JP2019504768A - 機械のモニタリング方法およびその方法を用いる安全デバイス - Google Patents

Abstract

【解決手段】第１の機械部品(20)は、動作方向の先端となり、動作平面(34)を画定するエッジ(32)を有し、前記エッジ(32)、ワークピース(30)の少なくとも一部、および前記エッジ(32)と第２の機械部品(24)との間の保護領域(44)の複数の空間分解画像(50)を記録する、複数の画素を有するイメージセンサ(40)と、前記取得された複数の画像(50)に基づいて前記ワークピース(30)に対する前記第１の機械部品(20)の前記加工動作(28)の速度(V)を取得するために、前記イメージセンサ(40)に連結された画像処理ユニット(46)と、前記画像処理ユニット(46)に連結されており、前記加工動作(28)の前記取得された速度(V)を基準速度(R)と比較し、前記取得された速度(V)が、前記基準速度(R)から逸脱している場合、前記加工動作(28)を停止するように構成された制御ユニット(48)と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、２つの機械部品が互いに向かって移動する曲げプレス、プレスブレーキ、スタンプマシン、または切断機械のモニタリング方法に関する。しかし、本発明はこれに限定されず、同様に、接触せずに機能し、ともに移動する保護デバイスを使用して事故を防止できる他の機械に使用することもできる。したがって、本発明は、曲げプレス、プレスブレーキ、スタンプマシン、または切断マシン用の安全デバイスに関する。

本発明は特に、機械のモニタリング方法であって、第１の機械部品は、ワークピースを機械加工するために第２の機械部品に向かう加工動作を行い、第１の機械部品は、動作平面を画定する先端エッジを動作方向に有し、本方法は、複数の画素を有する複数の画像であって、それぞれの画像が、エッジ、ワークピースの少なくとも一部、およびエッジと第２の機械部品との間の保護領域の空間分解表示を有する、画像を取得するステップを含む方法に関する。

本発明は特に、機械用安全デバイスであって、第１の機械部品は、ワークピースを機械加工するために第２の機械部品に向かう加工動作を行い、第１の機械部品は、動作平面を画定する先端エッジを動作方向に有し、安全デバイスは、エッジ、ワークピースの少なくとも一部、およびエッジと第２の機械部品との間の保護領域の複数の空間分解画像を記録するための、複数の画素を有するイメージセンサを備える、安全デバイスにさらに関する。

このような方法およびこのような安全デバイスは、例えば特許文献１から公知である。

ワークピースを機械加工する公知の方法は、曲げ加工または折り曲げ加工であり、ワークピースの機械加工は本質的に、ツールがマトリックスに押しつけられるように行われる。ツールとマトリックスとの間の中間空間は典型的に、操作者の体の一部がツールとマトリックスとの間の開いた隙間に入るのを防止するために、ツールの下方移動の間、カメラに基づく保護システムによりモニタリングされる。

カメラに基づく保護システムにおいては、保護ゾーンは典型的には、ツールとマトリックスとの間をモニタリングされ、この保護ゾーンは、意図されない安全のための遮断を避けるために垂直方向における下方移動の間縮む。しかし、段階的に起こる保護ゾーンの減少および／または機能停止の間、これに応じてツールのオーバーラン移動は、操作者の必要とされる安全性を確保するために防がれる。したがって、ツールの速度は、典型的には、対応するオーバーラン移動を減少させ、操作者の安全性を確保するために、ワークピース領域において低下させられる。しかし、ツールの下方移動の間の速度低下により機械の生産性全体が減少するため、対応する制動手順はできるだけ遅く開始されるべきである。

ツールの低下速度を保証するために、ツールの位置は通常、インクリメンタルエンコーダから周期的に取得され、別個のプロセッサで処理される。次の処理サイクルでは、このようにして確認された位置および処理データは次に制御モジュールに出力され、制御モジュールはそれぞれのずれがあった場合にツールの移動を停止させる。

欧州特許第２ ５５３ ３１２号明細書

このように構成されたモジュール式安全デバイスは、比較的長い反応時間が、周期的な取得、処理、および出力手順による結果であり、したがって、それに応じて個々のモジュールの性能に高い要件が課されるという欠点を有する。さらに、機械の生産性は、それに応じてモジュール式安全デバイスの全反応時間により決定され、制限される。最後に、対応する高性能インクリメンタルエンコーダを有するこのようなモジュール式安全デバイスは、技術的に複雑で費用がかかるため、加工動作の間のツールの速度モニタリングのための出費はそれに応じて増加する。

