(57)【要約】【課題】刃先位置を正確に検出することができる刃先位置検出方法を提供すること。【解決手段】カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に明度変化点に基づいて前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、前記２本の一次近似直線の各々についてそれと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に明度変化点に基づいて前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、前記二次近似直接の交点を刃先として工具刃先位置座標を得る工程と、を備える。【選択図】図６
2010256341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近似直接の交点を刃先として、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を備えたことを特徴とする刃先位置の検出方法。
【請求項２】
前記第１のサンプリング走査は、往復方向に走査されるようになっており、
往路の走査において、上側稜線上の点あるいは下側稜線上の点が認識され、
復路の走査において、下側稜線上の点あるいは上側稜線上の点が認識されるようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の刃先位置の検出方法。
【請求項３】
第２のサンプリング走査の間隔は、第１のサンプリング走査の間隔よりも、細かい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工具刃先位置の検出方法。
【請求項４】
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近時直線のなす角の二等分線である刃先取付け角度直線を得る工程と、
前記刃先取付け角度直線上で、第３の走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先上の点を認識する工程と、
前記認識された工具刃先上の点について、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を備えたことを特徴とする刃先位置の検出方法。
【請求項５】
工具を固定する刃物台と、
前記工具の工具刃先を含む画面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した画面に対して、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近似直接の交点を刃先として、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を実施することができる画像処理部と、
を備えたことを特徴とする工具刃先位置検出装置。
【請求項６】
工具を固定する刃物台と、
前記工具の工具刃先を含む画面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した画面に対して、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近時直線のなす角の二等分線である刃先取付け角度直線を得る工程と、
前記刃先取付け角度直線上で、第３の走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先上の点を認識する工程と、
前記認識された工具刃先上の点について、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を実施することができる画像処理部と、
を備えたことを特徴とする工具刃先位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における刃先位置検出方法および刃先位置検出装置に関するものである。特には、精密ロール旋盤における高精度の刃先合せのための刃先位置検出方法および刃先位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロールを加工する工作機械として、ロール研削盤やロール旋盤が知られている。
【０００３】
このうち、ロール旋盤は、ダイヤモンドバイトを取り付けた刃物台を往復台に設置した旋盤である。主軸台でロールを回転させ、往復台を前後方向（Ｘ軸）に送りながら、周方向の溝を加工するのが基本的な使い方である。軸方向に溝を加工する場合は、主軸台（Ｃ軸）でロールを割り出しながら、往復台を左右方向（Ｚ軸）に高速移動させる。これにより、軸方向に溝を創生することができる。
【０００４】
近年、機械制御技術の進歩によって、凹凸パターン等をロールの外周面に加工する超精密加工が実現されている。例えば、光学レンズを成形する金型を旋盤によって加工できるようになってきている。本出願人も、フレネルレンズ成形用の金型を加工する立旋盤を提案している（特許文献１）。この立旋盤では、フレネルレンズ成形金型のＶ形レンズ溝を高精度に加工することができる。
