PL168923B1

PL168923B1 - Sposób ciaglej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu PL PL

Info

Publication number: PL168923B1
Application number: PL92294250A
Authority: PL
Inventors: Louis Bernard; Bichot Bernard
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1996-05-31
Also published as: YU33092A; PL294250A1; SI9210330A; IE71518B1; ZA922004B; HU9200861D0; FR2675573A1; FR2675573B1; DK0511047T3; US5325178A; CS90092A3; AR245532A1; IE920986A1; JPH05113318A; NO921090D0; FI921739A0; TR28667A; AU1142892A; DE69203522D1; ES2077371T3

Abstract

1 Sposób ciaglej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, który m a w przekroju poprzecznym równoleglobok i jest podtrzymywany na rucho- mym przenosniku na linii do produkcji plyt izolacyjnych, znamienny tym, ze wykonuje sie pomiar pierwszego kata (a ) dla pierwszego wymiaru beda- cego pierwszym odcinkiem (A C ) pierwszej powierzchni czolowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi (O Y ), przy czym ten pomiar pierwszego kata (a ) dokonuje sie wzgledem pierwszego kata odniesienia przy wierzcholku pier- wszej plaszczyzny trójkatnej majacej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok, zasadniczo równoczesnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kata (a ) wykonuje sie pomiar drugiego kata (ß ) dla drugiego wymiaru bedacego drugim odcinkiem (A B ) drugiej plaszczyzny czolow ej przedmiotu w kie- runku drugiej osi (O Z ) prostopadlej do pierwszej osi (O Y ), przy czym druga plaszczyzna czolow a przecina sie pierw sza plaszczyzne czolowa, a pomiar drugiego k ata (ß ) dokonuje sie w zgledem drugiego kata odniesienia przy wierzcholku drugiej plaszczyzny trójkatnej w ukladzie odniesienia (X Y Z ), w spólplaszczyznowej z pierwsza plaszczyzna trójkatna i majacej ten dragi wymiar jako jej jeden bok, przez co w prowadza sie dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt (A ) na linii przeciecia pierwszej plaszczyzny czolowej zaw ierajacej pierwszy odcinek (A C ) i drugiej pla- szczyzny czolowej zaw ierajacej drugi odcinek (A B ) oraz ocenia sie polo- zenie tego w spólnego punktu (A) w zgledem jed n ego z kierunków, pierwszej osi (O Y ) lub drugiej osi (O Z ), stosuje sie iteracyjny proces aproksymacji do w yznaczania polozenia w spólnego punktu, kontynuuje sie proces iteracyjny, az wyznaczy sie polozenie wspólnego punktu (A) z wymagana dokladnoscia w obu kierunkach pierwszej osi (O Y ) i drugiej osi (O Z ), przy czym podczas kazdego wykonywania pomiarów pierwszego kata (a ) i drugiego kata (ß ) ustawia sie obiektyw dwóch liniowych kamer CCD (10, 11) przy okreslonym wierzcholku, a jak o kierunki pierwszy i drugi przyjmuje sie pierwsza os (O Y ) i druga os (O Z ) prostopadle do kierunku ruchu, a nastepnie przecina sie przy pom ocy przekrawarki (7) przedmiot w plaszczyznie prostopadlej do kierunku ruchu, przez co tworzy sie co najmniej jedna plyte (8) i w yznacza sie dlugosc plyty (8) w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kata (? ), dokonany przez trzecia kamere CCD (12) wzgledem trzeciego kata odniesienia przy wierzcholku trzeciej plasz- czyzny trójkatnej m ajacej te dlugosc jako je j jeden bok FIG.1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, zwłaszcza przedmiotu równoległościennego, który przemieszcza się na przenośniku linii produkcyjnej.

Znany jest sposób przemysłowej automatyzacji poszczególnych etapów wytwarzania wyrobów wielkoseryjnych, który umożliwia osiągać bardzo równomierną cykliczność produkcji przy równoczesnym przeprowadzaniu dokładnej kontroli, zwłaszcza wymiarów przedmiotów podczas ich wytwarzania w celu podejmowania decyzji o ich przyjęciu lub odrzuceniu, jak i kontroli przemieszczania się przedmiotów na linii. Znajduje to szczególne zastosowanie przy wytwarzaniu płyt izolacyjnych otrzymywanych z wełny mineralnej. Po wyprodukowaniu mate4

168 923 riału, z któregojest wykonana płyta izolacyjna, materiał ten w postaci ciągłej taśmy przemieszcza się na przenośniku i podlega obróbce, na przykład przecięciom podłużnym i poprzecznym względem osi ruchu, w celu uzyskania płyty izolacyjnej o kształcie zwykle równoległościennym i wymaganych wymiarach, zwykle długości od 1 do 4 m, grubości od 1 do 40 cm i szerokości od 0,3 do 2,5 m. Dotychczas przeprowadzano w tej dziedzinie pomiary wymiarów na końcu linii produkcyjnej ręcznie i w sposób nieciągły.