したがって、本発明の目的は、機械および機械用安全デバイスのモニタリング方法を提供することであり、機械部品の移動は、短い反応時間で、かつ技術的出費ほとんどなしにモニタリングすることができる。

この目的は、冒頭に述べた機械のモニタリング方法において、取得された複数の画像に基づいてワークピースに対する第１の機械部品の加工動作の速度を取得するステップと、加工動作の取得された速度を基準速度と比較するステップと、取得された速度が基準速度から逸脱している場合、加工動作を停止するステップとによって達成される。

この目的はさらに、冒頭に述べた機械用安全デバイスにおいて、取得された複数の画像に基づいてワークピースに対する第１の機械部品の加工動作の速度を取得するために、イメージセンサに連結された画像処理ユニットによって、かつ画像処理ユニットに連結されており、加工動作の取得された速度を基準速度と比較し、取得された速度が基準速度から逸脱している場合、加工動作を停止するように構成された制御ユニットによって、達成される。

複数の取得された画像に基づいてワークピースに対する第１の機械部品の加工動作の速度が決定されるため、第１の機械部品の位置を決定する技術的に複雑なインクリメンタルエンコーダはほぼ省くことができ、したがって、加工動作の速度を決定する技術的出費はほぼ減少する。加えて、取得されたデータは、異なるモジュールによって周期的に入力され、処理されず、したがって反応速度は故障の場合に実質的に低下するため、取得および処理の速さは、取得された速度と基準速度との比較により実質的に低下する。したがって、モニタリングされるマシンの機械部品の動作は、減少した反応時間にて、技術的出費ほとんどなしに確実に取得することができる。

したがって、本発明の目的は完全に達成される。

本発明の改良形態では、加工動作の間の速度は、第１の機械部品のエッジの所定の位置と加工動作の終点との間で取得される。この場合、速度がそれに応じて、加工動作の終点から第１の機械部品までの所定の距離から取得およびモニタリングが開始されることが好ましい。第１の機械部品とワークピースとの間の開いた隙間が小さくなる場合、これにより第１の機械部品の低下速度が保証でき、したがって、それに応じてオーバーラン移動を防ぐことができる。

この改良形態において、第１の機械部品のエッジの所定の位置は光学測定バリアにより決定されることが好ましい。この場合、光学測定バリアが先端光学測定バリアとして設計されており、この先端光学測定バリアは、ワークピースからエッジまたは第１の機械部品までの対応する距離において割り込まれ、それにより所定の距離にて速度測定を始動する場合、特に好ましい。

このように、予め決定された開いた隙間からの第１の機械部品の速度の安全対策は、技術的出費ほとんどなしに確実に保証することができる。

本発明の好ましい改良形態では、加工動作の速度は、第１の機械部品のエッジの所定の位置と加工動作の終点との間で連続的に低下する。ある特定の改良形態では、加工動作の速度は第１の機械部品の制動手順により低下し、制動手順を開始してから加工動作の速度が取得され、安全なものとされる。

このように、第１の機械部品のオーバーラン移動は、低下速度によりワークピースまでの距離が縮むにつれて減少することができ、これにより操作者の安全性を高めることができる。

本発明の好ましい改良形態では、保護領域は、加工動作の所定の位置と終点との間の加工動作中、エッジとワークピースとの間の距離に応じて縮む。換言すれば、ワークピースに隣接する個々の保護ゾーンは、エッジとワークピースとの間の距離に応じて動的に機能停止される。

このようにして、加工動作の意図しない停止を防止することができる。

好ましい改良形態において、ワークピースに対する第１の機械部品の加工動作の速度取得は、光学測定バリアの割り込みを介して個々の保護ゾーンを機能停止することによる保護領域の段階的縮小と一緒に開始される。

したがって、必要とされる速度モニタリングおよび速度低下によるオーバーラン移動の対応する減少は、保護領域縮小の始動により始まる。

本発明の好ましい改良形態では、基準速度は予め設定ステップにおいて設定される。

したがって、基準速度が個別に適合および設定され、第１の機械部品の速度は、必要な要件に応じてモニタリングし保証することができる。

あるいは、ワークピースに対する第１の機械部品の動作の速度が出費ほとんどなしに保証できるように、機械の起動前に基準速度が予め決定される。

本発明の好ましい改良形態では、加工動作の速度は、取得された画像に基づく速度分布としての第１の機械部品のエッジの位置の関数として決定され、速度分布は基準速度分布と比較される。基準速度分布は、この場合、複数の距離−時間値の対により規定され、ある特定の改良形態では、２つの距離−時間値の対間の直線により規定されることが好ましい。

