ITVR20110046A1 - Procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice - Google Patents
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Description
Titolo: "Procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice"
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione riguarda un procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice .
Più particolarmente, la presente invenzione riguarda un procedimento tramite il quale risulta possibile realizzare un controllo della forma finale del profilato nel suo complesso permettendo un confronto diretto, effettuato da parte di un operatore specializzato, sul display di un computer di controllo, tra il reale profilo ottenuto e quello nominale come da disegno di progetto.
L'invenzione trova principale applicazione nel campo della realizzazione di macchine pannellatrici per l'esecuzione di profilati in lamiera.
STATO DELLA TECNICA
E' noto che nell'industria riguardante la produzione di manufatti in lamiera vengono utilizzate macchine pannellatrici che consentono di effettuare una successione di pieghe ottenute sulla stessa lamiera, tali da ottenere un prodotto finito quale ad esempio, la cappa di una cucina o il ripiano di uno scaffale.
È anche noto che le macchine pannellatrici o piegatrici di lamiera sono normalmente costituite da: un bancale fisso di appoggio per un materiale, ad esempio una lamiera metallica, da piegare;
un telaio di sostegno per una pressa di bloccaggio; - un punzone o pressore, facente parte di detta pressa, ed un corrispondente contropunzone o controlama, preposti quali mezzi di bloccaggio per il materiale durante la fase di piegatura;
uno o più elementi ausiliari, ad inserzione manuale o automatica, comunemente chiamati utensili ausiliari, facenti parte di detta pressa, da porsi tra il punzone ed il corrispondente contropunzone o controlama, realizzati appositamente e preposti quali mezzi di bloccaggio per il materiale durante la fase di piegatura di pezzi particolari;
una o più lame di piegatura in uso spostabili verso il materiale in lavorazione;
opportuni cinematismi atti alla movimentazione della o delle lame di piegatura lungo il bancale medesimo per la sagomatura del pezzo bloccato tra il punzone ed il contropunzone;
opportuni cinematismi atti alla movimentazione del punzone che consentono il bloccaggio e lo svincolo della lamiera, anche in presenza di utensili ausiliari, garantendo una forza di pressatura sempre corrispondente alla lunghezza ed allo spessore da piegare;
mezzi di trascinamento per la lamiera, o per il profilato, al fine di avvicinarla alle lame in condizioni di lavoro;
trasduttori e sensori di vario genere, per il controllo del processo in itinere, collegati ad una centralina elettronica preposta al governo del processo produttivo.
Una macchina piegatrice del tipo noto sopra descritto, commercializzata dalla richiedente, comprende una struttura portalame avente una sezione a forma di "C", mobile secondo due direzioni mutuamente ortogonali rispetto al bancale fisso, sulla quale à ̈(sono) fissata(e) 1a(e) lama(e) di piegatura.
Il profilo della piega ottenibile con una pannellatrice automatica nota non à ̈ unicamente il classico profilo a 90° ottenibile mediante una piegatrice manuale. Il controllo simultaneo del posizionamento della lamiera e della pressione esercitata sulla stessa rende possibile ottenere profili raggiati.
L'utilizzo delle tradizionali lame, di utensili particolari e di stampi, il cui intervento à ̈ parimenti inserito nel ciclo di piegatura, rende possibile anche profili speciali, senza che sia necessario l'intervento dell'operatore al variare della lunghezza o dell'utensile speciale utilizzato.
Le lame, come da tradizionale concezione costruttiva, sono come detto supportate da una struttura portante a C montata sul telaio principale e l'unità comprende due lame: quella superiore per realizzare pieghe negative (verso il basso), e quella inferiore per le pieghe positive (verso l'alto).
Il sistema gestisce la dimensione degli angoli e lo spessore della lamiera, regolando la posizione delle lame per mezzo di valvole proporzionali. Tutti i movimenti vengono eseguiti da cilindri idraulici a controllo proporzionale. Un meccanismo speciale garantisce il parallelismo dei movimenti della unità di piegatura.
L'elemento punzone o pressore superiore à ̈ componibile per ottenere la dimensione adeguata al pezzo da lavorare e contraibile così da permettere l'estrazione del pezzo lavorato. E' montato su una struttura elettrosaldata a quattro bracci incernierata nella parte posteriore del telaio principale.
