CN114025913A - 测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种测量机床的刀具安装部与工件安装部的平面相对运动的测量装置，具备至少一个拍摄元件，能够在不位于同一直线上的第1位置、第2位置及第3位置进行拍摄。第1位置、第2位置及第3位置中的任一位置均不在从其他两个位置通过的直线上。通过第1位置、第2位置、第3位置的拍摄元件分别对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点、第2点、第3点进行拍摄。通过第2位置的拍摄元件及第3位置的拍摄元件对第1点进行拍摄，通过第1位置的拍摄元件及第3位置的拍摄元件对第2点进行拍摄，通过第1位置的拍摄元件及第2位置的拍摄元件对第3点进行拍摄。基于拍摄结果，计算出表示刀具安装部与工件安装部的平面相对运动的值。

Description

测量装置
技术领域
本发明涉及测量装置。
背景技术
在上述技术领域中，在专利文献1中公开有如下技术：对从通过拍摄部拍摄到的图像检测到的工件的特征点的位置和基准点图像位置进行比较而计算出偏移量，并生成偏移量成为零那样的修正量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-147346号公报
发明内容
但是，在上述文献所记载的技术中，无法测量刀具安装部与工件安装部的相对运动。
本发明的目的在于提供一种解决上述课题的技术。
为了实现上述目的，本发明的测量装置是测量机床的刀具安装部与工件安装部的平面相对运动的测量装置，具备：
拍摄部，其具备至少一个拍摄元件，该拍摄元件在拍摄部安装于上述刀具安装部或上述工件安装部的状态下能够在不位于同一直线上的第1位置、第2位置及第3位置进行拍摄，上述第1位置、上述第2位置及上述第3位置中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上；
拍摄控制部，其不改变安装有上述拍摄部的上述刀具安装部或上述工件安装部的相对位置，而分别通过上述第1位置、上述第2位置、上述第3位置的上述拍摄元件对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点、第2点、第3点进行拍摄，并且改变上述刀具安装部或上述工件安装部的相对位置，而通过上述第2位置的拍摄元件及上述第3位置的拍摄元件对上述第1点进行拍摄，通过上述第1位置的拍摄元件及上述第3位置的拍摄元件对上述第2点进行拍摄，通过上述第1位置的拍摄元件及上述第2位置的拍摄元件对上述第3点进行拍摄；和
计算部，其基于上述拍摄部中的拍摄结果，计算出表示上述刀具安装部与上述工件安装部的平面相对运动的值。
为了实现上述目的，本发明的测量装置是测量机床中的刀具安装部与工件安装部的平面相对运动的测量装置，其中该机床具备：
刀具安装部，其供安装刀具；
工件安装部，其供安装工件；
拍摄部，其具备至少一个拍摄元件，该拍摄元件在拍摄部安装于所述刀具安装部或所述工件安装部的状态下能够在第1位置、第2位置及第3位置进行拍摄，其中，第1位置、第2位置及第3位置中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上；
拍摄控制部，其遵照测量程序，不改变安装有上述拍摄部的上述刀具安装部或上述工件安装部的相对位置，而分别通过上述第1位置、上述第2位置、上述第3位置的上述拍摄元件对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点、第2点、第3点进行拍摄，并且改变上述刀具安装部或上述工件安装部的相对位置，而通过上述第2位置的拍摄元件及上述第3位置的拍摄元件对上述第1点进行拍摄，通过上述第1位置的拍摄元件及上述第3位置的拍摄元件对上述第2点进行拍摄，通过上述第1位置的拍摄元件及上述第2位置的拍摄元件对上述第3点进行拍摄；和
计算部，其基于上述拍摄部中的拍摄结果，计算出表示上述刀具安装部与上述工件安装部的平面相对运动的值，
上述测量装置具备：
存储部，其存储上述测量程序；
发送部，其将上述测量程序向上述机床发送；和
显示部，其显示由上述计算部计算出的值。
发明效果
根据本发明，能够测量刀具安装部与工件安装部的相对运动。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的测量装置的结构的框图。
图2是用于说明本发明的第2实施方式的测量装置的结构的概要的图。
图3是用于说明本发明的第2实施方式的测量装置的结构的框图。
图4A是用于说明本发明的第2实施方式的测量装置的拍摄部的从底面侧观察到的立体图。
图4B是用于说明本发明的第2实施方式的测量装置的拍摄部的仰视图。
图5是用于说明本发明的第3实施方式的测量装置的结构的框图。
图6是用于说明本发明的第4实施方式的测量装置的结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行例示性且详细的说明记载。需要注意的是，以下实施方式所记载的结构、数值、处理流程、功能要素等只不过为一例，其变形和变更是自由的，并不意图将本发明的技术范围限定于以下记载。
[第1实施方式]
