(57)【要約】【解決手段】光送信器26、光受信器28および評価ユニットを有し、光受信器28は、稼動運動中に可動の機械部分の前縁に先行するように、機械部分に連結されている。光送信器26は、縁に実質的に平行に延び光受信器28を照明する光線30を生成するために、インコヒーレントな放射を有する光源48を備えている。光受信器28は、光線30の空間的に解像された画像を記録するために、複数のピクセル64を備える画像センサ62を有するとともに、焦点68と、焦点68に実質的に配置された開口絞り70とを有する結像光学系66を備えている。【効果】光受信器28の視界範囲内の加工品18の縁またはダイ14の縁の位置を簡単に、すばやく決定することができる。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第2の機械部分（16）に向かって稼動運動（20）を行うとともにその運動の方向に突出し、かつ運動平面（24）に沿って動く縁（22）を有する第1の機械部分（14）を含む機械（10）に用いられる安全装置であって、
当該安全装置は、光送信器（26）、光受信器（28）および評価ユニット（32）を備え、
前記光送信器（26）は、前記縁（22）に実質的に平行に延び前記光受信器（28）を照明する光線（30）を生成し、
少なくとも前記光受信器（28）は、前記第1の機械部分（14）の前記稼動運動（20）中に前記縁（22）の前方を感知するように、前記第1の機械部分（14）に連結されており、
前記光受信器（28）は、前記光線（30）の空間的に解像された画像を記録するための複数のピクセル（64）を有する画像センサ（62）を備え、
前記評価ユニット（32）は、前記空間的に解像された画像に基づき出力信号（42）を生成するように設計されており、
前記光送信器（26）は、前記光線（30）を生成するために、主としてインコヒーレントな放射を有する光源（48）を備えるとともに、焦点（68）と、前記焦点（68）に実質的に配置された開口絞り（70）とを有する結像光学系（66）を備えることを特徴とする、安全装置。
【請求項２】
前記光源（48）が、連続的に広がるスペクトル強度分布（84）を有する放射を生成する、請求項1に記載の安全装置。
【請求項３】
前記光送信器（26）が、前記光源（48）の前記放射を集中させるための集光レンズ（56）を備える、請求項1または2に記載の安全装置。
【請求項４】
前記開口絞り（70）の空洞部の内径（d）が、1mmよりも小さい、好ましくは500μmより小さい、さらに好ましくは150μmより小さい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の安全装置。
【請求項５】
前記評価ユニット（32）は、前記光線（30）の規定の領域（90）が遮断されたときに、フェールセーフな停止信号（42）を生成するように設計されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の安全装置。
【請求項６】
前記光線（30）内へ突出する物体（76）の縁の位置を決定するために、前記評価ユニット（32）が、複数の隣接するピクセルにわたって単調に上昇するまたは単調に下降する前記空間的に解像された画像中の強度特性（94、96）を検知するように設計されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の安全装置。
【請求項７】
前記物体（76）の前記縁の位置を決定するために、前記評価ユニット（32）が、前記強度特性（94、96）の変曲点（100）を検知するように設計されている、請求項6に記載の安全装置。
【請求項８】
前記光送信器（26）が、強度が時間的に変化する前記光線（30）を生成する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の安全装置。
【請求項９】
画像センサ（62）が、ほぼ対数特性の変換曲線（102）を備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第2の機械部分に向かって稼動運動を行う第1の機械部分を有する機械のための安全装置であって、前記第1の機械部分は、運動の方向に突出し、かつ運動平面を規定する縁を有する安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上に述べた安全装置は、特許文献1に開示されている。
この公知の安全装置は、送信光学系および光源としてLEDまたはレーザダイオードを備える光送信器を有している。送信光学系は、光源の光を増幅して、光線を形成する。光線は、画像センサを含む光受信器を照明する。このようにして、光送信器および光受信器は、金型プレスブレーキの上側ダイの下側突出縁の保護区域を監視する光バリアを形成している。この光バリアはまた、上側ダイの作動路内の物体のあらゆる危険な介入を検知するために、上側ダイの稼動運動中に移動される。
