(57)【要約】      （修正有）【課題】切削工具のギャッシュパラメータ抽出の方法及びシステムを提供する。【解決手段】切削工具１０を可動ステージ２２上に位置付ける段階と、切削工具１０の２以上のギャッシュセクションを走査し、２以上のギャッシュセクション走査点群を生成する段階と、ギャッシュセクション走査点群の複数のポイントをインデックス付けする段階と、インデックス付きギャッシュセクション走査点群を用いて複数のギャッシュ特徴部を検出する段階と、インデックス付きギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の複数の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群を形成する段階と、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群の１以上のタイプを識別する段階と、識別タイプに基づいて１以上の投影ギャッシュ特徴部点群をセグメント化する段階と、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群のセグメント化に基づいて１以上のギャッシュパラメータを抽出する段階と、を含む。【選択図】図２
2010261941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具（１０）のギャッシュパラメータを抽出する方法であって、
前記切削工具（１０）を可動ステージ（２２）上に位置付ける段階と、
前記切削工具（１０）の２以上のギャッシュセクションを走査し、２以上のギャッシュセクション走査点群（４３）を生成する段階と、
前記２以上のギャッシュセクション走査点群（４３）の複数のポイントをインデックス付けする段階と、
前記２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群（４３）を用いて複数のギャッシュ特徴部を検出する段階と、
前記２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群（４３）のギャッシュ特徴部の複数の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）を形成する段階と、
前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の１以上のタイプを識別する段階と、
前記識別タイプに基づいて前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）をセグメント化する段階と、
前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）のセグメント化に基づいて１以上のギャッシュパラメータを抽出する段階と
を含む方法。
【請求項２】
前記切削工具（１０）の２以上のギャッシュセクションを走査する段階の前に、前記切削工具（１０）の１以上の回転走査を実施して、１以上の先端走査点群（４１）を生成する段階を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ギャッシュセクション走査点群（４３）のポイントをインデックス付けする段階の前に、前記２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群（４３）を前処理する段階を更に含み、前記ギャッシュセクション走査点群（４３）の前処理が、複数のポイントの大幅な削減、１以上の外れ値の除去、平滑化、複数の重複ポイントの除去、ソート、及び前記ギャッシュ特徴部点群の再サンプリングのうちの１以上を実施することを含む、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記２以上のギャッシュセクション走査点群（４３）の各々を複数の特徴点に基づいて複数のセグメントにセグメント化する段階を更に含み、前記セグメント化が、前記２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部を検出する段階の前に実施される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記２以上のインデックス付きの複数のギャッシュ特徴部を検出する段階が、各セグメントにおいて前記それぞれのギャッシュセクション走査点群（４３）上の中心点から最接近ポイント（６０）を検出し、各ギャッシュ特徴部の２つの端点（６１，６２）が確定されるまで、前記各最接近ポイント（６０）の２つの側部に配置される各ポイントの前後に２つの線（６３，６４）を形成する段階を含み、前記各端点の前後に形成される前記２つの線（６３，６４）間の外角が、閾値よりも大きい、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記識別タイプに基づいて、前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４３）をセグメント化する段階が、
前記最接近ポイント（６０）と前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々の２つの端点（６１，６２）とを接続して、それぞれ２つの接続線（９０，９１）を形成する段階と、
前記最接近ポイント（６０）と前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々上の２つの端点（６１，６２）それぞれとの間で、前記それぞれの接続線（９０，９１）から２つの最遠距離ポイント（９２，９３）を検出する段階と、
前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々における対応する前記接続線（９０，９１）から２つの距離ポイントの各々の最遠距離が、予め設定された値を下回るかどうかを判断する段階と、
前記最遠距離の１以上が１以上の予め設定された距離値を下回る場合に、前記最接近ポイント（６０）と前記端点（６１，６２）の１つ又は２つとの間の前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々を２つのセグメントにセグメント化する段階と
を含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記識別タイプに基づいて、前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）をセグメント化する段階が更に、
