JP2004185123A - 3次元モデルデータ生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3次元モデルデータ生成装置1は、それぞれ所定の間隔を隔てて設けられた2つのCCDカメラを備え、各CCDカメラにより、工作機械10を構成する構造体をX軸,Y軸,Z軸方向(直交3軸方向)からそれぞれ撮像して2次元画像データを生成するX軸,Y軸,Z軸撮像機構21,22,23と、生成された各2次元画像データを基に、構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含む3次元モデルデータを生成するモデルデータ生成部31とを備える。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に直交する少なくとも第1軸及び第2軸方向に被送り台を移動させることができるようになった工作機械を構成する構造体の3次元モデルデータを生成する3次元モデルデータ生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械は、例えば、ワークを保持するチャック、チャックを軸中心に回転させる主軸、工具が装着される刃物台、刃物台を少なくとも直交2軸方向に移動させる駆動機構部といった各種の構造体からなり、前記ワークと工具との間に適宜相対運動を与えることによって当該ワークを加工するように構成されている。
【0003】
前記駆動機構部の作動は、制御装置により、適宜作成されたNCプログラムに基づいて制御されるが、このNCプログラムに誤りがあると、工具とワークとが干渉するといった事故が起こる恐れがある。
【0004】
このため、新規に作成されたNCプログラムについては、これを基に試加工を行ってこのNCプログラムに誤りがあるか否かを確認したり、また、近年では、工作機械の3次元モデルデータを用いて、コンピュータ上で干渉シミュレーションを行うことにより、NCプログラムに誤りがあるか否かを確認している。
【0005】
前記工作機械の3次元モデルデータは、当該工作機械を構成する複数の構造体に係る3次元モデルデータがそれぞれ相互に関連付けられて構成されており、前記各構造体の3次元モデルデータは、当該構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含んで構成される。
【0006】
そして、前記工作機械及び各構造体の3次元モデルデータは、通常、3次元CAD(Cumputer Aided Design)システムを用いて、CADオペレータにより適宜作成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにして作成される3次元モデルデータを用いた上記干渉シミュレーションでは、例えば、ワークの形状やこれを保持するチャックの形状などが変更されると、これに合わせて前記ワークやチャックの3次元モデルデータを新規に作成し、作成した3次元モデルデータを用いて前記工作機械全体の3次元モデルデータを修正,更新しなければならず、迅速に干渉シミュレーションを行うことができないという問題がある。
【0008】
特に、近年のワーク加工は多品種少量生産であり、加工すべきワークの形状が頻繁に変更となるため、その都度、上記のようにワークやチャックの3次元モデルデータを新規に作成していたのでは、著しく生産性が低下することになる。
【0009】
また、前記工作機械や各構造体の3次元モデルデータは、CADオペレータの作成ミスなどによって、実際の形状と異なっていることがあり、このような場合には、正確な干渉シミュレーションを行うことができないという問題もある。
【0010】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工作機械の実態に即した当該工作機械やその構造体の3次元モデルデータを、効率的且つ正確に生成することができる3次元モデルデータ生成装置の提供をその目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、相互に直交する少なくとも第1軸及び第2軸方向に被送り台を移動させることができるようになった工作機械を構成する構造体の3次元モデルデータを生成する装置であって、
前記構造体を撮像して画像データを生成する撮像手段と、前記撮像手段によって生成された画像データを基に、前記構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成するモデルデータ生成手段とを備えた3次元モデルデータ生成装置に係る。
【0012】
