WO2005111535A1 - Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen erfassen von werkstücken - Google Patents

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WO2005111535A1 PCT/AT2005/000163 AT2005000163W WO2005111535A1 WO 2005111535 A1 WO2005111535 A1 WO 2005111535A1 AT 2005000163 W AT2005000163 W AT 2005000163W WO 2005111535 A1 WO2005111535 A1 WO 2005111535A1
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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positionierten Werkstücken mittels Sensoren, wobei von einer Vielzahl nebeneinander in Reihe angeordneter und beabstandeter Kondensatoren kapazitive Felder aufgebaut werden und jedem Sensor (1) eine Dielektrizitätskonstante ϵr als Referenzmassgrösse vorwählbar zugeordnet ist. Die in Reihe angeordneten Kondensatoren und die die Werkstücke (4) tragende Arbeitsfläche (5) sind relativ gegeneinander derart bewegt, dass die Sensoren (1) sämtliche zu erfassenden Werkstücke (4) in einem Bewegungsschritt kontinuierlich überstreichen und einen Linienscan erstellen, der entlang der zweiten Koordinatenachse sequentiell wiederholt wird. Der Messfortschritt wird ebenfalls entlang der zweiten Koordinatenachse detektiert.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BERÜHRUNGSLOSEN ERFASSEN VON WERKSTÜCKEN
( Beschreibung )
TECHNISCHES GEBIET Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positionierten Werkstücken mittels Sensoren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Insbesondere findet das Verfahren als auch die Vorrichtung beim Folieren von Werkstücken, insbesondere beim Folieren von Fronten, als auch beim Mattenschneiden, also dem Ausschneiden der folierten Werkstücke aus der verpreßten Folienbahn Anwendung. STAND DER TECHNIK Den bekannten Vorrichtungen und Verfahren gemein ist, daß sie mit optischen Mitteln arbeiten. So zeigt die DE 100 37 124 ein Scan-Verfahren zur Vorbereitung des Freischneidens von Werkstücken aus einer Folienbahn. Zur Ermittlung der Umrisse der Werkstücke wird eine Lichtlinie auf die Folienbahn projiziert, die in den Folienbereichen zwischen den Werkstücken durchscheinen soll. An der anderen Folienseite ermittelt eine CCD-Kamera die durchscheinende, im Bereich der Werkstücke unterbrochene Lichtlinie. Das Verfahren ist jedenfalls darauf ausgelegt, durchscheinende Folien und un- durchsichtige Werkstücke zu verwenden. Dunkle oder sehr dichte Folien reflektieren das Licht oder haben zu wenig Durchlässigkeit und führen damit zu Verfälschungen des Ergebnisses. Die Lichtlinien werden zeilenweise entlang der Folienbahn aufgenommen. Werkstücke mit komplizierter Form ergeben leicht falsche Ergebnisse.
Die DE 196 11 754 wiederum zeigt das Detektieren von auf Trägerplatten aufliegenden Werkstücken, indem ein unterhalb der Trägerplatte bewegbarer und mit photosensiblen Sensoren versehener Wagen Licht von einer oberhalb der Werkstücke angeordneten Lichtquelle über in der Trägerplatte vorgesehene Durchtrittsöffnungen detektiert. Dieses Verfahren bringt eine besondere Konturenschärfe. Es gibt lediglich Hinweis darauf, ob das Werkstück innerhalb oder außerhalb durch bewegbare Pins, welche die Werkstücke in Arbeitsposition heben, definierte Bereiche angeordnet ist. Darüberhinaus ist die Güte des Verfahrens auch vom Verschmutzungsgrad der Lichtdurchtrittsöffnungen abhängig.
