Устройство для контроля технологической машины
Изобретение относится к области безопасности функционирования технологической машины, преимущественно с дисковой пилой. Технический результат - повышение безопасности. Технологическая машина, преимущественно с дисковой пилой, содержит опорную поверхность (14) для размещения обрабатываемой заготовки и устройство для контроля процесса обработки заготовки на технологической машине с блоком (24) распознавания. Блок 24 снабжен по меньшей мере двумя сенсорными средствами, предназначенными для распознавания рабочей ситуации, связанной с непредусмотренным поведением обрабатываемой заготовки и/или опасностью касания оператором обрабатывающего инструмента. Блок 24 выполнен с возможностью распознавания движения отрыва заготовки от опорной поверхности (14) на основании различия между параметрами (42, 44, 46, 82, 98; 114.1-114.6) расстояния. Причем каждое сенсорное средство выполнено с полем наблюдения, обращенным к опорной поверхности (14) технологической машины, а регистрируемые параметры расстояния соответствуют расстояниям от сенсорных средств до опорной поверхности (14) заготовки или до рук оператора. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 20 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для контроля технологической машины, в частности стационарной машины (станка) или ручной машины, содержащему блок распознавания для распознавания рабочей ситуации возле технологической машины.
Уровень техники
Известно устройство для контроля технологической машины, предназначенное для контроля процесса обработки заготовок при работе на круглопильном станке. С этой целью устройство для контроля технологической машины имеет сенсорный блок (блок измерительных преобразователей), предназначенный для генерирования и регистрации электромагнитного сигнала и расположенный вблизи пильного полотна (круглой пилы). Приближение к пильному диску части тела оператора может быть обнаружено путем контроля частотного спектра сигнала.
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является устройство для контроля технологической машины, содержащее блок распознавания для распознавания рабочей ситуации возле технологической машины. Рабочая ситуация может включать в себя, в частности, незапланированное (нештатное) или непредусмотренное поведение заготовки, например "подпрыгивание" заготовки во время ее обработки. Так называемое отбрасывание заготовки назад может привести к травмированию оператора.
В соответствии с изобретением блок распознавания предлагается выполнить с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании по меньшей мере одного параметра расстояния. Это позволяет получить надежное устройство для контроля инструмента, функционирующее на основе распространенных методов регистрации и обработки (анализа) сигналов. В этой связи под "параметром расстояния" может пониматься, в частности, параметр, посредством которого можно определить то или иное расстояние. Параметр расстояния предпочтительно определять с помощью регистрируемого сигнала, например электромагнитного, в частности светового, сигнала, или ультразвукового сигнала. При этом параметром расстояния может быть время распространения, фаза, частота зарегистрированного сигнала, параметр, определенный методом триангуляции и т.д. Эти величины могут, например, после приема зарегистрированного сигнала, преобразовываться в электрический параметр расстояния, например в электрическое напряжение, электрический ток, заряд и т.д. Кроме того, параметр расстояния можно оценивать для распознавания рабочей ситуации, не проводя количественного определения соответствующего расстояния. В этой связи под "распознаванием" рабочей ситуации может пониматься, в частности, установление наличия определенной ситуации в процессе применения технологической машины. При этом процесс использования технологической машины, в частности, не ограничивается использованием технологической машины по назначению. Под рабочей ситуацией возле технологической машины следует также понимать ненадлежащее использование технологической машины и, в частности, ее использование без обрабатываемой заготовки. При этом целесообразно, чтобы установление наличия определенной ситуации служило принятию мер по обеспечению безопасности.
Предлагаемое в изобретении устройство для контроля технологической машины особенно подходит для технологических машин, процесс применения которых, или работы на них или с ними, осуществляется с ручным управлением, например манипулированием заготовкой при ее обработке. Изобретение позволяет, в частности, достичь высокой степени безопасности в процессах обработки заготовок, связанных с опасностью касания оператором обрабатывающего, например режущего, инструмента. Для этого целесообразно, чтобы блок распознавания имел по меньшей мере одну зону контроля, в которой предпочтительно регистрируется параметр расстояния, находящийся в зоне подачи заготовки к инструменту технологической машины. В этой зоне подачи заготовки предпочтительно имеется направляющее средство, предусмотренное для направленного перемещения, или ведения, заготовки оператором, например рабочая поверхность станка для размещения на ней, в частности укладки на нее, обрабатываемой заготовки.
Для анализа или оценки зарегистрированного параметра расстояния, прежде всего для определения рабочей ситуации на основании параметра расстояния, блок распознавания предпочтительно включает в себя вычислительное устройство, выполненное, например, в виде микропроцессора или микроконтроллера.
Кроме того, предлагается выполнить блок распознавания таким образом, чтобы распознавать рабочую ситуацию на основании набора параметров расстояния, что позволяет достичь особенно точного и надежного распознавания рабочей ситуации. Большое число возможных рабочих ситуаций можно простым образом распознать путем сравнения нескольких параметров расстояния. В особенно целесообразном варианте один параметр расстояния может использоваться для подтверждения или отрицания наличия предположительно имеющейся ситуации, определенной при помощи другого параметра расстояния. Параметры расстояния, используемые для распознавания рабочих ситуаций, могут соответствовать различным зонам наблюдения в один данный момент времени и/или они могут быть распределены по некоторому временному интервалу. Блок распознавания предпочтительно включает в себя сенсорное средство (измерительный преобразователь), предназначенное для регистрации одного или нескольких параметров расстояния.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагается использовать блок распознавания по меньшей мере с двумя сенсорными средствами для регистрации по меньшей мере одного параметра расстояния, благодаря чему можно обеспечить контроль больших пространств. Предпочтительно, чтобы каждое сенсорное средство имело поле зрения или наблюдения, обращенное к рабочей поверхности технологической машины, предназначенной для помещения на ней обрабатываемой заготовки.
Для достижения особенно точного и надежного распознавания рабочей ситуации предлагается, в частности, использовать блок распознавания по меньшей мере с тремя сенсорными средствами для регистрации параметра расстояния.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок распознавания включает в себя по меньшей мере два сенсорных средства для регистрации по меньшей мере одного параметра расстояния, причем определяемые сенсорными средствами зоны контроля расположены вдоль направления подачи технологической машины, что позволяет конструктивно простым образом контролировать движение находящейся в обработке заготовки и технологической машины относительно друг друга. В этой связи под "направлением подачи технологической машины" следует понимать, в частности, определяемое конструкцией технологической машины и соответствующее предписаниям направление движения, в котором при соответствующем предписаниям применении технологической машины находящаяся в обработке заготовка перемещается оператором относительно неподвижного конструктивного элемента технологической машины, и/или направление движения, в котором при соответствующем предписаниям применении технологической машины сама машина перемещается оператором относительно находящейся в обработке неподвижной заготовки. В случае первой альтернативы направление подачи соответствует направлению перемещения инструмента, а в случае второй альтернативы - направлению перемещения технологической машины. Под "неподвижным" элементом следует понимать, в частности, неподвижный относительно пола элемент. Направление подачи может определяться, в частности, заданной ориентацией инструмента, например ориентацией режущей кромки относительно корпуса технологической машины. Две зоны контроля расположены "вдоль" направления подачи, если они расположены относительно друг друга таким образом, что отрезок прямой, соединяющий центры зон контроля, образует с направлением подачи угол не более 30°, предпочтительно не более 15° и особенно предпочтительно не более 5°. В особенно предпочтительном случае зоны контроля расположены в направлении подачи друг за другом, причем существует по меньшей мере одна прямая, параллельная направлению подачи и пересекающая зоны контроля.