保護区域内への介入が検知されると、この公知の安全装置は、金型プレスブレーキの停止につながる信号を生成する。さらに、特許文献1に開示されている安全装置はまた、加工品またはダイの個々の領域に関連する測定値を決定することができるとされている。これらの測定値は、画像センサの感光性素子（ピクセル）上に加工品またはダイが作るシルエットにより決定される。
【０００３】
測定値を決定する目的のために、特許文献1は、画像センサの特定のピクセルを、好ましい直線の輪郭を持ったシルエット領域が結像するところに位置する測定窓として規定することを提案している。適切であれば、測定窓は、曲げ工程の実施中に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第10 2004 020 024号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、同文献は、測定値が実際に決定される方法を記載していない。特別な測定窓の定義は、アルゴリズムが複雑で、計算の負担が大きいため、比較的小さな画像領域、すなわち、有効な測定時間内の測定窓内のみでしか実行できないことを示唆している。しかし、測定窓の位置および寸法をまず決定しなければならず、それには追加の計算費用が必要である。ゆえに、加工品またはダイの個々の領域に関連する測定値の決定には、公知の方法では問題が生じる。
【０００６】
特許文献1の出願人、すなわちSick AG（ドイツ、ヴァルトキルヒ79183）はまた、冒頭で述べた種類の安全装置を、V4000という商標で提供している。安全装置V4000については、Sick AGの対応する取扱説明書に説明されている。
しかし、安全装置V4000が実際に、加工品またはダイの個々の領域を参照して測定値を決定できることについて、示唆されていない。V4000システムは、プレスブレーキまたは類似の機械を保護するための安全装置として「のみ」機能する。
【０００７】
この背景に照らして、本発明の目的は、加工品またはダイの領域の場所、位置および/または寸法を参照した測定値の決定を、容易に、すばやく、高精度で行うことができる安全装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面によれば、前記目的は、光線を生成するための主としてインコヒーレントな放射を備えた光源を有する光送信器と、焦点および焦点に実質的に配置された開口絞りを有する結像光学系を備える光受信器とにより、達成される。
「コヒーレント性」とは、比較的大きな空間および/または時間範囲にわたる所定の位相関係を維持する光（または他の波動）の特性を意味する。2つ以上の波動は、時間的に大部分不変の干渉現象を生成できる場合に、コヒーレントである。コヒーレント性は、レーザにより生成される光の場合に、特に存在する。すなわち、レーザは、本発明に関して、主としてコヒーレントな放射を生成する光源であり、それゆえ、避けるべきである。反対に、本発明に関し、非レーザ光源は一般的に、インコヒーレントな放射を生成する。
【０００９】
その結果、本発明は特に、背景技術で言及した種類の安全装置の光送信器用の光源として、レーザを避けるように提案する。この着想それ自体は、上記の特許文献1において、原則として考察されており、LEDが光送信器用の光源として言及されている。しかし、特許文献1は、列挙というかたちでLEDに言及しているに過ぎない。実際の適用において、特許文献1の出願人は、本発明と異なり、主としてコヒーレントな光を生成するレーザダイオードを使用している。これはまた一見して妥当であり、当該技術分野で優勢な意見にも対応している。これは、レーザ光が、そのコヒーレントで、かつ通常強力に焦点合わせされる放射により、画像センサ上に加工品またはダイの領域をはっきりと結像することができ、それゆえに、はっきりとしたシルエットが結像されるからである。これにより、加工品またはダイの縁（edge）の位置を非常に正確に検知および測定することができるとの期待が高まる。
【００１０】
しかし、本出願人の調査により、コヒーレントなレーザ光の使用は、光線のシルエット中の加工品またはダイの領域の測定には不利であることが明らかになった。これは、レーザ光の干渉現象が、画像センサに対して、評価するのが非常に難しい信号特性を発生させるためである。このように、測定値の決定は、複雑かつ困難である。