Bei den bekannten Lösungen mit Durchtrittsöffnungen treten insbesondere bei Verwendung dunkler Folien Probleme auf. Vordringlich problematisch ist dieser Umstand bei Einsatz des Systems zum Folienschneiden. Wie bereits genannt, ist auch das Spiegeln des eingestrahlten Lichtes an der Folienoberfläche oder einer dem Untergrund ähnelnde Folienfarbe dem Meßergebnis abträglich. Weitere Probleme ergeben sich aus der Schattenbildung, weil dadurch Wandhöhen der Werkstücke, insbesondere auch in Kurvenbereichen verfälscht dargestellt werden.
Daher erscheint der Einsatz kapazitiver Systeme geeignet. Die Verwendung kapazitiver Sensoren ist insbesondere aus den Bereichen Füllstandserkennung und Dickenmessung bekannt.
Es zeigt aber auch beispielsweise die DE 44 47 294 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer jeweiligen örtlichen Position eines Körpers. Dabei wird insbesondere der Verschiebeweg oder der Winkel eines bewegbaren Körpers durch Speisen eines Spannungsteilerelementes mit Wechselstrom detektiert, wobei eine Potentialmeßsonde zum Erfassen der Wechselspannungsamplituden zum Einsatz kommt.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind für den genannten Einsatzzweck somit nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zur
Durchführung eines Verfahrens zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positionierten Werkstücken mittels Sensoren zu schaffen, welche oben genannte Nachteile beseitigt und ein Meßsystem zur Bestimmung der Position als auch der Kontur eines oder mehrerer Werkstücke bereitstellt. Das erfindungsge-
ERSATZBLATT (REGEL 26 mäße Verfahren soll unempfindlich gegenüber optischen Effekten, Spiegelungen und Staub sein und eine hohe Konturenschärfe der Abbildung aufweisen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß von einer Vielzahl nebeneinander in
Reihe angeordneter und beabstandeter Kondensatoren kapazitive Felder aufgebaut werden, daß jedem Sensor eine Dielektrizitätskonstante εr als Referenzmaßgröße vorwählbar zugeordnet ist, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren und die Werkstücke tragende Arbeitsfläche relativ gegeneinander derart bewegt werden, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren sämtliche zu erfassenden Werkstücke in einem Bewegungsschritt kontinuierlich überstreichen, daß der Meßfortschritt der Kondensatoren entlang der zweiten Koordinastenachse detektiert wird, daß der durch die Anordnung der Sensoren in Linie durchgeführte Linienscan sequentiell entlang der zweiten Koordinatenachse wiederholt wird, daß die im Bereich der Werkstücke eintretende Änderung der Dielektrizitätskonstante im Bereich jedes Sensors im Bereich des Linienscans mit Δε detek- tiert und die Meßergebnisse zusammen mit dem Meßfortschritt an den Meßpunkten an eine Rechnereinheit zur Auswertung gesandt wird, und daß die Rechnereinheit aus der Summe der Meßergebnisse entlang dem Meßfortschritt die Werkstücke entsprechend ihrer Ausgestaltung, insbesondere Form oder Material darstellt. Die entlang einer Linie angeordneten Sensoren überdecken somit den gesamten
Meßbereich einer Seitenlänge bzw. Koordinatenachse der Arbeitsfläche. Durch den kontinuierlichen Fortschritt der Sensoren entlang der zweiten Koordinatenachse der Arbeitsfläche, welche im allg. rechtwinkelig zur ersten Koorinatenachse liegt, d.h. indem die Sensoren entlang dieser Achse über die Arbeitsfläche geführt werden, wird die gesamte Arbeitsfläche in einem Arbeitsgang überstrichen und sämtliche auf ihr befindlichen Werkstücke gescannt. Das Verfahren fordert eine Relativbewegung der in Linie angeordneten Sensoren und der Arbeitsfläche zueinander. Es ist somit unbedeutend, ob die Sensoren oder die Arbeitsfläche bewegt wird. Der Fortschritt wird mittels eines Inkrementalgebers gemessen. Um die Position der Werkstücke erkennen zu können, wird die Änderung der Dielektrizitätskonstante festgestellt. Dazu wird dem System eine Referenz - Dielektrizitätskonstante vorgegeben, vorzugsweise jene von Luft. Beim Einsatz des Systems bei Mattenschneidanlagen wird eine Referenz - Dielektrizitätskonstante jene des Materials der Folie sein, um feststellen zu können, wo die Folie endet und das
Werkstück beginnt. Als Maß für die detektierten Breitenpunkte gilt somit die Änderung in der kapazitiven Intensität. Wird die Luft durch das Vorhandensein von Werkstoffen unterbrochen, erfolgt eine Änderung von εr. Im Vergleich zur vorgegebenen „Referenz" wird rückgerechnet, „wieviel" Werkstoff vorhanden ist. Eine ausreichende Konturenschärfe kann beispielsweise bereits mit einem Sensorabstand von ca. 1 cm erreicht werden.
