JP6884932B1 - Machine Tools - Google Patents
Machine Tools Download PDFInfo
- Publication number
- JP6884932B1 JP6884932B1 JP2021021380A JP2021021380A JP6884932B1 JP 6884932 B1 JP6884932 B1 JP 6884932B1 JP 2021021380 A JP2021021380 A JP 2021021380A JP 2021021380 A JP2021021380 A JP 2021021380A JP 6884932 B1 JP6884932 B1 JP 6884932B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- image
- shutter
- imaging
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
- B23Q17/2452—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for measuring features or for detecting a condition of machine parts, tools or workpieces
- B23Q17/2457—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for measuring features or for detecting a condition of machine parts, tools or workpieces of tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards
- B23Q11/0891—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards arranged between the working area and the operator
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0904—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool before or after machining
- B23Q17/0909—Detection of broken tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
- B23Q3/15713—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Abstract
【課題】工具長によらず撮像画像のコントラストを確保でき、工具の形状検出を十分な精度で行えるようにする。【解決手段】工作機械は、複数の工具が収容される収容室10と、工具による機械加工が実行される加工室と、収容室10と加工室との隔壁に設けられた開口28を開閉するシャッタ30と、収容室10において交換対象の工具Txを支持する工具支持部22と、収容室10に配置された撮像部50と、シャッタ30に固定され、工具支持部22に支持された工具Txを照らす照明部52と、シャッタ30を工具Txの長手方向に移動させて開口28を開閉する開閉機構32と、を備える。工作機械は、シャッタ30と一体に照明部52を移動させ、工具Txを撮像する。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the contrast of a captured image regardless of the tool length and to detect the shape of a tool with sufficient accuracy. A machine tool opens and closes an accommodation chamber 10 in which a plurality of tools are accommodated, a processing chamber in which machining by tools is executed, and an opening 28 provided in a partition wall between the accommodation chamber 10 and the processing chamber. The shutter 30, the tool support portion 22 that supports the tool Tx to be replaced in the accommodation chamber 10, the imaging unit 50 arranged in the accommodation chamber 10, and the tool Tx fixed to the shutter 30 and supported by the tool support portion 22. 52 is provided, and an opening / closing mechanism 32 for moving the shutter 30 in the longitudinal direction of the tool Tx to open / close the opening 28. The machine tool moves the lighting unit 52 integrally with the shutter 30 to take an image of the tool Tx. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、工作機械における工具の検査技術に関する。 The present invention relates to a tool inspection technique in a machine tool.
工作機械には、回転するワークに対して工具を移動させるターニングセンタ、回転する工具をワークに対して移動させるマシニングセンタ、およびこれらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。工作機械には、ATC(Automatic Tool Changer)と呼ばれる工具交換装置が備えられ、機械加工の過程で複数種の工具を交換しながらワークが所望の形状に加工される。ATCは、工具収容部(マガジン等)と工具保持部(主軸等)との間で工具交換を実行する。 Machine tools include a turning center that moves a tool with respect to a rotating work, a machining center that moves a rotating tool with respect to a work, and a multi-tasking machine having these functions in combination. The machine tool is equipped with a tool changing device called an ATC (Automatic Tool Changer), and the work is machined into a desired shape while exchanging a plurality of types of tools in the machining process. The ATC executes tool exchange between the tool accommodating portion (magazine or the like) and the tool holding portion (spindle or the like).
このような工作機械では、使用後の工具に欠損や折損あるいは切屑の巻き付きなどの異常があった場合、その工具(以下「不良工具」ともいう)をそのまま次回の加工に使用することはできない。このため、工具の使用前後に刃形状をカメラにより撮像し、その使用前後の撮像画像に基づいて不良工具であるか否かを判定する技術が提案されている(特許文献1)。 In such a machine tool, if the used tool has an abnormality such as a chip, breakage, or wrapping of chips, the tool (hereinafter, also referred to as "defective tool") cannot be used as it is for the next machining. Therefore, a technique has been proposed in which the blade shape is imaged by a camera before and after the use of the tool, and whether or not the tool is defective is determined based on the captured images before and after the use of the tool (Patent Document 1).
工具検査においては、例えば工具の一方の側から照明をあて、他方の側に設置されたカメラで工具を撮像する。透過照明を利用することにより工具のシルエットを映し出し、そのシルエットに基づいて工具の輪郭を特定する。正常な輪郭形状が得られない場合、不良工具であると判定できる。 In the tool inspection, for example, lighting is applied from one side of the tool, and the tool is imaged by a camera installed on the other side. The silhouette of the tool is projected by using the transmitted lighting, and the contour of the tool is specified based on the silhouette. If a normal contour shape cannot be obtained, it can be determined that the tool is defective.
このような工具検査の精度は、撮像画像のコントラストに左右される。工具のシルエットが良好に得られる必要があり、そのために工具の撮像対象部(例えば刃元から刃先まで)に均一に光を当てなければならない。しかし、工具収容部に収容される工具の寸法は様々であるため、照明範囲に対して工具が大きすぎると、均一な照明は困難となる。一方、大きな工具に合わせて大きな照明装置を採用するのはコスト面で不利となる。 The accuracy of such tool inspection depends on the contrast of the captured image. It is necessary to obtain a good silhouette of the tool, and for this purpose, the image target portion of the tool (for example, from the cutting edge to the cutting edge) must be uniformly illuminated. However, since the dimensions of the tools accommodated in the tool accommodating portion vary, if the tools are too large for the illumination range, uniform illumination becomes difficult. On the other hand, it is disadvantageous in terms of cost to adopt a large lighting device in accordance with a large tool.
本発明のある態様は工作機械である。この工作機械は、複数の工具が収容される収容室と、工具による機械加工が実行される加工室と、収容室と加工室との隔壁に設けられた開口を開閉するシャッタと、収容室において交換対象の工具を支持する工具支持部と、収容室に配置された撮像部と、シャッタに固定され、工具支持部に支持された工具を照らす照明部と、シャッタを工具の長手方向に移動させて開口を開閉する開閉機構と、を備える。工作機械は、シャッタと一体に照明部を移動させ、工具を撮像する。 One aspect of the present invention is a machine tool. This machine tool has a storage chamber for accommodating a plurality of tools, a processing chamber for performing machining by tools, a shutter for opening and closing an opening provided in a partition wall between the storage chamber and the processing chamber, and a storage chamber. The tool support part that supports the tool to be replaced, the image pickup part arranged in the accommodation chamber, the lighting part that is fixed to the shutter and illuminates the tool supported by the tool support part, and the shutter is moved in the longitudinal direction of the tool. It is equipped with an opening / closing mechanism for opening / closing the opening. The machine tool moves the lighting unit integrally with the shutter to take an image of the tool.
本発明によれば、工具長によらず撮像画像のコントラストを確保でき、工具の形状検出を十分な精度で行うことができる。 According to the present invention, the contrast of the captured image can be ensured regardless of the tool length, and the shape of the tool can be detected with sufficient accuracy.
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の工作機械は、工具を適宜交換しながらワークを所望の形状に加工するマシニングセンタとして構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The machine tool of the present embodiment is configured as a machining center for machining a work into a desired shape while appropriately exchanging tools.