参照图1说明本发明的作为第1实施方式的测量装置100。测量装置100是测量机床150的刀具安装部110与工件安装部120的平面相对运动的装置。
如图1所示，测量装置100包括拍摄部101、拍摄控制部102及计算部103。拍摄部101具备至少一个拍摄元件，该拍摄元件在拍摄部101安装于刀具安装部110或工件安装部120的状态下能够在不位于同一直线上的第1位置111、第2位置112及第3位置113进行拍摄。第1位置111、第2位置112及第3位置113中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上。
拍摄控制部102不改变安装有拍摄部101的刀具安装部110或工件安装部120的相对位置，而分别通过第1位置111、第2位置112、第3位置113的拍摄元件对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点121、第2点122、第3点123进行拍摄。拍摄控制部102改变刀具安装部110或工件安装部120的相对位置，而通过第2位置112的拍摄元件及第3位置113的拍摄元件对第1点121进行拍摄，通过第1位置111的拍摄元件及第3位置113的拍摄元件对第2点122进行拍摄，通过第1位置111的拍摄元件及第2位置112的拍摄元件对第3点123进行拍摄。计算部103基于拍摄部101中的拍摄结果，计算出表示刀具安装部110与工件安装部120的平面相对运动的值。
根据本实施方式，由于在任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上的第1位置、第2位置及第3位置中的每个位置处通过拍摄元件对平面上的点进行拍摄，所以能够高精度地测量刀具安装部与工件安装部的平面相对运动。
[第2实施方式]
接下来参照图2至图4B说明本发明的第2实施方式的测量装置。图2是用于说明本实施方式的测量装置的概要的图。测量装置200对机床250的刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动进行测量。测量装置200具有拍摄部201。测量装置200基于拍摄部201中的拍摄结果，计算出表示刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动的值。此外，在图2中示出了在工件安装部220的上部配置有透明的玻璃板221的例子。在玻璃板221上描绘有网格线(未图示)，测量装置200通过利用拍摄部201对玻璃板221上的规定位置、例如网格点进行拍摄而测量相对运动。
图3是用于说明本实施方式的测量装置200的结构的框图。测量装置200具有拍摄部201、拍摄控制部302及计算部303。拍摄部201具有至少一个拍摄元件，该拍摄元件在拍摄部201安装于刀具安装部210或工件安装部220的状态下能够在不位于同一直线上的第1位置、第2位置、第3位置进行拍摄。需要注意的是，在此示出了拍摄部201被安装于刀具安装部210的例子。拍摄部201作为至少一个拍摄元件而具有三个摄像头311、312、313。测量装置200由拍摄部201、拍摄控制部302及计算部303形成一个单元。由此，即使是现有的机床250，只要将本实施方式的测量装置200安装于机床250，则也能够利用测量装置200。另外，测量装置200也可以预先组入于机床250。需要注意的是，刀具安装部(主轴)210由主轴控制部(未图示)控制。主轴控制部基于来自拍摄控制部302的指令控制主轴。刀具安装部210的动作以与拍摄部201的动作同步的方式被控制。另外，在此作为至少一个拍摄元件，以具有三个摄像头311、312、313的例子进行了说明，但摄像头的数量可以为两个，也可以为四个以上。
在此参照图4A及图4B，说明三个摄像头311、312、313的配置位置。图4A是用于说明本实施方式的测量装置的拍摄部的从底面侧观察到的立体图。图4B是用于说明本实施方式的测量装置的拍摄部的仰视图。
三个摄像头311、312、313配置成L字型。通过设为这样的配置，三个摄像头的配置位置成为三个摄像头中的任一摄像头均不位于从其他两个摄像头穿过的直线上。例如，摄像头311配置在第1位置，摄像头312配置在第2位置，摄像头313配置在第3位置。摄像头311、312、313能够分别在第1位置、第2位置、第3位置进行拍摄。此外，摄像头311、312、313的配置位置并不限定于此处所示的例子。
在此，参照图4B，摄像头311和摄像头312配置在直线401上，但摄像头313并不位于直线401上。摄像头312和摄像头313配置在直线402上，但摄像头311并不位于直线402上。摄像头311和摄像头313配置在直线403上，但摄像头312并不位于直线403上。也就是说，第1位置、第2位置及第3位置中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上。在图4B中，作为这样的配置的一个例子，在等腰直角三角形的各顶点分别配置摄像头311～313。但是，本发明并不限定于此，例如也可以是在等腰三角形的各顶点、正三角形的各顶点、其他三角形的各顶点配置一个摄像头。通过设为这样的配置，能够创建两个方向、例如X方向和Y方向，因此能够使用三个摄像头对两个方向进行拍摄。