Die für das Ausschneiden der Werkstücke aus der Folienbahn notwendige Konturenschärfe kann mit Hilfe des genannten Verfahrens ausreichend zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerung der Schärfe erfolgt einerseits durch den Abstand der Sensoren zueinander und anderseits durch die Art der kontinuierlichen Fortbewegung, d.h. der Schritte, in welchen der Meßfortschritt der Kondensatoren erfaßt wird. Die Scannerinformation wird nach der Abtastung der Hardware mittels einer Software in ein maschinenlesbares Format umgerechnet. Damit werden wiederum Werkzeuge oder Maschinenbewegungen gesteuert.
Mit Hilfe einer Software wird ein auf einem Bildschirm ausgegebenes 2-D Bild erstellt. Die Anordnung und Konturen der Werkstücke können somit von einem Arbeiter jederzeit exakt beurteilt werden. Insbesondere bei „schwierigen" Werkstücken, also solchen mit Schrägen, Stegen und Kurven ist das sehr hilfreich. Offen- sichtliche Fehler können hier auch extern nachkorrigiert werden. Eine Kalibrierung zur Fehlerbereinigung, bspw. bei Werkstücken mit Stegen, kann punktweise erfolgen.
Das System ist selbstlernend. Über Kalibrierung durch ein Referenzwerkstück und / oder manuelle externe Eingabe erlangte „Erkenntnisse" werden in einer Biblio- thek im Speicher abgelegt. In Folge wird ein vom User als „gültig" festgestellter
Level vom System bei äquivalenten Fällen wiederholt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren entlang der ersten der Koordinatenachsen der Arbeitsfläche angeord- neten sind und daß die Relativbewegung der Kondensatoren gegenüber den Werkstücken entlang der zweiten Koordinatenachse der Arbeitsfläche erfolgt. Damit ist eine kontinuierliche Abtastung sowohl der Meßergebnisse betreffend die Änderung des εr entlang der Sensorenlinie als auch des Fortschrittes jener Sen- sorlinie über die gesamte Arbeitsfläche gewährleistet.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rechnereinheit mit einem Bearbeitungsspeicher versehen ist, in welchen vor Beginn der Messung Standard- bzw. Referenzwerte wie εr sowie sämtliche für den Arbeitsprozeß notwendigen Eigenschaften der Werkstücke eingelesen werden. Um eine Änderung der Dielektrizität feststellen zu können, werden vor Arbeitsaufnahme ein oder mehrere Referenzwerte in das System eingelesen. Eine Anpassung an die jeweilige Einsatzart des Systems ist damit gewährleistet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß vor Beginn der
Messung eine Kalibrierung des Systems auf Betriebsbedingungen erfolgt, wobei die Kalibrierung des Systems entweder automatisch oder mittels eines Referenzwerkstückes erfolgt. Die Kalibrierung erfolgt jeweils auf Betriebsbedingungen.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß das Referenzwerkstück sämtliche für den Arbeitsprozeß notwendigen Eigenschaften wie Kurven, Materialstärken, Abschrägungen, Aussparungen und Innenprofile subsumiert. Dabei ist das Referenzwerkstück [ Kalibrierplatte ] vorteilhafterweise nach einem weiteren Merkmal der Erfindung so ausgebildet, daß die Vorrichtung sämtliche anfallenden Arbeitsprozesse durchlaufen muß, d.h. sämtliche zu bearbeitenden Merkmale sind auf dem Referenzwerkstück vorhanden. Die dem System mitgeteilten Merkmale verteilen sich dabei so, daß die einfachen Merkmale zum Beginn des Referenzwerkstückes und die schwierigen Merkmale an dessen Ende einge- lesen werden. Die Merkmale bauen somit aufeinander auf, die schwierigen Merkmale auf den einfachen.
