JP7160602B2 - Tool identification device and tool identification system - Google Patents

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Description

本発明は、工具識別装置及び工具識別システムに関する。 The present invention relates to a tool identification device and a tool identification system.

生産システムにおいて、管理下にある複数の工作機械に取り付けられている工具を一元管理すると、例えば生産計画を立てる時に、いずれの工作機械でどの様な加工を行うことができるのかを把握できたり、工具のメンテナンス状態を管理できたりする等、さまざまな面で利便性がある。このように工具情報を生産システムで一元管理する場合、いずれの工具がいずれの工作機械の工具マガジンやタレットが備えるいずれのポットに取り付けられているか、という工具セット状況を何らかの形で設定する必要がある。 In a production system, if you centrally manage the tools attached to multiple machine tools under your control, you can understand what kind of machining can be done with which machine tool, for example, when making a production plan. It is convenient in various aspects, such as being able to manage the maintenance status of tools. When tool information is centrally managed in a production system in this way, it is necessary to set the tool set status in some way, such as which tool is attached to which pot of which tool magazine or turret of which machine tool. be.

一般に、工場において用いられる工具は、工場全体での工具管理に利用される工具固有のＩＤである工具ＩＤを用いて管理する。即ち、生産システムにおいて、管理下にある複数の工作機械の工具マガジンやタレットに取り付けられている工具を一元管理するためには、工具を管理している工具データベースに登録される工具ＩＤと、数値制御装置（ＣＮＣ）上で用いられる工具情報とが１対１の関係をなすように関連付ける必要がある。 In general, tools used in a factory are managed using a tool ID, which is a tool-specific ID used for tool management throughout the factory. That is, in a production system, in order to centrally manage tools attached to tool magazines and turrets of a plurality of machine tools under management, a tool ID registered in a tool database that manages tools and a numerical value Tool information used on the control device (CNC) must be associated so as to have a one-to-one relationship.

工作機械の工具マガジンやタレットに取付けられた工具と、工具データベース上の工具ＩＤとを関連付ける方法として、例えばオペレータが手入力で、工作機械の工具マガジンやタレットに取り付けられた工具と、工具ＩＤとを関連付ける事が考えられる。このようにする場合、オペレータは加工指示書や生産管理部門の指示に基づいて、工具を工作機械の工具マガジンやタレットに取り付けて、数値制御装置が必要とする工具情報を入力するか、あるいは、オペレータは手入力で、工具ＩＤと、その工具をセットした工作機械の識別情報及び取り付け先のポット番号を、工具データベースに通知することになる（例えば、特許文献１等）。 As a method of associating the tools attached to the tool magazine or turret of the machine tool with the tool IDs on the tool database, for example, the operator manually inputs the tools attached to the tool magazine or turret of the machine tool and the tool IDs. can be associated with In this case, the operator attaches the tool to the tool magazine or turret of the machine tool based on the machining instruction sheet or instructions from the production control department, and inputs the tool information required by the numerical controller, or The operator manually notifies the tool database of the tool ID, the identification information of the machine tool in which the tool is set, and the pot number of the installation destination (for example, Patent Document 1, etc.).

また、工作機械の工具マガジンやタレットに取付けられた工具と、工具データベース上の工具ＩＤとを関連付ける他の方法として、工場によっては工具に工具ＩＤを二次元コード等で印字して管理している場合もあるので、この様な管理方法を取っている場合には、工具を工作機械の工具マガジンやタレットに取り付ける際に、工具に印字された工具ＩＤを読取り、読み取った工具ＩＤを工作機械の識別情報及び取り付け先のポット番号と共に工具データベースに通知することで工具ＩＤとだけ工作機械の工具マガジンやタレットに取り付けられた工具と、工具ＩＤとを関連付けることができる（例えば、特許文献２等）。 As another method for associating the tools attached to the tool magazine or turret of the machine tool with the tool IDs in the tool database, some factories print the tool IDs as two-dimensional codes and manage them. Therefore, if such a management method is adopted, the tool ID printed on the tool is read when the tool is attached to the tool magazine or turret of the machine tool, and the read tool ID is transferred to the machine tool. By notifying the tool database together with the identification information and the pot number of the attachment destination, it is possible to associate the tool ID with the tool attached to the tool magazine or turret of the machine tool only with the tool ID (for example, Patent Document 2, etc.). .

特開２００４－１４２０２５号公報JP 2004-142025 A 特開昭６１－１１４３１０号公報JP-A-61-114310

しかしながら、オペレータが手入力で工作機械の工具マガジンやタレットに取り付けられた工具と工具ＩＤとを関連付ける方法では、入力作業が煩わしいという問題や、オペレータによる入力ミスが発生する可能性があるという問題が生じる。
また、工具に印字された工具ＩＤを読み取る方法では、工場は工具に二次元コード等で表現された工具ＩＤを生成及び印字するための設備を用意する必要がありコスト面での問題が生じる。また、工具に印字された工具ＩＤは工具使用過程の磨耗で読取不能になる可能性があり、また、関連付けの作業は、取り付け位置の誤り等による関連付けミスを無くすために、工作機械の工具マガジンやタレットに工具を取り付けた状態で行われることが望ましいが、取り付ける工具をポットに取り付けた状態では印字された工具ＩＤが工具ホルダや刃物台の影に隠れて読み取れなくなる場合も多いため、適確に工作機械に取り付けられた工具と工具ＩＤとの関連付けが行える作業手順の構築が困難である。 However, in a method in which an operator manually associates a tool attached to a tool magazine or a turret of a machine tool with a tool ID, there are problems in that the input work is troublesome and that there is a possibility that the operator may make an input error. occur.
In addition, in the method of reading the tool ID printed on the tool, the factory needs to prepare equipment for generating and printing the tool ID represented by a two-dimensional code or the like on the tool, which causes a cost problem. In addition, the tool ID printed on the tool may become unreadable due to wear during use of the tool. It is desirable to do this with the tool attached to the turret or the turret. However, it is difficult to construct a work procedure that can associate a tool attached to a machine tool with a tool ID.

そこで本発明の目的は、工作機械に取り付けられた工具を自動乃至半自動で識別することを可能とする工具識別装置及び工具識別システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a tool identification device and a tool identification system capable of automatically or semi-automatically identifying a tool attached to a machine tool.

本発明の工具識別装置は、工作機械の工具マガジンやタレットに工具を取り付けた際に、ロボットビジョン等の撮像装置で取り付けた工具自体を撮像し、撮像した結果として得られた画像データを解析することにより、取り付けられた工具を特定することで、上記課題を解決する。本発明の工具識別装置は、撮像して得られた画像データに写っている工具の概形から工具の種類を識別した上で、それぞれの工具の種類毎に設定されている該工具の特徴を示す形状特徴項目を当該画像から取得し、取得した工具の形状特徴項目と、工具データベースに登録されている各工具の形状特徴項目とを照合し、最も尤度が高い工具を工作機械にセットされた工具であると特定する。本発明の工具識別装置は、特定した工具の工具ＩＤと、工作機械の識別情報及び取り付け先のポット番号を自動的に関連付けるようにしても良いし、オペレータに対して登録候補として工具の情報を提供し、オペレータの操作に基づいて工作機械の識別情報及び取り付け先のポット番号を自動的に関連付けるようにしても良い。 When a tool is attached to a tool magazine or turret of a machine tool, the tool identification device of the present invention captures an image of the attached tool itself with an imaging device such as a robot vision, and analyzes the image data obtained as a result of the imaging. By specifying the attached tool, the above problem is solved. The tool identification device of the present invention identifies the type of tool from the general shape of the tool reflected in the image data obtained by imaging, and then identifies the features of the tool set for each type of tool. The shape feature item shown in the image is acquired from the image, and the acquired shape feature item of the tool is compared with the shape feature item of each tool registered in the tool database, and the tool with the highest likelihood is set on the machine tool. identified as a tool with The tool identification device of the present invention may automatically associate the tool ID of the specified tool with the identification information of the machine tool and the pot number of the installation destination, or provide the operator with information on the tool as a registration candidate. may be provided, and the identification information of the machine tool and the pot number of the installation destination may be automatically associated based on the operator's operation.