前記撮像手段は、それぞれ所定の間隔を隔てて設けられた2つの撮像部を備え、当該各撮像部により前記構造体を撮像して2次元画像データをそれぞれ生成する第1、第2、及び第3の3つの撮像手段から構成されているのが好ましく、この場合、前記第1の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第2軸、又は前記第1軸及び第2軸の双方と直交する第3軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第1軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成され、前記第2の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第1軸又は第3軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第2軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成され、前記第3の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第1軸又は第2軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第3軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成される。
【0013】
また、モデルデータ生成手段は、前記第1、第2、第3の撮像手段によってそれぞれ生成された各2個の2次元画像データを基に、前記構造体の3次元モデルデータを生成する。
【0014】
この3次元モデルデータ生成装置によれば、まず、第1、第2、第3の撮像手段によって、工作機械を構成する構造体が第1軸,第2軸及び第3軸に沿った方向(直交3軸方向)からそれぞれ撮像され、2次元配列の濃淡データからなる2次元画像データがそれぞれ生成される。このとき、前記第1、第2、第3の撮像手段には、2つの撮像部がそれぞれ設けられていることから、これらの各撮像部に対応した2つの2次元画像データがそれぞれ生成される。
【0015】
そして、前記第1、第2、第3の撮像手段によってそれぞれ生成された各2個の2次元画像データを基に、モデルデータ生成手段によって、前記構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータが生成される。
【0016】
具体的には、前記モデルデータ生成手段は、まず、前記第1、第2、第3の撮像手段によってそれぞれ生成された各2次元画像データを所定のしきい値で2値化して前記構造体に相当する画像をそれぞれ抽出し、抽出した各2値化画像を基に、前記構造体の輪郭線に対応する形状線をそれぞれ抽出する。尚、上記のように、前記第1、第2、第3の撮像手段には、それぞれ2つの撮像部が設けられており、各撮像部毎に形状線が抽出される。
【0017】
ついで、各撮像手段毎にそれぞれ抽出された2つの形状線を基に、3次元空間内における撮像構造体の実輪郭線の座標位置を、当該撮像手段の撮像方向毎に三角測量法を用いて算出する。尚、このとき算出される座標位置は、各撮像手段の撮像部に対する相対的な座標位置である。
【0018】
次に、各撮像方向についてそれぞれ算出された実輪郭線の座標位置、及び各撮像手段の撮像部の相対的な位置関係を基に、例えば当該各実輪郭線をそれぞれ稜線とする前記撮像構造体の3次元形状を推定して、該3次元形状を定義する形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成する。
【0019】
尚、前記形状データは、撮像構造体の3次元形状を構成する各頂点の3次元空間内における座標値たる頂点座標データ、2つの頂点を結んで構成される稜線の方程式データ、前記稜線と前記2つの頂点とを関連付ける稜線データ、稜線により囲まれて形成される面の方程式データ、及び前記面と前記稜線とを関連付ける面データなどからなる。
【0020】
また、前記工作機械を構成する構造体には、例えば、工作機械がNC旋盤である場合には、ベッド、ベッド上に配設された主軸台、主軸台に回転自在に支持された主軸、主軸に取り付けられたチャック、ベッド上に移動可能に配設されたサドル、サドル上に配設された刃物台などが該当し、工作機械がマシニングセンタである場合には、ベッド、ベッド上に配設されたコラム、コラムに移動可能に支持された主軸頭、主軸頭に回転自在に支持された主軸、ベッド上に移動可能に配設されたテーブルなどが該当する。
【0021】
