(57)【要約】【課題】工作機械のテーブルに固定されたワークおよび治具の位置を容易かつ正確に測定可能にした工作機械の機上測定方法および制御装置を提供することを目的としている。【解決手段】回転送り軸Ａ、Ｃを回動してテーブル１６の上面をカメラ１２０の視線Ｏoの方向に向けてワークＷを撮像し、回転送り軸Ａ、Ｃを回動してテーブル１６の側面を撮像装置の視線Ｏoの方向に向けてワークＷを撮像し、撮像した画像に基づきワークＷの位置を工作機械の機上で測定するようにした。【選択図】図１
2019063914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは冶具の位置を求める工作機械の機上測定方法であって、
回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像する上方撮像工程と、
回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像する側方撮像工程と、
前記上方撮像工程と前記側方撮像工程で撮像した画像から、ワークまたは冶具の位置を工作機械の制御装置で算出する算出工程と、
を含むことを特徴とした工作機械の機上測定方法。
【請求項２】
前記工作機械は、直交３軸の直線送り軸と、２つの回転送り軸とを有する請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項３】
前記カメラは、前記工作機械の加工領域の上方に配置されている請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項４】
測定すべきワークの加工前の３次元形状データを準備し、撮像した画像データと該３次元形状データとをマッチング処理により比較することにより、前記ワーク上に設定された原点位置を求めるようにした請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項５】
測定すべきワークの加工前の３次元形状データを準備し、撮像した画像データと該３次元形状データとをマッチング処理により比較することにより、更に、工作機械の機械座標系に対するワーク座標系のずれを測定するようにした請求項４に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項６】
直交３軸の送り軸と、２つの回転送り軸とを有し、前記回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは冶具の位置を求めるようにした工作機械の制御装置であって、
前記回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像位置でワークまたは冶具を撮像し、
前記回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像し、
前記撮像した画像から、ワークまたは冶具の位置を工作機械の制御装置で算出するようにしたことを特徴とした工作機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の機上でワークを測定可能にした工作機械の機上測定方法および工作機械を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対して工具を相対移動させて切削等の加工を行う工作機械では、工具経路を所定の軸の座標等により指定し、ワークに対して工具を移動させながら加工を行うよう送り軸が数値制御される。工作機械の制御装置は、加工プログラムに従い送り軸によりワークと工具とを相対移動させて、ワークに対する工具の相対位置を変更しながら自動的に加工を行うことを可能とする。
【０００３】
特許文献１、２には、こうした工作機械の制御装置において、ワークを工作機械の機上にて撮像するようにした制御装置が記載されている。特許文献１の発明は、ワーク及びワーク取付具を撮像して２次元実画像データを生成し、ワーク及びワーク取付具の３次元モデルに関するデータからワーク及びワーク取付具の２次元仮想画像データを生成して、２次元実画像データ及び２次元仮想画像データを比較し、両者が一致しているか否かを判定するようになっている。
【０００４】
特許文献２の発明は、工作機械に取り付けられたワークを２つの視点から撮像し、各視点における２次元画像データを生成し、該２つの２次元画像データからワークの形状特徴を認識し、ワークの３次元モデルデータ上における、この形状特徴の位置及び姿勢を算出し、算出した位置及び姿勢、ワークの３次元モデルデータ、および、工作機械の一部に係るモデルデータを基に、ワークと工作機械の一部とを含む３次元モデルデータを生成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５８２６４号公報