そして、本発明の一態様は、工具の種類毎に、該工具の種類の概略形状と、該工具の種類に属する工具を特定するための工具寸法特徴項目が定義された工具仕様データベース、及び、工具毎に、該工具を一意に識別可能な工具ＩＤと、少なくとも該工具の種類に応じた前記工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量が関連付けられた工具管理データが記憶された工具データベースと通信可能に接続され、工作機械に取り付けられた少なくとも１つの工具を識別する工具識別装置において、前記工作機械に取り付けられた識別対象工具の画像を撮像した画像データを取得する工具画像取得部と、前記工具仕様データベースに記憶された工具の種類毎に定義された工具の種類の概略形状を参照し、前記画像データから前記識別対象工具の形状を認識することにより該識別対象工具の工具の種類を識別する工具種類識別部と、前記工具仕様データベースを参照して、前記識別対象工具の工具の種類に対応する工具寸法特徴項目を特定し、特定した工具寸法特徴項目に係る前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記画像データから測定する工具寸法特徴量測定部と、前記工具寸法特徴量測定部が測定した工具寸法特徴量を前記工具データベースと照合し、前記工具データベースに登録されたそれぞれの工具について、前記識別対象工具が当該工具である尤度を算出する照合部と、を備え、前記照合部により算出された尤度に基づいて、前記識別対象工具が前記工具データベースに登録されたいずれの工具であるのかを識別し、前記照合部は、前記工具データベース上に尤度の高い情報が無い場合、工具種類識別部が識別した識別された前記識別対象工具の工具の種類及び工具寸法特徴量測定部が測定した前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記工具データベースに登録する、工具識別装置である。 And, one aspect of the present invention is a tool specification database in which, for each tool type, a schematic shape of the tool type and a tool dimension feature item for specifying a tool belonging to the tool type are defined; Communicable with a tool database storing tool management data in which a tool ID that uniquely identifies the tool and at least the tool dimension feature amount of the tool dimension feature item corresponding to the type of the tool are associated for each tool. A tool identification device for identifying at least one tool attached to a machine tool, a tool image acquisition unit configured to acquire image data obtained by capturing an image of an identification target tool attached to the machine tool; The tool type of the identification target tool is identified by referring to the rough shape of the tool type defined for each tool type stored in the specification database and recognizing the shape of the identification target tool from the image data. With reference to the tool type identification unit and the tool specification database, a tool dimension feature item corresponding to the tool type of the identification target tool is specified, and the tool dimension feature of the identification target tool related to the specified tool dimension feature item. A tool dimension feature amount measurement unit that measures the amount from the image data, and the tool dimension feature amount measured by the tool dimension feature amount measurement unit is compared with the tool database, and for each tool registered in the tool database, a matching unit that calculates a likelihood that the identification target tool is the tool, and based on the likelihood calculated by the matching unit, the identification target tool is any tool registered in the tool database. If there is no information with high likelihood in the tool database, the collation unit determines the tool type of the identified identification target tool identified by the tool type identification unit and the tool dimension feature amount measurement unit Registers the measured tool dimension feature amount of the identification target tool in the tool database .

本発明の他の態様は、工具の種類毎に、該工具の種類の概略形状と、該工具の種類に属する工具を特定するための工具寸法特徴項目が定義された工具仕様データベース、及び、工具毎に、該工具を一意に識別可能な工具ＩＤと、少なくとも該工具の種類に応じた前記工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量が関連付けられた工具管理データが記憶された工具データベースと、前記工具仕様データベース及び前記工具データベースと通信可能に接続された工具識別装置を備えた工具識別システムにおいて、前記工具識別装置は、前記工作機械に取り付けられた識別対象工具の画像を撮像した画像データを取得する工具画像取得部と、前記工具仕様データベースに記憶された工具の種類毎に定義された工具の種類の概略形状を参照し、前記画像データから前記識別対象工具の形状を認識することにより該識別対象工具の工具の種類を識別する工具種類識別部と、前記工具仕様データベースを参照して、前記識別対象工具の工具の種類に対応する工具寸法特徴項目を特定し、特定した工具寸法特徴項目に係る前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記画像データから測定する工具寸法特徴量測定部と、を備え、前記工具識別システムは、前記工具識別装置と通信可能に接続され、前記工具寸法特徴量測定部が測定した工具寸法特徴量を前記工具データベースと照合し、前記工具データベースに登録されたそれぞれの工具について、前記識別対象工具が当該工具である尤度を算出する照合部を備え、前記照合部により算出された尤度に基づいて、前記識別対象工具が前記工具データベースに登録されたいずれの工具であるのかを識別し、前記照合部は、前記工具データベース上に尤度の高い情報が無い場合、工具種類識別部が識別した識別された前記識別対象工具の工具の種類及び工具寸法特徴量測定部が測定した前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記工具データベースに登録する、工具識別システムである。 Another aspect of the present invention is a tool specification database in which, for each tool type, an outline shape of the tool type and a tool dimension feature item for specifying a tool belonging to the tool type are defined; a tool database storing tool management data associated with a tool ID capable of uniquely identifying the tool and at least the tool dimension feature amount of the tool dimension feature item corresponding to the type of the tool; In a tool identification system comprising a tool identification device communicably connected to a specification database and the tool database, the tool identification device acquires image data of an image of a tool to be identified attached to the machine tool. A tool image acquisition unit refers to a rough shape of a tool type defined for each tool type stored in the tool specification database, and recognizes the shape of the identification target tool from the image data, thereby determining the identification target tool. A tool type identification unit that identifies the type of tool, and with reference to the tool specification database, specify a tool dimension feature item corresponding to the tool type of the identification target tool, and determine the specified tool dimension feature item. a tool dimension feature quantity measurement unit that measures a tool dimension feature quantity of the identification target tool from the image data; a matching unit that compares the tool dimension feature amount measured by the unit with the tool database, and calculates the likelihood that the identification target tool is the tool for each tool registered in the tool database; Based on the likelihood calculated from a tool identification system for registering in the tool database the tool type of the identified identification target tool identified by the tool type identification unit and the tool dimension feature amount of the identification target tool measured by the tool dimension feature amount measurement unit ; be.

本発明により、オペレータが工具ＩＤ等を調べて手入力で工具の設定をする手間を省くことができ、オペレータの手入力による入力ミスを減らすことができるようになる。また、二次元コード等を用いて工具ＩＤを工具に印字する従来技術と比べて、コードを生成、印字する設備を設ける必要がなく、磨耗などにより読み取り不能になる恐れがなくなる。更に、主として工具の刃先側の工具寸法特徴量が把握できれば工具の識別が可能となるので、ポットや刃物台等を気にせずに工具の識別ができるようになる。更に、工作機械に取り付けた工具の工具データベースに対する登録が自動化できるので、生産システムに管理下にある工作機械の工具取付状況を把握させることができ、いずれの工作機械でどのような加工が可能であるのか生産システム上で管理可能となり、生産計画実行が自動化できる。 According to the present invention, it is possible to save the operator from having to check the tool ID or the like and manually set the tool, and reduce input errors due to manual input by the operator. In addition, compared to the conventional technology in which a tool ID is printed on a tool using a two-dimensional code or the like, there is no need to provide equipment for generating and printing the code, and there is no fear of becoming unreadable due to wear and the like. Furthermore, since the tool can be identified mainly by grasping the tool dimension feature amount on the cutting edge side of the tool, the tool can be identified without worrying about the pot, the tool post, and the like. Furthermore, since the registration of tools attached to machine tools in the tool database can be automated, it is possible to let the production system grasp the tool attachment status of machine tools under its control, and what kind of machining is possible with any machine tool. It can be managed on the production system, and the execution of the production plan can be automated.

本発明の第１実施形態による工具識別装置の概略的なハードウェア構成図である。1 is a schematic hardware configuration diagram of a tool identification device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態による工具識別装置の概略的な機能ブロック図である。1 is a schematic functional block diagram of a tool identification device according to a first embodiment of the invention; FIG. 工具仕様データベースに登録された工具仕様データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the tool specification data registered into the tool specification database. 工具データベースに登録された工具管理データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the tool management data registered into the tool database. 照合部による尤度の算出例を示す図である。It is a figure which shows the calculation example of the likelihood by a collation part. 本発明の第１実施形態の変形例による工具識別装置の概略的な機能ブロック図である。FIG. 5 is a schematic functional block diagram of a tool identification device according to a modification of the first embodiment of the present invention; 本発明の第１実施形態に他の変形例による工具識別装置の概略的な機能ブロック図である。FIG. 5 is a schematic functional block diagram of a tool identification device according to another modification of the first embodiment of the present invention; 本発明の第２実施形態による工具識別装置の概略的な機能ブロック図である。FIG. 5 is a schematic functional block diagram of a tool identification device according to a second embodiment of the invention;

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は第１実施形態による工具識別装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。工具識別装置１は、例えば工作機械を制御する制御装置や、該制御装置に併設されたパソコン、該制御装置に有線／無線のネットワークで接続されたセルコンピュータ、ホストコンピュータ、エッジサーバ、クラウドサーバ等のコンピュータとして実装することができる。本実施形態では、工具識別装置１を、工作機械を制御する制御装置上に実装した場合の例を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing essential parts of the tool identification device according to the first embodiment. The tool identification device 1 is, for example, a control device that controls a machine tool, a personal computer attached to the control device, a cell computer connected to the control device via a wired/wireless network, a host computer, an edge server, a cloud server, or the like. can be implemented as a computer of This embodiment shows an example in which the tool identification device 1 is mounted on a control device that controls a machine tool.

