УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ГИБКИ ЛИСТА
DEVICE AND METHOD OF MEASURING BEND ANGLE OF SHEET

Данное изобретение касается устройства и способа измерения угла гибки листа.
В данной области техники известны листогибочные прессовые устройства, выполненные с возможностью гибки листов и получения профилей с надлежащими углами гибки.
Упомянутые листогибочные прессовые устройства можно оснастить системами для измерения углов гибки, содержащими блок обработки (компьютер) и один или несколько датчиков; каждый датчик обычно содержит средство, выполненное с возможностью проецирования световой картины, и средство, выполненное с возможностью регистрации информации во время операции гибки листа.
В документе ЕР 1102032 описаны способ измерения угла гибки листа и устройство для измерения упомянутого угла гибки.
Способ включает в себя измерение на двух сторонах элемента, например штампа, некоторого количества расстояний в плоскости, которая пересекает лист и элемент. Упомянутые расстояния включают в себя некоторое количество расстояний между измерительным прибором и различными точками на листе и некоторое количество дополнительных расстояний между измерительным прибором и различными точками на элементе, чтобы определить для каждой стороны соответствующий профиль измеряемых расстояний, а из этих расстояний - соответствующие углы меду листом и элементом; угол гибки листа определяют как функцию углов, определенных между листом и элементом.
Измерительное устройство содержит с двух сторон от элемента, например штампа, прибор для измерения некоторого количества расстояний от плоскости, которая пересекает лист и элемент. Упомянутые расстояния включают в себя некоторое количество расстояний между измерительным инструментом и различными точками на листе и некоторое количество дополнительных расстояний между измерительным прибором и различными точками на элементе. Устройство содержит средство, выполненное с возможностью определения для каждой стороны элемента соответствующего профиля измеряемых расстояний, и средство для определения из профилей этих расстояний соответствующих углов между листом и элементом; угол гибки листа определяют как функцию углов, определенных между листом и элементом.
В документе EP 1204845 описан процесс определения угла гибки и устройство для определения изменения в угле гибки листа во время операции гибки.
Процесс предусматривает использование луча света, который направляют к стороне заготовки, угловое положение которой надлежит измерить, и который сформирован как световая плоскость или световой конус, как световая линия или траектория, либо, в частности, как симметричная геометрическая форма, которая получается либо на заготовке, либо на одной ее стороне. Изменение положения точки контакта во время операции гибки обнаруживают оптоэлектронным способом, например, посредством видеокамеры, в частности, посредством матричной видеокамеры, а угловое положение стороны заготовки вычисляют по изменениям положения точек контакта, наблюдаемых посредством видеокамеры.
Световую линию или траекторию или линию симметрии геометрической формы проецируют либо параллельно, либо, по существу, параллельно линии гибки заготовки на стороне заготовки, а изменение угла стороны заготовки вычисляют по продолжению параллельного переноса упомянутый линии или линий, наблюдаемых посредством видеокамеры.
Устройство содержит источник измерительного луча или света и приемник, который регистрирует световые траектории, создаваемые на заготовке источником измерительного луча или света, в частности, матричной видеокамерой, и компьютер, который вычисляет угловые изменения, являющиеся результатом изменений положения световой траектории или световых траекторий. Источник измерительного луча или света расположен или конфигурирован так, что создаваемая траектория образует, по меньшей мере, немного искривленную линию или прямую линию или геометрически симметричную форму, поверхность или фигуру, чтобы осуществить вышеупомянутый процесс. Устройство отличается тем, что источник измерительного луча или света расположен так, что когда световой контур угла - или линия симметрии геометрического профиля - ограничен(а) линейно, - световая линия или световые линии и т.п. располагается (или располагаются) так, что проходит или проходят параллельно или, по существу, параллельно углу гибки.
В свете известных технических решений, задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство для измерения угла гибки лист, которое отличается от известных устройств.