図1は、実施形態に係る工作機械の外観を表す斜視図である。工作機械1を正面からみて前後方向,左右方向,上下方向を、それぞれZ軸方向,X軸方向,Y軸方向とする。
工作機械1は、加工装置2および工具収容装置4を備える。これらの装置を覆うようにカバー6(装置筐体)が設けられる。カバー6の内方には、正面から向かって右側に加工室8が設けられ、左側に収容室10が設けられる。加工室8において加工装置2による機械加工が行われる。収容室10においては、工具収容装置4により複数の工具が収容され、また、図示しないATCによる工具交換が行われる(詳細後述)。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the machine tool according to the embodiment. When the
The
カバー6の右側面には操作盤12が設けられている。加工室8には画像処理装置14が接続される。ユーザは、画像処理装置14により工作機械1の作業状況を遠隔監視できる。画像処理装置14は、一般的なラップトップPC(Personal Computer)あるいはタブレット・コンピュータであってもよい。変形例においては、画像処理装置を加工室8の内部装置として構成してもよい。
An
図2は、工具収容装置4の内部構成を表す側面図である。本図は工作機械1の左側面図に対応するが、説明の便宜上、カバー6の左側面を取り除いた状態を示す。また、マガジン(後述)の一部が部分的に切り欠かれて表示されている。
FIG. 2 is a side view showing the internal configuration of the
工具収容装置4は、円盤式のマガジン20を有する。マガジン20の外周面に沿って複数のポット22が配設され、それぞれ工具Tを収納可能に構成されている。各ポット22が工具Tを同軸状に支持し、複数の工具がマガジン20の回転軸24を中心に放射状に支持されている。変形例においては、チェーン式その他のマガジンを採用してもよい。
The tool accommodating
マガジン20は、回転軸24を中心に回転し、交換対象となる工具Tをその前端位置(図2における右端位置)において水平に支持する。すなわち、マガジン20のポット22は、収容室10において交換対象となる工具T(「対象工具Tx」ともいう)を待機状態で支持する「工具支持部」として機能する。
The
収容室10と加工室8とを仕切る隔壁26には開口28が設けられ、開口28を開閉するためのシャッタ30が配設されている。また、シャッタ30を対象工具Txの長手方向に移動させて開口28を開閉する開閉機構32が設けられている。収容室10にはATC34が設けられる。ATC34は、収容室10にて待機状態で保持される工具T(「使用前工具Tp」ともいう)と、加工室8にて工具主軸(図示せず)に保持される工具T(「使用済工具Tu」ともいう)とを交換する。工具交換は、シャッタ30が開放された状態で行われる。
An
対象工具Txは、収容室10において交換対象として水平に支持される。対象工具Txには、工具交換直前の使用前工具Tpと、工具交換直後の使用済工具Tuが含まれる。本実施形態では、同一の工具について使用前工具Tpの画像と使用済工具Tuの画像を撮像する。それら使用前工具Tpの画像と使用済工具Tuの画像との対比に基づいて、使用済工具Tuの状態(不良工具であるか否か等)を判定する。その詳細については後述する。
The target tool Tx is horizontally supported as a replacement target in the
図3は、収容室10内の構成を模式的に表す斜視図である。図4は、収容室10と加工室8との境界部周辺を模式的に表す正面図である。
図3に示すように、対象工具Txは、収容室10において水平に支持される。シャッタ30は、開閉機構32により対象工具Txの長手方向に駆動され、開口28を開閉する。なお、対象工具Txの「長手方向」は、収容室10にて対象工具Txを支持するポット22の軸線に沿った方向であり「Z軸方向」に対応する。対象工具Txの「短手方向」は、長手方向と直角をなす方向であり「X軸方向」や「Y軸方向」を含む。開閉機構32は、ねじ送り機構33およびこれを駆動するサーボモータ35を含む。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration inside the
As shown in FIG. 3, the target tool Tx is supported horizontally in the
図4にも示すように、対象工具Txとシャッタ30との間の空間にATC34が配設されている。ATC34は、モータを内蔵する本体36と、モータの回転軸に取り付けられたアーム38を備える。アーム38は、回転軸に対して対称な形状を有し、その両端にそれぞれ把持部40を有する。把持部40は、固定爪42と可動爪44を含む。可動爪44を駆動することにより把持部40による把持動作を実現できる。
As shown in FIG. 4, the
ATC34には、アーム38を軸線方向へ移動させる並進機構と、アーム38を軸線周りに回転させる回転機構が設けられる。モータには、並進機構を駆動する第1モータと、回転機構を駆動する第2モータとが含まれる。このような機構そのものは公知であるため、その詳細な説明については省略する。
The
ATC34の非作動時には、図4に示すように、アーム38の長手方向を上下に向けた状態となる。それにより、シャッタ30が閉じた状態でATC34が収容室10に収まるようにしている。ATC34の作動時には、アーム38の軸線を挟んで一方の側(収容室10側)で使用前工具Tpが待機し、他方の側(加工室8側)で使用済工具Tuが待機する。このとき、シャッタ30が開放される。
When the
ATC34が作動すると、アーム38が回転することで一対の把持部40がそれぞれ使用前工具Tp、使用済工具Tuを把持する。このとき、アーム38は、一時的に開口28を跨ぐことになる。さらに並進機構および回転機構が駆動されることで、ポット22および工具主軸37に対して工具の離脱および装着がなされ、工具交換が実現される。このようなATCの作動そのものは公知であるため、その詳細な説明については省略する。
When the
対象工具Txの保持位置の上方にカメラ50が配置され、下方に照明装置52が配置される。カメラ50は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、CCD(Charge-Coupled Device)などのイメージセンサ(撮像素子)を備える。本実施形態におけるカメラ50は約工具情報格納部100万画素(1224×1024)の解像度を有する。また、カメラ50は1秒間に最大80枚の撮像画像を取得可能である。
The
照明装置52は、シャッタ30の下部に固定されている。照明装置52は「照明部」として機能し、対象工具Txを斜め下方から照らす。カメラ50は「撮像部」として機能し、斜め上方から対象工具Txを撮像する。カメラ50と照明装置52とが対象工具Txに対して反対側に配置される。照明装置52による透過照明により、カメラ50は、工具Tの輪郭位置を把握しやすい、コントラストの高い撮像画像を取得できる。
The
図3に戻り、対象工具Txの撮像対象部を一画面に収めることができるよう、カメラ50と対象工具Txとの距離(ワーキングディスタンス:以下「WD」とも表記する)が設定されている(図4参照)。なお、「撮像対象部」は、対象工具Txが不良工具となっているか否かを判定するために検査が必要な部分(「検査対象部」ともいう)を意味し、予め設定される。本実施形態では、対象工具Txにおいてポット22に支持される基端から刃先までを撮像対象部としている。変形例においては、刃元から刃先までを撮像対象部としてもよい。
Returning to FIG. 3, the distance between the
図4にも示すように、工具主軸37の回転軸Lt、ATC34の回転軸Lx、シャッタ30の移動方向、および工具交換の待機位置における対象工具Txの長手方向は、互いに平行(いずれもZ軸に対して平行)に設計されている。