本実施形態による工具識別装置１が備えるＣＰＵ１１は、工具識別装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムをバス２０を介して読み出し、該システム・プログラムに従って工具識別装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ、図示しない入力部を介してオペレータが入力した各種データ等が一時的に格納される。 The CPU 11 included in the tool identification device 1 according to this embodiment is a processor that controls the tool identification device 1 as a whole. The CPU 11 reads the system program stored in the ROM 12 via the bus 20 and controls the entire tool identification device 1 according to the system program. The RAM 13 temporarily stores calculation data, display data, and various data input by an operator via an input unit (not shown).

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ等で構成され、工具識別装置１の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１４には、インタフェース１５を介して外部機器７２から読み込まれた制御用プログラムや表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力された制御用プログラム、工具識別装置１の各部や工作機械、センサ等から取得された各種データが記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶された制御用プログラムや各種データは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、公知の解析プログラムなどの各種のシステム・プログラムがあらかじめ書き込まれている。 The non-volatile memory 14 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD, or the like, and retains the memory state even when the power of the tool identification device 1 is turned off. The nonvolatile memory 14 stores control programs read from the external device 72 via the interface 15, control programs input via the display/MDI unit 70, various parts of the tool identification device 1, machine tools, sensors, and so on. Various data acquired from such as are stored. The control program and various data stored in the nonvolatile memory 14 may be developed in the RAM 13 at the time of execution/use. In addition, various system programs such as a known analysis program are pre-written in the ROM 12 .

インタフェース１５は、工具識別装置１とＵＳＢ装置等の外部機器７２と接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは制御用プログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、工具識別装置１内で編集した制御用プログラムや各種パラメータ等は、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、工具識別装置１に内蔵されたシーケンス・プログラムで工作機械及び該工作機械の周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、工作機械に取付けられているセンサ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。 The interface 15 is an interface for connecting the tool identification device 1 and an external device 72 such as a USB device. A control program, various parameters, and the like are read from the external device 72 side. Control programs and various parameters edited in the tool identification device 1 can be stored in the external storage means via the external device 72 . A PMC (Programmable Machine Controller) 16 is a sequence program built in the tool identification device 1, which controls the machine tool and peripheral devices of the machine tool (for example, a tool changer, an actuator such as a robot, and a device attached to the machine tool). (sensors, etc.) via the I/O unit 17 to control them. It also receives signals from various switches on the operation panel and peripheral devices provided on the main body of the machine tool, performs necessary signal processing, and then transfers the signals to the CPU 11 .

表示器／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース１８は表示器／ＭＤＩユニット７０のキーボードからの指令，データを受けてＣＰＵ１１に渡す。インタフェース１９は各軸を手動で駆動させる際に用いる手動パルス発生器等を備えた操作盤７１に接続されている。 The display/MDI unit 70 is a manual data input device having a display, keyboard, etc. The interface 18 receives commands and data from the keyboard of the display/MDI unit 70 and transfers them to the CPU 11 . The interface 19 is connected to an operation panel 71 equipped with a manual pulse generator or the like for manually driving each axis.

インタフェース２１は、工具識別装置１を有線／無線のネットワーク７と接続するためのインタフェースである。ネットワーク７には、後述するデータベースサーバ８や、工場内に設置された工作機械を制御する制御装置や、セルコンピュータ、エッジコンピュータ、ホストコンピュータ等のコンピュータ等が接続され、ネットワーク７を介した情報のやり取りを相互に行っている。 The interface 21 is an interface for connecting the tool identification device 1 to the wired/wireless network 7 . The network 7 is connected to a database server 8 (to be described later), control devices for controlling machine tools installed in the factory, and computers such as cell computers, edge computers, host computers, etc. interacting with each other.

工作機械が備える軸を制御するための軸制御回路３０はＣＰＵ１１からの軸の移動指令量を受けて、軸の指令をサーボアンプ４０に出力する。サーボアンプ４０はこの指令を受けて、工作機械が備える軸を移動させるサーボモータ５０を駆動する。軸のサーボモータ５０は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる工作機械に備えられた軸の数だけ用意される。 An axis control circuit 30 for controlling the axes provided in the machine tool receives an axis movement command amount from the CPU 11 and outputs an axis command to a servo amplifier 40 . The servo amplifier 40 receives this command and drives the servo motor 50 that moves the axis of the machine tool. The axis servomotor 50 incorporates a position/velocity detector, and feeds back a position/velocity feedback signal from this position/velocity detector to the axis control circuit 30 to perform position/velocity feedback control. Although only one axis control circuit 30, one servo amplifier 40, and one servo motor 50 are shown in the hardware configuration diagram of FIG. be prepared.

スピンドル制御回路６０は、主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受けて、工作機械のスピンドルモータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。スピンドルモータ６２にはポジションコーダ６３が結合され、ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはＣＰＵ１１によって読み取られる。 A spindle control circuit 60 receives a spindle rotation command and outputs a spindle speed signal to a spindle amplifier 61 . The spindle amplifier 61 receives this spindle speed signal, rotates the spindle motor 62 of the machine tool at the commanded rotational speed, and drives the tool. A position coder 63 is coupled to the spindle motor 62 , the position coder 63 outputs feedback pulses in synchronization with the rotation of the main shaft, and the feedback pulses are read by the CPU 11 .

データベースサーバ８は、工場での工具管理に利用される工具データベースが動作するサーバコンピュータである。データベースサーバ８が備えるＣＰＵ８１は、データベースサーバ８を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に格納されたシステム・プログラムをバス９０を介して読み出し、該システム・プログラムに従ってデータベースサーバ８全体を制御する。ＲＡＭ８３には一時的な計算データや表示データ、入力装置９２を介してオペレータが入力した各種データ等が一時的に格納される。 The database server 8 is a server computer that operates a tool database used for tool management in the factory. A CPU 81 provided in the database server 8 is a processor that controls the database server 8 as a whole. The CPU 81 reads the system program stored in the ROM 82 via the bus 90 and controls the entire database server 8 according to the system program. The RAM 83 temporarily stores calculation data, display data, various data input by the operator via the input device 92, and the like.

不揮発性メモリ８４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ、ＨＤＤ等で構成され、データベースサーバ８の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ８４には、データベースサーバ８を工具データベースとして動作させるデータベースシステムプログラムや、工具データベースに登録された工具に係るデータ等が記憶される。不揮発性メモリ８４に記憶されたデータベースシステムプログラムや各種データは、実行時／利用時にはＲＡＭ８３に展開されても良い。また、ＲＯＭ８２には、公知の解析プログラムなどの各種のシステム・プログラムがあらかじめ書き込まれている。 The non-volatile memory 84 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD, an HDD, or the like, and retains the stored state even when the power of the database server 8 is turned off. The nonvolatile memory 84 stores a database system program for operating the database server 8 as a tool database, data related to tools registered in the tool database, and the like. The database system program and various data stored in the nonvolatile memory 84 may be developed in the RAM 83 during execution/use. In addition, various system programs such as a known analysis program are pre-written in the ROM 82 .

表示装置９１には、データベースシステムプログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース８７を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置９２は、作業者による操作に基づく指令，データ等を受けて、インタフェース８８を介してＣＰＵ８１に渡す。 Data obtained as a result of executing the database system program or the like is output to the display device 91 via the interface 87 and displayed. An input device 92 comprising a keyboard, pointing device, etc. receives commands, data, etc. based on operations by the operator, and transfers them to the CPU 81 via the interface 88 .