Далее предлагается использовать блок распознавания, включающий по меньшей мере два сенсорных средства для регистрации по меньшей мере одного параметра расстояния, расположенных по обе стороны от плоскости раздела технологической машины, при этом можно достичь распознавания высокой точностью и надежностью. В частности, это позволяет отличить падение отрезанной части обработанной заготовки от ситуации опасности. Под "плоскостью раздела технологической машины" следует понимать, в частности, плоскость, в которой рабочая кромка, например режущая кромка, приводимого в движение инструмента совершает движение для разделения заготовки, например вращательное или возвратно-поступательное движение.
Особенно простой метод оценки можно получить, если выполнить блок распознавания с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании различия между параметрами расстояния. При этом для распознавания рабочей ситуации можно использовать различие между параметрами расстояния (разность параметров расстояния) в один момент времени и/или различие между параметрами расстояния в разные моменты времени.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагается выполнить блок распознавания с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании изменения параметра расстояния во времени. Это позволяет добиться быстрого распознавания рабочей ситуации. Достигается это особенно просто, если настроить блок распознавания таким образом, чтобы регистрировать и/или воспринимать изменения, происходящие с высокой интенсивностью, например скачкообразные переходы (на другой уровень сигнала) или нарушения непрерывности во временной характеристике параметра расстояния. Кроме того, блок распознавания может быть выполнен с возможностью распознавания заданных образов во временной характеристике параметра расстояния.
В этой связи предлагается использовать блок распознавания, который выполнен с возможностью классификации показателя изменения этого параметра расстояния при изменении по меньшей мере одного параметра расстояния во времени, что позволяет достичь особенно быстрого распознавания рабочей ситуации. Под "классификацией" зарегистрированного параметра следует понимать, в частности, отнесение параметра к предварительно определенному интервалу. Под "показателем изменения" параметра расстояния следует понимать, в частности, первую производную параметра расстояния по времени.
Кроме того, предлагается использовать блок распознавания, выполненный с возможностью распознавания непредусмотренного движения заготовки, что позволяет достичь особенно высокого уровня безопасности при использовании технологической машины. В этой связи под "непредусмотренным движением" заготовки следует понимать, в частности, незапланированное или неконтролируемое оператором движение заготовки относительно конструктивного элемента технологической машины. Непредусмотренное движение заготовки относительно конструктивного элемента технологической машины может иметь место, например, при подаче заготовки оператором относительно неподвижного конструктивного элемента технологической машины или при перемещении оператором конструктивного элемента технологической машины относительно неподвижной заготовки.
В частности, предлагается использовать блок распознавания, выполненный с возможностью распознавания обратного движения заготовки против направления подачи заготовки на основании по меньшей мере одного зарегистрированного параметра расстояния, что позволяет быстро принимать защитные меры при отбрасывании заготовки назад относительно оператора, вызываемом силами, возникающими между приводимым в движение инструментом и заготовкой. Под "обратным движением против направления подачи заготовки" следует понимать движение заготовки относительно конструктивного элемента технологической машины, имеющее по меньшей мере одну составляющую, направленную против соответствующего предписаниям направления подачи заготовки относительно технологической машины. Этим может быть достигнута высокая степень защиты, в частности, для технологических машин, у которых механические защитные устройства, например расклинивающий нож или защитный кожух, отсутствуют или могут сниматься оператором для упрощения работы.
Кроме того предлагается использовать блок распознавания, выполненный с возможностью распознавания обратного движения технологической машины против направления подачи технологической машины на основании по меньшей мере одного зарегистрированного параметра расстояния, что позволяет быстро принимать защитные меры при отбрасывании технологической машины по направлению к оператору. Под "обратным движением против направления подачи технологической машины" следует понимать движение технологической машины относительно неподвижной заготовки, имеющее по меньшей мере одну составляющую, направленную против соответствующего предписаниям направления подачи технологической машины относительно заготовки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагается использовать блок распознавания, выполненный с возможностью обнаружения движения подъема заготовки и/или конструктивного элемента технологической машины относительно плоскости обработки заготовки на основании по меньшей мере одного зарегистрированного параметра расстояния, что позволяет своевременно принимать защитные меры для предупреждения травматизма. Под "плоскостью обработки заготовки" следует понимать, в частности, плоскость, вдоль которой заготовка перемещается при соответствующей предписаниям обработке заготовки. В случае стационарной технологической машины (станка) плоскость обработки заготовки предпочтительно образована рабочей поверхностью технологической машины, предназначенной для размещения на ней заготовки. Если обрабатываемая заготовка зажимается для обработки неподвижно относительно пола, плоскость обработки заготовки соответствует, в частности, поверхности заготовки, вдоль которой перемещают технологическую машину. Под "движением подъема" относительно плоскости обработки заготовки (или отрывом от этой плоскости) следует понимать, в частности, движение по меньшей мере с одной составляющей, направленной перпендикулярно плоскости обработки заготовки.
Предпочтительно, чтобы блок распознавания включал в себя по меньшей мере одно сенсорное средство для регистрации по меньшей мере одного параметра расстояния, выполненное с возможностью работы в сверхширокой полосе частот (со сверхширокополосными сигналами). Дополнительно к регистрации параметра расстояния для распознавания рабочей ситуации, например присутствия в контролируемой зоне ткани человека, можно регистрировать и/или анализировать другие параметры, например спектральные характеристики принимаемого сигнала. Под сенсорным средством, предназначенным для работы в сверхширокой полосе частот, следует понимать, в частности, средство, позволяющее генерировать, принимать и/или обрабатывать (анализировать) сверхширокополосный сигнал. Под "сверхширокополосным сигналом" следует понимать, в частности, сигнал, имеющий частотный спектр с определенной центральной частотой и шириной полосы частот, составляющей по меньшей мере 500 МГц. Центральную частоту предпочтительно выбирать в диапазоне от 1 до 15 ГГц. В качестве альтернативы или дополнительно к этому сенсорное средство может быть выполнено в виде лазерного дальномера, триангуляционного датчика, ультразвукового датчика или емкостного датчика и т.д. Сенсорное средство также может быть расположено над или под опорной поверхностью технологической машины, которая, в частности, служит для укладки на нее обрабатываемой заготовки. Также может быть предусмотрено по меньшей мере два сенсорных средства, расположенных по обе стороны от опорной поверхности.
Высокой гибкости в разработке функций контроля можно достичь в случае, если блок распознавания определяет по меньшей мере две зоны контроля для контроля процесса применения технологической машины. Одной зоне контроля предпочтительно ставить в соответствие одно сенсорное средство или набор сенсорных средств. При этом зона контроля может соответствовать, например, зоне наблюдения сенсорного средства.
Кроме того, каждой зоне контроля предлагается поставить в соответствие свой (отличающийся от других) режим работы технологической машины, что позволяет достичь высокой гибкости в применении технологической машины. Для этого блок распознавания предпочтительно соединить с блоком управления технологической машиной. Например, режимам работы технологической машины могут соответствовать различные степени безопасности при эксплуатации технологической машины.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере одной из зон контроля предлагается поставить в соответствие предупредительный режим работы технологической машины. Это позволяет при обнаружении потенциально опасной рабочей ситуации принимать меры предосторожности до того, как оператор окажется в ситуации крайней опасности. Оператор может быть предупрежден о возможной опасности, например, посредством предупредительного сигнала. При этом еще одной зоне контроля предпочтительно поставить в соответствие режим обеспечения безопасности для предохранительного отключения технологической машины.
В этой связи требуемый предупредительный эффект и высокая степень безопасности могут быть достигнуты, если выполнить блок распознавания с возможностью осуществляемого во взаимодействии с узлом привода технологической машины, предназначенным для приведения в движение инструмента, замедления привода инструмента в предупредительном режиме работы. Для этого блок распознавания предпочтительно снабдить интерфейсом (разъемом), предназначенным для соединения с блоком управления для управления узлом привода технологической машины. Кроме того, блок распознавания может иметь свой блок управления для передачи управляющего сигнала в узел привода технологической машины.
