(57)【要約】      （修正有）【課題】薄板の曲げ角度を測定する装置を提供する。【解決手段】処理装置１０と、薄板３の少なくとも一方の側３１，３２の上に光パターンを投影する光源４２を有する少なくとも１つのセンサ４と、薄板の少なくとも一方の側の上の該光パターンの投影画像を記録するように構成された記録手段４１とを備え、処理装置１０は、薄板３の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻（Ｔｒｅｇ１；Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において画像を記録する記録手段を制御するように構成され、制御装置は、記録された画像をポイントクラウドに変換可能で、曲げ角度値をポイントクラウドと関連させるように構成されたニューラルネットワークを有するようにする。【選択図】図２
2013234994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理装置（１０）と、薄板（３）の少なくとも一方の側（３１、３２）の上に光パターン（５２）を投影する光源（４２）を有する少なくとも１つのセンサ（４）と、薄板の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影画像を記録するのに適した記録手段（４１）と、を備える薄板（３）の曲げ角度の測定装置（２）において、
前記処理装置（１０）は、薄板（３）の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻（Ｔｒｅｇ１；Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において画像を記録する前記記録手段を制御するように構成され、前記処理装置（１０）は、記録した画像（５６）をポイントクラウド（５７）に変換可能で、曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウド（５７）に関連させるように構成されたニューラルネットワーク（１１５）を有し、前記処理装置（１０）は、前記曲げ角度値（６０、２００）が薄板の所望の曲げ角度値と等しいか否かをチェックする（１１６）ように構成され、チェックオペレーションで否定が示される場合、薄板（３）の曲げ動作中、装置が薄板の曲げ角度値の所望の測定値に達するまで、ゼロに等しくない時間間隔（Ｔｄ）をあけて複数の連続する時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）で画像を記録する前記記録手段を駆動するように構成され、前記時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）のそれぞれにおける前記処理装置は、記録した画像（５６）をポイントクラウド（５７）に変換可能で、前記ニューラルネットワーク（１１５）は、前記時刻のそれぞれにおいて常に薄板の曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウド（５７）と関連させるように構成されることを特徴とする薄板の曲げ角度の測定装置。
【請求項２】
前記処理装置（１０）は、前記ポイントクラウド（５７）をサンプリングし、入力内の複数のサンプル（５８）をニューラルネットワーク（１１５）に送るように構成され、前記ニューラルネットワーク（１１５）は、曲げ角度値（６０、２００）を前記サンプル（５８）に関連させるのに適していることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
【請求項３】
前記光源（４２）は、複数の傾斜線を有する光パターン（５２）を投影するように構成されることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
【請求項４】
前記光源（４２）は、２本の傾斜線を有する光パターン（５２）を投影するように構成されることを特徴とする請求項３記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
【請求項５】
前記処理装置（１０）は、前記記録手段（４１）によって記録された画像（５５）の光閾値を処理して、薄板（３）によって表される背景から光パターン（５６）を識別できるように構成されることを特徴とする請求項１記載の薄板の曲げ角度の測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つにおいて定義される薄板（３）の曲げ角度の測定装置（２）を備えるプレスブレーキ機（１）。
【請求項７】
金属薄板（３）を曲げるためのダイ（９）を有し、前記処理装置（１０）は前記ダイ（９）を覆い隠すように構成され、前記ダイ（９）に対して記録手段（４１）により記録された光パターン（５５）の部分を無視できるようにすることを特徴とする請求項６記載のプレスブレーキ機。
【請求項８】
薄板（３）の少なくとも一方の側の上に光パターン（５２）を投影する工程（Ａ）と、薄板（３）の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影に関する画像（５５）を記録する工程（Ｂ）とを含む薄板（３）の曲げ角度の測定方法において、
前記記録工程は、薄板（３）の曲げ動作中に少なくとも1回の時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）において行われ、前記方法は、記録された画像をポイントクラウド（５７）に変換する工程（Ｅ）と、ニューラルネットワーク（１１５）の適用（Ｇ）により曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウドに関連させる工程と、薄板の曲げ角度値（６０、２００）が薄板の所望の曲げ角度値に等しいか検証する工程（Ｌ）と、前記検証工程が否定（ＮＯ）である場合に画像を記録する工程とを有し、記録された画像をポイントクラウド（５７）に変換する工程（Ｅ）と、ニューラルネットワーク（１１５）の適用（Ｇ）により曲げ角度値（６０、２００）を前記ポイントクラウドに関連させる工程とを、薄板（３）の曲げ動作中、薄板の所望の曲げ角度値に達するまで、ゼロに等しくない異なる時間間隔（Ｔｄ）をあけてその後の時刻（Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎ）で繰り返すことを特徴とする薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項９】
複数のサンプル（５８）を取得するために前記ポイントクラウドをサンプリングする工程（Ｆ）と、前記曲げ角度値（６０、２００）を取得するため前記複数のサンプル（５８）にニューラルネットワーク（１１５）を適用する工程とを含むことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１０】
投影する光パターンが、複数の傾斜線を有することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１１】
