RS57736B1

RS57736B1 - Primena 3d kamera u procesu savijanja profila na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka

Info

Publication number: RS57736B1
Application number: RS20140682A
Authority: RS
Inventors: Uroš Turanjanin
Original assignee: Turanjanin Uros
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2018-12-31
Also published as: EP3230040A1; RS20140682A1; EA032696B1; CN107206451B; US10898937B2; TR201820913T4; US20170333968A1; EP3230040B1; ES2709681T3; WO2016092381A1; EA201791267A1; CN107206451A

Description

OBLAST TEHNIKE NA KOJU SE PRONALAZAK ODNOSI

Predmetni pronalazak, šire posmatrano, pripada oblasti savijanja profila, a uže posmatrano pripada oblasti automatskog savijanja profila, gde se na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka primenjuju 3D kamere. Primenom 3D kamera detektuje se profil u procesu savijanja, čime je omogućeno kontrolisano upravljanje, regulacija kontrole kao i korigovanje procesa savijanja u realnom vremenu. Primenom 3D kamera uvodi se povratna sprega između računara koji upravlja procesom savijanja i profila koji se savija na mašini, a sve u cilju kako bi se na kraju procesa savijanja dobilo željeno izlazno stanje, odnosno profil savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik. Pretna međunarodnoj klasifikaciji patenata oznake pronalaska su B29 C 5308; G05B 19/19.

TEHNIČKI PROBLEM

Tehnički problem, koji se rešava predmetnim pronalaskom sastoji se u tome kako postaviti i primeniti 3D kamere u procesu savijanja profila, na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, da bi se primenom većeg broja 3D kamera, detektovao poiožaj profila u sve tri ose, čime bi se omogućilo stvaranje povratne sprege između računara koji upravlja procesom savijanja, profila koji se savija i mašine za savijanje, radi uspešnog savijanja profila pod željenim uglom i sa željenim radijusom.

STANJE TEHNIKE

Mašina za savijanje aluminijumskih i pvc profila, zaštićena patentnim dokumentom RS 964U, ne koristi 3D kamere jer pre svega nema ugrađen mikroprocesorski upravljački sistem, koji je neophodan da bi se 3D kamere primenile. Kod ove mašine proces savijanja profila se obavlja poluautomatskim putem gde operater ručno upravlja procesom savijanja isključivo pomoću tastera. Ovakav način upravljanja mašinom za savijanje nema povratnu spregu informacija, što može dovesti do greške operatera u određivanju željenog radijusa ili prečnika luka kao i greške u pozicioniranju profila prilikom savijanja.

Metoda savijanja prikazana patentnim dokumentom WO 2009/101649 A2 u kome je predstavljen način provere i kontrole mašine za savijanje sa valjcima prilikom savijanja izduženog komada sa različitim radijusima savijanja, kao i mašina koja se tako kontroliše, koristi enkoder koji meri kretanje profila na mašini. Ova metoda takođe koristi beskontaktni uređaj za merenje daljine u jednoj tački, čija je funkcija da računaru šalje informaciju o udaljenosti između samog senzora i unapred predefinisane tačke na izduženom profilu. Ovu informaciju računar koristi kako bi mogao da izračuna radijus savijenog dela na osnovu merenja navedene dužine u nekoliko navrata i poređenja izračunatog radijusa krive sa željenim radijusom krive u navedenom savijenom delu. U pomenutoj metodi savijanja povratnu spregu čini beskontaktni uređaj za merenje daljine u jednoj tački za razliku od predmetnog pronalaska gde povratnu spregu čine 3D kamere. Beskontaktni uređaj za merenje daljine u jednoj tački koji se koristi u pomenutoj metodi, za razliku od predmetnog pronalaska, nema iste mogućnosti niti se iz ovog metra računaru mogu slati iste povratne informacije, koje se mogu slati korišćenjem 3D kamera. Pre svega, beskontaktni uređaj za merenje daljine u jednoj tački, meri udaljenost između senzora i fiksne predefinisane tačke na profilu, dok 3D kamere u realnom vremenu šalju računaru trodimenzionalni snimak procesa savijanja, na osnovu čega se već započeti proces savijanja koriguje, ukoliko se savijanje profila ne odvija po unapred očekivanom planu, a sve u cilju kako bi se na kraju procesa savijanja kao krajnji rezultat dobilo željeno izlazno stanje, odnosno profil savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik. 3D kamere koje se primenjuju na mašini za savijanje sa tri valjka, za razliku od uređaja u pomenutoj metodi, mogu da mere poziciju profila u sve tri ose kao i poziciju svih tačaka odnosno objekata od interesa koji se nalaze u prostoru oko mašine. Naglašavamo da beskontaktni uređaj za merenje daljine u jednoj tački omogućava isključivo merenje udaljenosti između senzora i tačke na profilu, čime se u toku savijanja ne može izmeriti trenutni ugao između leve i desne strane luka a samim tim ni predvideti ugao odnosno paralelnost pravih delova na luku.

