JP6736798B1 - 加工装置のためのワークの据え付け方法、ワーク据え付け支援システム、及び、ワーク据え付け支援プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
<第1実施形態>
<システム構成>
図1は、本発明の実施形態に係るワーク据え付け支援システム1の概略構成を示す。ワーク据え付け支援システム1は、加工装置10と、カメラ4と、第1追加カメラ4Aと、第2追加カメラ4Bと、画像処理装置200と、入力装置7と、ディスプレイ8を備える。加工装置10は、例えば、フライス加工が可能なマシニングセンタ(machining center)を含む。加工装置10は、数値制御装置100と、載置台2と、追加載置台2Aとを含む。ここで、追加載置台2Aは、加工装置10とは別に配置し、加工装置10と接続可能に構成してもよい。画像処理装置200は、プロセッサ5とメモリ6とを含む。画像処理装置200は、カメラ4、第1追加カメラ4A、及び、第2追加カメラ4Bからの映像を処理する専用の画像処理装置であってもよく、汎用のコンピュータであってもよい。画像処理装置200は、HDMI(登録商標)などの周知のカメラ入出力インタフェース201を介してカメラ4、第1追加カメラ4A、及び、第2追加カメラ4Bからの映像を取り込む。図1では、入力装置7とディスプレイ8とは、画像処理装置200と無線ネットワークNWで接続されたタッチパネルディスプレイで実現された例を示している。しかし、入力装置7とディスプレイ8とは、例えば、モニタとマウスのように別々の端末であってもよく、画像処理装置200とケーブルで接続されていてもよい。なお、入力装置7の信号を画像処理装置200に送信するインタフェースを第1通信インタフェース202と呼んでもよい。また、画像処理装置200を介して処理された映像、もしくは、カメラ入出力インタフェース201を介して画像処理装置200に取り込まれた映像をディスプレイ8に出力するインタフェースを映像出力インタフェース203と呼んでもよい。図1の例では、第1通信インタフェース202と映像出力インタフェース203とは無線通信インタフェースによって実現されている。プロセッサ5、メモリ6、カメラ入出力インタフェース201、第1通信インタフェース202、及び、映像出力インタフェース203はバス205を介して接続されている。
<ワークの据え付け方法>
図10は、第1実施形態に係るワークの据え付け方法を示すフローチャートである。当該方法では、ステップS1において、ユーザが、基準ワークRWを載置台2に載置し、基準ワークRWの姿勢がワーク基準姿勢となるように、基準ワークRWの姿勢を載置台2上で調整する。図11は、ステップS1の具体的な処理のフローチャートである。まず、ステップS101において、加工装置10の主軸9A(図1参照)に、ダイヤルゲージ101(図12〜図13参照)を取り付ける。ステップS102において、図12に示すように、加工プログラムではワーク座標系(加工装置10が加工プログラムを実行するために設定する座標系)のX−Y平面に平行な平面(X−Y基準面)上に位置すべきはずのY方向に離間した2点をダイヤルゲージ101で測定する。ダイヤルゲージ101は、これら2点のZ座標に対応する値を示す。この2点は、Y方向においてできるだけ離間していることが望ましい。もし、2点のダイヤルゲージ値が異なる場合(ステップS103でNo)、同じになるようにジャッキで調整する(ステップS103でYesとなるまでステップS104→S102→S103の処理を繰り返す)。ステップS101〜S104の処理によって、X方向から見たときの、X−Y平面とワーク座標系の原点を通るように平行移動したときのX−Y基準面とのなす角(ロール角)が実質的に0度となる。
<第1実施形態の変形例>