Erfindungsgemäß erfolgt vor Arbeitsbeginn ein Abgleichen der Sensoren auf Einzel- und Gesamtempfindlichkeit.
ERSATZBLATT REGEL 9 Dazu kann manuell nachgebessert werden. Realisiert wird dieser Vorgang im allgemeinen mittels einer Filternachbesserung, d.h. die in der Grundjustierung zur Detektion auf ein mittleres Maß [ zur guten Erkennung durchschnittlich ausgebilde- ter Werkstücke ] kalibrierten „Höhenschnitte" durch das Werkstück werden durch die Korrektur tiefer gelegt und das Bild geschärft. Die Konturen werden besser erkannt.
Jedem Sensor ist eine entsprechende Elektronik mit Ansteuerung und Informationsausgang zugeordnet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durchlaufen die Meßwerte eine Software zur Konturenerkennung. Diese erzeugt ein 2-D Bild, das auf einem externen Bildschirm dargestellt wird. Weiters werden mittels dieser Software „ausgezackte" Linien begradigt, d.h. „Meßfehler" werden korrigiert. Vorzugsweise ist diese Soft- wäre Hilfe bei der Erkennung von Sonderteilen, insbesondere mit Aussparungen.
Damit die Software aber auch schwierige Teile mit Aussparungen etc. tatsächlich erkennen kann, muß die Möglichkeit, daß ein derartiges Werkstück detektiert wurde, dem System vorgegeben werden. Das erfolgt im allgemeinen wiederum durch Einlesen eines Referenzwerkstückes oder durch Vorprogrammieren. Beispielswei- se können über ein beliebiges CAD - File die Koordinaten des Werkstückes eingegeben werden.
Da das Prinzip des Verfahrens auf dem Messen der Materialdicke beruht, kann das System daher auch Unterschiede in der Materialstärke feststellen. Das wiederum ist hilfreich bei Werkstücken mit bspw. Innenprofilen. Beim Einsatz des Verfahrens in Schneidesystemen muß hier vorgegeben werden, daß in diesen Bereichen kein Schneiden erfolgt, weil die Änderung zum Werkstück gehört.
Auch in diesem Fall wird das dem System idealerweise mittels eines Referenzwerkstückes mitgeteilt. Jedenfalls ist eine Nachkorrektur durch einen Mitarbeiter mittels Eingabe über einen externen Bildschirm, der das Abbild des Werkstückes zeigt, möglich. Insbesondere bei echten Problemteilen ist ein Nacheditieren notwendig und möglich. Es kann - wiederum bei Schneidmaschinen - ein von den Sensoren nicht korrekt festgestellter auszuschneidender Teil nachdefiniert werden. Dieses Nacheditieren ERSATZBLATT (REGEL 26 erfolgt über ein File, welches in jedes maschinenlesbare File konvertiert werden kann.
Durch die Folien sind allerdings auch Mindestabstände der Flanken und Einschnit- te vorgegeben. Bereiche mit gegenüber der Folienstärke zu geringen Abständen könnten in einem solchen Fall nicht foliert werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die zwischen den Kondensatoren und der Arbeitsfläche entstehenden Kapazitäten schaltungstechnisch kompensiert werden. Von Interesse für die Messung ist ausschließlich die Kapazität zwischen Sensor und Referenzelement.