このように、ワークピースに対する第１の機械部品の加工動作の速度は、各位置をモニタリングされ、それに応じて安全対策を講じることができる。

好ましい改良形態では、第１の機械部品のエッジの位置は、ワークピースまでの距離として取得される。

したがって、第１の機械部品の速度は、第１の機械部品のエッジとワークピースとの間の開いた隙間の大きさに応じて低下することができ、それに応じて低下速度が取得できる。

本発明の改良形態では、第１の機械部品の加工動作は、取得された速度が基準速度よりも大きい場合、停止される。

このように、ワークピースに対する第１の機械部品の速度を制限することができ、したがって、加工動作の遮断時の第１の機械部品のオーバーラン移動はそれに応じて制限され、これにより操作者の安全性が高まる。

本発明の改良形態では、エッジと第２の機械部品との間のモニタリング領域としての保護領域は、第１の機械部品（２０）のエッジから離間されており、エッジから保護領域までの距離は可変的に調整可能である。

このように、保護領域の距離は製造の対応する要件に個々に適合することができ、この距離は、加工動作の可能な限り高い速度を実施することができ、かつ高速でワークピースに近づくことができる最小限のものとして選択することができ、したがって距離は、安全性に関連しない遮断およびツールのくずが蓄積したことによる遮断を避けるためにより大きなものとして選択することができる。したがって、保護領域の個々の製造に適合されたモニタリングが可能である。

本発明の好ましい改良形態では、第１の機械部品および／またはワークピースの異なる位置が、複数の画像のパターン認識に基づいて決定され、加工動作の速度は、取得された位置の時間差および空間差に基づいて取得される。この場合、加工物の上エッジは、グレースケール画像のエッジ検出アルゴリズムにより取得されることが好ましい。

このように、エッジとワークピースとの間の空間距離、したがって加工動作の速度は、高分解能で取得することができ、したがって、加工動作の速度の正確な決定が可能である。

好ましい改良形態では、この場合、第１の機械部品および／またはワークピースの位置は、複数の画像の認識パターン間の補間に基づいて取得される。この場合、特に放物線補間が実施される。

したがって、１画素未満の空間分解能での第１の機械部品および／またはワークピースの位置取得が可能である。

好ましい改良形態では、異なる位置の測定値および加工動作の速度の測定値はローパスフィルタによりフィルタリングされる。

したがって、異なる位置および速度の取得中の干渉を低減することができる。

好ましい改良形態では、複数の画像における第１の機械部品および／またはワークピースの異なる位置が、個々の画素信号に基づいて取得され、加工動作の速度は、画素信号の時間差に基づいて、かつ対応する画素の距離に基づいて確認される。この場合、特に、対応する画素の最初の割り込み時間が保存され、加工動作の速度は、２画素間の距離と、関連する信号割り込みの時間差との除算を介して確認される。

このように、加工動作の速度は、技術的出費ほとんどなしに画像データに基づいて確認することができる。

特定の改良形態では、この場合、第１の機械部品および／またはワークピースの位置は、個々の画素信号の固定閾値に基づいて取得される。

したがって、第１の機械部品および／またはワークピースの位置は、技術的出費ほとんどなしに個々の画素信号に基づいて確実に取得することができる。

本発明の好ましい改良形態では、複数の画像が所定の時間間隔で取得される。

このように、加工動作の速度は、技術的出費ほとんどなしにかつ確実に確認することができる。

本発明の好ましい改良形態では、複数の画像が複数の画素を有するイメージセンサにより取得される。

このように、加工動作の速度取得は、技術的出費ほとんどなしに可能である。

本発明の好ましい改良形態では、保護領域は、発光装置により照らされ、イメージセンサに投影される。この場合、保護領域は発光装置とイメージセンサとの間に配置されることが好ましい。

このように、保護領域の確実なモニタリングおよび加工動作の速度の確実な決定は、技術的出費ほとんどなしに可能である。

好ましい改良形態では、イメージセンサは、第１の機械部品とともに移動するものとして移動する。この場合、イメージセンサは、第１の機械部品に機械的に固定して接続されることが好ましい。