Кроме того, по меньшей мере одной из зон контроля предлагается ставить в соответствие удаление приводимого в движение инструмента из рабочей зоны технологической машины, что позволяет эффективно устранять потенциальную опасность травмирования. "Удаление" приводимого в движение инструмента, предпочтительно выполняемое исполнительным органом, функционально связанным с блоком распознавания, может, в частности, осуществляться путем перемещения приводимого в движение инструмента в безопасное положение, находящееся за пределами рабочей зоны, например утапливания приводимого в движение инструмента под рабочую поверхность технологической машины, путем отключения привода инструмента и/или путем прикрытия режущей кромки инструмента. "Рабочая зона" предпочтительно образована множеством точек, доступных для оператора при соответствующих предписаниям условиях применения технологической машины.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере одной из зон контроля предлагается поставить в соответствие предохранительное отключение технологической машины, что позволяет достичь высокой безопасности управления технологической машиной.
Также предлагается использовать блок распознавания с вычислительным устройством, выполненным с возможностью распознавания рабочей ситуации путем основанной на нечеткой и/или нейронно-сетевой логике оценки параметров расстояния. С помощью нечеткой и/или нейронно-сетевой логики посредством вычислительного устройства можно быстро анализировать большие и сложные объемы информации. В этой связи под "нечеткой логикой" может пониматься, в частности, логика, которая наступлению определенного события присваивает показатель вероятности, принимающий значения в интервале от 0 (ложно) до 1 (истинно).
В еще одном варианте осуществления изобретения предлагается использовать блок распознавания с базой данных, в которой набору параметров расстояния поставлена в соответствие одна рабочая ситуация, что позволяет получить простой в осуществлении процесс распознавания рабочей ситуации. Предпочтительно предусмотреть возможность программирования такой базы данных конечным пользователем.
Кроме того, особенно высокой степени безопасности можно достичь, если блок распознавания выполнен с возможностью обнаружения присутствия части тела человека в зоне контроля на основании по меньшей мере одного параметра расстояния.
Степень безопасности можно еще более повысить, если устройство для контроля технологической машины включает в себя исполнительный орган, функционально связанный с блоком распознавания для осуществления меры по обеспечению безопасности. Такой исполнительный орган предусмотрен, в частности, для того, чтобы на основании сигнала блока распознавания устранять присутствие приводимого в движение инструмента в зоне опасности и/или выдавать предупредительный сигнал оператору. При этом под "устранением" может пониматься отключение привода инструмента или вывод приводимого в движение инструмента из зоны опасности. "Зона опасности" предпочтительно образована множеством точек, в котором наименьшее расстояние до приводимого в движение инструмента составляет максимум 5 см, в частности максимум 2 см.
Объектом изобретения является также способ распознавания рабочей ситуации в процессе применения технологической машины, при осуществлении которого для распознавания рабочей ситуации регистрируют по меньшей мере один параметр расстояния. Это позволяет получить надежный метод распознавания, используя распространенные средства регистрации параметров.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества изобретения рассмотрены в приведенном ниже описании осуществления изобретения, поясняемом прилагаемыми чертежами. На чертежах, в описании и формуле изобретения раскрыта комбинация множества признаков. Для специалиста будет очевидна возможность реализации этих признаков, в том числе признаков разных вариантов осуществления изобретения, по отдельности и в других целесообразных комбинациях. На чертежах показано:
на фиг.1 - круглопильный станок с платформой, из которой выступает пильный диск (круглая пила), и устройством для контроля технологической машины с тремя датчиками расстояния,
на фиг.2 - круглопильный станок, показанный на фиг.1, с устройством для контроля технологической машины в альтернативном исполнении,
на фиг.3 - круглопильный станок, показанный на фиг.1, в виде сверху, с альтернативным устройством для контроля технологической машины, имеющим четыре зоны контроля,
на фиг.4 - схема внутренних соединений круглопильного станка в варианте выполнения, показанном на фиг.3,
на фиг.5 и 6 - процессы обработки заготовки на круглопильном станке, показанном на фиг.3,
на фиг.7 и 8 - диаграммы, приведенные для пояснения функции распознавания, выполняемой устройством для контроля технологической машины,
на фиг.9 - база данных устройства для контроля технологической машины,
на фиг.10 - платформа, заготовка и положенная на заготовку рука оператора,
на фиг.11 - характер изменения параметра расстояния в ситуации, показанной на фиг.10,
на фиг.12 - круглопильный станок с сенсорным блоком устройства для контроля технологической машины в альтернативном исполнении, по обе стороны от пильного полотна,
на фиг.13 - круглопильный станок при соответствующей предписаниям обработке заготовки,
на фиг.14 - характеристики параметров расстояния, получаемых сенсорным блоком, показанным на фиг.12, в рабочей ситуации, показанной на фиг.13,
на фиг.15 - круглопильный станок в случае отбрасывания заготовки,
на фиг.16 - характеристики параметров расстояния в рабочей ситуации, показанной на фиг.15,
на фиг.17 - вид сбоку ручной дисковой пилы с сенсорным блоком, показанным на фиг.12,
на фиг.18 - ручная дисковая пила при ее отрыве от заготовки,
на фиг.19 - характеристики параметров расстояния в рабочей ситуации, показанной на фиг.18, и
на фиг.20 - вид сбоку лобзиковой пилы с сенсорным блоком в альтернативном исполнении.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в аксонометрии представлена технологическая машина 10, выполненная в виде круглопильного станка. Технологическая машина содержит платформу 12 с опорной поверхностью 14, на которую можно положить обрабатываемую заготовку 16 (фиг.5), инструмент (рабочий орган) 18, выполненный в виде пильного полотна, или круглой пилы, и выступающий из платформы 12, и узел 20 привода технологической машины, выполненный в виде электродвигателя и предназначенный для приведения инструмента 18 в движение (см. фиг.4). При обработке заготовки 16 оператор перемещает ее от себя к инструменту 18 в направлении 17 подачи. Для этого часть опорной поверхности 14, которая в направлении 17 подачи расположена перед инструментом 18, образует зону 19 подачи заготовки, по которой заготовка 16 направленно перемещается. Граница зоны 19 подачи заготовки обозначена на чертеже пунктирной линией.
Для контроля процессов обработки заготовки на технологической машине 10 технологическая машина снабжена устройством 22 для контроля технологической машины. Устройство 22 для контроля технологической машины содержит блок 24 распознавания, выполненный с возможностью распознавания рабочей ситуации, возникающей в процессе обработки заготовки на технологической машине 10. Для этого блок 24 распознавания содержит сенсорный блок 26, выполненный в виде набора трех сенсорных средств 28, 30, 32. Сенсорный блок 26 зафиксирован в держателе 34, который простирается по ширине платформы 12 над опорной поверхностью 14. При этом сенсорные средства 28, 30, 32 расположены вдоль оси 36 сенсорных средств, направленной поперек направления 17 подачи заготовки 16 к инструменту 18. Кроме того, технологическая машина 10 содержит устройство 40 подачи сигналов, выполненное в виде громкоговорителя. Также возможно применение оптического устройства подачи сигналов.
