DE3038147A1

DE3038147A1 - Verfahren und messeinrichtung zum optischen erfassen der seitenlage eines werkstueckes auf einer unterlage

Info

Publication number: DE3038147A1
Application number: DE19803038147
Authority: DE
Inventors: Eggert Dipl.-Ing. 7502 Malsch Hansen; Knud Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Overlach; Ludwig Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Pietzsch; Manfred 7500 Karlsruhe Wamser
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr-Ing Ludwig Pietzsch & Co 7505 Ettlingen GmbH
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE3038147C2

Description

Verfahren und Meßeinrichtung zum optischen Erfassen der'Seiten-
lage eines Werkstückes auf einer Unterlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zum optischen Erfassen der Seitenlage eines Werkstückes auf einer Unterlage, das einseitig einen Grat aufweist, insbesondere der Seitenlage eines Stanzteiles.
Zur Weiterverarbeitung von Stanzteilen müssen diese in vielen Fällen in einer bestimmten Seitenlage angeliefert werden. Bei unsymmetrischen Teilen ist phne weiteres eine Lageerkennung durch Abtasten der Kontur oder Fläche des Stanzteiles mit Hilfe bekannter, optisch oder induktiv arbeitenderSensoren möglich. Eine solche Lageerkennung versagt jedoch bei flachen, axialsymmetrischen Werkstückes, wie Stanzteilen, mit beidseitig-ähnlicher Oberflächenbeschaffenheit. Dem Anmelder ist nur ein mechanisches Verfahren bekannt, bei dem die Lageerkennung aufgrund unterschiedlicher Reibungswerte erfolgt. Eine solche Lageerkennung gelingt aber nur ab einer gewissen Grathöhe des Grates am Werkstück.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, womit eine eindeutige Lageerkennung der Seitenlage eines insbesondere flachen, axialsymllletrischen Werkstückes, das einseitig einen Grat aufweist, insbesondere eines Stanzteiles, unabhängig von der Grathöhe ermöglicht werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der-eingangs genannten Art vorgesehen, daß eine Kante des Werkstückes mit Licht im Bereich sichtbarer oder unsichtbarer Wellenlänge beleuchtet wird, daß ein charakteristischer Schwellwert für die reflektierte Lichtmenge vorgegeben wird und daß bei Ober- bzw. Unterschreitung dieses Schwellwertes ein Lagesignal abgegeben wird.
Eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle und/oder ein Empfänger für reflektiertes Licht bezüglich einer zu beleuchtenden Kante des Werkstückes in Winkel und Abstand einstellbar angeordnet sind.
Mit dem Verfahren und der Meßeinrichtung nach der Erfindung gelingt eine optische Lageerkennung einer Seite des Werkstückes, je nach dem, ob eine ausreichende reflektierte Lichtmenge dem Empfänger zugeführt wird oder nicht. Diese Lichtmenge muß den charakteristischen Schwellwert in die reflektierte Lichtmenge über- oder unterschreiten, damit ein Lagesignal ausgelöst wird. Bei einer Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, bei welcher der Schwellwert für die reflektierte Lichtmengezur Abgabe eines Signals überschritten werden soll, wird das Lagesignal dann abgegeben, wenn eine normalerweise abgerundete Kante des Werkstückes auf dessen gratfreierSeite abgetastet wird.
Es ist vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung der Beleuchtungswinkel und Abstand bezüglich der abzutastenden Kante des Werkstückes einstellbar sind, und zwar zur Anpassung an die Gestalt des abzutastenden Werkstückes.
Vorzugsweise wird der Beleuchtungswinkel senkrecht ztir bzutastenden Kante bzw. zur Tangente daran eingestellt.
Bei der Erfindung werden auch dann noch zuverlässige Ergebnisse erhalten, wenn der Winkel, unter welchem das abzutastende Werkstück zum Strahlengang geneigt ist, in einen begrenzten Winkelbereich variabel ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung gemäß Einrichtung nach der Erfindung sind Lichtquelle und Empfänger in einem einzigen, winkel- und höhenverstellbaren Sensor integriert angeordnet.
Bei einer Variante können jedoch auch Lichtquelle und Empfänger getrennt voneinander mit zueinander im Winkel verstellbaren optischen Achsen angeordnet sein, von denen eine bezüglich der abzutastenden Kante des Werkstückes fest steht.
Es können mehrere individuell verschwenkbare Sensoren der beschriebenen Art in einer Reihe angeordnet sein, so dåß trotz zu geringer Reflektion zur Auslösung eines Lagesignals durch einen Sensor ein anderer Sensor ein ausreichendes Signal abgibt. Dabei können die von den Sensoren empfangenen Signale in einem Logikelement verarbeitet werden, das aus den verschiedenen Empfangssignalen ein einziges Auswertsignal bildet, z. B. durch eine logische ODER-Verknüpfung.