(57)【要約】本発明は、カメラ手段および制御可能な切断装置を使用してシート状断片を１つまたは幾つかのより小さい断片に切断する方法に関し、その座標系の方向および値は相互に対応するよう校正される。本方法では、切断すべき断片を、カメラ手段の記録区域内に配置した切断表面に配置する措置と、断片をカメラで撮影し、それに基づいて断片の輪郭を決定する措置と、断片の輪郭に関する情報を位置決めシステムに入力する措置とを執り、ここで切断経路が確立されて、切断機の制御システムへと入力され、これが切断に必要なパラメータを決定し、これに基づいて与えられた命令に従い部品への断片の切断を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ手段および制御可能な切断装置を使用することにより、シート状断片を１つまたは幾つかのより小さい断片に切断する方法で、それらの座標系の方向および値が、相互に対応するよう校正される方法であって、
−  切断すべき断片を、カメラ手段の記録区域内に配置した切断表面に配置する措置と、
−  断片をカメラで撮影し、それに基づいて断片の輪郭を決定する措置と、
−  断片の輪郭に関する情報を位置決めシステムに入力する措置とを執り、ここで切断経路が確立されて、切断機の制御システムへと入力され、これが切断に必要なパラメータを決定し、これに基づいて与えられた命令に従い部品への断片の切断を制御することを特徴とする方法。
【請求項２】
輪郭および寸法が決定されたら、少なくとも１つのタイプの小型部品を選択し、この少なくとも１つのタイプの小型部品を所望の数だけ、輪郭内の輪郭像に加えることにより、位置決めデータを生成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
切断の開始ポイントおよび切断経路も自動的に、またはオペレータが補助した手段によって決定され、位置決めデータを切断装置の制御システムに入力することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
シート上の自動位置決めにおいて、切断経路、開始ポイントおよびボリューム、さらに材料の使用を最適化することを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
切断装置の作動が、ゼロ・ポイントに比例した増分座標系、つまりシート状素材に特定の座標系から、絶対座標系へ、つまり作業ステーション全体を網羅する座標系へと変化することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
切断装置として、数値制御した熱切断機、マニピュレータまたはロボットを使用することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
物体を撮影する際の補助機器として、反射すべき光源、最も好ましくはレーザ・バーを使用して、検出可能性を促進かつ／または追加の情報を提供することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
切断すべき断片が、金属構造の部品、例えば船舶、船または別の船用機器、橋、抄紙機、建物、列車、ローリー、鉱業用車両またはタンクなどの車両、またはプラットホーム構造の部品を構成することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の序文による、カメラ手段および制御可能な切断装置を使用してシート状断片を切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
造船業では、比較的大きいシート状物体を熱切断法で製造する場合に、大量のいわゆる残りシートが生ずる。他方で、船舶は多数の小さい標準的構成部品を有し、その年間必要量は数千個であり、目的は、可能な場合、これらの構成要素の材料として残りシートを使用することである。標準的構成要素を製造する際に、機械のオペレータは、残り断片を使用するために過度に長い時間を使用しなければならない。今日、残りシートの使用は、技術的および経済的見地から費用効果が低く、残り材料を用いる場合の問題は、不規則な形状を有する残りシート上に標準的構成要素を位置決めするのが困難なことであり、したがってスクラブ（ｓｃｒｕｂ）のパーセンテージが非常に高くなっていた。従来、残り材料の使用は、機械のオペレータが手で残りシート上の長方形の区域を測定し、データを機械の制御装置に入力して、画定された区域に構成要素を位置決めし始めるというレベルである。機械のオペレータの作業であるので、位置決めは現在の形態では時間がかかりすぎ、結果は作業時間および材料消費量に関して経済的ではない。実行にあたって、機械のオペレータは、切断機を切断プログラムの開始ポイントへと運ぶ時に、肉体的努力もしなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、先行技術に関する欠点を克服し、これら欠点を可能な限り効率的に解消することができる新規の解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、請求項１および他の請求項に記載しているように達成することができる。