Grazie all'azione di opportuni meccanismi ogni segmento può essere rilasciato e riposizionato con estrema facilità , poiché un grilletto ne impedisce la caduta dalla barra porta utensili.
I movimenti della struttura a C e dell'utensile superiore vengono determinati da cilindri idraulici piuttosto che da motori elettrici.
I cilindri, o i motori elettrici, sono controllati in posizione da un apposito sistema (a controllo numerico od altro) in modo tale da permettere la più alta precisione durante tutte le fasi di piegatura.
Nelle tradizionali macchine pannellatrici oleodinamiche, così come in altre macchine pannellatrici presenti sul mercato, à ̈ presente una struttura cinematica che determina e controlla la movimentazione del gruppo porta-lame.
Tale struttura può essere in alcuni casi di tipo a pentalatero, ovvero composta da una catena cinematica chiusa a cinque membri collegati da cinque coppie cinematiche.
Nelle macchine oleodinamiche la tradizionale catena cinematica del tipo a pentalatero à ̈ però utilizzata allo scopo di fornire rigidità torsionale alla macchina e quindi non con specifiche funzioni meccaniche.
Con domanda di brevetto PCT/IT2004/000581 lo stesso richiedente ha descritto una peculiare catena cinematica a due gradi di libertà , in grado di consentire l'attuazione elettrica delle lame di piegatura.
La stesso richiedente ha inoltre introdotto sul mercato una serie di macchine pannellatrici caratterizzata dall'attuazione elettrica degli assi di piegatura e di comando del punzone/pressore, cioà ̈ di tutti gli assi che erogano coppie ed assorbono potenze significative che sfrutta il trovato sopra citato.
Questa serie di macchine presenta le seguenti peculiarità :
• ridotto consumo energetico (più che dimezzato rispetto ad una macchina oleodinamica corrispondente);
• maggiore silenziosità e rispetto dell'ambiente; • migliore controllo degli assi di pressatura e piegatura con conseguenti migliori risultati in termini di finitura sul componente;
• maggiori prestazioni in termini di velocità e tempi ciclo rispetto alle macchine sul mercato.
Il documento EP-A-1410855 descrive una macchina piegatrice che, traamite 1'implementazione di una telecamera, di un display e di un opportuno software, consente di rilevare un angolo di piegatura reale, di confrontarlo con un angolo di piegatura nominale, di calcolare l'angolo di deviazione tra angolo reale ed angolo nominale, e di calcolare un nuovo angolo di piegatura reale che, tenendo conto della deviazione, faccia il più possibile coincidere l'angolo di piegatura reale con l'angolo di piegatura nominale. In particolare, il procedimento sopra descritto viene eseguito rappresentando sul display il primo angolo reale, posizionando quindi sul display un primo indicatore di riferimento, calcolando l'angolo di deviazione e fissando quindi un nuovo angolo di piegatura che tenga conto del suddetto angolo di deviazione. Le operazioni sopra indicate vengono specificamente eseguite sul display da un operatore specializzato che, una volta acquisita tramite telecamera l'immagine della prima piegatura effettuata, che viene rappresentata sul display, sovrappone sul display stesso una linea che rappresenta l'angolo nominale di piegatura della lamiera, calcola l'angolo di deviazione ed inserisce nel programma di lavoro il nuovo angolo di piegatura allo scopo di poter ottenere una lamiera piegata ad un angolo il più possibile vicino all'angolo di piegatura nominale.
Si può notare che il sistema di cui alla domanda di brevetto sopra citata non effettua alcuna elaborazione sulle immagini, e non trae da esse alcuna informazione aggiuntiva, limitandosi a mostrarle sul display ed a disegnare sopra di esse una linea corrispondente all'angolo di piegatura desiderato.
Dall'altra parte, il sistema di cui alla domanda brevetto sopra citata richiede l'intervento di un operatore che, sulla base della propria professionalità ed esperienza, valuta sul display gli scostamenti angolari ed impone al sistema le correzioni angolari più opportune. Per questo motivo, il sistema appare farraginoso, laborioso, lento e suscettibile di errori nella procedura manuale che sta alla base del proprio funzionamento .
