CN109420933B - 工件检测装置和工件检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够检测工件的位置的工件检测装置和工件检测方法。工件检测装置具备：探头，其在规定范围内探测有无与工件的接触，并发出表示探测结果的接触信号；以及干扰检测部，其检测是否存在干扰，其中，在获取到的接触信号表示存在与工件的接触时，干扰判定部判定是否在此前的规定时间内存在干扰。坐标决定部基于干扰判定部的判定结果，来决定所述工件的坐标。

Description

工件检测装置和工件检测方法

技术领域

本发明涉及一种对工件的位置进行检测的工件检测装置和工件检测方法。

背景技术

以往，众所周知的是在对加工装置的加工对象(工件)的位置进行检测的技术中使用移动的探头。

日本特许公开公报第2016-142638号具有触头和探测机构。当触头与检测点接触时，探测机构探测电导通。在触头沿朝向检测点的第一方向移动并探测出导通之后，触头沿方向与第一方向相反的第二方向移动。在即使触头沿第二方向移动了规定阈值以上也维持导通时，判定为存在导电性的液体附着于该检测点的可能性。在探测机构在正在发生干扰期间探测到探头与工件的接触时，探测结果有可能受到干扰的影响。该探测结果招致工件的位置检测不准确。上述公报第2016-142638号的检测方法无法解决上述的问题。

发明内容

本发明提供一种能够将干扰带来的影响考虑在内地准确地检测工件的位置的工件检测装置和工件检测方法。

技术方案1的工件检测装置具备：探头，其在规定范围内探测有无与工件的接触，并发出表示探测结果的接触信号；以及坐标决定部，其基于该探头所发出的接触信号来决定所述工件的坐标，该工件检测装置还具备：干扰检测部，其检测是否存在干扰；以及干扰判定部，在所述探头发出了表示存在与所述工件的接触的接触信号时，所述干扰判定部判定是否在发出该接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰，其中，所述坐标决定部基于所述干扰判定部的判定结果，来决定所述工件的坐标。

在获取到的接触信号表示存在与工件的接触时，所述干扰判定部判定在此前的规定时间内是否存在干扰。所述坐标决定部基于所述干扰判定部的判定结果来决定所述工件的坐标。因此，在决定工件的坐标时，工件检测装置能够消除干扰影响。

技术方案2的工件检测装置具备驱动马达，该驱动马达对所述探头进行驱动，所述干扰包括所述驱动马达的负载。

所述干扰检测部进行包括所述探头的驱动马达的负载在内的干扰的检测。所述干扰判定部判定是否在此前的规定时间内存在包括所述驱动马达的负载在内的干扰。因此，在决定工件的坐标时，工件检测装置能够消除因自装置的驱动马达的扭矩所产生的干扰的影响。

技术方案3、4的工件检测装置具备无效部，在所述干扰判定部判定为在发出所述接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰时，该无效部使所述获取到的接触信号无效。

在所述干扰判定部判定为存在干扰时，所述无效部使所述获取到的接触信号无效。因此，工件检测装置能够排除干扰的影响，从而准确地决定工件的坐标。

技术方案5的工件检测装置具备变速部，在所述干扰判定部判定为在发出所述接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰时，该变速部变更所述探头的移动速度，在所述变速部变更了所述探头的移动速度时，所述探头再次进行所述规定范围内的所述探测。

在所述干扰判定部判定为存在干扰时，变更所述探头的移动速度并再次执行所述探测。当变更探头的移动速度时，发生干扰的时机发生变化，从而工件检测装置能够消除干扰影响。

在技术方案6的工件检测装置中，在变更了所述探头的移动速度时，所述干扰判定部判定是否在比所述规定时间长的时间内存在干扰。

在变更了所述探头的移动速度时，也可能对所述探头的探测灵敏度存在影响。因此，工件检测装置根据所述探头的移动速度变更来变更与所述干扰判定部的判定有关的时间范围，因此能够准确地检测工件的位置。

技术方案7的工件检测方法是用于工件检测装置对工件的位置进行检测的工件检测方法，该工件检测装置具备：探头，其在规定范围内探测有无与所述工件的接触，并发出表示探测结果的接触信号；以及坐标决定部，其基于该探头所发出的接触信号来决定所述工件的坐标，在该工件检测方法中，所述工件检测装置还具备，该干扰检测部检测是否存在干扰，该工件检测方法包括以下步骤：干扰判定步骤，在所述探头发出了表示存在与所述工件的接触的接触信号时，判定是否在发出该接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰；以及基于所述干扰判定步骤中的判定结果，来决定所述工件的坐标。