Unapređenje prethodno spomenutog patenta je predstavljeno u patentnom dokumentu EP 2248611 А1 koji opisuje mašinu za kontinualno savijanje izduženog komada na prethodno zadati radijus, koristeći 2D laserski senzor.2D laserski senzor se može opisati kao unapređena verzija beskontaktnog uređaja za merenje daljine u jednoj tački pri čemu se u slučaju 2D laserskog senzora merenje vrši u više različitih tačaka (tipično u 8 tačaka) između profila i spomenutog uređaja. Slično kao i u patentnom dokumentu WO 2009/101649 A2, 2D laserski senzor se kod ove mašine primenjuje za detektovanje rastojanja između tačaka na profilu i senzora, čime se u računaru taj podatak obrađuje i prevodi u radijus luka, što predstavlja krajnji cilj spomenute mašine. Metar za dužinu ili enkoder kako je već spomenuto, ima zadatak da meri dužinu izduženog profila odnosno poziciju profila prilikom savijanja. Za razliku od uređaja koji se koriste na spomenutoj mašini, kod predmetnog pronalaska, 3D kamere računaru omogućuju trodimenzionalni snimak procesa savijanja, u kome je svaka tačka od interesa na profilu i mašini prostorno i dimenzijski definisana. Za razliku od patenata WO 2009/101649 A2 i EP2248611 Al, 3D kamere mogu da pruže detekciju spoljašnje i unutrašnje linije na profilu, odrede trenutni ugao između leve i desne strane luka, detektuju tačku gde je sredina luka i predvide paralelnost pravih delova na luku ukoliko se to zahteva. Za razliku od uređaja koji se koriste na pomenutoj mašini, 3D kamere u sprezi sa računarom mogu da odrede početak i kraj procesa savijanja, tako da pravi delovi luka na kraju procesa savijanja, ukoliko se to zahteva, budu paralelni i ujedno savijeni na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik,što predstavlja krajnji ciij predmetnog pronalaska.

Primena laserskog uređaja za detekciju sredine luka na mašini za savijanje profila, prikazana patentnim dokumentom RS 53431, prikazuje način kako se laserski uređaj primenjuje na mašini za savijanje sa tri valjka. Primenom laserskog uređaja se u procesu savijanja profila detektuje isključivo sredina luka, odnosno obeleženo mesto, na sredini lučnog dela. Laserski uređaj koji se primenjuje u patentnom dokumentu RS 53431 u poređenju sa 3D kamerama koje se primenjuju na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, nemaju sličnosti ni u načinu funkcionisanja ni u merenim vrednostima, te samim tim nemaju ni iste mogućnosti. Predmetnim pronalaskom omogućuje se povratna sprega gore pomenutih informacija na osnovu kojih računar upravlja, kontroliše i koriguje proces savijanja profila u realnom vremenu, za razliku od pomenute primene gde se laserski uređaj koristi isključivo kako bi za vreme procesa savijanja detektovao sredinu luka odnosno obeleženo mesto na sredini lučnog dela.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

Tehnički problem uspešno je rešen primenom 3D kamere u procesu savijanja profila, na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, prema ovom pronalasku.

Primenom većeg broja 3D kamera, u procesu savijanja profila na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, detektuje se položaj profila u sve tri ose, čime se omoguje stvaranje povratne sprege između računara koji upravlja procesom savijanja, profila koji se savija i mašine za savijanje, radi uspešnog savijanja profila pod željenim uglom i sa željenim radijusom.

