JP6946583B1 - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャッターの開閉機構の制御を確認する。【解決手段】 画像処理装置は、工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、工具の形状を検出する工具形状検出部と、撮像終了後においてシャッターに照明装置の発光面の閉鎖が指示されたあと、照明装置が発光している状態で、カメラに発光面が閉鎖されたことを確認するための撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、第２撮像画像の明るさに基づいて、シャッターが閉鎖しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械におけるシャッター制御、に関する。

工作機械は、ワークを所望の形状に切削加工する装置や、金属粉末などを積層してワークを作る装置がある。切削加工する工作機械には、回転するワークに切削用の工具を当てることでワークを加工するターニングセンタと、回転する工具をワークに当てることでワークを加工するマシニングセンタ、これらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。

主軸あるいは刃物台などの工具保持部に工具は固定される。工作機械は、あらかじめ用意された加工プログラムにしたがって、工具を交換しつつ、工具保持部を動かしながらワークを加工する。ワークとの摩擦により工具の刃先は徐々に摩耗する。作業者は、適宜、工具長を確認しながら工具寿命を判断する必要がある（特許文献１，２参照）。

特開平１０−１４３２１６号公報 特開２０１７−２１４７２号公報

工具の使用前または使用後に、適宜、工具の形状は検査される。工具の検査に際しては、カメラにより工具を撮像し、撮像画像に基づいて工具形状を判定する方法が考えられる。加工作業中は、いいかえれば、カメラを使わないときには、カメラ等の撮像機材をシャッターにより保護しておくことが望ましい。

シャッターは、カメラの使用開始時に開放され、使用終了時に閉鎖されるように制御される。本発明者は、シャッターの開閉機構が故障する可能性も考慮しておく必要があると考えた。もし、シャッターに開閉制御信号を送信してもシャッターの開閉が実際に行われていないときには、後続の処理を停止する必要がある。

本発明のある態様における画像処理装置は、工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、工具の形状を検出する工具形状検出部と、撮像終了後においてシャッターに照明装置の発光面の閉鎖が指示されたあと、照明装置が発光している状態で、カメラに発光面が閉鎖されたことを確認するための撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、第２撮像画像の明るさに基づいて、シャッターが閉鎖しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える。

本発明の別の態様における画像処理装置は、工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、工具の形状を検出する工具形状検出部と、撮影終了後においてシャッターにカメラの受光面の閉鎖が指示されたあと、カメラに発光面が閉鎖されたことを確認するための撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、第２撮像画像の明るさに基づいて、シャッターが閉鎖しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える。

本発明の別の態様における画像処理装置は、工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、工具の形状を検出する工具形状検出部と、撮影前において第１シャッターにカメラの受光面の開放が指示され、かつ、第２シャッターに照明装置の発光面の開放が指示されたあと、照明装置が発光している状態で、カメラに発光面が開放されたことを確認するために、工具の撮像時よりも露光量を小さくしての撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、第２撮像画像の明るさに基づいて、シャッターが開放しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える。

本発明によれば、カメラや照明等の各種装置にシャッター機構を設けることにより、装置を保護して用いることができる。

工作機械の外観図である。 工具認識領域における工具、カメラおよび照明装置の位置関係を示す模式図である。 工具認識領域の周辺斜視図である。 工具認識領域における各機構の側断面図である。 工作機械および画像処理装置のハードウェア構成図である。 画像処理装置の機能ブロック図である。 工具検査開始時における内部シャッター制御の処理過程を示すフローチャートである。 工具検査終了時における第１期間の処理過程を示すフローチャートである。 工具検査終了時における第２期間の処理過程を示すフローチャートである。

図１は、工作機械１００の外観図である。
本実施形態における工作機械１００は、加工領域２００内に配置されるワークを加工する複合加工機である。ワークは保持部１０４に固定され、主軸に取り付けられる工具１０２により切削される。保持部１０４は駆動機構により回転駆動される。

工具１０２が工具認識領域２１０内に挿入されたとき、下方の照明装置１０８は工具１０２を照明し、上方のカメラ１０６は工具１０２を撮像する。このときの撮像画像に基づいて後述の工具登録および工具検査が実行される。工具認識領域２１０の構成については次の図２に関連して更に詳述する。