As shown in FIG. 4, the rotation axis Lt of the
なお、図3および図4においては図示を省略するが、ATC34の本体36、開閉機構32、カメラ50等の各構造体が、収容室10内の壁面や梁など構造体に安定に固定されていることは言うまでもない。
Although not shown in FIGS. 3 and 4, each structure such as the
図5は、工作機械1および画像処理装置14のハードウェア構成図である。
工作機械1は、上述の加工装置2、工具収容装置4、ATC34のほか、加工制御装置60および操作制御装置62を含む。加工制御装置60は、数値制御装置として機能し、加工プログラムにしたがって加工装置2に制御信号を出力する。加工装置2は、加工制御装置60からの指示にしたがって工具主軸(図示せず)を駆動してワークを加工する。
FIG. 5 is a hardware configuration diagram of the
The
操作制御装置62は、操作盤12を含み、加工制御装置60を制御する。ATC34は、加工制御装置60からの交換指示にしたがって工具収容装置4から工具を取り出し、工具主軸に保持される使用済工具Tuと、工具収容装置4から取り出した使用前工具Tpとを交換する。
The
画像処理装置14は、主として、工具形状認識等の画像処理を行う。上述のように、画像処理装置14は操作制御装置62の一部として構成されてもよい。あるいは、画像処理装置14を含めた全体を「工作機械1」と称してもよい。
The
図6は、画像処理装置14の機能ブロック図である。
画像処理装置14の各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)および各種補助プロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
FIG. 6 is a functional block diagram of the
Each component of the
なお、操作制御装置62および加工制御装置60も、プロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され演算器に処理命令を供給するソフトウェアやプログラムを画像処理装置14とは別個のオペレーティングシステム上で実現される形態でもよい。
The
画像処理装置14は、ユーザインタフェース処理部70、データ処理部72、データ格納部74および通信部76を含む。
ユーザインタフェース処理部70は、ユーザからの操作を受け付けるほか、画像表示や音声出力など、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。通信部76は、操作制御装置62との通信を担当する。データ処理部72は、ユーザインタフェース処理部70により取得されたデータおよびデータ格納部74に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部72は、ユーザインタフェース処理部70、データ格納部74および通信部76のインタフェースとしても機能する。データ格納部74は、各種プログラムと設定データを格納する。
The
The user
ユーザインタフェース処理部70は、入力部80および出力部82を含む。
入力部80は、タッチパネルあるいはハンドル等のハードデバイスを介してユーザからの入力を受け付ける。出力部82は、画像表示あるいは音声出力を介して、ユーザに各種情報を提供する。出力部82は、報知部84を含む。報知部84は、交換対象となる工具の異常(不良工具が検出されたこと)など、所定の異常条件が成立したときにユーザに各種事象の発生を報知する(詳細後述)。
The user
The
通信部76は、操作制御装置62からデータを受信する受信部110と、操作制御装置62にデータおよびコマンドを送信する送信部112を含む。
The
データ処理部72は、移動制御部90、撮像処理部92、形状再現部94、工具管理部96および判定処理部98を含む。
移動制御部90は、開閉機構32を駆動制御してシャッタ30の開閉(つまり照明装置52の移動)を制御する。撮像処理部92は、カメラ50を制御して対象工具Txを撮像させる。形状再現部94は、撮像画像に基づいて対象工具Txの形状を示すデータである「工具形状データ」を生成する。工具管理部96は、対象工具Txごとに工具IDと工具形状データとを対応づけてデータ格納部74に登録する。
The
The
判定処理部98は、対象工具Txの撮像画像に基づき、あるいは、工具形状データに基づいて、対象工具Txに欠損や折損あるいは切屑の巻き付きなどの異常が生じていないか(不良工具であるか否か)を判定する。判定処理部98が対象工具Txの異常が判定されたとき、報知部84がユーザにその旨を報知する。判定処理部98は、操作制御装置62にその旨を操作盤12に表示させるよう指示してもよい。使用済工具Tuが不良工具であると判定された場合、工具管理部96は、その不良工具であるとの情報を工具IDに対応づけ、工具情報としてデータ格納部74に登録する。
The
データ格納部74は、工具情報格納部100および形状データ格納部102を含む。工具情報格納部100は、マガジン20に収納される各工具Tの情報(工具情報)を工具IDに対応づけて格納する。工具情報には、例えば工具の種類や形状、大きさ、長さなどの情報が含まれる。さらに、累計使用時間や累計使用回数などの情報を含めてもよい。データ格納部74はまた、撮像画像を一時記憶する。
The
工具情報格納部100は、工具交換がなされるごとに工具情報を更新する。上述のように対象工具Txが不良工具であると判定された場合には、工具情報としてその旨を追加する。工具管理部96は、その判定以降、不良工具にかかる工具Tの使用、つまりATC34により使用前工具Tpとして工具交換することを禁止する。
The tool
形状データ格納部102は、形状再現部94が生成した工具形状データを工具IDに対応づけて格納する。本実施形態では、工具交換前後に工具形状データが作成される。このため、各対象工具Txについて、使用前工具Tpの工具形状データ(以下「使用前工具形状データ」ともいう)と、使用済工具Tuの工具形状データ(以下「使用済工具形状データ」ともいう)とが、工具IDに対応づけて記憶される。判定処理部98は、同一の工具について使用前工具形状データと使用済工具形状データとを比較することで、使用済工具Tuが不良工具であるか否かを判定できる。
The shape
次に、工具の撮像方法について説明する。
図7は、撮像時における対象工具Txの照明方法を表す図である。図7(A)〜(C)は撮像過程を示す。各図の上段は側面視を示し、下段は平面視を示す。図中の二点鎖線は、照明により撮像画像のコントラストが良好となる領域(つまり撮像のために照明が良好な領域:以下「撮像推奨領域S」ともいう)を示す。
Next, a method of imaging the tool will be described.
FIG. 7 is a diagram showing an illumination method of the target tool Tx at the time of imaging. 7 (A) to 7 (C) show the imaging process. The upper part of each figure shows a side view, and the lower part shows a plan view. The alternate long and short dash line in the figure indicates a region where the contrast of the captured image is improved by illumination (that is, a region where the illumination is good for imaging: hereinafter also referred to as “recommended imaging region S”).