前記１以上のギャッシュ特徴部点群の各々において、前記端点（６１，６２）の１以上と１以上のそれぞれの事前に検出された距離ポイントとを接続して、１以上の追加の接続線を形成する段階を繰り返す段階と、
前記１以上のギャッシュ特徴部点群の各々において追加の１以上の最遠距離ポイントを検出する段階と、
事前の１以上の最遠距離が前記１以上の予め設定された距離値よりも大きい場合に１以上の所望の最遠距離ポイントが検出されるまで、前記１以上のギャッシュ特徴部点群の各々において、前記追加の１以上の最遠距離ポイントから前記それぞれの１以上の接続線までの追加の１以上の最遠距離が１以上の予め設定された距離値を下回るかどうかを判断する段階と
を含んでおり、ギャッシュ特徴部点群における前記それぞれの１以上の接続線からの所望の１以上の声援距離ポイントの１以上の最遠距離が、前記予め設定された距離値の１以上を下回る、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記識別タイプに基づいて、前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群をセグメント化する段階が更に、２つの所望の最遠距離ポイント間の前記前記１以上のギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々を複数のセグメントにセグメント化する段階を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の複数の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群を形成する段階が、前記ギャッシュ特徴部の１以上の投影線（６５，６６，６７，６８）を確定し、前記１以上の投影線（６５，６６，６７，６８）に沿って前記ギャッシュ特徴部の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）を形成する段階を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の１以上のタイプを識別する段階が、
前記１以上の投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の各々の２つの側部（７３，７４）上に２つの測線（７１，７２）を形成する段階と、
前記各投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）の２つの測線（７１，７２）間に内部二等分線（７６）を検出する段階と、
前記各投影ギャッシュ特徴部点群（４４，４５，４６，４７）上に前記内部二等分線（７６）から第１の最短ポイント（７７）を位置付ける段階と、
前記各投影ギャッシュ特徴部点群上で前記内部二等分線（７６）との交点で交差する内接円（７８）を検出する段階と、
前記各投影ギャッシュ特徴部点群上で前記交点（７９）から第２の最短ポイント（８１）を位置付ける段階と、
前記各投影ギャッシュ特徴部点群上で前記第１の最短ポイントと前記交点との間の距離、及び前記第１の最短ポイントと前記第２の最短ポイントとの間の距離を計算する段階と
を含んでおり、前記距離の少なくとも１つが第１の閾値を下回る場合に、前記投影ギャッシュ特徴部点群が第１のタイプのギャッシュ特徴部を含み、前記２つの距離の両方がそれぞれの第１の閾値よりも大きく、前記２つの距離の少なくとも１つが第２の閾値よりも大きい時には、前記投影ギャッシュ特徴部点群が、第２のタイプのギャッシュ特徴部を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、切削工具のパラメータ抽出のための方法及びシステムに関する。より詳細には、本発明は、切削工具のギャッシュパラメータ抽出の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの切削工具が知られており、エンジンブレードなどの対象物を機械加工するのに用いられる。切削工具は、形状及び輪郭を定義するための関連するパラメータ（例えば、ギャッシュパラメータ）を有する。通常、切削工具のギャッシュパラメータは、機械加工された対象物のチップフロー及び性能に相関付けられる。従って、切削工具の円滑なチップフロー及び性能を確保するために、切削工具のギャッシュ特徴部におけるギャッシュパラメータの検査を適宜行うことが必要とされる。一般的には、切削工具のギャッシュ特徴部に関連するギャッシュパラメータが推定され、所望の値と比較してカッティング性能を確定し、切削工具の円滑なチップフローを確保するようにする。
【０００３】
このような切削工具のパラメータを確定するために、切削工具用の様々な既存のパラメータ抽出方法が利用されている。しかしながら、既存のパラメータ方法は、多大な時間を必要とし、比較的高価であり、要求しているものよりも精度が低い。通常、切削工具のギャッシュ特徴部は全体的に深く及び／又は急角度であるので、既存のパラメータ方法では、全てのギャッシュ特徴部データを読み出すことができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６９２７８６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、切削工具のギャッシュパラメータを抽出する新規の改善された方法及びシステムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
