(57)【要約】  回転工具の２次元画像を解析して工具断面の輪郭形状および工具長を抽出する輪郭形状解析部１３と、輪郭形状を解析して回転工具の回転中心を求める回転中心解析部１４と、輪郭形状、工具長および回転中心に基づいて、回転工具の３次元形状を作成する３次元回転形状作成部１５と、回転工具を用いて被加工物を数値制御加工した場合に、回転工具と回転工具以外の部材とが干渉するか否かを３次元形状を用いてチェックする干渉チェック処理部１６と、を備え、３次元回転形状作成部１５は、輪郭形状のうち回転中心よりも左側の輪郭形状である左側輪郭形状と、輪郭形状のうち回転中心よりも右側の輪郭形状である右側輪郭形状と、を用いて、回転工具の３次元形状を作成する。
2014128890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具の２次元画像を解析して工具断面の輪郭形状および工具長を抽出する輪郭形状解析部と、
前記輪郭形状を解析して前記回転工具の回転中心を求める回転中心解析部と、
前記輪郭形状、工具長および前記回転中心に基づいて、前記回転工具の３次元形状を作成する回転形状作成部と、
前記回転工具を用いて被加工物を数値制御加工した場合に、前記回転工具と前記回転工具以外の部材とが干渉するか否かを前記３次元形状を用いてチェックする干渉チェック処理部と、
を備え、
前記回転形状作成部は、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも左側の輪郭形状である左側輪郭形状と、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも右側の輪郭形状である右側輪郭形状と、を用いて、前記回転工具の３次元形状を作成することを特徴とする干渉チェック装置。
【請求項２】
前記回転形状作成部は、前記左側輪郭形状と前記右側輪郭形状とを重ね合わせた輪郭形状を、前記回転中心で回転させることによって、柱状の３次元形状を作成することを特徴とする請求項１に記載の干渉チェック装置。
【請求項３】
前記回転工具の２次元画像を実物の長さに換算する際の基準となる校正パターンと、前記校正パターンの２次元画像と、を比較することによって、前記回転工具の２次元画像を実物の長さに換算する変換係数を算出する校正情報解析部をさらに備え、
前記回転形状作成部は、前記変換係数を用いて前記回転工具の３次元形状を作成することを特徴とする請求項１または２に記載の干渉チェック装置。
【請求項４】
前記回転形状作成部は、前記回転工具のカッター部の長さに基づいて、前記３次元形状を、カッター部の３次元形状と、前記カッター部以外の３次元形状と、に分けておき、
前記干渉チェック処理部は、前記カッター部の３次元形状と、前記カッター部以外の３次元形状と、を用いて、前記回転工具と前記回転工具以外の部材とが干渉するか否かをチェックすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の干渉チェック装置。
【請求項５】
前記輪郭形状解析部は、前記工具断面の輪郭形状として、前記輪郭形状上の点列を抽出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の干渉チェック装置。
【請求項６】
回転工具を用いて被加工物を数値制御加工した場合に、前記回転工具と前記回転工具以外の部材とが干渉するか否かをチェックする干渉チェック装置と、
前記チェック結果を用いて、前記被加工物を数値制御する数値制御部と、
を有し、
前記干渉チェック装置は、
回転工具の２次元画像を解析して工具断面の輪郭形状および工具長を抽出する輪郭形状解析部と、
前記輪郭形状を解析して前記回転工具の回転中心を求める回転中心解析部と、
前記輪郭形状、工具長および前記回転中心に基づいて、前記回転工具の３次元形状を作成する回転形状作成部と、
前記回転工具を用いて被加工物を数値制御加工した場合に、前記回転工具と前記回転工具以外の部材とが干渉するか否かを前記３次元形状を用いてチェックする干渉チェック処理部と、
を備え、