このように、イメージセンサの光学的配列は技術的出費ほとんどなしに可能であり、したがって、保護領域の確実な取得が加工動作の間可能である。

概して、本発明の方法および本発明の安全デバイスによって、ワークピースに対する第１の機械部品の速度の確実な決定を可能とし、したがって、短い反応時間にて技術的出費ほとんどなしにオーバーラン移動の確実な防止を可能にするため、操作者の安全性を概して確保することができる。

上述の特徴および以下で説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱せずに、指定される組み合わせそれぞれにおいてのみではなく、他の組み合わせまたは単独でも適用可能であることは言うまでもない。

安全デバイスを備えた曲げプレスの模式図を示す。 図１の曲げプレスの機械部分の制動ランプを説明する図である。 図１の曲げプレスの保護領域の画像の模式図を示す。 図１の曲げプレスのモニタリング方法を説明する模式的フローチャートを示す。

本発明の実施形態は、図面に示されており、以下の記述でより詳細に説明される。

図１において、曲げプレスは、安全デバイス用の好ましい機械としてその全体が図示されており、全体を１０で示される。本発明の実施形態による安全デバイス１２は曲げプレス１０で使用され、曲げプレス１０の加工シーケンスにおける操作者の傷害を防止する。本発明による安全デバイス１２の使用は、曲げプレスに限定されるものではなく、むしろ一般的なプレス、および２つの機械部品が、例えば、打ち抜き加工および切断マシンにおいて互いに向かう加工動作を実行する他のマシンでも利用することができる。

曲げプレス１０は、この場合は上部機械部品である第１の機械部品１４と、第２の下部機械部品１６とを有する。第１の機械部品１４は、上部ツール２０、例えば曲げスタンプが配置される上部梁１８を有する。第２の機械部品１６は、下部ツール２４、例えば、マトリックスが配置される下部梁２２を有する。第１の機械部品１４は、駆動装置２６を介して矢印２８の方向へ加工動作を実行できる。上部ツール２０（曲げスタンプ）および下部ツール２４（マトリックス）はともに、プレス成形ツールを形成し、これを使用してワークピース３０を機械加工および／または形成することができる。ワークピース３０は一般に、金属シート、すなわち金属部品である。

上部ツール２０は、先端エッジ３２を有する。先端エッジ３２は、加工動作２８の結果として動作平面３４を確定する。動作平面３４内への物体の侵入、例えば、操作者の手の侵入は、特に上部ツール２０が下部ツール２４近傍まで既に近づいている場合、危険な状況を表す。安全デバイス１２は制御ユニット３６も備えるが、安全な低下速度に達するまで、または上部ツール２０とワークピース３０との間の開いた隙間が所定の値を下回るまで、上部ツール２０の動作の防止の目的で使用される。遮断した場合に上部ツール２０のオーバーラン移動を制限し、ひいては危険な状況下において操作者の安全性を確保するために、この低下速度を超えてはならない。

安全デバイス１２は、発光装置３８およびイメージセンサ４０を有する。発光装置３８およびイメージセンサ４０はそれぞれ、ここでは上部梁１８に固定されている。発光装置３８およびイメージセンサ４０は、上部梁１８に連結されているため、上部ツールの加工動作とともに一緒に移動する。あるいは、光センサ３８およびイメージセンサ４０は、下部ツール１６または曲げプレス１０のフレームに連結されていてもよい。
発光装置３８は光線４２を生成し、光線４２は上部ツール２０の先端エッジ３２に平行に延び、イメージセンサ４０を照らす。したがって、発光装置３８およびイメージセンサ４０は光バリアを形成し、この光バリアにより、下部ツール２４に対する上部ツール２０の位置を取得し、下部ツール２４に対する上部ツール２０の加工動作２８の速度を取得するために、保護領域４４が上部ツール２０と下部ツール２４との間に形成される。

イメージセンサ４０は、複数の画素を有し、所定の時間パターン中に複数の空間分解画像を取得する。この画像はそれぞれ、上部ツール２０のエッジ３２と、ワークピース３０の少なくとも一部とを示し、および／または含む。空間分解画像はさらに、上部ツール２０と下部ツール２４との間の保護領域４４を含む。