【特許文献２】国際公開第２００８−０２６７２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１眼カメラで撮像した画像データは撮像対象の奥行に関するデータを含んでいないが、特許文献１の発明ではワークを一方向からしか撮像していないので、ワークの形状を正確に把握することができない問題がある。この点、特許文献２の発明では、ワークを２つの視点から撮像しているが、２つの撮像装置が必要になる。また、特許文献２の発明では、２つの視点からワークを見た時の光軸の交点を正確に演算しなければ撮像した画像データから得られた特徴形状の位置および姿勢の誤差が大きくなる問題がある。ワークの形状を正確に得るために、特許文献２の発明では、撮像用のカメラの光軸を正確に測定しておかなければならない。
【０００７】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工作機械のテーブルに固定されたワークおよび治具の位置を容易かつ正確に測定可能にした工作機械の機上測定方法および制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは冶具の位置を求める工作機械の機上測定方法であって、回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像する上方撮像工程と、回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像する側方撮像工程と、前記上方撮像工程と前記側方撮像工程で撮像した画像から、ワークまたは冶具の位置を工作機械の制御装置で算出する算出工程とを含む工作機械の機上測定方法が提供される。
【０００９】
更に、本発明によれば、直交３軸の送り軸と、２つの回転送り軸とを有し、前記回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは冶具の位置を求めるようにした工作機械の制御装置であって、前記回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像位置でワークまたは冶具を撮像し、前記回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像し、前記撮像した画像から、ワークまたは冶具の位置を工作機械の制御装置で算出するようにした工作機械の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像することによって、テーブル平面でのワークのＸ軸、Ｙ軸方向の位置を測定することが可能となる。また、回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは冶具を撮像することによって、テーブル平面に垂直な方向、つまりＺ軸方向のワークの高さが測定可能となる。テーブルの上面とテーブルの側面は９０°の回転位置関係にあるので、測定値はカメラの光軸の誤差を受けにくく、正確にワークの位置を測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施形態による工作機械の斜視図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による加工機の斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による工作機械のブロック図である。
【図４】撮像方法を説明するための略図である。
【図５】測定画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図１、２を参照すると、本発明を適用する工作機械１０は、カバー１００内に収容された加工機１を具備している。加工機１には、水平左右方向にＸ軸、水平前後方向にＹ軸、そして上下方向にＺ軸が設定されている。加工機１は、Ｘ軸に平行に延びる軸心周りの回転送り軸としてＡ軸が設定されている。加工機１は、Ｚ軸に平行に延びる軸心周りの回転送り軸としてＣ軸が設定されている。加工機１は、基台であるベッド１１と、ベッド１１の上面に立設されるコラム１２とを備える。加工機１は、主軸１３を鉛直軸線周りに回転可能に支持する主軸頭１４と、主軸頭１４をコラム１２の前方に支持するサドル１５とを備える。主軸頭１４は、主軸１３の先端がテーブル１６に対向するように主軸１３を下向きに支持している。主軸１３の先端には工具が装着される。
【００１３】
加工機１は、パレットＰを介してワークＷを取り付けるテーブル１６と、テーブル１６を支持するＵ字形の揺動支持部材１８とを備える。テーブル１６は、パレットＰをテーブル１６に固定するためにクランパー（図示せず）を有していおり、パレットＰは、クランパーに契合する係合部（図示せず）を有している。加工機１は、揺動支持部材１８を支持するＵ字形のキャリッジ１７を備える。キャリッジ１７は、Ｘ軸方向に離間された一対の支柱において揺動支持部材１８を支持している。揺動支持部材１８は、Ａ軸の軸線の周りに揺動可能に支持されている。