驚くべきことに、インコヒーレントな、すなわちある程度拡散したまたは「不鮮明（ファジー）な」光は、はっきりと焦点合わせされたレーザ光を使用するのに比べて、シルエット自体はより不鮮明であるものの、より有利である。しかし、この短所は、受信器側の上述した結像光学系により補正することができ、長所に変えることさえできる。
【００１１】
上記結像光学系の結果は、光軸に平行な入射である光線のみが、画像センサに到達するというものである。他の光線は一般に画像センサに到達しない。さらに入射光線は、開口絞りの縁で回折される。すなわち、もとの光の方向から偏向される。開口絞りが小さいほど、この効果は強くなる。回折の結果として、シルエットが、画像センサの複数の隣接するピクセルにわたって拡散されて結像する。しかし、これは、インコヒーレントな光および平行な光線への限定の結果として、事実上、干渉現象なしで起きる。すなわち、インコヒーレントな光の使用および上記結像光学系の使用は、加工品またはダイの暗いシルエットと、それに遮断されていない光線部分との間に比較的広い「灰色の」移行領域を有する、画像センサの画像となる。
【００１２】
一見して、明るい/暗い縁のこのような不鮮明な結像は、明るい/暗い縁の位置をできるだけ正確に測定することが目標である場合、不利であると思われる。しかし、驚くべきことに、「不鮮明な」強度特性をかなり簡単に評価でき、縁の位置を非常に正確に決定できることが明らかになった。これは、得られた強度特性を、非常に簡単に数学的にモデル化できるためである。その結果、明るい/暗い縁の実際の位置を、不鮮明な結像にもかかわらず、非常に正確に決定することができる。この点に関する手順の好ましい態様を、以下にさらに説明する。
【００１３】
要約すれば、本新規な安全装置により、光受信器の視界範囲内の加工品の縁またはダイの縁の位置を示す測定位置値の、驚くほど簡単でありながら正確な決定が可能になる。この簡単なアルゴリズムは、非常にすばやく処理することができる。ゆえに、上記目的が完全に達成される。
好ましい改良形態では、光源は、連続的に広がったスペクトル強度分布を有する放射を生成する。
【００１４】
この改良形態では、光源は、事実上無制限の複数の波長を有する「多色の」光放射を生成する。好ましい実施形態では、いわゆるパワーLEDが光源として使用される。このパワーLEDは、約520〜550nmの波長に位置する主スペクトルを有しているが、このスペクトル領域外の波長も含む。光源のスペクトル強度分布はガウス分布であるのが特に好ましい。好ましい結像光学系に関連して、このような光源は、明るい/暗い縁の領域において、非常に均一かつ実質的に対称な、単調に上昇するまたは単調に下降する信号特性を生成する。その結果、このような光源を使用したときに、明るい/暗い縁の場所および位置を、特に簡単に決定することができる。30Lm/W以上の光収率を有するパワーLEDを使用するのが特に好ましい。
【００１５】
さらなる改良形態では、光送信器は、光源の放射を集中させるために、集光レンズを有している。
この改良形態では、光源は、（前記運動平面に少なくとも平行な）第1の開口角を持つ放射ローブを有しており、光線は（前記運動平面に平行な）第2の開口角を有しており、第2の開口角は第1の開口角よりも実質的に小さい。好ましい実施形態では、光源は、例えば、約100°〜120°の開口角を持つ放射ローブを有しているが、光線の開口角は約1°以下のオーダーの大きさである。集光レンズはこのようにして光源の光放射を集中させるが、先行技術で公知のシステムはすべて、光源の光線が拡大されるレンズを使用している。本好ましい改良形態では、縁での測定位置の決定がより簡単になる。これは、多量の光が光受信器を照明するために集中され、それにより明/暗の差が評価のために利用可能になるためである。
【００１６】
さらなる改良形態では、光受信器の結像光学系の開口絞りは、空洞部の内径が約1mmよりも小さくされており、約500μmよりも小さいのが好ましく、150μmよりも小さいのがさらに好ましい。特に好ましい実施形態では、内径が約75μmの開口絞りが使用される。
この改良形態は、小さな開口絞りによって、より強い回折効果が得られ、その結果、明るい/暗い縁の領域で強度特性の勾配がかなり平坦になるため、有利である。開口絞りが小さいほど、強度特性の勾配は緩やかになる。緩い勾配の結果として、強度特性は、より大きな数の隣接するピクセルに結像される。その結果、強度特性を数学的にモデリングするために、多くの補間点が利用可能になる。さらに、本発明の文脈において、平坦な強度特性には、個々のピクセル誤差が測定精度に影響を与えない、または無視してよいほどにしか影響を与えないという、さらなる利点がある。
【００１７】
さらなる改良形態では、評価ユニットは、光線の所定の領域が遮断されたときにフェールセーフ停止信号を生成するよう設計されている。