切削工具のギャッシュパラメータを抽出する方法が提供される。本方法は、切削工具を可動ステージ上に位置付ける段階と、切削工具の２以上のギャッシュセクションを走査し、２以上のギャッシュセクション走査点群を生成する段階と、２以上のギャッシュセクション走査点群の複数のポイントをインデックス付けする段階と、２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群を用いて複数のギャッシュ特徴部を検出する段階と、２以上のインデックス付きギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の複数の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群を形成する段階と、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群の１以上のタイプを識別する段階と、識別タイプに基づいて１以上の投影ギャッシュ特徴部点群をセグメント化する段階と、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群のセグメント化に基づいて１以上のギャッシュパラメータを抽出する段階と、を含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態は更に、切削工具のギャッシュパラメータを抽出するシステムを提供する。本システムは、切削工具を位置付けるように構成されたステージと、切削工具を走査するように構成されたレンジセンサと、コントローラとを含む。コントローラは、切削工具の２以上のギャッシュセクションを走査して、２以上のギャッシュセクション走査点群を生成するようレンジセンサを制御し；２以上のギャッシュセクション走査点群の複数のポイントをインデックス付けし；２以上のインデックス付けギャッシュセクション走査点群を用いて、複数のギャッシュ特徴部を検出し；２以上のインデックス付けギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の複数の点群を投影して、１以上の投影ギャッシュ特徴部点群を形成し；１以上の投影ギャッシュ特徴部点群の１以上のタイプを識別し；識別タイプに基づいて１以上の投影ギャッシュ特徴部点群をセグメント化し；１以上の投影ギャッシュ特徴部点群のセグメントに基づいて１以上のギャッシュパラメータを抽出する、ように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な切削工具の斜視図。
【図２】本発明の１つの実施形態による、切削工具のパラメータを抽出するための測定システムの概略図。
【図３】図２における測定システムのレンジセンサの概略図。
【図４（ａ）】例示的な切削工具の先端及び複数の先端走査点群の概略図。
【図４（ｂ）】例示的な切削工具の複数の先端走査点群の概略側面図。
【図５】切削工具の複数の例示的なギャッシュセクション走査点群の概略図。
【図６】例示的なギャッシュセクション走査点群を前処理するためのフローチャート。
【図７】例示的なギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の検出を示す概略図。
【図８】例示的なギャッシュセクション走査点群の投影を示す概略図。
【図９】例示的なギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部のタイプの識別を示す概略図。
【図１０】例示的なギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の第２のタイプの識別を示す概略図。
【図１１】図１０に示す例示的な第２のタイプのギャッシュ特徴部のセグメント化を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の開示の上記及び他の態様、特徴、並びに利点は、添付図面を併用して以下の詳細な説明を参照するとより明らかになるであろう。
【００１０】
本発明の実施形態は添付図面を参照しながら本明細書で説明される。以下の説明において、本発明を不必要に曖昧にするのを避けるために、よく知られた機能又は構成は詳細には説明していない。
【００１１】
本発明の実施形態において、ボールエンドミル、フラットエンドミル、ドリル、及びリーマなど、様々なタイプの切削工具のパラメータを抽出することができる。図１を参照すると、ボールエンドミルのような切削工具１０が示されている。本発明は、何れかの特定のタイプの切削工具に限定されない点に留意されたい。むしろ、図１に示す実施例は単に例示に過ぎない。図示の切削工具１０は、シャンク１１及び円筒型カッティング本体１２を含む。カッティング本体１２は、側部１２１及び先端部１２２を含む。図示の実施例では、先端部１２２は丸みのある先端を含む。他の切削工具については、先端部１２２は、切削工具１０がフラットエンドミルを構成するときの平坦な先端などの他の形状を備えることができる。
【００１２】
図示の実施例において、カッティング本体１２は、機械加工される部品の所望の外形に基づき、複数の刃先及び複数のフルート１３を含む。１つの実施例において、スロット又は溝をカッティングするために、２フルートミルを利用することができる。表面フライス作業には、４フルートミルを利用することができる。切削工具１０は、カッティング本体１２に関連する幾つかのパラメータを有する。カッティング本体１２に関連する幾つかのパラメータの非限定的な実施例には、フルート間隔、軸方向一次リリーフ角、半径方向一次リリーフ角、半径方向すくい角、同心度、コア径、軸方向すくい角、螺旋角、軸方向ギャッシュ角、底部ギャッシュ角、ギャッシュ送り角、ギャッシュ端部幅、及び端部ギャッシュ径が含まれる。
【００１３】
図２は、本発明の１つの実施形態による、切削工具１０のパラメータを抽出するための測定システム２０の概略図である。図２に示すように、測定システム２０は、ベース２１、ステージ２２、レンジセンサ２３、及びコントローラ２４を含む。図示の実施形態において、ステージ２２は、第１ステージ２２０及び第２ステージ２２１を含む。第１ステージ２２０は、ベース２１上に移動可能に配置されており、互いにスタックされた下部要素２２３及び上部要素２２４を有する位置決め要素２２２を含む。１つの実施形態において、下部要素２２３及び上部要素２２４は、それぞれＸ軸及びＹ軸に沿ってベース２１と相対的に移動することができる。加えて、第１ステージ２２０は更に、切削工具１０を保持するために上部要素２２４上に回転可能に配置された回転要素２２５を含むことができる。従って、切削工具１０は、位置決め要素２２２の線形移動及び回転要素２２５の回転によって、ベース２１を基準としてＸＹ軸に沿って移動しＺ軸の回りを回転することができる。
【００１４】
本発明の１つの非限定的な実施例において、第１ステージ２２０は、約０．１μｍの分解能を有して、約０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲内でＸ軸に沿って移動することができ、約０．１μｍの分解能を有して、約０ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲内でＹ軸に沿って移動することができる。他の実施形態では、第１ステージ２２０は、何れかの好適な分解能を有する他の好適な範囲内でＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動することができる。加えて、回転要素２２５は、約０．０００１度の分解能を有して約３６０度回転することができる。或いは、回転要素２２５は、他の好適な分解能を有する他の好適な範囲内で回転することができる。