在获取到的接触信号表示存在与工件的接触时，判定是否在此前的规定时间内存在干扰，基于该判定的结果来决定所述工件的坐标。因此，能够在决定工件的坐标时消除干扰影响。

附图说明

图1是表示实施方式1的工件检测装置的主要部分结构的结构图。

图2是表示实施方式1的数据处理部的主要部分结构的功能框图。

图3是概要地说明实施方式1的工件位置检测处理的说明图。

图4是概要地说明实施方式1的工件位置检测处理的说明图。

图5是对实施方式1的工件位置检测的处理进行说明的流程图。

图6是表示实施方式2的数据处理部的主要部分结构的功能框图。

图7是表示实施方式4的工件检测装置的主要部分结构的结构图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式的工件检测装置和工件检测方法进行说明。实施方式的工件检测装置设置于机床，并且检测被加工工件在机床的平台上的位置，进行加工基准点等的测定。

(实施方式1)

如图1那样，本实施方式的工件检测装置100具备探头10和主体20。工件检测装置100的探头10在规定范围内移动，来进行用于探测探头10与工件W有无接触的接触检测。工件检测装置100使用接触检测的结果来确定工件W的坐标。以下，将这些处理还称为工件位置检测。

探头10具备壳体1和在前端具有接触球2的触针3。壳体1用于保持触针3。触针3垂直于所述平台。触针3能够从垂直于平台的状态向沿着所述平台的上表面的方向变形且能够复原。探头10具备通信部11和传感器12。

传感器12探测触针3的振动或变形等，来探测接触球2是否与工件W接触。在接触球2与工件W接触时，传感器12发出表示该意思的模拟的探测信号。

通信部11将所述模拟的探测信号变换为数字信号，并以有线方式或无线方式发送到主体20。关于该数字信号，将接触球2与工件W接触时表示为“1”，将接触球2与工件W不接触时表示为“0”。以后，将该数字信号称为接触信号。

主体20具备通信部21、干扰检测部22、驱动机构23、数据处理部24、输出部25以及存储部26。通信部21从探头10接收接触信号。存储部26存储通信部21接收到的接触信号。干扰检测部22在接触检测时检测是否存在干扰。所述干扰包括摩擦扭矩、因重力的影响所产生的扭矩、因其它轴的干扰所产生的扭矩、因周边的其它装置的影响所产生的扭矩。能够基于对探头10进行驱动的驱动马达的速度等计算这些扭矩的值。具体地说，干扰检测部22基于从驱动马达的输出扭矩减去估计扭矩得到的值，来运算干扰的值。从驱动机构23获取驱动马达的输出扭矩，根据驱动马达的速度来运算估计扭矩。并且，本实施方式的干扰检测部22将因驱动探头10的驱动马达的影响所产生的扭矩也检测为干扰。干扰检测部22在检测出的干扰的值为规定阈值以上时，判定为存在干扰。干扰检测部22基于该判定的结果，发出表示有没有检测到干扰的干扰信号。存储部26存储所述干扰信号。该干扰信号是将存在干扰时表示为“1”、将不存在干扰时表示为“0”的数字信号。

驱动机构23(驱动马达)包括用于使探头10沿X轴(左右方向)、Y轴(前后方向)、Z轴(上下方向)移动的移动机构。探头10与工具同样地安装于保持件，与保持件一起移动。因此，所述移动机构包括用于使保持件移动的伺服马达和对伺服马达进行控制的伺服放大器等。

输出部25向工件检测装置100的用户输出规定的信息。输出部25可以是扬声器、灯、显示部等。存储部26是快闪存储器、EEPROM(注册商标)、HDD、MRAM(磁阻存储器)、FeRAM(铁电存储器)、OUM等非易失性的存储介质。存储部26存储用于检测工件位置的控制程序。存储部26存储通信部21接收到的接触信号和表示干扰检测部22的干扰检测的结果的干扰信号。