この改良形態では、安全装置は、欧州規格EN954-1のカテゴリー3もしくは4の趣旨内で、または、例えばIEC61508などの類似の規格の趣旨内で、フェールセーフであるよう設計されている。好ましい実施形態では、評価ユニットは、このフェールセーフ性を実現するために、複数のチャネルを有する冗長な仕方で設計されている。この改良形態は、機械を保護する際に安全装置を使用するのに有利である。これは、機械設計者が、対応する安全要求に、より容易に従いやすくなるためである。
【００１８】
さらなる改良形態では、光線内に突出した物体の縁の位置を決定するために、評価ユニットは、複数の隣接するピクセルにわたって単調に上昇するまたは単調に下降する空間的に解像された画像における強度特性を検知するように設計されている。評価ユニットは、このような強度特性を、複数の少なくとも4つの隣接するピクセルにわたって検知するのが好ましい。6つまたは8つの隣接するピクセルにわたって、このような強度特性を検知するのがさらに好ましい。特に好ましい実施形態では、強度特性を検知するために、それぞれ約10個の隣接するピクセルが評価される。
【００１９】
この改良形態により、加工品またはダイの領域を測定するための非常に簡単なアルゴリズムが提供される。このような強度特性の検知は、それぞれ隣り合ったピクセルの強度値またはグレースケール値を比較することにより、比較的簡単にかつすばやく実行することができる。さらに、加工品またはダイの明るい/暗い縁の位置を高い測定精度で決定するために、続くステップにおいて、検知された強度特性を非常に速く評価することができる。
【００２０】
さらなる改良形態では、物体の縁の位置を決定するために、評価ユニットは、強度特性における変曲点を検知するように設計されている。
強度特性における変曲点の検知は、強度特性の第1および第2の派生物を形成することにより、簡単にかつすばやく実行することができる。さらに、このような強度特性における変曲点の位置は、明るい/暗い縁の実際の位置をよく示していることが明らかにされている。ゆえに、強度特性上の変曲点の位置を決定することにより、明るい/暗い縁の位置を高い精度で決定することができる。
【００２１】
さらなる改良形態では、光受信器は、規定の、時間的に変化する強度を有する光線を生成する。
この改良形態では、光受信器の光線は、規則的に変調される。この変調は、例えば光線を外部の光の影響から区別するために、受信器側で評価することのできる信号成分を表している。ゆえに、この改良形態により、本新規な安全装置のより高い機能的安全性および稼動面での信頼性が実現する。
【００２２】
さらなる改良形態では、画像センサは、少なくともおおよそ対数の特性変換曲線を有している。
この改良形態に関する特性変換曲線は、入射光の放射強度に応じて、画像センサの電気的な出力信号の機能的関係（電流および/または電圧）を表す。おおよそ対数の特性変換曲線を有する画像センサは、入射光の大きな強度差を、高い測定精度で処理することができる。その結果、このような画像センサは、画像センサが光線によって直接照明され、少なくとも一部が光線を遮る物体のシルエットを検知および測定すべき、本願の種類の安全装置用に特に有利である。
【００２３】
上記の特徴および以下に説明する特徴を、本発明の請求の範囲から逸脱することなしに、それぞれ明記した組み合わせだけでなく、他の組み合わせで、または単独で使用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】安全装置の実施形態におけるプレスブレーキを示す図である。
【図１Ｂ】評価ユニットを示すブロック図である。
【図２】安全装置の好ましい実施形態の略図である。
【図３】レーザ光源のスペクトル強度分布と対比した、図2の安全装置の光源のスペクトル強度分布を示す図である。
【図４】図1Aのプレスブレーキの上側ダイが稼動運動の開始位置にあるときに、図2の安全装置の画像センサによって記録された画像の略図である。
【図５】上側ダイが下側反転点に位置している状態の、図4に類似の図である。
【図６】図2の安全装置の光受信器の視野における明るい/暗い縁を示す2つの強度特性を示す図である。
【図７】図6と比較した、レーザ光源を使用した場合に得られるであろう3つの強度特性を示す図である。
【図８】図2の安全装置用の好ましい画像センサの対数変換曲線の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図1Aに、プレスブレーキ10を示す。プレスブレーキ10には、プレスブレーキ10の運転サイクル中に操作者を怪我から守るために、本発明の実施形態に係る安全装置12が適用されている。プレスブレーキ10は、上側ダイ14および下側ダイ16を有している。下側ダイ16は通常、加工品18を成形するために上側ダイ14が降下してマトリクスを形成するように、断面輪郭（図5）に窪みを有している。上側ダイ14の稼動運動（operational movement）を、図1Aの参照番号20によって示す。