【０００５】
本発明によると、以下の措置を執る。切断すべき断片を、カメラ手段の記録区域内に位置する切断表面に配置し、断片をカメラ手段で撮影して、それに基づき断片の輪郭を決定し、断片の輪郭に関する情報を位置決めシステムに入力すると、ここで切断経路が確立され、切断機の制御システムに入力されて、これが切断に必要なパラメータを決定し、それに基づいて、与えられた命令に従い部品への断片の切断を制御する。このように、本発明は、切断プログラムを提供して実現するよう、シート状材料を画定するために機械の視覚を使用可能にするものである。残りシート上で切断すべき断片の位置決めに、自動化も適用することが好ましい。したがって、本発明により切断すべき断片の位置決めの際に残りシート状材料を経済的に使用することができ、残りシート状材料の手作業およびスクラブ・パーセンテージが最小になる。ここで、断片の輪郭とは、断片内に残った、例えば開口のような断片の部分も指す。また、本発明は、不規則な形状である残りシート状物体を最も最適な方法で使用することに適用可能であることが好ましい。
【０００６】
断片の輪郭および寸法が決定されると、少なくとも１つのタイプの小型部品を選択し、この少なくとも１タイプの小型部品の望ましい数を輪郭内の輪郭像に加えることにより、位置決めデータを生成する。位置決めするには、例えば特定タイプの小型部品をマクロ・ライブラリから選択し、それによってシート状断片をこの部品で満たす適切なプログラムを使用することができる。位置決めは、幾つかの異なる種類の小型部品の選択に基づいてもよい。あるいは、オペレータ自身がプログラムによって所望の種類の小型部品を描き、特定数のそれをシート状断片上に配置してもよい。
【０００７】
残りシート上に切断経路を自動的に位置決めする際には、開始ポイントおよびボリューム、さらに材料の使用を最適化する。また、切断の開始ポイントおよび切断経路は、オペレータによって、または自動的に決定することができる。決定後、位置決めデータを切断装置の制御システムに入力し、これによって切断機の作動が、ゼロ・ポイントに比例した増分座標系、つまりシート状素材に特定の座標系から、絶対座標系へ、つまり作業ステーション全体をカバーする座標系へと変化する。数値制御のフレーム切断機、マニピュレータ、またはロボットを切断装置として使用することが好ましい。
【０００８】
物体を撮影中の補助機器として、反射すべき光源、最も好ましくはレーザ・バーを使用して、検出可能性を促進かつ／または追加の情報を提供することができる。本発明による方法では、断片の輪郭および位置を十分な正確さで見えるようにするよう、照明状態が可能な限り一定になるような範囲まで撮影用の作業区域を照明する。検出可能性を促進すべき照明と反射するバーまたはマトリクスとは、相互に対して相補的である。本方法による撮影は、１つまたは幾つかのカメラ、好ましくはＣＣＤカメラで実行することができ、これは切断装置に、切断装置と同じ案内レール上で移動する別個のポータル（ｐｏｒｔａｌ）に、または作業区域の天井などの外部構造に、あるいは外側構造にある別個の案内レールを用いて配置することができる。
【０００９】
切断すべき断片は、金属構造の部品を構成し、これは船舶、船または他の船用機器を意図することが最も好ましいが、本発明はシート状金属断片を使用する他の種類の物体にも同様に適用することができる。
【００１０】
以下、本発明を添付図面を参照して例示により説明する。
【実施例】
【００１１】
図１による機械加工構成１、つまりこの場合の熱切断では、切断装置の切断区域３の像が、切断機に、あるいは別個の案内レールに、または機械を囲む構造に取り付けるカメラ手段２によって提供される。残りシートを成し、切断区域３内に位置するシート状素材４の輪郭の形状および寸法は、カメラが提供する像によって決定される。シート状素材４は、例えば床または機械加工テーブルを成す切断表面５に置かれている。寸法の決定は、ソフトウェア・アルゴリズムによりソフトウェアが、またはディスプレイを指示することによってオペレータが手動で実行する。決定するための補助機器として、検出可能性を促進するために、反射すべき照明および光源、好ましくはヘリウムネオン・レーザ・バーを使用することができる。決定の結果は、シート状素材４の輪郭の寸法および作業区域３におけるその位置を含むデータ、つまりいわゆる像データ６であり、このデータは位置決めシステム７へと転送され、ここには所望の数の特定タイプの小型部品を区域に配置する。例えば、特定タイプの小型部品を、マクロライブラリから選択し、シート状素材をこれら部品でいっぱいにするよう、位置決めプログラムを構成することができる。あるいは、オペレータ自身がプログラムによって所望の形状を有する小型部品を描き、特定数のこの部品をシート状素材に配置して、シート状素材にまだ空いたスペースがある場合は、所望に応じて特定数の他の種類の小型部品を配置することもできる。次に、位置決めデータを切断装置の制御システムに入力し、このシステムが切断プログラム８を起動する。