投影する光パターンが、２本の傾斜線を有することを特徴とする請求項１０記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１２】
前記記録工程の後、前記記録手段により記録された画像（５５）の光閾値を処理する工程（Ｄ）を含み、薄板によって表される背景から光パターン（５６）を識別することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１３】
薄板の曲げ工程はダイ（９）の適用により実行され、前記方法は、光閾値の処理工程（Ｄ）の前にダイ（９）を覆い隠す工程（Ｃ）を含むことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１４】
サンプリングされたポイントクラウドの特定の構成のみを保存するニューラルネットワーク（１１５）の学習工程を含み、前記学習工程は光パターンの投影工程に先立つことを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【請求項１５】
ニューラルネットワーク（１１５）により出力に提供されたデータのコヒーレンスを制御する工程（Ｈ）を含み、その後に前記データをユーザに送信することを特徴とする請求項８記載の薄板の曲げ角度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板の曲げ角度の測定装置および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板を曲げて、適切な曲げ角度の外形を得るように構成されたプレスブレーキ機が従来から知られている。
【０００３】
該プレスブレーキ機は、処理装置（コンピュータ）と１つ以上のセンサを有する曲げ角度測定システムを備え、各センサは通常、光パターンを投影するように構成された手段と、薄板の曲げ動作中にパターン変形を記録するように構成された手段とを有する。
【０００４】
特許文献１は、薄板の曲げ角度を測定するための方法および該曲げ角度を測定するための装置について記載している。
【０００５】
この方法は、例えばダイ等の部材の両側で、薄板と部材とが交差する面で多数の距離を測定する工程を含む。この距離は、測定機器と薄板上の各点との間の多数の距離と、測定機器と部材上の各点との間のさらに多数の距離とからなり、部材の各側に関して、測定された距離のそれぞれの外形と、これら距離の外形から薄板と部材との間のそれぞれの角度を決定し、薄板の曲げ角度は、薄板と部材との間で決定された角度の関数として決定される。
【０００６】
この測定装置は、例えばダイ等の部材の両側で、薄板と部材とが交差する面から多数の距離を測定するための機器を有する。この距離は、測定機器と薄板上の各点との間の多数の距離と、測定機器と部材上の各点との間のさらに多数の距離とからなる。装置は、部材の各側に関して、測定された距離のそれぞれの外形を決定するように構成された手段と、これら距離の外形から薄板と部材との間のそれぞれの角度を決定する手段とを有し、薄板の曲げ角度は、薄板と部材との間で決定された角度の関数として決定される。
【０００７】
特許文献２は、曲げ角度を検出する工程と、曲げ動作中に薄板の曲げ角度の変化を判断する装置とを記載する。
【０００８】
この工程では、被処理対象物の側に向けられた光線が用いられ、その角度的位置が必ず測定され、光の面または光円錐として、光の線または経路として、あるいは特に被処理対象物またはその側のいずれかに生成される対称的幾何形状として構築される。曲げ動作中の接点の位置の変化は、例えばビデオカメラや、特にアレイビデオカメラによる光電的方法によって検出され、被処理対象物の側の角度的位置は、ビデオカメラによって観測された接点の位置の変化によって算出される。
【０００９】
光の線または経路、または幾何形状の対称線が、被処理対象物の側で被処理対象物の曲げ線に平行あるいはほぼ平行に投影され、被対象物の側の角度の変化が、ビデオカメラによって観測された該単数または複数の線の平行移動の延長線によって算出される。
【００１０】
この装置は、測定ビームまたは光源と、測定ビームまたは光源によって被処理対象物に生成された光の経路を記録する受信機、特にアレイビデオカメラと、単数または複数の光の経路の位置の変化から生じる角度の変化を算出するコンピュータを有する。測定ビームまたは光源は、生成される経路が少なくともわずかな曲線または直線あるいは幾何学的に対称な形状、表面または形状を形成し、上述のような工程を実行できるよう配置あるいは構成される。この装置は、測定ビームまたは光源が、単数または複数の光の線等が、直線的に区切られた光角度の外形あるいは幾何形状の対称線として、曲げ角度に平行かほぼ平行に延びるよう配置されることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１１０２０３２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１２０４８４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術に鑑み、本発明の目的は、これら従来のものとは異なるような、薄板の曲げ角度を測定するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によると、該目的は、処理装置と、薄板の少なくとも一方の側の上に光パターンを投影する光源を有する少なくとも１つのセンサと、薄板の少なくとも一方の側の上の前記光パターンの投影画像を記録するのに適した記録手段と、を備える薄板の曲げ角度の測定装置において、前記測定装置は、薄板の曲げ動作中に少なくとも１回の時刻において画像を記録する前記記録手段を制御するように構成され、前記処理装置は、記録した画像をポイントクラウドに変換可能で、曲げ角度値を前記ポイントクラウドに関連させるように構成されたニューラルネットワークを有し、前記処理装置は、前記曲げ角度値が薄板の所望の曲げ角度値と等しいか否かをチェックするように構成され、チェックオペレーションで否定が示される場合、薄板の曲げ動作中、装置が薄板の曲げ角度値の所望の測定値に達するまで、ゼロに等しくない時間間隔をあけて複数の連続する時刻で画像を記録する前記記録手段を駆動するように構成され、前記時刻のそれぞれにおける前記処理装置は、記録した画像をポイントクラウドに変換可能で、前記ニューラルネットワークは、前記時刻のそれぞれにおいて常に薄板の曲げ角度値を前記ポイントクラウドと関連させるように構成されることを特徴とする薄板の曲げ角度の測定装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の特徴および利点は、限定的ではない例として添付の図面に示す実用的な実施例の以下の詳細な記載によって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る１つのセンサを備える薄板の曲げ角度測定    装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例の変形例に係る２つのセンサを備える薄板の曲げ    角度測定装置の断面図である。