前記回転形状作成部は、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも左側の輪郭形状である左側輪郭形状と、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも右側の輪郭形状である右側輪郭形状と、を用いて、前記回転工具の３次元形状を作成することを特徴とする数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械が用いる工具と他の部材との間の干渉をチェックする干渉チェック装置および数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御（Numerical  Control：以下ＮＣという）装置は、加工プログラムに従って、工作機械に素材（被加工物）への加工を行なわせる装置である。工作機械による加工を開始する前には、種々の部材同士が衝突せずに工作機械が動くことを確認する必要がある。このため、事前に干渉チェックシミュレーションが行なわれている。この干渉チェックシミュレーションでは、工作機械を構成する部品と、工作機械で用いる工具と、素材と、治具と、の何れかが干渉するか否かが確認される。このような干渉チェックシミュレーションを実行するためには、工具などの３次元形状が必要となる。【０００３】
干渉チェックを行う方法として、工作機械を構成する部品と、工具と、素材と、治具との３次元形状を面データ群に近似する方法がある。この方法では、加工プログラムで動作する工作機械の位置にそれぞれの面データ群を置き、コンピュータで交線を計算することで衝突するか否かを検出している。【０００４】
工作機械を構成する部品の３次元形状は加工プログラム毎に変化することはないが、工具と素材と治具との３次元形状は、加工プログラム毎に変化する。そのため、工具と素材と治具との３次元形状を迅速に準備することが出来れば、多くの加工プログラムを実行することができる。また、３次元形状の表現能力が高いほど正確に部材同志の衝突を検出することができる。【０００５】
ＮＣ装置に３次元形状を入力する方法としては、例えば、以下の３つの方法がある。
（方法１）３次元ＣＡＤ（Computer  Aided  Design）で作成した３次元形状を入力する方法。
（方法２）３次元形状の回転軸を通る平面に回転体を投影した場合の輪郭形状を、輪郭形状の中心線のまわりに回転させることで作成される形状を３次元形状とする方法。
（方法３）形状を表現する寸法値をパラメータに置き換えた寸法線をもつテンプレートを用意しておき、パラメータを入力してパラメトリックに３次元形状を入力する方法。【０００６】
方法１の場合、ＮＣ装置以外にＰＣと３次元ＣＡＤソフトとを用意しなければならないので設備投資が必要となる。また、この場合のＮＣ装置は、一度入力された３次元形状を変更することはできない。【０００７】
方法２の場合、ＮＣ装置で、直線や円弧の輪郭形状を指定することができるので、方法１よりも作業量は少なくなる。また、この場合のＮＣ装置は、一度入力された３次元形状を変更して再利用することができる。【０００８】
方法３の場合、ＮＣ装置でテンプレートに関連したパラメータを入力するだけで３次元形状を作成することができるので、方法２よりも作業量は少なくなる。また、この場合のＮＣ装置も、一度入力された３次元形状を変更して再利用することができる。【０００９】
一方、３次元形状の表現能力は、方法３よりも方法２の方が高く、方法２よりも方法１の方が高い。ただし、何れの方法を用いたとしても、作業者が介在するために入力ミスが発生しやすい。【００１０】
干渉チェックシミュレーションを実行する際の、作業量が少ないこと、３次元形状の再利用性が高いこと、および３次元形状の表現能力が高いことは、３次元形状を容易かつ正確に作成することにつながるので、方法２は有効な方法である。【００１１】
このような方法２では、作業者がＮＣ装置の画面に向かい、工具形状の回転中心を通る平面に工具を投影することでできる断面形状を手入力している。この方法２では、実物の工具に近い３次元形状を作成するために断面形状が複雑になれば、手入力する点数も多くなり作業者が入力ミスすることがある。【００１２】
そこで、作業者が断面の輪郭形状を手入力する代わりに、カメラの撮像画像から輪郭形状を抽出し回転した形状を作成するシステムが用いられる場合がある。このシステムを用いることにより、作業者の手入力を排除して３次元形状を作成することができる。このようなシステムでは、例えば、回転体を撮像した２次元画像から３次元形状を作成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２７７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来の技術では、撮像画像の回転中心より片側の輪郭形状だけを用いて輪郭形状の点列を抽出し、３次元形状データを作成している。