Каждое из сенсорных средств 28, 30, 32 выполнено в виде датчика расстояния. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения каждое из сенсорных средств 28, 30, 32 выполнено в виде инфракрасного датчика, регистрирующего параметр 42, 44, 46 расстояния (см., например, фиг.4) методом триангуляции. Сенсорные средства этого типа, а также регистрация параметра расстояния методом триангуляции известны, поэтому в рамках данного описания они более подробно не рассматриваются. Каждое сенсорное средство 28, 30, 32 определяет свою зону 48, 50, 52 контроля, проекция которой на опорной поверхности 14 схематически представлена пунктирной линией, внутри которой может происходить регистрация соответствующего параметра 42, 44, 46 расстояния. Зоны 48, 50, 52 контроля блока 24 распознавания находятся в зоне 19 подачи заготовки на опорной поверхности 14. Параметры 42, 44, 46 расстояния соответствуют расстоянию до объекта, находящегося в соответствующей зоне 48, 50, 52 контроля, или - если зона контроля свободна - расстоянию до опорной поверхности 14. Зоны 48, 50, 52 контроля определяются дальностью действия соответствующих сенсорных средств 28, 30, 32. Зоны 48, 50, 52 контроля вытянуты, конусообразно расширяясь, вдоль направления 54 измерения, проходящего перпендикулярно опорной поверхности 14 платформы 12.
Для распознавания рабочей ситуации на основании параметров 42, 44, 46 расстояния блок 24 распознавания снабжен вычислительным устройством 56, выполненным в виде микропроцессора. Вычислительное устройство 56 расположено под платформой 12 и соединено с сенсорным блоком 26 кабельными соединениями. Возможно также другое расположение вычислительного устройства 56, например в держателе 34.
На фиг.2 представлено другое выполнение устройства 22 для контроля технологической машины. При этом сенсорный блок 26 с тремя сенсорными средствами 58, 60, 62 размещен в альтернативном держателе 64. Этот держатель установлен в задней части платформы 12 и имеет участок 66 для размещения сенсорных средств 58, 60, 62, простирающийся по части ширины платформы 12. Вследствие расположения сенсорных средств 58, 60, 62 на этом участке 66 зоны 48, 52 контроля вытянуты, конусообразно расширяясь, вдоль направлений 68, 70 измерения, проходящих наклонно к опорной поверхности 14. В этом варианте осуществления изобретения блок 24 распознавания выполнен с возможностью работы в сверхширокой полосе частот (СШП). Для этого каждое сенсорное средство 58, 60, 62 сенсорного блока 26 выполнено в виде СШП-датчика. Эти датчики предназначены для регистрации параметра расстояния с помощью электромагнитного сигнала, представляющего собой широкополосный сигнал с центральной частотой, составляющей от 1 до 150 ГГц, и шириной полосы частот, составляющей по меньшей мере 500 МГц.
Еще один вариант выполнения устройства 22 для контроля технологической машины, показанного на фиг.1, рассмотрен ниже со ссылкой на фиг.3, на которой технологическая машина 10 изображена в виде сверху. При этом блок 24 распознавания снабжен альтернативным сенсорным блоком 72. На этом чертеже для наглядности держатель 34, показанный на фиг.1, и сенсорный блок 72 не показаны. Сенсорный блок 72 изображен на фиг.4. На опорной поверхности 14 показаны проекции зон 48, 52 контроля и еще двух зон 74, 76 контроля. Зоны 48, 52, 74, 76 контроля расположены на опорной поверхности 14 в зоне 19 подачи заготовки. Зоны 74, 76 контроля расположены перед инструментом 18 в направлении 17 подачи, причем зона 76 контроля расположена прямо перед инструментом 18 в направлении 17 подачи, а зона 74 контроля находится в направлении 17 подачи перед зоной 76 контроля. Зоны 48, 52 контроля находятся рядом с зонами 74, 76 контроля сбоку от них, причем термин "сбоку" используется по отношению к оси 36 сенсорных средств, перпендикулярной направлению 17 подачи. Зоны 48, 76, 52 контроля определяются сенсорными средствами 28, 30, 32, показанными на фиг.1, а зона 74 контроля соответствует еще одному сенсорному средству 78, которое показано на фиг.4. Сенсорное средство 78 может быть выполнено в виде триангуляционного датчика, СШП-датчика или иного датчика расстояния, который специалист сочтет подходящим.
На фиг.4 в виде схемы представлены внутренние соединения компонентов технологической машины 10. На схеме показан инструмент 18, выполненный в виде пильного полотна, блок 24 распознавания, узел 20 привода технологической машины, исполнительный орган 81 управления, выполненный в виде блока 80 управления для управления узлом 20 привода технологической машины и устройством 40 подачи сигналов, и само это устройство 40 подачи сигналов. Блок 24 распознавания содержит сенсорный блок 72, включающий в себя сенсорные средства 28, 30, 32, 78 и вычислительное устройство 56. Для приема параметров 42, 44, 46 расстояния и регистрируемого сенсорным средством 78 параметра 82 расстояния вычислительное устройство 56 связано с сенсорным блоком 72. Вычислительное устройство 56 связано также с блоком 80 управления. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения параметры 42, 44, 46, 82 расстояния имеют вид электрических напряжений, выдаваемых сенсорными средствами 28, 30, 32, 78 сенсорного блока 72 в зависимости от расстояния в соответствующей зоне 48, 76, 52, 74. Кроме того, вычислительное устройство 56 также связано с запоминающим устройством 84.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения вычислительное устройство 56 связано с блоком 80 управления кабельным соединением. В другом варианте осуществления изобретения вычислительное устройство 56 может быть расположено в держателе 34 (см. фиг.1) и может быть выполнено с возможностью установления канала обмена данными с блоком 80 управления по беспроводному соединению, например с помощью радиосвязи. Это позволяет особенно простым образом обеспечить опциональное (т.е. в качестве дополнительного оборудования) применение устройства 22 для контроля технологической машины в комбинации с технологической машиной 10 при небольшой сложности монтажа, в частности без трудоемкого каблирования.
Процессы обработки заготовки на технологической машине 10 поясняются со ссылкой на фиг.5 и 6. Кроме того, принципы работы устройства 22 для контроля технологической машины поясняются со ссылкой на фиг.7 и 8. На фиг.7 и 8 представлены графики изменения во времени t параметров 42, 44, 46, 82 расстояния, выдаваемых сенсорными средствами 28, 30, 32, 78 и представляющих собой электрические напряжения. Для наглядности график изменения каждого из параметров 42, 44, 46, 82 расстояния показан в отдельной области диаграммы по оси ординат. Параметры 42, 82, 46 и 44 расстояния определяются сенсорными средствами 28, 78, 32 и 30 соответственно.
Предположим, что оператор выполняет на технологической машине 10 обработку заготовки 16, имеющей вид доски. Перед укладкой заготовки 16 на опорную поверхность 14 регистрируемые параметры расстояния соответствуют одному и тому же расстоянию, а именно - расстоянию от сенсорных средств 28, 78, 32, 30 до опорной поверхности 14. Заготовка 16 укладывается на опорную поверхность 14 и перемещается оператором в направлении 17 подачи к инструменту 18. В момент времени t0 заготовка 16 попадает в зону 74 контроля. Как видно на фиг.7, параметр 82 расстояния совершает скачкообразный переход (на новый уровень сигнала), который соответствует уменьшению расстояния в зоне 74 контроля на толщину заготовки 16. В момент времени t1 заготовка 16 входит в зоны 48 и 52 контроля, при этом параметры 42, 46 расстояния совершают скачкообразный переход. Предположим также, что при перемещении заготовки 16 в направлении 17 подачи руки оператора находятся у краев заготовки 16 (символы 86 рук, выполненные сплошными линиями). При дальнейшем перемещении заготовки 16 руки оператора в момент времени t2 попадают в соответствующие зоны 48, 52 контроля (фиг.6). Это событие фиксируется сенсорными средствами 28, 32 (см. фиг.7). В последующий момент времени t3 заготовка 16 достигает зоны 76 контроля.