工作機械１００は、外部を遮断するカバー２０２を備える。カバー２０２は、ドア２０４を備える。ユーザは、ドア２０４を開口して、ワークの取り付けおよびワークの取り出しを行う。操作盤２０６は、作業者から、工作機械１００に対する各種操作を受け付ける。

操作盤２０６は、画像処理装置１１０と接続される。作業者は、画像処理装置１１０により工作機械１００の作業状況を遠隔監視できる。本実施形態においては、工作機械１００本体と画像処理装置１１０は有線ケーブルを介して接続される。画像処理装置１１０は、工作機械１００の内部、たとえば、操作盤２０６の内部装置として形成されてもよい。

操作盤２０６は工作機械１００の一部として形成されてもよいし、工作機械１００から着脱可能かつ運搬可能に構成されてもよい。

工具格納部１３０は、複数の工具１０２を格納する。工具格納部１３０に格納される複数の工具１０２から工具交換部（後述）により工具１０２を取得し、これを主軸に装着する。なお、図１に示すように、水平方向にＹ軸とＺ軸、垂直方向にＸ軸を設定するものとする。Ｚ軸方向は、主軸およびワークの軸方向に対応する。

図２は、工具認識領域２１０における工具１０２、カメラ１０６および照明装置１０８の位置関係を示す模式図である。
工具１０２は、ワークの加工に利用される刃部１１２と、主軸１１６のホルダ１１８に固定されるシャンク部１１４を含む。主軸１１６は、工具１０２を保持しつつ、回転および移動可能に構成される。また、主軸１１６は、保持している工具を回転させることもできる。

カメラ１０６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。カメラ１０６は、主軸１１６に取り付けられた工具１０２を上（Ｘ軸方向）から撮像する。カメラ１０６は画像処理装置１１０と接続され、撮像画像は画像処理装置１１０に送信される。カメラ１０６は工具認識領域２１０に固定される。主軸１１６がＺ軸を軸心として工具１０２を回転させることにより、複数方向から工具１０２を撮像できる。また、主軸１１６が工具１０２を水平方向（ＹＺ方向）に動かすことにより、工具１０２の複数箇所を撮像できる。

カメラ１０６に対向するように、下部には照明装置１０８が固定される。照明装置１０８は工具１０２を下から照明する。照明装置１０８による透過照明により、カメラ１０６は、工具１０２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。

ユーザは、工具１０２を新規登録するときには（以下、「工具登録」とよぶ）、操作盤２０６において工具登録モードに設定し、主軸１１６に新規の工具１０２を取り付ける。次に、任意の工具ＩＤを入力する。主軸１１６は工具１０２を移動・回転させ、固定されたカメラ１０６は工具１０２をさまざまな位置および方向から自動的に撮像する。カメラ１０６により得られた多数の撮像画像から、工具形状が認識され、工具ＩＤと工具形状が対応づけて登録される。このような制御方法により、工具１０２ごとに、工具形状を自動的に工具ＩＤに対応づけて登録できる。工具形状は、二次元データあるいは三次元データとして形成される。

また、加工作業前あるいは加工作業後の工具１０２について検査を実行するときにも、主軸１１６は工具１０２を工具認識領域２１０に進入させる。新規登録時と同様、主軸１１６は工具１０２を移動・回転させ、カメラ１０６は工具１０２をさまざまな位置および方向から自動的に撮像する。カメラ１０６により得られた多数の撮像画像から、工具形状が認識される。以下、このような加工中に適宜実行される検査を「工具検査」とよぶ。作業者は、工具登録時の工具形状データと工具検査時の工具形状データを比較することにより、工具１０２の摩耗度、欠損の有無を判定する。たとえば、カタログに示される仕様としての工具長が１７０．０００ミリメートルであっても、工具登録時における工具長の計測値は１７０．００８ミリメートルかもしれない。この場合には、登録時の工具長である１７０．００８ミリメートルを基準として工具１０２の摩耗度を判断する。