Znane są optyczne urządzenia kontrolne, na przykład kamera liniowa o sprzężeniu ładunkowym typu CCD, dalej nazywana kamerą CCD, posiadająca obiektyw i czujnik zaopatrzony w zespół umieszczonych obok siebie elementów światłoczułych odbierających pewną ilość energii świetlnej, którą przetwarza się na ładunek elektryczny wprost proporcjonalny do natężenia światła i czasu naświetlania. Wynik pomiaru otrzymuje się z częstotliwością zależną od liczby naświetlanych elementów i odległości oddzielającej kamerę od przedmiotu, w postaci analogowej, którą można przekształcić na postać cyfrową w celu przetwarzania informatycznego.

Znany jest sposób kontroli wymiarów, a także prędkości, w jednym lub kilku etapach przecinania, przez co zapewnia się stałą jakość wyrobów dzięki wykrywaniu tych, które wykraczają poza ustaloną normę. Znany jest także sposób regulacji cyklu produkcyjnego, na przykład przez automatyczne sterowanie operacjami przecinania. Ciągłe pomiary bezstykowe nie naruszają geometrii mierzonego przedmiotu, a wyniki pomiarowe są określane na bieżąco, pamiętane i przetwarzane.

W znanych urządzeniach płyty izolacyjne przemieszczają się na przenośniku, przed lub po dowolnej operacji cięcia, wzdłuż toru utworzonego przez co najmniej jeden odcinek prostoliniowy. Płyty nie zajmują zadanego, bezwzględnie stałego położenia względem przenośnika i względem nieruchomego urządzenia detekcyjnego ustawionego w pobliżu. W celu określenia wymiaru przedmiotu kamera CCD powinna mieć możliwość dokładnego odniesienia względem tego przedmiotu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta dla pierwszego wymiaru będącego pierwszym odcinkiem pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi, przy czym ten pomiar pierwszego kąta dokonuje się względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok. Zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta wykonuje się pomiar drugiego kąta dla drugiego wymiaru będącego drugim odcinkiem drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w kierunku drugiej osi prostopadłej do pierwszej osi, przy czym drugą płaszczyzną czołową przecina się pierwszą płaszczyznę czołową, a pomiar drugiego kąta dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej w układzie odniesienia, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok. Przez to wprowadza się dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt na linii przecięcia pierwszej płaszczyzny czołowej zawierającej pierwszy odcinek i drugiej płaszczyzny czołowej zawierającej drugi odcinek oraz ocenia się położenie tego wspólnego punktu względem jednego z kierunków, pierwszej osi lub drugiej osi. Stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu. Kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszej osi i drugiej osi. Podczas każdego wykonywania pomiarów pierwszego kąta i drugiego kąta ustawia się obiektyw dwóch liniowych kamer CCD przy określonym wierzchołku, a jako kierunki pierwszy i drugi przyjmuje się pierwszą oś i drugą oś prostopadłe do kierunku ruchu, a następnie przecina się przy pomocy przekrawarki przedmiot w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu. Przez to tworzy się co najmniej jedną płytę i wyznacza się długość płyty w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kąta, dokonany przez trzecią kamerę CCD względem trzeciego kąta odniesienia przy wierzchołku trzeciej płaszczyzny trójkątnej mającej tę długość jako jej jeden bok.

Jako przedmiot stosuje się prostokątny równoległościan.

Przy pomiarach pierwszego kąta i drugiego kąta jako pierwszy kierunek i drugi kierunek stosuje się dwie współrzędne układu odniesienia. Oznacza się punkt wspólny i oznacza się oceniane położenie wspólnego punktu względem pierwszego kierunku.

168 923

W drugim przykładzie wykonania sposób według wykonania polega na tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta dla pierwszego wymiaru pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi, przy czym ten pomiar pierwszego kąta dokonuje się przy pomocy pierwszej liniowej kamery CCD względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok. Zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta wykonuje się przy pomocy drugiej liniowej kamery CCD pomiar drugiego kąta dla drugiego wymiaru drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w kierunku drugiej osi prostopadłej do pierwszej osi, przy czym drugą płaszczyzną czołową przecina się pierwszą płaszczyznę czołową, a pomiar drugiego kąta dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok. Przez to wprowadza się dla wymiaru pierwszego będącego pierwszym odcinkiem i wymiaru drugiego będącego drugim odcinkiem wspólny punkt na linii przecięcia pierwszej płaszczyzny czołowej zawierającej pierwszy odcinek i drugiej płaszczyzny czołowej zawierającej drugi odcinek oraz ocenia się położenie tego wspólnego punktu względem jednego z kierunków, pierwszej osi lub drugiej osi. Stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu. Kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszej osi i drugiej osi, przy czym jako kierunki pierwszy i drugi przyjmuje się pierwszą oś i drugą oś prostopadłe do kierunku ruchu. Następnie przecina się przy pomocy przekrawarki przedmiot w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu. Przez to tworzy się co najmniej jedną płytę i wyznacza się długość płyty w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kąta, dokonany przez trzecią kamerę CCD względem trzeciego kąta odniesienia przy wierzchołku trzeciej płaszczyzny trójkątnej mającej tę długość jako jej jeden bok.