インタフェース８９は、データベースサーバ８を有線／無線のネットワーク７と接続するためのインタフェースである。ネットワーク７には、工具識別装置１や、工場内に設置された工作機械を制御する制御装置や、セルコンピュータ、エッジコンピュータ、ホストコンピュータ、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置等のコンピュータ、ＭＥＳ（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：製造実行システム）等のシステムが接続され、ネットワーク７を介した情報のやり取りを相互に行っている。 The interface 89 is an interface for connecting the database server 8 to the wired/wireless network 7 . The network 7 includes a tool identification device 1, a control device for controlling machine tools installed in the factory, a computer such as a cell computer, an edge computer, a host computer, a CAD/CAM device, and an MES (Manufacturing Execution System). execution system) are connected, and information is mutually exchanged via the network 7 .

図２は、本実施形態による工具識別装置１の概略的な機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、図１に示した工具識別装置１が備えるＣＰＵ１１が、システム・プログラムを実行し、工具識別装置１の各部の動作を制御することにより実現される。 FIG. 2 is a schematic functional block diagram of the tool identification device 1 according to this embodiment. Each functional block shown in FIG. 2 is realized by the CPU 11 provided in the tool identification device 1 shown in FIG.

本実施形態の工具識別装置１は、工具画像取得部１００、工具種類識別部１１０、工具寸法特徴量測定部１２０、照合部１３０、表示部１４０を備える。また、データベースサーバ８には、工場内で使用されるそれぞれの工具の各情報（工具を識別する工具ＩＤ、工具名、工具メーカ名、工具寸法特徴量、工具が取り付けられた工作機械の識別情報、工具が取り付けられたポット番号等）を含む工具管理データが登録された工具データベース２００と、工具の種類毎に概略形状や工具寸法特徴項目等を含む工具仕様データが登録された工具仕様データベース２１０とが用意されている。 The tool identification device 1 of this embodiment includes a tool image acquisition section 100 , a tool type identification section 110 , a tool dimension feature amount measurement section 120 , a collation section 130 and a display section 140 . The database server 8 also stores information on each tool used in the factory (tool ID for identifying the tool, tool name, tool maker name, tool dimension feature amount, identification information of the machine tool to which the tool is attached). , pot numbers in which tools are mounted, etc.), and a tool specification database 210, in which tool specification data including outline shapes and tool dimension feature items for each type of tool are registered. and are available.

工具画像取得部１００は、撮像装置４が、オペレータにより工具交換装置３に対して取り付けられた工具（識別対象工具）を撮像して得られた該識別対象工具の画像データを取得する機能手段である。撮像装置４は、例えばＣＣＤ等の撮像素子を有する電子カメラや、撮像対象物を３次元的に撮像可能なロボットビジョン等の３次元カメラであって良い。撮像装置４は、例えば図示しないロボットのハンドに取り付けられ、該ロボットにより識別対象となる工具を撮像する撮像位置に移動され、該工具を撮像して得られた画像データを工具識別装置１へと出力する。撮像装置４は、例えば工具交換装置３の近傍のいずれかの位置に固定的に設置され、工具交換装置３が備える所定の位置のポットに取り付けられた工具を撮像して画像データを出力するようにしても良い。撮像装置４による対象物の撮像に係る制御は、工具識別装置１がプログラムを実行することにより行うようにしても良いし、撮像装置４がロボットに取り付けられている場合には該ロボットを制御するロボットコントローラから撮像の制御をするようにしても良い。また、オペレータによる操作盤からの指令や、他の装置からの指令により撮像の制御を行うようにしても良い。 The tool image acquisition unit 100 is a functional means for acquiring image data of a tool to be identified, which is obtained by imaging a tool (to be identified) attached to the tool changer 3 by the operator with the imaging device 4 . be. The imaging device 4 may be, for example, an electronic camera having an imaging element such as a CCD, or a three-dimensional camera such as a robot vision capable of three-dimensionally imaging an object to be imaged. The imaging device 4 is attached to, for example, a hand of a robot (not shown), is moved by the robot to an imaging position where an image of a tool to be identified is imaged, and image data obtained by imaging the tool is transferred to the tool identification device 1. Output. The imaging device 4 is fixedly installed, for example, at any position in the vicinity of the tool changing device 3, captures an image of a tool attached to a pot at a predetermined position provided in the tool changing device 3, and outputs image data. You can do it. The control related to the imaging of the object by the imaging device 4 may be performed by the tool identification device 1 executing a program, or when the imaging device 4 is attached to a robot, the robot is controlled. The imaging may be controlled from the robot controller. Further, imaging control may be performed according to a command from an operation panel by an operator or a command from another device.

工具種類識別部１１０は、工具画像取得部１００が取得した画像データから識別対象工具の工具形状を認識することで、該識別対象工具の工具の種類を識別する機能手段である。工具種類識別部１１０は、工具仕様データベース２１０に記憶されている工具の種類毎の概略形状と工具画像取得部１００が取得した画像データとの間で一般化ハフ変換、ＲＡＮＳＡＣ、ＩＣＰアルゴリズム等の公知のパターンマッチング処理を実行し、該画像データに撮像されている識別対象工具が最も一致度が高かった概略形状に対応する工具の種類であると識別する。なお、一般に工具が工具交換装置３のポットに取り付けられている場合、工具の根元の部分はポットに隠れて見えなくなる。そのため、公知のパターンマッチング処理の中でも、部分的なマッチングに優れたアルゴリズムを採用すると好適である。 The tool type identification unit 110 is a functional unit that identifies the type of the identification target tool by recognizing the tool shape of the identification target tool from the image data acquired by the tool image acquisition unit 100 . The tool type identification unit 110 uses a known algorithm such as generalized Hough transform, RANSAC, ICP algorithm, etc. between the outline shape for each type of tool stored in the tool specification database 210 and the image data acquired by the tool image acquisition unit 100 . is executed, and the identification target tool imaged in the image data is identified as the type of tool corresponding to the outline shape with the highest degree of matching. In general, when the tool is attached to the pot of the tool changer 3, the base of the tool is hidden by the pot and cannot be seen. Therefore, among known pattern matching processes, it is preferable to adopt an algorithm excellent in partial matching.

図３は、工具仕様データベースに登録されている工具仕様データの例を示す図である。なお、図３の例では、工具仕様データとして工具の種類と概略形状、工具寸法特徴項目が示されているが、工具仕様データにはその他も工具の仕様に係るデータが含まれていても良い。工具仕様データベースには、少なくとも工具の種類と、概略形状と、工具寸法特徴項目とが関連付けられた工具仕様データが、それぞれの工具の種類毎に登録されている。ここで、工具の種類は、例えば穴あけ工具、ねじ切り工具、エンドミル工具等のように、同種の加工を行うための類似した形状を持つ工具毎にまとめられる。また、概略形状は、同じ工具の種類に属する工具の一般的な形状を示すものであり、工具寸法特徴項目は、同じ工具の種類に属する工具の違いを特定するための特徴的な工具寸法の項目を示すものである。例えば、図３に示した例では、穴あけ工具に属する工具は、図に示されるような概略形状に類似した形状をしており、それぞれの工具寸法特徴項目（穴あけ工具の場合、ＤＣ：切削径，ＳＩＧ：先端角，ＰＬ：先端と肩部寸法差、ＬＣＦ：フルート長さ，ＬＨ：ヘッド長さ，ＯＡＬ：全長，ＬＦ：機能長さ，ＤＣＯＮ：接続径の７項目）の特徴量が異なることが工具仕様データにより示されている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of tool specification data registered in the tool specification database. In the example of FIG. 3, the tool specification data includes the tool type, outline shape, and tool dimension feature items, but the tool specification data may include other data related to tool specifications. . In the tool specification database, tool specification data in which at least a tool type, a rough shape, and a tool dimension feature item are associated is registered for each tool type. Here, the types of tools are grouped together for each tool having a similar shape for performing the same type of processing, such as drilling tools, threading tools, end mill tools, and the like. Also, the general shape indicates the general shape of tools belonging to the same tool type, and the tool dimension feature item is the characteristic tool dimension for specifying the difference between tools belonging to the same tool type. It shows the item. For example, in the example shown in FIG. 3, the tools belonging to the drilling tool have a shape similar to the schematic shape shown in the figure, and each tool dimension characteristic item (in the case of a drilling tool, DC: cutting diameter , SIG: tip angle, PL: tip and shoulder dimensional difference, LCF: flute length, LH: head length, OAL: total length, LF: functional length, DCON: connection diameter. This is indicated by the tool specification data.