【００１４】
加工機１は、それぞれの送り軸に基づいてワークに対して工具を相対的に移動させる駆動装置を備える。駆動装置は、それぞれの送り軸に沿って駆動する各軸のサーボモータ７５（図３）を含む。駆動装置は、コラム１２に対してサドル１５をＹ軸方向に移動させる。駆動装置は、ベッド１１に対してキャリッジ１７をＸ軸方向に移動させる。コラム１２には、キャリッジ１７が部分的に進入可能なように空洞部１２ｃが形成されている。また、駆動装置は、サドル１５に対して主軸頭１４をＺ軸方向に移動させる。駆動装置は、テーブル１６をＣ軸の軸線の周りに回転する。更に、駆動装置は、キャリッジ１７に対して、Ａ軸の軸線の周りに揺動支持部材１８を回動させる。このように、本実施形態の加工機１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの直動軸と、Ａ軸およびＣ軸の２つの回転する回転送り軸とを有した５軸の加工機である。
【００１５】
カバー１００は、少なくとも平板状の上壁１０２と前壁１０４とを有し、加工機１の全体を包囲する。カバー１００は、オペレータが加工機１、特に加工機１のテーブル１６および主軸１３の先端の工具Ｔが配置される加工空間にアクセスするための開口部１０６を有している。開口部１０６は上壁１０２から前壁１０４へかけて形成されている。カバー１００は、また、開口部１０６を開閉するドア１０８を有している。前壁１０４には、加工機１を操作する操作盤１１０が取り付けられている。操作盤１１０には加工機１を操作する複数の釦または入力キー１１２と、後述する表示・入力部を形成するタッチパネル１１４とが配設されている。
【００１６】
ドア１０８は、カバー１００の上壁１０２に形成された開口部１０６の部分を閉じる上ドア部分１０８ａと、カバー１００の前壁１０４に形成された開口部１０６の部分を閉じる前ドア部分１０８ｂとを有して、概ねＬ字形に形成されており、Ｘ軸方向にスライド可能となっている。上ドア部分１０８ａは、図１に示すように、ドア１０８が開口部１０６を閉鎖する位置にあるときに、加工機１の加工空間、特にテーブル１６の上方に配置される。また、ドア１０８にインターロックを設けて、開口部１０６を閉鎖する位置にあるときのみ、加工機１の動作が許可されるようにできる。ドア１０８の上ドア部分１０８ａには、加工機１のテーブル１６を撮像可能なカメラ１２０が配設されている。前ドア部分１０８ｂに開口部１０８ｃを形成し、透明なガラスまたは樹脂製の板部材で該開口部１０８ｃを覆い、外部から加工空間を観察できるようにしてもよい。
【００１７】
図３を参照すると、工作機械１０は、各軸の送り装置を制御したり、加工情報の設定を行なったり、ワーク測定を行う制御装置７０を備える。制御装置７０は、例えば、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびハードディスクやソリッドステートドライブ（Solid State Drive, SSD）のような電子データの格納装置等を含んで構成することができる。
【００１８】
制御装置７０は、入力部７１、読取解釈部７２、補間演算部７３およびサーボモータ制御部７４を含む。加工プログラム７６に基づいてワークを加工する場合に、オペレータは、加工プログラム７６を作成する。或いは、加工プログラム７６は、ワークの目標形状に基づいてＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置等にて生成することができる。ワークの目標形状は、たとえば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置にて作成することができる。
【００１９】
入力部７１には、加工プログラム７６等の加工情報が入力される。加工プログラム７６には、ワークに対する工具の相対移動の情報などが含まれている。加工プログラム７６には、例えば、ＧコードやＭコード等により工作機械に対する指令が含まれている。入力部７１への加工情報の入力は、オペレータが、例えばタッチパネル１１４から手入力にて行っても、或いは、例えば通信ネットワークを介して各種の情報が含まれた電子データを入力すりょうにしてもよい。また、入力部７１には、工具情報７７やワーク情報７８等の加工情報が入力される。工具情報７７には、ドリルやエンドミル等の工具の種類、工具の径、および工具の長さ等の工具に関する情報が含まれている。ワーク情報７８には加工すべきワークに関する情報が含まれている。ワークに関する情報には、未加工ワークの三次元形状であるワークモデルが含まれる。
【００２０】