Przy pomiarach pierwszego kąta i drugiego kąta, jako pierwszy kierunek i drugi kierunek stosuje się dwie współrzędne układu odniesienia. Oznacza się punkt wspólny i oznacza się oceniane położenie wspólnego punktu względem pierwszego kierunku.

Steruje się przecinaniem w funkcji mierzonej długości zespołu.

W trzecim przykładzie wykonania sposób według wynalazku polega na tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta dla pierwszego wymiaru będącego pierwszym odcinkiem pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi, przy czym ten pomiar pierwszego kąta dokonuje się przy pomocy pierwszej liniowej kamery CCD względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok. Zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta wykonuje się przy pomocy drugiej liniowej kamery CCD pomiar drugiego kąta dla drugiego wymiaru będącego drugim odcinkiem drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w drugim kierunku prostopadłym do pierwszego kierunku, przy czym przez drugą płaszczyznę czołową zawierającą drugi odcinek przecina się pierwszą płaszczyznę czołową a pomiar drugiego kąta dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzna trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok. Przez to wprowadza się dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt na linii przecięcia płaszczyzny czołowej pierwszej i płaszczyzny czołowej drugiej. Ocenia się położenie wspólnego punktu względem jednego z kierunków, pierwszego lub drugiego, stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu, kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszym i drugim, oraz przecina się przedmiot, przy pomocy przekrawarki, przez co tworzy się płytę.

Zaletą wynalazku jest opracowanie sposobu ciągłej kontroli wymiarów przedmiotu przy pomocy optycznych urządzeń detekcyjnych, który to sposób umożliwia określanie w sposób ciągły wymiarów, zwłaszcza długości, szerokości, grubości i ewentualnie prędkości poruszającego się przedmiotu równoległościennego, spełniając postawione wymagania w warunkach, gdy na początku nie jest znane ani dokładne położenie przedmiotu względem urządzeń detekcyjnych ani też jego dokładne wymiary.

168 923

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia linię do produkcji płyt izolacyjnych wraz z ustawionymi w pobliżu kamerami CCD, w schemacie, fig. 2 - urządzenie do kontroli wymiarów przemieszczającej się płyty, w schemacie, fig. 3 - płytę w rzucie na płaszczyznę prostopadłą do jej osi ruchu, fig. 4 odwzorowanie graficzne kolejnych przybliżeń do ustawienia krawędzi płyty, wykonane w tej samej płaszczyźnie jak na fig. 3 i fig. 5 - uproszczony schemat blokowy programu metody iteracyjnej.

Figura 1 przedstawia w sposób uproszczony przykład linii technologicznej do produkcji płyt z waty szklanej, która jest nałożona na przenośnik 1 w postaci ciągłej taśmy 2 i przemieszcza się wraz z nim. Taśma 2 przechodzi najpierw przez suszarkę 3 w celu usieciowania spoiwa. Następnie taśmę przecina się podłużnie względem osi przesuwu przy pomocy brzeszczotów pił tarczowych 4,5,6 w celu uzyskania właściwej szerokości i gładkich obrzeży każdej płyty. Potem taśmę 2 przecina się poprzecznie względem osi przesuwu, zwykle przy pomocy przekrawarki 7, uzyskując płyty 8 o wymaganych wymiarach.

Figura 1 przedstawia także ustawienie urządzeń optycznych do pomiaru wymiarów przedmiotów, którymi są trzy kamery, mianowicie dwie liniowe kamery CCD 10, 11 umieszczone przed przekrawarką 7 oraz trzecia liniowa kamera 12 umieszczona za przekrawarką 7. Liniowe kamery CCD 10, 11 służą do pomiaru kolejno grubości i szerokości taśmy 2. Pomiary te są dokonywane korzystnie przed operacją przecinania poprzecznego przy pomocy przekrawarki 7 w celu uniknięcia konieczności uwzględniania ewentualnych zmian ukierunkowania taśmy 2 i płyt 8, a także ewentualnych przemieszczeń bocznych względem przenośnika 1. Trzecia liniowa kamera CCD 12 mierzy długość płyty 8.

Figura 2 przedstawia urządzenie do kontroli wymiarów przemieszczającej się płyty, w przestrzeni odwzorowanej przez kartezjański, trójwymiarowy układ odniesienia OXYZ, dla uproszczenia bez uwzględniania proporcji wymiarowych. Powierzchnia styku pomiędzy płytą 8 a taśmą przenośnika 1 leży w płaszczyźnie OXY. Oś OX jest osią prostoliniowego toru przesuwu, a oś OY jest prostopadła do osi OX.