工具仕様データの工具の種類毎の概略形状と工具寸法特徴項目は、例えばＩＳＯ１３３９９等の工具の表現に関する規格等を参考にして定めるようにしても良く、また、同じ種類の工具で工具の概略形状が異なるものがある場合には、工具の種類をさらに細分化しても良い。また、工具仕様データにおける概略形状は、工具の種類に属する工具の概略形状を示す画像データとして定義してもよいが、工具種類識別部１１０によるパターンマッチング処理に適したモデルパターン（例えば、特徴点の集合）として定義しても良く、その場合、工具の種類に属する工具の工具寸法特徴項目についてはモデルパターンのデータとの関係により定義すれば良い。例えば、工具の概略形状のモデルパターンを特徴点の集合で表現している場合には、（例えば、ＤＣは特徴点ａと特徴点ｂの距離、ＳＩＧは特徴点ｃと特徴点ｄを結んだ線分と、特徴点ｃと特徴点ｅを結んだ線分の成す角度といったように）それぞれの特徴点との関係により工具寸法特徴項目を定義するようにしても良い。 The outline shape and tool dimension feature items for each type of tool in the tool specification data may be determined with reference to standards related to tool expression such as ISO 13399, for example. If there are different types of tools, the types of tools may be further subdivided. In addition, the rough shape in the tool specification data may be defined as image data representing the rough shape of a tool belonging to the tool type, but a model pattern (for example, feature point ), in which case the tool dimension characteristic items of tools belonging to the tool type may be defined based on the relationship with model pattern data. For example, when the model pattern of the rough shape of the tool is represented by a set of feature points, (for example, DC is the distance between feature points a and b, and SIG is the distance between feature points c and d. The tool dimension characteristic items may be defined according to the relationship between the respective characteristic points, such as the angle between the line segment and the line segment connecting the characteristic points c and e.

工具寸法特徴量測定部１２０は、画像データ内の識別対象工具の画像から工具寸法特徴量を測定する機能手段である。工具寸法特徴量測定部１２０は、工具種類識別部１１０が識別対象工具の工具の種類を識別する際に公知のパターンマッチング手法を用いて認識した識別対象工具の画像の形状に基づいて、該識別対象工具が属する工具の種類に対応したそれぞれの工具寸法特徴項目について工具寸法特徴量を測定する。工具寸法特徴量測定部１２０による長さに係る工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量を測定する方法としては、例えば、予め撮像装置４の撮像位置から工具を撮像した場合における１ピクセル分の長さを測定しておき、識別対象工具の画像の工具寸法特徴項目に該当する部分のピクセル数を測定し、それに予め測定しておいた１ピクセル分の長さを乗じることで求めるようにしても良い。また、工具寸法特徴量測定部１２０による角度に係る工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量を測定する方法としては、例えば識別対象工具の画像の工具寸法特徴項目に該当する部分の角度を測定した値を角度に係る工具寸法特徴量とすれば良い。また、撮像装置４として３次元カメラを用いることができる場合には、公知の３次元測定にかかる手法を用いて各工具寸法特徴量を測定するようにしても良い。なお、識別対象工具の画像の中から工具寸法特徴項目に対応する部分を特定する方法としては、例えば、上記したように概略形状を特徴点の集合などのモデルパターンで示している場合には、パターンマッチング処理をした際に特定された識別対象工具の画像内の特徴点を用いて、工具寸法特徴項目に対応する部分を特定すれば良い。 The tool dimension feature amount measurement unit 120 is a functional unit that measures the tool dimension feature amount from the image of the tool to be identified in the image data. The tool dimension feature amount measurement unit 120 performs identification based on the shape of the image of the identification target tool recognized using a known pattern matching method when the tool type identification unit 110 identifies the tool type of the identification target tool. A tool dimension feature quantity is measured for each tool dimension feature item corresponding to the type of tool to which the target tool belongs. As a method of measuring the tool dimension feature quantity of the tool dimension feature item related to the length by the tool dimension feature quantity measurement unit 120, for example, when the tool is imaged from the imaging position of the imaging device 4 in advance, the length of one pixel is measured in advance, the number of pixels in the portion corresponding to the tool dimension feature item of the image of the tool to be identified is measured, and the number of pixels is multiplied by the length of one pixel measured in advance. . As a method for measuring the tool dimension feature quantity of the tool dimension feature item related to the angle by the tool dimension feature quantity measurement unit 120, for example, the angle of the portion corresponding to the tool dimension feature item of the image of the identification target tool is measured. should be taken as the tool dimension feature amount related to the angle. Further, when a three-dimensional camera can be used as the imaging device 4, each tool dimension feature amount may be measured using a known three-dimensional measurement method. As a method for specifying the portion corresponding to the tool dimension feature item from the image of the tool to be identified, for example, when the outline shape is indicated by a model pattern such as a set of feature points as described above, Using the feature points in the image of the identification target tool specified when the pattern matching process is performed, the portion corresponding to the tool dimension feature item may be specified.

なお、一般に工具が工具交換装置３のポットに取り付けられている場合、工具の根元の部分はポットに隠れて見えなくなる。そのため、穴あけ工具を例とした場合、ＬＦを、ＯＡＬ、ＤＣＯＮ等の工具寸法特徴量を測定することはできないが、工具の先端部近辺の工具寸法特徴量が把握できれば工具の識別は十分可能であるため、この点が問題になることはない。 In general, when the tool is attached to the pot of the tool changer 3, the base of the tool is hidden by the pot and cannot be seen. Therefore, in the case of a drilling tool as an example, it is not possible to measure LF, OAL, DCON, and other tool dimensional feature amounts, but if the tool dimensional feature amounts near the tip of the tool can be grasped, the tool can be identified sufficiently. Therefore, this point is not a problem.

照合部１３０は、工具寸法特徴量測定部１２０が測定した識別対象工具の工具寸法特徴量を工具データベース２００に登録されたそれぞれの工具に係る工具管理データと照合し、それぞれの工具について識別対象工具が当該工具である尤度を算出する機能手段である。図４は、工具データベース２００に登録されている工具管理データの例を示す図である。なお、図４の例では、工具管理データとして工具ＩＤと工具寸法特徴量が示されているが、工具管理データにはその他も工具に係るデータが含まれていても良い。工具データベース２００には、少なくとも工具を一意に識別する工具ＩＤ（ＳＤＲＬ１，ＳＤＲＬ２，…）と各々の工具の工具寸法特徴量とが関連付けられている工具管理データが登録されている。図４の例では、例えば工具ＩＤがＳＤＲＬ１で一意に識別される工具は、ＤＣ値が１．７ｍｍ、ＬＣＦ値が２６．３ｍｍ、…という工具寸法特徴量で特徴づけられる穴あけ工具である。照合部１３０は、工具寸法特徴量測定部１２０が測定した識別対象工具の工具寸法特徴量と、工具データベース２００に登録されているそれぞれの工具の工具寸法特徴量との間で、例えば以下の数１式を用いて偏差量Ｅを計算し、該偏差量Ｅが低いものを識別対象工具が当該工具である尤度が高いものとする（例えば、偏差量Ｅの逆数を尤度として算出するようにしても良い）。なお、数１式においてＸｍi（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、識別対象工具の各工具寸法特徴量を、Ｘｃi（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、尤度の計算対象の工具データベース２００に登録されている工具の各工具寸法特徴量である。 The collation unit 130 collates the tool dimension feature amount of the identification target tool measured by the tool dimension feature amount measurement unit 120 with the tool management data related to each tool registered in the tool database 200, and determines the identification target tool for each tool. is a functional means for calculating the likelihood of being the tool. FIG. 4 is a diagram showing an example of tool management data registered in the tool database 200. As shown in FIG. In addition, in the example of FIG. 4, the tool ID and the tool dimension feature amount are shown as the tool management data, but the tool management data may include other data related to the tool. The tool database 200 registers tool management data in which at least tool IDs (SDRL1, SDRL2, . In the example of FIG. 4, for example, a tool uniquely identified with a tool ID of SDRL1 is a drilling tool characterized by tool dimension features such as a DC value of 1.7 mm and an LCF value of 26.3 mm. The matching unit 130 compares the tool dimension feature amount of the identification target tool measured by the tool dimension feature amount measurement unit 120 and the tool dimension feature amount of each tool registered in the tool database 200, for example, by the following number 1 is used to calculate the amount of deviation E, and if the amount of deviation E is low, the likelihood that the tool to be identified is the tool is determined to be high (for example, the reciprocal of the amount of deviation E is calculated as the likelihood). ). In Equation 1, Xm i ( i =1, 2, . It is each tool dimension feature amount of a tool registered in the tool database 200 to be calculated.