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung zu einem auf einem Transportband geförderten Stanzteil. -dessen Seite mit dem Stanzgrat auf dem Transportband ruht; Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1; Fig. 3 in einer Seitenansicht Sensors wie in Fig 1 eine Abtast-@@@@@tion, bei welcher der Werkstück mit der Stanzgratseite nach oben, D. h. vom transportband abgewandt liegt; Fig. 4 in Seitenansichten eine abgewandelte Meßeinrichtung ge-und 5 gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung mit voneinander getrennter Lichtquelle und Empfänger, wobei Fig. 4 die Abtastung eines mit der Stanzgratseite obenliegenden Werkstückes und Fig. 5 die Abtastung eines mit der Stanzgratseite auf der Unterlage liegenden Werkstückes darstellen; Fig. 6 in Draufsicht auf ein Transportband mit einem Werkstück eine Anordnung mit mehreren individuell einstellbaren Sensoren gemäß den Figuren 1 bis 3; Fig. 7 ein Schaltschema einer Auswertschaltung für die Sensor-Anordnung nach Fig. 6.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Auflageseite eines Transportbandes bezeichnet, auf der ein Werkstück2mit der Stanzgratseite 3 aufliegt.
4 ist ein Sensor mit einer Lichtquelle in Form eines Infrarot-Senders 5 und einem Empfänger in Form eines Infrarot-Empfängers 6, deren optische Achsen zu einer Symmetriemittelachse 7 gemäß Fig. 2 geneigt angeordnet sind.
Der Sensor ist insgesamt um einen Punkt im Bereich der abzutastenden Kante,beTm gezeigten Beispiel gemäß Fig. 1 dem Krümmungsmittelpunkt R dieser Kante,verschwenkbar und zu einer vertikalen, zur abzutastenden Kante des Werkstückes 2 parallelen Ebene 8 um einen Grundwinkel a geneigt.
Der Sensor 4 läßt sich somit in eine Position mit seiner Symmetrie- achse 7 zur Tangentenebene t der abzutastenden Kante senkrecht einstellen. In dieser Lage wird die größte Menge des vom Sender 5 ausgehenden Lichtes zum Empfänger 6 hin reflektiert. Uberschreitet diese reflektierte Lichtmenge einen vorgebbaren Schwellwert, so wird ein Lagesignal abgegeben, das anzeigt, daß das Werkstück mit seiner gratfreien Seite nach oben, d. h. mit der Gratsite nach unten zur Auflagefläche 1 hin weisend liegt.
Die Fig. 3 veranschaulicht, daß bei bei einer'Werkstücklage mit der Gratseite 3 nach oben weiserdder größere Teil des vom Sender 5 ausgehenden Lichtes so reflektiert wird, daß er vom Empfänger 6 nicht mehr aufgefangen werden kann. Beispielhaft sind drei Reflexionsstrahlen unterschiedlicherRichtung durch Pfeile angedeutet. In diesem Fall reicht die reflektierte Lichtmenge nicht dazu aus, ein Lagesignal im Empfänger auszulösen.
Bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 sind Lichtquelle 8 und Empfänger 9 voneinander getrennte Geräte, wobei die Lichtquelle 8 lagefest mit einem senkrecht zur Werkstückoberseite verlaufenden Strahlengang angeordnet ist, während der Empfänger 9 um einen Grundwinkel a bezüglich der Lichtquelle und der abzutastenden Kante des Werkstückes 2 geneigt ist. Der Empfänger 9 ist außerdem um diesen Grundwinkel a schwenkbar, damit seine optische Achse etwa senkrecht auf die Tangentenebene t der abzutastenden Karte einstellbar ist.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 wird von der Lichtquelle 8 ausgehendes Licht gemäß Fig. 4 bei einer Werkstücklage mit der Gratseite nach oben weiserdweitgehend vom Empfänger 9 weg -reflektiert, während es bei einer Werkstücklage mit der Gratseite nach unten in einen vorgegebenen Schwellwert übersteigender Menge zum Empfänger 9 reflektiert wird, so daß-dieser ein Lagesignal auslösen kann.
Sowohl. bei der Ausführung nach den Figuren 1 bis 3 als auch bei der Ausführung nach den Figuren 4 und 5 kann das Werkstück bezüglich den Sensoren in einem bcqrenzten Winkel bereich geneigt sein (Winkel ß in Fig. 2), wobei in diesem Winkelbereich bei sonst richtig eingestellter Sensorlage immer noch ein Lagesignal erzeugt wird.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit mehreren Sensoren 4 gemäß den Figuren 1 bis 3, die individuell in der beschriebenen Weise verschwenkbar sind. Ferner ist noch ein zusätzlicher' translatorisch quer zur Transportrichtung (Pfeil A in F-ig. 6) bewegln.cher Sensor 10 vorgesehen. Das auf der Bandoberfläche aufliegende Stanzteil ist wieder mit 2 bezeichnet.
In Fig. 7 ist eineAuswertschaltung für die Anordnung nach Fig. 6 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Netzteil bezeichnet, das ein Logikelement 13 speist. Dieses Logikelement 13 hat vier Eingänge 14,15,16,17, die von den vier Sensoren gemäß Fig. 6 herkommen. In dem Logikelement wird gemäß einer logischen ODER-Verknüpfung zu einem einzigen, bei 18 anfallenden Auswertsignal verarbeitet. Damit ist erreicht, daß trotz einer mit einem Sensor erfaser geringerer Reflexion an einem anderen Abtastpunkt eine ausreichende Reflexion vorhanden ist, die zu einem Auswertsignal führt.
Gemäß einer weiteren Verfeinerung läßt sich der Abtastzeitpunkt mit dem Durchlauf des Teils zeitlich verknüpfen.
Durch Verwendung von Infrarot-Sensoren wird eine weitgehende Entkoppelung vom sichtbarem Licht erreicht. Dadurch erübrigt sich eine teuere und hinderlichejoptische Abdeckung der Sensoranordnung zur Aussperrung von Fremdlichteinflüssen. Solche Fremdlichteinflüsse können davon abgesehen auch durch Takten von Lichtquelle und Empfänger eli:miniert werden.