【図３】図３は、曲げに供する薄板に投影された３本の傾斜線を持つ光パターン及び    ダイを覆い隠すために用いるマスクを示す。
【図４】図４は、図１の曲げ角度測定装置の正面図である。
【図５】図５は、図１の曲げ角度測定装置の斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る薄板の曲げ角度測定装置を備えたプレスブレーキ機の    斜視図である。
【図７】図７は、図６のプレスブレーキ機の側面図である。
【図８】図８は、本発明に係る装置のブロック図を示す。
【図９】図９は、本発明に係る曲げ角度測定方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図７は、プレスブレーキ機１の薄板３の曲げ角度を測定するための装置２を示す。プレスブレーキ機１は通常、支柱１１に支持されるダイ９（図１、図２、図４から図７）を備え、ダイ９は各種曲げ種類を可能にする交換可能なタイプである。プレスブレーキ機１は、機械的アセンブリ１３によって起動される曲げブレード（図６、図７）を備え、ダイ９と曲げブレード１２との間に介装された薄板３上の線Ｐに従って長手方向折り線を打刻できるようになっている。そのために、参照符号３１および３２は、曲げ工程中または曲げ工程後のいずれかの薄板３の曲げ線Ｐに隣接した薄板３の２つの表面または側面である。
【００１７】
測定装置２は、ビデオカメラや写真カメラなどの記録手段４１を有する少なくとも１つのセンサ４（図１）と、レーザなどの構造化された照明光源４２とを備え、２つのセンサ４が含まれることが望ましい（図２）。
【００１８】
各センサ４はクランプ１４に支持され、クランプ１４はその上を摺動可能なロッド１５によって高さ調整可能である。該ロッド１５は、ダイ９に対して長手方向のガイド８に沿って摺動する支持要素１６と一体である。
【００１９】
光源４２は、薄板３の表面３１、３２上に光パターンを投影するように構成される。光パターンとは、あらゆる幾何学的形状、線、複数の平行線または入射線またはポイントアレイを意味する。
【００２０】
記録手段４１は、薄板３の表面３１、３２上に光源４２によって投影された光パターン、すなわち、曲げられている薄板上に投影された変形した光パターンの画像を記録するように構成される。
【００２１】
記録手段４１及び光源４２は、マイクロプロセッサ１０１と、アプリケーションソフトウェアをインストールして動作させるメモリ１０２とを有する処理装置１０に接続されている。処理装置１０は、装置４１、４２を制御し、記録手段４１によって記録された画像を処理するためのセクションまたはパーツのセットと考えてもよい。これらセクションは、メモリ１０２にインストールされ動作しているアプリケーションソフトウェアの各種機能に対応する。
【００２２】
処理装置１０（図８）は、薄板３の表面３１、３２を照明する光源４２を制御するように構成され、続いて光源４２から生じる光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録するための記録手段４１を制御するように構成されたセクション１１０を備えている。
【００２３】
本発明によれば、カメラ手段４１は、薄板３の曲げ動作中に、少なくとも１つの時刻Ｔｒｅｇ１において、好ましくは、その後の複数の時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、薄板３の曲げ角度の必要な測定値が達成されるまで、ゼロに等しくない時間間隔Ｔｄで間隔をあけて、光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録するように構成される。時間間隔Ｔｄは、同じ持続時間、すなわち１５ミリ秒であることが望ましい。
【００２４】
光パターンは、互いに対して傾斜し、薄板３の表面３１、３２に平行かほぼ平行に投影された複数のライン５２を有することが望ましい（図３）。特に、傾斜線５２の数は２または３でよい。
【００２５】
記録手段４１は、薄板３の曲げ動作中に、少なくとも１つの時刻Ｔｒｅｇ１において、好ましくは、時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、画像５５を記録する。
【００２６】
各時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎにおいて、変形パターン５５の画像は処理装置１０、特にセクション１１１に、有線接続または無線接続によって送られる。
【００２７】
セクション１１２において、処理装置１０は、ダイ９自体に投影される光パターンの部分が無視できるように、記録された画像５５にダイ９を覆い隠すためのマスク５１を適用することが望ましい。
【００２８】
さらに、セクション１１２において、処理装置１０は、記録された画像５５の光源を処理して、薄板３の表面３１、３２によって表される背景からレーザ光パターンを識別する。記録された光パターン５６は、このようにして取得される。
【００２９】
処理装置１０は、セクション１１３において、ポイントクラウド５７を取得するため該記録されたパターン５６を処理するように構成される。
【００３０】
処理装置１０の別のセクション１１４は、処理するデータ量を減らすため、ポイントクラウド５７のポイントをサンプリングするように構成される。複数のサンプル５８が取得され、セクション１１４における再度の再アセンブリ工程の後、ニューラルネットワークを有する別のセクション１１５に入力される。
【００３１】
サンプル５８は、ランダムに選択されてよい。いずれの場合も、サンプルは望ましくはダイ９上の薄板３の表面３１、３２の領域３００か、望ましくはダイ９から２０ミリメートルの距離で、領域３００でサンプルを選択することにより、より高い測定精度及び早い測定動作速度が得られる。
【００３２】
サンプル５８の数は、２００から３００まで可変であるのが望ましい。
【００３３】
ニューラルネットワーク１１５は、入力されたポイントの構成に基づき、すなわち、入力として供給される複数のサンプル５８に従って曲げ角度を検出することができる。
【００３４】
ニューラルネットワーク１１５は、使用前にポイントクラウドのサンプルから曲げ角度を提供するよう学習されていなければならず、すなわち、適切な量の構成を前もって処理していなければならない。
【００３５】
一般に、ニューラルネットワーク１１５は、解決すべき問題の線形化を示唆することができる。このような線形化によって、以前には検討されたことのない新規なケースが、学習工程中にすでにチェックと立証が行われた解決領域に属する統計的な可能性を表す。数値モデルを一度学習すると、自律的に再構築可能であるためニューラルネットワークはポイントの構成と曲げ角度との間の対応を選ぶデータベースにアクセスする必要がないので、この結果は本質的にデータ量を圧縮することが可能である。
【００３６】