Računar, kao sistem koji upravlja procesom savijanja profila, ostvaruje povratnu spregu sa profilom, odnosno njegovim položajem kao izlazne veličine i mašine na kojoj se vrši savijanje. Na osnovu informacija dobijenih povratnom spregom, računar može da upravlja procesom, da ga kontroliše i koriguje ukoliko se savijanje profila ne odvija po unapred očekivanom planu. Profil, čiji položaj se detektuje 3D kamerama, predstavlja izmereno stanje koje se u računaru upoređuje sa očekivanim odnosno unapred zadatim stanjem, na osnovu čega računar koriguje započeto savijanje profila. Informacije dobijene primenom 3D kamera šalju se računaru, čime se omogućuje kontrolisano upravljanje, regulacija kontrole i korigovanje procesa savijanja u realnom vremenu. Primenom 3D kamera omogućuje se trodimenzionalni snimak procesa savijanja, u kome je svaka tačka od interesa na mašini i profilu prostorno i dimenzijski definisana.3D kamere imaju mogućnost merenja pozicije profila u sve tri ose, kao i mogućnost merenja pozicije svih tačaka odnosno objekata od interesa koje se nalaze u prostoru oko mašine. Primenom 3D kamera u sprezi sa računarom može se predvideti proces savijanja, tako da pravi delovi luka na kraju procesa savijanja, ukoliko se to zahteva,: budu paralelni i ujedno savijeni na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik, što predstavlja krajnji cilj predmetnog pronalaska.

Novost predmetnog pronalaska u odnosu na postojeće stanje tehnike je upravo primena 3D kamera na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, gde se detektovanjem položaja profila u sve tri ose, uvodi povratna

sprega na osnovu koje računar upravlja procesom savijanja u realnom vremenu, a sve u cilju kako bi se na kraju procesa savijanja dobilo željeno izlazno stanje, odnosno profil savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik.

Primenom 3D kamera na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka uvodi se kontrolisano upravljanje, regulacija kontrole i korigovanje automatskog procesa savijanja, čime se na početku procesa savijanja nakon prvih 15°, koriguje započeto savijanje profila, ukoliko se ono ne odvija po unapred očekivanom planu, a sve u cilju kako bi se na kraju kontrolisanog procesa savijanja dobio profil savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Predmetni pronalazak je detaljno prikazan na sledećim slikama:

Slika 1 - Prikazuje pogled odozgo na mašinu za savijanje sa tri valjka pre početka procesa savijanja profila.

Slika 2 - Prikazuje pogled odozgo na mašinu za savijanje sa tri valjka u toku procesa savijanja profila.

Slika 3 - Prikazuje pogled odozgo na mašinu za savijanje sa tri valjka na kraju procesa savijanja profila.

Slika 4 - Prikazuje pogled spreda na mašinu za savijanje sa tri valjka.

Slika 5 - Prikazuje pogled sa strane na mašinu za savijanje sa tri valjka.

Slika 6 - Prikazuje oznake i tačke od interesa na profilu.

Slika 7 - Prikazuje pogled odozgo na mašinu za savijanje sa tri valjka sa detektovanim preprekama u zoni savijanja.

Slika 8 - Prikazuje pogled odozgo na mašinu za savijanje sa četiri valjka u toku procesa savijanja profila.

Slika 9 - Prikazuje blok dijagram povratne sprege ostvarene između računara, 3D kamera i procesa savijanja profila.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Pronalazak se odnosi na primenu 3D kamera u procesu savijanja profila na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka.

3D kamere 1,2 postavljene su na nosače 5,6 koji su čvrstom vezom pričvršćeni za mašinu 3 za savijanje sa tri odnosno četiri valjka. 3D kamere 1,2 električno su spregnute sa računarom 7. Računar 7 je električnom vezom povezan sa PLC uređajem 28 čija je funkcija da kontroliše motore koji upravljaju valjcima 8,9,10,25. Maksimalna dužina profila 4 koju ,,vide<u>3D kamere l,2 je uovakvoj konstelaciji oko 4 m, što svakako ne isključuje mogućnost dodavanja i većeg broja 3D kamera ukoliko je to potrebno. 3D kamere 1,2 mogu biti postavljene i vertikalno i/ili horizontalno u odnosu na mašinu 3. Na mašini 3 teoretski je moguće primeniti i jednu od kamera 1,2 ali se to u praksi nije pokazalo optimalnim. Najsvrsishodnija je primena dve kamere 1,2, ali se po potrebi, radi veće preciznosti, može primeniti i veći broj kamera 1,2.

3D kamere 1, 2 predstavljaju senzore koji u svom vidokrugu omogućavaju trodimenzionalni prikaz prostora oko mašine 3. 3D kamere 1,2 se mogu koristiti za pouzdanu detekciju veličine i oblika objekata koji se nalaze u njenom vidnom polju, kao i detektovanje udaljenosti objekata od kamere. 3D kamere 1,2 poseduju lateralnu rezoluciju, odnosno broj pixela u matrici, kao i rezoluciju dubine, odnosno sposobnost kamere da za svaki piksel u matrici odredi udaljenost između kamere i objekta. Udaljenost 3D kamera 1,2 od profila 4 zavisi od vidnog polja, kao i željene dužine profila 4 koju je potrebno detektovati.

