用于检测支承杆的悬挂位置的方法以及平板机床与流程

本发明涉及一种用于检测支承杆在托盘中的悬挂位置的方法，所述托盘设置用于与平板机床、特别是激光切割平板机床或等离子切割平板机床一起使用。本发明还涉及一种适用于实施所述方法的平板机床。

背景技术：

1、平板机床、特别是激光切割平板机床或等离子切割平板机床通常具有进行(例如激光)加工的机器区域。机器区域被配置给在用于原材料和/或切割材料的上游和可选的下游的存放区域。在平板机床的情况下，待加工的材料面板(例如金属板材)可以在托盘上供送到机器区域。托盘通常包括支承杆的布置，待加工的材料面板可以借助于支承杆的布置被安装在支承平面中。根据实施例，支承杆可以仅铺设在托盘的特定位置。

2、托盘可以例如是托盘更换器的一部分，托盘更换器代表平板机床上游的存放区域。在加工后，托盘上可能有大量的被切割工件。工件可以在分拣过程中由操作者手动或以(部分)自动方式从托盘移除。托盘上的生产的工件与支承结构之间的相对位置对于生产过程和分拣过程都是重要的。

3、支承杆通常以板的形式配置并且具有均匀间隔开的支承尖端，支承尖端沿支承杆的一个边缘/边侧形成。支承杆以向上指向的支承尖端竖直插入，以便为材料面板和被切割工件形成多个支承点，所述支承点限定支承平面。在插入状态下，多个支承杆彼此平行地延伸。支承杆沿托盘的纵向范围以它们彼此之间的间距可调节地布置并且可以例如在托盘的框架上悬挂在等间隔(悬挂)的位置。因此，可以根据需要配置托盘的支承杆的布置，即例如专门针对加工顺序选择支承杆沿纵向范围的位置。在支承尖端的区域中形成支承区域，支承杆可以在支承区域中与安装在支承平面中的材料面板接触。

4、现代排料方法还允许待加工的材料面板被根据给定支承杆配置切割的工件占据。特别是，工件在这种情况下相对于支承杆尖端或支承区域的位置定向。例如通过避免工件倾斜和倾斜的工件随后与平板机床的切割头的碰撞、或通过对于激光采用特定(破坏性较小)穿孔位置，基于支承杆的位置用工件占据面板允许减少支承杆尖端的磨损并提高过程的质量。基于支承杆或支承区域的位置用工件占据面板的起点是知道要使用的支承杆配置，支承杆配置尤其由支承杆的悬挂位置决定。然而由于不知道安装了哪些支承杆，因此在某些情况下，并非平板机床的所有应用都可以考虑支承杆位置。

5、已知例如借助于机器区域内(例如固定在切割头上)的间距传感器系统或通过激光三角测量来检测支承杆的位置。然而由于空托盘的“扫描”，此类方法带来非生产性停机。

技术实现思路

1、本公开文件的一个方面的任务在于，提供一种用于检测支承杆和/或支承杆尖端的悬挂位置的方法。所述方法应该特别是在实践中经常出现的不利条件下、例如在存在不确定照明的情况下或者在支承杆尖端磨损或受熔渣影响的情况下也可以被实施。所述方法应该尽管出现的支承杆的表面状态也提供尽可能稳健、快速和准确的结果。

2、所述任务之一通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求16所述的平板机床来解决。进一步方案在从属权利要求中给出。

3、在一个方面中公开了一种能够检测支承杆在托盘中的悬挂位置的方法。所述托盘沿纵向方向为了与平板机床、特别是激光切割平板机床或等离子切割平板机床一起使用而装备有多个支承杆，所述支承杆中的每个支承杆沿着横向于托盘的纵向方向定向的主延伸方向具有多个支承杆尖端，并且所述多个支承杆的支承杆尖端限定支承平面。所述方法包括以下步骤：

4、-建立托盘的二维对比图像数据组，所述二维对比图像数据组具有多个图像像素，其中，给每个图像像素配置支承平面的像素值和像素面积单元，并且对比图像数据组包括在统一像素值背景中作为局部像素值极值的、配置给所述支承杆尖端的区域，