この学習データがさらにサンプリングされ、すなわち、ニューラルネットワークが補間により残りのデータを再構築できるため、保存するデータ量が小さくなる。この場合、複数のポイントクラウドサンプルの構成のうち、全ての可能な構成ではなく、一部のみが学習工程中に保存される。そのため、ニューラルネットワーク１１５は入力変数（ポイントクラウドの複数のサンプル）と出力変数（曲げ角度）との間の関係を学習し、以前には全く発見されたことのないポイント構成だけでなく、すでに発見されているが画像データベースを利用可能とする必要のないものも再生可能であることが実証されている。さらに、ポイントクラウドを用いて作業することに、距離計算に基づく測定ストラテジー（２本の線の間の角度等）の場合に発生するような画像の歪み問題を解決するアルゴリズムは必要ない。
【００３７】
ニューラルネットワーク１１５からの出力時の曲げ角度６０はセクション１１６に入力され、セクション１１６は曲げ角度６０が所望の測定角度値と等しいか否かをチェックする。チェックが否定を示す場合には、所望の測定角度値に達するまで、すなわち、チェックオペレーションが肯定になるまで薄板３の曲げ角度測定を次の時刻Ｔｒｅｇ１、Ｔｒｅｇ２…Ｔｒｅｇｎで繰り返し、チェックオペレーションが否定を示す場合は常に、セクション１１６は制御セクション１１０に、記録手段を制御し、光源４２から生じる光パターンの投影により表面３１、３２上で得られる画像を新たに記録するよう通知する。セクション１１６はまた、ニューラルネットワーク１１５から出力されたデータのコヒーレンスもチェックすることが望ましく、コヒーレンスチェックオペレーションとチェックオペレーションの両方の結果が肯定の場合、測定値２００がユーザに送られる。
【００３８】
処理装置１０は次のように動作する（図９）。
【００３９】
薄板３の表面３１、３２の一方または両方の上の光パターンの投影を制御する第１工程Ａと、時刻Ｔｒｅｇ１において薄板３の曲げ動作中に光パターン投影により表面３１、３２上で得られる画像を記録する工程Ｂとがある。
【００４０】
次に、記録された画像５５においてダイ９を覆い隠すためのマスク５１を適用する工程Ｃと、薄板３の表面３１、３２で表されるバックグラウンドからレーザ光パターンを識別して、記録された光パターン５６を取得できるようにする工程Ｄとがある。
【００４１】
次に、記録された光パターン５６をポイントクラウド５７に変換する工程Ｅと、複数のサンプル５８を取得するためポイントクラウド５７をサンプリングするその後の工程Ｆと、サンプルを再構成する工程がある。
【００４２】
工程Ｇでは、複数の再構成されたサンプル５８をニューラルネットワークが処理して、該複数の再構成されたサンプル５８に対応する曲げ角度６０を特定する。
【００４３】
曲げ角度６０のコヒーレンスは、次の工程Ｈ中にチェックすることが望ましく、肯定の結果（Ｙｅｓ）の場合、曲げ角度の値６０は次の工程Ｌの出力であり、否定の結果（Ｎｏ）の場合、工程Ｇが再開する。
【００４４】
工程Ｌでは、時刻Ｔｒｅｇ１において取得された曲げ角度の値６０が所望の角度か否か評価するチェック工程があり、肯定の評価（Ｙｅｓ）の場合、測定方法は終了し、否定の評価（ＮＯ）の場合、時刻Ｔｒｅｇ１から時間間隔Ｔｄ後の次の時刻Ｔｒｅｇ２で曲げ角度をもう一度測定し、すなわち、測定方法が工程Ｂから再開するか、または薄板３の表面３１、３２の一方または両方の上の光パターンの投影も連続でなく不連続の場合、測定方法は、光パターンの投影を制御することにより、工程Ａから再開する。
【００４５】
工程Ｌでは、時刻Ｔｒｅｇ２において取得された曲げ角度の測定値６０が所望の角度か否か評価する新しいチェック工程があり、肯定の評価（Ｙｅｓ）の場合、測定方法は終了し、否定の評価（ＮＯ）の場合、時刻Ｔｒｅｇ２の時間間隔Ｔｄ後の次の時刻Ｔｒｅｇ３でもう一度曲げ角度を測定し、すなわち測定方法が再び工程Ｂまたは工程Ａから再開する。
【００４６】
測定方法は、工程Ｌにおいて、得られた測定値が所望であるため測定値２００をユーザに送信することをチェックするまで、次の時刻Ｔｒｅｇ３…Ｔｒｅｇｎにおいて継続する。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月11日(2013.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１】
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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】
2013234994.tif 000008
【図７】
2013234994.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
"Apparatus and method for measuring the bending angle of a sheet".
The present invention concerns an apparatus and method for measuring a bending angle of a sheet.
Press brake machines adapted to bend metal sheets and obtain profiles with appropriate bending angles are known in the prior art.
Said press brake machines may be provided with bending angle measuring systems comprising a processing unit (computer) and one or more sensors; each sensor normally comprises means adapted to project a light pattern and means adapted to record the pattern deformation during the operation of bending the sheet.
EP 1102032 describes a method for measuring the bending angle of a sheet and a device for measuring said bending angle.
The method comprises measuring, on two sides of a member, e.g. the die, a number of distances on a plane which intersects the sheet and the member. Said distances comprise a number of distances between a measuring instrument and various points on the sheet and a number of further distances between the measuring instrument and various points on the member, so as to determine, for each side of the member, a respective profile of the measured distances and, from the profiles of these distances, the respective angles between sheet and member; the bending angle of the sheet is determined as a function of the angles determined between sheet and member.