Za kamere sa 60° horizontalnim uglom vidnog polja i 40° vertikalnim uglom vidnog polja, 3D kamere 1,2 su postavljene vertikalno u odnosu na mašinu 3 na visini od 1,8 do 2,5 m iznad mašine 3 odakle kontrolišu i koriguju savijanje profila 4. Ovime se uvodi regulacija kontrole odnosno mogućnost korigovanja procesa savijanja, zahvaljujući povratnoj sprezi, ostvarenoj između računara 7 i profila 4 koji se savija na mašini 3.

3D kamere 1,2 se takođe mogu postaviti horizontalno, ili pod određenim uglom u odnosu na mašinu 3 sa ciljem da se poveća vidno polje, odnosno omogući detekcija dugačkih profila u odnosu na detekciju koja je moguća vertikalnom pozicijom. Takođe, u slučaju 3D kamera sa širokim vidnim poljem moguće je koristiti samo jednu 3D kameru, čime bi se smanjila kompleksnost sistema. Kontrolisanje i korigovanje procesa savijanja, takođe, može se obavljati i primenom samo jedne odnosno više 3D kamera pri čemu se mora uzeti u obzir vidno polje kamere, kao i maksimalna dužina profila koju je potrebno detektovati.

Primenom 3D kamera 1,2 na mašini 3, vrši se regulacija kontrole nad automatskim procesom savijanja, gde se računaru 7 šalje trodimenzionalni snimak kompletnog prostora koji vide 3D kamere 1,2. Pri tome računar 7 izdvaja informaciju gde se u prostoru nalazi profil 4. Ovo je uz pomoć 3D kamera 1,2 moguće izdvojiti pod pretpostavkom da je poznata udaljenost profila 4 od 3D kamera 1,2. Daljom obradom ove informacije izračunava se savijanje profila 4 u realnom vremenu. 3D kamere 1,2 šalju računaru 7 trodimenzionalni snimak iz koga se mogu dobiti i odrediti sva potrebna rastojanja između 3D kamera 1,2 i posmatranih tačaka od interesa na mašini 3 i profilu 4. 3D kamere 1,2 poseduju mogućnost merenja pozicija posmatranih objekata odnosno tačaka u sve tri ose, čime je udaljenost do svih tačaka od interesa u prostoru oko mašine 3 prostorno i dimenzijski definisana. Primenom 3D kamera 1,2 omogućuje se povratna sprega velikog broja informacija, koje su računaru 7 potrebne, kako bi se proces savijanja kontrolisao, a kasnije i korigovao, ukoliko se savijanje profila 4 ne odvija po unapred očekivanom planu. Merenjem tačaka od interesa u prostoru oko mašine 3, 3D kamere 1,2 detektuju profil 4 u procesu savijanja kao trenutno izmereno stanje, koje se u računaru 7 upoređuje sa zadatim stanjem, nakon čega se korišćenjem konvencionalnih zakona upravljanja (na primer proporcionalno intergralna diferencijalna - PID regulacija) utvrđuje potrebna ispravka u računaru 7. Računar 7 koriguje proces savijanja 303, kako bi se na kraju procesa savijanja dobilo željeno izlazno stanje, odnosno profil 4 savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik. Zadati parametri ugao, radijus ili prečnik unose se preko terminala 13. Jedan od ciijeva primene 3D kamera 1,2 je da računar 7 predvidi paralelnost pravih delova na luku, uzimajući u obzir da se na kraju procesa savijanja postigne unapred zadati ugao, radijus ili prečnik. Postizanje paralelnosti pravih delova na luku na kraju procesa savijanja, postiže se tako što računar 7 nakon prvih 15° pomoću implementiranog zakona upravljanja koriguje započeto savijanje, prilagođavajući vrednost dx 20 onoj vrednosti koja je neophodna kako bi ugao na polovini X zone 14 bio jednak polovini od ukupnog zadatog ugla luka, koji se zahteva na kraju procesa savijanja. Istom metodom prilagođavanja vrednosti dx 20, postiže se paralelnost pravih delova na luku, tako što se radijus na polovini X zone 14, prilagođava polovini vrednosti od ukupnog zadatog radijusa luka, koji se zahteva na kraju procesa savijanja. Primenom 3D kamera 1,2 koje predstavljaju povratnu spregu u procesu savijanja, računar 7 određuje trenutnu poziciju profila 4 po X osi u toku procesa savijanja, na osnovu detektovanja promene rastojanja između profila 4 u odnosu na valjke 8, 9, 10, 25 i fiksnih tačaka na mašini 3. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava ugao koji je ostvaren između pravih delova na levoj i desnoj strani luka, a na osnovu detekcije položaja tačaka 18,19 odakle počinje savijanje profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje vrstu materijala koja se savija na mašini 3, na osnovu toga što se vrednost ostvarenog ugla između pravih delova na luku nakon savijenih 15°, upoređuje sa unapred definisanim uglom Iuka, čime se u računaru 7 utvrđuje korekcioni faktor elastičnosti koji određuje vrstu materijala, koji se savija na mašini 3. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava koliko je izduženje profila 4 u toku procesa savijanja, na osnovu razlike u dužini između računske dužine Iučnog dela 12 i trenutne izmerene dužine lučnog dela 12 koja je određena tačkama 18,19 na profilu 4. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje poziciju valjaka 8,9,10,25 koji se okreću na mašini 3, na osnovu detektovanja rotacionog i pravolinijskog kretanja pomoćnih valjaka 15, 16, 17, 26 koji su postavljeni sa gornje strane na obodima valjaka 8, 9,10,25. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje tačku 24 koja predstavlja sredinu profila 4, na osnovu detekcije tačaka 22, 23 koje se nalaze na krajevima profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 profil 4 se na početku procesa automatski pozicionira na tačku 24 koja je određena kao sredina profila 4 u računaru 7. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje tačku 24 koja predstavlja takođe i sredinu luka u toku procesa savijanja, na osnovu detekcije položaja tačaka 18,19 koje se nalaze na krajevima lučnog dela 12 odakle počinje savijanje profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 koje detektuju profil 4, računar 7 izračunava radijus luka u toku procesa savijanja, na osnovu ugla i položaja tačaka 18,19 koje se nalaze na krajevima lučnog dela 12. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava koliko je profil 4 prokliznuo za vreme savijanja u odnosu na enkoder 11, na osnovu razlike o pređenoj dužini profila 4, koja se meri 3D kamerama 1,2 i pređenoj dužini profila 4 koja se meri enkoderom 11. Upoređivanjem ove dve informacije može se izračunati da li je i koliko došlo do proklizavanja profila 4 u odnosu na enkoder 11. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava koliko je profil 4 prokliznuo za vreme savijanja u odnosu na valjke 8,9, 10, 25, na osnovu razlike o pređenoj dužini profila 4 koja se meri 3D kamerama 1,2 i dužine puta koju pomoćni valjci 15, 16, 17, 26 pređu zajedno sa valjcima 8, 9, 10, 25 u toku procesa savijanja. Na ovaj način se uz pomoć povratne sprege utvrđuje i koriguje kretanje profila 4 kroz mašinu 3, ukoliko je došlo do proklizavanja profila 4 u odnosu na valjke 8, 9, 10,25. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 ima informaciju o preprekama 27 koje se nalaze u zoni oko valjaka 8, 9, 10, 25, čime se omogućuje bezbednosna mera zaštite za sam proces savijanja i za operatera koji je pored mašine 3. Na ovaj način se proces savijanja može privremeno zaustaviti, svaki put, kada se u kritičnoj zoni oko valjaka 8,9, 10,25 u istoj visini, pojavi ruka operatera ili objekat koji nije sastavni deo mašine 3 odnosno procesa savijanja. Ovde je važno još jednom napomenuti da se samo pomoću 3D kamera 1,2 može nedvosmisleno utvrditi da li je detektovana prepreka 27 u visini od interesa, odnosno da li detektovana osoba ili objekat predstavlja opasnost za bezbednost operatera i/ili proces savijanja profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 ima informaciju o preprekama 27 koje se nalaze u zoni oko profila 4 a koje su na istoj visini ili na visini koja je viša od profila 4. U slučaju da 3D kamere 1,2 detektuju postojanje prepreke 27 ili objekta čije je rastojanje od profila 4 manje od kritičnog rastojanja, mašina 3 privremeno zaustavlja proces savijanja, pod pretpostavkom da bi moglo doći do kolizije kraja profila 4 sa nepoznatim objektom, što bi dovelo do greške u određivanju dužine i pozicije profila 4, ali i potencijalno ugrozilo sam proces savijanja profila 4, odnosno predstavljalo bezbednosni rizik po okolinu. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava širinu i visinu luka, odnosno tetivu i strelu luka, ukoliko se radi o isečku odnosno segmentu kruga. Širina i visina luka izračunavaju se u računaru 7 na osnovu informacija o ostvarenom uglu luka, radijusa luka i poziciji tačaka 18,19. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 detektuje različite radijuse u okviru jednog luka, na osnovu informacija o ostvarenom uglu luka i poziciji tačaka na lučnom delu 12, odakle počinje prelaz iz jednog radijusa u drugi. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje trenutnu dužinu lučnog dela 12 u toku procesa savijanja, na osnovu detekcije tačaka 18,19 na profilu 4. Tačke 18,19 predstavljaju mesto odakle počinje savijanje profila 4 odnosno mesto odakle pravi deo profila 4 prelazi u savijeni deo. Primenom 3D karnera 1,2 računar 7 određuje početni položaj profila 4 pre početka savijanja na osnovu detektovanja promene ugla između pravih delova na profilu 4. Momenat kada ugao između pravih delova na profilu 4 počinje da se menja, ukazuje na to da je započelo savijanje profila 4. Čim se profil 4 savije za 2°, valjak 10 se vraća za istu tu dužinu, koja je uslovila prethodnu promenu ugla, čime se određuje nulti odnosno početni položaj profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 zaustavlja proces savijanja onda kada se postigne prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik luka, tako što se u računaru 7 trenutni detektovani ugao ili radijus luka upoređuje sa prethodno zadatim uglom ili radijusom luka. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje ukupriu dužinu profila 4 pre početka savijanja, na osnovu detektovanja krajnjih tačaka 22,23 na profilu 4.