Trzy liniowe kamery CCD 10, 11, 12 są połączone z procesorem 9 do przetwarzania danych.

Liniowa kamera CCD 10 do pomiaru grubości jest umieszczona z boku, w sąsiedztwie przenośnika 1 i określa grubość na obrzeżu płyty 8. Płaszczyzna namierzania, która przechodzi przez liniową kamerę CCD 10 i zawiera jej oś optyczną, jest prostopadła do tego obrzeża a także do osi OX przesuwu płyty 8.

Dwie pozostałe liniowe kamery CCD 11, 12 są umieszczone nad płaszczyzną OXY przenośnika 1 i określają szerokość i długość płyty na jej górnej powierzchni. Płaszczyzny namierzania liniowych kamer CCD 11 i 12 są odpowiednio prostopadłe do osi OX i osi OY. W przypadku przedstawionym na fig. 1 płaszczyzny namierzania liniowej kamery CCD 10 do pomiaru grubości liniowej kamery CCD 11 do pomiaru szerokości pokrywają się ze sobą.

Liniowe kamery CCD 10, 11, 12 zawierają liniowe zespoły elementów światłoczułych. Liniowa kamera CCD 11 do pomiaru szerokości i liniowa kamera CCD 12 do pomiaru długości mają stosunkowo szerokie pola optyczne i dlatego każda z nich zawiera liniowy zespół od 2000 do 35000 elementów światłoczułych. Liniowa kamera CCD 10 do pomiaru grubości ma znacznie węższe pole optyczne, gdyż mierzy mniejsze wymiary, i zawiera liniowy zespół około 500 elementów światłoczułych. W tym systemie następuje rejestracja tej liczby elementów światłoczułych, które odebrały strumień świetlny o określonym poziomie.

W omawianym przypadku rozróżnianie poziomów szarości jest niepotrzebne, ponieważ płyty z waty szklanej są jasne z porównaniu z ciemniejszym otoczeniem. Wystarcza zatem wykrycie pewnej liczby elementów światłoczułych określanych jako białe, związanych z obecnością płyty oraz pewnej liczby elementów światłoczułych określanych jako czarne wówczas, gdy kamera wyczuwa jedynie otoczenie.

Każda z kamer jak CCD 10, 11, 12 wytwarza z daną częstotliwością analizowania analogowe sygnały napięciowe. Sygnały analogowe są przetwarzane tak, że dla każdego z nich określa się wartość progową odpowiadającą średniemu poziomowi szarości. W pobliżu tej wartości progowej każdy sygnał analogowy jest przetwarzany cyfrowo w sygnał binarny

168 923 czarno-biały. Sygnał binarny jest następnie przetwarzany w sygnał cyfrowy tak, żeby otrzymać pewną liczbę elementów światłoczułych czarnych i białych dla określenia liczbowo poszukiwanych wymiarów.

Im większy jest kontrast świetlny pomiędzy płytą 8 a jej otoczeniem, tym łatwiejsza jest identyfikacja tego, co można nazwać elementem światłoczułym brzegowym, to jest pierwszym elementem światłoczułym białym, który określa kontur przedmiotu. Korzystnie jest umieszczenie w pobliżu przenośnika 1 reflektorów, których nie pokazano na fig. 2.

Można kojarzyć liczby elementów światłoczułych białych i czarnych, jakie każda liniowa kamera CCD 10, 11, 12 przekazuje z daną częstotliwością analizowania, po przetworzeniu sygnału analogowego w sygnał cyfrowy, przy określonych kątach α, β i γ, odpowiadających grubości na obrzeżu oraz szerokości i długości na górnej powierzchni płyty. Kąty te stanowią wielkości optyczne przekazywane przez kamery jednak za punkt wyjścia można także przyjąć liczby elementów światłoczułych.

W przypadku liniowej kamery CCD 10 do pomiaru grubości kojarzy się liczbę elementów światłoczułych białych, określających grubość płyty, z kątem a. Dla danej grubości kąt a zmienia się w funkcji ustawienia bocznego płyty 8 względem przenośnika 1, to jest w funkcji odległości liniowej kamery CCD 10 od odcinka AC płyty, którą można uzależniać od położenia punktu A na krawędzi płyty równoległej do osi OX. Podobnie jest dla odcinka AB płyty.

W przypadku pomiaru szerokości i długości kąty β,γ mierzone przez liniowe kamery CCD 11, 12 zmieniają się także w funkcji odległości od górnej powierzchni płyty, to jest w funkcji grubości, co można uzależnić od położenia punktu A względem osi OZ.

Wszystkie trzy kamery są nieruchome i odniesione do trójwymiarowego układu odniesienia OXYZ, tak jak płaszczyzna przenośnika 1.

Odległości kamer od płyty można określać na podstawie położenia punktu A leżącego na krawędzi płyty, w dwuwymiarowym układzie odniesienia oYz, przy czym ta krawędź jest równoległa do osi OX przesuwu płyty.