The measuring device comprises, on two sides of a member, e.g. the die, an instrument for measuring a number of distances from a plane which intersects the sheet and the member. Said distances comprise a number of distances between a measuring instrument and various points on the sheet and a number of further distances between the measuring instrument and various points on the member. The device comprises means adapted to determine, for each side of the member, a respective profile of the measured distances and means for determining, from the profiles of these distances, the respective angles between sheet and member; the bending angle of the sheet is determined as a function of the angles determined between sheet and member.
EP 1204845 describes a process for detecting a bending angle and an apparatus for determining the change in the bending angle of a sheet during the bending operation.
The process comprises a light beam, which is directed towards a side of the workpiece, the angular position of which must be measured, and is constructed as a light plane or light cone, as a light line or path or, in particular, as a symmetric geometric shape which is produced either on the workpiece or on one side thereof. The change in the position of the contact point during the bending operation is detected in an opto-electronic manner, e.g. by means of a video camera, in particular by means of an array video camera, and the angular position of the side of the workpiece is calculated by the changes in the position of the contact point seen by the video camera.
The light line or path, or the symmetry line of the geometric shape, is projected either parallel or essentially parallel to the bending line of the workpiece on the side of the workpiece, and the change in the angle of the side of the workpiece is calculated by the extension of the parallel translation of said line or lines as seen by the video camera.
The apparatus comprises a measuring beam or light source and a receiver, which records the light paths produced on the workpiece by the measuring beam or light source, in particular an array video camera, and a computer which calculates the angular changes resulting from the changes in position of the light path or paths. The measuring beam or light source is arranged or configured so that the produced path forms at least a slightly curved line or a straight line or a geometrically symmetric shape, surface or figure in order to perform the process as shown above. The apparatus is characterized in that the measuring beam or light source is arranged so that the light line or lines or the like, as the light angle contour delimited in a linear manner, or the symmetry line of the geometric shape, is (or are) arranged so as to extend either parallel or essentially parallel to the bending angle.
In the light of the prior art, it is the object of the present invention to provide an apparatus for measuring the bending angle of a sheet which is different from those known.