以上述べたように、この3次元モデルデータ生成装置によれば、工作機械を構成する構造体を直交する3方向からそれぞれ撮像し、撮像によって得られた2次元画像データを基に、当該構造体の3次元モデルデータを自動生成するようにしているので、正確な3次元モデルデータを効率的に生成することができる。
【0022】
そして、このようにして生成された正確な3次元モデルデータを用いて干渉シミュレーションを行うことで、高精度なシミュレーションを迅速且つ効率的に行うことができる。
【0023】
また、前記3次元モデルデータ生成装置は、前記工作機械を構成する複数の構造体に係る3次元モデルデータがそれぞれ相互に関連付けられて構成された前記工作機械全体の3次元モデルデータを予め記憶したモデルデータ記憶手段を更に備えて構成され、前記モデルデータ生成手段が、前記第1、第2、第3の撮像手段により撮像された構造体について、それぞれ生成された2次元画像データを基に該撮像構造体の3次元モデルデータを生成するとともに、該撮像構造体が前記工作機械全体の3次元モデル上で位置すべき座標位置を算出し、算出された座標位置データ,前記撮像構造体の3次元モデルデータ及び前記モデルデータ記憶手段に格納された工作機械全体の3次元モデルデータを基に、当該工作機械全体の3次元モデルデータを更新して、前記撮像構造体を含む工作機械全体の3次元モデルデータを生成するように構成されていても良い。
【0024】
この3次元モデルデータ生成装置によれば、前記モデルデータ記憶手段に、工作機械を構成する複数の構造体に係る3次元モデルデータがそれぞれ相互に関連付けられて構成された工作機械全体の3次元モデルデータが予め格納される。例えば、前記工作機械がNC旋盤である場合、ベッドの3次元モデルデータと刃物台及び主軸台の3次元モデルデータ、主軸台の3次元モデルデータと主軸の3次元モデルデータ、主軸の3次元モデルデータとチャックの3次元モデルデータ、チャックの3次元モデルデータとワークの3次元モデルデータなどがそれぞれ相互に関連付けられて工作機械全体の3次元モデルデータが構成され、この工作機械全体の3次元モデルデータが前記モデルデータ記憶手段に格納される。
【0025】
ついで、前記第1、第2、第3の撮像手段によって撮像された構造体の2次元画像データを基に、上述のようにして当該撮像構造体の3次元モデルデータが生成される。そして、各撮像手段の撮像部と当該工作機械との相対的な位置関係を基に、上記撮像構造体の3次元モデルが工作機械全体の3次元モデル上で位置すべき座標位置が算出される。
【0026】
ついで、算出された座標位置データ,撮像構造体の3次元モデルデータ及びモデルデータ記憶手段に格納された工作機械全体の3次元モデルデータを基に、モデルデータ記憶手段に格納された工作機械全体の3次元モデルデータが更新され、撮像構造体の3次元モデルデータが配置された工作機械全体の3次元モデルデータが生成される。具体的には、モデルデータ記憶手段に格納された工作機械全体の3次元モデルデータ中に、撮像構造体の3次元モデルデータが存在しない場合には、当該撮像構造体の3次元モデルデータを付加した工作機械全体の3次元モデルデータを生成し、撮像構造体の3次元モデルが在るべきところに別の構造体の3次元モデルが存在する場合には、この別の構造体の3次元モデルデータを削除した後、当該撮像構造体の3次元モデルデータを付加した工作機械全体の3次元モデルデータを生成する。
【0027】
斯くして、この3次元モデルデータ生成装置によれば、撮像構造体の正確な3次元モデルデータを効率的に生成することができるとともに、当該撮像構造体を含む工作機械全体の3次元モデルデータを正確に(即ち、工作機械の実態と一致するように)且つ効率的に更新,生成することができる。
【0028】
また、前記構造体の3次元モデルデータは、当該構造体について設定された移動軸及び/又は回転軸に関する情報を含んで構成されていることが好ましい。例えば、前記撮像構造体が刃物台である場合には、その3次元モデルデータはこれが主軸軸線に沿った方向に移動するといった情報を含んで構成され、前記撮像構造体がチャックである場合には、その3次元モデルデータはこれがその軸中心に回転するといった情報を含んで構成される。このようにすれば、撮像構造体が工作機械上でどのように移動や回転するのかを定義することができるので、より干渉シミュレーションに適した3次元モデルデータとなる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る3次元モデルデータ生成装置の概略構成を示したブロック図であり、図2は、図1における矢示A−A方向の側断面図である。
【0030】