数据处理部24基于在工件位置检测的处理中存储部26所存储的接触信号和干扰信号以及能够从所述伺服放大器获取的伺服马达的旋转位置，来确定工件W的位置(X轴、Y轴以及Z轴的坐标)。

探头10和干扰检测部22按时间序列连续地发出接触信号和干扰信号。存储部26将接触信号和干扰信号在每次发出时都进行存储。在工件位置检测的处理中，每隔固定时间，即以固定周期从存储部26获取接触信号和干扰信号来进行工件位置检测。

本实施方式的工件检测装置100不限于此，也可以是探头10以固定周期发出接触信号的结构。

如图2那样，实施方式1的工件检测装置100的数据处理部24具有CPU 241、获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245以及通知部246。

CPU 241将ROM(省略图示)预先保存的控制程序加载到RAM(省略图示)上并执行，来进行上述的各种硬件的控制。

获取部242周期性地从存储部26读取所述接触信号来进行获取。一个周期为125μs。

在获取部242获取到的获取接触信号表示存在与工件W的接触时，干扰判定部243判定是否在获取部242获取该接触信号之前的规定时间内存在干扰。详细地说，在获取接触信号为“1”时，判定是否在获取部242获取该接触信号之前的规定时间内(例如一个周期)存在干扰。干扰判定部243基于存储部26所存储的干扰信号来进行所述判定。

本实施方式的工件检测装置100不限于此，所述规定时间也可以为两个周期，还可以为三个周期。

坐标决定部244基于获取接触信号、干扰判定部243的判定结果以及从伺服放大器获取到的伺服马达的旋转位置，来决定工件W的坐标。

即，坐标决定部244在获取接触信号为“1”且在该获取接触信号之前的规定时间内不存在干扰时，基于伺服马达的旋转位置来决定工件W的坐标。

无效部245根据干扰判定部243的判定结果，使获取接触信号无效。在干扰判定部243判定为在获取接触信号之前的规定时间内存在干扰时，无效部245使获取接触信号无效。此时，坐标决定部244不进行工件W的坐标决定。

通知部246基于干扰判定部243的判定结果来向用户进行通知。在干扰判定部243判定为在获取接触信号之前的规定时间内存在干扰时，通知部246经由输出部25向用户通知该意思。通知部246使报警器报警，使灯点亮，或者显示发生错误。

基于图3和图4概要地说明工件位置检测的处理。图3示出不存在干扰的状态，图4示出存在干扰的状态。图3和图4的虚线示出获取接触信号的周期。

探头10在速度固定的等速移动期间进行接触检测，发出表示探测结果的探测信号。探头10将基于探测信号得到的接触信号发送到主体20，存储部26按时间序列进行存储。在工件W与探头10接触时，探头10将“1”的接触信号发送到主体20。在工件W与探头10不接触时，探头10将“0”的接触信号发送到主体20。存储部26按时间序列存储表示是否检测到干扰的干扰信号。

实施方式1的工件检测装置100从存储部26周期性地获取接触信号，并判定接触信号是否为“1”。在接触信号为“1”时，判定是否在获取该接触信号之前的规定时间内存在干扰。即，确认获取该接触信号之前的规定时间内的干扰信号的值是“0”还是“1”。

在干扰信号的值为“0”时(参照图3的影线部分)，表示在获取该接触信号之前的规定时间内不存在干扰。在探头10探测到工件W的接触时，由于不存在干扰，因此该探测结果是准确的。因此，坐标决定部244基于获取接触信号时的伺服马达的旋转位置，来决定工件W的坐标。

在干扰信号的值为“1”时(参照图4的影线部分)，表示在获取该接触信号之前的规定时间内存在干扰。在探头10探测到工件W的接触时，由于存在干扰，因此该探测结果有可能不准确。因此，无效部245使获取到的接触信号无效。

基于图5对实施方式1的工件位置检测的处理进行说明。

CPU 241指示干扰检测部22进行干扰检测，从而干扰检测部22开始干扰检测(步骤S101)。接着，CPU 241开始接触检测(步骤S102)。CPU 241指示探头10开始进行接触检测，探头10一边沿X轴、Y轴、或Z轴方向移动一边探测有无与工件W的接触。CPU 241指示计时部(省略图示)进行计时，基于计时部的计时结果来判定是否经过了一个周期(125μs)(步骤S103)。CPU 241在判定为没有经过一个周期时(步骤S103：否(NO))，重复该判定直到经过一个周期为止。