In accordance with the present invention, said object is achieved by means of an apparatus for measuring a bending angle of a sheet comprising a processing unit and at least one sensor comprising a light source projecting a light pattern on at least one side of the sheet, and recording means adapted to record the image of the projection of said light pattern on at least one side of the sheet, characterized in that said processing unit is configured to control said recording means for recording the image in at least one time instant during the bending operation of the sheet, said processing unit being capable of transforming the recorded image in a point cloud and comprising a neural network configured to associate a bending angle value with said point cloud, said processing unit being configured to check if said bending angle value is equal to the desired bending angle value of the sheet and if the check operation is negative, it is adapted to drive the recording means for recording the image in a plurality of successive time instants, spaced by time intervals not equal to zero, during the bending operation of the sheet until the apparatus reaches the desired measurement value of the bending angle value of the sheet, said processing unit in each of said time instants being capable of transforming the image recorded into a point cloud and said neural network, again in each of said time instants, being adapted to associate a bending angle value of the sheet with said point cloud.
The features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of a practical embodiment thereof, illustrated by way of non-limitative example in the accompanying drawings, in which:
figure 1 shows a section view of a measuring device of the bending angle of a sheet according to an embodiment of the present invention and provided with one single sensor;
figure 2 shows a section view of a measuring device of the bending angle of a sheet provided with two sensors according to a variant of the embodiment of the present invention;
figure 3 shows a light pattern with three inclined lines, projected onto the sheet subjected to bending and the mask used for concealing the die;
figure 4 shows a front view of the measuring apparatus of the bending angle in figure 1;
figure 5 shows a perspective view of the measuring apparatus of the bending angle in figure 1;
figure 6 shows a perspective view of a press brake machine comprising the measuring apparatus of the bending angle of a sheet according to the present invention;
figure 7 shows a side view of the press brake machine in figure 6;
figure 8 shows a block chart of the apparatus according to the present invention;
figure 9 shows the flow chart of the method for measuring the bending angle according to the present invention.
Figures 1-7 show an apparatus 2 for measuring the bending angle of a sheet 3 in a press brake machine 1. The press brake machine 1 is typically provided with a die 9 (figures 1, 2, 4-7) supported by a support 11; die 9 is of the interchangeable type to allow various bending types. The press brake machine 1 comprises a bending blade 12 (figures 6, 7) actuated by a mechanical assembly 13 so as to impress a longitudinal fold according to a line P on the sheet 3, interposed between die 9 and bending blade 12. Thereby, reference numerals 31 and 32 are the two surfaces or sides of sheet 3 adjacent to the bending line P, with the sheet 3 either during or after the step of bending.
The measuring apparatus 2 comprises at least one sensor 4 (figure 1) comprising a recording means 41, e.g. a video camera or photo camera, and a structured light illuminating source 42, e.g. a laser; two sensors 4 are preferably included (figure 2).
Each sensor 4 is supported by a clamp 14 and is adjustable in height by means of rods 15 on which clamp 14 can slide. Said rods 15 are integral with a support element 16 sliding along guides 8 which are longitudinal with respect to die 9.
The light source 42 is adapted to project a light pattern on a surface 31, 32 of the sheet 3. A light pattern means any geometric shape, a line, a plurality of parallel lines or incident lines or a point array.
The recording means 41 are adapted to record the image of the light pattern projected by the light source 42 on the surface 31, 32 of sheet 3, i.e. the deformed light pattern projected on the sheet being bent.
The recording means 41 and the lighting source 42 are connected to a processing unit 10 comprising a microprocessor 101 and a memory 102 on which an application software is installed and runs. Indicatively, the processing unit 10 may be considered as a set of sections or parts for controlling devices 41, 42 and for processing the images recorded by the recording means 41. The sections correspond to the various functions of the application software installed and running in memory 102.
The processing unit 10 (figure 8) comprises a section 110 adapted to control the light source 42 for illuminating the surface 31, 32 of sheet 3 and adapted to subsequently control the recording means 41 for recording the image obtained on the surface 31, 32 by the projection of the light pattern resulting from source 42.
In accordance with the present invention, the camera means 41 are configured to record the image obtained on the surface 31, 32 by the projection of the light pattern during the operation of bending sheet 3 at least in one time instant Treg1, but preferably in a plurality of subsequent time instants Treg1, Treg2.Tregn, spaced apart by time intervals Td which are not zero until the required measuring value of the bending angle of sheet 3 is achieved. The time intervals Td preferably have the same duration, i.e. 15 milliseconds.
The light pattern preferably comprises a plurality of lines 52 inclined with respect to one another and projected either parallel or essentially parallel to the surface 31, 32 of sheet 3 (figure 3). In particular, the number of inclined lines 52 may be two or three.
The recording means 41 record the image 55 during the operation of bending sheet 3 at least in one time instant Treg1, but preferably in time instants Treg1, Teg2Tregn.
In each time instant Treg1, Treg2Tregn, the image of the deformed pattern 55 is sent to the processing unit 10, in particular to the section 111, by means of a wired or wireless connection.
In section 112, the processing unit 10 preferably applies a mask 51 for concealing die 9 in the recorded image 55 so as to ignore the portion of light pattern projected onto the die 9 itself.
The processing unit 10, again in section 112, then processes the light sources of the recorded image 55 to discriminate the laser light pattern from the background represented by the surface 31, 32 of sheet 3; the recorded light pattern 56 is obtained in this manner.