Il procedimento descritto nel suddetto documento EP-A-1410855 non risulta idoneo ad effettuare controlli, né piegature successive, per quanto riguarda profilati complessi costituiti da una pluralità di piegature effettuate su uno stesso lato della lamiera, in cui il profilato finale non à ̈ costituito da due segmenti uniti per un vertice, come illustrato nel suddetto documento bensì da una generica spezzata di molti segmenti di differenti lunghezze.
Il metodo tradizionale per il controllo della forma di tale profilato prevede l'utilizzo di metodologie di misurazione basate sulla rimozione dalla macchina del profilato complesso ottenuto, e sulla misurazione manuale di lunghezze ed angoli tramite calibro e goniometro.
Tali metodologie appaiono essere estremamente difficoltose, suscettibili di errori, lentissime e, talvolta praticamente impossibili da implementare in particolare per quanto riguarda la misurazione degli angoli di piegatura.
Sarebbe invece estremamente utile disporre di uno strumento di controllo del profilato che consenta di verificare la forma del profilato nel suo assieme, in particolare quando il profilato in esame à ̈ ancora posizionato all'interno della macchina pannellatrice.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si propone di ovviare agli inconvenienti e svantaggi tipici della tecnica nota, e di fornire quindi un procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice.
Ciò à ̈ ottenuto tramite un procedimento avente le caratteristiche descritte alla rivendicazione 1.
Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione particolarmente vantaggiose del procedimento secondo la presente invenzione.
Il procedimento secondo la presente invenzione viene implementato tramite una telecamera che in grado di acquisire un'immagine digitale del profilato complesso risultante dalla serie di piegature effettuate sulla lamiera all'interno della macchina pannellatrice, ed un opportuno software di analisi grafica in grado di convertire un disegno del profilato complesso da realizzare, in unità fisiche, realizzato con un programma di disegno assistito tramite computer, in un'immagine digitale.
Le due immagini digitali, una ottenuta tramite acquisizione diretta da telecamera, l'altra tramite calcolo e trasformazione da disegno, vengono quindi sovrapposte l'una all'altra e visivamente presentate in un opportuno display per l'esame da parte di un operatore specializzato.
In questo modo si può effettuare un preciso controllo della forma ottenuta quando il profilato si trova ancora all'interno della macchina e, in caso di difformità riscontrate, l'operatore potrà quindi adattare i parametri di piegatura per le lamiere successive in modo da ottenere un profilato complesso il più possibile fedele al disegno originale che si vuole ottenere.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
L'invenzione verrà di seguito illustrata con riferimento alle figure illustrate nelle tavole allegate, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, in cui: - la fig. 1 mostra uno schema di principio del sistema sul quale à ̈ basata la presente invenzione; e
la fig. 2 mostra un possibile esempio di visualizzazione di profilato complesso in vista laterale come risultante da piegatura effettuata, con la sovrapposizione di un disegno di profilato come convertito da disegno esecutivo.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL'INVENZIONE Nella figura, una macchina pannellatrice 10 per effettuare la piegatura di una lamiera 11 comprende un telaio 12 a forma di C sul quale à ̈ montata una prima serie di lame di piegatura 13 ed una seconda serie di controlame 14.
Il funzionamento di una tale pannellatrice à ̈ ben noto nella tecnica e non richiede in questa sede una ulteriore descrizione. Basti a questo scopo ricordare che un opportuno software di gestione (BE) della macchina controlla il funzionamento delle lame e delle controlame ed i movimenti del telaio in modo tale da ottenere una o più piegature successive sulla lamiera 11 secondo uno schema predeterminato ed ottenere quindi un profilato metallico avente una forma prefissata.
In questo caso un opportuno visore 15, integrato ad un computer 16 sul quale gira il detto software di gestione (BE) della macchina, rappresenta i parametri di piegatura che possono essere inseriti mediante opportuni mezzi di inserimento dati, ad esempio una tastiera, un mouse o un joystick o altro dispositivo di inserimento dati.
Una telecamera 17, vantaggiosamente di risoluzione standard (ad esempio 640x480 pixel), à ̈ installata lateralmente alla macchina piegatrice 10 con l'asse ottico di visione allineato sul prolungamento della linea di piegatura ed à ̈ orientata verso la lamiera in piegatura. Tale telecamera à ̈ vantaggiosamente installata ad almeno 1 m dal bordo più vicino della macchina piegatrice. Tale configurazione geometrica minimizza gli effetti prospettici.
