JP2013234994A - 薄板の曲げ角度の測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄板の曲げ角度を測定する装置を提供する。
【解決手段】処理装置１０と、薄板３の少なくとも一方の側３１，３２の上に光パターンを投影する光源４２を有する少なくとも１つのセンサ４と、薄板の少なくとも一方の側の上の該光パターンの投影画像を記録するように構成された記録手段４１とを備え、処理装置１０は、薄板３の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻（Ｔｒｅｇ１；Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において画像を記録する記録手段を制御するように構成され、制御装置は、記録された画像をポイントクラウドに変換可能で、曲げ角度値をポイントクラウドと関連させるように構成されたニューラルネットワークを有するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄板の曲げ角度の測定装置および測定方法に関する。

金属板を曲げて、適切な曲げ角度の外形を得るように構成されたプレスブレーキ機が従来から知られている。

該プレスブレーキ機は、処理装置（コンピュータ）と１つ以上のセンサを有する曲げ角度測定システムを備え、各センサは通常、光パターンを投影するように構成された手段と、薄板の曲げ動作中にパターン変形を記録するように構成された手段とを有する。

特許文献１は、薄板の曲げ角度を測定するための方法および該曲げ角度を測定するための装置について記載している。

この方法は、例えばダイ等の部材の両側で、薄板と部材とが交差する面で多数の距離を測定する工程を含む。この距離は、測定機器と薄板上の各点との間の多数の距離と、測定機器と部材上の各点との間のさらに多数の距離とからなり、部材の各側に関して、測定された距離のそれぞれの外形と、これら距離の外形から薄板と部材との間のそれぞれの角度を決定し、薄板の曲げ角度は、薄板と部材との間で決定された角度の関数として決定される。

この測定装置は、例えばダイ等の部材の両側で、薄板と部材とが交差する面から多数の距離を測定するための機器を有する。この距離は、測定機器と薄板上の各点との間の多数の距離と、測定機器と部材上の各点との間のさらに多数の距離とからなる。装置は、部材の各側に関して、測定された距離のそれぞれの外形を決定するように構成された手段と、これら距離の外形から薄板と部材との間のそれぞれの角度を決定する手段とを有し、薄板の曲げ角度は、薄板と部材との間で決定された角度の関数として決定される。

特許文献２は、曲げ角度を検出する工程と、曲げ動作中に薄板の曲げ角度の変化を判断する装置とを記載する。

この工程では、被処理対象物の側に向けられた光線が用いられ、その角度的位置が必ず測定され、光の面または光円錐として、光の線または経路として、あるいは特に被処理対象物またはその側のいずれかに生成される対称的幾何形状として構築される。曲げ動作中の接点の位置の変化は、例えばビデオカメラや、特にアレイビデオカメラによる光電的方法によって検出され、被処理対象物の側の角度的位置は、ビデオカメラによって観測された接点の位置の変化によって算出される。

光の線または経路、または幾何形状の対称線が、被処理対象物の側で被処理対象物の曲げ線に平行あるいはほぼ平行に投影され、被対象物の側の角度の変化が、ビデオカメラによって観測された該単数または複数の線の平行移動の延長線によって算出される。

この装置は、測定ビームまたは光源と、測定ビームまたは光源によって被処理対象物に生成された光の経路を記録する受信機、特にアレイビデオカメラと、単数または複数の光の経路の位置の変化から生じる角度の変化を算出するコンピュータを有する。測定ビームまたは光源は、生成される経路が少なくともわずかな曲線または直線あるいは幾何学的に対称な形状、表面または形状を形成し、上述のような工程を実行できるよう配置あるいは構成される。この装置は、測定ビームまたは光源が、単数または複数の光の線等が、直線的に区切られた光角度の外形あるいは幾何形状の対称線として、曲げ角度に平行かほぼ平行に延びるよう配置されることを特徴とする。