Ein Merkmal der Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positionierten Werkstücken mittels Sensoren ist es, daß ein die Sensoren aufnehmender Meßbalken vorgesehen ist, daß die Werkstücke aufnehmende Arbeitsfläche ein Werkstückträger ist, daß der Meßbalken den Werkstückträger entlang einer seiner Koordinatenachsen überdeckt, daß Meßbalken und Werkstückträger entlang der zweiten Koordinatenachse, d.h. senkrecht zur Sensorlinie, relativ zueinander bewegbar sind, daß der Fortschritt des Meßbalkens über die Ar- beitsfläche durch einen Inkrementalgeber gesteuert wird, daß die Sensoren in einer Linie angeordnete und beabstandete Kondensatoren sind und zwischen jedem Sensor jeweils ein Referenzelement angeordnet ist und daß die Kondensatoren in einer Ebene liegend angeordnet sind, wobei jeweils einem Sensor ein Referenzelement folgt. Zur Bewegung des Meßbalkens oder des Werkstückträgers ist ein externer Antrieb vorgesehen.
Der nach einem Merkmal der Erfindung kann der über einen externen Antrieb bewegbare Werkstückträger ein Wagen sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Werkstückträger mehrteilig ausgeführt und besteht idealerweise aus zwei Förderbändern und einer die Förderbänder beabstandenden Walze. Eines der Förderbänder dient dem Antransport und das andere der Förderbänder dem Abtransport der Werkstücke. Die in Laufrichtung der Förderbänder zwischen diesen angeordnete Walze befindet sich da- bei unterhalb des Scanbereiches. Diese Ausführung ist insbesondere bei Matten- schneidmaschinen von Interesse.
Die Sensoren sind im allgemeinen durch Lötpunkte realisiert. Sie sind auf Leiter- platten mit Leiterplattengenauigkeit [ 10 μm ] realisiert. Sensoren können aber auch Platten, Folien oder spitz zulaufende, vorzugsweise kegelförmige Elemente sein. Bei dieser idealen Ausbildung werden die Feldlinien auf einen Punkt konzentriert, wodurch die Meßgenauigkeit bzw. die Auflösung steigt und damit die Konturenschärfe maßgeblich erhöht wird. Ein ausreichender Sensorabstand beträgt 1 cm. Jedem Sensor ist eine Elektronik mit Ansteuerung und Informationsausgang zugeordnet.
Der Meßbalken selbst ist idealerweise aus einer Vielzahl von Leiterplatten zusammengesetzt. Sämtliche Sensoren sind in Linie angeordnet und bilden eine Scanlinie. Es erfolgt eine kontinuierliche Bewegung des Meßbalkens gegenüber dem Meßwagen. In den vorgesehenen Einsatzgebieten, insbesondere beim Mattenschneiden wird der Wagen mit einem Antrieb versehen sein und gegenüber dem Meßbalken bewegt. Der Fortschritt wird mittels eines Inkrementalgebers festgehalten, der je nach Ausführung der Vorrichtung dem Werkstückträger oder dem Meßbal- ken zugeordnet ist. Da ausschließlich die Relativbewegung zwischen Werkstückträger und Meßbalken von Bedeutung ist, kann jedes der beiden Elemente die Bewegung ausführen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß jeder Kondensator eine zentrale kreisförmige Sensorplatte und eine von dieser beabstandete ringförmige Referenzelement umfaßt, wobei Sensorplatte und Ringplatte in einer Ebene angeordnet sind.
Dabei bildet der Sensor eine Sensorfläche A1 und die Referenz eine Referenzfläche A2. Durch A1 = A2 - Ap ist die parasitäre Fläche dargestellt. Die daraus resul- tierenden parasitären Kapazitäten werden schaltungstechnisch durch Kompensation aus dem Meßsystem entfernt.