読取解釈部７２は、入力部７１から加工プログラム７６等を読み込む。読取解釈部７２は移動指令を補間演算部７３に出力する。補間演算部７３は補間周期毎の位置指令値を演算する。たとえば、補間演算部７３は移動指令に基づいて設定された時間間隔ごとの移動量を算出する。補間演算部７３は位置指令値をサーボモータ制御部７４に出力する。サーボモータ制御部７４は、位置指令に基づいてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸およびＣ軸の各送り軸のサーボモータ７５への電流値を出力する。サーボモータ制御部７４が各軸のサーボモータ７５をサーボ制御するために、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各送り軸にはデジタルスケールのような直線位置測定装置（図示せず）が、そしてＡ軸およびＣ軸の回転送り軸には、各軸のサーボモータ７５に取り付けたロータリエンコーダのような回転位置測定装置（図示せず）が配設されており、サーボモータ制御部７４にはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸およびＣ軸の各送り軸の位置がフィードバックされる。
【００２１】
工作機械１０は、各種の加工情報に基づいて加工を実施する。加工に関連する加工情報としては、上記の加工プログラム７６、工具情報７７およびワーク情報７８に加えて座標情報が含まれる。座標情報には、加工プログラム７６において使用されている座標の情報が含まれる。工作機械の座標系には、工作機械の所定の点を原点とした機械座標系と、ワークの任意の点を原点としたワーク座標系が設定される。ワーク座標系は、ワークの移動と共に移動する。ワーク座標系は、機械座標系に対する相対位置を設定することにより定めることができる。座標情報には、このような機械座標系とは異なる他の座標の情報が含まれる。また、加工プログラム７６の内部で複数の座標系が用いられている場合には、これらの複数の座標系の情報が座標情報に含まれる。
【００２２】
加工情報には、制御装置のパラメータを含めることができる。たとえば、加工情報には、操作盤１１０にて指定した加工条件の情報を含めることができる。このような加工条件としては、移動速度に関するオーバライド値を例示することができる。また、加工条件としては、クーラントに関する情報等を含めることができる。
【００２３】
本実施形態の工作機械１０の制御装置７０は、更に指令部２０、加工情報を表示すると共にオペレータがタッチパネル１１４のアイコンをタップまたはクリックすることによって、データや指令を入力する表示・入力部２６、加工情報およびワーク情報を記憶する記憶部２８、測定指令部２９、測定情報取得部３０、マッチング処理部３１を含む。
【００２４】
指令部２０は、加工を行うための加工情報を生成して入力部７１に出力する。また、指令部２０は、オペレータによる表示・入力部２６（タッチパネル１１４）を操作することによって、入力部７１に入力された加工情報を編集して、新たな加工情報として入力部７１に出力する。例えば、入力部７１に入力された加工プログラムを編集して今回の加工の加工プログラムとして入力部７１に出力する。また、オーバライド値等の操作盤１１０にて入力される加工情報も指令部２０が受信する。この様に、指令部２０は、加工情報を新規に作成したり編集したりすることができる。
【００２５】
指令部２０は、表示指令部２２、記憶指令部２５および撮像指令部２７を含む。記憶指令部２５は、新たに生成された加工情報や編集された加工情報を前記ＲＯＭや格納装置によって形成される記憶部２８に記憶させる。表示・入力部２６は、表示指令部２２の指令に基づいて加工情報を表示する。また、オペレータがタッチパネル１１４を操作することにより、表示・入力部２６から各種指令や情報が入力される。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像指令部２７は、テーブル１６およびワークＷが第１の撮像位置または第２の撮像位置にあるとき、カメラ１２０に対して撮像すべき旨の撮像指令を出力する。また、前記インターロックからの信号によって、ドア１０８が閉じているときのみ、カメラ１２０に撮像指令が出力されるようにできる。
【００２６】
なお、本実施形態の記憶部２８は、制御装置７０の内部に配置されているが、この形態に限られず、記憶部２８は、制御装置７０の外部に配置されていてもよい。例えば、メモリーカードやハードディスクなどの記憶部が、通信ネットワークを介して、制御装置に接続されていてもよい。
【００２７】
制御装置７０は測定指令部２９を含む。指令部２０からワークの測定の指示が測定指令部２９に出力される。測定指令部２９は、読取解釈部７２に所定の測定のための指令を出力し、工作機械１０においてワークの測定が行われる。
【００２８】
制御装置７０は、測定情報取得部３０を含む。測定情報取得部３０は、ワーク等の測定を実施しているときの情報を取得する。測定情報取得部３０は、主軸１３の先端に取着された測定プローブ３２からの信号を受信する。また、測定情報取得部３０は、サーボモータ制御部７４からの機械座標系の座標値を受信する。そして、測定情報取得部３０は、これらの情報を指令部２０に出力する。測定情報取得部３０は、測定プローブ３２がワークに接触したときに出力されるスキップ信号と、その時の各軸の機械座標系の座標値を指令部２０に出力する。指令部２０は、測定値から必要に応じて加工情報を演算して表示・入力部２６に表示することができる。