在CPU 241判定为经过了一个周期时(步骤S103：是(YES))，CPU 241指示获取部242从存储部26读取接触信号(步骤S104)。CPU 241判定是否存在与工件W的接触，即获取接触信号的值是否为“1”(步骤S105)。CPU 241在判定为获取接触信号的值不为“1”时(步骤S105：否)，使处理返回到步骤S103。CPU 241在判定为获取接触信号的值为“1”时(步骤S105：是)，使接触检测暂时中止(步骤S106)，探头10停止。

接着，CPU 241指示干扰判定部243进行判定，干扰判定部243判定是否在对获取接触信号进行获取之前的一个周期内存在干扰(步骤S107)。在干扰判定部243判定为在对获取接触信号进行获取之前的一个周期内不存在干扰时(步骤S107：否)，CPU 241指示坐标决定部244决定工件W的坐标，坐标决定部244基于伺服马达的旋转位置来决定工件W在X轴、Y轴、或Z轴上的坐标(步骤S108)。

在干扰判定部243判定为在对获取接触信号进行获取之前的一个周期内存在干扰时(步骤S107：是)，CPU 241指示无效部245使获取接触信号无效，无效部245使获取接触信号，即在步骤S104中获取到的接触信号无效(步骤S109)。CPU 241指示通知部246向用户进行通知，通知部246经由输出部25向用户通知存在干扰的意思(步骤S110)。

本实施方式的工件检测装置100不限于以上的记载。也可以是，在步骤S109中无效部245使获取接触信号无效时，CPU 241使处理返回到步骤S102。即，也可以是，在无效部245使获取到的接触信号无效时，再次进行接触检测。

如以上那样，在本实施方式的工件检测装置100中，即使在探头10探测到与工件W接触时，如果在此前的规定时间内存在干扰，则也将探测结果视为不准确的探测结果并设为无效。因此，能够提高工件位置检测的精度。

(实施方式2)

如图6那样，实施方式2的工件检测装置100的数据处理部24与实施方式1同样地具有CPU 241、获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245以及通知部246。数据处理部24还具有变速部247。CPU 241、获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245以及通知部246与实施方式1相同，因此省略说明。

在干扰判定部243判定为在接触信号获取时之前的规定时间内存在干扰时，变速部247变更接触检测中的探头10的移动速度。即，变速部247变更探头10的移动速度，变更驱动探头10的驱动马达的扭矩。原因是存在驱动马达的扭矩降低时干扰检测部22关于有无干扰的判定结果发生变化的情况。变速部247对驱动机构23的伺服放大器进行控制，来变更探头10的移动速度。

在所述规定范围内探测到与工件W的接触(接触检测)之后变速部247变更了探头10的移动速度时，探头10在所述规定范围内再次执行接触检测。即，在图5的例子中，在步骤S109之后，变速部247变更探头10的移动速度，并使处理返回到步骤S102。

如以上那样，在本实施方式的工件检测装置100中，即使在探头10探测到与工件W接触的情况下，也在此前的规定时间内存在干扰时改变探头10的移动速度来再次进行接触检测。因此，工件检测装置100能够提高工件位置检测的精度。

(实施方式3)

实施方式3的工件检测装置100的数据处理部24与实施方式2同样地具有CPU 241、获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245、通知部246以及变速部247。CPU241、获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245、通知部246以及变速部247与实施方式1、2相同，因此省略说明。

在实施方式3的工件检测装置100中，在变更了接触检测时的探头10的移动速度时，干扰判定部243判定是否从所述规定时间以前起存在干扰。

例如，在干扰判定部243判定为在接触信号获取时之前的规定时间内(例如一个周期内)存在干扰时，变速部247变更探头10的移动速度。以后，在再次进行接触检测时，干扰判定部243判定从所述规定时间，即一个周期以前起有无干扰。即，在探头10的移动速度变快时(例如500mm/sec)，探头10的触针3的振动/变形变大。因此，干扰判定部243判定是否在获取接触信号之前的三个周期内存在干扰。此时，仅在三个周期的期间内干扰信号的值都为“1”时，干扰判定部243判定为存在干扰。