5、-通过使用所述局部像素值极值来确定配置给所述多个支承杆之一的支承杆尖端的区域在对比图像数据组中的纵向位置，以及

6、-根据在对比图像数据组中的纵向位置和像素面积单元在纵向方向上的大小推导出支承杆在托盘中的悬挂位置。

7、在一个另外的方面中，平板机床、特别是激光切割平板机床或等离子切割平板机床包括：

8、托盘，所述托盘具有悬挂在悬挂位置上的多个支承杆，所述支承杆中的每个支承杆具有多个支承杆尖端，所述支承杆尖端限定支承平面，

9、摄像机，所述摄像机用于产生托盘的二维摄像机图像或二维暗场摄像机图像，以及

10、评估装置。

11、摄像机和/或评估装置设计用于

12、-建立托盘的二维对比图像数据组，所述二维对比图像数据组具有多个图像像素，给每个图像像素配置支承平面的像素值和像素面积单元，并且对比图像数据组包括在统一像素值背景中作为局部像素值极值的、配置给所述支承杆尖端的区域，

13、所述评估装置还设计用于：

14、-通过使用所述局部像素值极值来确定配置给所述多个支承杆之一的支承杆尖端的区域在对比图像数据组中的纵向位置，以及

15、-根据在对比图像数据组中的纵向位置和像素面积单元在纵向方向上的大小推导出支承杆在托盘中的悬挂位置。

16、在一些进一步方案中，配置给支承杆尖端的区域之一可以被配置给一个支承杆尖端和/或被配置给延伸到支承杆尖端的边侧。

17、在一些进一步方案中，统一像素值背景可以不表示结构和/或包括具有恒定像素值或围绕恒定像素值的随机像素值分布的图像像素。

18、在一些进一步方案中，托盘的对比图像数据组的建立还可以包括：

19、-在可见和/或红外光谱中产生托盘二维摄像机图像，所述摄像机图像具有成行和列地布置的图像像素，给所述图像像素分别配置支承平面的像素面积单元，

20、-将摄像机图像傅立叶变换到频域并且输出变换频率数据组，

21、-将变换频率数据组滤波以突出显示频域中的属于配置给支承杆尖端的区域的频率，以及

22、-借助于傅立叶逆变换将经滤波的变换频率数据组反向变换成反向变换的图像数据组，并且将反向变换的图像数据组作为对比图像数据组输出。

23、在一些进一步方案中，在主延伸方向上相邻的支承杆尖端可以彼此具有基本相同的尖端间距。对变换频率数据组的滤波则可以包括：在频域中识别配置给尖端间距的频带并且将变换频率数据组限制到所述频带。频带可以例如围绕尖端重复频率形成，所述尖端重复频率被配置给主延伸方向。尖端重复频率可以特别是由以下得出：

24、

25、其中，

26、h：支承平面在主延伸方向上的在摄像机图像中表示的区域的像素的数量，

27、δx：像素面积单元在主延伸方向上的大小，以及

28、d：相邻的支承杆尖端的尖端间距。

29、在一些进一步方案中，二维摄像机图像的产生可以通过在近红外频谱中产生托盘的暗场摄像机图像进行，并且可以从拍摄方向拍摄暗场摄像机图像，所述拍摄方向与支承平面围成一定角度，该角度处于10°至70°的范围内、特别是大于45°、例如是60°，并且所述拍摄方向与主延伸方向成70°至110°的范围内的角度延伸、特别是垂直于主延伸方向延伸。

30、在一些进一步方案中，托盘的对比图像数据组的建立还可以包括：通过从与支承平面围成一定角度的拍摄方向在近红外频谱中产生托盘的暗场摄像机图像来产生对比图像数据组。该角度可以例如处于10°至70°的范围内、特别是大于45°、例如是60°。此外，拍摄方向可以与主延伸方向成70°至110°的范围内的角度延伸、特别是垂直于主延伸方向延伸。

31、在一些进一步方案中，托盘的对比图像数据组的建立还可以包括：从一个或多个照射方向以近红外频谱的光从上方照射托盘。所述光可以特别是处于845nm至855nm和/或935nm至945nm的频谱中。

32、在一些进一步方案中，所述照射方向中的至少一个照射方向可以与支承平面围成一定角度，该角度小于30°并且特别是处于10°至20°的范围内、例如是大约15°，并且所述照射方向中的投影到支承平面中的至少一个照射方向可以与支承杆的主延伸方向围成一定角度，该角度小于30°并且特别是处于10°至25°的范围内、例如是大约15°。