本実施形態におけるカメラ１０６は約１００万画素（１２２４×１０２４）の解像度を有する。撮像範囲は１７ミリメートル×１４ミリメートル程度である。より具体的には、撮像範囲は１６．８ミリメートル×１４．０ミリメートルであってもよい。また、カメラ１０６は１秒間に最大８０枚の撮像画像を取得可能である。

主軸１１６から見て、工具認識領域２１０の奥（Ｚ軸正方向側）に工具格納部１３０が存在する（図１参照）。工具交換に際しては、主軸１１６は工具認識領域２１０内に深く進入し、工具格納部１３０において工具交換を受ける。このときには、カメラ１０６および照明装置１０８は内部シャッター（後述）により保護される。一方、工具登録および工具検査のときには、主軸１１６は工具認識領域２１０に比較的浅く進入する。工具交換のときには内部シャッターとホルダ１１８、主軸１１６との干渉が生じないように制御する必要がある。内部シャッターについては図４に関連して後述する。また、内部シャッターと主軸１１６等との干渉を防ぐための制御方法の詳細についても後述する。

図３は、工具認識領域２１０の周辺斜視図である。
加工領域２００の一部に、より具体的には、ワークを固定する保持部１０４の上方に工具認識領域２１０（空間）が形成される。上述したように、工具認識領域２１０は、カメラ１０６および照明装置１０８を含む。加工領域２００は、工具認識領域２１０を介して工具格納部１３０とつながる。

外部カバー３００は、工具認識領域２１０を閉鎖する可動式の仕切板である。ワークの加工時においては、工具認識領域２１０は外部カバー３００により閉鎖される。加工中の加工領域２００においては、ワークと工具１０２との摩擦熱を除去するための冷却液であるクーラントが噴射される。また、加工領域２００内ではワークの切り屑も飛散する。このため、外部カバー３００により工具認識領域２１０を閉鎖することで、クーラント等が工具認識領域２１０内に入り込むのを防止する。

測定コマンド等により工具検査を指示されたとき、工作機械１００はワークの加工を中止する。このとき、工作機械１００は、クーラントの噴射も中止させる。次に、主軸は、工具認識領域２１０の手前の所定位置（以下、「待機位置」とよぶ）に工具１０２を移動させ、待機位置にて工具１０２を高速回転させる。工具１０２を高速回転させることにより、工具１０２に付着しているクーラントおよび切り屑（以下、まとめて「付着物」とよぶ）を振り落とす。以下、待機位置において付着物を除去するために工具１０２を高速回転させることを「清掃回転」とよぶ。

清掃回転の速度および回数は任意に設定可能である。作業者または工作機械１００の設計者は、工具１０２の付着物を落とす上で充分な速度および回数として適切な数値を実験により求めてもよい。清掃回転の回転速度は、少なくとも、１分間に１回転以上（１ｒｐｍ以上）、５００〜２０００ｒｐｍの範囲内であることが望ましい。

清掃回転後に外部カバー３００が開口し、工具を工具認識領域２１０に進入させる。工具認識領域２１０に挿入された工具１０２をカメラ１０６で撮像することにより、工具検査が実行される。

上述したように、加工領域２００は工具認識領域２１０を経由して工具格納部１３０につながっている。したがって、工具交換を行うときには、主軸を工具認識領域２１０の奥深くに差し込む。工具検査だけでなく、工具交換のときにも工具は工具認識領域２１０を通過するので、通過前にも同様にして清掃回転を実行してもよい。

図４は、工具認識領域２１０における各機構の側断面図である。
工具１０２は、カメラ１０６と照明装置１０８の中間に挿入される。カメラ１０６の側部には上方から工具１０２を照らすための副照明装置３０８も設置される。カメラ１０６の横にはカメラ１０６の受光面を覆うための第１シャッター３０４が設置される。照明装置１０８の横には照明装置１０８の発光面を覆うための第２シャッター３０６が設置される。以下、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６をまとめていうときには「内部シャッター」とよぶ。