図1に示すように、本例の3次元モデルデータ生成装置1は、工作機械10に付設され、当該工作機械10を構成する構造体を撮像して、2次元画像データを生成する撮像装置20と、この撮像装置20により撮像,生成された前記構造体の2次元画像データを記憶する画像データ記憶部30と、この画像データ記憶部30に格納された2次元画像データを基に、前記撮像構造体の3次元モデルデータを生成するモデルデータ生成部31と、前記工作機械10全体の3次元モデルデータを記憶するモデルデータ記憶部32と、前記モデルデータ生成部31及びモデルデータ記憶部32に接続された入出力装置40などを備えて構成される。
【0031】
尚、本例における前記工作機械10はNC旋盤であり、ベッド11、このベッド11上に配設された主軸台(図示せず)、この主軸台(図示せず)にZ軸(主軸12の軸線と平行な軸)周り(C軸方向)に回転自在に支持された主軸12、この主軸12に取り付けられたチャック13、直交3軸(X軸,Y軸及びZ軸)方向に移動可能に前記ベッド11上に配設された刃物台14などの各種構造体から構成される。また、チャック13は、本体13aと、本体13aに取り付けられる複数の把持爪13bとからなる。
【0032】
図1及び図2に示すように、前記撮像装置20は、所定の間隔を隔てて設けられた2つのCCDカメラ21a,21bを備えたX軸撮像機構21、同じく所定の間隔を隔てて設けられた2つのCCDカメラ22a,22bを備えたY軸撮像機構22及び同じく所定の間隔を隔てて設けられた2つのCCDカメラ23a,23bを備えたZ軸撮像機構23から構成され、本例では、図7に示すワークWを把持したチャック13をそれぞれ撮像対象としている。
【0033】
前記X軸撮像機構21は、CCDカメラ21a,21bがZ軸に沿って配設され、X軸に沿った方向から前記チャック13及びワークWを撮像し、前記Y軸撮像機構22は、CCDカメラ22a,22bがX軸に沿って配設され、Y軸に沿った方向から前記チャック13及びワークWを撮像し、前記Z軸撮像機構23は、CCDカメラ23a,23bがY軸に沿って配設され、Z軸に沿った方向から前記チャック13及びワークWを撮像するようにそれぞれ構成される。
【0034】
また、前記X軸撮像機構21,Y軸撮像機構22及びZ軸撮像機構23は、それぞれ非撮像時には待避位置に格納され、撮像時に駆動装置24,25,26によって、待避位置から撮像位置に移動せしめられるように構成されている。
【0035】
前記各CCDカメラ21a,21b,22a,22b,23a,23bは、多行多列の2次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して、前記光電変換素子の配列と同配列の2次元濃淡画像データとして出力する。
【0036】
そして、前記画像データ記憶部30には、前記各CCDカメラ21a,21b,22a,22b,23a,23bから出力された2次元濃淡画像データがそれぞれ格納される。
【0037】
前記モデルデータ記憶部32には、3次元CADシステムなどを用いて適宜作成された工作機械10全体の3次元モデルデータが入出力装置40を介して予め格納される。この工作機械10全体の3次元モデルデータは、これを構成する各構造体の3次元モデルデータがそれぞれ相互に関連付けられて構成され、例えば、本例では、ベッド11の3次元モデルデータと刃物台14及び主軸台(図示せず)の3次元モデルデータ、主軸台(図示せず)の3次元モデルデータと主軸12の3次元モデルデータ、主軸12の3次元モデルデータとチャック13の3次元モデルデータ、チャック13の3次元モデルデータとワークWの3次元モデルデータなどがそれぞれ相互に関連付けられて、工作機械10全体の3次元モデルデータとして生成され、モデルデータ記憶部32に格納される。
【0038】
前記3次元モデルデータは、前記構造体の3次元形状を定義した形状データ、並びに当該構造体について設定された移動軸及び/又は回転軸に関する軸データを少なくとも含んで構成される。形状データは、構造体の3次元形状を構成する各頂点の3次元空間内における座標値たる頂点座標データ、2つの頂点を結んで構成される稜線の方程式データ、前記稜線と前記2つの頂点とを関連付ける稜線データ、稜線により囲まれて形成される面の方程式データ、及び前記面と前記稜線とを関連付ける面データなどからなり、例えば、3次元形状が図10に示すような形状の場合には、図11に示すような形状データとなる。また、前記軸データは、例えば、刃物台14の場合には、X軸,Y軸及びZ軸となり、チャック13の場合には、C軸となる。
【0039】