Durch die kreisförmige Ausbildung kann höchste Genauigkeit bei der Messung erreicht werden. Jede andere Form bringt Verluste in der Auflösung mit sich, da sie kein vollständig symmetrisches Element bilden kann. Ein abschließendes Merkmal der Erfindung sieht die Verwendung sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung in Folierpressen oder 3D membrane- und membranelosen Tiefzieh- bzw. Thermoformpressen sowie insbesondere auch bei Mat- tenschneidmaschinen vor, wobei die Position der Werkstücke über Software an
Werkzeuge weitergegeben wird, welche die Werkstücke für das Folieren entsprechend positionieren bzw. welche die Werkstücke aus dem folierten Verbund ausschneiden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen :
Fig. 1 ein allgemeines Schaltschema; Fig.2 den Aufbau eines Sensorelementes im Schnitt;
Fig.3 eine Scaneinheit;
Fig.4 ein Sensorelement in Draufsicht;
Fig.5 eine schaltungstechnische Darstellung;
Fig.6 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und Fig.7 ein weiters Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
Die bei Verfahren und Vorrichtung durchgeführte Messung der Kapazitäten entspricht dem Frequenzprinzip. Das Prinzip der Frequenzmessung in einem Schema in Fig. 1 dargestellt. Dabei wird über den Generator G eine Wechselspannung mit hoher Frequenz an eine Plattenseite des Kondensators angelegt. Die zweite Seite des Kondensators ist mit dem invertierenden Eingang des Eingangsoperationsverstärkers OPV1 verbunden. Dieser ersten Stufe ist eine weitere Verstärkerstufe nachgeschaltet. Vorteilhaft ist die dieser Schaltung innewohnende Unempfindlichkeit gegenüber Störkapazitäten. Der Innenwiderstand des Generators als auch der beim OPV1 dargestellte virtuelle Massepunkt reduzieren die Störeinflüsse. Fig.2 zeigt einen Kondensator aus Sensor 1 und Referenzelement 2. Diese sind in einen Meßbalken 3 integriert und gegenüber der Arbeitsfläche 5 angeordnet. Die wirksam werdenden Kapazitäten sind explizit dargestellt. Dabei ist ausschließlich der Kondensator Cx der zu messende Wert. Cy und Cz sind Störgrößen. Diese werden schaltungstechnisch kompensiert. Fig.3 zeigt den Grundaufbau der Vorrichtung.
Dabei sind in einem Meßbalken 3 eine Reihe beabstandeter Kondensatoren an- geordnet. Die Kondensatoren bestehen aus Sensoren 2 und Referenzelementen
2. Auf dem Arbeitsbereich 5, der im allgemeinen beweglich ausgeführt ist sind die Werkstücke 4 angeordnet. Der Meßbalken 3 führt gegenüber der Arbeitsfläche 4 eine Relativbewegung durch. Dabei werden die Werkstücke 5 überstrichen und zur Gänze erfaßt. Die Ergebnisse werden von einem nicht dargestellten Inkremen- talgeber erfaßt und weiter verarbeitet zu einer auf einem Bildschirm darstellbaren
2D Biild.
Durch die Linienanordnung der Sensorelemente erfolgt ein Scan in einer Ebene. Die zweite Ebene ergibt sich aus dem Vorschub und einer sequentiellen Wiederholung des Linienscans über die gesamte Arbeitsfläche 4. In Fig. 4 ist ein Kondensator in Draufsicht dargestellt. In dieser ringförmigen Ausbildung ist der Sensor 1 das Zentralelement und von einem Referenzelement 2 beabstandet. Zufolge der Zuleitungen entstehen parasitäre Kapazitäten, welche schaltungstechnisch kompensiert werden müssen. Eine derartige schaltungstechnische Kompensation parasitärer Kapazitäten für das Frequenzprinzip zeigt Fig.5.