【０００５】
ところで、液晶表示装置の普及により、液晶パネルのバックライトに使用されるレンズシートの需要が増大している。この種のレンズシートには、フレネルレンズシートの他、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、プリズムシートなどが用いられる。
【０００６】
そして最近では、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、プリズムシートを、転写ロールを用いて押出成形によって成形することが検討されている。
【０００７】
レンチキャラーレンズシート用の転写ロールは、当該ロールの外周面に、周方向の溝を一定のピッチで精密に加工することで成形される。従って、ロール旋盤でもその加工は可能である。
【０００８】
これに対して、クロスレンチキュラーレンズ用の転写ロールやプリズムシート用の転写ロールは、当該ロールの外周面に、四角錘（四角ピラミッド）や三角錐（三角ピラミッド）の形状パターンを加工しなければならない。
【０００９】
従来、上述したような精密ロール旋盤を用いてこのような精密な加工を行うためには、まず専用の治具を用いて工具台の旋回中心位置を求め、機械に具備された顕微鏡（光学系）で刃先を撮影してモニタ上に表示し、当該モニタ上に表示されている縦横2本のヘアラインの交点にオペレータが手動で刃先位置を合わせて、そのときの旋回中心位置から刃先位置までの座標に基づいて刃先位置情報を求めていた。
【００１０】
また、金型が大型化しているため、加工途中でバイト交換を行う必要がある。このような場合のバイトの位置決めは、極めて高い精度が要求される。
【００１１】
さらに、プリズムシート等においては、光学的設計に応じて、１種類のバイトを用いた加工では不十分で、図１３に示すように複数種類のバイトを用いた加工が必要となる。この場合、バイトの位置合わせの重要性はさらに増加する。図１３に示されるように、３つの刃物が用いられる場合、各刃物での加工ピッチは極めて正確である必要がある。このため、刃物の位置合わせは重要である。
【００１２】
その他、刃先の位置の特定にも使用可能な工具形状測定装置に関しては、例えば引用文献２あるいは３に記載されたようなものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３５８６２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４５３１号公報
【特許文献３】特開平８−２５７８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ヘアラインの交点に刃先を慎重に位置決めするという作業には、煩わしさがあり、調整時間が長時間化するという問題がある。また、人手による操作に伴う位置決め誤差の発生が避けられない。
【００１５】
一方、例えば複数の刃物を途中で交換して使用する場合や、１本の刃物を旋回位置決めして使用する場合には、刃先情報がサブミクロンの精度で設定されている必要がある。
【００１６】
しかし、例えばレンズ倍率２０倍で２／３インチ相当のＣＣＤカメラで刃先を撮影し、８．４インチ程度のモニタで観察する場合、モニタ上のヘアラインの太さは表示の倍率等により異なるが２〜３μｍほどに相当することもあるため、必要とされる精度で刃先情報を得ることは非常に困難である。
【００１７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、刃先位置を正確に検出することができる刃先位置検出方法および刃先位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明にかかる刃先位置検出方法は、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近似直接の交点を刃先として、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を備えたことを特徴とする刃先位置の検出方法である。
【００１９】
好ましくは、前記第１のサンプリング走査は、往復方向に走査されるようになっており、往路の走査において、上側稜線上の点あるいは下側稜線上の点が認識され、復路の走査において、下側稜線上の点あるいは上側稜線上の点が認識されるようになっている。
【００２０】
また、好ましくは、第２のサンプリング走査の間隔は、第１のサンプリング走査の間隔よりも、細かい。
【００２１】
あるいは、本発明は、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近時直線のなす角の二等分線である刃先取付け角度直線を得る工程と、
前記刃先取付け角度直線上で、第３の走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先上の点を認識する工程と、
前記認識された工具刃先上の点について、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を備えたことを特徴とする刃先位置の検出方法である。