このため、３次元形状データは、片側の輪郭形状の回転体のような凹凸になるが、実際の回転工具は回転して加工するので回転時は凹んだ形状とはならない。したがって、凹んだ箇所に部品が入り込んだ場合は、干渉チェックシミュレーションで干渉を検出できない。このように、片側の輪郭形状だけを用いて３次元形状データを作成すると、干渉チェックシミュレーションに適切な３次元形状を作成できないという問題があった。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、干渉チェックシミュレーションに適切な工具の３次元形状を容易に作成する干渉チェック装置および数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転工具の２次元画像を解析して工具断面の輪郭形状および工具長を抽出する輪郭形状解析部と、前記輪郭形状を解析して前記回転工具の回転中心を求める回転中心解析部と、前記輪郭形状、工具長および前記回転中心に基づいて、前記回転工具の３次元形状を作成する回転形状作成部と、前記回転工具を用いて被加工物を数値制御加工した場合に、前記回転工具と前記回転工具以外の部材とが干渉するか否かを前記３次元形状を用いてチェックする干渉チェック処理部と、を備え、前記回転形状作成部は、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも左側の輪郭形状である左側輪郭形状と、前記輪郭形状のうち前記回転中心よりも右側の輪郭形状である右側輪郭形状と、を用いて、前記回転工具の３次元形状を作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、工作機械が用いる工具と他の部材との間の干渉を容易かつ正確にチェックすることができる３次元形状を、容易に作成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態に係る干渉チェック装置を備えた数値制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る干渉チェック装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、数値制御装置によるＮＣ加工処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実長さ変換係数の算出処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、校正パターンと校正パターン画像データとの関係を示す図である。
【図６】図６は、工具の３次元形状算出処理手順を示すフローチャートである。
【図７−１】図７−１は、工具画像から抽出される輪郭形状の点列を説明するための図である。
【図７−２】図７−２は、工具画像に設定される中心線を説明するための図である。
【図８−１】図８−１は、工具の３次元形状算出処理を説明するための図である。
【図８−２】図８−２は、従来の３次元形状算出処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る干渉チェック装置および数値制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態．
図１は、実施の形態に係る干渉チェック装置を備えた数値制御装置の構成を示す図である。数値制御装置１は、ＮＣプログラムを用いてＮＣ工作機械３０を制御する装置である。数値制御装置１は、ＮＣ工作機械３０を構成する部品と、工具（回転工具）４と、素材（図示せず）と、治具（図示せず）とのそれぞれの組合せが、干渉（衝突）するか否かをチェックする。
【００２１】
数値制御装置１は、部品、工具４、素材および治具の各３次元形状を用いて、交差計算を行うことにより、干渉が発生するか否かをシミュレーション（干渉チェックシミュレーション）する。本実施の形態の数値制御装置１は、工具４と工具４以外の他部材とが干渉するか否かをチェックするために、工具４の画像データを用いて工具４の３次元形状を生成する。
【００２２】
数値制御装置１は、衝突の可能性をチェックしておくことによって、衝突する可能性がある場合には、ＮＣ工作機械３０のロボットなどに適切な指令値（停止あるいは動作軌道を修正する指令値）を出す。これにより、数値制御装置１は、衝突を未然に防ぎながらＮＣ工作機械３０にＮＣ加工を実行させる。
【００２３】