Figure 0007160602000001
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照合部１３０は、このようにして識別対象工具と工具データベース２００に登録されているそれぞれの工具との間で尤度を算出し、例えば、算出した尤度が最も高い工具が識別対象工具（工具交換装置３のポットに取り付けられた工具）であるとして、不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域や、工具データベース２００に登録（出力）するようにしても良い。また、照合部１３０は、例えば、算出した尤度が高い上位の工具を登録候補として、表示部１４０に対して出力し、これを受けた表示部１４０が表示器／ＭＤＩユニット７０に対して工具の登録候補として尤度と共に表示してオペレータに選択を促し、オペレータが選択した工具が識別対象工具（工具交換装置３のポットに取り付けられた工具）であるとして、不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域や、工具データベース２００に出力するようにしても良い。 The matching unit 130 thus calculates the likelihood between the identification target tool and each tool registered in the tool database 200. For example, the tool with the highest calculated likelihood is the identification target tool (tool The tool attached to the pot of the exchange device 3) may be registered (output) in the tool management data storage area provided on the non-volatile memory 14 or in the tool database 200. FIG. In addition, for example, the matching unit 130 outputs the calculated high-ranking tool as a registration candidate to the display unit 140, and the display unit 140 having received this outputs the tool to the display/MDI unit 70. are displayed as registration candidates together with the likelihood to urge the operator to make a selection. Alternatively, the data may be output to a tool management data storage area or the tool database 200. FIG.

図５は、照合部１３０が実行する照合処理の例を示す図である。例えば、図４に示すように、識別対象工具が穴あけ工具であると識別され、各工具寸法特徴項目が、ＤＣ＝１．８５２ｍｍ、ＬＣＦ＝２７．９３４ｍｍ、ＬＨ＝３０．１０２ｍｍ、ＰＬ＝０．４３３ｍｍ、ＳＩＧ＝１４２．３°と測定されたとする（図４では、ＯＡＬ，ＬＦ、ＤＣＯＮについては、ポットに隠れて測定できない為、＊としている）。この時、照合部１３０は、ＤＣ，ＬＣＦ，ＬＨ、ＰＬ，ＳＩＧの各工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量について、識別対象工具と、工具データベースに登録されているそれぞれの穴あけ工具ＳＤＲＬ１，ＳＤＲＬ２，ＳＤＲＬ３，ＳＤＲＬ４との間で、数１式を用いて偏差量Ｅを算出する。そして、照合部１３０は、工具識別装置１が識別対象工具を自動的に登録するように設定されている場合には、算出された偏差量Ｅが最も小さいＳＤＲＬ２（偏差量Ｅ＝０．０２６２）が識別対象工具である尤度が最も高いものとして、不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域へ登録し、また、穴あけ工具ＳＤＲＬ２が工具識別装置１が制御している工作機械のポットに取り付けられた旨を工具データベース２００へ登録する。また、照合部１３０は、工具識別装置１が識別対象工具を半自動的に登録するように設定されている場合には、予め定めた所定の閾値以上の尤度（或いは、予め定めた所定の閾値以下の偏差値Ｅ）の工具を候補として表示器／ＭＤＩユニット７０に表示するように表示部１４０に対して指令し（例えば、図４において偏差値Ｅが０．０２以下の工具を候補とする場合、ＳＤＲＬ２，ＳＤＲＬ３が表示器／ＭＤＩユニット７０に表示される）、その中からオペレータが選択した工具を、不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域へ登録し、また、選択された工具が工具識別装置１が制御している工作機械のポットに取り付けられた旨を工具データベース２００へ登録する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of matching processing performed by the matching unit 130. As shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4, the tool to be identified is identified as a drilling tool, and each tool dimension characteristic item is DC=1.852 mm, LCF=27.934 mm, LH=30.102 mm, PL=0. 433 mm and SIG=142.3° (in FIG. 4, OAL, LF, and DCON are indicated by * because they are hidden behind the pot and cannot be measured). At this time, the collating unit 130 checks the tool dimension feature amounts of the tool dimension feature items DC, LCF, LH, PL, and SIG for the tool to be identified and the drilling tools SDRL1, SDRL2, and drilling tools registered in the tool database. A deviation amount E is calculated between SDRL3 and SDRL4 by using Equation (1). Then, when the tool identification device 1 is set to automatically register the identification target tool, the collation unit 130 determines SDRL2 where the calculated deviation amount E is the smallest (deviation amount E=0.0262). of the machine tool controlled by the tool identification device 1 is registered in the tool management data storage area provided on the nonvolatile memory 14 as having the highest likelihood of being the identification target tool. It registers in the tool database 200 that it has been attached to the pot. In addition, when the tool identification device 1 is set to semi-automatically register the identification target tool, the collation unit 130 has a likelihood equal to or greater than a predetermined threshold value (or a predetermined threshold value The display unit 140 is instructed to display tools with the following deviation value E) as candidates on the display/MDI unit 70 (for example, tools with a deviation value E of 0.02 or less in FIG. SDRL2 and SDRL3 are displayed on the display/MDI unit 70), the tool selected by the operator is registered in the tool management data storage area provided on the nonvolatile memory 14, and the selected tool is registered in the tool management data storage area provided on the nonvolatile memory 14. It is registered in the tool database 200 that the tool has been attached to the pot of the machine tool controlled by the tool identification device 1 .

上記構成備えた本実施形態の工具識別装置１では、オペレータが工具ＩＤ等を調べて手入力で工具の設定をする手間を省くことができ、オペレータの手入力による入力ミスを減らすことができるようになる。また、二次元コード等を用いて工具ＩＤを工具に印字する従来技術と比べて、コードを生成、印字する設備を設ける必要がなく、磨耗などにより読み取り不能になる恐れがなくなる。更に、主として工具の刃先側の工具寸法特徴量が把握できれば工具の識別が可能となるので、ポットや刃物台等を気にせずに工具の識別ができるようになる。更に、工作機械に取り付けた工具の工具データベース２００に対する登録が自動化できるので、生産システムに管理下にある工作機械の工具取付状況を把握させることができ、いずれの工作機械でどのような加工が可能であるのか生産システム上で管理可能となり、生産計画実行が自動化できる。 With the tool identification device 1 of the present embodiment having the above-described configuration, the operator can save the trouble of checking the tool ID and the like and setting the tool manually, and can reduce input errors due to manual input by the operator. become. In addition, compared to the conventional technology in which a tool ID is printed on a tool using a two-dimensional code or the like, there is no need to provide equipment for generating and printing the code, and there is no fear of becoming unreadable due to wear and the like. Furthermore, since the tool can be identified mainly by grasping the tool dimension feature amount on the cutting edge side of the tool, the tool can be identified without worrying about the pot, the tool post, and the like. Furthermore, since the registration of the tool attached to the machine tool to the tool database 200 can be automated, the tool attachment status of the machine tool under management can be grasped by the production system, and what kind of machining can be performed by any machine tool. It becomes possible to manage on the production system and automate the production plan execution.

本実施形態の一変形例として、照合部１３０が、識別対象工具がいずれの工具であるのかの度合いを示す尤度を算出する際に、数１式を用いるだけに留まることなく、２組の数値のセットの間の類似性や偏差量を算出する一般的な統計式を適宜採用するようにしても良い。また、識別対象工具と工具データベース２００に登録されている各工具との間の尤度を算出する際に、例えば以下の数２式を用いて、それぞれの工具寸法特徴項目に対して重みａi（ｉ＝１，２，…，ｎ）を持たせるようにしても良い。例えば、穴あけ工具の例では、先端角ＳＩＧや先端と肩部寸法差ＰＬ等の値は撮像装置４で撮像した画像データから精度高く測定しにくい場合がある他、工具を使い続けることで磨耗して値が変化する場合も多いので、該工具寸法特徴項目についての重みを他の工具寸法特徴項目に対して重みを減らして、尤度の算出に大きな影響を与えないようにすることで、工具識別精度を向上させることが期待できる。 As a modified example of the present embodiment, when the matching unit 130 calculates the likelihood indicating the degree of which tool is the identification target tool, not only using Equation 1 but also using two sets of A general statistical formula for calculating the similarity and the amount of deviation between sets of numerical values may be employed as appropriate. Further, when calculating the likelihood between the identification target tool and each tool registered in the tool database 200, for example, using the following Equation 2, the weight a i (i=1, 2, . . . , n) may be provided. For example, in the example of a drilling tool, values such as the point angle SIG and the dimensional difference PL between the point and the shoulder may be difficult to measure with high accuracy from the image data captured by the image pickup device 4. In addition, the tool may be worn as it continues to be used. Therefore, the weight of the tool dimension characteristic item is reduced with respect to the other tool dimension characteristic items so that the likelihood calculation is not greatly affected. It can be expected to improve the identification accuracy.