上述の方法において、計測合成画像ISにおいてワークWが占める第2画像領域IR2の境界と、複数のワーク基準線RL1〜RL3とが、実質的に平行になる、または、実質的に一致するように、ワークWの姿勢を調整するのは、ユーザが計測合成画像ISを視認しながら行われるため、正確に行うことは難しい。特に、第2画像領域IR2の境界と、複数のワーク基準線RL1〜RL3とが実質的に平行か否かを正確に判定することは容易ではない。したがって、この判定を機械学習によって行ってもよい。
<第1実施形態の作用及び効果>
第1実施形態に係るワーク据え付け支援システム1、1a及びワーク据え付け支援システム1、1aを利用したワーク据え付け方法は、姿勢がワーク基準姿勢となるように調整された基準ワークRWの複数の基準線位置を参照して、ワークWの姿勢を調整することができる。このため、工作物の姿勢を効率的に調整できる。
<第2実施形態>
本ワーク据え付け方法は、上述の加工装置10に限らず、他の加工装置においても適用可能である。図20は、第2実施形態に係るワーク据え付け支援システム11の概略構成を示す図である。第2実施形態では、加工装置10mは、フライス加工と旋削加工をともに行える加工装置である。載置台2mは、係止爪21〜24によって基準ワークRW及びワークWを固定する。載置台2mは、旋回中心軸Axを有し、旋回中心軸Axの周りに回動可能である。図20では、加工位置MPと段取位置APとが同一である例を示しているが、第1実施形態と同様、載置台2mは、基準ワークRW及びワークWが加工される加工位置MP、及び、加工位置MPから離間した段取位置APに移動可能であってもよい。係止爪21〜24は旋回中心軸Axの周りに90度ずつ回転した位置に順に時計回りに配置されている。つまり、旋回中心軸Axの軸方向から見て、旋回中心軸Axから係止爪21に向かう方向と、旋回中心軸Axから係止爪22に向かう方向とのなす角は90度である。旋回中心軸Axの軸方向から見て、旋回中心軸Axから係止爪22に向かう方向と、旋回中心軸Axから係止爪23に向かう方向とのなす角は90度である。旋回中心軸Axの軸方向から見て、旋回中心軸Axから係止爪23に向かう方向と、旋回中心軸Axから係止爪24に向かう方向とのなす角は90度である。旋回中心軸Axの軸方向から見て、旋回中心軸Axから係止爪24に向かう方向と、旋回中心軸Axから係止爪21に向かう方向とのなす角は90度である。カメラ4の光軸は、旋回中心軸Axに実質的に平行に向くように配置される。ワーク据え付け支援システム11において、ワーク据え付け支援システム1の構成から第1追加カメラ4A、及び、第2追加カメラ4Bが省略される。ただし、第1実施形態と同様、加工装置10mは、載置台2mと同一の形状及び機能を有する追加載置台2mAを備えてもよい。また、図20において図示されていないが、加工装置10mは、第1実施形態に示された位置計測センサ9を有し、画像処理装置200は、機械学習プログラム6mの機能を備えてもよい。第2実施形態の説明においては、第1実施形態と同じ構成、処理については同一の符号を使用して詳細な説明を省略する。また、本実施形態にて説明していない構成は、第1実施形態の構成と実質的に同一である。
<第2実施形態の作用及び効果>
第2実施形態に係るワーク据え付け支援システム11及びワーク据え付け支援システム11を利用したワーク据え付け方法は、4つ爪の載置台へのワークWの据え付けのような手間がかかるワークWの据え付けに対し、合成画像を利用して据え付け時間を短縮することができる。
Claims (15)
- 基準ワークを載置台に載置し、
前記基準ワークの姿勢がワーク基準姿勢となるように、前記基準ワークの姿勢を前記載置台上で調整し、
前記載置台を撮影するカメラの視点位置及び視線方向が、それぞれ、基準視点位置及び基準視線方向となる目標コンフィギュレーションに前記カメラを設定し、
前記目標コンフィギュレーションに設定された前記カメラによって撮影された、姿勢が調整された前記基準ワークを表示する基準画像を取得し、
前記基準画像において前記基準ワークが占める第1画像領域の境界に複数のワーク基準線を設定し、
前記複数のワーク基準線がそれぞれ位置する前記基準画像内の複数の位置を、複数のワーク基準線位置としてメモリに記憶し、