数値制御装置１は、干渉チェック装置１０と、数値制御部２０と、を備えている。干渉チェック装置１０は、撮像装置としてのカメラ４０で撮像された画像（後述する校正パターン画像データ５１、工具画像データ５２）と、他部材の３次元形状情報４５と、を用いて干渉チェックシミュレーションを行う。数値制御部２０は、干渉チェック装置１０による干渉チェック結果を用いて、ＮＣ工作機械３０を制御する。
【００２４】
カメラ４０は、ＮＣ工作機械３０で用いる工具４を撮像し、撮像した画像のデータを、工具画像データ５２として干渉チェック装置１０に送る。また、カメラ４０は、校正パターン４１の画像を撮像し、撮像した画像のデータを、校正パターン画像データ５１として干渉チェック装置１０に送る。
【００２５】
校正パターン４１は、カメラ４０で撮像した工具４を実物の長さ（実寸法）に換算する際に用いられるパターンであり、予めカメラ４０によって撮像しておく。カメラ４０は、作業者２からの指示に従って校正パターン４１を撮像するとともに、作業者２が干渉チェック対象として指定した工具４を撮像する。他部材の３次元形状情報４５は、ＮＣ工作機械３０を構成する部品、ＮＣ加工される素材、およびＮＣ加工の際に用いられる治具の、３次元形状に関する情報である。
【００２６】
つぎに、干渉チェック装置１０の構成について説明する。図２は、実施の形態に係る干渉チェック装置の構成を示すブロック図である。干渉チェック装置１０は、工具画像データ５２を用いて工具４の３次元回転形状を算出し、３次元形状ＤＢ２２に保存する機能を具備している。また、干渉チェック装置１０は、校正パターン画像データ５１を用いて工具４の実長さを算出し、実長さ変換テーブル２１に保存する機能を具備している。また、干渉チェック装置１０は、作業者２から入力された情報に基づいて、カッター長さＤＢ２３にカッターに関する情報を保存する機能を具備している。
【００２７】
具体的には、干渉チェック装置１０は、画像データ受信部１１、校正情報解析部１２、実長さ変換テーブル２１、輪郭形状解析部１３、回転中心解析部１４、３次元回転形状作成部１５、３次元形状ＤＢ（データベース）２２、干渉チェック処理部１６、入力部１７、カッター長さＤＢ２３を有している。
【００２８】
画像データ受信部１１は、カメラ４０から送られてくる校正パターン画像データ５１を入力し、校正情報解析部１２に送る。また、画像データ受信部１１は、カメラ４０から送られてくる工具画像データ５２を入力し、輪郭形状解析部１３に送る。
【００２９】
校正情報解析部１２は、校正パターン４１および校正パターン画像データ５１を用いて、実長さ変換係数を求める。実長さ変換係数は、カメラ４０で撮像した画像を、実物の長さに換算する際に用いられる係数である。校正情報解析部１２は、校正パターン画像データ５１が、縦横に等間隔にならぶ校正パターン４１の点と同じ位置に配置されるよう、実長さ変換係数を求める。カメラ４０で撮像した画像を実物の長さに換算する際には、画像上の各画素を、変換係数を用いた位置に変換し、変換後の位置に基づいて実物の長さが算出される。校正情報解析部１２は、実長さ変換係数を実長さ変換テーブル２１に登録する。
【００３０】
数値制御装置１で干渉チェックシミュレーションを実行するには、実際の機械部品に合わせた３次元形状を作成する必要がある。本実施の形態では、撮像した工具４の画像を実物の大きさに変換するための校正情報として、実長さ変換係数を用いる。
【００３１】
実長さ変換テーブル２１は、縦方向および横方向の実長さ変換係数が登録されるテーブルである。実長さ変換テーブル２１は、校正情報解析部１２に接続されたメモリなどに格納されている。
【００３２】
輪郭形状解析部１３は、２次元画像データである工具画像データ５２を用いて、回転工具である工具４の回転中心を通る平面に投影した場合の輪郭形状の点列および工具長を抽出する。輪郭形状の点列とは、例えば、隣り合う画素の濃淡の差が、所定の閾値を超えた画素を距離の近い順に繋げた点列である。換言すると、輪郭形状の点列は、工具４の輪郭形状上の点の集まり（点列）である。ここでの所定の閾値は、輪郭形状解析処理に用いるパラメータに設定しておく。輪郭形状解析部１３は、抽出した輪郭形状の点列を、回転中心解析部１４に送る。
【００３３】
回転中心解析部１４は、抽出した輪郭形状の点列および工具長から、座標（例えばＸ座標）の最大値および最小値を求める。回転中心解析部１４は、座標の最大値および最小値に基づいて、輪郭形状が左右対称となるように工具４の中心線（後述する中心線Ｃ）を決定する。回転中心解析部１４は、設定した中心線Ｃと輪郭形状の点列とを３次元回転形状作成部１５に送る。
【００３４】