Problem określenia odległości kamery od płyty w przestrzeni sprowadza się według wynalazku do określenia tylko jednego punktu w jednej płaszczyźnie.

Figura 3 przedstawia płytę 8 w rzucie na płaszczyznę OYZ, z punktem A o wartościach Ya i Za współrzędnych. Te wartości można określać w sposób automatyczny z dużą dokładnością.

Czysto geometryczna analiza tego problemu umożliwia bezpośrednie dojście do wartości Ya i Za współrzędnych punktu A, jeżeli są znane elementy światłoczułe brzegowe odpowiadające punktowi A. Wystarczy wprowadzić uprzednio do pamięci komputera wszystkie pary wartości Ya i Za odpowiadające parom możliwych elementów światłoczułych brzegowych i wyliczone na podstawie analizy geometrycznej elementów z fig. 2, aby dysponować bezpośrednio poszukiwanymi wartościami współrzędnych. Jednak ilość informacji, jakie należałoby zgromadzić, byłaby olbrzymia i czas dostępu do danych stosunkowo długi. Z tego powodu proponuje się według wynalazku bardziej prostą i szybką metodę aproksymacji.

Figury 4 i 5 wyjaśniają, jak uzyskuje się kolejne przybliżenia w iteracyjnej metodzie aproksymacji według wynalazku.

Pierwszy krok 51 polega na nadaniu pewnej wartości hipotetycznej jednej ze współrzędnych punktu A. Jest to korzystnie wartość Y0 względem osi OY. Przyjęcie wartości Y0 można uznać za stosunkowo bliskie stanu rzeczywistego, ponieważ znane jest na ogół dość dobrze położenie krawędzi płyty 8 względem równoległej do niej krawędzi przenośnika 1. W przypadku płyty z włókien położenie to jest bliskie położenia brzeszczota piły tarczowej 4 lub 5, która przecięła taśmę 2.

Drugi krok 52,53 jest operacją inicjalizacji, podczas której na podstawie kąta a, przekazywanego przez, liniową kamerę CCD 10, określa się grubość. Na podstawie wartości Yo procesor 9 dostarcza wartość Zo współrzędnej. W wyniku tego umieszcza się pierwszy punkt Ao w płaszczyźnie OYZ, co widać na fig. 4.

Potem następuje aproksymacja poprzez iteracje. Aby otrzymać dokładniejszy punkt A1, wykonuje się pierwszą iterację na jego współrzędnej względem osi OY. Przy pomocy procesora 9 liniowa kamera CCD 11 do pomiaru szerokości ma dostęp do wartości Zo, która po skojarzeniu

168 923 z kątem β odpowiadającym szerokości mierzonej przez linową kamerę CCD 11 określa szerokość. Jest to równoważne określeniu wartości Y1 współrzędnej punktu A względem osi Y. Otrzymano w ten sposób punkt A1 /Y1, Zi/taki, że: {Y1 = g/Zo^/ [Zi=Zo

Drugą iterację wykonuje się wówczas na współrzędnej punktu A względem osi OZ. Liniowa kamera CCD 10 do pomiaru grubości ma dostęp do nowej wartości Y1 poprzez procesor 9, z zawsze tym samym kątem a określającym nową grubość. Jest to równoważne określeniu nowej wartości Za współrzędnej. W ten sposób otrzymuje się punkt Az/Yz, Z_z/ taki, że: fYz = Y1

Z_z = f/Y1,a/.

Kontynuuje się wówczas kolejne iteracje w krokach 54,55 na tej samej zasadzie, to znaczy powiększa się za każdym razem o jedność wskaźnik n i następnie oblicza się punkt An taki, że: Yn = g/2n-1, β/ i An+i taki, że f Y„+1 = Yn

Zn = ZnJ

Zn+I= f/Yn, «/.

Przy każdym obliczaniu punktu An i An+1 dla danej wartości wskaźnika n wykonuje się dwa kolejne kroki 56, 57. Oblicza się różnicę wartości bezwzględnych dwóch ostatnich współrzędnych względem osi OY i dwóch ostatnich współrzędnych względem osi OZ, czyli:

/Yn- Yn-i/ oraz /Zn+1 - Zn.

Gdy tylko jedna lub druga z tych różnic jest mniejsza lub równa zadanym wartościom AY_mm i AZmin, które odpowiadają dokładności, z jaką zamierza się znać mierzone wymiary, przerywa się podczas następnego kroku 58 i zatrzymuje się jako współrzędne punktu A ostatnie współrzędne obliczone wzdłuż osi OY i OZ.

Określa się wówczas punkt A taki, że:

{Ya = Yn+1

Za = Zn+1

Zadane wartości są na ogół rzędu milimetra, zwykle AYmm = 1 mm i AZmin = 0,5 mm.