【００２２】
あるいは、本発明は、
工具を固定する刃物台と、
前記工具の工具刃先を含む画面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した画面に対して、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近似直接の交点を刃先として、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を実施することができる画像処理部と、
を備えたことを特徴とする工具刃先位置検出装置である。
【００２３】
あるいは、本発明は、
工具を固定する刃物台と、
前記工具の工具刃先を含む画面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した画面に対して、
工具刃先位置測定のための測定基準点を定める工程と、
カメラで撮像した画面の中に工具刃先を位置させた状態で、当該画面内で所定の走査方向に所定間隔で第１のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を認識する工程と、
前記認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の一次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記２本の一次近似直線の各々について、それと垂直な方向に所定間隔で第２のサンプリング走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先の上側稜線上の点および下側稜線上の点を改めて認識する工程と、
前記改めて認識された２本の稜線上の点をそれぞれ関連付けて、２本の二次近似直線を最小自乗法によって求める工程と、
前記二次近時直線のなす角の二等分線である刃先取付け角度直線を得る工程と、
前記刃先取付け角度直線上で、第３の走査を行い、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、前記工具刃先上の点を認識する工程と、
前記認識された工具刃先上の点について、前記測定基準点を基準とする工具刃先位置座標を得る工程と、
を実施することができる画像処理部と、
を備えたことを特徴とする工具刃先位置検出装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、画像処理の一般的な走査手法によって工具刃先の上側稜線および下側稜線の一次近似直線を得た後に、当該一次近似直線に基づいて改めて工具刃先の上側稜線および下側稜線を近似する二次近似直線を得るようにしているので、より高精度に工具刃先の上側稜線および下側稜線を把握することができ、ひいては、より高精度に工具刃先の位置情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用される精密ロール旋盤の概要を示す側面図である。
【図２】図１の精密ロール旋盤の平面図である。
【図３】図１の精密ロール旋盤に設けられる刃物旋回台を示す斜視図である。
【図４】図３の刃物旋回台の一部断面正面図である。
【図５】本発明の一実施の形態による刃先位置検出方法を行うための主要な要素を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態による刃先位置検出方法を説明するフローチャートである。
【図７】図６のステップＳ３を表示画面で示した図である。
【図８】図６のステップＳ６を表示画面で示した図である。
【図９】図６のステップＳ８を表示画面で示した図である。
【図１０】図６のステップＳ１０を表示画面で示した図である。
【図１１】刃先位置検出後のステップを表示画面で示した図である。
【図１２】追加のステップを表示画面で示した図である。
【図１３】複数種類のバイトを使用する例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２７】
まず、本発明が適用される精密ロール旋盤について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用される精密ロール旋盤の一例を示す側面図で、図２はその平面図である。  
図１および図２において、参照番号１０は、ベッドを示す。このベッド１０の上には、主軸台１２、心押台１４、往復台１６が配置されている。工作物は、ロール形状のロールＷであり、主軸台１２と心押台１４とで回転自在に支持されている。  
主軸台１２は、ベッド１０の長手方向の一端部に配置されている。この主軸台１２は、本体部１７と、主軸１８と、この主軸１８の先端に取り付けられたチャック１９と、主軸１８を駆動するサーボモータ２０と、を含んでいる。主軸１８は、本体部１７に内蔵されている図示されない油静圧軸受によって支持されている。チャック１９は、ワークＷの軸を把持し、主軸１９の回転をワークに伝達するようになっている。この主軸台１２では、サーボモータ２０が、ワークＷを高速で回転させるために主軸１８を駆動する。これに加えて、エンコーダ２２によってサーボモータ２０の回転量が検出され、サーボモータ２０の回転量が制御されることにより、主軸台１２には、ワークＷの円周方向の割出しを行う割出し軸（Ｃ軸）としての機能が付加されている。なお、主軸台１２の軸受は、油静圧軸受の他、空気軸受、ベアリング軸受であってもよい。