Figure 0007160602000002
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本実施形態の他の変形例として、照合部１３０は、工具データベースに尤度の高い工具が登録されていない場合（例えば、予め定めた閾値よりも高い尤度の工具が無かった場合、又は、予め定めた閾値よりも低い偏差度の工具が無かった場合）、工具種類識別部１１０が識別した識別対象工具の工具の種類と、工具寸法特徴量測定部１２０が測定した識別対象工具の工具寸法特徴量を、新たに導入された工具として、不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域や、工具データベース２００に登録（出力）するようにしても良い。また、その際に、新たに導入された工具であるか確認する指令を表示部１４０へと出力し、オペレータの承諾操作を以て不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域や、工具データベース２００に登録（出力）するようにしても良い。このように動作させることで、新たな工具を導入するに際して、該工具に係るデータを制御装置としての工具識別装置１や工具データベース２００に対して登録し直す手間を省くことが可能となる。 As another modified example of the present embodiment, the collation unit 130 may be configured when no tool with a high likelihood is registered in the tool database (for example, when there is no tool with a likelihood higher than a predetermined threshold value, or When there is no tool with a degree of deviation lower than a predetermined threshold), the tool type of the identification target tool identified by the tool type identification unit 110 and the tool dimension of the identification target tool measured by the tool dimension feature amount measurement unit 120 The feature amount may be registered (output) in the tool management data storage area provided on the nonvolatile memory 14 or in the tool database 200 as a newly introduced tool. At that time, a command for confirming whether or not the tool is newly introduced is output to the display unit 140, and upon approval by the operator, the tool management data storage area provided on the nonvolatile memory 14 and the tool database are displayed. 200 may be registered (output). By operating in this manner, when a new tool is introduced, it is possible to save the trouble of re-registering data related to the tool in the tool identification device 1 as a control device and the tool database 200 .

また、このようにして工具データベース２００に登録された工具管理データを、加工を実施する工作機械を決定するために利用することが可能となる。例えば、図６に例示されるように、ＭＥＳ９において、加工指示書等により加工の指示を受けた時、当該加工に必要とされる工具を備えた工作機械２を、工具データベース２００を参照することにより特定し、加工に必要とされる工具を備えた工作機械の中から、現在加工を実施していない空いている工作機械２や、製造計画全体を最短時間で完了できる工作機械２等を加工を実施する工作機械として決定し、該工作機械２に対して加工指示書等で指示された加工を実施するように指令するようにしても良い。 In addition, the tool management data registered in the tool database 200 in this manner can be used to determine the machine tool for machining. For example, as exemplified in FIG. 6, when the MES 9 receives a machining instruction from a machining instruction sheet or the like, the machine tool 2 equipped with the tools required for the machining is referred to the tool database 200. From among the machine tools equipped with the tools required for processing, machine tools 2 that are not currently performing machining, machine tools 2 that can complete the entire manufacturing plan in the shortest time, etc. may be determined as the machine tool to implement the above, and the machine tool 2 may be instructed to carry out the machining specified in the machining instruction sheet or the like.

更に、このようにして工具データベース２００に登録された工具管理データを、工作機械において実行される加工プログラムの生成に利用することも可能である。例えば、加工を実施する工作機械２が決定された場合において、図７に例示されるように、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置５において、該工作機械２において加工を実施するための加工プログラムを生成する際に、加工に使用する工具が決定済みである時、工具データベース２００を参照して加工実施する工作機械２の工具管理データを取得し、取得した工具管理データに合わせて加工プログラム中の工具指定するコードを生成または修正することができ、オペレータが工具に係る情報をＣＡＤ／ＣＡＭ装置５に対して入力する手間を省くことができる。 Furthermore, it is also possible to use the tool management data registered in the tool database 200 in this way to generate a machining program to be executed in the machine tool. For example, when the machine tool 2 that performs machining is determined, as illustrated in FIG. , when the tool to be used for machining has already been determined, the tool database 200 is referenced to acquire the tool management data of the machine tool 2 that performs machining, and a code for designating the tool in the machining program according to the acquired tool management data. can be generated or modified, saving the operator the trouble of inputting tool-related information to the CAD/CAM device 5 .

図８は、第２実施形態による工具識別装置１の概略的な機能ブロック図である。図８に示した各機能ブロックは、図１に示した工具識別装置１が備えるＣＰＵ１１、データベースサーバ８が備えるＣＰＵ８１が、それぞれのシステム・プログラムを実行し、工具識別装置１及びデータベースサーバ８の各部の動作を制御することにより実現される。 FIG. 8 is a schematic functional block diagram of the tool identification device 1 according to the second embodiment. Each functional block shown in FIG. 8 is such that the CPU 11 provided in the tool identification device 1 and the CPU 81 provided in the database server 8 shown in FIG. It is realized by controlling the operation of

本実施形態による工具識別装置１は、第１実施形態において工具識別装置１が備えていた照合部１３０が、データベースサーバ８上に照合部２２０として実装されたものである。このように構成された第２実施形態による工具識別装置１は、データベースサーバ８が備える照合部２２０と共に工具識別システム３００として動作する。 In the tool identification device 1 according to this embodiment, the collation unit 130 included in the tool identification device 1 in the first embodiment is implemented as a collation unit 220 on the database server 8 . The tool identification device 1 according to the second embodiment configured as described above operates as a tool identification system 300 together with the collation section 220 provided in the database server 8 .

本実施形態による工具識別装置１が備える工具寸法特徴量測定部１２０は、識別対象工具の工具寸法特徴量を測定した後に、工具種類識別部１１０が識別した識別対象工具の工具の種類と、測定した工具寸法特徴量とをデータベースサーバ８の照合部２２０へと送信する。これを受けた照合部２２０は、第１実施形態の照合部と同様に、工具データベース２００に登録された各工具との間で尤度を算出し、算出した尤度に基づいて工具識別装置１の不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域への登録や、工具データベース２００への登録を行うようにしても良いし、複数の工具の候補を工具識別装置１の表示部１４０へと送信し、オペレータに対して工具を選択させ、選択された工具を工具識別装置１の不揮発性メモリ１４上に設けられた工具管理データ記憶領域へ登録したり、工具データベース２００への登録を行うようにしても良い。 The tool dimension feature quantity measurement unit 120 included in the tool identification device 1 according to the present embodiment measures the tool dimension feature quantity of the identification target tool, and then measures the tool type of the identification target tool identified by the tool type identification unit 110 and the measurement The obtained tool dimension feature quantity is transmitted to the matching unit 220 of the database server 8 . The collation unit 220 that receives this, similarly to the collation unit of the first embodiment, calculates the likelihood with each tool registered in the tool database 200, and based on the calculated likelihood, the tool identification device 1 may be registered in the tool management data storage area provided on the non-volatile memory 14 or in the tool database 200, or multiple tool candidates may be displayed on the display unit 140 of the tool identification device to make the operator select a tool, register the selected tool in the tool management data storage area provided on the non-volatile memory 14 of the tool identification device 1, or register it in the tool database 200. You can do it.

なお、照合部２２０は、工具識別装置１上や、データベースサーバ８上に設けるに留まることなく、工具識別装置１及びデータベースサーバとネットワーク７を介して通信可能ないずれの装置上に設けるようにしても良い。 The collation unit 220 is not limited to being provided on the tool identification device 1 or the database server 8, but may be provided on any device that can communicate with the tool identification device 1 and the database server via the network 7. Also good.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
上記した実施形態では、工具識別装置１が制御装置上に実装されたものとして説明しているが、工具識別装置１を制御装置と通信可能なコンピュータ上に実装する場合に、照合部１３０，２２０は、算出した尤度が最も高い工具乃至オペレータが選択した工具を、工具データベース２００に登録（出力）すると共に、該工具が取り付けられた工作機械を制御する制御装置に対して登録するようにしても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described examples of the embodiments, and can be implemented in various modes by adding appropriate modifications.
In the above-described embodiment, the tool identification device 1 is described as being mounted on the control device. Registers (outputs) the tool with the highest calculated likelihood or the tool selected by the operator in the tool database 200 and registers it in the control device that controls the machine tool to which the tool is attached. Also good.