В соответствии с данным изобретением, упомянутая задача решается посредством устройства для измерения угла гибки листа, которое содержит блок обработки и, по меньшей мере, один датчик, содержащий источник света, проецирующий световую картину, по меньшей мере, на одной стороне листа, и регистрирующее средство, выполненное с возможностью регистрации изображения проекции упомянутой световой картины, по меньшей мере, на одной стороне листа, и отличается тем, что конфигурация упомянутого блока обработки обеспечивает управление упомянутым регистрирующим средством для регистрации изображения, по меньшей мере, в один момент времени в течение операции гибки листа, причем упомянутый блок обработки выполнен с возможностью преобразования зарегистрированного изображения в облако точек и содержит нейронную сеть, конфигурация которой обеспечивает соотнесение значения угла гибки с упомянутым облаком точек, при этом конфигурация упомянутого блока обработки обеспечивает проверку того, равно ли упомянутое значение угла гибки желаемому значению угла гибки листа, и если результат операции проверки является отрицательным, эта конфигурация обеспечивает возбуждение регистрирующего средства для регистрации изображения во множестве последовательных моментов времени, отделенных друг от друга временными интервалами, не равными нулю, в течение операции гибки листа до тех пор, пока устройство не достигнет желаемого измеренного значения для значения угла гибки листа, причем упомянутый блок обработки в каждый из упомянутых моментов времени способен преобразовывать зарегистрированное изображение в облако точек, а упомянутая нейронная сеть - тоже в каждый из упомянутых моментов времени - способна соотносить значение угла гибки с упомянутым облаком точек.
Признаки и преимущества данного изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания конкретного варианта его осуществления, иллюстрируемого в качестве неограничительного примера на прилагаемых чертежах, при этом:
на фиг. 1 показано сечение устройства для измерения угла гибки листа в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, причем устройство оснащено одним-единственным датчиком;
на фиг. 2 показано сечение устройства для измерения угла гибки листа, которое оснащено двумя датчикам в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг. 3 показаны световая картина с тремя наклонными линиями, проецируемыми на лист, подвергаемый гибке, и маска, используемая для сокрытия штампа;
на фиг. 4 показан вид спереди устройства для измерения угла гибки листа, которое показано на фиг. 1;
на фиг. 5 показано перспективное изображение устройства для измерения угла гибки листа, которое показано на фиг. 1;
на фиг. 6 показано перспективное изображение листогибочного пресса, содержащего устройство для измерения угла гибки листа в соответствии с данным изобретением;
на фиг. 7 показан вид сбоку листогибочного пресса, представленного на фиг. 6;
на фиг. 8 показана блок-схема устройства в соответствии с данным изобретением;
на фиг. 9 показана блок-схема последовательности операций способа измерения угла гибки в соответствии с данным изобретением.
На фиг. 1-7 показано устройство 2 для измерения угла гибки листа 3 в листогибочном прессе 1 (листогибочном прессовом устройстве). Листогибочный пресс 1 в типичном случае оснащен штампом 9 (фиг. 1, 2, 4-7), опирающимся на опору 11; штамп 9 является средством взаимозаменяемого типа, обеспечивающим гибку разных типов. Листогибочный пресс 1 содержит гибочную балку 12 (фиг. 6, 7), приводимую в действие механическим узлом 13 для получения продольного сгиба вдавливанием в соответствии с линией P на листе 3, расположенном между штампом 9 и гибочной балкой 12. Поэтому позиции 31 и 32 обозначают обе поверхности листа 3, примыкающие к линии Р гибки, когда лист 3 находится либо на этапе гибки, либо уже прошел его.
Измерительное устройство 2 содержит, по меньшей мере, один датчик 4 (показанный на фиг. 1), содержащий регистрирующее средство 41, например, видеокамеру или фотокамеру, и источник 42 освещения структурированным светом, например лазер; в предпочтительном варианте, в состав также входят два датчика 4 (показанные на фиг. 2).
Каждый датчик 4 поддерживается зажимом 14 и является регулируемым по высоте посредством стержней 15, по которым может скользить зажим 14. Упомянутые стержни 15 выполнены как единое целое с опорным элементом 16, скользящим по направляющим 8, которые проходят продольно относительно штампа 9.
Источник 42 света выполнен с возможностью проецирования световой картины на поверхность 31, 32 листа 3. Термин «световая картина» означает любую геометрическую форму, линию, множество параллельных линий или линий падения или матрицу точек.
Регистрирующее средство 41 выполнено с возможностью регистрации изображения световой картины, проецируемой источником 42 света на поверхности 31, 32 листа 3, т.е. деформированной световой картины, проецируемой на лист, подвергаемый гибке.