【００１２】
位置決めシステム７は、別個のコンピュータ７に配置するか、機械の制御装置９に関連して配置することができる。任意の種類の形状を有するシート状素材４の情報は、システムの助けによって簡単かつ高速で受け取り、コンピュータ・ベースの自動位置決めによって、素材の使用を最適化し、スクラブ・パーセンテージを最小にすることが可能である。シート状素材４の寸法に加えて、機械の視覚システムは、切断装置の作業区域３における基準角度または開始角度の位置（詳細には図示せず）も示すことができ、これによって普通手動で行われる切断装置の別個の再配置が不必要になり、シート状素材４の切断１０を開始することができる。こうして、本発明によって時間と材料との両方を節約しながら、作業効率を改善し、費用を削減することができる。
【００１３】
切断は、本質的に既知の方法によって、例えばガス切断またはプラズマ切断によって実行することができる。一つの有利な方法は、数値制御の熱切断法であり、同方法では切断速度、切断溝のサイズなど、切断のパラメータを数値制御により決定することができる。切断装置は、開始ポイントまで自走し、切断を開始する。
【００１４】
図１２は、位置決めおよび切断のレイアウトの例を示し、これは数値制御した切断機にレイアウトを入力することにより実現することができる。ここでは、全て同様の幾つかのシート様小型部品４ａをシート状素材４上に配置する。その幾つかは、言うまでもなく他の種類の部品で置換することができる。切断方向を矢印で示す。
【００１５】
本発明は上述した用途に制限されず、請求の範囲によって定義された本発明の概念の範囲で、本発明の様々な改造が考えられることが、当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シート状物体の製造に残り材料を使用するための機能図を示す。
【図２】位置決めのレイアウトを示す。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月4日(2004.5.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ手段および制御可能な切断装置を使用することにより、金属のシート状断片を１つまたは幾つかのより小さい断片に切断する方法で、それらの座標系の方向および値が、相互に対応するよう校正される方法であって、
−  切断すべき断片を、カメラ手段の記録区域内に配置した切断表面に配置する措置と、
−  断片をカメラで撮影し、それに基づいて断片の輪郭を決定する措置と、
−  断片の輪郭に関する情報を位置決めシステムに入力する措置とを執り、ここで切断経路が確立されて、切断機の制御システムへと入力され、ここでは、１つのタイプの小型部品を選択することにより、位置決めデータを生成し、適宜、この少なくとも１つのタイプの小型部品を所望の数だけ、輪郭内の輪郭像に加え、切断経路を確立して、切断機の制御システムに入力し、これが切断に必要なパラメータを決定し、これに基づいて与えられた命令に従い制御システムの制御下で切断表面上で部品への断片の切断を実行することを特徴とする方法。
【請求項２】
切断の開始ポイントおよび切断経路も自動的に、またはオペレータが補助した手段によって決定され、位置決めデータを切断装置の制御システムに入力することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シート上の自動位置決めにおいて、切断経路、開始ポイントおよびボリューム、さらに材料の使用を最適化することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
切断装置の作動が、ゼロ・ポイントに比例した増分座標系、つまりシート状素材に特定の座標系から、絶対座標系へ、つまり作業ステーション全体を網羅する座標系へと変化することを特徴とする、前掲請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
切断装置として、数値制御した熱切断機、マニピュレータまたはロボットを使用することを特徴とする、前掲請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
物体を撮影する際の補助機器として、反射すべき光源、最も好ましくはレーザ・バーを使用して、検出可能性を促進かつ／または追加の情報を提供することを特徴とする、前掲請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
切断すべき断片が、金属構造の部品、例えば船舶、船または別の船用機器、橋、抄紙機、建物、列車、ローリー、鉱業用車両またはタンクなどの車両、またはプラットホーム構造の部品を構成することを特徴とする、前掲請求項のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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