発光装置３８は光源を有し、この光源はある特に好ましい実施形態においてはいわゆるパワーＬＥＤである。しかし、原則的に、発光装置はさらに、レーザダイオード、蛍光灯、ハロゲンランプ、または別の光源を有することもできる。
複数の画素を有するイメージセンサ４０は、図３に模式的に示されているように、マトリックスタイプの画素構成を有するイメージセンサであることが好ましい。イメージセンサ４０は、対数トランスデューサ特性曲線を有するＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。イメージセンサ４０は、エッジ３２、保護領域４４およびワークピース３０の一部の適切なイメージングを保証するためにイメージング光ユニットを有することができる。

安全デバイス１２はさらに、制御ユニット３６を備える。制御ユニット３６は、発光装置３８およびイメージセンサ４０から離して配置することができる。あるいは、制御ユニット３６は、発光装置３８および／またはイメージセンサ４０に完全に、または部分的に組み込むこともできる。制御ユニット３６は画像処理ユニット４６を有する。この画像処理ユニット４６は、イメージセンサ４０に連結されており、イメージセンサ４０により記録される複数の画像を分析し、したがって、画像に基づいて下部ツール２４に対する上部ツール２０の位置を決定し、下部ツール２４に対する上部ツール２０の加工動作２８の速度を決定するために使用される。
イメージセンサ４０の画像分析は、この場合、以下で説明するように、パターン認識に基づいて、またはイメージセンサ４０の画素の個々の画素信号に基づいて行われることが好ましい。分析ユニット４６は、下部ツール２４に対する上部ツール２０の速度を、上部ツール２０の位置の関数としての速度分布として、ならびに／またはエッジ３２と、ワークピース３０および／もしくは下部ツール２４との間の距離の関数として決定する。このような速度分布の例を図２に模式的に示す。

分析ユニット４６および制御回路４８は制御ユニット３６の一部である。分析ユニット４６は、下部ツール２４に対する上部ツール２０の決定された速度分布および／または取得された速度を、上部ツール２０のそれぞれ位置の関数として、および／または下部ツール２４から上部ツール２０までの距離の関数として制御回路４８に送信する。制御回路４８は、加工動作２８の速度を、加工動作２８の基準速度または加工動作２８の基準速度分布と比較する。加工動作２８の取得された速度が、加工動作２８の基準速度から逸脱している場合、特に、加工動作２８の速度が基準速度よりも大きい場合、対応する制御信号は、制御回路４８から駆動装置２６に送信され、それに応じて上部ツール２０の加工動作２８は停止する。

加工動作２８の間、ワークピース３０近傍の保護領域４４の保護ゾーンは、下部ツール２４に対する上部ツール２０の距離が縮むにつれて機能停止され、ワークピースまたは他の物体、例えば、ワークピースチップが対応する保護ゾーンに割り込むことによる、加工動作２８の意図されない中断が防止される。エッジ３２とワークピース３０との間の距離が縮むにつれ、保護ゾーンは段階的にだんだんと機能停止する。加工動作２８の速度は、保護のための遮断の場合に上部ツール２０またはエッジ３２のオーバーラン移動を減少させるかまたは制限し、したがって操作者の安全性を確保するために同時に低下させられる。したがって、加工動作２８の速度は、第１の保護ゾーンの機能停止により低下し、好ましくは線速度曲線を用いて低下する。下部ツール２４に対する上部ツール２０の速度のモニタリングは、第１の保護ゾーンの機能停止により開始される。上部ツール２０の対応する位置および／または下部ツール２４から上部ツール２０までの距離は、ワークピース３０による先端測定ビームへの割り込みにより取得され、したがって、第１の保護ゾーンは機能停止され、速度モニタリングが開始される。加工動作２８の速度は、保護領域４４の最後の保護ゾーンの機能停止により、加工動作２８の所定の速度（好ましくは１０ｍｍ／秒以下である）に達するように低下される。

速度低下または制動ランプの開始点の領域における速度のモニタリングにより、エッジ３２に対するワークピース３０のクランプ点、すなわち、上部エッジの位置を確認することもできる。基準速度分布は、加工動作２８の速度低下の開始点または制動ランプの開始点を規定し、ワークピース３０上の物体、例えば、置かれている手を有する加工動作２８の測定速度分布とは異なる。測定された速度分布が基準分布から逸脱している場合、それに応じて加工動作２８は停止または中断される。このように、インクリメンタルエンコーダ、したがって、それに対応して取得した位置値を用いたクランプ点モニタリングはほぼ省くことができる。