Dabei stellen die Kondensatoren Cy und Cz die parasitären Einwirkungen dar. Durch die Parallelschaltung der kapazitären Kapazitäten mit den niederen Impedanzen des Generators und des Operationsverstärkers wird der Störeinfluß kompensiert. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. Die Werkstücke gelangen über ein Zubringer-Förderband auf eine Walze oder eine Platte bzw. Erregerplatte. Die Walze bzw. Platte bzw. Erregerplatte befindet sich im abgeschirmten Scanbereich. Hier erfolgt entsprechend den oben gemachten Ausführungen die Detektion der Werkstücke. Die Werkstücke werden anschließend über ein Ausbringer- Förderband wieder aus dem Scanbereich entfernt. Sowohl die beiden Förderbänder als auch die Walze haben die selbe Bewegungsrichtung und sind ständig in Betrieb. Diese Ausführung ermöglicht ein sehr effektives Arbeiten. Idealerweise ist der Meßbalken 3 mit einer Reihe von Sensoren 1 tragenden Platinen bestückt. Fig.7 zeigt schematisch eine Reihe von Sensoren, welche jeweils im Verbund auf einer Platine aufgebracht sind. Von jeweils einer Platine gelangt Information zur Auswertung, welche sowohl die Maschinensteuerung vornimmt als auch das Display ansteuert.
Die Weitergabe der Informationen von den Platinen an die Auswertung erfolgt durch sequentielles Schalten der Platinen.
Die Schaltung erfolgt dabei sehr rasch, um den sich durch den Fortschritt des Meßbalkens 3 ergebenden Fehlerbereich - der Fortschritt bedingt eine schräge Messung - möglichst gering zu halten. Durch Zerteilen des Meßbalkens in kleine Einheiten - Verkürzung der Meßstrecke - und sequentielles Schaltung behält das Meßergebnis im wesentlichen seine Schärfe.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positio- nierten Werkstücken mittels Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Vielzahl nebeneinander in Reihe angeordneter und beabstandeter Kondensatoren kapazitive Felder aufgebaut werden, daß jedem Sensor (1) eine Dielektrizitätskonstante εr als Referenzmaßgröße vorwählbar zugeordnet ist, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren und die Werkstücke (4) tragende
Arbeitsfläche (5) relativ gegeneinander derart bewegt werden, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren sämtliche zu erfassenden Werkstücke (4) in einem Bewegungsschritt kontinuierlich überstreichen, daß der Meßfortschritt der Kondensatoren entlang der zweiten Koordinastenachse detektiert wird, daß der durch die Anordnung der Sensoren (1) in Linie durchgeführte Linienscan sequentiell entlang der zweiten Koordinatenachse wiederholt wird, daß die im Bereich der Werkstücke (4) eintretende Änderung der Dielektrizitätskonstante im Bereich jedes Sensors (1) des Linienscans mit Δε detektiert und die Meßergebnisse zusammen mit dem Meßfortschritt an den Meßpunkten an eine Rechnereinheit zur Auswertung gesandt wird, und daß die Rechnereinheit aus der Summe der Meßergebnisse entlang dem Meßfortschritt die Werkstücke entsprechend ihrer Ausgestaltung, insbesondere Form oder Material darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe angeordneten Kondensatoren entlang der ersten der Koordinatenachsen der Arbeitsfläche angeordneten sind und daß die Relativbewegung der Kondensatoren gegenüber den Werkstücken (4) entlang der zweiten Koordinatenachse der Arbeits- fläche (5) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit mit einem Bearbeitungsspeicher versehen ist, in welchen vor Beginn der Messung Standard- bzw. Referenzwerte wie εr sowie sämtliche für den Arbeitsprozeß notwendigen Eigenschaften der Werkstücke (4) eingelesen werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß vor Beginn der Messung eine Kalibrierung des Systems auf Betriebsbedingungen erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung des Systems automatisch erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung mittels eines Referenzwerkstückes erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenz- Werkstück sämtliche für den Arbeitsprozeß notwendigen Eigenschaften subsu- miert, wobei zu Beginn des Referenzwerkstückes die einfachen Merkmale und zum Ende des Referenzwerkstückes die schwierigen Merkmale der zu durchlaufenden Arbeitsprozesse kalibriert werden..