Primenom 3D kamera 1,2 na mašini 3 za savijanje sa tri i četiri valjka 8, 9, 10, 25 ostvaren je krajnji cilj predmetnog pronalaska a to je automatska kontrola procesa savijanja od početka do kraja, čime je profil 4 savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik.

NAJBOLJl NAČIN ZA INDUSTRIJSKU PRIMENU

Za uspešnu proizvodnju i primenu 3D kamera u procesu savijanja profila na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka potrebna su posebna znanja i iskustva, koja su izneta u detaljnom opisu pronalaska i preporukama u ovom stavu.

3D kamere 1,2 predstavljaju senzore koji u svom vidokrugu omogućavaju trodimenzionalni prikaz prostora oko mašine 3. Za razliku od običnih 2D kamera, koje svakom pikselu dodeljuju boju, temperaturnih kamera koje svakom pikselu dodeljuju temperaturu, 3D kamere 1,2 svakom pikselu dodeljuju udaljenost kamere od objekta koji taj piksel vidi. Drugim rečima, 3D kamere 1,2 se mogu koristiti za pouzdanu detekciju veličine i oblika objekata koji se nalaze u njenom vidnom polju, kao i detektovanje udaljenosti objekata od kamere. 3D kamere 1,2 poseduju lateralnu rezoluciju, odnosno broj pixela u matrici (slično kao i kod običnih kamera), kao i rezoluciju dubine, odnosno sposobnost kamere da za svaki piksel u matrici odredi udaljenost između kamere i objekta. Do sada je objavljeno više tehnologija koje se koriste u 3D kamerama, pri čemu se kao najpouzdanije mogu izdvojiti Time-Of- Flight metoda, koja detektuje udaljenost između objekta i kamere, tako što šalje modulisani optički signal i meri vreme koje je potrebno signalu da se odbije od predmeta i vrati do senzora. Drugi princip koristi triangulaciju, odnosno geometrijski metod koji uključuje upotrebu svetlosnog izvora koji je pomeren u odnosu na 2D kameru. 2D kamera detektuje pomeraj optičkog signala u prostoru i na osnovu ovog pomeraja određuje udaljenost objekta od kamere. Treći princip uključuje osvetljavanje scenarija pomoću prostorno kodirane optičke šeme koju zatim detektuje obična 2D kamera, pri čemu se detektuje „devijacija“ kodirane optičke šeme i na osnovu toga indirektno računa udaljenost objekta od kamere. Četvrti način realizacije 3D kamere podrazumeva korišćenje dve obične 2D kamere koje su u prostoru pomerene, pri čemu komplikovani kompjuterski algoritmi mogu na osnovu pomeraja piksela između leve i desne kamere i senke utvrditi udaljenost objekata u vidokrugu kamere (ovaj metod se u literaturi često naziva stereo vizija). Svi gore spomenuti principi se mogu koristiti u svrhu realizacije 3D kamera 1,2 na mašini za savijanje profila sa tri i četiri valjka, pri čemu njihovo detaljno opisivanje prevazilazi okvire patenta. Udaljenost 3D kamera 1,2 od profila 4 zavisi od vidnog polja, kao i željene dužine profila 4 koju je potrebno detektovati.