Inoltre, in prossimità della telecamera 17 à ̈ installato almeno un illuminatore 18, diretto verso la lamiera con fasci di luce direzionati (ad esempio tramite una serie di faretti con riflettore parabolico), allo scopo di illuminare il bordo della lamiera 11 in piegatura, e sfruttando la riflettività di quest'ultimo, ottenere un buon contrasto tra il bordo stesso e lo sfondo.
Vantaggiosamente, l'illuminatore emette un fascio luminoso molto intenso, allo scopo di consentire una ottimale chiusura del diaframma della telecamera 17, e quindi di ottenere un'ampia profondità di campo. In tal modo la lamiera 11 appare sempre sufficientemente a fuoco in un ampio campo di larghezze ammissibili.
La telecamera 17 à ̈ collegata al computer di controllo del sistema (ad esempio tramite connessioni USB o Firewire) e viene controllata da questo. Essa à ̈ in grado di acquisire un'immagine di una lamiera 11 piegata e di rendere tale immagine disponibile al computer per un'analisi grafica digitale effettuata tramite un opportuno software dedicato a questo compito.
Il procedimento secondo la presente invenzione prevede l'utilizzo di un software dedicato che consenta di trasformare le coordinate fisiche del profilo come da disegno progettuale, normalmente espresse in mm, in coordinate immagine che sono normalmente espresse in pixel, e di adattare quindi l'immagine trasformata alla scala ed orientazione dell'immagine prodotta dalla telecamera.
Allo scopo di ottenere questo risultato, viene effettuata preliminarmente una procedura di calibrazione che determina le modalità della trasformazione dell'immagine in coordinate fisiche in immagine a pixel.
Tale procedura di calibrazione viene normalmente definita da cinque valori principali, rispettivamente il fattore di scala (diverso a seconda della distanza del piano di lavoro dalla telecamera) lungo l'asse X, quello lungo l'asse Y, l'angolo di rotazione (che tiene conto del fatto che la telecamera potrebbe non essere montata perfettamente), ed i rispettivi spostamenti dell'origine lungo i due assi.
Come evidenziato, ognuno di tali coefficienti varia a seconda della posizione rispetto all'asse della macchina piegatrice.
Operativamente, la calibrazione viene effettuata posizionando un opportuno pattern di calibrazione, costituito da un disegno formato da una serie di punti neri su sfondo bianco, sulla controlama, in cinque posizioni diverse equispaziate che coprono l'intervallo possibile di larghezze di lamiera.
Per ogni posizione il software acquisisce l'immagine, individua i punti neri e, conoscendo il disegno con le coordinate fisiche del pattern, determina le regole di trasformazione per la posizione data.
Una volta ottenute le regole di trasformazione per le cinque posizioni, il software calcola, ad esempio mediante interpolazione polinomiale, le regole per ogni possibile posizione lungo tutto l'intervallo di larghezze possibili.
Una volta effettuata la procedura di calibrazione, risulta possibile implementare il procedimento secondo la presente invenzione, che prevede la sovrapposizione tra profilo teorico (disegno progettuale in formato CAD, ad esempio .dxf) e quello reale (da immagine da telecamera, in pixel).
Vengono quindi messi a disposizione dell'operatore specializzato dei comandi di rotazione e di traslazione del profilo per adattarlo al meglio a quello inquadrato dalla telecamera.
Non ha invece a disposizione altri gradi di libertà , come ad esempio sui fattori di scala, in quanto questi sono definitivamente fissati dalle regole di trasformazione.
La procedura per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice secondo l'invenzione prevede quindi i seguenti passi successivi:
a) l'operatore fornisce al sistema il disegno in coordinate fisiche come da disegno progettuale (ad esempio un disegno CAD in formato .dxf) con il profilo della lamiera e la distanza dall'asse della macchina pannellatrice del bordo lamieraprofilo;
b) il sistema, data la posizione del bordo profilo rispetto all'asse, applica al profilo nominale un fattore di scala per correggere gli effetti di distanza, un fattore di rotazione per orientarlo correttamente ed un fattore di traslazione per riferirlo all'origine corretta;
c) il sistema visualizza su un opportuno display 19 il profilo nominale così trattato in sovrapposizione all'immagine del profilato complesso in lamiera acquisito mediante telecamera. La figura 2 mostra un esempio tipico di questa fase, in cui un profilato 20 come ottenuto da operazioni successive di piegatura nella macchina pannellatrice differisce dal disegno esecutivo 21 convertito in formato immagine;
d) l'operatore specializzato controlla quindi visivamente sul display la corrispondenza tra i due profili sovrapposti, eventualmente effettuando delle rototraslazioni allo scopo di effettuare una migliore sovrapposizione tra le due immagini. Eventuali differenze in termini di lunghezze ed angolazioni, come quelle mostrate tra i profili 20 e 21 nella figura 2, possono in questa fase essere apprezzate e registrate allo scopo di adattare i parametri di piegatura della macchina per effettuare successive piegature.