8. Verfahren nach Anspruch 7, daß die Eigenschaften Kurven, Materialstärken,
Abschrägungen, Aussparungen und Innenprofile umfassen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgleichen der Sensoren auf Einzel- und Gesamtempfindlichkeit erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte eine Software zur Konturenerkennung durchlaufen.
11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Kondensatoren und der Arbeitsfläche entstehenden Kapazitäten ( Cz, Cy ) schaltungstechnisch kompensiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert εr der Dielektrizitätskonstanten von Luft entspricht.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum paßgenauen Schneiden folierter Werkstücke aus einer Matte, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert εrder Dielektrizitätskonstante der Folie entspricht.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Darstellung der Werkstücke über eine extern bedienbare Software punktmäßig nachkorrigiert wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ermittelten Darstellung des Werkstückes auswählbare Bereiche nachdefiniert werden und diese an Werkzeuge oder Maschinenfunktionen weitergegeben werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine am
Werkstück angeordnete Identifikation ein die Gestalt des Werkstückes charakterisierender File eingelesen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß über die Iden- tifikation der Beginn und das Ende des Werkstückes eingelesen wird.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 17, zum berührungslosen Erfassen von auf einer Arbeitsfläche positionierten Werkstücken mittels Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Sensoren (1) aufnehmender Meßbalken (3) vorgesehen ist, daß die Werkstücke aufnehmende Arbeitsfläche (5) ein Werkstückträger ist, daß der Meßbalken (3) den Werkstückträger (5) entlang einer seiner Koordinaten- tenachsen überdeckt, daß Meßbalken (3) und Werkstückträger (5) entlang der zweiten Koordinatenach- se, d.h. senkrecht zur Sensorlinie, relativ zueinander bewegbar sind daß der Fortschritt des Meßbalkens (3) über die Arbeitsfläche (5) durch einen In- krementalgeber aufgenommen wird, daß die Sensoren (1) in einer Linie angeordnete und beabstandete Kondensatoren sind und zwischen jedem Sensor (1) jeweils ein Referenzelement (2) angeordnet ist und daß die Kondensatoren in einer Ebene angeordnet sind, wobei jeweils einem Sen- sor (1) ein Referenzelement (2) folgt, und daß zur Bewegung des Meßbalkens (3) oder des Werkstückträgers (5) ein externer Antrieb vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Werk- stückträger (5) über einen externen Antrieb bewegbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (5) ein Wagen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (5) mehrteilig ausgeführt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger aus zwei Förderbändern und einer die Förderbänder beabstandenden Walze besteht, daß eines der Förderbänder dem Antransport und das andere der Förderbänder dem Abtransport der Werkstücke dient und daß die Walze unterhalb des Scanbereiches angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kon- densator einen zentralen kreisförmigen Sensor (1) und ein von diesem beabstan- detes ringförmiges Referenzelement (2) umfaßt, wobei Sensor (1) und ringförmiges Element (2) in einer Ebene angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) ein Lötpunkt ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) eine Platte ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) eine Folie ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) ein spitz zulaufendes , vorzugsweise kegelförmiges Element ist.
28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbalken (3) aus einer Vielzahl von Leiterplatten mit aufgebrachten Sensoren (1) in Form von Lötpunkten besteht.
29. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensor (1) eine Elektronik mit wenigstens einer Ansteuerung und einem Informationsausgang zugeordnet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein externer
Bildschirm mit Eingabeeinheit zur Fehlerkorrektur der Darstellung vorgesehen ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkre- mentalgeber dem Werkstückträger (5) zugeordnet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkre- mentalgeber dem Meßbalken (3) zugeordnet ist.
33. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32 in Folierpressen und Mattenschneidmaschinen, wobei die Position der Werkstücke über Software an Werkzeuge weitergegeben wird, welche die Werkstücke für das Folieren entsprechend positionieren bzw. welche die Werkstücke aus dem folier- ten Verbund ausschneiden.
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