3D kamere 1,2 ugrađene iznad mašine 3 koriste princip optičkog kodiranja, pri čemu se mogu podjednako dobro upotrebiti i TOF bazirane kamere kao i kamere bazirane na triangulaciji i stereo viziji. Stoga, predmetni pronalazak svakako ne isključuje mogućnost primene i drugih 3D kamera koje nisu bazirane na principu optičkog kodiranja.

Odmah nakon uključivanja mašine 3, 3D kamere 1,2 se kalibrišu, da bi računar 7 jasno odredio njihov trenutni položaj, poziciju kao i ugao koji zaklapaju u odnosu na mašinu 3 i profil 4, Nakon završene kalibracije 3D kamera 1,2 profil 4 se postavlja između valjaka 8,9,10, 25.3D kamere 1,2 čine povratnu spregu u procesu savijanja gde računar 7 izračunava brzinu kojom se okreću valjci 8,9,10,25 na osnovu detektovanja putanje koju pređu pomoćni valjci 15, 16, 17, 26 postavljeni na obodima valjaka 8, 9, 10, 25. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 izračunava širinu profila koji se savija na mašini 3, na osnovu detektovanja udaljenosti između tačaka na spoljašnjoj i unutrašnjoj liniji profila 4. Primenom 3D kamera 1,2 računar 7 određuje oblik profila koji se savija na mašini 3, na osnovu trodimenzionalnog snimka koji detektuje oblik i konturu profila 4 na njegovim krajevima. Na osnovu gore pomenutih informacija koje se dobijaju primenom 3D kamera 1,2 računar 7, nakon 15° može da predvidi i koriguje započeto savijanje profila 4, ukoliko se savijanje ne odvija po unapred očekivanom planu, a sve u cilju kako bi se kao krajnji rezultat savijanja, dobio profil 4 savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik. 3D kamere 1,2 kontrolišu proces savijanja na osnovu parametara unetih u terminal 13 pre početka savijanja. Nakon unosa parametara automatski proces savijanja otpočinje po već unapred definisanom režimu koji je iteracionog karaktera, što podrazumeva da profil 4 mora predefinisani broj puta da prođe kroz valjke 8, 9, 10, 25 za savijanje, pri čemu se valjci 10, 25 postepeno pomeraju ka profilu 4 za korak dy 21, što u sinergiji sa ostala dva valjka 8,9 dovodi do postepenog savijanja profila 4. Ukoliko se proces savijanja, nakon detektovanih 15°, ne odvija po očekivaniom i zadatom planu, računar 7 koriguje proces savijanja na osnovu konvencionalnih zakona upravljanja (npr. PID regulacija), tako što trenutnu izmerenu vrednost ugla od 15° ostvarenu između leve i desne strane luka, koristi kako bi korigovao vrednost dx 20 koji predstavlja dužinu razmaka za koju se pri svakom prolazu sa leva na desno i sa desna na levo skraćuje putanja profila 4 u okviru lučnog dela 12. Računar 7 izračunava i koriguje vrednost dx 20, tako da se na polovini X zone 14 dobije apsolutna polovina od krajnjeg očekivanog odnosno zadatog ugla luka. Na isti način se korigovanje vrednosti dx 20 u računaru 7, može izračunati upravo na osnovu detektovanog radijusa luka na početku procesa savijanja. X zona 14 simetrično je sa obe strane smeštena na krajevima lučnog dela 12. U okviru X zone 14 vrši se pomeranje valjka 10 za korak dy 21, ka profilu 4, simetrično i sa leve i sa desne strane profila 4. Dužina X zone 14 iznosi od 150 do 200 mm. Dužina X zone 14 zavisi od vrste materijala i širine profila 4 koji se savija na mašini 3. Primenom 3D kamera 1,2 na mašini 3 za savijanje sa tri i četiri valjka 8, 9, 10, 25 ostvaren je krajnji cilj predmetnog pronalaska a to je automatska kontrola procesa savijanja od početka do kraja, čime je profil 4 savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik.