33、在一些进一步方案中，二维摄像机图像的产生或二维暗场摄像机图像的产生可以包括：拍摄多个部分摄像机图像，所述多个部分摄像机图像分别二维地表示托盘的部分区域，并且将部分摄像机图像组合成托盘的二维摄像机图像或二维暗场摄像机图像。

34、在一些进一步方案中，对比图像数据组中的纵向位置的确定可以包括：

35、通过使用模板实施模板匹配图像分析。模板可以形成为具有多个支承杆尖端的支承杆、特别是布置在托盘的内部区域中的支承杆的图像数据组。

36、在一些进一步方案中，对比图像数据组中的纵向位置的确定可以包括：相应于主延伸方向逐行地将对比图像数据组的图像像素的像素值求，并且输出第一像素值总和的第一分布，以及确定第一分布中的局部极值并且将局部极值的行作为纵向位置输出。

37、在一些进一步方案中，所述方法还可以包括：

38、-相应于所述纵向方向在局部极值的区域中逐列地将对比图像数据组的图像像素的像素值求和并且输出第二像素值总和的第二分布，

39、-确定所述第二分布中的多个局部极值并且输出所述局部极值的列，以及

40、-根据已确定的局部极值的相应行和已确定的局部极值的列来确定对比度图像数据组中的配置给所述支承杆尖端的区域的图像位置。

41、在一些进一步方案中，支承杆可以在托盘的纵向侧悬挂在预定的悬挂位置，并且主延伸方向可以横向于纵向侧延伸，并且托盘可以具有参考结构，所述参考结构能够在对比图像数据组中被识别为参考像素布置。可以通过在对比图像数据组中求得参考像素布置与横向于主延伸方向的纵向位置之间的间距，并且基于所求得的间距识别用于纵向位置的预定的悬挂位置之一来推导出支承杆在托盘中的悬挂位置。

42、在一些进一步方案中，像素值可以是灰度值、色值或亮度值。

43、在一些进一步方案中，摄像机可以设置用于：

44、-在可见光谱或红外光谱中产生托盘的二维摄像机图像，其中，所述摄像机图像具有成行和列地布置的图像像素，给所述图像像素分别配置支承平面的像素面积单元，或者

45、-通过从拍摄方向在近红外频谱中拍摄托盘的二维暗场摄像机图像来产生对比图像数据组。

46、在一些进一步方案中，评估装置可以设计用于实施所述方法和/或可以包括处理器，

47、所述处理器设置用于：

48、-将摄像机图像傅立叶变换到频域并且输出变换频率数据组，

49、-将变换频率数据组滤波以突出显示频域中的属于配置给支承杆尖端的区域的频率，以及

50、-借助于傅立叶逆变换将经滤波的变换频率数据组反向变换，并且将被反向变换的图像数据组作为对比图像数据组输出。

51、在一些进一步方案中，可以提供至少一个照明装置，所述至少一个照明装置设计用于从一个或多个照射方向以近红外频谱的光照射托盘。照射方向中的至少一个照射方向可以与支承平面围成一定角度，该角度小于30°并且特别是处于10°至20°的范围内、例如是大约15°。照射方向中的投影到支承平面中的至少一个照射方向可以与支承杆的主延伸方向围成一定角度，该角度小于30°并且特别是处于10°至25°的范围内、例如是大约15°。

52、在一些进一步方案中，所述方法可以包括：确定配置给各个支承杆尖端的区域在配置给第一局部像素值总和极值的列或行内的各个位置。为此目的，例如可以实施平行投影图像分析，在所述平行投影图像分析中，将对比图像数据组的配置给第一局部像素值总和极值、即配置给支承杆的列或行的图像像素的像素值垂直于支承杆的主延伸方向(逐行地或逐列地)求和为第二像素值总和，所述第二像素值总和被配置给相应行或列。基于此可以确定行或列，配置给所述行或列的像素值总和形成第二局部像素值总和极值。

53、在一些进一步方案中，对比图像数据组中的配置给支承杆尖端的区域的纵向位置的确定可以替换地或附加地包括：实施滑动窗口方法图像分析或者基于sift算法的图像分析或者基于神经网络的图像分析，在所述滑动窗口方法图像分析中围绕模板匹配滤波器建立框架。