本実施形態では、所定の大きさの照明装置52を使用する。一方、上述のように、対象工具Txにおいてポット22に支持される基端から刃先までを撮像対象部Taとしている。このため、図7(A)に示すように、対象工具Txがある程度大きくなると、撮像対象部Taを撮像推奨領域Sに収めることができず、撮像対象部Taの全体にわたってコントラストが高い画像が得られない。そこで、照明装置52としてより大きなものを用いることも考えられるが、既に述べたようにコスト上昇につながる。
In this embodiment, a
そこで本実施形態では、開閉機構32によりシャッタ30を開閉駆動するとともに照明装置52を移動させ、対象工具Txを複数回撮像し、複数の撮像画像に基づいて撮像対象部Ta全体の形状を認識する方式を採用している。以下、複数の撮像画像のそれぞれにおける一部の領域、つまり対象工具Txの一部の画像を「部分画像」とよぶ。撮像処理部92は、照明装置52が移動されるとき、その移動前後および移動過程の少なくとも一方において対象工具Txの画像を複数回撮像し、複数枚の撮像画像を取得する。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、カメラ50は、シャッタ30が開方向に駆動されるとき(つまり開閉機構32の開作動によりシャッタ30が開方向に移動するとき)使用前工具Tpの画像を複数回撮像する。また、カメラ50は、シャッタ30が閉方向に駆動されるとき(つまり開閉機構32の閉作動によりシャッタ30が閉方向に移動するとき)使用済工具Tuの画像を複数回撮像する。使用前工具Tpの撮像はATC34による工具交換直前に実行され、使用済工具Tuの撮像はATC34による工具交換直後に実行される。
Specifically, the
すなわち、使用前工具Tpの撮像に関し、開閉機構32の開作動起点で撮像し(図7(A))、さらに開閉機構32の開作動中間点および開作動終点にて撮像する(図7(B),(C))。なお、ここでいう「開作動起点」はシャッタ30の閉状態に対応し、「開作動中間点」はシャッタ30の中間開放状態に対応し、「開作動終点」はシャッタ30の全開状態に対応する。「開作動中間点」は照明装置52の一時停止点であってもよいし、移動通過点であってもよい。照明の変化によるノイズの少ない画像を取得するためには一時停止点とするのが好ましい。「開作動終点」は照明装置52の閉移動起点でもある。なお、カメラ50の露光時間を絞ることで、照明装置52を開作動中間点にて一時停止することなく撮像してもよい。
That is, regarding the imaging of the pre-use tool Tp, an image is taken at the opening operation starting point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (A)), and further, an image is taken at the opening operation intermediate point and the opening operation end point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (B). ), (C)). The "open operation start point" here corresponds to the closed state of the
図7の例では、開閉機構32の開作動起点で1回撮像し(図7(A))、開閉機構32の開作動中間点でもう1回撮像し(図7(B))、開閉機構32の開作動終点でさらにもう1回撮像している(図7(C))。シャッタ30の開制御時に取得されるこれら3つの撮像画像うち1つ目の画像が第1使用前画像P1、2つ目の画像が第2使用前画像P2、3つ目の画像が第3使用前画像P3である。
In the example of FIG. 7, an image is taken once at the opening operation starting point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (A)), and another image is taken at the opening operation intermediate point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (B)). Another image is taken at the end point of the open operation of 32 (FIG. 7 (C)). Of these three captured images acquired when the
照明装置52が正面付近に位置するほどコントラストが高くなるため、各使用前画像において撮像推奨領域Sに対応する部分は異なる。第1使用前画像P1においては、撮像対象部Taの基端側寄り部分が撮像推奨領域Sに収まる。第2使用前画像P2においては、撮像対象部Taの中間部分が撮像推奨領域Sに収まる。第3使用前画像P3においては、撮像対象部Taの先端側寄り部分が撮像推奨領域Sに収まる。なお、前後の撮像間での照明装置52の移動量が撮像推奨領域Sの長さよりも小さいため、前後の使用前画像については撮像推奨領域Sが部分的にオーバラップする。
Since the contrast becomes higher as the
図8は、画像処理方法を表す図である。図8(A)は画像抽出方法を示し、図8(B)は画像合成方法を示す。
撮像処理部92は、使用前画像P1〜P3について、それぞれコントラストが相対的に高い部分画像を抽出し(図8(A))、抽出された複数の部分画像を合成して対象工具Txの全体画像を生成する(図8(B))。
FIG. 8 is a diagram showing an image processing method. FIG. 8A shows an image extraction method, and FIG. 8B shows an image composition method.
The
すなわち、撮像処理部92は、第1使用前画像P1について撮像推奨領域Sに収まる部分画像Pb1を抽出し、第2使用前画像P2について撮像推奨領域Sに収まる部分画像Pb2を抽出し、第3使用前画像P3について撮像推奨領域Sに収まる部分画像Pb3を抽出する(図8(A))。そして、これらの部分画像Pb1〜Pb3をつなげて合成することで、対象工具Txの全体画像Paを生成する(図8(B))。これにより、全体画像Paとしてコントラストが高い良質の画像を得ることができる。撮像処理部92は、この全体画像Paに基づいて使用前工具Tp(撮像対象部Ta)の輪郭を特定する。
That is, the
具体的には、撮像対象部Taの全体画像Paとして、照明装置52により映し出された対象工具Txのシルエットが表示される。撮像処理部92は、X軸方向に走査線を設定し、暗領域(対象工具Txが存在するシルエット領域)から明領域(対象工具Txが存在しない領域)の境界に位置する点をエッジ点として検出する。撮像処理部92は、走査線を一定のピッチにてずらしながら複数のエッジ点を検出し、これらのエッジ点をつなぐことで対象工具Txの輪郭を特定する。形状再現部94は、特定された輪郭に基づいて工具形状データ(使用前工具形状データ)を生成する。
Specifically, the silhouette of the target tool Tx projected by the
一方、使用済工具Tuの画像処理についても、撮像時におけるシャッタ30の駆動方向(つまり照明装置52の移動方向)が異なる点を除いては、使用前工具Tpの場合と同様である。使用済工具Tuの撮像処理は、使用前工具Tpとの工具交換処理に続けて実行される。 On the other hand, the image processing of the used tool Tu is the same as that of the pre-use tool Tp, except that the driving direction of the shutter 30 (that is, the moving direction of the lighting device 52) at the time of imaging is different. The imaging process of the used tool Tu is executed following the tool exchange process with the pre-use tool Tp.
すなわち、使用済工具Tuの撮像に関し、開閉機構32の閉作動起点で撮像し(図7(C))、さらに開閉機構32の閉作動中間点および閉作動終点にて撮像する(図7(B),(A))。なお、ここでいう「閉作動起点」はシャッタ30の全開状態に対応し、「閉作動中間点」はシャッタ30の中間閉鎖状態に対応し、「閉作動終点」はシャッタ30の閉状態に対応する。「閉作動中間点」は照明装置52の一時停止点であってもよいし、移動通過点であってもよい。照明の変化によるノイズの少ない画像を取得するためには一時停止点とするのが好ましい。「閉作動終点」は照明装置52の開移動起点でもある。
That is, regarding the imaging of the used tool Tu, the image is taken at the closing operation starting point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (C)), and further at the closing operation intermediate point and the closing operation end point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (B). ), (A)). The "closed operation start point" here corresponds to the fully open state of the
開閉機構32の閉作動起点で1回撮像し(図7(C))、開閉機構32の閉作動中間点でもう1回撮像し(図7(B))、開閉機構32の閉作動終点でさらにもう1回撮像する(図7(A))。シャッタ30の閉制御時に取得されるこれら3つの撮像画像うち1つ目の画像が第1使用済画像、2つ目の画像が第2使用済画像、3つ目の画像が第3使用済画像である。
An image is taken once at the closing operation starting point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (C)), another image is taken at the closing operation intermediate point of the opening / closing mechanism 32 (FIG. 7 (B)), and at the closing operation end point of the opening /
なお、使用済工具Tuの画像処理方法(画像抽出方法、画像合成方法)は、使用前工具Tpの場合と同様である。各使用済画像においてコントラストの高い部分画像を抽出し、それらの部分画像を合成して全体画像を得る。その詳細な説明については省略する。撮像処理部92は、その全体画像に基づいて使用済工具Tu(撮像対象部Ta)の輪郭を特定する。形状再現部94は、特定された輪郭に基づいて工具形状データ(使用済工具形状データ)を生成する。
The image processing method (image extraction method, image composition method) of the used tool Tu is the same as that of the pre-use tool Tp. A high-contrast partial image is extracted from each used image, and the partial images are combined to obtain an entire image. The detailed description thereof will be omitted. The
判定処理部98は、同一の工具について使用前工具形状データと使用済工具形状データとを比較する。判定処理部98は、使用前工具形状と使用済工具形状の類似度、特に、輪郭の類似度が所定値以下となっているとき、対象工具Txに欠損等が発生している、つまり対象工具Txが不良工具になっていると判定する。このとき、報知部84は、ユーザに不良工具が検出されたことを示すアラート画面を表示させる。あるいは、ブザー音などの音声を発生させてもよい。
The
図9は、使用前工具形状データ取得処理の処理過程を表すフローチャートである。
本処理は、工具交換に先立ち、使用前工具Tpが収容室10において待機状態で水平に保持されたことを契機に実行される。このとき、シャッタ30は閉状態であり、照明装置52は開移動起点にある。
FIG. 9 is a flowchart showing the processing process of the pre-use tool shape data acquisition process.