第１シャッター３０４および第２シャッター３０６は、Ｚ軸を回転軸として回転駆動される。第１シャッター３０４および第２シャッター３０６を回転駆動させることにより、カメラ１０６の受光面および照明装置１０８の発光面の開口および閉鎖が可能となる。

工具検査を開始するときには、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が同時に開放される。工具検査を終了するときには、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６は順番に閉鎖される（詳細後述）。工具登録の開始時および終了時についても同様である。工具登録時および工具検査時における内部シャッターの制御方法は同じなので、以下においては工具検査時の内部シャッターの制御について説明する。

工具検査は、工具１０２を照明装置１０８により下から照射した状態で、カメラ１０６により工具１０２を撮像する。このため、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方に対して開放指示信号が送信される。しかし、機械的なトラブルにより第１シャッター３０４と第２シャッター３０６の一方が実際には開放されない可能性もある。指示通りの内部シャッター制御が行われていないときには、適切な工具検査を実行することができなくなる。

また、工具交換のときには、主軸１１６は工具検査時に比べて工具認識領域２１０に深く進入する。このとき、内部シャッターが開放されていると、内部シャッターが主軸１１６と干渉する可能性がある。工具交換のときにはカメラ１０６も照明装置１０８も使わないため、内部シャッターを閉鎖しておく。本実施形態においては、工具検査の終了後に、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６に対して閉鎖指示信号が送信される。この場合にも、指示通りに内部シャッター制御が行われているかを確認する必要がある。

特に、工具認識領域２１０が、図１に示したように加工領域２００の奥に形成される場合、作業者にとって工具検査あるいは工具交換時のトラブルからの復帰作業をしづらくなってしまう。したがって、内部シャッターと主軸１１６の干渉、あるいは、不適切な工具検査が行われないように内部シャッターを確実に制御することは重要である。

更に、工具認識領域２１０の構成によっては、内部シャッターと工具交換部１２６の干渉の可能性も考慮する必要がある。図６に示す位置Ｐは、工具交換時における工具１０２の位置を示す。工具交換部１２６は、回転することにより、工具１０２を把持または解放する。図６に示す軌跡Ｒは、工具交換部１２６の端部の回転軌跡を示す。工具交換部１２６、特にその先端部は第１シャッター３０４および第２シャッター３０６のいずれかが開放状態にあるとき、それらと干渉する可能性もある。したがって、工具交換部１２６による工具交換時においては第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が確実に閉鎖されることが望ましい。工具交換部１２６と内部シャッターの干渉を防ぐ上でも、工具交換前または工具交換後にも内部シャッターの開閉確認をすることが望ましい。

図５は、工作機械１００および画像処理装置１１０のハードウェア構成図である。
工作機械１００は、操作制御装置１２０、加工制御装置１２２、加工装置１２４、工具交換部１２６および工具格納部１３０を含む。数値制御装置として機能する加工制御装置１２２は、加工プログラムにしたがって加工装置１２４に制御信号を送信する。加工装置１２４は、加工制御装置１２２からの指示にしたがって主軸１１６を動かしてワークを加工する。

操作制御装置１２０は、操作盤２０６を含み、加工制御装置１２２を制御する。工具格納部１３０は工具を格納する。工具交換部１２６は、いわゆるＡＴＣ（Automatic Tool Changer）に対応する。工具交換部１２６は、加工制御装置１２２からの交換指示にしたがって、工具格納部１３０から工具を取り出し、主軸１１６にある工具と取り出した工具を交換する。

操作制御装置１２０は、シャッター制御部３２０を含む。シャッター制御部３２０は、外部カバー３００および内部シャッター（第１シャッター３０４および第２シャッター３０６）を開閉させる。

画像処理装置１１０は、主として、工具形状認識等の画像処理を行う。上述したように、画像処理装置１１０は操作制御装置１２０の一部として構成されてもよい。画像処理装置１１０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。

図６は、画像処理装置１１０の機能ブロック図である。
画像処理装置１１０の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コンピュータ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。

なお、操作制御装置１２０および加工制御装置１２２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１１０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。