【００１５】
図示の実施形態では、第２ステージ２２１は、第１ステージ２２０に隣接し、レンジセンサ２３を移動可能に保持するようにベース２１上に固定配置される。１つの実施例において、レンジセンサ２３は、Ｚ軸に沿って第２ステージ２２１上を移動することができる。より特定の実施例において、レンジセンサ２３は、約０．１μｍの分解能を有して、約０ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲内でＺ軸に沿って移動することができる。他の実施形態では、レンジセンサ２３は、他の好適な分解能を有して他の好適な範囲内でＺ軸に沿って移動することができる。
【００１６】
特定の実施形態では、レンジセンサ２３はまた、第１ステージ２２０と実質的に同様の範囲内及び分解能を有してＸ軸及びＹ軸に沿って第２ステージ２２１上を移動することができる。他の実施形態では、第２ステージ２２１は、ベース２１上に移動可能に配置することができる。従って、本発明の実施形態において、コントローラ２４は、第１ステージ２２０及び第２ステージ２２１を協働させるように制御して、切削工具１０から可変の距離にレンジセンサ２３を位置決めし、切削工具１０上のポイントを測定することができる。
【００１７】
図示の実施形態において、コントローラ２４は、コンピュータ、データベース、及び／又は、ステージ２２及びレンジセンサ２３の移動を制御してレンジセンサ２３からの測定データポイントを格納及び解析するためのプロセッサのうちの少なくとも１つを含む。本発明は、本発明の処理タスクを実施するためのあらゆる特定のコンピュータ、データベース、又はプロセッサに限定されない。本明細書で使用される場合、用語「コンピュータ」は、本発明のタスクを実施するのに必要な計算又は演算を実施可能な何れかの機械を表すことを意図している。用語「コンピュータ」は、構造化入力を受け入れて、規定のル−ルに従って入力を処理して出力を生成することが可能な、あらゆる機械を表すことを意図している。また、本明細書で使用される表現「ように構成された」は、当業者には理解されるように、コンピュータが本発明のタスクを実施するためのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを備えることを意味する点に留意されたい。加えて、測定システム１０は、更に、データを表示するＬＣＤなどのモニタ２５を含むことができる。
【００１８】
図３は、例示的なレンジセンサ２３の概略図を示す。図示の実施例において、レンジセンサ２３は、光学センサ３０と、該光学センサ３０に結合されたペリスコープ３１とを含む。光学センサ３０は、米国特許第５９５３１３７号に記載されたＯｐｔｉｍｅｔスマートプローブのようなコノスコープセンサを含む。ペリスコープ３１は更に、レンズ３２を含む。或いは、光学センサ３０は別の好適なレンジセンサであってもよい。
【００１９】
図示の実施形態では、光源（図示せず）が波長６７０ｎｍのレーザなどの光３３のビームを発生し、該光３３が、光学センサ３０及びペリスコープ３１を順に通過した後、切削工具１０のあるポイント上に配向される。次いで、切削工具１０のあるポイント上で光３３が拡散することにより、反射光３４のビームが生成される。拡散光３４は、ペリスコープ３１を通過し、光学センサ３０により検出される。続いて、コントローラ２４（図２に示す）は、光学センサ３０から切削工具１０上のポイントの距離を読み出し、検出された光３４の情報を解析することによって当該ポイントのパラメータを抽出するが、これは当業者には公知である。本発明の１以上の実施形態において、切削工具１０の回転においては、光学センサ３０は、切削工具１０上の様々なポイントから拡散光を検出し、コントローラ２４が切削工具１０のパラメータを抽出できるようにする。
【００２０】
１つの実施形態において、コントローラ２４は、レンジセンサ２３により検出された光の情報に基づいて、約±１．５ミクロンの精度で距離を確定することができる。他の実施形態では、コントローラ２４は、他の好適な精度で距離を確定することができる。例示的な実施形態において、入射光３３は、最大で約３００キロヘルツの周波数を有する。或いは、入射光３３は他の好適な周波数を有することができる。
【００２１】
図３に示す構成では、レンジセンサ２３は更に、ペリスコープ３１に結合された回転機構３５を含む。１つの実施形態において、コントローラ２４は、ペリスコープ３１が約０度〜約９０度の範囲内で、又は他の好適な範囲内で回転するよう、回転機構３５を制御することができる。従って、幾つかの実施形態において、回転機構３５は、ペリスコープ３１を回転させて、レンズ３２がカッティング本体１２の側部１２１又は先端部１２２（図１に示す）上のポイントと整列できるようにする。幾つかの実施形態では、光学センサ３０もまた回転可能であってもよい。
【００２２】
従って、図１〜３に示すように、切削工具１０のギャッシュパラメータが検出されると、コントローラ２４は最初に、レンジセンサ２３と切削工具１０を保持する第１ステージ２２０とを協働的に移動するよう制御して、レンズ３２が、これらの間に適切な距離でカッティング本体１２の側部１２１の所望のギャッシュセクション（符号表記なし）に向けられるようにする。次いで、測定システム２０は切削工具１０を回転させると共に、光３３が、切削工具１０の回転に伴って所望のギャッシュセクションを走査する。その一方で、レンジセンサ２３は、所望のギャッシュセクションから拡散された検出光３４を検出して、光３４の検出情報をコントローラ２４に出力し、該コントローラ２４がこれを解析して、切削工具１０のギャッシュセクション走査点群を読み出すようにする。同様に、１つよりも多いそれぞれのギャッシュセクションからは、１つよりも多いギャッシュセクション走査点群を読み出すことができる。特定の用途において、ギャッシュセクション走査点群は、切削工具１０のギャッシュセクション全体又は一部から読み出すことができる。
【００２３】