This process is executed when the pre-use tool Tp is held horizontally in the
撮像処理部92は、本処理に先立って予め定める工具交換禁止フラグをオンにする(S10)。使用前工具Tpの撮像中にATC34による工具交換がなされることを禁止するものである。続いて、カメラ50により使用前工具Tpを撮像する(S11)。このとき取得された画像は、第1使用前画像P1として記憶される。続いて、移動制御部90が開閉機構32を作動させてシャッタ30を開方向へ移動させる(S12)。それにより照明装置52が次の照明位置に到達すると(S14のY)、シャッタ30を一時停止させる(S16)。撮像処理部92は、カメラ50により使用前工具Tpを撮像する(S18)。このとき取得された画像は、第2使用前画像P2として記憶される。
The image
設定回数の撮像が完了するまでは(S20のN)、S12〜S18の処理が繰り返される。本実施形態では、設定回数が3回とされており、第3使用前画像P3が取得されれば撮像完了となるが、工具の長さによってその設定回数を変更してもよい。設定回数の撮像が完了すると(S20のY)、工具交換禁止フラグをオフにする(S22)。この撮像完了をもって、ATC34による工具交換を許可するものである。言い換えれば、工具交換禁止フラグがオンにされている間に使用前工具Tpに対する撮像処理が実行される。
The processes of S12 to S18 are repeated until the set number of imaging is completed (N in S20). In the present embodiment, the number of times of setting is set to 3, and if the third pre-use image P3 is acquired, the imaging is completed, but the number of times of setting may be changed depending on the length of the tool. When the set number of imaging is completed (Y in S20), the tool change prohibition flag is turned off (S22). Upon completion of this imaging, the tool change by the
撮像処理部92は、上述した複数の使用前画像P1〜P3のそれぞれからコントラストが高い部分画像Pb1〜Pb3を抽出し(S24)、これらを合成することで全体画像Paを生成する(S26)。形状再現部94は、全体画像Paに基づいて使用前工具形状データを生成する(S28)。工具管理部96は、この使用前工具形状データを工具IDに対応づけて形状データ格納部102に格納させる(S30)。この使用前工具形状データは、後述する工具検査のために使用される。
The image
図10は、工具検査処理の処理過程を表すフローチャートである。
本処理は、工具交換後の工具収納に先立ち、収容室10において使用済工具Tuが待機状態で水平に保持されたことを契機に実行される。このとき、シャッタ30は全開状態であり、照明装置52は閉移動起点にある。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing process of the tool inspection process.
This process is executed when the used tool Tu is held horizontally in the
撮像処理部92は、カメラ50により使用済工具Tuを撮像する(S40)。このとき取得された画像は、第1使用済画像として記憶される。続いて、移動制御部90が開閉機構32を作動させてシャッタ30を閉方向へ移動させる(S42)。それにより照明装置52が次の照明位置に到達すると(S44のY)、シャッタ30を一時停止させる(S46)。撮像処理部92は、カメラ50により使用済工具Tuを撮像する(S48)。このとき取得された画像は、第2使用済画像として記憶される。
The image
設定回数の撮像が完了するまでは(S50のN)、S42〜S48の処理が繰り返される。本実施形態では、設定回数が3回とされており、第3使用済画像が取得されれば撮像完了となるが、工具の長さによってその設定回数を変更してもよい。設定回数の撮像が完了すると(S50のY)、撮像処理部92は、上述した複数の使用済画像のそれぞれからコントラストが高い部分画像を抽出し(S52)、これらを合成することで全体画像を生成する(S54)。形状再現部94は、その全体画像に基づいて使用済工具形状データを生成する(S56)。工具管理部96は、この使用済工具形状データを形状データ格納部102に一時記憶する(S58)。
The processes of S42 to S48 are repeated until the set number of imaging is completed (N in S50). In the present embodiment, the number of times of setting is three, and when the third used image is acquired, the imaging is completed, but the number of times of setting may be changed depending on the length of the tool. When the set number of imaging is completed (Y in S50), the
判定処理部98は、この使用済工具形状データと工具IDが同じ使用前工具形状データを読み出し(S60)、それらの工具形状データを比較する(S62)。すなわち、同一の工具について使用前工具形状と使用済工具形状とを比較する。このとき、使用済工具形状と使用前工具形状との類似度が所定値以下の不良工具であれば(S64のY)、報知部84にその旨を報知させる(S66)。すなわち、報知部84がアラート画面を表示させる。不良工具でなければ(S64のN)、S66の処理をスキップする。
The
本実施形態では、工具交換後に不良工具と判定された使用済工具Tuについてもマガジン20に収納するが、所定のメンテナンスが行われるまでその工具を使用禁止とする。その工具が使用禁止であるとの情報は工具IDに対応づけて記憶される。
In the present embodiment, the used tool Tu, which is determined to be a defective tool after the tool is replaced, is also stored in the
工具には一般に、その品質を確保するために使用回数や使用時間(「品質保証パラメータ」ともいう)の上限値が決められている。その品質保証パラメータが上限値を超えた工具は使用禁止とされ、別途用意されマガジン20に収納された同種の工具(サブ工具)が使用される。それにより、加工装置2による量産プロセスを阻害しないようにする。本実施形態では、品質保証パラメータが上限値を超えなくとも、不良工具が検出された場合には、該当する工具を使用禁止として管理しつつサブ工具を使用する。
In general, a tool has an upper limit of the number of times of use and the time of use (also referred to as "quality assurance parameter") in order to ensure its quality. Tools whose quality assurance parameters exceed the upper limit are prohibited from use, and tools of the same type (sub-tools) prepared separately and stored in the
以上、実施形態に基づいて工作機械1について説明した。
本実施形態では、シャッタ30に照明装置52を固定し、シャッタ30の開閉作動とともに照明装置52を対象工具Txの長手方向に移動させて複数回撮像を行うようにした。このため、照明装置52として大きく高価なものを採用する必要がない。すなわち、本実施形態によれば、コストを抑えつつ、工具長によらず撮像画像のコントラストを確保でき、工具の形状検出を十分な精度をもって行うことができる。
The
In the present embodiment, the
工具検査処理はシャッタ30が閉じた状態で行われるので、その間、加工装置2において新たな機械加工を実行できる。すなわち、加工処理中に画像処理ができるため、各処理がお互いに邪魔にならないといった利点もある。
Since the tool inspection process is performed with the
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment or modification, and the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist. Various inventions may be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments and modifications. In addition, some components may be deleted from all the components shown in the above embodiments and modifications.