画像処理装置１１０は、ユーザインタフェース処理部１４０、データ処理部１４２、通信部４００およびデータ格納部１４４を含む。
ユーザインタフェース処理部１４０は、作業者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４００は、操作制御装置１２０との通信を担当する。データ処理部１４２は、ユーザインタフェース処理部１４０により取得されたデータおよびデータ格納部１４４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１４２は、ユーザインタフェース処理部１４０、通信部４００およびデータ格納部１４４のインタフェースとしても機能する。データ格納部１４４は、各種プログラムと設定データを格納する。

ユーザインタフェース処理部１４０は、入力部１４６および出力部１４８を含む。
入力部１４６は、タッチパネル、マウス、キーボード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１４８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１４８は、表示部１３８を含む。表示部１３８は、各種画像を画面表示させる。

通信部４００は、操作制御装置１２０からデータを受信する受信部４０４と、操作制御装置１２０にデータおよびコマンドを送信する送信部４０６を含む。

データ処理部１４２は、工具形状検出部１５０、撮像画像取得部１５２および開閉判定部１５４を含む。
撮像画像取得部１５２は、カメラ１０６を制御して工具１０２を撮像させる。加工制御装置１２２は主軸１１６をカメラ１０６の直下に移動させ、撮像画像取得部１５２は工具１０２を撮像する。撮像画像取得部１５２から加工制御装置１２２に主軸１１６の移動方向を指示することもできる。工具形状検出部１５０は、工具１０２の第１撮像画像としての撮像画像に基づいて工具形状データを生成することで工具検査および工具登録を実行する。第１撮像画像は、工具形状を確認するために撮像される。開閉判定部１５４は、内部シャッターの制御後に第２撮像画像の撮像画像に基づいて、内部シャッターの開閉が想定通りに実行されているか否かを判定する（後述）。第２撮像画像は、内部シャッターの開閉確認のために撮像される。
以下、「撮像画像」というときには、特に断らない限り、第２撮像画像を意味するものとして説明する。

図７は、工具検査開始時における内部シャッター制御の処理過程を示すフローチャートである。
加工制御装置１２２が測定コマンドＭＸを実行するとき、加工制御装置１２２は清掃回転を実行し、次に、シャッター制御部３２０は外部カバー３００を開口させる。

続いて、シャッター制御部３２０は、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６を開放させる（Ｓ１０）。撮像画像取得部１５２は、カメラ１０６の露光量を「小」に設定する（Ｓ１２）。すなわち、工具検査の開始にあたってはまず露光量を工具検査時（露光量「中」）よりも小さくしておく。本実施形態における露光量とは、カメラ１０６のシャッター時間の長さにより定義される。露光量が大きいほど、いいかえれば、シャッター時間が長いほど、撮像画像は明るくなりやすい。次に、撮像画像取得部１５２は、照明装置１０８をオンに設定する（Ｓ１４）。

続いて撮像画像取得部１５２は、カメラ１０６により工具認識領域２１０を撮像する（Ｓ１６）。この段階では、工具認識領域２１０には工具１０２が進入していないため、全体的に明るい撮像画像が取得されることが想定される。開閉判定部１５４は、撮像画像の各画素の輝度値を検出し、全画素の平均輝度値が所定の閾値Ｂ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１８）。平均輝度値が閾値Ｂ１よりも小さければ（Ｓ１８のＮ）、いいかえれば、撮像画像が暗いときには、出力部１４８は作業者に対してエラー通知を行う（Ｓ２０）。平均輝度値が閾値Ｂ１以上であれば（Ｓ１８のＹ）、いいかえれば、撮像画像が明るいときには、撮像画像取得部１５２は露光量を「中」に設定する（Ｓ２２）。そのあと、撮像画像取得部１５２は、主軸１１６（工具１０２）を工具認識領域２１０の測定位置に移動させる（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理のあと、工具形状検出部１５０は工具検査を実行する。一方、エラーが発生したときには工具形状検出部１５０は工具検査を実行しない。