前記モデルデータ生成部31は、前記画像データ記憶部30に格納された各2次元濃淡画像データを基に、前記チャック13及びワークWの3次元形状を定義した前記形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成するとともに、チャック13及びワークWが前記工作機械10全体の3次元モデル上で位置すべき座標位置を算出し、算出した座標位置データ、チャック13及びワークWの3次元モデルデータ及び前記モデルデータ記憶部32に格納された工作機械10全体の3次元モデルデータを基に、当該工作機械10全体の3次元モデルデータを更新して、撮像したチャック13及びワークWを含む工作機械10全体の3次元モデルデータを生成する。
【0040】
具体的には、モデルデータ生成部31は、図3に示すような処理を行うように構成される。尚、前記撮像装置20により、ワークWを把持したチャック13が撮像され、撮像された2次元濃淡画像データがそれぞれ前記画像データ記憶部30に格納されているのものとする。尚、以下では、ワークWとチャック13を撮像構造体という。
【0041】
モデルデータ生成部31は、まず、前記モデルデータ記憶部32に格納された工作機械10全体の3次元モデルデータを、当該モデルデータ記憶部32から読み出すとともに(ステップS1)、前記画像データ記憶部30に格納された撮像構造体の各2次元濃淡画像データを、当該画像データ記憶部30からそれぞれ読み出す(ステップS2)。
【0042】
ついで、読み出した各2次元画像データを所定のしきい値で2値化して前記撮像構造体の画像をそれぞれ抽出し、抽出した2値化画像をラスター方向に走査して、2値化画像の輪郭線をそれぞれ抽出する(ステップS3)。
【0043】
尚、前記CCDカメラ21a,21bによって撮像された2値化画像の輪郭線を図4の(a),(b)に示し、前記CCDカメラ22a,22bによって撮像された2値化画像の輪郭線を図5の(a),(b)に示し、前記CCDカメラ23a,23bによって撮像された2値化画像の輪郭線を図6の(a),(b)に示している。
【0044】
次に、前記X軸撮像機構21,Y軸撮像機構22及びZ軸撮像機構23の各撮像機構部毎にそれぞれ抽出された2つの輪郭線を基に、3次元空間内における撮像構造体の実輪郭線の座標位置を、各撮像機構部の撮像方向毎に三角測量法を用いて算出する(ステップS4)。但し、このとき算出される座標位置は、各撮像機構部に対する相対的な座標位置である。
【0045】
ここで、三角測量法により、前記撮像構造体の実輪郭線の3次元空間内における座標位置を算出する手法について簡単に説明する。
【0046】
例えば、図4(a),(b)に示した画像を撮像する2台のCCDカメラ21a,21bと撮像構造体の実体とは、X−Z平面で同図4(c)に示した位置関係にある。尚、図4(c)において、FaはCCDカメラ21a,21bの各レンズの中心面であり、Gaは各結像面である。また、aはCCDカメラ21aのレンズ中心点であり、bはCCDカメラ21bのレンズ中心点である。また、Raは前記レンズ中心面Faと結像面Gaとの間の距離であり、Laは2台のCCDカメラ21a,21bのレンズ中心点a,b間の距離であり、それぞれ予め精密に計測されている。c1及びd1はX軸と平行な軸であってそれぞれ前記a点,b点を通る軸である。
【0047】
いま、撮像構造体の実体における基準点をPaとし、前記軸c1,d1が結像面Gaと交差する点とこの基準点Paと結ぶ線を設定すると、各線と前記レンズ中心面FaとはそれぞれPa1及びPa2で交差する。即ち、基準点Paから2台のCCDカメラ21a,21bにそれぞれ受光された光は、各レンズ中心面のPa1点及びPa2点で交差し、各レンズによって偏光されて、Pa1点及びPa2点から軸c1,d1と平行に進んで各結像面で結像される。尚、Pa1点及びPa2点は図4(a),(b)に示した輪郭線画像では、それぞれ、同符合で示す部分にあたる。
【0048】
したがって、基準点Paが各CCDカメラ21a,21bの結像面に結像された各レンズ中心点a,bからの距離Z1,Z2が分かれば、三角測量法により、次の数式1によって各CCDカメラ21a,21bから撮像構造体の実体までのX軸方向における距離Xaを算出することができる。尚、前記距離Z1,Z2は、CCDカメラ21a,21bによって撮像され、処理された図4(a),(b)に示した輪郭線画像からこれを容易に算出することができる。但し、図中のc2及びd2はY軸と平行な軸であってそれぞれ前記レンズ中心点a,bを通る軸である。
【0049】
【数1】
【0050】
図5及び図6に示すように、CCDカメラ22a,22b及びCCDカメラ23a,23bから撮像構造体の実体までの距離についても上記と同様にしてこれを算出することができる。
【0051】