幾つかの実施形態において、読み出されるギャッシュセクション走査点群は、ギャッシュパラメータ抽出に望ましい程の精度とすることができる。しかしながら、特定の用途において、読み出されるギャッシュセクション走査点群は、カッティング本体１２のギャッシュセクションの幾何形状が複雑であること、及びレンジセンサ２３の作動範囲が限定されることに起因して、所望通りの精度にならない場合がある。従って、非限定的な実施例において、ギャッシュセクション走査点群を読み出す前に、測定システム２０は、１以上の先端部１２２の先端走査を実施して、切削工具１０のギャッシュ特徴部の情報（形状など）を取得することができ、ギャッシュセクション走査点群の品質を向上させるためのギャッシュセクションの後続の走査を可能にする。
【００２４】
図４（ａ）〜４（ｂ）は、先端部（符号表記なし）及び複数の先端走査点群４１の概略図と、例示的な切削工具の先端走査点群４１２の概略図とを示している。切削工具の先端部及び先端走査点群４１は、単に先端走査点群の図解を容易にするための例示に過ぎない点は理解されたい。特定の用途において、他のタイプの切削工具を示すこともできる。他の用途において、ギャッシュ特徴部の情報を得るために１つの先端走査点群を用いてもよい。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、先端走査点群４１は、切削工具の先端から読み出される。切削工具のそれぞれのギャッシュ特徴部（符号表記なし）に対応する先端走査点群４１の部分４２は、先端走査点群４１の他の部分（符号表記なし）よりも下方にあることが分かる。すなわち、部分４２上の端点Ａ及びＢのＺ座標値の分散は、他の部分上の他のポイントに比べて大きい。
【００２６】
加えて、図４（ｂ）に示すように、先端走査点群４１上のポイントのＺ座標値を計算し、その上のそれぞれの最も低いポイントＣの位置を確定することができる。従って、先端走査点群が読み出された後、コントローラ２４は、それぞれの先端走査点群上のポイントのＺ座標値を検出し、端点Ａ及びＢ、並びに最低ポイントＣの位置を確定することができる。続いて、端点Ａ、Ｂ、及び／又は最低ポイントＣの情報（形状など）を推定することができる。例えば、ギャッシュ特徴部の端点Ａ及びＢが確定される。端点Ａの関係に基づいて、ポイントＡを有する表面の形状は、実質的に線形平面として推定することができる。
【００２７】
その結果、１以上の先端走査点群から得られた切削工具のギャッシュ特徴部の情報は、ギャッシュセクションの後続の走査を可能にして所望のポイントを読み出し、一部のポイントが失われるのを回避して、ギャッシュセクション走査点群の品質を向上させるようにすることができる。
【００２８】
図５は、切削工具（図示せず）の複数の例示的なギャッシュセクション走査点群４３の概略図を示す。幾つかの実施例において、例示的なギャッシュセクション走査点群は、先端走査から得られた情報に基づいて走査することができる。特定の実施例では、切削工具の先端走査を利用しなくてもよい。
【００２９】
一部の用途においては、ギャッシュセクション走査点群に基づいてギャッシュパラメータを抽出する前に、ギャッシュセクション走査点群は、コントローラ２４で前処理され、その品質を向上させるようにすることができる。前処理の前に、ギャッシュセクション走査点群は、前処理のためにデカルト座標系のＸ−Ｙ平面に変換することができる。
【００３０】
図６は、１以上のギャッシュセクション走査点群を前処理するためのフローチャート５０を示す。一連のステップ５１〜５４は、例示に過ぎず、変更可能である点に留意されたい。幾つかの実施例において、フローチャート５０のステップの１以上は省略することができる。
【００３１】
例示的な実施例において、一例として１つのギャッシュセクション走査点群の前処理を考える。図示の実施例のステップ５１において、ギャッシュセクション走査点群は、四分木（Ｑｕａｄ  ｔｒｅｅ）構造を用いて冗長ポイントを除去するよう大幅に数が削減され、ギャッシュセクション走査点群上のポイントが区分されて、大幅な削減後に比較的均一に分布することができるようになる。１つの非限定的な実施例において、削減後のギャッシュセクション走査点群上の２つの隣接ポイント間の距離（例示的な距離）を予め設定することができ、例示的な距離に基づいて点群を大幅に削減することができるようになる。
【００３２】
幾つかの用途において、ギャッシュセクション走査点群は外れ値を有する場合があり、該外れ値は、そのサイズが閾値クラスタサイズよりも小さく且つ隣接ポイントまでの距離が閾値距離を上回る可能性があるポイント群を含むことができる。特定の実施例において、外れ値の隣接ポイントは、Ｋ次元の木構造を用いて点群を解析することによって検出することができる。このようにして、例示的な実施例のステップ５２において、点群上の外れ値が確定され除去される。
【００３３】
幾つかの用途において、点群上の冗長ポイント及び／又は外れ値がステップ５１及び５２において除去されるが、一部のポイントは依然として不均一に分布する場合があり、その結果、これらのポイントは、後続のギャッシュパラメータ抽出にとって好適ではない可能性がある。従って、図示の実施例のステップ５３において、例えば、Ｇａｕｓｓｉａｎ平滑フィルタを利用することによって平滑化される。幾つかの実施例において、ステップ５３は、ステップ５１及び／又は５２の前に、又はこれらが存在しない場合に実施してもよい。
【００３４】
加えて、点群は、同じ法線方向を有する幾つかの重複ポイントを含む場合がある。従って、例えば、主成分分析法（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＰＣＡ）を用いて、ギャッシュセクション走査点群上のあらゆるポイントの法線及び曲率を推定することができる。あるポイントと、隣接ポイントのうちの１つとの間の距離が第１の閾値を下回り、当該ポイント及び隣接ポイントの法線間の角度が第２の閾値を下回る場合、当該ポイントと隣接ポイントとは重複ポイントとしてみなすことができる。第１及び第２の閾値は予め設定することができ、例えば、Ｋ次元の木構造を用いて点群を解析することによって、あるポイントの隣接ポイントを確定することができる。従って、図示の実施例のステップ５４において、法線方向の重複ポイントが除去される。
【００３５】