Zwykle wystarcza kilka iteracji, aby uzyskać wynik. Jest to szczególnie korzystny sposób określania punktu na danej płaszczyźnie, ze względu na jego szybkość. Otrzymanie wyniku bez iteracji wymagałoby analizy kombinacyjnej o dużym stopniu trudności pomiędzy wszystkimi elementami światłoczułymi liniowej kamery CCD 10 do pomiaru grubości oraz wszystkimi elementami światłoczułymi liniowej kamery CCD 11 do pomiaru długości.

Po odniesieniu punktu A do układu współrzędnych, otrzymuje się bezpośrednio dokładną grubość dzięki znajomości kąta α i wartości Ya oraz dokładną szerokość dzięki znajomości kąta β i wartości Za. Długość otrzymuje się dzięki znajomości wartości Za i pomiarowi optycznemu kąta γ przy pomocy liniowej kamery CCD 12.

Wszystkie trzy wymiary określa się z częstotliwością 100 Hz. Uśrednia się następnie wszystkie otrzymane wartości zebrane dla każdego wymiaru z częstotliwością 1 Hz, eliminując wartości oceniane jako odbiegające od normy, to jest o ponad dwukrotną wartość typowego odchylenia 5 od wartości średniej obliczonej na początku. Te odbiegające od normy wartości są uzależnione w większości przypadków od samej płyty 8. Z płyt z włókien wystają na przykład kosmki, które fałszują pomiary. Przelicza się wówczas nową wartość średnią, która stanowi wynik pomiaru. Otrzymuje się więc wszystkie trzy wymiary płyty w czasie rzeczywistym, o wartościach cyfrowych, raz na sekundę, przy czym liniowa kamera CCD 12 do pomiaru długości jest w stanie mierzyć prędkość przedniej krawędzi płyty.

Pomiar prędkości jest dokonywany w razie potrzeby przez obliczanie czasu, jaki zużywa przednia krawędź płyty pomiędzy wejściem w pole kamery a dojściem do osi optycznej tej kamery.

Można zastosować technikę iteracyjną nie tylko do skojarzonego określania szerokości i grubości, lecz także do skojarzonego określania długości i grubości. Wynalazek nie ogranicza się do określania wymiarów równoległościanów prostokątnych. Obie powierzchnie prostopadłe do osi przesuwu mogą być też ścięte skośnie w przypadku skojarzonego określania szerokości i grubości.

Urządzenie optyczne nie jest idealne i wykonuje pomiary obarczone niewielkimi zniekształceniami optycznymi, w szczególności gdy mierzony przedmiot jest odległy od osi optycz168 923 nej urządzenia, procesor 9 może uwzględniać te zniekształcenia, aby poprawiać automatycznie mierzone wartości, czyli kąty α, β i γ, r>zzy zzym proeesitraacyjnyrreerrowadaa si ę wówcaas na skorygowanych wartościach α’, P’ i γ’.

W celu ułatwienia kontroli wymiarów można zastosować sygnalizator alarmowy wizualny i/lub dźwiękowy informujący, że jeden z uśrednionych wymiarów wykracza poza granice tolerancji.

W wyniku dedukcyjnej techniki pomiarowej o prostym zastosowaniu uzyskuje się duże dokładności rzędu milimetra, równocześnie w czasie rzeczywistym i w postaci danych wprowadzanych do pamięci, co umożliwia późniejsze wykrywanie, gdzie i kiedy mógł wystąpić ewentualny problem.

Znając położenia liniowych kamer CCD 10, 11, 12 i przenośnika 1, które to położenia są stałe i określone w przestrzennym układzie odniesienia OXYZ, dysponuje się środkiem do pomiaru płyt 8 w sposób całkowicie zautomatyzowany. Eliminuje to kłopotliwą regulację ręczną urządzeń pomiarowych w zależności od wytworzonej płyty, gdyż wynalazek umożliwia przystosowanie pomiaru do różnych wymiarów i umieszczenia płyt, bez zakłócającego styku z tymi płytami.

Układ kamera-procesor ma elastyczną konfigurację. Kamery można umieścić na przykład na wysokości przekrawarki 7, przy czym liniowa kamera CCD 12 do pomiaru długości i prędkości umożliwia regulację opuszczania tnącego brzeszczotu przy pomocy zespołów sterujących dzięki umieszczeniu kamery za brzeszczotem piły tarczowej'.

Jeśli liniowa kamera CCD 11 do pomiaru szerokości jest umieszczona przed przekrawarką 7 na wysokości brzeszczotów pił tarczowych 4,5, 6, można ją przystosować do jednoczesnego pomiaru kilku szerokości, o ile pIcIC 8, które zostały przecięte wzdłużnie, są rozsunięte za pomocą odstępników, z pozostawieniem dostatecznie dużych przestrzeni pomiędzy płytami 8 tak, żeby liniowa kamera CCD 11 mogła je wykrywać, przy czym płyty 8 pozostają równoległe do osi OX przesuwu.