【００２９】
以下、図４、５を参照して、本実施形態の作用を説明する。
既述したように、ワークＷは冶具４０によってパレットＰに取付けられ、そしてパレットＰがテーブル１６に固定される。ワークＷをパレットＰに取り付ける際、パレットＰ上におけるワークＷの位置が僅かにずれる場合がある。また、機械座標系に対するワーク座標系のオフセット値が変化する場合がある。このために、座標情報についても毎回の加工開始前に改めて測定が実施される。
【００３０】
そこで、本実施形態の工作機械１０は、加工開始に先立ってワークの測定を実施できるように構成されている。ワークの位置を測定することにより、例えば機械座標系に対するワーク座標系のオフセット値を補正することができる。本実施形態の工作機械１０は、ワークの測定方法について、手動または自動を選択可能に構成されている。自動で測定を実施する場合の測定を支援する画面や測定プログラムは記憶部２８に記憶されている。また、手動で測定を実施する場合の測定を支援する画面は記憶部２８に記憶されている。
【００３１】
ワークの自動測定を行う場合には、例えば操作盤１１０釦または入力キー１１２を操作することによって、ワークの自動測定に対応するワーク測定画面８０（図５）が表示・入力部２６にｆ表示される。ワーク測定画面８０は、測定点・測定向き選択領域８２、測定項目選択領域８４およびモデル呼出し釦８６を含む複数の呼出し釦を含んでいる。オペレータがモデル呼出し釦８６をタップまたはクリックすることによって、測定対象となる加工すべきワークのモデル形状が、記憶部２８から指令部２０の表示指令部２２に出力され、測定点・測定向き選択領域８２に表示される。これによって、オペレータがタッチパネル１１４上で測定点・測定向き選択領域８２に表示されたワーク形状の所望箇所Ｐ1〜Ｐ3をタップまたはクリックすることによって、ワーク上の測定点やワークの測定方向を設定することが出可能となる。
【００３２】
測定項目選択領域８４には、ワーク測定方法を示した複数の測定方法選択アイコン８４ａ〜８４ｄが表示される。例えばアイコン８４ａは、機械座標系に対するワークの２つの側面の角度を測定するための、アイコン８４ｂはワークに形成する矩形凹部の対向する２辺の長さを測定するための、アイコン８４ｃはワークに形成する円形凹部の内径を測定するための、そしてアイコン８４ｄは直方体ワークの対向する２辺の長さを測定するためのアイコンである。オペレータがタッチパネル１１４上で測定方法選択アイコン８４ａ〜８４ｄの１つを選択して、タップまたはクリックすることによって、各々の測定方法に従った測定が選択される。
【００３３】
オペレータが操作盤１１０上の測定開始釦（図示せず）を押下すると、選択された測定方法に従ってワークＷの測定が開始される。先ず、指令部２０からの指令に基づいて、測定指令部２９から読取解釈部７２にワークＷを所定の測定位置に移動させる指令が出力される。ワークＷが測定位置に到達すると、測定指令部２９は、Ａ軸を回転させてワークＷを第１の撮像位置に移動させるべく、読取解釈部７２に指令を出力する。第１の撮像位置は、図４（ａ）に示すように、テーブル１６のワーク取付面がカメラ１２０の光軸ＯOに沿ってカメラ１２０に正対する位置である。これによって、ワークＷおよび冶具４０の上面がカメラ１２０に正対する。
【００３４】
ワークＷが第１の撮像位置に到達すると、撮像指令部２７はカメラ１２０に対して撮像指令を出力し、第１の撮像位置にあるワークＷを撮像する。このとき、第１の撮像位置では、ワークＷの上面がカメラ１２０に対して光軸Ｏoに沿って正対しているので、ワークＷの平面が撮像される。撮像したワークＷの画像データは記憶部２８に出力され、記憶部２８に格納される。
【００３５】
第１の撮像位置におけるワークＷの撮像が完了すると、測定指令部２９は、ワークＷを第２の撮像位置に移動させるべく、読取解釈部７２に指令を出力する。第２の撮像位置は、第１の撮像位置からＡ軸方向に９０°回転した位置である。これによって、テーブル１６、ワークＷおよび冶具４０の側面が光軸Ｏoに沿ってカメラ１２０に正対する。
【００３６】
ワークＷが第２の撮像位置に到達すると、撮像指令部２７はカメラ１２０に対して撮像指令を出力し、第１の撮像位置にあるワークＷを撮像する。このとき、第２の撮像位置では、ワークＷの側面がカメラ１２０に対して光軸Ｏoに沿って正対しているので、ワークＷの側面が撮像される。撮像したワークＷの画像データは記憶部２８に出力され、記憶部２８に格納される。テーブル１６を所定角度Ｃ軸方向に送り、ワークＷの別の側面を撮像し、これを繰り返して、ワークＷの複数の側面を撮像するようにしてもよい。これによって、例えばワークＷの特定の側面がハレーションによって鮮明な画像が得られないような場合でも、処理に適した側面を得ることが可能となる。