前記基準ワークの形状およびサイズと実質的に同じ形状およびサイズを有するワークを、前記基準ワークを取り外した前記載置台と、前記載置台と入れ替えて配置された、前記載置台と異なる追加載置台とのうちの一方の台の上に載置し、
前記目標コンフィギュレーションに設定された前記カメラによって撮影された、前記ワークを表示する計測画像を取得し、
プロセッサによって、前記複数のワーク基準線を前記計測画像に重畳した計測合成画像を、前記複数のワーク基準線が前記計測合成画像において前記複数のワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成し、
前記計測合成画像において前記ワークが占める第2画像領域の境界と、前記複数のワーク基準線とが、実質的に平行になる、または、実質的に一致するように、前記一方の台の上において前記ワークの姿勢を調整する、
加工装置のためのワークの据え付け方法。
- 前記載置台及び前記追加載置台は、前記加工装置によって前記ワークが加工される加工位置、及び、前記加工位置から離間した段取位置に移動可能であり、
前記カメラは、前記段取位置に移動した前記一方の台の上に載置された前記基準ワーク及び前記ワークのいずれかを撮影し、
前記ワークの姿勢は、前記段取位置に移動した、前記載置台または前記追加載置台上で調整される、
請求項1に記載のワークの据え付け方法。
- 前記ワーク基準姿勢となるように姿勢が調整された前記基準ワークが載置された前記載置台が前記加工位置に移動したとき、前記基準ワークの前記形状の複数の特徴点である複数の基準特徴点の全ての位置は、予め定められた許容範囲内に存在する、
請求項2に記載のワークの据え付け方法。
- 姿勢が調整された前記ワークが載置された前記一方の台を前記加工位置に移動し、
前記複数の基準特徴点にそれぞれ対応する、前記ワークの前記実質的に同じ形状の複数の特徴点である、複数の加工基準点の位置を前記加工装置の位置計測センサによって測定し、
前記加工装置によって、前記複数の加工基準点の位置が、それぞれ、前記許容範囲内に存在するかを判定する、
ことをさらに含む、請求項3に記載のワークの据え付け方法。
- 前記複数の加工基準点の全ての位置が前記許容範囲内に存在すると判定したとき、前記加工装置によって加工許可とする判定結果を出力して前記ワークを加工し、
前記複数の加工基準点のうちの少なくとも1つの位置が前記許容範囲内に存在しないと判定したとき、加工不許可とする判定結果を出力し、前記加工位置に移動した、前記ワークが載置された前記一方の台を前記段取位置に移動する、
ことをさらに含む、請求項4に記載のワークの据え付け方法。
- 前記基準ワークの姿勢及び前記ワークの姿勢は、前記加工装置が加工プログラムを実行するために設定する座標系の座標軸周りの回転角、または、前記載置台の旋回中心軸によって規定される、
請求項1から5のいずれかに記載のワークの据え付け方法。
- 前記ワーク基準線は、前記プロセッサによる画像処理によって求められた、前記第1画像領域の境界のエッジである、
請求項1から6のいずれかに記載のワークの据え付け方法。
- 前記ワーク基準線は直線または円である、
請求項1から6のいずれかに記載のワークの据え付け方法。
- 前記基準画像の背景において静止物体が占める第3画像領域の境界に複数のカメラ設定基準線を設定することをさらに含み、
前記複数のカメラ設定基準線がそれぞれ位置する前記基準画像内の複数の位置が、複数のカメラ設定基準線位置として前記メモリにさらに記憶され、
前記プロセッサによって、前記複数のカメラ設定基準線を前記計測画像に重畳した前記計測合成画像が、前記複数のカメラ設定基準線が前記計測合成画像において前記複数のカメラ設定基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成され、
前記計測合成画像において前記静止物体が占める第4画像領域の境界が前記複数のカメラ設定基準線と重なるように、前記カメラの前記視点位置及び前記視線方向が調整されることによって、前記目標コンフィギュレーションに前記カメラが設定される、