上述したように、工具検査においては、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が開放される。実際に、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が開放されたときには、カメラ１０６の露光量を小さく設定した場合であっても明るい撮像画像が取得される。正常開放時には、撮像画像の平均輝度値が閾値Ｂ１以上となるため、開閉判定部１５４は撮像画像の輝度値に基づいて第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が正常に開放されていることを画像認識できる。

第１シャッター３０４が開放されたものの第２シャッター３０６（照明装置１０８）が閉鎖されたままの場合には光量不足となり、暗い撮像画像が取得される。この場合には、撮像画像の平均輝度値が閾値Ｂ１未満となるため、開閉判定部１５４はエラーが発生していることを認識できる。

また、第２シャッター３０６が開放されたものの第１シャッター３０４（カメラ１０６）が閉鎖されたままの場合には、カメラ１０６の受光面が第１シャッター３０４により閉鎖されるため、暗い撮像画像が取得される。この場合にも、平均輝度値が閾値Ｂ１よりも小さくなるため、開閉判定部１５４はエラーが発生していることを認識できる。なお、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が閉鎖されている場合にも、暗い撮像画像が取得されるため、開閉判定部１５４はエラーを認識できる。

Ｓ１２において、カメラ１０６の露光量を小さく設定することで、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６のいずれか一方が閉鎖されているときに十分に暗い撮像画像を得られるようにしている。一方、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が正しく開放されているときには、カメラ１０６の露光量が小さくとも十分に明るい撮像画像が取得される。

以下においては、平均輝度値を判定するときの閾値として、閾値Ｂ１のほかに閾値Ｂ２、Ｂ３についても言及する。閾値Ｂ１、Ｂ２およびＢ３は同一値であってもよいが、本実施形態においては、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３であるとして説明する。なお、閾値Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は作業者が任意に設定可能である。

図８は、工具検査終了時における第１期間の処理過程を示すフローチャートである。
測定コマンドＭＸを実行により、内部シャッターの開放、工具検査が実行されたあと、主軸１１６（工具１０２）は工具認識領域２１０から加工領域２００に戻され、続いて以下の処理が実行される。

工具検査中は、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が開放されている。工具検査の終了し、工具１０２が工具認識領域２１０から退避されたあと、シャッター制御部３２０は、まず、第２シャッター３０６の閉鎖を指示する（Ｓ３０）。この段階では、第１シャッター３０４（カメラ１０６）は開放されたままで、第２シャッター３０６（照明装置１０８）のみが閉鎖されることになる。第２シャッター３０６の閉鎖指示がなされ、続いて第１シャッター３０４の閉鎖が指示されるまでの期間を「第１期間」とする。

撮像画像取得部１５２は、第２シャッター３０６の閉鎖指示後、露光量を「中」から「小」に再設定する（Ｓ３２）。なお、照明装置１０８はオンのまま維持されている。撮像画像取得部１５２は、工具認識領域２１０を撮像する（Ｓ３６）。開閉判定部１５４は、第２撮像画像の平均輝度値を計算し、平均輝度値が閾値Ｂ２以上であれば（Ｓ３８のＮ）、いいかえれば、第２撮像画像が明るいときには、出力部１４８は作業者に対してエラー通知を行う（Ｓ４０）。平均輝度値が閾値Ｂ２よりも小さければ（Ｓ３８のＹ）、いいかえれば、撮像画像が暗いときには、図９に示す処理に移行する。

工具検査においては、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が開放される。この状態で、上述のように第２シャッター３０６の閉鎖が指示される。第１シャッター３０４（カメラ１０６）が開放され、第２シャッター３０６（照明装置１０８）のみが正しく閉鎖されたときには、暗い撮像画像が取得される。特に、Ｓ３２において露光量が「小」に設定されているため、正常動作時における撮像画像は暗くなりやすい。開閉判定部１５４は撮像画像の平均輝度値に基づいて第１シャッター３０４が開放され、第２シャッター３０６の閉鎖されていることを認識できる。

一方、第２シャッター３０６（照明装置１０８）が正常に閉鎖されていない場合には、いいかえれば、第１シャッター３０４も第２シャッター３０６のどちらも開放されたままである場合には、照明装置１０８からの照射により工具認識領域２１０が照らされるので、明るい撮像画像が取得される。この場合には、撮像画像の平均輝度値が閾値Ｂ２以上となるため、開閉判定部１５４は撮像画像の平均輝度値に基づいてエラーが発生していることを認識できる。