１ 工具識別装置
２ 工作機械
３ 工具交換装置
４ 撮像装置
５ ＣＡＤ／ＣＡＭ装置
７ ネットワーク
８ データベースサーバ
９ ＭＥＳ
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 不揮発性メモリ
１５，１８，１９，２１ インタフェース
１６ ＰＭＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
２０ バス
３０ 軸制御回路
４０ サーボアンプ
５０ サーボモータ
６０ スピンドル制御回路
６１ スピンドルアンプ
６２ スピンドルモータ
６３ ポジションコーダ
７０ 表示器／ＭＤＩユニット
７１ 操作盤
７２ 外部機器
８１ ＣＰＵ
８２ ＲＯＭ
８３ ＲＡＭ
８４ 不揮発性メモリ
８７，８８，８９ インタフェース
９１ 表示装置
９２ 入力装置
１００ 工具画像取得部
１１０ 工具種類識別部
１２０ 工具寸法特徴量測定部
１３０ 照合部
１４０ 表示部
２００ 工具データベース
２１０ 工具仕様データベース
２２０ 照合部
３００ 工具識別システム REFERENCE SIGNS LIST 1 tool identification device 2 machine tool 3 tool changer 4 imaging device 5 CAD/CAM device 7 network 8 database server 9 MES
11 CPUs
12 ROMs
13 RAM
14 non-volatile memory 15, 18, 19, 21 interface 16 PMC
17 I/O unit 20 bus 30 axis control circuit 40 servo amplifier 50 servo motor 60 spindle control circuit 61 spindle amplifier 62 spindle motor 63 position coder 70 display/MDI unit 71 operation panel 72 external device 81 CPU
82 ROMs
83 RAM
84 non-volatile memory 87, 88, 89 interface 91 display device 92 input device 100 tool image acquisition unit 110 tool type identification unit 120 tool dimension feature amount measurement unit 130 collation unit 140 display unit 200 tool database 210 tool specification database 220 collation unit 300 Tool identification system

Claims (2)

工具の種類毎に、該工具の種類の概略形状と、該工具の種類に属する工具を特定するための工具寸法特徴項目が定義された工具仕様データベース、及び、工具毎に、該工具を一意に識別可能な工具ＩＤと、少なくとも該工具の種類に応じた前記工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量が関連付けられた工具管理データが記憶された工具データベースと通信可能に接続され、工作機械に取り付けられた少なくとも１つの工具を識別する工具識別装置において、
前記工作機械に取り付けられた識別対象工具の画像を撮像した画像データを取得する工具画像取得部と、
前記工具仕様データベースに記憶された工具の種類毎に定義された工具の種類の概略形状を参照し、前記画像データから前記識別対象工具の形状を認識することにより該識別対象工具の工具の種類を識別する工具種類識別部と、
前記工具仕様データベースを参照して、前記識別対象工具の工具の種類に対応する工具寸法特徴項目を特定し、特定した工具寸法特徴項目に係る前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記画像データから測定する工具寸法特徴量測定部と、
前記工具寸法特徴量測定部が測定した工具寸法特徴量を前記工具データベースと照合し、前記工具データベースに登録されたそれぞれの工具について、前記識別対象工具が当該工具である尤度を算出する照合部と、
を備え、
前記照合部により算出された尤度に基づいて、前記識別対象工具が前記工具データベースに登録されたいずれの工具であるのかを識別し、
前記照合部は、前記工具データベース上に尤度の高い情報が無い場合、工具種類識別部が識別した識別された前記識別対象工具の工具の種類及び工具寸法特徴量測定部が測定した前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記工具データベースに登録する、
工具識別装置。 A tool specification database in which, for each tool type, a rough shape of the tool type and a tool dimension feature item for specifying a tool belonging to the tool type are defined; A tool database is communicatively connected to a tool database storing tool management data in which an identifiable tool ID and a tool dimension feature quantity of at least the tool dimension feature item corresponding to the type of the tool are associated, and is attached to the machine tool. A tool identification device that identifies at least one tool comprising:
a tool image acquisition unit that acquires image data obtained by capturing an image of an identification target tool attached to the machine tool;
By referring to the rough shape of the tool type defined for each tool type stored in the tool specification database and recognizing the shape of the identification target tool from the image data, the tool type of the identification target tool is determined. a tool type identification unit for identifying;
A tool dimension feature item corresponding to the tool type of the identification target tool is specified by referring to the tool specification database, and a tool dimension feature amount of the identification target tool related to the specified tool dimension feature item is obtained from the image data. a tool dimension feature quantity measuring unit to be measured;
A collation unit that collates the tool dimension feature amount measured by the tool dimension feature amount measurement unit with the tool database, and calculates the likelihood that the identification target tool is the tool for each tool registered in the tool database. When,
with
identifying which of the tools registered in the tool database is the identification target tool based on the likelihood calculated by the matching unit ;
When there is no information with a high likelihood on the tool database, the matching unit determines the tool type of the identified identification target tool identified by the tool type identification unit and the identification object measured by the tool dimension feature amount measurement unit. registering the tool dimension feature amount of the tool in the tool database;
Tool identification device. 工具の種類毎に、該工具の種類の概略形状と、該工具の種類に属する工具を特定するための工具寸法特徴項目が定義された工具仕様データベース、及び、工具毎に、該工具を一意に識別可能な工具ＩＤと、少なくとも該工具の種類に応じた前記工具寸法特徴項目の工具寸法特徴量が関連付けられた工具管理データが記憶された工具データベースと、前記工具仕様データベース及び前記工具データベースと通信可能に接続された工具識別装置を備えた工具識別システムにおいて、 A tool specification database in which, for each tool type, a rough shape of the tool type and a tool dimension feature item for specifying a tool belonging to the tool type are defined; a tool database storing tool management data associated with an identifiable tool ID and at least the tool dimension feature quantity of the tool dimension feature item corresponding to the type of the tool; and communicating with the tool specification database and the tool database. In a tool identification system with a tool identification device operably connected,
前記工具識別装置は、The tool identification device
工作機械に取り付けられた識別対象工具の画像を撮像した画像データを取得する工具画像取得部と、a tool image acquisition unit that acquires image data obtained by capturing an image of an identification target tool attached to a machine tool;
前記工具仕様データベースに記憶された工具の種類毎に定義された工具の種類の概略形状を参照し、前記画像データから前記識別対象工具の形状を認識することにより該識別対象工具の工具の種類を識別する工具種類識別部と、By referring to the rough shape of the tool type defined for each tool type stored in the tool specification database and recognizing the shape of the identification target tool from the image data, the tool type of the identification target tool is determined. a tool type identification unit for identifying;
前記工具仕様データベースを参照して、前記識別対象工具の工具の種類に対応する工具寸法特徴項目を特定し、特定した工具寸法特徴項目に係る前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記画像データから測定する工具寸法特徴量測定部と、A tool dimension feature item corresponding to the tool type of the identification target tool is specified by referring to the tool specification database, and a tool dimension feature amount of the identification target tool related to the specified tool dimension feature item is obtained from the image data. a tool dimension feature quantity measuring unit to be measured;
を備え、with
前記工具識別システムは、The tool identification system includes:
前記工具識別装置と通信可能に接続され、前記工具寸法特徴量測定部が測定した工具寸法特徴量を前記工具データベースと照合し、前記工具データベースに登録されたそれぞれの工具について、前記識別対象工具が当該工具である尤度を算出する照合部を備え、The tool dimension feature quantity measured by the tool dimension feature quantity measurement unit, which is communicatively connected to the tool identification device, is collated with the tool database, and for each tool registered in the tool database, the tool to be identified is identified. A matching unit that calculates the likelihood of being the tool,
前記照合部により算出された尤度に基づいて、前記識別対象工具が前記工具データベースに登録されたいずれの工具であるのかを識別し、identifying which of the tools registered in the tool database is the identification target tool based on the likelihood calculated by the matching unit;
前記照合部は、前記工具データベース上に尤度の高い情報が無い場合、工具種類識別部が識別した識別された前記識別対象工具の工具の種類及び工具寸法特徴量測定部が測定した前記識別対象工具の工具寸法特徴量を前記工具データベースに登録する、When there is no information with a high likelihood on the tool database, the matching unit determines the tool type of the identified identification target tool identified by the tool type identification unit and the identification object measured by the tool dimension feature amount measurement unit. registering the tool dimension feature amount of the tool in the tool database;
工具識別システム。Tool identification system.
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