【００３７】
次いで、撮像したワークＷの画像データがマッチング処理部３１において解析され、冶具４０を含めたワークＷの平面形状、寸法、および、側面形状、寸法が演算により求められる。例えば画像データを二値化した上でエッジとなる画素を抽出することによってワークＷの形状を得ることができる。また、画素数をＸ軸、Ｙ軸方向にカウントすることによって、ワークＷの寸法を得ることができる。
【００３８】
更に、ワークＷの画像データを公知のマッチング処理を用いて３次元のモデル形状と比較することによって、ワークＷの特徴部分、特にワークＷ上に設定されている原点位置の機械座標系における位置、つまりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のずれ、および、ワークＷの機械座標系に対するＣ軸周りの回転位置または機械座標系に対するワーク座標系の傾斜またはＡ軸および／またはＣ軸方向のずれを演算によって求めることができる。
【００３９】
こうして、ワークＷの寸法、形状および位置が測定されると、測定指令部２９は、オペレータが測定項目選択領域８４内のアイコン８４ａ〜８４ｄをタップまたはクリックすることによって選択した測定方法を記述した測定プログラムに従って、測定プローブ３２を用いたワークＷの一層精密な測定を行う測定指令を読取解釈部７２に出力する。その際、ワークＷの撮像によって得られたワークＷの寸法、形状および位置を用いて、測定プローブ３２をワークＷの直近まで、早送りで移動させることができる。つまり、こうした測定プローブ３２を用いたワークＷの測定は従来から公知となっているが、オペレータが目視しながら測定プローブ３２をワークＷの近傍までジョグ送りによって移動させている。その際、オペレータは、測定プローブ３２がワークＷと衝接することを懼れて、測定プローブ３２を低速でワークＷの近傍まで移動させている。そのため、ワークＷの測定に時間を必要以上に要している。本実施形態では、既述したように、測定プローブ３２による測定に先立って、カメラ１２０によって得られたワークＷの画像データからワークＷの寸法、形状および向きが分かっているので、測定プローブ３２を高速でワークＷの近傍まで移動させることができる。
【００４０】
測定指令部２９は、ワークＷの撮像によって得られたワークＷの寸法、形状および位置に基づき、測定プローブ３２をワークＷに対して相対的に移動する位置を設定する。そして、測定指令部２９の指令より、測定点・測定向き選択領域８２に示されている様に、ワークＷの端面にプローブ３２を接触させる。測定情報取得部３０は、プローブ３２がワークＷの端面に接触したときの機械座標系の座標値を取得し、それに基づいて、ワークＷの実際の位置、回転位置を測定する。
【符号の説明】
【００４１】
１    加工機
１０    工作機械
１１    ベッド
１２    コラム
１２ｃ    空洞部
１３    主軸
１４    主軸頭
１５    サドル
１６    テーブル
１７    キャリッジ
１８    揺動支持部材
２０    指令部
２２    表示指令部
２５    記憶指令部
２６    表示・入力部
２７    撮像指令部
２８    記憶部
２９    測定指令部
３０    測定情報取得部
３１    マッチング処理部
３２    測定プローブ
４０    冶具
７０    制御装置
７１    入力部
７２    読取解釈部
７３    補間演算部
７４    サーボモータ制御部
７５    サーボモータ
７６    加工プログラム
７７    工具情報
７８    ワーク情報
８０    ワーク測定画面
８２    測定点・測定向き選択領域
８４    測定項目選択領域
８６    釦
１００    カバー
１０２    上壁
１０４    前壁
１０６    開口部
１０８    ドア
１０８ａ    上ドア部分
１０８ｂ    前ドア部分
１０８ｃ    開口部
１１０    操作盤
１１２    入力キー
１１４    タッチパネル
１２０    カメラ
Ｗ    ワーク
【図１】
2019063914.tif 000003
【図２】
2019063914.tif 000004
【図３】
2019063914.tif 000005
【図４】
2019063914.tif 000006
【図５】