Вычислительное устройство 56 запрограммировано на распознавание рабочих ситуаций логическим методом. К выводу о наличии той или иной рабочей ситуации приходят по достижении результата логической цепочки запросов. При этом вычислительное устройство 56, с одной стороны, отслеживает различия между параметрами 42, 82, 46 расстояния, а с другой стороны - регистрирует временную характеристику (поведение во времени) всех параметров расстояния. В частности, для каждого параметра расстояния регистрируется число скачкообразных переходов. Соответствующая программа для анализа информации записана в запоминающем устройстве 84.
Между моментами времени t1 и t2 любые различия между параметрами 42, 82, 46 расстояния равны нулю. Вычислительное устройство 56 интерпретирует это как безопасную рабочую ситуацию, для которой не требуется принимать никаких дополнительных мер. Если в момент времени t2 руки попадают в зоны 48, 52 контроля, фиксируется разность параметров 42, 46 расстояния, с одной стороны, и параметра 82 расстояния, с другой стороны. Это инициирует в логическом методе распознавания переход к следующему этапу, на котором используются соответствующие состояния параметров расстояния, а также их временные характеристики. В частности, вычислительное устройство 56 устанавливает, что в момент времени t2 параметр 44 расстояния еще находится в своем начальном состоянии. Это, в свою очередь, расценивается как рабочая ситуация, для которой не требуется принимать никаких дополнительных мер.
В момент времени t3 фиксируется изменение значения параметра 44 расстояния. На основании этой информации вычислительное устройство 56 исследует состояние других параметров расстояния. Поскольку значения этих параметров расстояния остаются неизменными, что соответствует дальнейшему нахождению рук в зонах 48, 52 контроля, это расценивается вычислительным устройством 56 как некритическая рабочая ситуация.
Предположим теперь, что оператор положил одну руку на заготовку 16 в ее средней части. Для этого обратимся к диаграмме, приведенной на фиг.8. Эта ситуация отражена на фиг.5 и 6 символом 88 руки, выполненным пунктирной линией. Как и в предыдущем примере, заготовка 16 входит в зону 74 контроля в момент времени t0. В момент времени t4 рука попадает в зону 74 контроля (фиг.5), что выражается в скачкообразном переходе параметра 82 расстояния. Далее в момент времени t5 заготовка 16 попадает в зону 76 контроля. В момент времени t6 в зону 76 контроля попадает рука. При этом возникает различие между параметром 82 расстояния, с одной стороны, и параметрами 42, 46 расстояния, с другой стороны, что фиксируется вычислительным устройством 56. Вычислительное устройство 56 также устанавливает наличие второго нарушения непрерывности характеристики параметра 82 расстояния. В логической цепочке вычислительного устройства 56 это расценивается как рабочая ситуация, в которой необходимо включить предупредительный режим работы технологической машины 10. Для этого вычислительное устройство 56 выдает предупредительный сигнал 90 в исполнительный орган 81 управления (фиг.4), который, с одной стороны, инициирует выдачу акустического сигнала устройством 40 подачи сигналов, а с другой стороны, посылает управляющий сигнал 92 в узел 20 привода технологической машины. При этом, например, частота вращения инструмента 18 устанавливается на меньшее значение.
Если оператор игнорирует эти предупреждения, и в момент времени t6 его рука попадает в зону 76 контроля, соответствующий второй скачкообразный переход параметра 44 расстояния фиксируется вычислительным устройством 56, которое расценивает эту рабочую ситуацию как ситуацию крайней опасности. При этом вычислительное устройство 56 выдает сигнал 94 остановки в исполнительный орган 81 управления, который инициирует предохранительное отключение узла 20 привода технологической машины. В еще одном варианте осуществления изобретения исполнительный орган 81 управления в этой рабочей ситуации для привода может использоваться для перестановки предохранительного средства, предусмотренного для перемещения приводимого инструмента 18 в безопасное положение, находящееся за пределами рабочей зоны технологической машины 10, и/или для прикрытия режущей кромки инструмента 18.
С помощью блока 24 распознавания, обеспечивающего выдачу предупредительного сигнала 90 и сигнала 94 остановки на основании уменьшения расстояния соответственно в зонах 74 и 76 контроля, можно исключить ложно-отрицательное распознавание опасности рабочей ситуации, при котором опасность рабочей ситуации недооценивается. Благодаря наличию дополнительных зон 48, 52 контроля, а именно сравнению параметров расстояния, можно избегать ложно-утвердительного распознавания опасности рабочей ситуации, при котором переоценка опасности рабочей ситуации вызывает выдачу предупреждения или предохранительное отключение. Во избежание выдачи подобных сигналов ложно-утвердительного распознавания опасности и для повышения комфортности работы на технологической машине описанные выше средства восприятия (чувствительные элементы или первичные сенсоры), представленные датчиками расстояния, можно эффективно комбинировать с другими средствами восприятия, в частности, предназначенными для распознавания материалов. Например, также возможно дополнительное применение метода распознавания, основанного на измерении электрической емкости, и/или метода распознавания, основанного на использовании инфракрасного сигнала для регистрации тепла тела человека, на спектроскопическом методе определения ткани человека и/или на оптическом методе, например, осуществляемом с помощью видеокамеры. Этого можно достичь применением дополнительных сенсорных средств. Конструктивно простым образом этого можно добиться, используя по меньшей мере одно сенсорное средство 30, предназначенное, помимо регистрации расстояния, для распознавания материала. Например, сенсорное средство 30 может быть выполнено в виде СШП-датчика.
Принцип работы устройства 22 для контроля технологической машины в варианте выполнения, показанном на фиг.1, можно уяснить из описания, приведенного выше по тексту, с тем отличием, что в этом устройство не предусмотрена зона 74 контроля. Эта зона 74 контроля, которая может рассматриваться как зона предупреждения, дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что на критическую рабочую ситуацию можно среагировать до того, как случится физический контакт между оператором и инструментом 18.
В целях пояснения принципа работы устройства 22 для контроля технологической машины были рассмотрены простые примеры рабочих ситуаций, по которым та или иная ситуация может быть быстро и уверенно распознана вычислительным устройством 56, запрограммированным на основе четкой логики. Благодаря регистрации набора параметров расстояния возникает множество возможных конфигураций параметров расстояния. Кроме того, для эффективного распознавания рабочих ситуаций вычислительное устройство 56 выполнено с возможностью распознавания рабочих ситуаций с помощью нечеткой логики и нейронно-сетевой логики. Использование нейронно-сетевой логики также позволяет наделить устройство 22 для контроля технологической машины функциями самообучения.
Вычислительное устройство 56 также может распознавать рабочую ситуацию посредством записанной в запоминающем устройстве 84 базы 96 данных. База 96 данных представлена на фиг.9. В этой базе 96 данных наборам параметров 98 расстояния, представленным символами a1, а2, …, b1, b2, …, c1, c2 и т.д., поставлены в соответствие соответствующие рабочие ситуации А, В, С и т.д. Сравнение зарегистрированного набора параметров расстояния с хранящимися в памяти наборами позволяет распознать соответствующую рабочую ситуацию. Эта база 96 данных может быть составлена, например, путем компьютерного моделирования, предусматривающего моделирование возможных рабочих ситуаций и их последующее сохранение в запоминающем устройстве 84 на стадии серийного производства.
В еще одном варианте осуществления изобретения блок 24 распознавания может быть выполнен с возможностью распознавания образов. Для этого вычислительное устройство 56 фиксирует абсолютные значения параметров расстояния или расстояний, определенных на основании этих параметров расстояния. При этом вычислительное устройство 56, например, может быть запрограммировано для распознавания типичной толщины руки (например, в интервале толщин от 2 до 5 см).
Еще один используемый вычислительным устройством 56 режим распознавания описан на фиг.10 и 11. Различие между рукой и заготовкой 16 проводится за счет того, что вычислительное устройство 56 фиксирует непрерывное изменение в поведении определенного параметра расстояния, например параметра расстояния 42. Это изменение, заметное с показанного на фиг.11 момента времени t7 вхождения руки в зону 48 контроля, соответствует наклонному положению руки на заготовке 16 и возникающему из-за этого уменьшению регистрируемого расстояния и может распознаваться вычислительным устройством 56 как образ характеристики параметра расстояния 42.