上記実施形態では、対象工具Txにおける撮像対象部Taを3回撮像して合成することにより、コントラストの高い全体画像を取得する構成を例示した。つまり、対象工具Txの長さにかかわらず照明装置52を移動させ、カメラ50による撮像回数を複数回とした。このため、対象工具Txが短い場合には、撮像が空振りとなる可能性がある。
In the above embodiment, a configuration in which a high-contrast overall image is acquired by imaging and synthesizing the image pickup target portion Ta of the target tool Tx three times is illustrated. That is, the
変形例においては、撮像対象部Taが撮像推奨領域Sに収まる程度に短い場合、カメラ50による撮像回数を1回としてもよい。すなわち、使用前工具Tpについては照明装置52の開移動起点にて1回の撮像に留めてもよい。使用済工具Tuについては照明装置52の閉移動終点にて1回の撮像に留めてもよい。
In the modified example, when the imaging target portion Ta is short enough to fit in the recommended imaging region S, the number of imagings by the
工具の長さ情報は、工具IDに対応づけて工具情報格納部100に格納されている。移動制御部90は、対象工具Txに対応する工具情報を読み出し、その工具長さが第1基準値以下である場合に撮像回数を1回に留めてもよい。「第1基準値」は、撮像推奨領域Sの長さとしてもよいし、それ以下としてもよい(図7参照)。
The tool length information is stored in the tool
また、2回の撮像で撮像対象部Taの各部が撮像推奨領域Sに収まる場合、撮像回数を2回としてもよい。その場合、使用前工具Tpについては、照明装置52の開移動起点と開移動終点で撮像を行えばよい。また、使用済工具Tuについては、照明装置52の閉移動起点と閉移動終点で撮像を行えばよい。
Further, when each part of the image pickup target part Ta fits in the image pickup recommended area S by two times of imaging, the number of times of imaging may be set to two times. In that case, the pre-use tool Tp may be imaged at the opening movement starting point and the opening movement end point of the
逆に、3回の撮像では一部が撮像推奨領域Sに収まらない程度に撮像対象部Taが長い場合、撮像回数を3回以上としてもよい。移動制御部90は、対象工具Txの長さ(撮像対象部Taの長さ)に応じてシャッタ30の停止回数を設定してもよい。撮像処理部92は、照明装置52の移動が停止するごとに対象工具Txを撮像してもよい。
On the contrary, if the imaging target portion Ta is so long that a part of the three imaging images does not fit in the recommended imaging region S, the number of imaging times may be three or more. The
上記実施形態では、照明装置52の移動中間点でシャッタ30を一時停止し、照明装置52を停止させた状態で対象工具Txを撮像する構成を例示した。変形例においては、照明装置52の移動中間点でシャッタ30の開閉速度(つまり照明装置52の移動速度)を低下させて対象工具Txを撮像してもよい。つまり、照明装置52を低速で移動させながら撮像を行ってもよい。
In the above embodiment, the
その場合、シャッタ速度に基づいて複数回(多数回)撮像してもよい。複数の撮像画像(画像1〜n)について、それぞれ複数の領域(領域1〜m)を同じように設定し、各領域を部分画像として取得してもよい。そして、複数の画像1〜nにそれぞれ含まれる部分画像の中から各領域1〜mについて最もコントラストが高い部分画像を抽出し、抽出された部分画像を合成して全体画像としてもよい。
In that case, the image may be taken a plurality of times (many times) based on the shutter speed. For each of the plurality of captured images (
図11は、変形例にかかる照明および撮像方法を表す図である。図11(A)および(B)は撮像過程を示す。図中の一点鎖線はカメラ50による撮像領域Spを示し、二点鎖線は照明装置52により高いコントラストが得られる撮像推奨領域Sを示す。
FIG. 11 is a diagram showing an illumination and an imaging method according to a modified example. 11 (A) and 11 (B) show the imaging process. The alternate long and short dash line in the figure indicates the imaging region Sp by the
上記実施形態では述べなかったが、図11(A)に示すように、対象工具Txは、ポット22に支持されるホルダThと、ホルダThに同軸状に取り付けられる刃Tbを含む。ホルダThからの刃Tbの突出長さをオーバーハングloという。カメラ50は、その撮像領域Spに対象工具Txの全体を収めることができる程度の画角を有する。
Although not described in the above embodiment, as shown in FIG. 11A, the target tool Tx includes a holder Th supported by the
本変形例では、使用前工具について、シャッタ30が開方向に移動を開始してから所定距離x1移動した後にカメラ50が1回目の撮像を行う(図11(A))。その後、シャッタ30の移動距離が所定距離x2移動した後にカメラ50が2回目の撮像を行う。距離x1は、撮像推奨領域Sに少なくともホルダThの先端位置(つまり刃Tbが突出する基端位置)が含まれるように設定される。距離x2は、対象工具Txの刃部の長さ(より詳細にはオーバーハングlo)の半分以上の大きさが設定される。
In this modification, the
そして、上記実施形態と同様に、これら2回の撮像で得られた各撮像画像について撮像推奨領域Sに対応する部分画像を取得し、それらをつなげて合成することで刃部およびその周辺の画像を生成する。本変形例によれば、対象工具Txの刃部(刃Tbの露出部)に重点をおいてコントラストの高い良質の画像を得ることができる。 Then, as in the above embodiment, the partial images corresponding to the recommended imaging region S are acquired for each of the captured images obtained by these two imagings, and they are connected and combined to form an image of the blade portion and its surroundings. To generate. According to this modification, it is possible to obtain a high-quality image with high contrast by focusing on the blade portion (exposed portion of the blade Tb) of the target tool Tx.
なお、本変形例では、使用前工具について例示したが、使用済工具についても同様に良質の画像を得ることができる。その場合、カメラ50は、交換直後の使用済工具の画像をシャッタ30が閉方向に移動するときに撮像する。シャッタ20が閉方向に移動を開始する前、又は閉方向に所定距離移動した後に1回目の撮像を行う。このとき、撮像推奨領域Sに少なくとも刃Tbの先端位置が含まれるようにする。カメラ50は、1回目の撮像をした後、シャッタ30の移動距離が工具の刃部の長さの半分以上(つまりオーバーハング以上)移動した後に2回目の撮像を行う。
In this modification, the pre-use tool is illustrated, but a good quality image can be obtained for the used tool as well. In that case, the
そして、これら2回の撮像で得られた各撮像画像について撮像推奨領域Sに対応する部分画像を取得し、それらをつなげて合成することで刃部およびその周辺の画像を生成することができる。 Then, for each of the captured images obtained by these two imagings, a partial image corresponding to the recommended imaging region S is acquired, and by connecting and synthesizing them, an image of the blade portion and its surroundings can be generated.