L'invenzione à ̈ stata precedentemente descritta con riferimento ad una forma di realizzazione preferenziale della stessa.
E' chiaro tuttavia che l'invenzione à ̈ suscettibili di numerose varianti, che rientrano nei suoi scopi, all'interno dell'ambito di protezione come definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (3)
- Titolo: "Procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice" RIVENDICAZIONI 1 Procedimento per effettuare il controllo della forma di un profilato (20) metallico complesso ottenuto mediante una serie successiva di una pluralità di piegature di una lamiera su macchina pannellatrice (10), in cui la detta macchina pannellatrice à ̈ dotata di un bancale fisso di appoggio per una lamiera metallica da piegare, un telaio (12) di sostegno per una pressa di bloccaggio, un pressore, facente parte di detta pressa, ed un corrispondente contropressore, preposti quali mezzi di bloccaggio per il materiale durante la fase di piegatura, una o più lame (13) di piegatura in uso spostabili verso il materiale in lavorazione, ed una serie di corrispondenti controlame (14), opportuni cinematismi atti alla movimentazione della o delle lame di piegatura, mezzi di trascinamento per la lamiera, o per il profilato, al fine di avvicinare detta lamiera alle lame in condizioni di lavoro, trasduttori e sensori di vario genere, per il controllo del processo in itinere, collegati ad una unità di elaborazione (16) dotata di un primo software (BE) di controllo macchina e preposta al governo del processo produttivo, mezzi di inserimento e di visualizzazione dei dati di piegatura collegati alla detta unità di elaborazione, nonché una telecamera (17) installata lateralmente alla macchina pannellatrice con l'asse ottico di visione allineato sul prolungamento della linea di piegatura ed orientato verso la lamiera in piegatura, la detta telecamera essendo in grado di ottenere un'immagine digitale di una o più piegature realizzate sul detto foglio di lamiera e di elaborare tale immagine tramite un secondo software (VS) di gestione telecamera (17) di cui à ̈ dotata la detta unità di elaborazione (16), procedimento caratterizzato dai seguenti passi successivi: - inserimento nella detta unità di elaborazione dei dati relativi ad un disegno (21) di profilato complesso in coordinate fisiche, nonché dei dati relativi allo spessore della lamiera ed alla distanza dall'asse della macchina pannellatrice del bordo lamiera-profilo; - trasformazione di tale disegno fornito in coordinate fisiche in un'immagine digitale in coordinate immagine; - data la posizione del bordo profilo rispetto all'asse, applicazione al profilo nominale di un fattore di scala per correggere gli effetti di distanza, di un fattore di rotazione per orientarlo correttamente e di un fattore di traslazione per riferirlo all'origine corretta; - visualizzazione su un opportuno display (19) del profilo nominale così trattato in sovrapposizione all'immagine del profilato complesso in lamiera acquisito mediante telecamera; - controllo visivo sul display (19) della corrispondenza tra i due profili sovrapposti, eventualmente effettuando delle rototraslazioni allo scopo di effettuare una migliore sovrapposizione tra le due immagini.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui viene effettuata preliminarmente una procedura di calibrazione che determina le modalità della trasformazione dell'immagine inserita in coordinate fisiche cioà ̈ metriche, in un'immagine in coordinate immagine, cioà ̈ in pixel.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui tale procedura di calibrazione viene definita da cinque valori principali, rispettivamente il fattore di scala, diverso a seconda della distanza del piano di lavoro dalla telecamera, lungo l'asse X, il fattore di scala lungo l'asse Y, l'angolo di rotazione, ed i rispettivi spostamenti dell'origine lungo i due assi.
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