[发明专利]用于确定工件的材料类型和/或表面特征的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于确定优选金属的、尤其板状的工件(4)的材料类型和/或表面特征的方法，该方法包括以下步骤：借助照明射束(17)照明工件(4)的表面(8)，接收所照明的表面(8)的至少一个图像，并且根据至少一个转换到空间频率域的图像来确定工件(4)的材料类型和/或表面特征。本发明还涉及一种相应的设备(1)以及一种计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及用于确定优选金属的、尤其板状的工件的材料类型和/或表面特征的方法和/或设备，以及用于执行该方法的计算机程序产品。

背景技术

在工具机上加工工件时，例如在借助高能射束切割工件时，典型地需要了解工件的材料类型(例如结构钢、不锈钢、有色金属...)以及表面特征(例如表面氧化、粗糙度、例如借助颜料或者膜的表面涂层...)，以便适当地适配加工参数，例如进给量、激光功率、气体类型和气压。典型地由工具机的操作者手动地预给定待加工工件的材料类型或表面特征。如果操作者在工具机上预给定与待加工工件的实际待加工的材料类型或者表面特征不一致的材料类型或表面特征，典型地会产生低劣的加工结果。

由DE 10 2011 005 907 B3已知一种用于确定表面反射率的方法，借助反射照明装置照明该表面，其中，以不同的照明时间接收表面图像，在所接收图像的每一个中确定达到预确定的最小亮度的明亮表面成分。根据不同的曝光时间从所确定的明亮表面成分来确定明亮表面成分随曝光时间的变化，并且从中确定表面的反射率，以便识别和区分高反射和无光泽的表面。

发明内容

本发明的所基于的任务在于提供使得能自动确定工件的材料类型和/或表面特征的方法和设备。

根据本发明通过开头所提及类型的方法解决所述任务，所述方法包括以下步骤：借助照明射束照明工件的表面；接收经照明的表面的至少一个图像；并且根据至少一个转换到空间频率域的图像、典型地根据对至少一个转换到空间频率域的图像的统计分析来确定工件的材料类型和/或表面特征或者对工件的材料类型和/或表面特征进行分类。照明工件表面典型地涉及明场反射照明，其中，照明射束直接从工件表面朝向观察方向反射回来。

根据本发明提出，对工件的不同的材料类型或材料和/或不同的表面特征进行自动分类，以便——通常同样自动化地——选择对在工具机中加工工件最优的或特别好地适合的加工参数和/或加工工艺。根据分析所接收的至少一个已经转换到空间频率域的工件表面图像，确定工件的材料类型和/或表面特征。在空间频率域中可以特别好地识别或分析工件表面的特有结构、尤其明暗结构。尤其已表明的是，所接收的、给定表面的图像的空间频率域明显有别于其它表面的空间频率域，从而特别有利的是：根据转换到空间频率域的工件表面图像来区别不同的材料类型和/或表面特征。

在一种有利的扩展方案中，根据转换到空间频率域的图像的空间频率的频次分布的各向异性，和/或根据转换到空间频率域的图像的空间频率的频次分布的至少一个与方向无关的特性(典型地与方向无关的分散程度)，确定工件的材料类型和/或表面特征。可以借助已知的图像处理方法、例如通过计算二维空间矩(英语，“spatial moments”)，对转换到空间频率域的图像的空间频率的频次分布进行统计分析，其中，计算空间频率分布的椭圆度，所述椭圆度是表面结构中的空间频率的频次分布的各向异性的衡量尺度，其中，所述空间矩提供空间频率的频次分布的标准偏差的外包椭圆的最大和最小半径，也就是标准偏差的主轴。标量分散程度、例如频次分布的(标量的)标准偏差或者方差例如可以充当空间频率域中的频率的频次分布的与方向无关的特性。不仅与方向无关的特性，而且空间频率域中的各向异性、也就是与方向有关的空间频率域(该空间频率域例如可以通过频次分布的外包椭圆的最大半径和最小半径的特征量(空间矩)予以描述)，均可以用作不同工件类型或不同表面特征之间的区分判据。尤其可以将这两个区分判据与作为第三区分判据的反射率一起用于确定材料类型和/或用于确定表面特征。