ギャッシュセクション走査点群上のポイントは、ステップ５１〜５４の１以上において前処理された後、ステップ５５においてソートされて、ポリゴンループを形成するよう接続することができ、その結果、前処理されたギャッシュセクション走査点群を取得することができるようになる。幾つかの実施形態では、ソートした後、ステップ５６において、前処理されたギャッシュセクション走査点群を均一に再サンプリングし、前処理されたギャッシュセクション走査点群を絞り込むために、特定数のポイントがサンプリングされるようにする。同様に、１つよりも多いギャッシュセクション走査点群を前処理することもできる。特定の実施例においては、１以上のギャッシュセクション走査点群の前処理を利用しない場合もある。
【００３６】
他の用途において、前処理後、コントローラ２４は、各ポイントをそれぞれのギャッシュセクション走査点群内でインデックス付けすることができ、これらのポイントの各々がインデックスを有し、対応するインデックスに基づいて位置付けることができるようになる。特定の用途においては、前処理なしでギャッシュセクション走査点群に基づいてインデックス付けを利用する場合があり、又は利用しない場合がある。
【００３７】
前処理された１つのギャッシュセクション走査点群上にポイントをインデックス付けすると、初期の開始ポイントがポイント［０］としてインデックス付けされる。一部の実施例において、ギャッシュセクション走査点群上の刃先ポイント、一次リリーフポイント、又は二次クリアランスポイントなどのリリーフ領域又は特徴点付近に位置付けられた場合、初期開始点の位置は、リリーフ領域又は特徴点付近に位置付けられることを避けるように調整することができる。
【００３８】
一般に、異なる切削工具は、右カッティング及び左カッティングモードなど、異なる作業モードを有する場合があるので、点群のインデックス付け方向は、時計回り又は反時計回りの場合がある。１つの非限定的な実施例において、前処理されたギャッシュセクション走査点群のインデックス付け方向は反時計回りである。従って、図５に示す例示的な実施例において、ポイントＤ及びポイントＥのインデックスが、それぞれＰｏｉｎｔ［ｄ］及びＰｏｉｎｔ［ｅ］である場合、数字「ｄ」は数字「ｅ」よりも大きくなる。数字「ｄ」が数字「ｅ」よりも小さい場合、反時計回りのインデックス付け方向に従って、ポイントのインデックス付けを再度実施することができる。或いは、他の用途では、インデックス付け方向は時計回りの場合がある。
【００３９】
ポイントをインデックス付けした後、それぞれのギャッシュセクション走査点群４３上のギャッシュ特徴部をギャッシュパラメータ抽出のために検出することができる。図７は、例示的なギャッシュセクション走査点群のギャッシュ特徴部の検出を示す概略図を示す。説明を簡単にするために、一例として、ギャッシュセクション走査点群４３の１つのギャッシュ特徴部の検出を考える。
【００４０】
図７に示すように、コントローラ２４は、最初に、ギャッシュセクション走査点群４３を解析して、刃先特徴点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉを検出し、ギャッシュセクション走査点群４３を４つのセグメントにセグメント化するようにすることができる。他の用途では、ギャッシュセクション走査点群のセグメント化を実施するために、限定ではないが、一次リリーフ特徴点を含む他の特徴点を用いてもよい。非限定的な実施例において、ギャッシュセクション走査点群のセグメント化は、各セグメントに１つのギャッシュ特徴部を含めるように実施することができる。
【００４１】
特定の実施形態において、刃先及び／又はギャッシュセクション走査点群上の一次リリーフ特徴点は、例えば、当該出願と同一の出願人による、２００９年４月６日に出願された本出願シリアル番号１２／４１９，０５１（Ｄｏｃｋｅｔ番号１９４８９２−４）に記載の凸面状機体解析又は技術を用いることにより検出することができる。尚、当該出願の内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【００４２】
図７に示すように、ギャッシュセクション走査点群４３の１セグメントの１つのギャッシュ特徴部の検出を一例として選択する。中心点Ｏからの最短の距離を有する最接近ポイント６０をセグメント上に位置付けることができ、ギャッシュ特徴部の一部が大まかに確定される。続いて、コントローラ２４は、最接近６０並びに最接近ポイント６０の回りのポイントを解析して、ギャッシュ特徴部の２つの端点６１，６２を検出する。図７に示すように、セグメントの端点６１，６２の検出の間に、最接近ポイント６０が開始ポイントとして選択される。最初に、開始ポイントの後方（第１の部分集合）及び前方（第２の部分集合）に連続した２０個のポイント集合のような、ポイント集合（図示せず）が選択され、２つの部分集合のそれぞれ開始ポイントと末端ポイントとをつなぐことにより、或いは、例えば最小二乗法を用いることによってセグメント上に第１の（後方）線６３と第２の（前方）線６４とを生成する。
【００４３】
次に、コントローラ２４は、第１の線６３及び第２の線６４から外角を計算し、これらの間の外角が１９５度などの閾値よりも大きいかどうかを判断する。用語「外角」は、角度が１つのセクション走査点群により囲まれる区域の外側に面していることを表すことができる。幾つかの用途において、外角が閾値を下回ると、コントローラ２４は、所望のポイント（端点６１，６２であってもよい）が検出されるまで、開始ポイント６０の両側にあるポイントを引き続き解析する。すなわち、端点６１，６２の各々の前後に形成される２つの線（図示せず）の外角は閾値よりも大きくなる。特定の用途において、各最接近ポイントの２つの側部に２つの線を形成する代わりに、２つの線は、各ギャッシュ特徴部の端点を検出するために各最接近ポイントの前後に位置するポイントの２つの側部に形成することができる。
【００４４】
このようにして、ギャッシュ特徴部を確定することができる。すなわち、ギャッシュセクション走査点群４３の１以上のギャッシュ特徴部を検出することができる。特定の用途において、ポイント集合は、２０個のポイントより少ないか又は多いポイントを含むことができる。閾値は実験的に決定してもよい。
【００４５】
幾つかの実施形態では、所望のギャッシュ特徴部が確定した後、コントローラ２４は、ギャッシュセクション走査点群４３の同じセグメントのギャッシュ特徴部点群（符号表記なし）を解析し、１以上の所望の投影線を検出する。投影線の１つに沿って、対応するギャッシュ特徴部点群は、ギャッシュパラメータの抽出を可能にするために１つのギャッシュ特徴部点群に投影することができる。非限定的な実施例において、図８に示すように、それぞれのセグメントにおいてギャッシュ特徴部点群のポイント６５〜６８で示される投影線は、例えば、対応するギャッシュ特徴部点群を回転し投影することによって検出され、各セグメントにおける対応するギャッシュ特徴部点群が１つのギャッシュ特徴部点群４４，４５，４６又は４７に投影されるようになる。非限定的な実施例において、投影線の各々は、切削工具の軸方向線（中心点Ｏで示される）に平行であるように回転され、ギャッシュパラメータの後続の計算が可能になるようにする。