Регистрирующее средство 41 и источник 42 освещения соединены с блоком 10 обработки, содержащим микропроцессор 101 и память 102, где установлено и работает прикладное программное обеспечение. Предположительно, блок 10 обработки можно рассматривать как набор секций или частей для управления устройствами 41, 42 и для обработки изображений, зарегистрированных регистрирующим средством 41. Эти секции соответствуют различным функциям прикладного программного обеспечения, установленного и работающего в памяти 102.
Блок 10 обработки (показанный на фиг. 8) содержит секцию 110, выполненную с возможностью управления источником 42 света для освещения поверхности 31, 32 листа 3 и выполненную с возможностью последующего управления регистрирующим средством 41 для регистрации изображения, полученного на поверхности 31, 32 за счет проецирования световой картины, являющейся результатом воздействия источника 42.
В соответствии с данным изобретением, конфигурация средства 41 камеры обеспечивает регистрацию изображения, получаемого на поверхности 31, 32 за счет проецирования световой картины во время операции гибки листа 3, по меньшей мере, в один момент времени Tregl, а предпочтительно - во множестве моментов времени Tregl, Treg2,..., Tregn, отделенных друг от друга временными интервалами Td, не равными нулю, до тех пор, пока не достигается желаемое измеренное значение угла гибки листа 3. Временные интервалы Td предпочтительно имеют одинаковую длительность, т.е. 15 миллисекунд.
Световая картина предпочтительно содержит множество линий 52, наклоненных друг относительно друга и проецируемых либо параллельно, либо, по существу, параллельно поверхности 31, 32 листа 3 (как показано на фиг. 3). В частности, количество наклонных линий 52 может составлять две или три.
Регистрирующее средство 41 регистрирует изображение 55 во время операции гибки листа 3, по меньшей мере, в один момент времени Tregl, а предпочтительно - в моменты времени Tregl, Treg2,..., Tregn.
В каждый момент времени Tregl, Treg2,..., Tregn, изображение деформированной картины 55 посылается в блок 10 обработки, в частности - в секцию 111, посредством проводного или беспроводного соединения.
В секции 112, блок 10 обработки предпочтительно накладывает маску 51 для сокрытия штампа 9 в зарегистрированном изображении 55, тем самым игнорируя участок световой картины, проецируемой на сам штамп 9.
Затем - снова в секции 112 - блок 10 обработки при обработке источников света зарегистрированного изображения 55, обеспечивает разделение лазерной световой картины от фона, представленного поверхностью 31, 32 листа 3; так и получают зарегистрированную световую картину 56.
Блок 10 обработки выполнен с возможностью обработки - в секции 113 - упомянутой зарегистрированной картины 56 для получения облака 57 точек.
Еще одна секция 114 блока 10 обработки выполнена с возможностью выборки точек облака 57 точек, чтобы уменьшить количество обрабатываемых данных; получают множество выборок 58, которые - после этапа повторной сборки снова в секции 114 - вводят в еще одну секцию 115, содержащую нейронную сеть.
Выборки 58 можно выбирать произвольным образом. Во всех случаях, выборки предпочтительно относятся к области 300 поверхности 31, 32 листа 3 над штампом 9, предпочтительно - на расстоянии 20 миллиметров от штампа 9; таким образом, выбирая выборки в области 300, получают повышенную точность измерения и увеличивают скорость операции измерения.
Количество выборок 58 предпочтительно изменяется от 200 до 300.
Нейронная сеть 115 может обнаруживать угол гибки на основе конфигурации вводимых в нее точек, т.е. в соответствии с множеством выборок 58, которые подаются в качестве входных сигналов.
Перед ее использованием, нейронную сеть 115 следует обучить выдаче угла гибки исходя из выборок облака точек, т.е. следует заранее обработать подходящее количество конфигураций.
Вообще говоря, нейронная сеть 115 может предполагать линеаризацию задачи, для которой ищется решение. Такая линеаризация выражает статистическую вероятность того, что новый случай, никогда не рассматривавшийся прежде, окажется в пределах области решения, которая уже проверена и подтверждена во время этапа обучения. Этот результат по своей природе дает возможность сжатия количества данных, поскольку как только численная модель изучена, нейронная сеть не обязательно получает доступ к базе данных, откуда надо выбирать соответствия между конфигурациями точек и углом гибки, поскольку есть возможность их автономного восстановления.