図９は、工具検査終了時における第２期間の処理過程を示すフローチャートである。
第２シャッター３０６の閉鎖が確認されたとき、送信部４０６は操作制御装置１２０に第１シャッター３０４の閉鎖を指示する（Ｓ５０）。シャッター制御部３２０は、第２シャッター３０６に続いて第１シャッター３０４を閉鎖させる。第１シャッター３０４の閉鎖指示後の期間を「第２期間」とよぶ。

撮像画像取得部１５２は、露光量を「小」から「大」に設定する（Ｓ５２）。なお、照明装置１０８はオンのまま維持される。第２期間においては、工具検査時よりも露光量が大きくなるため、撮像画像が明るくなりやすい。撮像画像取得部１５２は、工具認識領域２１０を撮像する（Ｓ５４）。開閉判定部１５４は、撮像画像の平均輝度値を計算し、平均輝度値が閾値Ｂ３以上であれば（Ｓ５６のＮ）、いいかえれば、撮像画像が明るいときには、出力部１４８は作業者に対してエラー通知を行う（Ｓ５８）。平均輝度値が閾値Ｂ３よりも小さければ（Ｓ５６のＹ）、いいかえれば、撮像画像が暗いときには、工具検査は正常終了となる。

第１期間の終了時においては、第１シャッター３０４は開放され、第２シャッター３０６は閉鎖されている。この状態で、Ｓ５０において第１シャッター３０４の閉鎖が指示される。第２シャッター３０６（照明装置１０８）に続いて、第１シャッター３０４（カメラ１０６）も正しく閉鎖されたときには、暗い撮像画像が取得される。第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が閉鎖された場合には、露光量を「大」に設定したとしてもカメラ１０６の受光量は非常に小さくなるため撮像画像は暗くなる。開閉判定部１５４は撮像画像の平均輝度値に基づいて第１シャッター３０４および第２シャッター３０６の双方が閉鎖されていることを認識できる。

第１シャッター３０４（カメラ１０６）が閉鎖されていない場合には、いいかえれば、第２シャッター３０６（照明装置１０８）は閉鎖されているが第１シャッター３０４は開放されたままである場合には、工具認識領域２１０の光量は少ないもののカメラ１０６は受光可能であるため過度に暗い撮像画像が取得されることはない。特に、露光量を「大」とすることで、工具認識領域２１０における環境光を十分に受光できるため、このときの撮像画像はある程度の明るさを有する。この場合には、撮像画像の平均輝度値が閾値Ｂ３以上となるため、開閉判定部１５４はエラーが発生していることを認識できる。

［総括］
以上、実施形態に基づいて工作機械１００について説明した。
カメラ１０６による工具１０２の撮像を行わないときには、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６はいずれも閉鎖される。開閉判定部１５４は、閉鎖指示後の撮像画像、より詳細には撮像画像の明るさに基づいて、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６がいずれも正常に閉鎖されているか否かを認識できる。

また、工具検査あるいは工具登録に際して、カメラ１０６により工具１０２の撮像を行うときには、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６はいずれも開放される。シャッター制御部３２０は、開放制御時においても、撮像画像の明るさに基づいて、第１シャッター３０４および第２シャッター３０６が正しく開放されていることを画像認識により確認できる。

内部シャッターが正常に制御されているかを画像認識により自動的に確認できるため、内部シャッターが不正常な状態のまま、工具検査、工具交換等の後続処理が実行されるのを防止できる。

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。

［変形例］
本実施形態においては、工具検査あるいは工具登録の終了時において図８、図９に示す処理が実行されるとして説明した。変形例として、図８、図９に示す処理は工具交換の開始時に実行されるとしてもよい。