他の変形例においては、同一の工具に関し、シャッタ30が開く前(動く前)にその使用前工具について第1の撮像(使用前撮像)をし、その使用済工具についての交換後、シャッタ30が閉まった後に第2の撮像(使用後撮像)をしてもよい。ここで、使用前撮像による画像を「使用前撮像画像」、使用後撮像による画像を「使用後撮像画像」ともいう。この場合、使用後撮像画像に使用前撮像画像と同様に工具が含まれるか否かにより対象工具Txの折損有無を検知してもよい。すなわち、同様に工具が含まれない場合に折損検知としてもよい。シャッタ30とともに照明装置52が移動することで、加工室8からのミストなどの照明装置52への付着を低減できる。
In another modification, for the same tool, the
上記実施形態ではカメラ50を固定し、照明装置52を移動させて対象工具Txを複数回撮像する構成を例示した。変形例においては、カメラ50および照明装置52の双方を移動させて対象工具Txを複数回撮像してもよい。カメラ50と照明装置52とを対象工具Txに対して常にちょうど反対側に配置することで、よりコントラストの高い高品質な画像を取得できる。その場合、カメラ50を対象工具Txの長手方向に移動させるための移動機構を設ける。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記実施形態では、判定処理部98が対象工具Txの不良を判定する構成を例示した。変形例においては、使用前工具Tpおよび使用済工具Tuについて形状再現部94が生成した工具形状データを、出力部82により対比可能に描画表示させてもよい。ユーザがそれら使用前後の工具形状を目視により比較することで対象工具Txが不良工具であるか否かを判定してもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記実施形態では、各対象工具Txについて工具交換前後(つまり機械加工の前後)において撮像を行い、工具形状データを生成した。そして、それぞれの工具について使用前工具形状データと使用済工具形状データとを比較することで、欠損等の異常がないかどうかを判定した。変形例においては、工具形状データ(工具輪郭データ)を生成することなく、工具画像そのものを使用して不良工具の判定処理を行ってもよい。すなわち、各対象工具Txについて使用前工具画像と使用済工具画像とを比較することで、使用済工具Tuが不良工具であるか否かを判定してもよい。 In the above embodiment, each target tool Tx is imaged before and after tool replacement (that is, before and after machining) to generate tool shape data. Then, by comparing the pre-use tool shape data and the used tool shape data for each tool, it was determined whether or not there was an abnormality such as a defect. In the modified example, the defective tool may be determined by using the tool image itself without generating the tool shape data (tool contour data). That is, it may be determined whether or not the used tool Tu is a defective tool by comparing the pre-use tool image and the used tool image for each target tool Tx.
上記実施形態では、各対象工具Txを機械加工の直前および直後で撮像し、それらの画像に基づいて使用済工具Tuの状態(不良工具であるか否か)を判定した。つまり、使用直前の撮像画像を「参照画像」として判定の基準に用いる例を示した。変形例においては、工具の初回使用開始前の工具登録時に基本データとして参照画像を格納してもよい。ただし、照明の状態などの撮像環境を同等にしてより正確な形状検出(形状比較)を行うためには、機械加工の直前の画像と直後の画像とを比較するのが好ましい。 In the above embodiment, each target tool Tx is imaged immediately before and after machining, and the state of the used tool Tu (whether or not it is a defective tool) is determined based on those images. That is, an example is shown in which the captured image immediately before use is used as a "reference image" as a criterion for judgment. In the modified example, the reference image may be stored as basic data at the time of tool registration before the start of the first use of the tool. However, in order to perform more accurate shape detection (shape comparison) by making the imaging environment such as the lighting state the same, it is preferable to compare the image immediately before machining and the image immediately after machining.
上記実施形態では、撮像部(カメラ50)を対象工具Txの上方に配置し、照明部(照明装置52)を対象工具Txの下方に配置する例を示した。変形例においては逆に、撮像部を対象工具Txの下方に配置し、照明部を対象工具Txの上方に配置してもよい。カメラのレンズの汚染防止の観点からは、上記実施形態の配置が好ましい。カメラを対象工具の下方に配置すると、例えばその対象工具が使用済工具であった場合、その使用済工具からクーラントが滴り、カメラのレンズを汚染する可能性があるためである。上記実施形態によればこのような懸念がない。 In the above embodiment, an example is shown in which the imaging unit (camera 50) is arranged above the target tool Tx and the lighting unit (illuminating device 52) is arranged below the target tool Tx. On the contrary, in the modified example, the imaging unit may be arranged below the target tool Tx, and the illumination unit may be arranged above the target tool Tx. From the viewpoint of preventing contamination of the camera lens, the arrangement of the above embodiment is preferable. This is because if the camera is placed below the target tool, for example, if the target tool is a used tool, coolant may drip from the used tool and contaminate the camera lens. According to the above embodiment, there is no such concern.
上記実施形態では、マガジン20のポット22を「工具支持部」とし、収容室10において対象工具Txを待機状態で支持する構成を例示した。変形例においては、ATC34(より詳細にはアーム38)を「工具支持部」として機能させてもよい。すなわち、ATCにより工具交換前又は工具交換後の対象工具を支持した状態で、シャッタによる照明部の移動および撮像部による撮像処理を行ってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、「工具搬送部」としてATC34を例示したが、工具交換機能を有することなく、加工室と収容室との間で工具を搬送する工具搬送機構を設けてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、工作機械1としてマシニングセンタを例示したが、上記工具の検査技術をターニングセンタや複合加工機にも適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the machining center is illustrated as the
1 工作機械、2 加工装置、4 工具収容装置、6 カバー、8 加工室、10 収容室、12 操作盤、14 画像処理装置、20 マガジン、22 ポット、26 隔壁、28 開口、30 シャッタ、32 開閉機構、33 ねじ送り機構、34 ATC、35 サーボモータ、38 アーム、40 把持部、50 カメラ、52 照明装置、60 加工制御装置、62 操作制御装置、70 ユーザインタフェース処理部、72 データ処理部、74 データ格納部、76 通信部、80 入力部、82 出力部、84 報知部、90 移動制御部、92 撮像処理部、94 形状再現部、96 工具管理部、98 判定処理部、100 工具情報格納部、102 形状データ格納部、Pa 全体画像、Pb1 部分画像、Pb2 部分画像、Pb3 部分画像、S 撮像推奨領域、T 工具、Ta 撮像対象部、Tp 使用前工具、Tu 使用済工具、Tx 対象工具。 1 Machinery, 2 Machining equipment, 4 Tool accommodating equipment, 6 Covers, 8 Machining chambers, 10 Accommodating chambers, 12 Operation panel, 14 Image processing equipment, 20 Magazines, 22 pots, 26 partition walls, 28 openings, 30 shutters, 32 opening and closing Mechanism, 33 screw feed mechanism, 34 ATC, 35 servo motor, 38 arm, 40 grip part, 50 camera, 52 lighting device, 60 processing control device, 62 operation control device, 70 user interface processing unit, 72 data processing unit, 74 Data storage unit, 76 communication unit, 80 input unit, 82 output unit, 84 notification unit, 90 movement control unit, 92 imaging processing unit, 94 shape reproduction unit, 96 tool management unit, 98 judgment processing unit, 100 tool information storage unit , 102 Shape data storage unit, Pa whole image, Pb1 partial image, Pb2 partial image, Pb3 partial image, S imaging recommended area, T tool, Ta imaging target part, Tp pre-use tool, Tu used tool, Tx target tool.
