfläche auf (in Figur 1 nicht näher dargestellt).
Zum Prüfen der Kalibrierung des Bildverarbeitungssystems 18 wird die Kalibrierplatte 24 in einem Schritt 102 (vergleiche Figur 2) in einem ersten Prüfabschnitt des Entnahmebereichs 14 angeordnet. Die Kamera 20 nimmt ein Bild des Entnahmebereichs 14 mit der Kalibrierplatte 24 auf, vergleiche Schritt 104. Das aufgenommene Bild kann in einem Schritt 105 auf der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt werden, vergleiche Figur 3. Vorzugsweise werden auch Grenzen 26 der Prüfabschnitte 28 in das angezeigte Bild eingeblendet.
In einem Schritt 106 wird geprüft, beispielsweise von der entsprechend programmierten Steuereinrichtung, ob aus dem aufgenommenen Bild extrahierte Eigenschaften der Kalibrierplatte 24 mit den hinterlegten Referenz werten dieser Eigenschaften im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz übereinstimmen. Beispielsweise kann die Kalibrierplatte 24 durch Bildauswertung vermessen werden und das Ergebnis dieser Messung kann mit den bekannten Abmaßen der Kalibrierplatte 24 verglichen werden. In einem Schritt 108 kann das Ergebnis der Prüfung ausgegeben werden. Insbesondere kann das Ergebnis der Prüfung auf der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt werden. In Figur 4 ist durch einen (vorzugsweise grünen) Haken angedeutet, dass die Eigenschaften der Kalibrierplatte 24 in dem ersten Prüfabschnitt 28 korrekt erkannt wurden.
Für die in einem jeweiligen Prüfabschnitt 28 angeordnete Kalibrierplatte 24 kann zudem in einem Schritt 112 ein Helligkeitswert aus dem aufgenommenen Bild ermittelt werden.
Nachdem das Bild des Entnahmebereichs 14 mit der in dem ersten Prüfabschnitt 28 angeordneten Kalibrierplatte 24 aufgenommen und ausgewertet wurde, wird die Kalibrierplatte 24 in einem weiteren Prüfabschnitt 28 angeordnet. Die zuvor beschriebenen Schritte werden entsprechend erneut durchgeführt. Derart werden nacheinander alle Prüfabschnitte 28 abgearbeitet.
Die Prüfung im Schritt 106 möge beispielsweise für einen zweiten Prüfabschnitt 28 ergeben, dass die aus dem aufgenommenen Bild extrahierten Eigenschaften nicht hinreichend genau mit Referenz werten für die Kalibrierplatte 24 übereinstimmen. Dies wird in dem Schritt 108 ausgegeben. In Figur 5 ist die fehlerhafte Erkennung von Eigenschaften der Kalibrierplatte in dem zweiten Prüfabschnitt 28 durch ein (vorzugsweise rotes) Kreuz angedeutet.
Da die Prüfung des Bildverarbeitungssystems 18 in dem zweiten Prüfabschnitt 28 eine unzureichende Funktion erkannt hat, wird das Bildverarbeitungssystem 18 in einem Schritt 110 neu kalibriert. Nach erfolgreicher Kalibrierung werden die Eigenschaften der Kalibrierplatte 24 in allen Prüfabschnitten 28 korrekt erkannt. Dies ist in Figur 6 durch Haken in den verschiedenen Prüfabschnitten 28 angedeutet.
Die Helligkeitswerte für die Kalibrierplatte 24 in den unterschiedlichen
Prüfabschnitten 28 können in einem Schritt 114 auf Abweichungen voneinander geprüft werden. Das Ergebnis dieser Prüfung wird in einem Schritt 116 ausgegeben. In Figur 6 ist hierzu beispielhaft ein Helligkeitssymbol 30 in Form einer Sonne angezeigt, wobei der Haken auf eine hinreichend geringe Abweichung der Helligkeitswerte voneinander hinweist; eine unzulässig große Abweichung könnte demgegenüber durch ein Kreuz angezeigt werden. Falls das aufgenommene Bild im gesamten Entnahmebereich 14 nicht hinreichend homogen ausgeleuchtet ist, kann in einem Schritt 118 die Beleuchtung des Entnahmebereichs korrigiert werden.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen eines Bildverarbeitungssystems. Eine Kalibrierplatte wird an unterschiedlichen Stellen in einem Entnahmebereich einer Blechbearbeitungsmaschine angeordnet. Es wird jeweils ein Bild aufgenommen und überprüft, ob aus dem Bild extrahierte Eigenschaften mit bekannten Referenz werten übereinstimmen.