【００２８】
次に、心押台１４は、主軸台１２に対向して、ベッド１０上に配置されている。ベッド１０の上面に、図示されない案内面が設けられて、心押台１４は当該案内面上を移動可能に設置されている。心押台１４は、従来一般の心押軸の代わりに、主軸２３を備えている。そして、この主軸２３に取り付けられたチャック２５によって、ロールＷの軸を回転自在に支持するようになっている。このような心押台１４は、サーボモータを持たない点を除いて、基本的な構成は主軸台１２と同様のものである。
【００２９】
次に、往復台１６について説明する。
【００３０】
往復台１６は、ロールＷの軸方向に移動可能にベッド１０上に設置されているサドル２６を含む。このサドル２６の上に、ロールＷの軸方向と直角の方向に移動可能なテーブル２８が設置されている。本実施の形態の精密ロール旋盤では、サドル２６を送る軸がＺ軸で、サドル２６上でテーブル２８を送る軸がＸ軸となっている。
【００３１】
図３は、ベッド１０やサドル２６からカバー類を取り外した状態で旋回台３０を示す図である。図４は、旋回台３０の断面図を示す。本実施の形態による旋回台３０は、旋回台本体３１を含む。
【００３２】
旋回台３０の天板３２に、刃物台３３が着脱可能に取り付けられている。この刃物台３３は、バイトホルダ３４と、軸受３５と、減速機３７と、サーボモータ３８とが一体になった構造にユニット化されている。刃物台３３は天板３２に取り付けられているが、取り外せるようになっている。
【００３３】
バイトホルダ３４には、ダイヤモンドバイト３６が保持されている。このバイトホルダ３４の軸が、軸受３５によって回転自在に支持されている。バイトホルダ３４の軸には、減速機３７の出力軸が連結されており、減速機３７の入力軸には、サーボモータ３８が連結されている。したがって、サーボモータ３８の回転が、減速機３７で減速されて、バイトホルダ３４に伝達されるようになっている。後述するように、サーボモータ３８の制御により、Ａ軸回りにダイヤモンドバイト３６が旋回される。
【００３４】
図４に示すように、旋回台本体３１の内部には、主軸４０が設けられている。この主軸４０は、スラストブッシュ４１とラジアルブッシュ４９とにより、回転自在に支持されている。この実施の形態では、スラストブッシュ４１と主軸４０の下端面との間、及び、ラジアルブッシュ４９と主軸４０との間に、約１５μｍの隙間が形成されている。これにより、それぞれ主軸４０のスラスト荷重、ラジアル荷重を高圧空気で支持する空気静圧軸受が構成されている。空気静圧軸受の代わりに、油静圧軸受が採用されてもよい。主軸４０には、天板３２が連結されている。
【００３５】
天板３２には、駆動軸５０が同軸に取り付けられている。この駆動軸５０には、サーボモータ５１のロータ５１ａが固定されている。これにより、ステータ５１ｂと共にビルトイン型のサーボモータ５１が、旋回台本体３１の内部に組み込まれている。このサーボモータ５１によって駆動軸５０が回転駆動されることにより、天板３２と共に刃物台３３が旋回する。この旋回軸が、刃物台３３のダイヤモンドバイト３６を割り出すＢ軸を構成している。
【００３６】
図３において、サドル２６の上面には、逆Ｖ形に案内面が形成されたＸ軸ガイドレール４０が延びている。このＸ軸ガイドレール４０には、リテーナにより保持された多数のコロが配列された有限型の転がり案内４１が設けられている。同様に、ベッド１０の上面には、逆Ｖ形に案内面が形成されたＺ軸ガイドレール４２が延びている。このＺ軸ガイドレール４２には、有限型の転がり案内４３が設けられている。
【００３７】
サドル２６を送るＺ軸送り駆動装置と、旋回台３０を搭載したテーブル２８を送るＸ軸送り駆動装置とは、共にリニアモータから構成されている。図３において、参照番号４７は、Ｘ軸送り機構のリニアモータを構成する永久磁石列を示し、４８は、Ｚ軸ガイドレール４２と平行に延びる永久磁石列を示す。
【００３８】
図４において、参照番号５２は、ＮＣ装置を示す。このＮＣ装置５２は、Ｘ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸を数値制御する。Ａ軸の場合、Ａ軸サーボ機構５４と、ダイヤモンドバイト３６の回転角度を検出するエンコーダ５３と、によって、位置制御ループが組まれており、ＮＣ装置５２からの指令と、エンコーダ５３からの位置フィードバックと、を比較して、ダイヤモンドバイト３６のすくい面が指令した角度になるようにサーボモータ３８が制御されるようになっている。また、Ｂ軸についても、Ｂ軸サーボ機構５７と、エンコーダ５６と、によって位置制御ループが組まれており、主軸４０に割出し軸の機能をもたせるように構成されている。
【００３９】
図５に、このようなロール旋盤を前提とした本発明の構成システム例を示す。