Primenom 3D kamera 1,2 uz pomoć računara 7 vrši se kalibracija enkodera 11 odnosno uređaja za merenje dužine profila 4, u slučaju da se ovaj uređaj iz bilo kog razloga već koristi na mašini 3. Kalibracija enkodera 11 se obavlja tako što se profll 4 šeta sa jednog kraja na drugi, čime se pređeni put profila 4 dobijen od strane 3D kamera 1,2 u računaru 7 upoređuje sa pređenim putem profila 4 dobijenim od strane enkodera 11, na osnovu čega se u računaru 7 utvrđuje međusobni odnos razlike, odnosno korekcioni faktor između ova dva uređaja. Primenom 3D kamera 1, 2 isključuje se potreba za korišćenje enkodera 11 koji služi isključivo za merenje dužine profila 4 u toku procesa savijanja.

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Primena 3D kamera u procesu savijanja profila na mašini za savijanje sa tri i četiri valjka, naznačena time, što se 3D kamere (1,2), pričvršćene za nosače (5,6), primenjuju na mašini (3) za savijanje sa tri i četiri valjka (8,9,10,25), čime je omogućen trodimenzionalni snimak procesa savijanja, u kome je svaka tačka od interesa na mašini (3) i profilu (4) prostorno i dimenzijski definisana, i što se 3D kamerama (1,2) u procesu savijanja detektuje profil (4) na osnovu čega je uvedena povratna sprega između računara (7) koji upravlja procesom savijanja, mašine (3) i profila(4) koji se savija na mašini (3), kako bi se omogućilo kontrolisano upravljanje, regulacija kontrole i korigovanje automatskog procesa savijanja od početka do kraja čime je profil (4) savijen na prethodno zadati ugao, radijus ili prečnik.

2. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se osim 3D kamera (1,2) koristi jedna ili više dodatnih 3D kamera radi pouzdanije detekcije profila (4).

3. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se 3D kamere (1,2) mogu postaviti horizontalno ili pod određenim uglom u odnosu na mašinu (3) sa ciljem povećanja vidnog polja.

4. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što računar (7) u toku procesa savijanja, detekcijom profila (4) pomoću 3D kamera (1,2) meri ugao koji je ostvaren između pravih delova na levoj i desnoj strani luka, na osnovu položaja tačaka (18,19) odakle počinje savijanje profila (4).

5. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri pozicija vaijaka (8, 9, 10, 25) koji se okreću na mašini (3), na osnovu detektovanja rotacionog i pravolinijskog kretanja pomoćnih valjaka (15,16,17,26) koji su postavljeni sa gornje strane na obodima valjaka (8, 9, 10,25).

6. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri pozicija tačke (24) koja predstavlja sredinu profila (4) pre početka savijanja, na osnovu detekcije tačaka (22,23) koje se nalaze na krajevima profila (4).

7. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri radijus luka ostvarenog u toku procesa savijanja, na osnovu poznatog ugla luka i poznatog položaja tačaka (18,19) koje se nalaze na krajevima lučnog dela (12).

8. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) detektuju prepreke (27) koje se nalaze u zoni oko valjaka (8,9,10,25), na osnovu čega se proces savijanja privremeno zaustavlja, svaki put kada se u kritičnoj zoni oko valjaka (8,9, 10,25) u istoj visini, pojavi ruka operatera ili objekat koji nije sastavni deo mašine (3) odnosno procesa savijanja.

9. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri širina i visina luka u toku procesa savijanja, koju računar (7) izračunava na osnovu informacija o ostvarenom uglu luka, radijusa luka i poziciji tačaka (18,19).

10. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) detektuju različiti radijusi u okviru jednog luka, koje računar (7) izračunava na osnovu informacija o ostvarenom uglu luka i poziciji detektovanih tačaka na lučnom delu (12) odakle počinje prelaz izjednog radijusa u drugi.

11. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) određuje početni položaj profila (4) pre početka savijanja, na osnovu detektovane promene ugla između pravih delova na profilu (4) koja je veća od 2°, nakon čega se valjak (10) vraća za onu dužinu kretanja koja je uslovila prethodnu promenu ugla.

12. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) zaustavlja proces savijanja, onda kada se postigne prethodno zadati ugao ili radijus luka, tako što se u računaru (7) trenutni detektovani ugao ili radijus luka upoređuje sa unapred zadatim uglom ili radijusom luka.

13. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri ukupna dužina profila (4) pre početka savijanja, na osnovu detektovanja krajnjih tačaka (22,23) na profilu (4).

14. Primena 3D kamera prema zahtevu 1, naznačena time, što se povratnom spregom koju čine 3D kamere (1,2) meri širina profila (4) koji se savija na mašini (3), na osnovu detektovanja udaljenosti između tačaka na spoljašnjoj i unutrašnjoj liniji profila (4).