基準速度分布は、一旦設定ステップにおいて設定または決定される。最も単純な場合、基準速度分布は、直線によって接続される２つの距離−速度値の対により規定される。このような値の対は、互いからの最大距離を有することが好ましく、速度直線または制動ランプの終点を形成することが好ましい。基準速度分布におけるエッジ３２の位置は、クランプ点、この場合、すなわち、ワークピース３０の上部エッジからエッジ３２までの距離を表すため、エッジ３２とワークピース３０との間の開いた隙間に等しい。位置の設定、または距離パラメータは、１ｍｍ／秒の速度では０．１ｍｍ刻みで行われることが好ましい。あるいは、その設定は予め決められ、分析ユニット４６のメモリに保存することができる。

特定の一実施形態において、エッジ３２に対する保護領域４４の距離は調整可能なものとして設計することができる。この場合、使用者は、それに応じて、保護ゾーンが機能停止するエッジ３２の位置を確定することができる。上部ツール２０のエッジ３２から保護領域４４までの距離は、この場合自由に選択することができ、１．６ｍｍ〜４ｍｍの距離の間０．４ｍｍ刻みで設定されることが好ましい。したがって、ツール３２から保護領域４４までの距離は、それに応じた加工動作２８の速度に対して設定することができる。加工動作２８の速度は、小さな距離または制動ランプをより急勾配なものとして選択することができる場合はより高く選択することができ、距離がより大きい場合は、より低いものとして選択しなければならないか、またはより緩やかな勾配を有していなければならない。

図２は、エッジ３２の位置の関数として加工動作２８の速度Ｖの図を模式的に示す。加工動作２８の速度Ｖは、加工動作の開始時である開始点ｄ_０から、最大速度Ｖ_ｍａｘで一貫して位置ｄ_１まで延びている。位置ｄ_１では、加工動作２８の速度が低下する。位置ｄ_２では、ワークピース３０の領域における保護ゾーンの機能停止が、ワークピース３０による先端測定ビームの割り込みにより始動または開始される。加工動作２８の速度Ｖは、位置ｄ_３まで好ましくは直線的に低下する。位置ｄ_３では、保護領域４４の最後の保護ゾーンが機能停止し、速度Ｖは、１０ｍｍ／秒以下である値Ｖ_１を有する。位置ｄ_３を越えた後、加工動作２８の終点に達し、その終点ではエッジ３２はワークピース３０に接触するため、加工動作２８の速度は、ゼロになるまで位置ｄ_４まで低下し、それに応じて上部ツール２０は静止する。

図２において、基準速度Ｒは、破線により模式的に示されており、ｄ_１からｄ_３までの間の各位置における基準速度Ｒは、加工動作２８の速度に対する許容可能な最大値を表す。加工動作２８の速度が基準速度を超える場合、加工動作２８は停止または中断されるため、上部ツール２０は静止する。したがって、必要とされる加工速度２８の低下は確実にモニタリングすることができ、緊急遮断の場合の対応するオーバーラン移動を制限することができる。

図２に示されているように、速度Ｖは直線的に低下することが好ましく、基準速度は２つの距離−速度値の対で規定されることが好ましい。

位置ｄ_１、ｄ_２およびｄ_３はそれぞれ、加工動作２８中、ワークピース３０からエッジ３２までの距離に対応する。

図３は、画像５０の簡略図であり、これはイメージセンサ１４により記録され、エッジ３２、ワークピース３０および下部ツール２４、さらに保護領域４４とともに上部ツール２０の画像全体を（各場合において、少なくとも部分的に）示す。図１から見る方向は、模式的に図３に示されている。イメージセンサ４０の画像５０は、複数の画素５２を有し、画素５２のほんのいくつかがここで模式的に示されている。イメージセンサ４０の複数の画像に基づいて、ワークピース３０に対するエッジ３２の位置、さらにワークピース３０に対するエッジ３２の加工動作２８の速度が取得され、特に制動手順の間、加工動作２８の速度をモニタリングし、それに対応して緊急遮断のためにオーバーラン移動を制限する。イメージセンサ４０は、発光装置３８により反対側から照らされ得るため、上部ツール２０のエッジ３２およびワークピース３０は画像４０の影を作る。

加工動作２８の速度をモニタリングし、クランプ点をモニタリングするために、ワークピース３０に対するエッジ３２の位置を位置の時間曲線から確認することができ、加工動作２８の速度は２つの異なるアルゴリズムにより確認することができる。