【００４０】
本構成例は、旋回可能な刃物台３３に取り付けられた刃物であるバイト３６の先端部３６a（刃先）の位置を検出するものである。位置測定の原点（測定基準点）は、刃物台３３の回転中心Ｏである。この原点が、前後方向のX方向の基準点、左右方向のＺ方向の基準点、に位置しているときを基準位置とする。ここでは、Ｘ方向位置は基準位置のままであり、Ｚ方向位置のみが変化する。すなわち、Ｚ軸方向に平行移動するときについて考察する。
【００４１】
バイト３６の先端は、工業用の光学顕微鏡５１およびこれに取り付けられたＣＣＤカメラ５２によって撮像される。これらの光学顕微鏡５１およびＣＣＤカメラ５２は、移動機構５３によってZ方向に自由に移動できる。従って、バイト先端の画像を画像の略中心に位置させることができる。
【００４２】
バイト３６の先端位置の測定の際には、移動機構５３を制御して測定原点をZ軸基準位置、すなわち、刃物台３３の回転中心に一致させた後、再び移動機構５３を制御して、刃先を撮像画像の略中心に位置させる。
【００４３】
このとき、ＣＣＤカメラで得られた画像データが、画像コントローラ５４によって画面上に表示される。表示画像内の各点の基準位置からの座標は、必要に応じて、画面内の当該点を指定することにより、表示させることができる。
【００４４】
この画像コントローラ５４は、刃先位置測定を行うものであり、ＣＣＤカメラで取り込まれた画像およびその座標を記憶するメモリ５４ｃ、種々の演算を行う演算部５４ｂ、これらを制御する演算制御部５４ａ、を有している。  
以下、刃先位置の検出方法について、図６のフローチャートおよび各ステップの処理内容を示す図７〜図１１を参照して、詳細に説明する。
【００４５】
まず、撮像画像を計測に適した倍率に設定し、刃物台の回転中心を基準位置とする較正を行う。（事前に正確な較正が行われている場合には、この工程は省略できる。）
次に、表示画面内の略中心に刃先の画像が表示されるように、移動機構５３を制御してカメラ位置を移動させる（ステップＳ１）。このような概略位置合わせは、手動でもできるが、公知の各種認識技術を用いて自動的に行わせることが好ましい。このときの画像は、図７に示すようであり、工具刃先の輪郭を示す２つの稜線が見えている。
【００４６】
このとき、コンピュータ制御ＮＣ装置５５（ＣＮＣ）で実行される専用ソフトで、画像コントローラ５４の画像において刃先位置情報を取得する。一方、そのときの精密ロール旋盤の機械座標をＣＮＣ５５から取得して、画像コントローラ５４内のメモリ５４ｃに記憶する。
【００４７】
まず、工具刃先（バイト３６の先端部３６ａ）の２つの稜線を正確に認識するため、少なくとも刃先の上側稜線（エッジ）と思われる部分を含むような画像を計測領域１として設定し（ステップＳ２）、当該計測領域１内の画像を上から下へと走査して、刃物の上側稜線上の点を画面上の明度差に基づいて検出する（ステップＳ３）。この例の場合、工具は白で、背景は梨地で表されている（図７参照）。
【００４８】
この際の走査は、全画素について行う必要はなく、粗い走査で十分である。例えば１０画素ごとの間隔で、サンプリング走査が行われる。
【００４９】
図７にはこのようなサンプリング走査を行った様子が示されている。
【００５０】
例えば図示のように、走査線Ａではすべて白領域であるので、稜線（エッジ）は存在しない。走査線Ｂでは、梨地領域から白領域に移る点が上側稜線上の点となる。走査線Ｃでは、梨地領域から白領域に移りその後再度梨地領域になっているため、梨地領域から白領域に移った位置が上側稜線上の点であることがわかる。また、刃先よりも右側の領域における走査線Ｄでは、全て梨地領域で白領域に移ることはないため、エッジが存在していない。
【００５１】
すなわち、梨地領域から白領域に移る点が上側稜線上の点である。検出された稜線上の点の情報をもとに、これらの位置を接続する一次近似直線αが、最小自乗法により一次式の形式で求められる。これは、上側稜線の近似直線となる(ステップＳ４)。
【００５２】
次に、少なくとも刃先の下側稜線（エッジ）と思われる部分を含むような画像を計測領域２として設定し（ステップＳ５）、この計測領域２内の画像を下から上へと走査して、刃物の下側稜線上の点を画面上の明度差に基づいて検出する（ステップＳ６）。この場合も、必要なサンプリング走査が行われ、梨地領域から白領域に移行する点が、下側稜線上の点である。例えば、図８に図示されるように、走査線ａでは、すべて白領域であるため、稜線エッジは存在しない。走査線ｂでは、白領域から梨地領域に移行しているが、これは下側稜線ではない。走査線ｃでは、梨地領域から白領域に移行し、さらに再度梨地領域に移行しているため、梨地領域から白領域に移行した位置が下側稜線上の点である。刃先よりも右側の走査線ｄでは、すべて黒領域であるため、エッジが存在していない。
【００５３】
すなわち、梨地領域から白領域に移る点が下側稜線上の点である。検出された稜線上の点の情報をもとに、これらの位置を接続する一次近似直線βが、最小自乗法により一次式の形式で求められる（ステップＳ７）。これは、下側稜線の近似直線となる。
【００５４】