撮像画像の明るさは、全画素の平均輝度値以外に基づいて判定されてもよい。たとえば、開閉判定部１５４は、撮像画像の全画素ではなく一部の画素の輝度値の平均値に基づいて内部シャッターの開閉を判定してもよい。開閉判定部１５４は、全画素または一部の画素を検査し、所定の閾値以上の輝度値を有する画素数、あるいは、所定の閾値未満の輝度値を有する画素数に基づいて、撮像画像の明るさを判定してもよい。たとえば、閾値Ｂ４以上の輝度値を有する画素数と、閾値Ｂ４未満の輝度値を有する画素数の比率に基づいて、内部シャッターの開閉状態を確認するとしてもよい。

１００ 工作機械、１０２ 工具、１０４ 保持部、１０６ カメラ、１０８ 照明装置、１１０ 画像処理装置、１１２ 刃部、１１４ シャンク部、１１６ 主軸、１１８ ホルダ、１２０ 操作制御装置、１２２ 加工制御装置、１２４ 加工装置、１２６ 工具交換部、１３０ 工具格納部、１３８ 表示部、１４０ ユーザインタフェース処理部、１４２ データ処理部、１４４ データ格納部、１４６ 入力部、１４８ 出力部、１５０ 工具形状検出部、１５２ 撮像画像取得部、１５４ 開閉判定部、２００ 加工領域、２０２ カバー、２０４ ドア、２０６ 操作盤、２１０ 工具認識領域、３００ 外部カバー、３０４ 第１シャッター、３０６ 第２シャッター、３０８ 副照明装置、３２０ シャッター制御部、４００ 通信部、４０４ 受信部、４０６ 送信部

Claims (6)

1. 工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、前記工具の形状を検出する工具形状検出部と、
   撮像終了後においてシャッターに照明装置の発光面の閉鎖が指示されたあと、前記照明装置が発光している状態で、前記カメラに前記発光面が閉鎖されたことを確認するための撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記第２撮像画像の明るさに基づいて、前記シャッターが閉鎖しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える画像処理装置。
2. 前記照明装置を閉鎖するシャッターを第２シャッターとした場合に、
   前記撮像画像取得部は、撮影終了後において、前記第２シャッターによる閉鎖に続いて第１シャッターにカメラの受光面の閉鎖が指示されたあと、前記カメラに前記受光面が閉鎖されたことを確認するための撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得し、
   前記開閉判定部は、前記第２撮像画像の明るさに基づいて、前記第１シャッターが閉鎖しているか否かを判定する、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記撮像画像取得部は、前記第２シャッターの閉鎖の指示後から前記第１シャッターの閉鎖が指示されるまでの第１期間において、工具の撮像時よりも露光量を小さくし、かつ、前記照明装置を発光させた上で前記カメラに撮像を指示し、前記第１期間における第２撮像画像を取得し、
   前記開閉判定部は、前記第２撮像画像の明るさが所定の閾値よりも小さいときに前記第２シャッターが閉鎖されていると判定する、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記撮像画像取得部は、更に、前記第１シャッターの閉鎖が指示されたあとの第２期間において、前記カメラの露光量を前記第１期間よりも大きくした上で前記カメラに撮像を指示し、前記第２期間における第２撮像画像を取得し、
   前記開閉判定部は、前記第２撮像画像の明るさ所定の閾値よりも小さいときに前記第１シャッターが閉鎖されていると判定する、請求項３に記載の画像処理装置。
5. 工具をカメラで撮像した第１撮像画像を用いて、前記工具の形状を検出する工具形状検出部と、
   撮影前において第１シャッターに前記カメラの受光面の開放が指示され、かつ、第２シャッターに照明装置の発光面の開放が指示されたあと、前記照明装置が発光している状態で、前記カメラに前記発光面が開放されたことを確認するために、工具の撮像時よりも露光量を小さくしての撮像を指示し、撮像された第２撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記第２撮像画像の明るさに基づいて、前記第１シャッターおよび前記第２シャッターが開放しているか否かを判定する開閉判定部と、を備える画像処理装置。
6. 前記工具形状検出部は、前記第１シャッターおよび前記第２シャッターのいずれか一方が閉鎖しているとき、前記工具の形状の測定処理を中止する、請求項５に記載の画像処理装置。

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