The processing unit 10, in section 113, is adapted to process said recorded pattern 56 to obtain a point cloud 57.
Another section 114 of the processing unit 10 is adapted to sample the points of the point cloud 57 in order to reduce the amount of data to be processed; a plurality of samples 58 is obtained which, after a reassembly step again in section 114, are input to another section 115 comprising a neural network.
Samples 58 may be chosen in a random manner. In all cases, the samples preferably refer to an area 300 of the surface 31, 32 of sheet 3 over die 9, preferably at a distance of 20 millimeters from die 9; thereby, by choosing the samples in the area 300 a greater measuring accuracy and fastening measuring operation speed is obtained.
The number of samples 58 preferably varies from 200 to 300.
The neural network 115 can detect a bending angle on the basis of the configuration of the points input thereto, i.e. according to the plurality of samples 58 which are supplied as inputs.
The neural network 115 should be trained to provide a bending angle from samples of a point cloud before being used, i.e. should have previously processed an appropriate amount of configurations.
In general, the neural network 115 can suggest a linearization of the problem for which a solution is sought. Such a linearization expresses the statistic probability that a new case, never examined before, falls within a solution area which has been already checked and validated during the step of training. This result is intrinsically capable of compressing an amount of data because, once the numerical model has been learnt, the neutral network does not need to access a database from where to pick the correspondences between configurations of points and bending angle, as it is capable of autonomously reconstructing them.
The training is further sampled, i.e. an amount of data to be stored is smaller because the neural network can reconstruct the remaining data by interpolation. In the case in hand, only some of the configurations of a plurality of point cloud samples, and not all the possible configurations, are stored during the step of training. The neural network 115 thus learns the relationships between the input variable (plurality of samples of the point cloud) and the output variable (bending angle) and is proven to be able to reproduce not only the point configurations which were never found before but also those which have already been seen, not needing to have a database of images available. Furthermore, working with point clouds does not require algorithms to solve the problem of image distortion which would occur in case of measurement strategies based on distance calculation (e.g. the angle between two lines).
The bending angle 60 at the output from the neural network 115 is input into a section 116 which checks whether the bending angle 60 is equal to that desired. If the check is negative, the measurement of the bending angle of sheet 3 is repeated in subsequent time instants Treg1, Teg2Tregn until a desired measurement angle value is achieved, i.e. until the checking operation is positive; whenever the operation is negative, section 116 informs the control section 110 to control the recording means and make a new recording of the image obtained on the surface 31, 32 by the projection of light pattern resulting from the source 42. Section 116 also preferably checks coherence of data output from the neural network 115; in case of positive result of both the coherence check operation and the checking operation, the measurement value 200 is sent to the user.
The processing unit 10 works in the following manner (figure 9).
There are a first step A of controlling the projection of the light pattern on one or both surfaces 31, 32 of sheet 3, and a step B of recording the image obtained on the surface 31, 32 by the light pattern projection during the operation of bending sheet 3 in a time instant Treg1.
There are then a step C of applying a mask 51 for concealing die 9 in the recorded image 55, and a step D of discriminating the laser light pattern from the background represented by the surface 31, 32 of sheet 3 so as to obtain a recorded light pattern 56.
Subsequently, there are a step E of transforming the recorded light pattern 56 into a point cloud 57, and a subsequent step F of sampling the point cloud 57 in order to obtain a plurality of samples 58, and a step of reassembling the samples.
At step G, the plurality of reassembled samples 58 are processed by a neural network for identifying the bending angle 60 corresponding to said plurality of reassembled samples 58.
The coherence of the bending angle 60 is preferably checked during a subsequent step H; in case of positive result (Yes), the value 60 of the bending angle is the output for the subsequent step L, otherwise (No) step G resumes.
At step L, there is a step of checking in which it is evaluated whether the value 60 of the bending angle obtained in the time instant Treg1 is the one desired; if this is so (Yes), the measuring method ends, otherwise (NO) another measurement of the bending angle is made in a subsequent instant Treg2, after a time interval Td from instant Treg1, i.e. the measuring method resumes from step B or, if the projection of light pattern on one or both surfaces 31, 32 of sheet 3 is also not continuous but discontinuous, the measuring method resumes from step A by controlling the projection of the light pattern.
At step L, there is a new step of checking in which it is evaluated whether the value of measurement 60 of the bending angle obtained in time instant Treg2 is the desired one; if this is so (Yes), the measuring method ends, otherwise (NO) another measurement of the bending angle is carried out in a later instant Treg3, after the time interval Td of instant Treg2, i.e. a measuring method resumes from step B or A again.
The measuring method continues in the subsequent instants Treg3Tregn until it is checked that at step L the measurement value obtained is that desired and the measuring value 200 is thus transmitted to the user.