Устройство 22 для контроля технологической машины, которое выше было описано на примере круглопильного станка, может быть пригодным для применения и в других технологических машинах, в частности на других типах механических пил, например на торцовых пилах и/или усорезных пилах для резания под углом, в газонокосилках и т.д.
На фиг.12 в виде сверху показана технологическая машина 10. Технологическая машина 10 имеет инструмент 18, выполненный в виде пильного полотна, в частности пильного полотна круглой формы (пильного полотна), и выступающий из образованной платформой опорной поверхности 14 для укладки заготовки через выполненную в опорной поверхности 14 прорезь 100. Инструмент 18 также может быть выполнен в виде ленточной пилы. В соответствующих предписаниям условиях применения технологической машины опорная поверхность 14 имеет горизонтальную ориентацию, а инструмент 18 выступает из опорной поверхности 14 в вертикальном направлении 101 (см. также фиг.13). При совершении работы инструмент 18 приводится во вращение узлом 20 привода технологической машины. Это движение привода инструмента 18 определяет плоскость 102 раздела, в которой режущая кромка инструмента 18 приводится во вращение для разделения заготовки. В рассматриваемом случае плоскость 102 раздела соответствует вертикальной плоскости, в которой находится центр тяжести инструмента 18 и которая ориентирована перпендикулярно оси вращения инструмента 18. При обработке заготовки плоскость 102 раздела и требуемую линию реза заготовки совмещают друг с другом. Опорная поверхность 14 соответствует плоскости 104 обработки заготовки, вдоль которой обрабатываемая заготовка 106 (см. фиг.13) перемещается при соответствующей предписаниям обработке. При такой соответствующей предписаниям обработке заготовку 106 двигают от себя вдоль плоскости 104 обработки заготовки в направлении 108 подачи заготовки, соответствующем направлению движения заготовки (см. фиг.13). Направление 108 подачи заготовки определяется ориентацией плоскости 102 раздела и является при этом параллельным плоскости 104 обработки заготовки и плоскости 102 раздела.
Технологическая машина 10, как это описано выше, снабжена устройством 22 для контроля технологической машины с входящим в его состав блоком 24 распознавания. Блок 24 распознавания содержит сенсорный блок 110 в альтернативном варианте выполнения. Сенсорный блок 110 включает в себя набор из шести сенсорных средств 112.1-112.6. Каждое сенсорное средство 112 выполнено в виде датчика расстояния, выполненного для регистрации по меньшей мере одного параметра 114 расстояния (см. фиг.14). В рассматриваемом случае каждое сенсорное средство 112 выполнено в виде сверхширокополосного радиолокационного датчика. Вместо этого типа датчика или в дополнение к нему для выполнения сенсорных средств 112 могут рассматриваться различные типы сенсорных устройств. Возможно, в частности, применение оптических сенсорных средств, используемых для регистрации параметра расстояния с помощью инфракрасного и/или лазерного излучения. В этой связи, сенсорные средства 112 могут быть выполнены в виде триангуляционных датчиков или лазерных дальномеров. Кроме того, возможно выполнение сенсорных средств 112 в виде акустических сенсорных средств, например ультразвуковых измерителей расстояний (дальномеров). Также возможно применение емкостных сенсорных средств, регистрирующих параметр расстояния посредством измерения емкости. В частном варианте осуществления изобретения возможно использование комбинации датчиков указанных типов.
Сенсорный блок 110 содержит две группы сенсорных средств 112, а именно первую группу, в которую входят сенсорные средства 112.1, 112.3, 112.5, и вторую группу, в которую входят сенсорные средства 112.2, 112.4, 112.6, причем эти группы расположены по обе стороны от плоскости 102 раздела. В пределах одной группы сенсорные средства 112 расположены вдоль направления 108 подачи заготовки. При этом они расположены в направлении 108 подачи заготовки друг за другом, образуя ряд, причем направление, в котором вытянуты ряды, соответствует направлению 108 подачи заготовки. Сенсорные средства 112 одной группы, например сенсорные средства 112.2, 112.4, 112.6 определяют соответствующие зоны 115.2, 115.4, 115.6 контроля, причем эти зоны 115.2, 115.4, 115.6 контроля расположены в ряд вдоль направления 108 подачи заготовки. Показанная на фиг.12 компоновка сенсорных средств представляет собой лишь пример осуществления изобретения. Возможна также конфигурация, в которой сенсорные средства 112 расположены только с одной стороны плоскости 102 раздела. Еще одна возможная конфигурация предусматривает расположение сенсорных средств 112 со смещением относительно плоскости 102 раздела.
Принцип работы блока 24 распознавания в варианте выполнения, в котором он снабжен сенсорным блоком 110, описывается со ссылкой на фиг.13-16. В данном случае соответственно применима приведенная на фиг.4 схема внутренних соединений технологической машины 10 с блоком 24 распознавания, причем вместо сенсорного блока 72 используется сенсорный блок 110. На фиг.13 технологическая машина 10 представлена в виде сбоку. Сенсорные средства 112, как видно на фиг.13, расположены под опорной поверхностью 14. На этом чертеже показан случай соответствующей предписаниям обработки заготовки 106, в котором оператор перемещает заготовку относительно технологической машины 10, имеющей стационарное относительно пола исполнение, от себя в направлении 108 подачи заготовки вдоль плоскости 104 обработки заготовки. Характеристика регистрируемых сенсорными средствами 112.2, 112.4, 112.6 параметров 114.2, 114.4, 114.6 расстояния в функции времени t представлена на фиг.14, и на этой характеристике по скачкообразным переходам (на другой уровень сигнала) можно распознать последовательное вхождение заготовки 106 в соответствующие зоны 115.2, 115.4, 115.6 контроля сенсорных средств 112.2, 112.4, 112.6. Начальное значение параметра 114 расстояния в момент времени t=0 соответствует ненакрытому состоянию соответствующего сенсорного средства 112.2, 112.4, 112.6.
Блок 24 распознавания в варианте, в котором он снабжен сенсорным блоком 110, выполнен с возможностью распознания непредусмотренного движения заготовки 106, в рассматриваемом примере - резкого удаления заготовки 106 от опорной поверхности 14. Это схематично показано на фиг.15. В этой рабочей ситуация заготовка 106, наклоняясь, испытывает в момент времени t1 действие силы с составляющей, которая действует в вертикальном направлении 101 вверх, и составляющей, которая действует против направления 108 подачи заготовки. В соответствии с этим заготовка 106 отрывается от плоскости 104 обработки заготовки, поднимаясь вверх в вертикальном направлении 101, и совершает обратное движение, т.е. перемещается против направления 108 подачи заготовки по направлению к оператору.
Соответствующая характеристика параметров 114 расстояния представлена на фиг.16. Для распознавания рабочей ситуации проводится оценка соответствующих изменений параметров 114 расстояния во времени, а также сравнение зарегистрированных параметров 114 расстояния друг с другом.
Непредусмотренное или неконтролируемое движение заготовки 106 относительно технологической машины 10 может быть распознано на основе сравнения мгновенных значений параметров 114.2 и 114.4 расстояния. В частности, вычислительным устройством 56 фиксируется изменение параметра 114.4 расстояния в момент времени t1, указывающее на изменение расстояния от сенсорного средства 112.4 до заготовки 106, причем значение параметра 114.2 расстояния в момент времени t1 указывает на то, что сенсорное средство 112.2 все еще находится в накрытом состоянии. В результате распознавания рабочей ситуации блоком 24 распознавания выдается сигнал распознавания, на основании которого принимаются защитные меры.