入力部１７は、作業者２によって定義された工具４のカッター長さを工具４の種別毎に入力し、カッター長さＤＢ２３に保存する。カッター長さＤＢ２３は、工具４の種別毎のカッター長さを、カッター長さ情報として格納しておくデータベースである。カッターは、工具４のうち素材に直接接触して素材を加工する部分である。カッター長さＤＢ２３は、輪郭形状の点列をカッター部と、カッター部以外の部分とに分類する際に参照される。
【００３５】
３次元回転形状作成部（回転形状作成部）１５は、輪郭形状の点列と中心線Ｃとに基づいて、輪郭形状の右半分と中心線Ｃとで囲まれた右側輪郭形状と、輪郭形状の左半分と中心線Ｃとで囲まれた左側輪郭形状と、を抽出する。右側輪郭形状は、輪郭形状のうち中心線Ｃよりも右側の部分であり、左側輪郭形状は、輪郭形状のうち中心線Ｃよりも左側の部分である。
【００３６】
３次元回転形状作成部１５は、左右両方の輪郭形状を重ね合わせる（ＯＲ演算をする）ことによって、新たな輪郭形状を作成する。また、３次元回転形状作成部１５は、実長さ変換テーブル２１および新たな輪郭形状の寸法に関する情報に基づいて、新たな輪郭形状（２次元画像）を実長さに変換する。また、３次元回転形状作成部１５は、実長さに変換した輪郭形状を、中心線Ｃを回転軸として回転させ、これにより、工具４の３次元形状を作成する。
【００３７】
さらに、３次元回転形状作成部１５は、カッター長さＤＢ２３内のカッター長さ情報に基づいて、工具４の３次元形状をカッター部とカッター部以外の部分とに分割する。３次元回転形状作成部１５は、輪郭形状の回転体（３次元形状）に対し、先端からカッター長さ分をカッター部に設定し、これ以外をカッター部以外の部分に設定する。
【００３８】
３次元回転形状作成部１５は、カッター部の３次元形状とカッター部以外の３次元形状とを３次元形状ＤＢ２２に保存する。３次元形状ＤＢ２２は、工具４の３次元形状と、３次元形状情報４５と、を記憶するデータベースである。３次元形状ＤＢ２２は、工具４の３次元形状として、カッター部の３次元形状とカッター部以外の３次元形状とを記憶しておく。
【００３９】
干渉チェック処理部１６は、工具４の３次元形状と、３次元形状情報４５と、加工プログラムと、に基づいて、ＮＣ工作機械３０を構成する部品と、工具４と、素材と、治具とのそれぞれの組合せが、干渉するか否かをチェックする。干渉チェック処理部１６は、干渉チェック結果を、数値制御部２０に送る。
【００４０】
つぎに、数値制御装置１によるＮＣ加工処理手順について説明する。図３は、数値制御装置によるＮＣ加工処理手順を示すフローチャートである。数値制御装置１の干渉チェック装置１０は、カメラ４０から校正パターン画像データ５１を取得する（ステップＳ１０）。また、干渉チェック装置１０は、カメラ４０から工具画像データ５２を取得する（ステップＳ２０）。なお、数値制御装置１は、校正パターン画像データ５１と工具画像データ５２とを何れの順番で取得してもよい。
【００４１】
干渉チェック装置１０は、校正パターン４１および校正パターン画像データ５１に基づいて、画像を実長さへ変換する際に用いる実長さ変換係数を求める（ステップＳ３０）。さらに、干渉チェック装置１０は、工具４の左右両方の輪郭形状（右側輪郭形状および左側輪郭形状）および寸法に関する情報を用いて工具４の３次元形状を算出する（ステップＳ４０）。そして、干渉チェック装置１０は、工具４の３次元形状を用いて、ＮＣ工作機械３０を構成する部品と、工具４と、素材と、治具とのそれぞれの組合せに対する干渉チェックを行う（ステップＳ５０）。
【００４２】
干渉チェック装置１０は、干渉チェック結果を数値制御部２０に送る。数値制御部２０は、干渉チェック結果に基づいて、ＮＣ工作機械３０への数値制御を行う。これにより、ＮＣ工作機械３０は、工具４を用いたＮＣ加工を行う（ステップＳ６０）。
【００４３】
つぎに、画像を実長さへ変換する際に用いる実長さ変換係数の算出処理手順について説明する。図４は、実長さ変換係数の算出処理手順を示すフローチャートである。また、図５は、校正パターンと校正パターン画像データとの関係を示す図である。
【００４４】
校正パターン４１は、縦横決まった間隔（縦は間隔Ｌ１、横は間隔Ｌ２）でＭ行Ｎ列の特徴点４２Ａが印刷された印刷パターンである。ここでの、ＭおよびＮは、自然数であり、Ｌ１，Ｌ２は、例えば１０ｍｍである。
【００４５】
カメラ４０が校正パターン４１を所定の撮像環境に置いて撮像すると、カメラ４０は、校正パターン画像データ５１として、Ｐ１画素×Ｐ２画素の間隔に整列した撮像パターンのデータを取得できる。校正パターン画像データ５１は、特徴点４２Ａが撮像されたものであり、特徴点４２Ａに対応する特徴点４２Ｂの画像データである。