尚、図5(c)は、CCDカメラ22a,22bと撮像構造体の実体との、X−Y平面における位置関係を示した図であり、FbはCCDカメラ22a,22bのレンズ中心面であり、Gbは結像面である。eはCCDカメラ22aのレンズ中心点、fはCCDカメラ22bのレンズ中心点、Rbはレンズ中心面Fbと結像面Gbとの間の距離、LbはCCDカメラ22a,22bのレンズ中心点e,f間の距離である。g1,h1はY軸と平行な軸であってそれぞれ前記e点,f点を通る軸である。Pbは基準点、Pb1及びPb2は、軸g1,h1が結像面Gbと交差する点と基準点Pbと結ぶ線がレンズ中心面Fbとそれぞれ交差する点であり、X1,X2は、基準点PbがCCDカメラ22a,22bの結像面Gbに結像された各レンズ中心点e,fからの距離である。また、図5(a)及び(b)にそれぞれ記載されるg2及びh2はZ軸と平行な軸であってそれぞれ前記e点,h点を通る軸である。
【0052】
また、図6(c)は、CCDカメラ23a,23bと撮像構造体の実体との、Y−Z平面における位置関係を示した図であり、FcはCCDカメラ23a,23bのレンズ中心面であり、Gcは結像面である。jはCCDカメラ23aのレンズ中心点、kはCCDカメラ23bのレンズ中心点、Rcはレンズ中心面Fcと結像面Gcとの間の距離、LcはCCDカメラ23a,23bのレンズ中心点j,k間の距離である。m1,n1はZ軸と平行な軸であってそれぞれ前記j点,k点を通る軸である。Pcは基準点、Pc1及びPc2は、軸m1,n1が結像面Gcと交差する点と基準点Pcと結ぶ線がレンズ中心面Fcとそれぞれ交差する点であり、Y1,Y2は、基準点PcがCCDカメラ23a,23bの結像面Gcに結像された各レンズ中心点j,kからの距離である。また、図6(a)及び(b)にそれぞれ記載されるm2及びn2はX軸と平行な軸であってそれぞれ前記j点,k点を通る軸である。
【0053】
そして、CCDカメラ22a,22bから撮像構造体の実体までの距離Yb、及びCCDカメラ23a,23bから撮像構造体の実体までの距離Zcは、それぞれ次の数式2,数式3によって算出される。
【0054】
【数2】
【0055】
【数3】
【0056】
以上のようにして、前記撮像構造体の実輪郭線の3次元空間内における座標位置が算出される。
【0057】
次に、各撮像方向についてそれぞれ算出された実輪郭線の座標位置、及び各CCDカメラ21a,21b,22a,22b,23a,23b間の相対的な位置関係を基に、当該各実輪郭線をそれぞれ稜線とする前記撮像構造体の3次元形状を推定して、該3次元形状を定義する形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成する(ステップS5)。
【0058】
図8に、CCDカメラ21a,21b,22a,22b,23a,23b間の相対的な位置関係を基に、前記各撮像方向の実輪郭線を配置した概念図を示し、図7に、推定された撮像構造体の3次元形状を示している。
【0059】
次に、各CCDカメラ21a,21b,22a,22b,23a,23bと工作機械10との相対的な位置関係を基に、上記撮像構造体の3次元モデルが工作機械10の3次元モデル上で位置すべき座標位置が算出される(ステップS6)。
【0060】
そして、算出した工作機械10の3次元モデル上での座標位置データ,撮像構造体の3次元モデルデータ及びステップS1で読み出した工作機械10の3次元モデルデータを基に、工作機械10の3次元モデルデータを更新する(ステップS7〜S12)。
【0061】
具体的には、ステップS1で読み出した工作機械10の3次元モデル上で、当該撮像構造体の3次元モデルが在るべきところに別の構造体の3次元モデルが存在するか否かを確認し(ステップS7)、別の構造体の3次元モデルが存在する場合には、この別の構造体の3次元モデルデータを削除し(ステップS8)、当該撮像構造体の3次元モデルデータを付加した工作機械10の3次元モデルデータを生成した後(ステップS10)、当該撮像構造体の3次元モデルデータに前記軸データを付加して(ステップS11)、これらをモデルデータ記憶部32に格納する(ステップS12)。
【0062】
尚、当該撮像構造体独自の軸データは、前記入出力装置40を介した対話入力によって入力され、当該撮像構造体が他の構造体と接続される場合には、その接続関係が自動認識され、接続する他の構造体に係る軸データが当該撮像構造体に係る軸データとして自動的に設定される。例えば、図9に示すように、主軸を軸中心に回転させる主軸モータの軸データをスピンドル軸と表現し、主軸をその軸中心に任意の回転速度で回転送りするC軸サーボモータの軸データをC軸と表現した場合、これら主軸モータ及びC軸サーボモータに接続される主軸の軸データは、これらの軸データであるスピンドル軸及びC軸に自動設定され、更に、主軸に接続されるチャック及びワークからなる撮像構造体の軸データは、主軸の軸データであるスピンドル軸及びC軸に自動設定される。