本発明の第１の実施形態によると、エッジ３２およびワークピース３０の位置は、個々の画素５２の画素信号に基づいて確認することができる。それぞれの画素信号が所定の閾値を下回った場合、エッジ３２およびワークピース３０の位置が取得される。換言すれば、エッジ３２およびワークピース３０の位置は、発光装置３８による照明のため上部ツール２０およびワークピース３０により作り出される影に基づいて取得される。

対応する影の画像により画素信号が最初に割り込まれると、割り込み時間が保存される。ワークピース３０に対するエッジ３２の加工動作２８の速度は、連続して割り込まれる２つの画素５２の距離と関連する割り込み時間の差との除算により計算することができる。この方法の時間分解能は、イメージセンサ４０の個々の画像の画像シーケンスに対応し、空間分解能は、イメージセンサ４０の画素５２のグリッドに対応する。

代替的実施形態によると、加工動作２８の速度を確認するためのエッジ３２およびワークピース３０の位置ならびに位置の時間曲線は、画像５０のグレースケール画像におけるパターン認識またはエッジ検出によって確認することができる。エッジ３２またはワークピース３０の位置は、放物線補間により確認されることが好ましい。加工動作２８の速度は、この場合、エッジ検出またはパターン認識から確認されたエッジ３２とワークピース３０との空間距離と、関連する画像の対応する時間差との除算を介して確認される。この方法の時間分解能は、イメージセンサ１４の記録された画像の時間間隔に対応し、放物線補間による空間分解能は、画素５２のグリッドよりも小さい。特定の一実施形態において、イメージセンサ４０の画像５０は、白黒ローパスフィルタによりフィルタリングされ、干渉を除去し、測定誤差を回避する。

図４は、実施形態に係る加工動作２８のモニタリング方法のフローチャートを示す。本方法は全体を６０で識別される。

本方法６０は、光学測定バリアが割り込まれる（ステップ６４）まで上部ツール２０が下に移動するステップ６２で始まる。光バリアが割り込まれるとすぐに、上部ツール２０の加工速度２８が制動され、同時に、保護領域４４の第１の保護ゾーンは機能停止する（ステップ６６）。制動手順の開始に伴い、またはその後、複数の画像５０がイメージセンサ４０により取得される。画像５０は、エッジ３２およびワークピース３０のそれぞれの表示を含む（ステップ６８）。ワークピース３０に対するエッジ３２または上部ツール２０の位置が決定され、ワークピース３０に対する上部ツール２０の加工動作２８の速度Ｖは、画像５０から決定される（ステップ７０）。

加工動作２８の速度Ｖは基準速度Ｒと比較され、これはステップ７２に示されるように、メモリ５４に保存される。加工動作２８の取得された速度Ｖが、基準速度Ｒよりも大きい場合、ステップ７４によると、緊急停止がトリガーされ、上部ツール２０の加工動作２８が停止される。

取得された速度Ｖが基準速度Ｒ以下であるとステップ７２にて確定された場合、ステップ７６では保護領域４４の最後の保護ゾーンが既に機能停止しているか、または基準速度分布Ｒの終わりにｄ_３で達しているかどうかを確認する。保護ゾーンの最後が機能停止しているか、または基準速度分布を越えている場合、本方法６０は終了する。保護領域４４の保護ゾーンがなお機能しているか、または速度基準分布を完全に越えていない場合、本方法はステップ６８に戻り、イメージセンサ４０によって１枚または複数枚のさらなる画像５０を取得する。

上部ツール２０の制動手順は、技術的な出費ほとんどなしにモニタリングすることができ、加工動作２８の最高速度は、本方法６０によって下部ツール２４に対する上部ツール２０のそれぞれの位置の関数として確認することができる。さらに、クランプ点、すなわち、ワークピース３０に対するエッジ３２の位置をモニタリングすることができる。クランプ点のモニタリングは、光学測定バリアの割り込みとともに開始され、加工動作２８の制動手順を開始してから、クランプ点のモニタリングが開始される。

Claims (17)