【００４６】
ギャッシュ特徴部点群がそれぞれの投影線に沿って投影された後、コントローラ２４は、最初に、それぞれの投影されたギャッシュ特徴部点群に基づいてギャッシュ特徴部のタイプを確定することができる。非限定的な実施例において、２つのタイプのギャッシュ特徴部を確定することができる。これらの実施例において、ギャッシュ特徴部の第１のタイプは、２つの側面と、該２つの側面を接続する１つの円筒面とを含む。これらの実施例のギャッシュ特徴部の第２のタイプは、２つの側面と、２つの側面間に配置される底面と、２つの側面と底面とをそれぞれ接続する２つの円筒面とを含む。
【００４７】
図９〜１０は、ギャッシュ特徴部のタイプの識別を示す概略図である。ギャッシュ特徴部点群４４，４７の識別をそれぞれ一例として考える。説明を簡単にするために、図９及び１０において同じ参照符号が使用される点に留意されたい。図９又は図１０で示されるように、ギャッシュ特徴部点群４４又は４７の２つの側部７３，７４（ギャッシュ特徴部の側面を示す）上にそれぞれ、第１の測線７１及び第２の測線７２が形成され、互いに交差して第１の交点７５を形成する。次いで、２つの側部７３，７４の間で内部二等分線７６が計算され、該内部二等分線７６から第１の最短距離を有するポイント７７が、ギャッシュ特徴部点群４４又は４７上に位置付けられる。次に、２つの側部７３，７４及び第１の最短ポイント７７に基づいて、２つの側部７３，７４に接し且つポイント７７を通る内接円７８が検出され、内部二等分線７６との第２の交点７９を有する。続いて、第２の交点７９との第２の最短距離を有するポイント８１をギャッシュ特徴部点群４４又は４７上に検出することができる。最後に、コントローラ２４は、第１の最短ポイント７７と第２の交点７９との間の距離、及び第１の最短ポイント７７と第２の最短ポイントとの間の距離を計算する。
【００４８】
次に、コントローラ２４は、最初に、第１の最短ポイント７７と第２の交点７９との間の距離、及び第１の最短ポイント７７と第２の最短ポイント８１との間の距離の少なくとも１つが、コントローラ２４で予め設定された対応する第１の閾値以下であるかどうかを解析することができる。これらの距離の一方が対応する第１の閾値以下である場合、ギャッシュ特徴部は、図９に示すように第１のタイプであると識別することができる。２つの距離の両方が第１のそれぞれの閾値よりも大きく、２つの距離の少なくとも１つがコントローラ２４で予め設定された対応する第２の閾値よりも大きい場合には、ギャッシュ特徴部は、図１０に示す第２のタイプであると識別することができる。
【００４９】
特定の用途において、２つの距離が、それぞれの第１の閾値よりも大きく、それぞれの第２の閾値よりも小さい場合には、内接円７８と２つの側部７３，７４との接点Ｔ１，Ｔ２を確定することができるので、接点Ｔ１，Ｔ２をつなぐ第１の接続線８２が確定される。次いで、第１の接続線８２から第１の最遠距離を有する第１のポイント（図１０に示す）が位置付けられ、ギャッシュ特徴部点群４４又は４７の下部（符号表記なし）が２つのセグメントにセグメント化されるようになる。図示の実施形態において、下部は、第１の接続線８２及びギャッシュ特徴部点群４４又は４７によって定められる囲み部と呼ばれる。次に、図１０に示すように、第１の最遠ポイント８３及びポイントＴ１，Ｔ２がそれぞれ接続されて、第２の接続線８４及び第３の接続線８５を形成する。続いて、それぞれ第２の接続線８４及び第３の接続線８５から第２及び第３の最遠距離を有する第２のポイント８６及び第３のポイント８７が検出される。コントローラ２４は、第２及び第３の最遠距離がそれぞれ予め設定された値以下であるかどうかを判断する。非限定的な実施例では、接点Ｔ１，Ｔ２は、ギャッシュ特徴部点群４４又は４７上にある場合があり、又はない場合もある。
【００５０】
幾つかの実施例において、第２及び第３の最遠距離の１つ又は２つがそれぞれの閾値以下でない場合には、第２のポイント８６とポイントＴ１、及び／又は第３のポイント８７とポイントＴ２が接続されて、第４の接続ライン及び／又は第５の接続ライン（図示せず）を形成する。次いで、それぞれ第４及び／又は第５の接続ラインから第４及び／又は第５の最遠距離を有する第４のポイント及び／又は第５のポイント（図示せず）が検出される。コントローラ２４は、第４及び／又は第５の最遠距離がそれぞれの予め定められた値以下であるかどうかを判断する。従って、それぞれの接続線からの最遠距離がそれぞれの予め設定された値以下であるようなポイントが検出されるまで、同様のプロセスを繰り返して実施することができる。特定の実施形態において、上述の閾値及び予め設定される値は、実験的に確定されてもよい。
【００５１】
このようなポイントが検出された後、非限定的な実施例において、このようなポイントは第２及び第３のポイント８６，８７であると仮定する。次いで、コントローラ２４は、第２及び第３のポイント８６，８７間のポイントを近似して、第１の近似線（図示せず）を形成し、該第１の近似線の標準偏差を計算することができる。特定の用途において、第１の近似線の標準偏差が第１の実験値と比較して許容可能である場合、特定の実施例では、コントローラ２４は、第１の近似線の長さを更に計算することができる。第１の近似線の長さが下部の長さの特定部分以上であるときには、ギャッシュ特徴部は、図１０に示すように第２のタイプであると識別することができる。近似線の長さが下部の長さの特定部分を下回るときには、コントローラ２４は更に、第２及び第３のポイント８６，８７間のポイントを近似して近似円弧を形成することができる。近似円弧の標準偏差が許容可能である場合、ギャッシュ特徴部は、図９に示すように第１のタイプであると識別することができる。近似円弧の標準偏差が第２の実験値と比較して許容可能でない場合には、ギャッシュ特徴部は、図１０に示すように第２のタイプであると識別することができる。
【００５２】