欧州特許出願公開第１１０２０３２号明細書 欧州特許出願公開第１２０４８４５号明細書

従来技術に鑑み、本発明の目的は、これら従来のものとは異なるような、薄板の曲げ角度を測定するための装置を提供することである。

本発明によると、該目的は、処理装置と、薄板の少なくとも一方の側の上に光パターンを投影する光源を有する少なくとも１つのセンサと、薄板の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影画像を記録するのに適した記録手段と、を備える薄板の曲げ角度の測定装置において、前記測定装置は、薄板の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻において画像を記録する前記記録手段を制御するように構成され、前記処理装置は、記録した画像をポイントクラウドに変換可能で、曲げ角度値を前記ポイントクラウドに関連させるように構成されたニューラルネットワークを有し、前記処理装置は、前記曲げ角度値が薄板の所望の曲げ角度値と等しいか否かをチェックするように構成され、チェックオペレーションで否定が示される場合、薄板の曲げ動作中、装置が薄板の曲げ角度値の所望の測定値に達するまで、ゼロに等しくない時間間隔をあけて複数の連続する時刻で画像を記録する前記記録手段を駆動するように構成され、前記時刻のそれぞれにおける前記処理装置は、記録した画像をポイントクラウドに変換可能で、前記ニューラルネットワークは、前記時刻のそれぞれにおいて常に薄板の曲げ角度値を前記ポイントクラウドと関連させるように構成されることを特徴とする薄板の曲げ角度の測定装置によって達成される。

本発明の特徴および利点は、限定的ではない例として添付の図面に示す実用的な実施例の以下の詳細な記載によって明らかになる。

図１は、本発明の一実施例に係る１つのセンサを備える薄板の曲げ角度測定 装置の断面図である。 図２は、本発明の一実施例の変形例に係る２つのセンサを備える薄板の曲げ 角度測定装置の断面図である。 図３は、曲げに供する薄板に投影された３本の傾斜線を持つ光パターン及び ダイを覆い隠すために用いるマスクを示す。 図４は、図１の曲げ角度測定装置の正面図である。 図５は、図１の曲げ角度測定装置の斜視図である。 図６は、本発明に係る薄板の曲げ角度測定装置を備えたプレスブレーキ機の 斜視図である。 図７は、図６のプレスブレーキ機の側面図である。 図８は、本発明に係る装置のブロック図を示す。 図９は、本発明に係る曲げ角度測定方法のフローチャートを示す。

図１から図７は、プレスブレーキ機１の薄板３の曲げ角度を測定するための装置２を示す。プレスブレーキ機１は通常、支柱１１に支持されるダイ９（図１、図２、図４から図７）を備え、ダイ９は各種曲げ種類を可能にする交換可能なタイプである。プレスブレーキ機１は、機械的アセンブリ１３によって起動される曲げブレード（図６、図７）を備え、ダイ９と曲げブレード１２との間に介装された薄板３上の線Ｐに従って長手方向折り線を打刻できるようになっている。そのために、参照符号３１および３２は、曲げ工程中または曲げ工程後のいずれかの薄板３の曲げ線Ｐに隣接した薄板３の２つの表面または側面である。

測定装置２は、ビデオカメラや写真カメラなどの記録手段４１を有する少なくとも１つのセンサ４（図１）と、レーザなどの構造化された照明光源４２とを備え、２つのセンサ４が含まれることが望ましい（図２）。

各センサ４はクランプ１４に支持され、クランプ１４はその上を摺動可能なロッド１５によって高さ調整可能である。該ロッド１５は、ダイ９に対して長手方向のガイド８に沿って摺動する支持要素１６と一体である。

光源４２は、薄板３の表面３１、３２上に光パターンを投影するように構成される。光パターンとは、あらゆる幾何学的形状、線、複数の平行線または入射線またはポイントアレイを意味する。

記録手段４１は、薄板３の表面３１、３２上に光源４２によって投影された光パターン、すなわち、曲げられている薄板上に投影された変形した光パターンの画像を記録するように構成される。

記録手段４１及び光源４２は、マイクロプロセッサ１０１と、アプリケーションソフトウェアをインストールして動作させるメモリ１０２とを有する処理装置１０に接続されている。処理装置１０は、装置４１、４２を制御し、記録手段４１によって記録された画像を処理するためのセクションまたはパーツのセットと考えてもよい。これらセクションは、メモリ１０２にインストールされ動作しているアプリケーションソフトウェアの各種機能に対応する。