以上のようにして求められた稜線エッジの近似式は、かなりの精度で稜線エッジを近似するとは言え、まだ十分に正確なものではない。そこで、正確さを向上させるため、さらに次のステップが実行される。
【００５５】
まず、得られた近似直線αに沿うように、図９に示すように、画面中に表した近似直線αの近傍部分を計測領域３として設定し、近似直線αに対して直交する方向に走査を行い（ステップＳ８）、近似直線α上の点と実際の稜線上の点との距離を測定する。この走査は、より細かいピッチで行われることが好ましい。そして、近似直線α上の点と実際の稜線エッジとの距離が最小になるように、最小自乗法で、これらエッジ位置により良く当てはまるように直線αを修正する（二次近似直線α’を求める）（ステップＳ９）。
【００５６】
次に、同様に、得られた近似直線βに沿うように、図１０に示すように、画面中に表した近似直線βの近傍部分を計測領域４として設定し、近似直線βに対して直交する方向に走査を行い（ステップＳ１０）、近似曲線β上の点と実際の稜線上の点との距離を測定する。この走査も、より細かいピッチで行われることが好ましい。そして、近似直線β上の点と実際の稜線エッジとの距離が最小になるように、最小自乗法で、これらエッジ位置により良く当てはまるように直線βを修正する（二次近似直線β’を求める）（ステップＳ１１）。
【００５７】
これらの二次近似直線α’とβ’とは、実際の刃先の稜線を正確に近似するものとなっている。
【００５８】
そして、刃先位置は、二次近似直線α’とβ’との交点座標（X‘、Y’)として算出される（ステップＳ１２）(図１１)。
【００５９】
このようにして得られる刃先位置測定の具体例を挙げると、例えばレンズ倍率が２０倍で２００万画素の１／１．８インチ相当のＣＣＤカメラで刃先を撮像した場合、１画素の実寸法は約０．２μmであるが、前記ステップＳ１〜Ｓ１２により、０．２μm以下の検出精度で刃先位置を検出することができる。
【００６０】
また、二次近似直線α’と二次近似直線β’とがなす角度から、切れ刃角度θ１を得ることもできる。さらに、２つの二次近時直線のなす角の二等分線である刃先取付け角度直線（θ１／２の方向）を得ることもできる。Ｚ軸に平行な線を基準として、刃先取付け角度直線がなす角度が、刃先取付け角度θ２である。
【００６１】
以上の演算は、前述した基準点を基準とする絶対座標において行われるが、近似直線の角度は容易に解るので、この近似直線に直交走査をするステップＳ８以降の処理は、近似直線上の点を基準にした、相対的な座標を用いて行うこともできる。
【００６２】
最終的に得られた刃先位置情報は、ＣＮＣの中のメモリ（図示せず）に記憶され、将来の制御において使用される。
【００６３】
以上のような演算処理は、工具を交換したとき等にも、全く同じように行われる。このため、工具の交換があった場合でも、常に正確な刃先位置検出を、人手を介在させることなく行うことができる。従って、常に高い加工精度を維持することが可能となる。
【００６４】
また、実施例として説明した刃先は、直線または直線に近い曲線によって形成される鋭角をなすものとして説明しているが、第１段階で近似直線が得られるものであれば、刃先自体は円形等弧を描く曲線等であっても、走査のサンプリング間隔を適当に選択することにより直線近似させることが可能である。
【００６５】
さらに、刃先が直線と曲線との組み合わせで構成されていることが既知である場合は、刃先の形状データをＮＣ装置から得て、直線部分と曲線部分とを区分けして本発明を適用することにより、上記と同様に刃先位置を正確に検出することができる。
【００６６】
あるいは、刃先が丸くなっていることが既知である場合などでは、刃先位置を二次近似直線α’とβ’との交点座標（X‘、Y’)としないで、更に以下の工程が実施されることが好ましい。
【００６７】
すなわち、二次近似直線α’とβ’とがなす角の二等分線である刃先取付け角度直線を得て、当該刃先取付け角度直線について、当該直線上で第３の走査を行い（図１２参照：例えば交点座標（X‘、Y’)を中心に所定距離の領域が走査される）、当該走査の際に、明度変化点に基づいて、工具刃先上の点を認識し、当該認識された工具刃先上の点を刃先位置として把握することが好ましい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ベッド
１２  主軸台
１４  芯押台
１６  往復台
１７  本体部
１８  主軸
１９  チャック
２０  サーボモータ
２２  エンコーダ
２３  主軸
２６  サドル
２８  テーブル
３０  旋回台
３２  天板
３３  刃物台
３４  バイトホルダ
３５  軸受
３６  ダイヤモンドバイト
３７  減速機
３８  サーボモータ
４０  Ｘ軸ガイドレール
４２  Ｚ軸ガイドレール
５０  駆動軸
５１  サーボモータ
５２  ＮＣ装置
５３  エンコーダ
５４  Ａ軸サーボ機構
５６  エンコーダ
５７  Ｂ軸サーボ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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