首先，拍摄控制部302不改变安装有拍摄部201的刀具安装部210与工件安装部220的相对位置，而分别通过第1位置的摄像头311、第2位置的摄像头312、第3位置的摄像头313对配置于XY平面的第1点321、第2点322、第3点323进行拍摄。需要注意的是，工件安装部220的工件安装面被定义为XY平面。
然后，拍摄控制部302通过使刀具安装部210沿着箭头360移动，而改变刀具安装部210与工件安装部220的相对位置。也就是说，拍摄控制部302使位于第1点321的上方的刀具安装部210沿着箭头移动至例如第2点322的上方的位置。
在刀具安装部210的移动完成后，拍摄控制部302通过摄像头312、313对第1点321进行拍摄，通过摄像头311、313对第2点进行拍摄，通过摄像头311、312对第3点进行拍摄。像这样，拍摄控制部302改变刀具安装部210的位置，通过各摄像头311、312、313对各点321、322、323进行拍摄。
计算部303基于拍摄部201中的拍摄结果，计算出表示刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动的值。也就是说，通过使用三个摄像头311、312、313对工件安装部220的三个点321、322、323进行拍摄，而检测偏移，测量刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动。
需要注意的是，虽然在此第1点321、第2点322、第3点323设为工件安装部220上的点，但也可以使用表示第1点321、第2点322、第3点323的网格(玻璃板221)。网格例如是在含有透明的玻璃、塑料、树脂等的平板上描绘多条正交的线而形成格子状的线，将交点定义为第1点321、第2点322、第3点323等。需要注意的是，网格的材质并不限定于玻璃或塑料树脂，网格并不限定于透明材料，网格状的线并不限定于正交线。另外，第1点321、第2点322、第3点323也可以不固定于图示的点，随着刀具安装部210的移动而发生改变。
另外，在此通过对XY平面上的各点321、322、323进行拍摄，来测量刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动，但是，例如能够通过使用三个摄像头311、312、313对XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少两个平面进行拍摄来测量空间相对运动。
也就是说，计算部303基于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少两个平面中的拍摄结果，对表示刀具安装部210与工件安装部220在XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少两个平面中的相对运动的值进行计算。由此，测量装置200能够测量刀具安装部210与工件安装部220的空间精度(俯仰角(绕X轴的旋转角)、翻滚角(绕Y轴的旋转角)、偏航角(绕Z轴的旋转角)等)。
根据本实施方式，使用三个摄像头在任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上的三个位置进行拍摄，因此能够短时间且高精度地测量刀具安装部与工件安装部的平面相对运动。
[第3实施方式]
接下来参照图5说明本发明的第3实施方式的测量装置。图5是用于说明本实施方式的测量装置的结构的图。本实施方式的测量装置与上述第2实施方式相比，不同之处在于使用一个摄像头。其他结构及动作由于与第2实施方式相同，所以对相同的结构及动作标注相同的附图标记并省略其详细的说明。
测量装置500作为至少一个拍摄元件而具有一个摄像头501。摄像头501能够移动到第1位置511、第2位置512及第3位置513。也就是说，摄像头501通过沿着机床550的刀具安装部210周围移动而能够移动到第1位置511、第2位置512及第3位置513。并且，拍摄控制部302控制摄像头501，对各点321、322、323进行拍摄。
根据本实施方式，使用一个摄像头，在任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上的三个位置处进行拍摄，因此能够以低成本高精度地测量刀具安装部与工件安装部的平面相对运动。
[第4实施方式]
接下来参照图6说明本发明的第4实施方式的测量装置。图6是用于说明本实施方式的测量装置的结构的图。本实施方式的测量装置与上述第2实施方式相比，不同之处在于机床具有拍摄控制部和计算部、且测量装置具有存储部、发送部和显示部、以及测量装置位于机床的外部。其他结构及动作与第2实施方式相同，因此对于相同的结构及动作标注相同的附图标记并省略其详细的说明。
测量装置600具有存储部604、发送部605及显示部606。存储部604存储与机床的种类、刀具的种类、工件的种类等相应的各种测量程序。发送部605将测量程序向机床650发送。机床650通过接收部(未图示)接收从测量装置600发送的测量程序。测量程序例如是记述了基于机床650的拍摄控制部302进行的控制的程序，包含拍摄部201的拍摄定时、拍摄位置以及刀具安装部210的移动路径和移动速度等。机床650的拍摄控制部302遵照接收到的测量程序，通过控制拍摄部201等进行拍摄，计算部303对表示刀具安装部210与工件安装部220的平面相对运动的值进行计算。计算结果被发送到测量装置600。测量装置600接收由计算部303计算出的值，显示部606显示接收到的计算值。