在探头10的移动速度变慢时(例如50mm/sec)，探头10的触针3的振动/变形变小。因此，干扰判定部243也可以是与探头10的移动速度变化前同样地判定是否在接触信号获取时之前的一个周期内存在干扰的结构。

如以上那样，在本实施方式的工件检测装置100中，即使探头10探测到与工件W接触，也在此前的规定时间内存在干扰时改变探头10的移动速度来再次进行接触检测。干扰判定部243判定是否从所述规定时间以前起存在干扰。因此，工件检测装置100具有能够提高工件位置检测的精度的效果。

上述的获取部242、干扰判定部243、坐标决定部244、无效部245、通知部246以及变速部247可以基于硬件逻辑构成，也可以通过由CPU 241执行规定的程序来以软件方式构成。

(实施方式4)

如图7那样，也能够经由I/F 27从USB(通用串行总线)存储器等便携式记录介质A向实施方式4的工件检测装置100提供用于进行动作的计算机程序。并且，本实施方式的工件检测装置100也能够经由通信部21从外部装置(省略图示)下载所述计算机程序。以下，对其内容进行说明。对与实施方式1同样的部分附加相同的标记并省略说明。

工件检测装置100也可以具备外置(或内置)的记录介质读取装置(省略图示)。记录介质读取装置获取所述接触信号，在获取到的接触信号表示存在与工件的接触时，判定是否在此前的规定时间内存在干扰。在记录介质读取装置中***记录有程序等的便携式记录介质A，从而CPU 241将该程序安装到ROM(省略图示)中，该程序是用于基于判定的结果来决定所述工件的坐标的程序。CPU 241将该程序加载到RAM(省略图示)中并执行。

所述记录介质可以是程序介质，也可以是磁带和盒式磁带等带类、软盘和硬盘等磁盘以及CD-ROM/MO/MD/DVD等光盘的盘类、IC卡(包括存储卡)/光卡等卡类、或者包括由掩模ROM、EPROM、EEPROM、快闪ROM等构成的半导体存储器的固定地承载程序代码的介质。

Claims (5)

1.一种工件检测装置(100)，具备：探头(10)，其在规定范围内探测有无与工件(W)接触，并发出表示探测结果的接触信号；以及坐标决定部(244)，其基于该探头所发出的接触信号来决定所述工件的坐标，

该工件检测装置还具备：

干扰检测部(22)，其检测是否存在干扰；

干扰判定部(243)，在所述探头发出了表示存在与所述工件接触的接触信号时，所述干扰判定部(243)判定是否在发出该接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰；以及

无效部(245)，在所述干扰判定部判定为在发出所述接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰时，所述无效部(245)进行使所发出的接触信号无效的处理，

其中，所述坐标决定部基于所述干扰判定部的判定结果和所述无效部的处理来决定所述工件的坐标。

2.根据权利要求1所述的工件检测装置，其特征在于，

还具备驱动马达(23)，该驱动马达(23)对所述探头进行驱动，

所述干扰包括所述驱动马达的负载。

3.根据权利要求1或2所述的工件检测装置，其特征在于，

还具备变速部(247)，在所述干扰判定部判定为在发出所述接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰时，该变速部(247)变更所述探头的移动速度，

在所述变速部变更了所述探头的移动速度时，所述探头再次进行所述规定范围内的所述探测。

4.根据权利要求3所述的工件检测装置，其特征在于，

在所述变速部变更了所述探头的移动速度时，所述干扰判定部判定是否在比所述规定时间长的时间内存在干扰。

5.一种工件检测方法，用于工件检测装置对工件(W)的位置进行检测，该工件检测装置具备：探头(10)，其在规定范围内探测有无与所述工件接触，并发出表示探测结果的接触信号；以及坐标决定部(244)，其基于该探头所发出的接触信号来决定所述工件的坐标，在该工件检测方法中，

所述工件检测装置还具备干扰检测部(22)，该干扰检测部(22)检测是否存在干扰，

所述工件检测方法包括以下步骤：

干扰判定步骤，在所述探头发出了表示存在与所述工件接触的接触信号时，判定是否在发出该接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰；

无效步骤，在所述干扰判定步骤判定为在发出所述接触信号之前的规定时间内所述干扰检测部检测到存在干扰时，进行使所发出的接触信号无效的处理；以及

基于所述干扰判定步骤中的判定结果和所述无效步骤中的处理，来决定所述工件的坐标。

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