【００４６】
この撮像環境では、特徴点４２Ｂに位置ずれが無いとすれば、校正パターン画像データ５１は、縦方向１画素あたりＬ１／Ｐ１ｍｍ、横方向１画素あたりＬ２／Ｐ２ｍｍの実長さ変換係数を持つことになる。
【００４７】
したがって、ｍ（ｍは１〜Ｍの自然数）行×ｎ（ｎは１〜Ｎの自然数）列の位置の特徴点４２Ｂに、縦方向Δｉｍ画素のずれ量と、横方向Δｊｎ画素のずれ量とがある場合、ｍ行×ｎ列の位置の特徴点４２Ｂは、縦方向Ｌ１／（Ｐ１＋Δｉｍ）ｍｍの実長さ変換係数と、横方向Ｌ２／（Ｐ２＋Δｊｎ）の実長さ変換係数とをもつことになる。
【００４８】
例えば、Ｍ行×Ｎ列の位置の特徴点４２Ｂに、縦方向Δｉ画素のずれ量と、横方向Δｊ画素のずれた量とがある場合、Ｍ行×Ｎ列の位置の特徴点４２Ｂは、縦方向Ｌ１／（Ｐ１＋Δｉ）ｍｍの実長さ変換係数と、横方向Ｌ２／（Ｐ２＋Δｊ）の実長さ変換係数とをもつことになる。
【００４９】
校正情報解析部１２は、このような特徴点４２Ｂ毎の実長さ変換係数を、校正パターン４１および校正パターン画像データ５１に基づいて算出する。具体的には、校正情報解析部１２は、校正パターン画像データ５１から特徴点４２Ｂの位置を取得する（ステップＳ１１０）。校正情報解析部１２は、各特徴点４２Ｂが縦横に校正パターン４１（特徴点４２Ａ）と同じ間隔で整列するような、特徴点４２Ｂ毎の実長さ変換係数を求める（ステップＳ１２０）。校正情報解析部１２は、求めたＭ×Ｎ個の実長さ変換係数を、実長さ変換テーブル２１に保存する（ステップＳ１３０）。実長さ変換係数は、３次元回転形状作成部１５が工具画像（輪郭形状の点列）を、ＮＣ工作機械３０の大きさに合わせた実長さに変換する際に参照される。
【００５０】
なお、ΔｉまたはΔｊが無視できるほどの小さい値であれば、実長さ変換係数を、縦横一様にＬ１／Ｐ１ｍｍ、Ｌ２／Ｐ２ｍｍとしてもよい。この場合、例えば、縦方向の実長さ変換係数であるＬ１／Ｐ１ｍｍと、横方向の実長さ変換係数であるＬ２／Ｐ２ｍｍとが、作業者２による手入力で、実長さ変換テーブル２１に保存される。この場合、校正情報解析部１２は不要となる。
【００５１】
つぎに、工具４の３次元形状算出処理手順について説明する。図６は、工具の３次元形状算出処理手順を示すフローチャートである。輪郭形状解析部１３は、工具画像データ５２の工具画像（２次元画像）を用いて、工具４を回転工具（工具４）の中心を通る平面に投影した場合の工具長と、輪郭形状の点列とを抽出する（ステップＳ２１０）。なお、輪郭形状解析部１３は、輪郭形状の点列を用いて輪郭形状を生成しておいてもよい。
【００５２】
さらに、輪郭形状解析部１３は、輪郭形状の点列に基づいて、工具画像の中心線Ｃを求める。図７−１は、工具画像から抽出される輪郭形状の点列を説明するための図であり、図７−２は、工具画像に設定される中心線を説明するための図である。なお、図７−２では、輪郭形状の点列の代わりに工具４の画像（工具画像）を図示しているが、工具画像の中心線Ｃを求める際には、輪郭形状の点列を用いてもよい。
【００５３】
図７−１に示すように、輪郭形状の点列５５は、工具４を工具４の中心を通る平面に投影した場合の輪郭形状上に配置された点の集まりである。点列５５は、工具４の輪郭形状のうちの角部分に配置される。
【００５４】
図７−２に示すように、回転中心解析部１４は、輪郭形状の点列（工具画像）の横方向をＸ軸とし、縦方向をＹ軸とした座標系で、工具画像の左下を基準にして工具画像を配置する。換言すると、回転中心解析部１４は、全体画像の左下が原点となるよう、工具画像を配置する。
【００５５】
回転中心解析部１４は、工具画像の輪郭形状のＸ値に着目し、Ｘ値の最小値Ａ１および最大値Ａｘ（ｘは自然数）を求める。そして、回転中心解析部１４は、最小値Ａ１と最大値Ａｘの中点を通り、且つＹ軸に平行な線であるｙ＝（Ａ１＋Ａｘ）／２を、工具４の中心線Ｃに決定する（ステップＳ２２０）。
【００５６】
図８−１は、工具の３次元形状算出処理を説明するための図である。輪郭形状解析部１３は、カッター部４３を含む工具４の画像から、輪郭形状の点列および寸法に関する情報（輪郭形状点列４４Ａ）を抽出する。なお、ここでの輪郭形状点列４４Ａが、図７−１で説明した点列５５に対応している。回転中心解析部１４は、輪郭形状点列４４Ａに中心線Ｃを設定する。
【００５７】