【0063】
一方、別の構造体の3次元モデルが存在しない場合には、次に、ステップS1で読み出した工作機械10の3次元モデルデータ中に、当該工作機械10の3次元モデル上で配置されるべき撮像構造体の3次元モデルデータが存在するか否かを判断し(ステップS9)、当該撮像構造体の3次元モデルが存在しない場合には、当該撮像構造体の3次元モデルデータを付加した工作機械全体の3次元モデルデータを生成して(ステップS10,S11)、モデルデータ記憶部32に格納する(ステップS12)。
【0064】
そして、このようにしてステップS7〜S12の更新処理を終えた後、一連の処理を終了する。
【0065】
斯くして、以上の構成を備えた本例の3次元モデルデータ生成装置1によれば、例えば、加工対象品が変わり、これに応じてワークWやチャック13などが交換されると、交換された構造体が、撮像装置20のX軸撮像機構21,Y軸撮像機構22及びZ軸撮像機構23によって、X軸,Y軸及びZ軸方向(直交3軸方向)からそれぞれ撮像されて、各軸方向における2次元画像データが生成され、生成された各2次元画像データが画像データ記憶部30に格納される。
【0066】
ついで、モデルデータ生成部31において、画像データ記憶部30に格納された各2次元画像データが読み出され、読み出された各2次元画像データを基に、撮像構造体の3次元モデルデータが生成され、生成された撮像構造体の3次元モデルデータを基に、モデルデータ記憶部32に格納された工作機械10の3次元モデルデータが更新される。
【0067】
このように、この3次元モデルデータ生成装置1によれば、撮像画像から3次元モデルデータを自動的に生成するようにしているので、工作機械10を構成する構造体が変更されても、変更後の工作機械10全体の3次元モデルデータを正確且つ効率的に生成することができる。
【0068】
そして、このようにして生成された正確な3次元モデルデータを用いて干渉シミュレーションを行うことで、高精度なシミュレーションを迅速且つ効率的に行うことができる。
【0069】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【0070】
上例では、前記工作機械10としてNC旋盤を、前記撮像構造体としてワークWを保持したチャック13を一例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、前記工作機械10には、マシニングセンタなど各種の工作機械が含まれ、また、前記撮像構造体には、工具Tが装着された刃物台14の他、工具を保持した主軸やワークWが載置されたテーブルなど、工作機械10を構成する各種の構造体が含まれる。
【0071】
また、上例では、CCDカメラ21a,21bをZ軸に沿って配設し、CCDカメラ22a,22bをX軸に沿って配設し、CCDカメラ23a,23bをY軸に沿って配設したが、CCDカメラ21a,21bをY軸に沿って配設し、CCDカメラ22a,22bをZ軸に沿って配設し、CCDカメラ23a,23bをX軸に沿って配設しても良い。
【0072】
また、上例では、X軸,Y軸及びZ軸に沿ってそれぞれ2個、合計6個のCCDカメラを設けたが、これに限られるものではなく、まず、X軸,Y軸,Z軸のうちの適宜一つの軸に沿って2個のCCDカメラを設置し、これを他の2軸に沿うように順次移動させて、この2個のCCDカメラによってX軸,Y軸及びZ軸の3軸方向から前記構造体を撮像するように構成して良く、更には、1個のCCDカメラをX軸,Y軸及びZ軸に沿って移動可能にし、各軸に沿ったそれぞれ2箇所から前記構造体を撮像して、各軸に付きそれぞれ得られた2つの画像データを基に、前記撮像構造体の3次元モデルデータを生成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る3次元モデルデータ生成装置の概略構成を示したブロック図である。
【図2】図1における矢示A−A方向の側面図である。
【図3】本実施形態に係るモデルデータ生成部における一連の処理を示したフローチャートである。
【図4】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図5】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図6】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図7】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図8】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図9】3次元モデルデータの生成について説明するための説明図である。