Blechbearbeitungsmaschine 10
Palettenwechsler 12
Entnahmebereich 14
Werkstücke 16
Bildverarbeitungssystem 18
Kamera 20
Anzeigevorrichtung 22
Kalibrierplatte 24
Grenzen 26
Prüfabschnitt 28
Helligkeitssymbol 30
Anordnen 102 einer Kalibrierplatte in einem Prüfabschnitt
Aufnehmen 104 eines Bildes
Anzeigen 105 des Bildes
Prüfen 106, ob aus dem Bild extrahierte Eigenschaften der Kalibrierplatte mit bekannten Referenz werten übereinstimmen
Ausgegeben 108 des Prüfungsergebnisses aus Schritt 106
Kalibrieren 110 des Bildverarbeitungssystems
Bestimmen 112 eines Helligkeitswerts
Prüfen 114 der Helligkeitswerte auf Abweichungen voneinander
Ausgeben 116 des Prüfungsergebnisses aus Schritt 114
Verändern 118 der Beleuchtung des Entnahmebereichs

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Überprüfen der Kalibrierung eines Bildverarbeitungssystems (18) einer Blechbearbeitungsmaschine (10), insbesondere einer Flachbettmaschine, bevorzugt einer Laserschneidmaschine, wobei wenigstens eine Kamera (20) des Bildverarbeitungssystems (18) einen Entnahmebereich (14) für bearbeitete Werkstücke (16) erfasst, mit den Schritten
A) Anordnen (102) einer Kalibrierplatte (24) vordefinierter Gestalt in dem Entnahmebereich (14),
B) Aufnehmen (104) eines Bildes der Kalibrierplatte (24),
C) Prüfen (106), ob Eigenschaften des Bildes in unterschiedlichen Prüfabschnitten (28) des Entnahmebereichs (14) mit hinterlegten Eigenschaften der Kalibrierplatte (24) übereinstimmen und Ausgeben (108) des Ergebnisses der Prüfung. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kalibrierplatte (24) mehrere Messsegmente vordefinierter Gestalt ausgebildet sind, und dass im Schritt C) für die unterschiedlichen Prüfabschnitte (28) geprüft wird, ob Eigenschaften des Bildes mit hinterlegten Eigenschaften des jeweils einem der Prüfabschnitte (28) zugeordneten Messsegments der Kalibrierplatte (24) übereinstimmen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierplatte (24) nacheinander in den unterschiedlichen Prüfabschnitten (28) angeordnet wird und die Schritte B) und C) für die unterschiedlichen Prüfabschnitte (28) jeweils wiederholt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (18) die Prüfabschnitte (28) anzeigt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (18) eine
Anzeigevorrichtung (22) zum Anzeigen des von der Kamera (20) aufgenommenen Bildes aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigevorrichtung (22) eine Transformation des Bildes in eine Draufsicht auf den Entnahmebereich (14) angezeigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 und nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (18) die Prüfabschnitte (28) auf der Anzeigevorrichtung (22) anzeigt.
8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (18) die Prüfabschnitte (28) in dem Entnahmebereich (14) anzeigt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (18) neu kalibriert wird, wenn die Prüfung im Schritt C) ergibt, dass die Eigenschaften des Bildes nicht mit den hinterlegten Eigenschaften der Kalibrierplatte (24) übereinstimmen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierplatte (24) von dem
Bildverarbeitungssystem (18) vermessen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Helligkeitswert für die unterschiedlichen Prüfabschnitte (28) im aufgenommenen Bild der Kalibrierplatte (24) bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob eine maximale Abweichung der Helligkeitswerte für die unterschiedlichen Prüfabschnitte (28) einen vordefinierten Grenzwert überschreitet, und dass das Ergebnis der Prüfung ausgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beleuchtung des Entnahmebereichs (14) verändert wird, wenn die maximale Abweichung der Helligkeitswerte über dem Grenzwert liegt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahmebereich (14) an einem
Palettenwechsler (12) der Blechbearbeitungsanlage (10) ausgebildet ist.
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