Claims

Patentansprüche . Verfahren zum optischen Erfassen der Seitenlage eines Werkstückes auf einer Unterlage, das einseitig einen Grat aufweist, inbesondere der Seitenlage eines Stanzteiles, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, da6 eine Kante des Werkstückes (2) mit Licht im Bereich sichtbarer oder unsichtbarer Wellenlänge beleuchtet wird, daß ein charakteristischer Schwellwert für die reflektierte Lichtmenge vorgegeben wird und daß bei Ober- bzw. Unterschreitung dieses Schwellwertes ein Lagesignal abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h net, daß der Beleuchtungswinkel (a ) und -abstand (s) bezüglich der Kante einstellbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Beleuchtungswinkel (oi) senkrecht zur abzutastenden Kante bzw. zur Tangente (t) daran eingestellt wird
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Winkel ( (ß.), ) unter welchem das abzutastende Werkstück ( 2 ) zum Strahlengang steht, in einem begrenzten Winkelbereich (ß) variabel ist.
5. Meßeinrichtung zum optischen Erfassen der Seitenlage eines Werkstückes auf einer Unterlage, das einseitig einen Grat aufweist, insbesondere der Seitenlage eines Stanzteiles, dadurch g e k e n n.-z e i c h n e t, daß eine Lichtquelle (5;8) und/oder ein Empfänger (6;9) für reflektiertes Licht bezüglich einer zu beleuchtenden Kante des Werkstückes (2) in Winkel (a) und Abstand (s) einstellbar angeordnet sind.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Lichtquelle (5) und Empfänger (6) in einem einzigen, winkel-und höhenverstellbaren Sensor (4) integriert angeordnet sind.
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, da?> Lichquelle (8) und Empfänger (9) getrennt voneinander mit zueinander im Winkel (a ) verstellbaren optischen Achsen angeordnet sind, von denen eine bezüglich der Kante des Werkstückes (2) fest steht.
8. Meßeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Infrarot-Sender (5) und ein Infrarot-Empfänger (6) verwendet sind.
9. MeBeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß mehrere individuell verschwenkbare Sensoren (4) mit Lichtquelle und Empfänger in einer vorbestimmten Ordnung angeordnet sind.
10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die von den Sensoren (4;10) empfangenen Signale in einem-Logikelement (13) verarbeitet werden, das aus den verschiedenen Empfangssignalen ein einziges Auswertsignal bildet.