処理装置１０（図８）は、薄板３の表面３１、３２を照明する光源４２を制御するように構成され、続いて光源４２から生じる光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録するための記録手段４１を制御するように構成されたセクション１１０を備えている。

本発明によれば、カメラ手段４１は、薄板３の曲げ動作中に、少なくとも１つの時刻Ｔｒｅｇ１において、好ましくは、その後の複数の時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、薄板３の曲げ角度の必要な測定値が達成されるまで、ゼロに等しくない時間間隔Ｔｄで間隔をあけて、光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録するように構成される。時間間隔Ｔｄは、同じ持続時間、すなわち１５ミリ秒であることが望ましい。

光パターンは、互いに対して傾斜し、薄板３の表面３１、３２に平行かほぼ平行に投影された複数のライン５２を有することが望ましい（図３）。特に、傾斜線５２の数は２または３でよい。

記録手段４１は、薄板３の曲げ動作中に、少なくとも１つの時刻Ｔｒｅｇ１において、好ましくは、時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、画像５５を記録する。

各時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、変形パターン５５の画像は処理装置１０、特にセクション１１１に、有線接続または無線接続によって送られる。

セクション１１２において、処理装置１０は、ダイ９自体に投影される光パターンの部分が無視できるように、記録された画像５５にダイ９を覆い隠すためのマスク５１を適用することが望ましい。

さらに、セクション１１２において、処理装置１０は、記録された画像５５の光源を処理して、薄板３の表面３１、３２によって表される背景からレーザ光パターンを識別する。記録された光パターン５６は、このようにして取得される。

処理装置１０は、セクション１１３において、ポイントクラウド５７を取得するため該記録されたパターン５６を処理するように構成される。

処理装置１０の別のセクション１１４は、処理するデータ量を減らすため、ポイントクラウド５７のポイントをサンプリングするように構成される。複数のサンプル５８が取得され、セクション１１４における再度の再アセンブリ工程の後、ニューラルネットワークを有する別のセクション１１５に入力される。

サンプル５８は、ランダムに選択されてよい。いずれの場合も、サンプルは望ましくはダイ９上の薄板３の表面３１、３２の領域３００か、望ましくはダイ９から２０ミリメートルの距離で、領域３００でサンプルを選択することにより、より高い測定精度及び早い測定動作速度が得られる。

サンプル５８の数は、２００から３００まで可変であるのが望ましい。

ニューラルネットワーク１１５は、入力されたポイントの構成に基づき、すなわち、入力として供給される複数のサンプル５８に従って曲げ角度を検出することができる。

ニューラルネットワーク１１５は、使用前にポイントクラウドのサンプルから曲げ角度を提供するよう学習されていなければならず、すなわち、適切な量の構成を前もって処理していなければならない。

一般に、ニューラルネットワーク１１５は、解決すべき問題の線形化を示唆することができる。このような線形化によって、以前には検討されたことのない新規なケースが、学習工程中にすでにチェックと立証が行われた解決領域に属する統計的な可能性を表す。数値モデルを一度学習すると、自律的に再構築可能であるためニューラルネットワークはポイントの構成と曲げ角度との間の対応を選ぶデータベースにアクセスする必要がないので、この結果は本質的にデータ量を圧縮することが可能である。

この学習データがさらにサンプリングされ、すなわち、ニューラルネットワークが補間により残りのデータを再構築できるため、保存するデータ量が小さくなる。この場合、複数のポイントクラウドサンプルの構成のうち、全ての可能な構成ではなく、一部のみが学習工程中に保存される。そのため、ニューラルネットワーク１１５は入力変数（ポイントクラウドの複数のサンプル）と出力変数（曲げ角度）との間の関係を学習し、以前には全く発見されたことのないポイント構成だけでなく、すでに発見されているが画像データベースを利用可能とする必要のないものも再生可能であることが実証されている。さらに、ポイントクラウドを用いて作業することに、距離計算に基づく測定ストラテジー（２本の線の間の角度等）の場合に発生するような画像の歪み問題を解決するアルゴリズムは必要ない。