請求項1から8のいずれかに記載のワークの据え付け方法。
- 前記載置台を撮影する第1追加カメラの視点位置並びに視線方向が、それぞれ、前記基準視点位置とは異なる第1追加基準位置並びに前記基準視線方向と非平行な第1追加基準視線方向となる第1追加目標コンフィギュレーションに前記第1追加カメラを設定し、
前記載置台を撮影する第2追加カメラの視点位置並びに視線方向が、それぞれ、前記基準視点位置及び前記第1追加基準位置とは異なる第2追加基準位置、並びに、前記基準視線方向及び前記第1追加基準視線方向と非平行な第2追加基準視線方向となる第2追加目標コンフィギュレーションに前記第2追加カメラを設定し、
前記第1追加目標コンフィギュレーションに設定された前記第1追加カメラによって撮影された、姿勢が調整された前記基準ワークを表示する第1追加基準画像を取得し、
前記第2追加目標コンフィギュレーションに設定された前記第2追加カメラによって撮影された、姿勢が調整された前記基準ワークを表示する第2追加基準画像を取得し、
前記第1追加基準画像において前記基準ワークが占める第5画像領域の境界に複数の第1追加ワーク基準線を設定し、
前記第2追加基準画像において前記基準ワークが占める第6画像領域の境界に複数の第2追加ワーク基準線を設定し、
前記複数の第1追加ワーク基準線がそれぞれ位置する前記第1追加基準画像内の複数の位置を、複数の第1追加ワーク基準線位置として前記メモリに記憶し、
前記複数の第2追加ワーク基準線がそれぞれ位置する前記第2追加基準画像内の複数の位置を、複数の第2追加ワーク基準線位置として前記メモリに記憶し、
前記第1追加目標コンフィギュレーションに設定された前記第1追加カメラによって撮影された、前記ワークを表示する第1追加計測画像を取得し、
前記第2追加目標コンフィギュレーションに設定された前記第2追加カメラによって撮影された、前記ワークを表示する第2追加計測画像を取得し、
前記プロセッサによって、前記複数の第1追加ワーク基準線を前記第1追加計測画像に重畳した第1追加計測合成画像を、前記複数の第1追加ワーク基準線が前記第1追加計測合成画像において前記複数の第1追加ワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成し、
前記プロセッサによって、前記複数の第2追加ワーク基準線を前記第2追加計測画像に重畳した第2追加計測合成画像を、前記複数の第2追加ワーク基準線が前記第2追加計測合成画像において前記複数の第2追加ワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成し、
前記第1追加計測合成画像において前記ワークが占める第7画像領域の境界と、前記複数の第1追加ワーク基準線とが実質的に平行になる、または、実質的に一致するように、前記一方の台上において前記ワークの姿勢を調整し、
前記第2追加計測合成画像において前記ワークが占める第8画像領域の境界と、前記複数の第2追加ワーク基準線とが実質的に平行になる、または、実質的に一致するように、前記一方の台上において前記ワークの姿勢を調整する、
ことをさらに含む、請求項1から9に記載のワークの据え付け方法。
- 前記計測画像と前記複数のワーク基準線とを入力とし、前記判定結果、前記複数の加工基準点がそれぞれ前記許容範囲内に存在するか否かを判定した結果、及び、前記複数の加工基準点とそれぞれの前記許容範囲の中心値とのずれ量の少なくとも1つを出力とする教師データを用いて学習した機械学習モデルを用い、前記目標コンフィギュレーションに設定された前記カメラによって撮影された、前記基準ワークの形状およびサイズと実質的に同じ形状およびサイズを有する第1追加ワークを表示する第3追加計測画像から、前記第1追加ワークが載置された前記一方の台が前記加工位置に移動されたときに、前記複数の基準特徴点にそれぞれ対応する、前記第1追加ワークの前記実質的に同じ形状の複数の特徴点である、前記複数の第1追加加工基準点の全ての位置が前記許容範囲内に存在するか否かを判定する、ことをさらに含む、