他の用途では、第１の近似線の標準偏差が第１の実験値と比較して許容可能でない場合には、コントローラ２４は更に、第２のポイント８６及び第３のポイント８７間のポイントを近似して近似円弧（図示せず）を形成することができる。近似円弧の標準偏差が許容可能である場合、ギャッシュ特徴部は、図９に示すように第１のタイプであると識別することができる。近似円弧の標準偏差が第２の実験値と比較して許容可能でない場合には、ギャッシュ特徴部は、図１０に示すように第２のタイプであると識別することができる。
【００５３】
ギャッシュ特徴部のタイプが確定された後、コントローラ２４は、ギャッシュ特徴部点群４４〜４７の１以上をセグメント化することができる。図１１に示すように、ギャッシュ特徴部点群４７の第２のタイプを一例として考える。例示的な実施例において、最接近ポイント６０（図示せず）が確定され、最接近ポイント６０を用いて、ギャッシュ特徴部点群が２つのセグメントにセグメント化されるようになる。２つの端点６１，６２も検出されるので、２つの端点６１，６２と最接近ポイント６０とを接続することによって、第１の接続線９０及び第２の接続線９１が形成される。
【００５４】
次に、接続線９０及び９１からのそれぞれの最遠距離を有する第１の距離ポイント９２及び第２の距離ポイント９３が検出される。コントローラ２４は、それぞれの最遠距離がそれぞれの予め設定された値以下であるかどうかを判断する。
【００５５】
場合によっては、最遠距離の１つ又は２つが、それぞれの予め設定された値以下でない場合がある。例えば、第１の距離ポイント９２から接続線９０までの距離は、対応する予め設定された値以下ではない。このような場合、第１の距離ポイント９２と端点６１とを接続し、第３の接続線（図示せず）を形成することができる。次いで、第３の接続線からの最遠距離を有する第３の距離ポイント（図示せず）が検出される。コントローラ２４は、３の距離ポイントと第３の接続線との間の距離が予め設定された値以下であるかどうかを判断する。このようにして、対応する接続線からの距離が予め設定された値以下であるような所望のポイントが検出されるまで、当該プロセスを繰り返して実施することができる。同様に、ポイント６０とポイント６１との間の所望の距離ポイントも検出することができる。
【００５６】
このようなポイント（図１１では第１及び第２の距離ポイント９２，９３と仮定する）が検出された後、例えば、図１１に示す実施例において、ギャッシュ特徴部点群４７が、第１及び第２の距離ポイント９２，９３を用いて３つのセグメントにセグメント化される。同様に、ギャッシュ特徴部点群４４（図９に示す）はまた、３つのセグメントにセグメント化することができる。ギャッシュ特徴部点群４４において示されるような、ギャッシュ特徴部の第１のタイプに関して、ギャッシュパラメータは、セグメント化に基づいて適宜抽出することができる。例えば、２つの側部７３，７４（図９に示す）間の角度を計算し、対応するギャッシュ特徴部の下側ギャッシュ角度を読み出すことができる。
【００５７】
他の実施例において、ギャッシュ特徴部点群４７の第２のタイプに関し、第１及び第２の距離ポイント９２，９３を接続して、第１の接続線（符号表記なし）を形成することができる。図９〜１０に示すギャッシュ特徴部のタイプの識別プロセスと同様に、第１の接続線から最遠距離を有するポイント（図示せず）が、２つのポイント９２及び９３間の点群上に位置付けられ、距離ポイント９２，９３間のギャッシュ特徴部点群が２つのセグメントにセグメント化される。次に、ポイント９２，９３が接続されて、２つの接続線をそれぞれ形成する。続いて、コントローラ２４は、ギャッシュ特徴部点群４７上のそれぞれの接続線から最遠距離を有するポイントを継続して検出し、それぞれの最遠距離がそれぞれの予め設定された閾値以下であるかどうかを判断する。
【００５８】
従って、コントローラ２４は、ギャッシュ特徴部のタイプを確定するプロセスと同様のプロセスを使用して、ポイント９４，９５のような所望のポイント（区分ポイント）を確定し、これらの間のギャッシュ特徴部点群４７を３つのサブセグメントにセグメント化するようにする。これに応じて、ギャッシュ特徴部点群４７は、第１の距離ポイント９２及び第２の距離ポイント９３並びに２つの確定されたポイント９４，９５に関して、５つのセグメントにセグメント化される。幾つかの用途では、２つの所望のポイント間のポイントを用いて、１つの線（図示せず）を形成することができる。
【００５９】
従って、ギャッシュ特徴部点群４７の５つのセグメントの関係に基づき、所望のギャッシュパラメータを抽出することができる。例えば、ギャッシュ幅は、２つの測線７１，７２（図９〜１０に示す）間の２つの交点と、２つの所望のポイント９４，９５間のポイントから近似された線とを計算することによって抽出される。
【００６０】
特定の用途において、先端走査点群及びギャッシュセクション走査点群を含む、切削工具の３Ｄ（３次元）走査点群（図示せず）を読み出すことができる。すなわち、３Ｄ走査点群から確定することができる、１以上のギャッシュ特徴部の複数の平面上でユーザが複数のポイントを選択することができる。次いで、それぞれの平面上のポイントは、どのギャッシュパラメータを抽出することができるかに基づいて、線及び／又は平面を形成するのに使用される。
【００６１】
本明細書では、典型的な実施形態において図示し説明してきたが、本発明の技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び置き換えを可能とすることができることから、図示の詳細事項に限定されることを意図するものではない。従って、本明細書で開示された開示事項の更なる修正形態及び均等物は、当業者であれば日常的な経験と同程度のものを用いて想起することができ、全てのこのような修正形態及び均等物は、添付の請求項により定められる開示事項の技術的思想及び範囲内にあるものとみなされる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  切削工具
２１  ベース
２２  ステージ
２３  レンジセンサ
２４  コントローラ
２５  モニタ
２２０  第１ステージ
２２１  第２ステージ
２２２  位置決め要素
２２３  下部要素
２２４  上部要素
２２５  回転要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
2010261941.tif 000006
【図４（ｂ）】
2010261941.tif 000007
【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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