ニューラルネットワーク１１５からの出力時の曲げ角度６０はセクション１１６に入力され、セクション１１６は曲げ角度６０が所望の測定角度値と等しいか否かをチェックする。チェックが否定を示す場合には、所望の測定角度値に達するまで、すなわち、チェックオペレーションが肯定になるまで薄板３の曲げ角度測定を次の時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎで繰り返し、チェックオペレーションが否定を示す場合は常に、セクション１１６は制御セクション１１０に、記録手段を制御し、光源４２から生じる光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を新たに記録するよう通知する。セクション１１６はまた、ニューラルネットワーク１１５から出力されたデータのコヒーレンスもチェックすることが望ましく、コヒーレンスチェックオペレーションとチェックオペレーションの両方の結果が肯定の場合、測定値２００がユーザに送られる。

処理装置１０は次のように動作する（図９）。

薄板３の表面３１、３２の一方または両方の上の光パターンの投影を制御する第１工程Ａと、時刻Ｔｒｅｇ１において薄板３の曲げ動作中に光パターン投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録する工程Ｂとがある。

次に、記録された画像５５においてダイ９を覆い隠すためのマスク５１を適用する工程Ｃと、薄板３の表面３１、３２で表されるバックグラウンドからレーザ光パターンを識別して、記録された光パターン５６を取得できるようにする工程Ｄとがある。

次に、記録された光パターン５６をポイントクラウド５７に変換する工程Ｅと、複数のサンプル５８を取得するためポイントクラウド５７をサンプリングするその後の工程Ｆと、サンプルを再構成する工程がある。

工程Ｇでは、複数の再構成されたサンプル５８をニューラルネットワークが処理して、該複数の再構成されたサンプル５８に対応する曲げ角度６０を特定する。

曲げ角度６０のコヒーレンスは、次の工程Ｈ中にチェックすることが望ましく、肯定の結果（Ｙｅｓ）の場合、曲げ角度の値６０は次の工程Ｌの出力であり、否定の結果（Ｎｏ）の場合、工程Ｇが再開する。

工程Ｌでは、時刻Ｔｒｅｇ１において取得された曲げ角度の値６０が所望の角度か否か評価するチェック工程があり、肯定の評価（Ｙｅｓ）の場合、測定方法は終了し、否定の評価（ＮＯ）の場合、時刻Ｔｒｅｇ１から時間間隔Ｔｄ後の次の時刻Ｔｒｅｇ２で曲げ角度をもう一度測定し、すなわち、測定方法が工程Ｂから再開するか、または薄板３の表面３１、３２の一方または両方の上の光パターンの投影も連続でなく不連続の場合、測定方法は、光パターンの投影を制御することにより、工程Ａから再開する。

工程Ｌでは、時刻Ｔｒｅｇ２において取得された曲げ角度の測定値６０が所望の角度か否か評価する新しいチェック工程があり、肯定の評価（Ｙｅｓ）の場合、測定方法は終了し、否定の評価（ＮＯ）の場合、時刻Ｔｒｅｇ２の時間間隔Ｔｄ後の次の時刻Ｔｒｅｇ３でもう一度曲げ角度を測定し、すなわち測定方法が再び工程Ｂまたは工程Ａから再開する。

測定方法は、工程Ｌにおいて、得られた測定値が所望であるため測定値２００をユーザに送信することをチェックするまで、次の時刻Ｔｒｅｇ３…Ｔｒｅｇｎにおいて継続する。

Claims (15)