【００２６】
上側ダイ14は、稼動運動20の結果としての運動平面24を規定する突出縁22（図4）を有している。運動平面24における物体の介入、例えば操作者の手などによる介入はすべて、上側ダイ14が下側ダイ16の近くまで接近しているときに特に、危険な状況を作り出す。安全装置12は、突出縁22の領域におけるこのような介入を検知し、それに応じてプレスブレーキ10の稼動運動を停止するために作動する。
【００２７】
しかし、本安全装置は、図1Aに示すようなプレスブレーキを保護するために使用できるだけではない。本発明に係る安全装置はまた、第1の機械部分が第2の機械部分に向かって稼動運動を行うスタンプ器、切断器および他のあらゆる種類の（好ましくは固定された）機械を保護するために使用することもできる。本発明は、1つの機械部分だけが動く用途に限定されない。本発明に係る安全装置は、多数の機械部分が互いに動く機械のために、同様に使用することができる。
【００２８】
安全装置12は、本明細書中で、プレスブレーキ10に対し、上側ダイ14の右および左に固定された光送信器26および光受信器28を備えている。光送信器26および光受信器28は、上側ダイ14の稼動運動20に合わせて動くように、上側ダイ14に連結されている。この場合、光送信器26は、上側ダイ14の縁22に平行に延び光受信器28を照明する光線30を生成する。その結果、光送信器26および光受信器28は、上側ダイ14の縁22の前および回りの空間領域を保護する、ある種の光バリアを形成する。
【００２９】
光送信器26および光受信器28の両方が上側ダイ14の稼動運動に合わせて動く、図1Aに示す実施形態は、本発明の観点から好ましい。しかし、原則として、光送信器26は、例えば、運動平面24に平行である光帯または光平面を生成する場合、固定的に配置することもできる。原則として、光受信器も、上側ダイ14の稼動運動中の関連する点すべてにおいて光線30の画像を記録することができる場合、固定されていてもよい。しかし、現在利用可能な技術では、これを固定的な画像センサにより実施することはできず、または、極度に複雑なやり方でのみ実施することができるので、完全に可動式の態様が本発明の観点から好まれる。
【００３０】
図1Bに参照番号32で示す評価ユニットも、安全装置12の一部である。評価ユニット32は、光送信器26および光受信器28と分離して配置することができる。あるいは、評価ユニット32の一部または全部を、光送信器26および/または光受信器28と一体化してもよい。いずれの場合でも、評価ユニット32は、（必要であれば）光送信器26を駆動するように作動し、光受信器28により記録された画像を評価し、それに応じて上側ダイ14の稼動運動20を停止するように作動する。さらに、本発明の好ましい実施形態では、以下に、より詳細に説明するように、評価ユニット32によって、加工品またはダイの個々の領域の位置および寸法を測定することが可能になる。
【００３１】
好ましい実施形態では、評価ユニット32は、複数のチャネルを有する冗長な仕方で設計されている。これを、2つのプロセッサ34a、34bにより、図1Bに示している。プロセッサ34a、34bは、相互制御を行い、その処理結果を交換することができる。特に好ましい実施形態では、共通の原因による誤動作が生じる可能性を低減するため、プロセッサ34a、34bは多様性を有している。すなわち、これらは異なるプロセッサである。
【００３２】
プロセッサ34a、34bは、それぞれ、適切に割り当てられたメモリ領域36a、36bに記憶されている評価および制御プログラムを実行する。
参照番号38は、プロセッサ34a、34bが入力端40で入力信号を読み込み、出力端42で出力信号を供給するためのインターフェースユニットを示す。好ましい実施形態では、プロセッサ34a、34bは、フェールセーフで好ましくは冗長な出力信号を、特に生成する。それにより、縁22の下方の領域で危険な介入が検知されたときに、上側ダイ14の稼動運動20が停止される。さらに、加工品またはダイの位置、方位および/または寸法を示す測定データを、さらなる出力端において供給することが可能になる。
【００３３】
評価ユニット32に加えて、プレスブレーキ10は一般的に、「通常の」稼動順序を制御する稼動制御器を有している。原則として、この制御は、評価ユニット32に組み込むことができる。しかし、プレスブレーキ10用の稼動制御器（ここでは図示せず）から評価ユニット32を分離して実施することが、現在では好まれている。