1.  Apparatus (2) for measuring a bending angle of a sheet (3) comprising a processing unit (10) and at least one sensor (4) comprising a light source (42) projecting a light pattern (52) on at least one side (31, 32) of the sheet (3) and recording means (41) suitable to record the image of the projection of said light pattern on at least one side of the sheet, characterized in that said processing unit (10) is configured to control said recording means for recording the image in at least one time instant (Treg1; Treg1, Treg2Tregn) during the bending operation of the sheet (3), said processing unit (10) being capable to transform the recorded image (56) in a point cloud (57) and comprising a neural network (115) configured to associate a bending angle value (60, 200) to said point cloud (57), and said processing unit (10) being configured to check (116) if said bending angle value (60, 200) is equal to the desired bending angle value of the sheet and, if the check operation is negative, it is adapted to drive said recording means for recording the image in a plurality of successive time instant (Tre1, Treg2Tregn), spaced by intervals (Td) not equal to zero, during the bending operation of the sheet (3) until the apparatus arrives to the desired measure of the bending angle value of the sheet, said processing unit in each one of said time instants (Treg1, Treg2Tregn) being capable to transform the image recorded (56) in a point cloud (57) and said neural network (115), always in each one of said time instant, being configured to associate a bending angle value (60, 200) of the sheet to said point cloud (57).
2.  Apparatus according to claim 1, characterized in that said processing unit (10) is configured to sample said point cloud (57) and to send a plurality of samples (58) in input to the neural network (115), said neural network (115) being suitable to associate a bending angle value (60, 200) to said samples (58).
3.  Apparatus according to claim 1, characterized in that said light source (42) is adapted to project a light pattern (52) comprising a plurality of inclined lines.
4.  Apparatus according to claim 3, characterized in that said light source (42) is adapted to project a light pattern (52) consisting of two inclined lines.
5.  Apparatus according to claim 1, characterized in that said processing unit (10) is configured to process the light thresholds of the recorded image (55) by said recording means (41) so as to discriminate the light pattern (56 ) from the background represented by the sheet (3). 
6.  A press brake machine (1) comprising an apparatus (2) for measuring the bending angle of the sheet (3) as defined in any one of the preceding claims.
7.  A press brake machine according to claim 6, characterized by comprising a die (9) for bending the sheet metal (3), said processing unit (10) being adapted to mask said die (9) so as to neglect the portion of the light pattern recorded (55) by the recording means (41) which is relative to said die (9).
8.  Method for the measurement of the bending angle of a sheet (3), said method comprising projecting (A) a light pattern (52) on at least one side of the sheet (3), recording (B) the image (55) relative to the projection of said light pattern on at least one side of the sheet (3), characterized in that said recording occurs in at least one time instants (Treg1, Treg2Tregn) during the bending operation of the sheet (3), said method comprising transforming (E) the recorded image in a point cloud (57) and associating a bending angle value (60, 200) to said point cloud by application (G) of a neural network (115), verifying (L) if the bending angle value (60, 200) of the sheet is equal to the desired bending angle value of the sheet and if said verify step is negative (NO) the steps of recording the image, transforming (E) the recorded image in a point cloud (57) and associating a bending angle value (60, 200) to said point cloud by application (G) of a neural network (115) are repeated for subsequent time instants (Treg1, Treg2Tregn), spaced by different time intervals (Td) not equal to zero, during the bending operation of the sheet (3) until it not arrives to the desired bending angle value of the sheet.
9.  Method according to claim 8, characterized by comprising sampling (F) said point cloud in order to obtain a plurality of samples (58) and applying the neural network (115) to said plurality of samples (58) to obtain said bending angle value (60, 200).
10.  Method according to claim 8, characterized in that the light pattern to be projected comprises a plurality of inclined lines.
11.  Method according to claim 10, characterized in that the light pattern to be projected is formed by two inclined lines.
12.  Method according to claim 8, characterized by comprising, after the recording step, processing (D) the light thresholds of the recorded image (55) by said recording means so as to discriminate the light pattern (56) from the background represented by the sheet. 
13.  Method according to claim 8, characterized in that the bending of the sheet is carried out by application of a die (9), said method comprising the masking (C) of the die (9) before the step of processing (D) the light thresholds.
14.  Method according to claim 8, characterized by comprising training the neural network (115) in which only certain configurations of sampled point clouds are stored, said training step being previous to the projecting step of the light pattern.
15.  Method according to claim 8, characterized by comprising a control (H) of coherence of the data provided in output by the neural network (115) before the transmission of said data to the user.
1.ABSTRACT
An apparatus (2) for measuring a bending angle of a sheet (3) is described, comprising a processing unit (10) and at least one sensor (4) comprising a light source (42) which projects a light pattern (52) on at least one side (31, 32) of the sheet (3), and recording means (41) adapted to record the image of the projection of said light pattern on a side of the sheet. The processing unit (10) is adapted to control the recording means for recording the image in at least one time instant (Treg1; Treg1, Treg2Tregn) during the operation of bending the sheet (3); the control unit is capable of transforming the recorded image (56) into a point cloud (57) and comprises a neural network (115) adapted to associated a bending angle value (60, 200) with the point cloud. 
2. Representative Drawing    Fig.1
【図１】
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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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【図９】
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