Обучение также является выборочным, т.е. количество сохраняемых данных меньше, поскольку нейронная сеть может восстанавливать остальные данные посредством интерполяции. Если возникает этот случай, то на этапе обучения сохраняются лишь некоторые из конфигураций множества выборок облака точек, а не все возможные конфигурации. Таким образом, нейронная сеть 115 изучает зависимости между входной переменной (множеством выборок облака точек) и выходной переменной (углом гибки) и зарекомендовала себя как способная восстанавливать не только конфигурации точек, которые никогда не были обнаружены прежде, но и конфигурации точек, которые уже наблюдались, и при этом нет необходимости иметь доступ к базе данных изображений. Кроме того, работа с облаками точек не требует алгоритмов решения задачи искажения изображений, которое происходило бы в случае стратегий измерения, основанных на вычислении расстояний (например, угла между двумя линиями).
Угол 60 гибки на выходе из нейронной сети 115 вводят в секцию 116, которая проверяет, равен ли угол 60 гибки желаемому углу гибки. Если проверка дает отрицательный результат, то измерение угла гибки листа 3 повторяют в последующие моменты времени Tregl, Treg2,..., Tregn до тех пор, пока не достигается желаемое значение измеряемого угла, т.е. до тех пор, пока результат операции проверки не становится положительным; всякий раз, когда эта операция дает отрицательный результат, секция 116 информирует управляющую секцию 110 об управлении регистрирующим средством и необходимости проведения новой регистрации изображения, полученного на поверхности 31, 32 посредством проецирования световой картины от источника 42. Секция 116 также предпочтительно проверяет связность данных, выдаваемых из нейронной сети 115; в случае положительного результата, как операции проверки связности, так и операции проверки угла, измеренное значение посылают потребителю.
Блок 10 обработки работает следующим образом (как показано на фиг. 9).
Проводятся первый этап A управления проецированием световой картины на одну из поверхностей 31, 32 листа 3 или обе эти поверхности и этап В регистрации изображения, получаемого на поверхности 31, 32 посредством проецирования световой картины во время операции гибки листа 3 в момент времени Tregl.
Затем проводятся этап С наложения маски 51 для сокрытия штампа 9 в регистрируемом изображении 55 и этап D установления отличия лазерной световой картины от фона, представленного поверхностью 31, 32 листа 3, чтобы получить зарегистрированную световую картину 56.
Потом проводятся этап E преобразования зарегистрированной световой картины 56 в облако 57 точек и следующий этап F выборки из облака 57 точек, чтобы получить множество выборок 58, а также этап повторной сборки выборок.
На этапе G множество повторно собранных выборок обрабатывают посредством нейронной сети для идентификации угла 60 гибки, соответствующего упомянутому множеству повторно собранных выборок 58.
Во время следующего этапа H предпочтительно проверяют связность угла 60 гибки; в случае положительного результата («Да»), значение 60 угла гибки выдается для последующего этапа L, в противном случае («Нет») возобновляется этап G.
На этапе L проводится этап проверки, во время которой оценивают, является ли значение 60 угла гибки, полученное в момент времени Tregl, желаемым значением; если является («Да»), то способ измерения заканчивается, в противном случае («Нет»), проводят еще одно измерение угла гибки в последующий момент времени Treg2 по истечении временного интервала Td с момента времени Tregl, т.е. способ измерения возобновляется с этапа В или - если проецирование световой картины на одну из поверхностей 31, 32 листа 3 или обе эти поверхности также является не непрерывным, а прерывистым, - способ измерения возобновляется с этапа A путем управления проецированием световой картины.
На этапе L проводится новый этап проверки, во время которой оценивают, является ли замер 60 угла гибки, полученный в момент времени Treg2, желаемым значением; если является («Да»), то способ измерения заканчивается, в противном случае («Нет»), проводят еще одно измерение угла гибки в более поздний момент времени Treg3 по истечении временного интервала Td с момента времени Treg2, т.е. способ измерения опять возобновляется с этапа В или A.
Способ измерения продолжается в последующие моменты времени Treg3,..., Tregn до тех пор, пока проверка не покажет, что на этапе L измеренное значение является желаемым, и поэтому пользователю передается измеренное значение 200.