2019063914.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月30日(2018.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは治具の位置を求める工作機械の機上測定方法であって、回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像する上方撮像工程と、回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像する側方撮像工程と、前記上方撮像工程で撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、テーブル平面でのワークまたは治具の位置を測定し、前記側方撮像工程で撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、テーブル平面に垂直な方向のワークまたは治具の高さを測定し、ワークまたは治具の位置を工作機械の制御装置で算出する算出工程とを含む工作機械の機上測定方法が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
更に、本発明によれば、直交３軸の送り軸と、２つの回転送り軸とを有し、前記回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは治具の位置を求めるようにした工作機械の制御装置であって、前記回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像位置でワークまたは治具を撮像し、前記回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像し、テーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向けたときに撮像した画像、および、テーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向けたときに撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、ワークまたは治具の位置および高さを工作機械の制御装置で算出するようにした工作機械の制御装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは治具の位置を求める工作機械の機上測定方法であって、
回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像する上方撮像工程と、
回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像する側方撮像工程と、
前記上方撮像工程で撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、テーブル平面でのワークまたは治具の位置を測定し、前記側方撮像工程で撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、テーブル平面に垂直な方向のワークまたは治具の高さを測定し、ワークまたは治具の位置を工作機械の制御装置で算出する算出工程と、
を含むことを特徴とした工作機械の機上測定方法。
【請求項２】
前記工作機械は、直交３軸の直線送り軸と、２つの回転送り軸とを有する請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記工作機械の加工領域の上方に配置されている請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項４】
測定すべきワークの加工前の３次元形状データを準備し、撮像した画像データと該３次元形状データとをマッチング処理により比較することにより、前記ワーク上に設定された原点位置を求めるようにした請求項１に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項５】
測定すべきワークの加工前の３次元形状データを準備し、撮像した画像データと該３次元形状データとをマッチング処理により比較することにより、更に、工作機械の機械座標系に対するワーク座標系のずれを測定するようにした請求項４に記載の工作機械の機上測定方法。
【請求項６】
直交３軸の送り軸と、２つの回転送り軸とを有し、前記回転送り軸でテーブルの姿勢を変更し、撮像装置によりテーブル上のワークまたは治具の位置を求めるようにした工作機械の制御装置であって、
前記回転送り軸を回動してテーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像位置でワークまたは治具を撮像し、
前記回転送り軸を回動してテーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向け、前記撮像装置でワークまたは治具を撮像し、
テーブルの上面を撮像装置の視線の方向に向けたときに撮像した画像、および、テーブルの側面を撮像装置の視線の方向に向けたときに撮像した画像上でエッジとなる画素を抽出し、画素数をカウントすることによって、ワークまたは治具の位置および高さを工作機械の制御装置で算出するようにしたことを特徴とした工作機械の制御装置。