３次元回転形状作成部１５は、輪郭形状点列４４Ａおよび中心線Ｃに基づいて、輪郭形状の右半分と中心線Ｃとで囲まれた右側輪郭形状の点列（以下、右側点列４５Ｒという）と、輪郭形状の左半分と中心線Ｃとで囲まれた左側輪郭形状の点列（以下、左側点列４５Ｌという）と、を抽出する。ここでの右側点列４５Ｒおよび左側点列４５Ｌは、工具長の情報を用いて抽出されているので、寸法に関する情報を有している。
【００５８】
そして、３次元回転形状作成部１５は、右側点列４５Ｒおよび左側点列４５Ｌの何れか一方を、中心線Ｃに対して反転させる。図８−１では、左側点列４５Ｌが中心線Ｃに対して反転させられている場合を示している。
【００５９】
そして、３次元回転形状作成部１５は、右側点列４５Ｒと反転後の左側点列４５Ｌとを重ね合わせる（ＯＲ演算をする）ことによって、新たな輪郭形状点列（両側の輪郭形状）（以下、重ね合わせ点列４６という）を作成する（ステップＳ２３０）。右側点列４５Ｒと左側点列４５Ｌとの両方を重ね合わせた重ね合わせ点列４６は、右側点列４５Ｒで囲まれた領域および左側点列４５Ｌで囲まれた領域を塗りつぶしておき、塗りつぶされた両領域を重ね合わせることによって得られる。これにより、カッターの刃で凹んだ部分が除去された新たな輪郭形状の点列が作成される。換言すると、カッター部４３の凹部（溝）が埋められた点列（ここでは、矩形状の外周に並ぶ点列）が作成される。なお、右側点列４５Ｒおよび左側点列４５Ｌは、寸法に関する情報を有しているので、重ね合わせ点列４６も寸法に関する情報を有している。
【００６０】
３次元回転形状作成部１５は、重ね合わせ点列４６の寸法に関する情報と、実長さ変換テーブル２１内の実長さ変換係数とに基づいて、２次元画像（重ね合わせ点列４６）を実長さに変換する（ステップＳ２４０）。３次元回転形状作成部１５は、実長さに変換した重ね合わせ点列４６（輪郭形状）を、中心線Ｃを回転軸として回転させることによって、工具４の３次元形状を作成する（ステップＳ２５０）。ここでの重ね合わせ点列４６は、矩形状の外周に並べられた点列であるので、重ね合わせ点列４６を、中心線Ｃを回転軸として回転させると、柱状の３次元形状（３次元工具形状４７Ａ）が作成されることとなる。このように、右側点列４５Ｒと反転後の左側点列４５Ｌとを重ね合わせて回転させることによって、重ね合わせ点列４６を作成するので、３次元工具形状４７Ａは、干渉チェックシミュレーションに最適な形状になる。
【００６１】
さらに、３次元回転形状作成部１５は、カッター長さＤＢ２３内のカッター長さ情報に基づいて、３次元工具形状４７Ａを、工具４のカッター部４３と、カッター部４３以外の部分と、に分割する。３次元回転形状作成部１５は、輪郭形状の回転体（３次元工具形状４７Ａ）に対し、先端からカッター長さＬｃ分をカッター部４３に設定し、これ以外をカッター部４３以外の部分（その他部材４８）に設定しておく。
【００６２】
なお、作成する３次元形状のカッター部４３に関する情報（撮像した工具４の種別）が、カッター長さＤＢ２３に保存されていない場合は、作業者２がその都度、カッター部４３であるかその他部材４８かを手入力してもよい。
【００６３】
３次元回転形状作成部１５は、カッター部４３の３次元形状と、その他部材４８の３次元形状と、を３次元形状ＤＢ２２に保存する。これにより、工具４の輪郭形状の点列（３次元工具モデル）が、カッター部４３と、カッター部４３以外の部分とに分類されたうえで、３次元形状ＤＢ２２に保存される（ステップＳ２６０）。３次元形状ＤＢ２２に保存された３次元工具モデルは、干渉チェック処理部１６が干渉チェックシミュレーションを実行する際に用いられる。３次元工具モデルをカッター部４３と、カッター部４３以外の部分とに分類しておくことにより、干渉チェックシミュレーションを実行する際に用いる工具４の部分を加工の種類に応じて使い分けることが可能となる。
【００６４】
図８−２は、従来の３次元形状算出処理を説明するための図である。ここでは、工具４に対する３次元形状算出処理を説明する。従来の３次元形状算出処理では、カッター部４３を含む工具画像から、輪郭形状の右半分と中心線Ｃとで囲まれた輪郭形状点列４４Ｂと、中心線Ｃと、が抽出される。そして、輪郭形状点列４４Ｂが、中心線Ｃを回転軸として回転させられることによって、工具４の３次元形状（３次元工具形状４７Ｂ）が作成される。
【００６５】
この従来の方法では、カッター部４３に溝部（凹部）があるので、３次元工具形状４７Ｂは、回転工具を用いた干渉チェックシミュレーションには不適切である。カッター部４３の溝部に他の部材が進入した場合に、干渉が発生したと判定できないからである。
【００６６】