1. 処理装置（１０）と、薄板（３）の少なくとも一方の側（３１、３２）の上に光パターン（５２）を投影する光源（４２）を有する少なくとも１つのセンサ（４）と、薄板の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影画像を記録するのに適した記録手段（４１）と、を備える薄板（３）の曲げ角度の測定装置（２）において、
   前記処理装置（１０）は、薄板（３）の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻（Ｔｒｅｇ１；Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において画像を記録する前記記録手段を制御するように構成され、前記処理装置（１０）は、記録した画像（５６）をポイントクラウド（５７）に変換可能で、曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウド（５７）に関連させるように構成されたニューラルネットワーク（１１５）を有し、前記処理装置（１０）は、前記曲げ角度値（６０、２００）が薄板の所望の曲げ角度値と等しいか否かをチェックする（１１６）ように構成され、チェックオペレーションで否定が示される場合、薄板（３）の曲げ動作中、装置が薄板の曲げ角度値の所望の測定値に達するまで、ゼロに等しくない時間間隔（Ｔｄ）をあけて複数の連続する時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）で画像を記録する前記記録手段を駆動するように構成され、前記時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）のそれぞれにおける前記処理装置は、記録した画像（５６）をポイントクラウド（５７）に変換可能で、前記ニューラルネットワーク（１１５）は、前記時刻のそれぞれにおいて常に薄板の曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウド（５７）と関連させるように構成されることを特徴とする薄板の曲げ角度の測定装置。
2. 前記処理装置（１０）は、前記ポイントクラウド（５７）をサンプリングし、入力内の複数のサンプル（５８）をニューラルネットワーク（１１５）に送るように構成され、前記ニューラルネットワーク（１１５）は、曲げ角度値（６０、２００）を前記サンプル（５８）に関連させるのに適していることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
3. 前記光源（４２）は、複数の傾斜線を有する光パターン（５２）を投影するように構成されることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
4. 前記光源（４２）は、２本の傾斜線を有する光パターン（５２）を投影するように構成されることを特徴とする請求項３記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
5. 前記処理装置（１０）は、前記記録手段（４１）によって記録された画像（５５）の光閾値を処理して、薄板（３）によって表される背景から光パターン（５６）を識別できるように構成されることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一つにおいて定義される薄板（３）の曲げ角度の測定装置（２）を備えるプレスブレーキ機（１）。
7. 金属薄板（３）を曲げるためのダイ（９）を有し、前記処理装置（１０）は前記ダイ（９）を覆い隠すように構成され、前記ダイ（９）に対して記録手段（４１）により記録された光パターン（５５）の部分を無視できるようにすることを特徴とする請求項６記載のプレスブレーキ機。
8. 薄板（３）の少なくとも一方の側の上に光パターン（５２）を投影する工程（Ａ）と、薄板（３）の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影に関する画像（５５）を記録する工程（Ｂ）とを含む薄板（３）の曲げ角度の測定方法において、
   前記記録工程は、薄板（３）の曲げ動作中に少なくとも1回の時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において行われ、前記方法は、記録された画像をポイントクラウド（５７）に変換する工程（Ｅ）と、ニューラルネットワーク（１１５）の適用（Ｇ）により曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウドに関連させる工程と、薄板の曲げ角度値（６０、２００）が薄板の所望の曲げ角度値に等しいか検証する工程（Ｌ）と、前記検証工程が否定（ＮＯ）である場合に画像を記録する工程とを有し、記録された画像をポイントクラウド（５７）に変換する工程（Ｅ）と、ニューラルネットワーク（１１５）の適用（Ｇ）により曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウドに関連させる工程とを、薄板（３）の曲げ動作中、薄板の所望の曲げ角度値に達するまで、ゼロに等しくない異なる時間間隔（Ｔｄ）をあけてその後の時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）で繰り返すことを特徴とする薄板の曲げ角度の測定方法。
9. 複数のサンプル（５８）を取得するために前記ポイントクラウドをサンプリングする工程（Ｆ）と、前記曲げ角度値（６０、２００）を取得するため前記複数のサンプル（５８）にニューラルネットワーク（１１５）を適用する工程とを含むことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
10. 投影する光パターンが、複数の傾斜線を有することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
11. 投影する光パターンが、２本の傾斜線を有することを特徴とする請求項１０記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
12. 前記記録工程の後、前記記録手段により記録された画像（５５）の光閾値を処理する工程（Ｄ）を含み、薄板によって表される背景から光パターン（５６）を識別することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
13. 薄板の曲げ工程はダイ（９）の適用により実行され、前記方法は、光閾値の処理工程（Ｄ）の前にダイ（９）を覆い隠す工程（Ｃ）を含むことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
14. サンプリングされたポイントクラウドの特定の構成のみを保存するニューラルネットワーク（１１５）の学習工程を含み、前記学習工程は光パターンの投影工程に先立つことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
15. ニューラルネットワーク（１１５）により出力に提供されたデータのコヒーレンスを制御する工程（Ｈ）を含み、その後に前記データをユーザに送信することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。

Images