根据本实施方式，测量程序被发送到机床，因此即使测量装置和机床是不同的装置，也能够测量刀具安装部与工件安装部的平面相对运动。
[其他实施方式]
以上，参照实施方式说明了本申请发明，但本申请发明并不限定于上述实施方式。对于本申请发明的结构和详情，能够在本申请发明的技术范围内进行本领域技术人员能够理解的各种变更。另外，将各个实施方式所包含的各个特征任意组合后的***或装置也包含在本发明的技术范围内。
另外，本发明可以应用于由多个设备构成的***，也可以应用于单个装置。而且，本发明也能够应用于将实现实施方式的功能的信息处理程序提供给***或装置、并利用内置的处理器执行的情况。因此，为了利用计算机实现本发明的功能而安装在计算机中的程序、或储存有该程序的介质、供下载该程序的WWW(World Wide Web：万维网)服务器、和执行程序的处理器也包含在本发明的技术范围内。尤其是，至少储存有使计算机执行上述实施方式所包含的处理步骤的程序的非临时性计算机可读介质(non-transitory computerreadable medium)包含在本发明的技术范围内。
本申请主张以2019年7月16日提出的日本专利申请2019-131240为基础的优先权，将其公开内容全部引用至此。

Claims (7)

1.一种测量装置，测量机床的刀具安装部与工件安装部的平面相对运动，具备：
拍摄部，其具备至少一个拍摄元件，该拍摄元件在所述拍摄部安装于所述刀具安装部或所述工件安装部的状态下，能够在不位于同一直线上的第1位置、第2位置及第3位置进行拍摄，所述第1位置、所述第2位置及所述第3位置中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上；
拍摄控制部，其不改变安装有所述拍摄部的所述刀具安装部或所述工件安装部的相对位置，而分别通过所述第1位置、所述第2位置、所述第3位置的所述拍摄元件对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点、第2点、第3点进行拍摄，并且改变所述刀具安装部或所述工件安装部的相对位置，而通过所述第2位置的拍摄元件及所述第3位置的拍摄元件对所述第1点进行拍摄，通过所述第1位置的拍摄元件及所述第3位置的拍摄元件对所述第2点进行拍摄，通过所述第1位置的拍摄元件及所述第2位置的拍摄元件对所述第3点进行拍摄；和
计算部，其基于所述拍摄部中的拍摄结果，计算出表示所述刀具安装部与所述工件安装部的平面相对运动的值。
2.如权利要求1所述的测量装置，其中，
作为所述至少一个拍摄元件，所述拍摄部具备三个摄像头。
3.如权利要求1或2所述的测量装置，其中，
所述第1位置、所述第2位置及所述第3位置是配置成L字的三个位置。
4.如权利要求1所述的测量装置，其中，
作为所述至少一个拍摄元件，所述拍摄部具备能够移动到所述第1位置、所述第2位置及所述第3位置的一个摄像头。
5.如权利要求1至4中任一项所述的测量装置，其中，
还具备表示所述第1点、所述第2点、和所述第3点的网格。
6.如权利要求1至5中任一项所述的测量装置，其中，
所述拍摄控制部使所述拍摄元件对所述XY平面、所述XZ平面及所述YZ平面中的至少两个平面进行拍摄，
所述计算部基于所述拍摄部在所述XY平面、所述XZ平面及所述YZ平面中的至少两个平面中的拍摄结果，计算出表示所述刀具安装部与所述工件安装部在所述至少两个平面中的相对运动的值。
7.一种测量装置，测量机床中的刀具安装部与工件安装部的平面相对运动，其中所述机床具备：
刀具安装部，其供安装刀具；
工件安装部，其供安装工件；
拍摄部，其具备至少一个拍摄元件，该拍摄元件在所述拍摄部安装于所述刀具安装部或所述工件安装部的状态下，能够在第1位置、第2位置及第3位置进行拍摄，其中所述第1位置、第2位置及第3位置中的任一位置均不位于从其他两个位置穿过的直线上；
拍摄控制部，其遵照测量程序，不改变安装有所述拍摄部的所述刀具安装部或所述工件安装部的相对位置，而分别通过所述第1位置、所述第2位置、所述第3位置的所述拍摄元件对配置于XY平面、XZ平面及YZ平面中的至少一个平面的第1点、第2点、第3点进行拍摄，并且改变所述刀具安装部或所述工件安装部的相对位置，而通过所述第2位置的拍摄元件及所述第3位置的拍摄元件对所述第1点进行拍摄，通过所述第1位置的拍摄元件及所述第3位置的拍摄元件对所述第2点进行拍摄，通过所述第1位置的拍摄元件及所述第2位置的拍摄元件对所述第3点进行拍摄；和
计算部，其基于所述拍摄部中的拍摄结果，计算出表示所述刀具安装部与所述工件安装部的平面相对运动的值，
所述测量装置具备：
存储部，其存储所述测量程序；
发送部，其将所述测量程序向所述机床发送；和
显示部，其显示由所述计算部计算出的值。
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