図2は、安全装置12の基本設計を示す図である。光送信器26は、特に好ましい実施形態では、約70Lm/Wの発光効率を有するいわゆるパワーLEDである光源48を有している。しかし、原則として、これは、白熱灯または少なくとも主としてインコヒーレントな光放射を生成する別の光源であってもよい。
【００３４】
ここで、光源48は、（運動平面24に平行な平面において）約100°〜120°の開口角52を持つ放射ローブ50を有している。光源48は、レンズ56で正面が被覆されたハウジング54に取り付けられている。レンズ56は、発生した光線30が好ましくはわずか1°以下の開口角58を有する程度まで、光源48の光放射を集中させる集光レンズ（ここではフレネルレンズ）である。
【００３５】
好ましくは、外部からの光の影響から区別するため、光源48は、光受信器28または評価ユニット32においてある確率（expectations）として評価されるある時間的変化を有する光線30（図1A）を生成する。
光受信器28は、複数のピクセル64を有する画像センサ62が設けられた第2のハウジング60を有する。図4および図5に示すように、ピクセルがマトリクス状に配置された画像センサが好ましい。図8に簡略に示すように、好ましい実施形態では、画像センサ62は、対数型の変換曲線102を有するCMOS画像センサとされている。このような画像センサは、HDRC（登録商標）という商標で販売しているMikroelektronik Stuttgart社（ドイツ、シュトゥットガルト）から入手可能である。
【００３６】
光受信器28は、開口絞り70が設けられた位置に焦点68を有する結像光学系66をさらに有している。好ましい実施形態では、開口絞り70の空洞部の内径dは、約75μmとされている。画像センサ62上の明るい/暗い縁の強度特性をより一層均一にするためには、より一層小さな開口絞り開口部が有利であるだろう。しかし、一定の最小光量が、開口絞りを通過しなければならないので、原則として、強度特性の対応する低下が許容される場合、やや大きめの開口絞り開口部を使用することも可能であろう。50μm〜150μmの間の範囲が、特に有利であることが証明されている。結像光学系66の光軸を、図2に参照番号72で示す。
【００３７】
参照番号76は、光線30中に突出し前縁78を有する物体を示す。前縁78の領域には、画像センサ62により記録された画像中に対応する強度特性を生成する明暗の縁が存在する。物体76により生成されるシルエット範囲を、図2に、簡略な仕方で、参照番号80により示す。
参照番号76’は、物体76を第2の位置を示している。第2の位置において、光受信器28までの距離は、参照番号76の場合よりも長くなっている。画像センサ62に生じる強度特性に関して、これは重要である。
【００３８】
図3は、光源48のスペクトル強度分布84の略図である。好ましい実施形態では、強度分布84は実質的に連続しており、おおよそガウス分布となっている。これと比較して、参照番号88は、レーザ光源のスペクトル強度分布を簡略に示している。
具体例では、光源48のスペクトル強度分布は、約520〜550nmのスペクトルにわたっており、最大値は約535nmとなっている。これと比較して、レーザ光源のスペクトル88は、例えば、535nmの波長において事実上直線的に位置する領域にわたっているに過ぎない。しかし、好ましい光源48の光放射は、レーザ光源よりも広いスペクトル領域にわたっているだけではない。できるだけインコヒーレントな光を得るために、個々の光線成分も、固定された位相関係を示さないようにされている。
【００３９】
図4は、シルエット中に上側ダイ14の下側縁22および物体76、76’を含む光線30の画像を有する画像センサ62を示す図である。好ましい実施形態では、保護された領域90が下側縁22の下方に区画されている。保護された領域90は、縁22の下方の光線30の領域が結像される複数のピクセルを備えている。好ましい実施形態では、物体76’が保護された領域90内に突出すると、上側ダイ14の稼動運動が停止される。一方、保護された領域90内に突出していない物体76が、稼動運動20を停止させることはない。保護された領域90の寸法および位置は、複数のピクセル64に基づいて変更可能に設定されてもよいし、例えば、上側ダイ14の作動速度およびそれに関連するオーバートラベルに適合させることもできる。
【００４０】
図4は、上側ダイ14が比較的離れて上方に位置しているときの光線30の画像を示している。それに対し、図5は、上側ダイ14がマトリックス16内にすでに下降して、加工品18が曲げられたあとの画像を示している。したがって、上側ダイ14だけでなくマトリクス16および加工品18も、シルエット中に見えている。