なお、輪郭形状解析部１３が抽出した輪郭形状の点列および工具長は、作業者２から手入力される割り込み指示に基づいて、輪郭形状解析部１３が、修正してもよいし、カッター部４３とカッター部４３以外の部分（その他部材４８）とに分類しておいてもよい。この場合、３次元回転形状作成部１５は、輪郭形状解析部１３で修正または分類された、輪郭形状の点列および工具長を用いて、３次元形状を作成する。
【００６７】
また、干渉チェック装置１０のうち、干渉チェック処理部１６以外の処理を、数値制御装置１とは別の位置に配置された設計室のＰＣ（Personal  Computer）で行ってもよい。換言すると、工具４の３次元形状を作成する処理などを設計室のＰＣで実行してもよい。この場合、ＰＣにカメラ４０を接続しておき、カメラ４０で撮像した校正パターン画像データ５１および工具画像データ５２をＰＣに入力する。
【００６８】
ＰＣは、干渉チェック装置１０と同様の処理によって、工具４の３次元形状を作成する。工具４の３次元形状は、ＰＣ内の３次元形状ＤＢ２２に格納される。３次元形状ＤＢ２２内の３次元形状は、工作室などに配置された干渉チェック処理部１６に送られる。これにより、干渉チェック処理部１６は、干渉チェックを行う。さらに、工作室などに配置された数値制御部２０でＮＣ工作機械３０への数値制御が行われる。
【００６９】
また、実長さ変換テーブル２１は、作業者２が手入力することによって作成してもよい。例えば、１画素あたり１０ｍｍの撮像環境が、１画素あたり２０ｍｍの長さとなるように実長さ変換テーブル（実長さ変換係数）が登録されることで、干渉チェック装置１０は、撮像した工具４を２倍の長さにした３次元形状を作成することができる。
【００７０】
また、回転中心解析部１４が求める回転中心（中心線Ｃ）は、作業者２が手入力で指定してもよい。この場合、干渉チェック装置１０は、作業者２によって指定される２点を通過する直線を、中心線Ｃとすることができる。
【００７１】
また、数値制御装置１と接続されたカメラ４０で撮像された校正パターン画像データ５１および工具画像データ５２を、カメラ４０に接続していない数値制御装置１に提供してもよい。この場合も、画像データ受信部１１から校正パターン画像データ５１および工具画像データ５２が入力される。
【００７２】
また、回転中心解析部１４が抽出した中心線Ｃは、ＮＣ工作機械３０によって縦方向から横方向に切り替えてもよい。この場合において、ＮＣ工作機械３０は、中心線Ｃが縦方向か横方向かを、例えばパラメータによって切り替える。
【００７３】
このように実施の形態によれば、工具画像の右側点列４５Ｒおよび左側点列４５Ｌを用いて工具４の３次元形状を作成するので、干渉チェックシミュレーションに適切な３次元工具形状を容易に作成することができる。したがって、ＮＣ工作機械３０が用いる工具４と他の部材との間の干渉を容易かつ正確にチェックすることができる。また、作業者２が工具４の３次元形状を入力する必要がないので、干渉チェックシミュレーションにおける人為的な失敗要因を排除することが可能となる。
【００７４】
また、工具画像データ５２から工具４の輪郭形状の点列を抽出しているので、輪郭形状自体を抽出するよりも容易に工具４の形状に関する情報を抽出することが可能となる。また、校正パターンを用いて実長さ変換係数を算出するので、正確な変換係数を算出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る干渉チェック装置および数値制御装置は、工作機械が用いる工具と他の部材との間の干渉チェックに適している。
【符号の説明】
【００７６】
１  数値制御装置、４  工具、１０  干渉チェック装置、１１  画像データ受信部、１２  校正情報解析部、１３  輪郭形状解析部、１４  回転中心解析部、１５  ３次元回転形状作成部、１６  干渉チェック処理部、１７  入力部、２０  数値制御部、２１  実長さ変換テーブル、２２  ３次元形状ＤＢ、３０  ＮＣ工作機械、４０  カメラ、４１  校正パターン、４２Ａ，４２Ｂ  特徴点、４３  カッター部、４４Ａ，４４Ｂ  輪郭形状点列、４５  ３次元形状情報、４５Ｌ  左側点列、４５Ｒ  右側点列、４６  重ね合わせ点列、４７Ａ，４７Ｂ  ３次元工具形状、５１  校正パターン画像データ、５２  工具画像データ、Ｃ  中心線。
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【国際調査報告】
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