Claims (10)
工具による機械加工が実行される加工室と、
前記収容室と前記加工室との隔壁に設けられた開口を開閉するシャッタと、
前記収容室において交換対象の工具を支持する工具支持部と、
前記収容室に配置された撮像部と、
前記シャッタに固定され、前記工具支持部に支持された工具を照らす照明部と、
前記シャッタを前記工具の長手方向に移動させて前記開口を開閉する開閉機構と、
を備え、
前記シャッタと一体に前記照明部を移動させ、前記工具を撮像する、工作機械。 A storage room that accommodates multiple tools and
A processing room where machining with tools is executed, and
A shutter that opens and closes an opening provided in a partition wall between the storage chamber and the processing chamber,
A tool support portion that supports the tool to be replaced in the storage chamber,
An imaging unit arranged in the containment chamber and
An illumination unit fixed to the shutter and illuminating the tool supported by the tool support unit,
An opening / closing mechanism that opens and closes the opening by moving the shutter in the longitudinal direction of the tool.
With
A machine tool that moves the lighting unit integrally with the shutter to image the tool.
撮像された画像に基づいて所定の処理を実行する撮像処理部と、
を備え、
前記撮像処理部は、
同一の工具について複数回撮像して得られた複数の画像について、それぞれコントラストが相対的に高い部分画像を抽出し、
抽出された複数の部分画像を合成して前記工具の全体画像を生成する、請求項3に記載の工作機械。 A data storage unit that stores captured images and
An image pickup processing unit that executes a predetermined process based on the captured image, and
With
The image pickup processing unit
For multiple images obtained by imaging the same tool multiple times, partial images with relatively high contrast are extracted.
The machine tool according to claim 3, wherein a plurality of extracted partial images are combined to generate an entire image of the tool.
前記撮像部は、1回目の撮像をした後、前記シャッタの移動距離が前記工具の刃部の長さの半分以上移動した後に2回目の撮像を行う、請求項3又は4に記載の工作機械。 The imaging unit captures an image of the pre-use tool immediately before replacement when the shutter moves in the opening direction.
The machine tool according to claim 3 or 4, wherein the imaging unit performs the second imaging after the first imaging is performed and the moving distance of the shutter moves by half or more of the length of the blade portion of the tool. ..
前記判定処理部は、前記使用済工具の画像と、前記使用済工具と同一の工具について予め取得した参照画像とに基づいて前記使用済工具の状態を判定する、請求項7に記載の工作機械。 Further provided with a determination processing unit that executes a predetermined determination process based on the captured image,
The machine tool according to claim 7, wherein the determination processing unit determines the state of the used tool based on an image of the used tool and a reference image acquired in advance for the same tool as the used tool. ..
前記撮像部は、交換直前の使用前工具の画像を前記シャッタが開方向に移動するときに複数回撮像する一方、交換直後の使用済工具の画像を前記シャッタが閉方向に移動するときに複数回撮像し、
前記判定処理部は、前記使用済工具の画像と、前記使用済工具と同一の工具について撮像された使用前工具の画像とに基づいて前記使用済工具の状態を判定する、請求項3又は4に記載の工作機械。 Further provided with a determination processing unit that executes a predetermined determination process based on the captured image,
The imaging unit captures an image of the pre-use tool immediately before replacement a plurality of times when the shutter moves in the opening direction, and a plurality of images of the used tool immediately after replacement when the shutter moves in the closing direction. Imaged once,
The determination processing unit determines the state of the used tool based on the image of the used tool and the image of the pre-use tool imaged for the same tool as the used tool, claim 3 or 4. Machine tools listed in.
工具による機械加工が実行される加工室と、
前記収容室と前記加工室との隔壁に設けられた開口を開閉するシャッタと、
前記収容室において交換対象の工具を支持する工具支持部と、
前記収容室に配置された撮像部と、
前記シャッタに固定され、前記工具支持部に支持された工具を照らす照明部と、
前記シャッタを前記工具の長手方向に移動させて前記開口を開閉する開閉機構と、
を備える、工作機械。 A storage room that accommodates multiple tools and
A processing room where machining with tools is executed, and
A shutter that opens and closes an opening provided in a partition wall between the storage chamber and the processing chamber,
A tool support portion that supports the tool to be replaced in the storage chamber,
An imaging unit arranged in the containment chamber and
An illumination unit fixed to the shutter and illuminating the tool supported by the tool support unit,
An opening / closing mechanism that opens and closes the opening by moving the shutter in the longitudinal direction of the tool.
A machine tool.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021021380A JP6884932B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Machine Tools |
PCT/JP2021/039976 WO2022172520A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-10-29 | Machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021021380A JP6884932B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Machine Tools |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6884932B1 true JP6884932B1 (en) | 2021-06-09 |
JP2022123916A JP2022123916A (en) | 2022-08-25 |
Family
ID=76218219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021021380A Active JP6884932B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Machine Tools |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6884932B1 (en) |
WO (1) | WO2022172520A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09192983A (en) * | 1996-01-11 | 1997-07-29 | Toshiba Mach Co Ltd | Tool attrition amount measuring method |
US20050222705A1 (en) * | 2004-04-03 | 2005-10-06 | Budd Gerald W | Automatic detection system for broken tools in CNC machining centers using advanced machine vision techniques |
JP2010131719A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Honda Motor Co Ltd | Tool breakage detection device |
WO2016129103A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 株式会社牧野フライス製作所 | Tool shape measurement apparatus and machine tool |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015131357A (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | Tool breakage detector for machine tool |
WO2017017824A1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 株式会社牧野フライス製作所 | Tool exchange method and tool exchange device |
JP6884933B1 (en) * | 2021-02-15 | 2021-06-09 | Dmg森精機株式会社 | Machine Tools |
-
2021
- 2021-02-15 JP JP2021021380A patent/JP6884932B1/en active Active
- 2021-10-29 WO PCT/JP2021/039976 patent/WO2022172520A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09192983A (en) * | 1996-01-11 | 1997-07-29 | Toshiba Mach Co Ltd | Tool attrition amount measuring method |
US20050222705A1 (en) * | 2004-04-03 | 2005-10-06 | Budd Gerald W | Automatic detection system for broken tools in CNC machining centers using advanced machine vision techniques |
JP2010131719A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Honda Motor Co Ltd | Tool breakage detection device |
WO2016129103A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 株式会社牧野フライス製作所 | Tool shape measurement apparatus and machine tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022123916A (en) | 2022-08-25 |
WO2022172520A1 (en) | 2022-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6884933B1 (en) | Machine Tools | |
JP2018144128A (en) | Machine tool system | |
JP6991375B1 (en) | Machine Tools | |
JP6926353B1 (en) | Tool accommodating equipment, machine tools and image processing equipment | |
JP6884932B1 (en) | Machine Tools | |
US20230405751A1 (en) | Machine tool | |
WO2020012569A1 (en) | Machine tool system, and tool determining method | |
JP6991376B1 (en) | Machine Tools | |
JP7134372B1 (en) | Imaging devices and machine tools | |
JP6980147B1 (en) | Imaging unit and machine tool | |
WO2023243317A1 (en) | Imaging device, tool storage device, and machine tool | |
JPH09323240A (en) | Tool watching device of machine tool | |
EP4289549A1 (en) | Machine tool | |
JP6991382B1 (en) | Machine Tools | |
JP6998487B1 (en) | Machine Tools | |
WO2022172562A1 (en) | Image processing device | |
WO2022163426A1 (en) | Image processing device | |
JP7038939B1 (en) | Machine tools, machine tool control methods, and machine tool control programs | |
JP2022187184A (en) | Machine tool | |
JP2023104034A (en) | Image processing device, machine tool, and imaging unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210215 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210215 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20210309 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210427 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210512 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6884932 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |