JP6952218B2 - 衝突防止の方法およびレーザマシニングツール - Google Patents
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Description
米国特許第5751584号には、加工の準備における、マシニングツール用の衝突チェックの方法が開示されている。駆動装置の制御による衝突防止については開示されていない。
− マシニング空間内の工作物を少なくとも1つの光センサでモニタするステップと、
− 工作物の画像を撮影するステップと、
− 工作物の画像の変化部位(change)を検出するステップと、
− 変化部位が工作物に対して直立状態のオブジェクトを含むかどうかを認識するステップと、
− 所定の切断プランおよび/またはレーザマシニングヘッドの現在の位置に基づいて、直立的なオブジェクトとレーザマシニングヘッドの間に衝突がないかをチェックするステップと、
− 衝突のリスクを認識した場合に、レーザマシニングヘッドを移動させるための駆動装置を衝突を防止するように制御するステップと、を含む。
− ある画像において、点から成りかつ切断輪郭の境界線と平行に位置する、少なくとも2つの形状を計算するステップであって、1つの形状は境界線の内側に位置し、1つの形状は境界線の外側に位置する、計算するステップと、
− 形状の点に従って画像画素を抽出するステップと、
− 各形状について画素輝度のヒストグラムを計算することによって、画像画素を正規化するステップと、
− ヒストグラムを、入力層、複数の内部層、および出力層を備える深層ニューラルネットワークに入力するステップと、
− 深層ニューラルネットワークを用いてヒストグラムを処理するステップと、
− 深層ニューラルネットワークによって変数を出力するステップと、
− 変数の値が閾値の第1の側にあることから、切断輪郭内のオブジェクトが傾斜しているかどうかを、または、変数の値が閾値の第2の側にあることから、切断輪郭内のオブジェクトが傾斜していないかどうかを、認識するステップ。
− 深層ニューラルネットワークによって、切断輪郭について、0,0から1,0までの範囲内の値を有する1つの浮動小数点変数を出力することと、
− 浮動小数点変数の値が0.5以上であることから、切断輪郭内のオブジェクトが傾斜しているかどうかを、または、浮動小数点変数の値が0.5未満であることから、切断輪郭内のオブジェクトが傾斜していないかどうかを、認識すること。
− 数値制御ユニットと、
− マシニング空間の少なくとも一部およびその中に配置されている工作物を撮影する少なくとも1つの光センサを有する、光センサ系と、
− 光センサ系に接続され工作物の変化部位を認識するためにセンサからのデータを処理するように構成されており、かつ、数値制御ユニットに接続されている、グラフィック処理ユニットと、を備え、
グラフィック処理ユニットは、変化部位が直立的なオブジェクトを含むかどうかを認識するように構成されており、
グラフィック処理ユニットおよび/または数値制御ユニットは、所定の切断プランならびに/またはレーザマシニングヘッドの現在の位置および/もしくは軌跡に基づいて、直立的なオブジェクトとレーザマシニングヘッドの間に衝突がないかをチェックするように構成されており、
数値制御ユニットは、衝突のリスクの認識が行われた場合に衝突を防止するように構成されている。
・ 右側カメラからの形状1200のヒストグラム(32個の値)
・ 左側カメラからの形状1200のヒストグラム(32個の値)
・ 右側カメラからの形状1202のヒストグラム(32個の値)
・ 左側カメラからの形状1202のヒストグラム(32個の値)
・ 右側カメラからの形状1204のヒストグラム(32個の値)
・ 左側カメラからの形状1204のヒストグラム(32個の値)
・ 右側カメラからの形状1206のヒストグラム(32個の値)
・ 左側カメラからの形状1206のヒストグラム(32個の値)
・ 右側カメラからの共起ヒストグラム(32×32=1024個の値)
・ 左側カメラからの共起ヒストグラム(32×32=1024個の値)
これは合計でニューラルネットワーク用の2304個の入力値となる。
・ 形状1200のヒストグラム(32個の値)
・ 形状1202のヒストグラム(32個の値)
・ 形状1204のヒストグラム(32個の値)
・ 形状1206のヒストグラム(32個の値)
・ 共起ヒストグラム(32×32=1024個の値)
これを合計すると、ニューラルネットワーク用の1152個の入力値となる。
Claims (18)
- レーザマシニングツール(100)のマシニング空間(106)内でのレーザマシニングヘッド(102)の衝突防止の方法であって、
− 前記マシニング空間(106)内の工作物(112)を少なくとも1つの光センサでモニタするステップと、
− 前記工作物(112)の画像を撮影するステップと、
− 前記工作物(112)の画像の変化部位を検出するステップと、を含み、
− 前記変化部位が前記工作物(112)に対して直立状態のオブジェクトを含むかどうかを認識することと、
− 所定の切断プランおよび/または前記レーザマシニングヘッドの現在の位置(1016)に基づいて、前記直立的なオブジェクトと前記レーザマシニングヘッド(102)の間に衝突がないかをチェックすることと、
− 衝突のリスクを認識した場合に、前記レーザマシニングヘッド(102)を移動させるための駆動装置を衝突を防止するように制御することと、を特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、測定点(704)が切断片(600;700)の切断輪郭(602)に沿って定められ、輝度および/または色値についてモニタされることを特徴とする方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、前記画像は時間をずらして撮影されることと、前記工作物(112)の時間的により早い画像に対する前記工作物(112)の画像の変化部位が検出されることと、を特徴とする方法。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の方法であって、前記変化部位の3Dオブジェクトはモデル化され、前記3Dオブジェクトと前記レーザマシニングヘッドの間に衝突がないかをチェックされることを特徴とする方法。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の方法であって、更に:
− ある画像において、点から成りかつ切断輪郭(602)の境界線と平行に位置する、少なくとも2つの形状(1202、1204)を計算するステップであって、1つの形状(1202)は前記境界線の内側に位置し、1つの形状(1204)は前記境界線の外側に位置する、計算するステップと、
− 前記形状(1202、1204)の前記点に従って画像画素を抽出するステップと、
− 各形状(1202、1204)について画素輝度のヒストグラムを計算することによって、前記画像画素を正規化するステップと、
− 前記ヒストグラムを、入力層、複数の内部層、および出力層を備える深層ニューラルネットワークに入力するステップと、
− 前記深層ニューラルネットワークを用いて前記ヒストグラムを処理するステップと、
− 前記深層ニューラルネットワークによって変数を出力するステップと、
− 前記変数の値が閾値の第1の側にあることから、前記切断輪郭(602)内のオブジェクトが傾斜しているかどうかを、または、前記変数の値が閾値の第2の側にあることから、前記切断輪郭(602)内のオブジェクトが傾斜していないかどうかを、認識するステップと、を特徴とする方法。 - 請求項5に記載の方法であって、2つの更なる形状(1200、1206)が計算され、前記切断輪郭(602)上に第1の更なる形状(1200)が位置し、前記切断輪郭(602)の内側の全エリアを第2の更なる形状(1206)が覆うことを特徴とする方法。
- 請求項5または6に記載の方法であって、画像画素を抽出する前記ステップの前に、前記レーザマシニングツール(100)の一部によって覆われていないのはどの画像画素かが判定され、前記判定のために、前記レーザマシニングツール(100)の前記一部の動的3Dモデルが提供され、前記レーザマシニングツール(100)からの実座標で更新され、見えている抽出されるべき画像画素が前記動的3Dモデルと前記画像の比較によって計算されることを特徴とする方法。
- 請求項5から7のいずれか1項に記載の方法であって、前記画像画素を正規化する前記ステップは、前記少なくとも2つの形状(1202、1204)について2Dヒストグラムを計算することを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の方法であって、前記認識は、前記工作物(112)の切断片の予め事前計算されたあり得る位置に基づくことを特徴とする方法。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の方法であって、切断片(600;700)が識別され、その位置がこの切断片(600;700)の既に計算されたあり得る位置と比較されることを特徴とする方法。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載の方法であって、前記レーザマシニングヘッド(102)が、その軌跡を利用して、前記変化部位を迂回することまたは停止することが見込まれることを特徴とする方法。
- マシニングすべき金属工作物を受け入れるためのマシニング空間(106)と、前記工作物をマシニングするためのレーザマシニングヘッド(102)と、を有する、数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、
数値制御ユニット(202、1012)と、
前記マシニング空間(106)の少なくとも一部およびその中に配置されている前記工作物(112)を撮影する少なくとも1つの光センサ(212)を有する、光センサ系と、
前記光センサ系に接続され前記工作物(112)の変化部位を認識するべく前記センサ(212)からのデータを処理するように構成されており、かつ、前記数値制御ユニット(202、1012)に接続されている、グラフィック処理ユニット(214)と、を備え、
前記グラフィック処理ユニット(214)は、変化部位が前記工作物(112)に対して直立状態のオブジェクトを含むかどうかを認識するように構成されていることと、
前記グラフィック処理ユニット(214)および/または前記数値制御ユニット(202、1012)は、所定の切断プランならびに/または前記レーザマシニングヘッドの現在の位置および/もしくは軌跡(1016)に基づいて、前記直立的なオブジェクトと前記レーザマシニングヘッド(102)の間に衝突がないかをチェックするように構成されていることと、
前記数値制御ユニット(202、1012)は、衝突のリスクの認識が行われた場合に衝突を防止するように構成されていることと、を特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。 - 請求項12に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、前記光センサ系は、少なくとも2つのまたは好ましくは少なくとも4つのカメラ(212)、好ましくはCMOSカメラを備えることを特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
- 請求項13に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、2つのカメラ(212)が提供され、それらの撮影エリア(302)は同じ方向に整列されていることと、第1のカメラ(212)の前記撮影エリア(302)は前記マシニング空間(106)の第1の半部を撮影することと、第2のカメラ(212)の前記撮影エリア(302)は前記マシニング空間(106)の第2の半部を撮影することと、を特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
- 請求項13または14に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、4つのカメラ(212)が提供されることと、2つのカメラ(212)の撮影エリア(302;402)は前記マシニング空間(106)の第1の半部を撮影することと、2つのカメラ(212)の撮影エリア(302、402)は前記マシニング空間(106)の第2の半部を撮影することと、前記2つのカメラ(212)は互いにずらされて各々配置されていることと、を特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
- 請求項12から15のいずれか1項に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、前記光センサ系は高速接続部によって前記グラフィック処理ユニット(214)に接続されていることを特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
- 請求項12から16のいずれか1項に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、前記グラフィック処理ユニット(214)はリアルタイムイーサネット接続部によって前記数値制御ユニット(202、1012)に接続されていることを特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
- 請求項12から17のいずれか1項に記載の数値制御式レーザマシニングツール(100)であって、前記カメラシステムおよび/または前記グラフィック処理ユニット(214)は、固有のカメラパラメータの第1の較正と、前記レーザマシニングツール(100)の座標系と比較した前記カメラ(212)の座標系の並進および回転のパラメータの第2の較正と、を実行するように構成されていることを特徴とする、数値制御式レーザマシニングツール。
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