【図10】3次元モデルデータのデータ構成を説明するための説明図である。
【図11】3次元モデルデータのデータ構成を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 3次元モデルデータ生成装置
10 工作機械
13 チャック
13a チャック本体
13b 把持爪
20 撮像装置
21 X軸撮像機構
21a,21b CCDカメラ
22 Y軸撮像機構
22a,22b CCDカメラ
23 Z軸撮像機構
23a,23b CCDカメラ
30 画像データ記憶部
31 モデルデータ生成部
32 モデルデータ記憶部
W ワーク
Claims (4)
- 相互に直交する少なくとも第1軸及び第2軸方向に被送り台を移動させることができるようになった工作機械を構成する構造体の3次元モデルデータを生成する装置であって、
前記構造体を撮像して画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段によって生成された画像データを基に、前記構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成するモデルデータ生成手段とを備えたことを特徴とする3次元モデルデータ生成装置。 - 相互に直交する少なくとも第1軸及び第2軸方向に被送り台を移動させることができるようになった工作機械を構成する構造体の3次元モデルデータを生成する装置であって、
それぞれ所定の間隔を隔てて設けられた2つの撮像部を備え、該各撮像部により前記構造体を撮像して2次元画像データをそれぞれ生成する第1、第2、及び第3の3つの撮像手段と、
前記第1、第2、第3の撮像手段によってそれぞれ生成された各2個の2次元画像データを基に、前記構造体の3次元形状を定義した形状データを少なくとも含んで構成される3次元モデルデータを生成するモデルデータ生成手段とを備えてなり、
前記第1の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第2軸、又は前記第1軸及び第2軸の双方と直交する第3軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第1軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成され、
前記第2の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第1軸又は第3軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第2軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成され、
前記第3の撮像手段は、前記2つの撮像部が前記第1軸又は第2軸に沿って配設されると共に、各撮像部が前記第3軸に沿った方向から前記構造体を撮像するように構成されてなることを特徴とする3次元モデルデータ生成装置。 - 前記工作機械を構成する複数の構造体に係る3次元モデルデータがそれぞれ相互に関連付けられて構成された前記工作機械全体の3次元モデルデータを予め記憶したモデルデータ記憶手段を更に備えて構成され、
前記モデルデータ生成手段は、前記第1、第2、第3の撮像手段により撮像された構造体について、それぞれ生成された2次元画像データを基に該撮像構造体の3次元モデルデータを生成するとともに、該撮像構造体が前記工作機械全体の3次元モデル上で位置すべき座標位置を算出し、算出された座標位置データ,前記撮像構造体の3次元モデルデータ及び前記モデルデータ記憶手段に格納された工作機械全体の3次元モデルデータを基に、該工作機械全体の3次元モデルデータを更新して、前記撮像構造体を含む工作機械全体の3次元モデルデータを生成するように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の3次元モデルデータ生成装置。 - 前記構造体の3次元モデルデータが、該構造体について設定された移動軸及び/又は回転軸に関する情報を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの3次元モデルデータ生成装置。
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