参照番号92の矢印は、単調に上昇するまたは単調に下降する強度特性を見つけるために画像センサ62のピクセル64が探索される好ましい探索方向を示している。2つのこのような強度特性を、図6に、参照番号94、96により例示する。図6は、明るい/暗い縁が縦座標98に位置するように正規化されている。すなわち、正規化された図6において、はっきりした明るい/暗い縁は、垂直線98上に位置している。垂直線98の左側の領域は暗い領域であり、垂直線98の右側の領域は、対応する高い強度値を有する明るい領域である。探索方向92に沿った画像センサ62のピクセルは、横座標に表示されている。
【００４１】
図6は、シミュレーションツールにより計算された強度特性を示している。度量衡学的に、ノイズおよび他の信号干渉が重ね合わされた曲線が現れている。この点で、実際の強度特性は、図6に示されているほど理想的でない。しかし、測定により決定される特性であっても、曲線の基本となる形状は存在する。
図6からも分かるであろうが、強度特性94、96は決して、はっきりした明るい/暗い縁が示唆するほどに、勾配が急でない。これは、とりわけ、開口絞り70における回折効果のためである。開口絞り70の内径が小さくなるほど、回折効果は強くなり、強度特性94、96は平坦になる。
【００４２】
2つの強度特性94、96は、物体76または76’と光受信器28との間の距離の違いから生じる。すなわち、強度特性94、96の勾配のわずかな違いは、物体の縁が画像センサ62からどれだけ離れているかによって決まる。しかし、違いはわずかであり（かつ、開口絞り開口部が小さくなるに従って小さくなり）、曲線の基本的な形状は強度特性94、96とも同一である。両方の場合に関係するのが、明るい/暗い縁に関し単調に上昇する特性、および、明るい/暗い縁に関し対応して単調に下降する強度特性である。緩い勾配のために、強度特性94、96は、複数の隣接するピクセルに結像する。この場合、強度特性94、96の移行領域は、約10〜12個の隣接するピクセルにわたって延び、これらのピクセルは、強度特性94、96をモデリングする関数の補間点として評価することができる。
単調な一定に近い挙動および最高値（完全に暗い、最大の明るさ）の制限のために、これらの曲線特性はそれぞれ、変曲点100を有しており、その位置は物体の縁の位置の非常に正確な測定となっている（結像光学系66および画像センサ62の対応する較正を想定している）。その結果、本発明の安全装置の好ましい実施形態では、物体の縁78の位置を決定するために、単調に上昇する強度特性94、96およびこれらの強度特性の変曲点100が探索される。これは、最もよく適合する関数を決定し、次いでこの最もよく適合する関数の第1および第2の派生物を決定するために、隣接したピクセルの強度値を使用するプロセッサ34により、比較的簡単にすばやく実行することができる。
【００４３】
加工品18の複数の物体の縁の位置が決定されると、加工品18の位置、形状および寸法を決定することが可能になる。例えば、この方法を、曲げ運転後の測定により、加工品18の曲げ角度を決定するために使用できる。さらに、適切な上側ダイ14がプレス10に取り付けられているか、または、厚みが大き過ぎるもしくは小さ過ぎる加工品18が挿入されていないか、確認することができる。このような測定値は、プレス10の不備なまたは危険な稼動を防ぐために、有利に使用される。
【００４４】
比較のために、図7に、類似の、しかし好ましいパワーLEDの代わりにレーザ光源が採用された、安全装置の（同じように計算した）標準化した強度特性を示す。物体の縁78を有する物体76を、光受信器28から3つの異なる距離で光線30中に保持したときに生じる、3つの曲線状の特性を示す。
まず第1に、強度特性が、回折効果を原因とする強い変動を有していることが分かる。この場合、図7は、開口絞りで生じる回折効果しか考慮していない。縁78自体で生じ得る重なり合った回折効果は考慮されていない。ゆえに、全体として、コヒーレントな光源の使用では、結果として生じる強度特性はより複雑になり、そのため評価するのが難しい。また、強度特性が、物体と光受信器との間の距離に応じて大きく変位し、それにより、物体の縁78の正確な位置の決定がさらに複雑になることが分かる。
【００４５】
好ましい実施形態では、本新規な安全装置は、特別な測定窓に限定されない。すなわち、考え得るあらゆるシルエットを有する光線30の画像は、明るい/暗い縁の位置を決定するために、領域全体にわたって評価するのが好ましい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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