Sposób ciągłej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, który ma w przekroju poprzecznym równoległobok i jest podtrzymywany na ruchomym przenośniku na linii do produkcji płyt izolacyjnych, przeprowadza się w ten sposób, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta a dla pierwszego wymiaru będącego pierwszym odcinkiem AC pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi OY. Ten pomiar pierwszego kąta a dokonuje się względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwsze wymiar jako jej jeden bok. Zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta a wykonuje się pomiar drugiego kąta P dla drugiego wymiaru będącego drugim odcinkiem AB drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w kierunku drugiej osi OZ prostopadłej do pierwszej osi OY. Drugą płaszczyzną czołową przecina się pierwszą płaszczyznę czołową. Pomiar drugiego kąta P dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej w układzie odniesienia XYZ, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok. Wprowadza się dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt A na linii przecięcia pierwszej płaszczyzny czołowej zawierającej pierwszy odcinek AC i drugiej płaszczyzny czołowej zawierającej drugi odcinek AB oraz ocenia się położenie tego wspólnego punktu A względem jednego z kierunków, pierwszej osi OY lub drugiej osi OZ. Stosuje się iteracejne proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu. Kontynuuje się proces iteraceJne, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu A z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszej osi OY i drugiej osi OZ. Podczas każdego wykonania pomiarów pierwszego kąta a i drugiego kąta P ustawia się obiektyw dwóch liniowych kamer CCD 10, 11 przy określonym wierzchołku. Jako kierunki pierwszy i drugi przyjmuje się pierwszą oś OY i drugą oś OZ prostopadłe do kierunku ruchu. Następnie przecina się przy pomocy przekrawarki 7 przedmiot w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu. Tworzy się co najmniej jedną płytę 8 i wyznacza się długość płyty 8 w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kąta y, dokonany przez trzecią kamerę CCD 12 względem trzeciego kąta odniesienia przy wierzchołku trzeciej płaszczyzny trójkątnej mającej tę długość jako jej jeden bok.

168 923

Jako przedmiot stosuje się prostokątny równoległośnian.

Przy pomiarach pierwszego kąta a i drugiego kąta P, jako pierwszy kierunek Y i drugi kierunek Z stosuje się dwie współrzędne układu odniesienia XYZ. Przez punkt A oznacza się punkt wspólny, a przez wartość Yo oznacza się oceniane położenie wspólnego punktu względem pierwszego kierunku Y.

168 923

FIG.3

Yo Y₃Y,

FIG.4

168 923

ο _Ą

Υα=Υπ+ι Ζα= Ζη +1

FIG. 5

168 923

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 150 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ciągłej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, który ma w przekroju poprzecznym równoległobok i jest podtrzymywany na ruchomym przenośniku na linii do produkcji płyt izolacyjnych, znamienny tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta (a) dla pierwszego wymiaru będącego pierwszym odcinkiem (AC) pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi (OY), przy czym ten pomiar pierwszego kąta (a) dokonuje się względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok, zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta (a) wykonuje się pomiar drugiego kąta (β) dla drugiego wymiaru będącego drugim odcinkiem (AB) drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w kierunku drugiej osi (OZ) prostopadłej do pierwszej osi (OY), przy czym drugą płaszczyzną czołową przecina się pierwszą płaszczyznę czołową, a pomiar drugiego kąta (p) dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej w układzie odniesienia (XYZ), współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok, przez co wprowadza się dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt (A) na linii przecięcia pierwszej płaszczyzny czołowej zawierającej pierwszy odcinek (AC) i drugiej płaszczyzny czołowej zawierającej drugi odcinek (AB) oraz ocenia się położenie tego wspólnego punktu (A) względem jednego z kierunków, pierwszej osi (OY) lub drugiej osi (OZ), stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu, kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu (A) z wymaganą dokładnością w obu kierunkach pierwszej osi (OY) i drugiej osi (OZ), przy czym podczas każdego wykonywania pomiarów pierwszego kąta (α) i drugiego kąta (β) ustawia się obiektyw dwóch liniowych kamer CCD (10, 11) przy określonym wierzchołku, a jako kierunki pierwszy i drugi przyjmuje się pierwszą oś (OY) i drugą oś (OZ) prostopadłe do kierunku ruchu, a następnie przecina się przy pomocy przekrawarki (7) przedmiot w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu, przez co tworzy się co najmniej jedną płytę (8) i wyznacza się długość płyty (8) w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kąta (y), dokonany przez trzecią kamerę CCD (12) względem trzeciego kąta odniesienia przy wierzchołku trzeciej płaszczyzny trójkątnej mającej tę długość jako jej jeden bok.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przedmiot stosuje się prostokątny równoległościan.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy pomiarach pierwszego kąta (a) i drugiego kąta (p), jako pierwszy kierunek (Y) i drugi kierunek (Z) stosuje się dwie współrzędne układu odniesienia (XYZ), przez punkt (A) oznacza się punkt wspólny, a przez wartość (Yo) oznacza się oceniane położenie wspólnego punktu względem pierwszego kierunku (Y).