Кроме того, незапланированное (самопроизвольное) движение заготовки 106 может быть распознано путем оценки показателей изменения параметров 114 расстояния. Если один из этих показателей изменения параметров расстояния превышает заданное пороговое значение, вычислительное устройство 56 способно отличить резкое движение заготовки 106 относительно плоскости 104 обработки заготовки от движения, которое было задумано оператором и соответственно выполняется им. При этом показатели изменения классифицируют посредством вычислительного устройства 56, присваивая мгновенному показателю изменения параметра расстояния ту или иную степень опасности, например "нормальное изменение" или "резкое изменение". Различным степеням опасности можно поставить в соответствие различные меры по обеспечению безопасности. В рассматриваемом примере показатель изменения параметра 114.4 расстояния в момент времени t1 поставлен в соответствие степени опасности "резкое изменение", в результате чего блоком 24 распознавания выдается сигнал распознавания для принятия защитных мер.
Кроме того, с помощью блока 24 распознавания можно охарактеризовать представленное на фиг.15 движение заготовки 106 относительно плоскости 104 обработки заготовки в направлении этого движения. При этом вычислительным устройством 56 фиксируется одновременное изменение двух параметров 114.2 и 114.4 расстояния в момент времени t1, что указывает на отрыв заготовки 106 от плоскости 104 обработки заготовки.
Кроме того, с помощью блока 24 распознавания можно обнаруживать составляющую обратного движения заготовки 106, направленную против направления 108 подачи заготовки. Это можно распознать уже по тому, что параметры 114.2, 114.4 расстояния после момента времени t1 имеют различные значения, что указывает на показанное на фиг.15 положение заготовки 106 с наклоном к плоскости 104 обработки заготовки, при котором расстояние от заготовки 106 до сенсорного средства 112.4 больше, чем до сенсорного средства 112.2. Кроме того, обратное движение можно выявить и оценить путем сравнения вычислительным устройством 56 показателей изменения параметров 114.2 и 114.4 расстояния. Вычислительное устройство 56 может, в частности, зафиксировать, что показатель изменения у параметра 114.4 расстояния больше, чем у параметра 114.2 расстояния. Это свидетельствует о том, что расстояние от заготовки 106 до плоскости 104 обработки заготовки в зоне 115.4 контроля сенсорного средства 112.4 увеличивается быстрее, чем в зоне 115.2 контроля сенсорного средства 112.2, Отсюда можно сделать вывод об отбрасывании заготовки 106 с обратным движением по направлению к оператору, что схематично показано на фиг.15 изогнутой стрелкой. Это обратное движение можно также обнаружить по тому, что в момент времени t2>t1 параметр 114.4 расстояния имеет свое начальное значение, в то время как параметр 114.2 расстояния соответствует по-прежнему накрытому состоянию сенсорного средства 112.2.
Возможны и другие комбинации приемов контроля параметров 114 расстояния для распознавания незапланированного движения заготовки 106 относительно технологической машины 10. Как пояснялось выше, рассматриваемые операции по распознаванию рабочих ситуаций могут выполняться с привлечением данных из базы 96 данных. На основании сигнала распознавания от блока 24 распознавания могут приниматься различные защитные меры. Как описано выше, посредством исполнительного органа 81 управления может быть выполнено предохранительное отключение узла 20 привода технологической машины. Также возможно решение, согласно которому исполнительный орган 81 управления осуществляет приведение в действие механического средства обеспечения безопасности, которое, например, вызывает утапливание инструмента 18 под плоскость 104 обработки заготовки и/или прикрытие режущей кромки инструмента 18.
В еще одном варианте осуществления изобретения технологическая машина 10 может быть снабжена защитным устройством, выполненным в виде расклинивающего ножа и расположенным за инструментом 18 в направлении 108 подачи заготовки. Такое защитное устройство может быть выполнено в виде держателя для размещения на нем по меньшей мере одного дополнительного сенсорного средства, предназначенного для регистрации параметра расстояния и расположенного над плоскостью 104 обработки заготовки.
На фиг.17 в виде сбоку представлена технологическая машина 116, выполненная в виде ручной дисковой пилы. Технологическая машина имеет конструктивный элемент 117, выполненный в качестве инструмента 118 в виде круглого пильного полотна. Во время работы не обозначенного отдельно узла привода технологической машины инструмент 118 приводится во вращение. Как описано выше, это вращательное движение определяет плоскость раздела. На фиг.17 заготовка 120 зажата с помощью не обозначенных отдельно элементов в неподвижном относительно пола положении. При соответствующей предписаниям обработке заготовки 120 технологическую машину 116 перемещают по поверхности заготовки 120, причем эта обращенная к технологической машине 116 поверхность определяет плоскость 122 обработки заготовки. В соответствии с предписаниями технологическую машину 116, в частности, двигают относительно заготовки 120 от себя в направлении 124 подачи технологической машины, которое параллельно плоскости раздела и плоскости 122 обработки заготовки.
Технологическая машина 116 снабжена устройством 22 для контроля технологической машины. Это устройство содержит блок 24 распознавания, который включает в себя сенсорный блок 110 с сенсорными средствами 112. Аналогично показанной на фиг.12 конфигурации, сенсорный блок 110 разделен на две группы сенсорных средств 112, расположенных по обе стороны от плоскости раздела. Кроме того, в пределах одной группы сенсорные средства 112 расположены в ряд вдоль направления 124 подачи технологической машины.
На фиг.18 технологическая машина 116 показана в момент совершения ею незапланированного оператором движения относительно плоскости 122 обработки заготовки. При этом инструмент 118, находясь в заготовке 120, наклоняется, вследствие чего технологическая машина 116 приподнимается относительно плоскости 122 обработки заготовки. Движение технологической машины 116 относительно заготовки 120 имеет также составляющую, направленную против направления 124 подачи технологической машины, т.е. заготовка 120 совершает обратное движение против направления 124 подачи технологической машины.
На фиг.19 показана характеристика параметров 114.1, 114.3, 114.5 расстояния, относящихся к показанным на фиг.18 сенсорным средствам соответственно 112.1, 112.3 и 112.5, в функции времени t. В период от момента времени t=0 до момента времени t1, когда технологическая машина наклоняется, сенсорные средства 112.1, 112.3, 112.5 последовательно накрываются заготовкой 120, как это пояснялось выше со ссылкой на фиг.14. В момент времени t1 вычислительным устройством 56 фиксируется одновременное изменение параметров 114 расстояния, указывающее на отрыв технологической машины 116 от плоскости 122 обработки заготовки. Вычислительное устройство 56 также производит сравнение мгновенных показателей значений изменения параметров 114 расстояния. По его результатам можно определить, что расстояние от сенсорного средства 112.5 до заготовки 120 увеличивается быстрее, чем расстояние от сенсорного средства 112.1 до заготовки 120. Это указывает на то, что инструмент 118 совершает движение по направлению к оператору, т.е. движение по меньшей мере с одной составляющей, направленной против направления 124 подачи технологической машины. Это расценивается вычислительным устройством 56 как ситуация опасности, в результате чего принимаются меры обеспечения безопасности, в частности остановка привода инструмента 118. Описание, относящееся к фиг.16, соответственно применимо и в данном случае. В качестве дополнительной меры по обеспечению безопасности может быть предусмотрено срабатывание механического защитного устройства, например защитного кожуха для закрытия режущей кромки инструмента 118. Возможен также вариант осуществления изобретения, в котором приводятся в действие средства стабилизации для стабилизации технологической машины 116, например противовесы для компенсации резкого движения отрыва технологической машины.
Для повышения надежности блока 24 распознавания он может быть снабжен дополнительным датчиком, представляющим собой сенсорное средство, избыточное по отношению к сенсорному блоку 110 или дублирующее его. В частности, блок 24 распознавания может быть снабжен, дополнительно к сенсорному блоку 110, датчиком ускорения.