請求項5に記載のワークの据え付け方法。
- 前記計測画像から検出されるエッジ、前記複数のワーク基準線位置の画像中心からのずれ量、前記カメラのレンズの焦点距離、前記カメラの歪曲収差パラメータの少なくとも1つをさらに入力とする前記教師データを用いて前記機械学習モデルが学習される、
請求項11に記載のワークの据え付け方法。
- 前記基準ワークを取り外した前記載置台と、前記載置台と入れ替えて配置された前記追加載置台のうちの他方の台に前記基準ワークの形状およびサイズと実質的に同じ形状およびサイズを有する第2追加ワークを載置し、
前記目標コンフィギュレーションに設定された前記カメラによって撮影された、前記第2追加ワークを表示する第4追加計測画像を取得し、
前記プロセッサによって、前記複数のワーク基準線を前記第4追加計測画像に重畳した第4追加計測合成画像を、前記複数のワーク基準線が前記第4追加計測合成画像において前記複数のワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成し、
前記第4追加計測合成画像において前記第2追加ワークが占める第9画像領域の境界と、前記複数のワーク基準線とが、実質的に平行になる、または、実質的に一致するように、前記他方の台上において前記第2追加ワークの姿勢を調整する、
請求項1から12のいずれかに記載のワークの据え付け方法。
- 基準ワークの形状およびサイズと実質的に同じ形状およびサイズを有するワークの姿勢と前記基準ワークの姿勢とを調整するために、前記基準ワークまたは前記ワークを択一的に載置するよう構成された載置台と、
前記載置台上の前記基準ワーク及び前記ワークを撮影するように構成されたカメラと、
前記カメラで撮影された、前記基準ワークの姿勢がワーク基準姿勢になるように調整された前記基準ワークを表示する基準画像において前記基準ワークが占める第1画像領域の境界に複数のワーク基準線を設定するための入力装置と、
前記複数のワーク基準線がそれぞれ位置する前記基準画像内の複数の位置を、複数のワーク基準線位置として記憶するように構成されたメモリと、
前記載置台上で前記ワークの姿勢が調整される際に前記カメラで撮影された前記ワークを表示する計測画像に前記複数のワーク基準線を重畳した計測合成画像を、前記複数のワーク基準線が前記計測合成画像において前記複数のワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成するように構成されたプロセッサと、
前記計測画像が撮影される際に前記計測合成画像を表示するように構成されたディスプレイと、
を備える、
ワーク据え付け支援システム。
- カメラの視点位置及び視線方向が、それぞれ、基準視点位置及び基準視線方向となる目標コンフィギュレーションに設定されたカメラによって撮影された、姿勢がワーク基準姿勢となるように調整された、載置台上の基準ワークを表示する基準画像を取得し、
前記基準画像において前記基準ワークが占める第1画像領域の境界に複数のワーク基準線を設定し、
前記複数のワーク基準線がそれぞれ位置する前記基準画像内の複数の位置を、複数のワーク基準線位置としてメモリに記憶させ、
前記目標コンフィギュレーションに設定された前記カメラによって撮影された、前記基準ワークを取り外した前記載置台と、前記載置台と入れ替えて配置された、前記載置台と異なる追加載置台のうちの一方の台の上に載置された、前記基準ワークの形状およびサイズと実質的に同じ形状およびサイズを有するワークを表示する計測画像を取得し、
前記複数のワーク基準線を前記計測画像に重畳した計測合成画像を、前記複数のワーク基準線が前記計測合成画像において前記複数のワーク基準線位置と同一の複数の位置にそれぞれ表示されるようにして生成し、
前記計測合成画像をディスプレイに表示させる、
処理をプロセッサに実行させるワーク据え付け支援プログラム。
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