1. 機械（１０）のモニタリング方法（６０）であって、第１の機械部品（２０）は、ワークピース（３０）を機械加工するために第２の機械部品（２４）に向かう加工動作（２８）を行い、前記第１の機械部品（２０）は、動作平面（３４）を画定する先端エッジ（３２）を前記動作方向に有し、
   複数の画素（５２）を有する複数の画像（５０）であって、それぞれの画像が、前記エッジ（３２）、前記ワークピース（３０）の少なくとも一部、および前記エッジと前記第２の機械部品（２４）との間の保護領域（４４）の空間分解表示を有する、前記画像（５０）を取得するステップ（６８）と、
   前記取得された複数の画像（５０）に基づいて前記ワークピース（３０）に対する前記第１の機械部品（２０）の前記加工動作（２８）の速度（Ｖ）を取得するステップ（７０）と、
   前記加工動作の前記取得された速度（Ｖ）を基準速度（Ｒ）と比較するステップ（７２）と、
   前記取得された速度（Ｖ）が、前記基準速度（Ｒ）から逸脱している場合、前記加工動作（２８）を停止するステップ（７４）と
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記加工動作（２８）の間の前記速度（Ｖ）は、前記第１の機械部品（２０）の前記エッジ（３２）の所定の位置（ｄ_１）と前記加工動作（２８）の終点（ｄ_４）との間で取得されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の機械部品（２０）の前記エッジ（３２）の前記所定の位置（ｄ_１）は光学測定バリアにより決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記加工動作の前記速度は、前記第１の機械部品（２０）の前記エッジ（３２）の前記所定の位置（ｄ_１）と前記加工動作（２８）の前記終点（ｄ_４）との間で連続的に低下することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 前記保護領域（４４）は、前記所定の位置（ｄ_１）と前記終点（ｄ_４）との間の前記加工動作（２８）中、前記ワークピース（３０）から前記エッジ（３２）までの間の距離に応じて縮むことを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記基準速度（Ｒ）は、設定ステップにおいて予め設定されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記加工動作（２８）の前記速度（Ｖ）は、前記取得された画像（５０）に基づく速度分布としての前記第１の機械部品（２０）の前記エッジ（３２）の位置の関数として決定され、前記速度分布は基準速度分布と比較されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第１の機械部品の前記エッジ（３２）の位置は、前記ワークピース（３０）までの距離として取得されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１の機械部品（２０）の前記加工動作（２８）は、前記取得された速度（Ｖ）が前記基準速度（Ｒ）よりも大きい場合、停止されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記エッジ（３２）と前記第２の機械部品との間のモニタリング領域としての前記保護領域（４４）は、前記第１の機械部品（２０）の前記エッジ（３２）から離間されており、前記距離は可変的に調整可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第１の機械部品（２０）および／または前記ワークピース（３０）の異なる位置は、前記複数の画像（５０）のパターン認識に基づいて決定され、前記加工動作（２８）の前記速度（Ｖ）は、前記取得された位置の時間差および空間差に基づいて取得されることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記第１の機械部品（２０）および／または前記ワークピース（３０）の前記位置は、前記複数の画像の認識パターン間の補間に基づいて取得されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記複数の画像（５０）における前記第１の機械部品（２０）および／または前記ワークピース（３０）の異なる位置は、個々の画素信号に基づいて取得され、前記加工動作（２８）の前記速度（Ｖ）は、前記画素信号の時間差に基づいて、かつ前記対応する画素（５２）間の距離に基づいて確認されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記複数の画像（５０）は、所定の時間間隔で取得されることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記複数の画像（５０）は、複数の画素を有するイメージセンサ（４０）により取得されることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記保護領域は、発光装置（３８）により照らされ、前記イメージセンサ（４０）に投影されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 機械（１０）用の安全デバイス（１２）であって、第１の機械部品（２０）は、ワークピース（３０）を機械加工するために第２の機械部品（２４）に向かう加工動作（２８）を行い、前記第１の機械部品（２０）は、動作平面（３４）を画定する先端エッジ（３２）を前記動作方向に有し、
    前記エッジ（３２）、前記ワークピース（３０）の少なくとも一部、および前記エッジ（３２）と前記第２の機械部品（２４）との間の保護領域（４４）の複数の空間分解画像（５０）を記録する、複数の画素を有するイメージセンサ（４０）と、
    前記取得された複数の画像（５０）に基づいて前記ワークピース（３０）に対する前記第１の機械部品（２０）の前記加工動作（２８）の速度（Ｖ）を取得するために、前記イメージセンサ（４０）に連結された画像処理ユニット（４６）と、
    前記画像処理ユニット（４６）に連結されており、前記加工動作（２８）の前記取得された速度（Ｖ）を基準速度（Ｒ）と比較し、前記取得された速度（Ｖ）が、前記基準速度（Ｒ）から逸脱している場合、前記加工動作（２８）を停止するように構成された制御ユニット（４８）と、
    を含むことを特徴とする、安全バイス。

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