4. Sposób ciągłej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, który ma w przekroju poprzecznym równoległobok i jest podtrzymywany na ruchomym przenośniku na linii do produkcji płyt izolacyjnych, znamienny tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta (a) dla pierwszego wymiaru pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi (OY), przy czym ten pomiar pierwszego kąta (a) dokonuje się przy pomocy pierwszej liniowej kamery CCD (10) względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok, zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta (a) wykonuje się przy pomocy drugiej liniowej kamery CCD (11) pomiar drugiego kąta (β) dla drugiego wymiaru drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w kierunku drugiej osi (OZ) prostopadłej do pierwszej osi (OY), przy czym drugą płaszczyzną czołową przecina się pierwszą płaszczyznę czołową, a pomiar drugiego kąta (β) dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok,

168 923 przez co wprowadza się dla wymiaru pierwszego będącego pierwszym odcinkiem (AC) i wymiaru drugiego będącego drugim odcinkiem (AB) wspólny punkt (A) na linii przecięcia pierwszej płaszczyzny czołowej zawierającej pierwszy odcinek (AC) i drugiej płaszczyzny czołowej zawierającej drugi odcinek (AB) oraz ocenia się położenie tego wspólnego punktu (A) względem jednego z kierunków, pierwszej osi (OY) lub drugiej osi (OZ), stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu, kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu (A) z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszej osi (OY) i drugiej osi (OZ), przy czym jako kierunki pierwszy i drugi przyjmuje się pierwszą oś (OY) i drugą oś (OZ) prostopadle do kierunku ruchu, a następnie przecina się przy pomocy przekrawarki (7) przedmiot w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu, przez co tworzy się co najmniej jedną płytkę (8) i wyznacza się długość płyty (8) w kierunku ruchu jako pomiar trzeciego kąta (y), dokonany przez trzecią kamerę CCD (12) względem trzeciego kąta odniesienia przy wierzchołku trzeciej płaszczyzny trójkątnej mającej tę długość jako jej jeden bok.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przy pomiarach pierwszego kąta (a) i drugiego kąta (β), jako pierwszy kierunek (Y) i drugi kierunek (Z) stosuje się dwie współrzędne układu odniesienia (X,Y,Z), przez wspólny punkt (A) oznacza się punkt wspólny, a przez wartość (Yo) oznacza się oceniane położenie wspólnego punktu względem pierwszego kierunku (Y).

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że steruje się przecinaniem w funkcji mierzonej długości zespołu.

7. Sposób ciągłej kontroli optycznej wymiarów przedmiotu, który ma w przekroju poprzecznym równoległobok i jest podtrzymywany na ruchomym przenośniku na linii do produkcji płyt izolacyjnych, znamienny tym, że wykonuje się pomiar pierwszego kąta (a) dla pierwszego wymiaru będącego pierwszym odcinkiem (AC) pierwszej powierzchni czołowej przedmiotu w kierunku pierwszej osi (OY), przy czym ten pomiar pierwszego kąta (a) dokonuje się przy pomocy pierwszej liniowej kamery CCD (10) względem pierwszego kąta odniesienia przy wierzchołku pierwszej płaszczyzny trójkątnej mającej ten pierwszy wymiar jako jej jeden bok, zasadniczo równocześnie z wykonywaniem pomiaru pierwszego kąta (a) wykonuje się przy pomocy drugiej liniowej kamery CCD (11) pomiar drugiego kąta (β) dla drugiego wymiary będącego drugim odcinkiem (AB) drugiej płaszczyzny czołowej przedmiotu w drugim kierunku prostopadłym do pierwszego kierunku, przy czym przez drugą płaszczyznę czołową zawierającą drugi odcinek (AB) przecina się pierwszą płaszczyznę czołową, a pomiar drugiego kąta (β) dokonuje się względem drugiego kąta odniesienia przy wierzchołku drugiej płaszczyzny trójkątnej, współpłaszczyznowej z pierwszą płaszczyzną trójkątną i mającej ten drugi wymiar jako jej jeden bok, przez co wprowadza się dla wymiaru pierwszego i drugiego wspólny punkt (A) na linii przecięcia płaszczyzny czołowej pierwszej i płaszczyzny czołowej drugiej, ocenia się położenie wspólnego punktu (A) względem jednego z kierunków, pierwszego lub drugiego, stosuje się iteracyjny proces aproksymacji do wyznaczania położenia wspólnego punktu, kontynuuje się proces iteracyjny, aż wyznaczy się położenie wspólnego punktu (A) z wymaganą dokładnością w obu kierunkach, pierwszym i drugim, oraz przecina się przedmiot, przy pomocy przekrawarki (7), przez co tworzy się płytę (8).