На фиг.20 показано альтернативное исполнение технологической машины 116. Она выполнена в виде лобзиковой пилы, инструмент 118 которой выполнен в виде продолговатого пильного полотна. Детали и узлы технологической машины в этом варианте обозначены теми же позициями, что функционально эквивалентные им детали и узлы в варианте, показанном на фиг.16. Во время работы инструмент 118 приводится в возвратно-поступательное движение перпендикулярно плоскости 122 обработки заготовки. Это движение определяет плоскость раздела, в которой находится центр тяжести инструмента 118 и которая ориентирована перпендикулярно плоскости 122 обработки заготовки и параллельно продольным боковым поверхностям пильного полотна. В соответствии с предписаниями оператор толкает (перемещает от себя) технологическую машину 116, как это описано выше, в направлении 124 подачи технологической машины. Сенсорный блок 110 содержит пару сенсорных средств 112.1, 112.2, расположенных по обе стороны от плоскости раздела. При наклоне инструмента 118 или при наталкивании инструмента 118 на препятствие, находящееся под заготовкой 120, технологическая машина 116 приподнимается относительно плоскости 122 обработки заготовки. Это может быть обнаружено блоком 24 распознавания путем анализа параметров 114 расстояния, зарегистрированных сенсорными средствами 112, более подробное описание которого во избежание повторов не приводится. В качестве меры по обеспечению безопасности может быть предусмотрено, как это описано выше, предохранительное отключение привода инструмента 118, осуществляемое, например, отключением узла привода технологической машины или разъединением инструмента 118 и узла привода технологической машины. Применение системы сенсорных средств 112, расположенных по обе стороны от плоскости раздела, особенно выгодно в варианте выполнения технологической машины 116, в котором обработка заготовки осуществляется ведением технологической машины 116 оператором. Благодаря этому блок 24 распознавания может отличить рабочую ситуацию, в которой отрезанная часть отделяется и, например, падает на пол, от рабочей ситуации, в которой сама технологическая машина 116 отрывается от плоскости 122 обработки заготовки.
1. Технологическая машина, прежде всего дисковая пила с опорной поверхностью (14) для размещения обрабатываемой заготовки и устройством для контроля процесса обработки заготовки на технологической машине, содержащим блок (24) распознавания по меньшей мере с двумя сенсорными средствами, предназначенный для распознавания рабочей ситуации, связанной с непредусмотренным поведением обрабатываемой заготовки и/или опасностью касания оператором обрабатывающего инструмента, и выполненный с возможностью распознавания движения отрыва заготовки от опорной поверхности (14) на основании различия между параметрами (42, 44, 46, 82, 98; 114.1-114.6) расстояния, причем каждое сенсорное средство имеет поле наблюдения, обращенное к опорной поверхности (14) технологической машины, а регистрируемые параметры расстояния соответствуют расстоянию от сенсорных средств до опорной поверхности (14) и до расположенной на опорной поверхности (14) заготовки или до рук оператора.
2. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании изменения параметра (42, 44, 46, 82, 114.1-114.6) расстояния во времени.
3. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании различия между параметрами (42, 44, 46, 82) расстояния, измеренными в один момент времени.
4. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью распознавания рабочей ситуации на основании различия между параметрами (42, 44, 46, 82) расстояния, измеренными в разные моменты времени.
5. Технологическая машина по п.2, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью классификации показателя изменения параметра (114.2) расстояния при изменении по меньшей мере одного параметра расстояния (114.2) во времени.
6. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя по меньшей мере два сенсорных средства (28, 30, 32, 58, 60, 62, 78; 112.1-112.6) для регистрации по меньшей мере одного параметра (42, 44, 46, 82; 114.1-114.6) расстояния.
7. Технологическая машина по п.6, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя по меньшей мере два сенсорных средства (112.2, 112.4, 112.6) для регистрации по меньшей мере одного параметра (114.2, 114.4, 114.6) расстояния, причем определяемые сенсорными средствами (112.2, 112.4, 112.6) зоны (115.2, 115.4, 115.6) контроля расположены вдоль направления (108; 124) подачи технологической машины (10; 116).
8. Технологическая машина по п.6 или 7, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя по меньшей мере два сенсорных средства (112.1, 112.2) для регистрации по меньшей мере одного параметра (114.1, 114.2) расстояния, расположенных по обе стороны от плоскости раздела (102) технологической машины (10).
9. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью распознавания обратного движения заготовки (106) против направления (108) подачи заготовки на основании по меньшей мере одного зарегистрированного параметра (114.2, 114.4, 114.6) расстояния.
10. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью распознавания обратного движения технологической машины (116) против направления (124) подачи технологической машины на основании по меньшей мере одного зарегистрированного параметра (114.1, 114.3, 114.5) расстояния.
11. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя по меньшей мере одно сенсорное средство (112) для регистрации параметра (114) расстояния, выполненное с возможностью работы в сверхширокой полосе частот.
12. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания определяет по меньшей мере две зоны (48, 50, 52, 74, 76) контроля для контроля процесса применения технологической машины (10).
13. Технологическая машина по п.12, отличающаяся тем, что каждой зоне (74, 76) контроля поставлен в соответствие свой режим работы технологической машины (10).
14. Технологическая машина по п.12 или 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере одной из зон (74) контроля поставлен в соответствие предупредительный режим работы технологической машины (10).
15. Технологическая машина по п.14, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью осуществляемого во взаимодействии с узлом (20) привода технологической машины, предназначенным для приведения в движение инструмента (18), замедления привода инструмента в предупредительном режиме работы.
16. Технологическая машина по п.12, отличающаяся тем, что по меньшей мере одной из зон (76) контроля поставлено в соответствие удаление приводимого в движение инструмента (18) из рабочей зоны технологической машины (10).
17. Технологическая машина по п.12, отличающаяся тем, что по меньшей мере одной из зон (76) контроля поставлено в соответствие предохранительное отключение технологической машины (10).
18. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя вычислительное устройство (56), выполненное с возможностью распознавания рабочей ситуации путем основанного на нечеткой и/или нейронно-сетевой логике анализа параметров (42, 44, 46, 82) расстояния.
19. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания включает в себя базу (96) данных, в которой одному набору параметров (98) расстояния поставлена в соответствие одна рабочая ситуация.
20. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (24) распознавания выполнен с возможностью обнаружения присутствия части тела человека в зоне (48, 50, 52, 74, 76) контроля на основании по меньшей мере одного параметра (42, 44, 46, 82, 98) расстояния.
21. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что устройство контроля включает в себя исполнительный орган (81), функционально связанный с блоком (24) распознавания для осуществления меры по обеспечению безопасности.
22. Способ распознавания рабочей ситуации, связанной с непредусмотренным поведением обрабатываемой заготовки и/или опасностью касания оператором обрабатывающего инструмента в процессе обработки заготовки на технологической машине (10; 116), прежде всего дисковой пиле, с опорной поверхностью (14) для размещения обрабатываемой заготовки и устройством для контроля процесса обработки заготовки на технологической машине, содержащим блок (24) распознавания по меньшей мере с двумя сенсорными средствами, предназначенный для распознавания рабочей ситуации, характеризующийся тем, что посредством блока (24) распознавания распознают движение отрыва заготовки от опорной поверхности (14) на основании различия между параметрами (42, 44, 46, 82, 98; 114.1-114.6) расстояния, причем каждое сенсорное средство имеет поле наблюдения, обращенное к опорной поверхности (14) технологической машины, а регистрируемые параметры расстояния соответствуют расстоянию от сенсорных средств до опорной поверхности (14) и до расположенной на опорной поверхности (14) заготовки или до рук оператора.
