(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、工作機械内の側面と水平面とを含む内部を１回の撮像で撮像する撮像部と、を備える工作機械における前記撮像部で、ラインレーザ光を前記内部に照射した状態で撮像される場合を除き、撮像された画像を表示する表示装置であって、
前記撮像部で撮像された前記画像を表示する表示部と、
前記撮像部で撮像された前記画像の少なくとも一部に複数のメッシュ領域が作成され、前記複数のメッシュ領域毎に前記切屑の存在に関する情報が関連付けられた前記メッシュ領域と、前記表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力と、を関連付けて検知する検知部と、
前記検知された検知信号に基づいて、前記所定位置と関連する前記工作機械の前記内部の関連領域に前記液体放出部から液体を放出するための放出信号を送信する送信部と、を有し、
前記表示部は、前記関連領域内に液体を放出する放出経路をさらに表示し、前記撮像部で撮像された前記画像上で前記所定位置が選択されると、（ａ）前記画像と（ｂ）前記関連領域内に放出される前記放出経路とを重ねて表示する、表示装置。
【請求項２】
前記液体放出部は、前記関連領域が前記工作機械に設けられるテーブルまたはパレットであれば、前記テーブルまたは前記パレットに液体がジグザグに当たるように駆動される請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、内部を撮像する撮像部とを備える工作機械における前記撮像部で撮影された画像を表示する表示装置であって、
前記撮像部で撮像された前記画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力を検知する検知部と、
前記検知された検知信号に基づいて、前記所定位置と関連する工作機械の内部の関連領域に前記液体放出部から液体を放出するための放出信号を送信する送信部と、を有し、
前記放出信号は、
前記関連領域が工作機械のテーブルまたはパレットである場合、液体を前記テーブルまたは前記パレットにジグザグに当たるように前記液体放出部を駆動させるための信号であり、
前記関連領域が工作機械のカバーである場合、液体を前記カバーに直線状に当たるように前記液体放出部を駆動させるための信号である、表示装置。
【請求項４】
前記関連領域に前記液体放出部から前記液体を放出するための前記液体放出部の制御信号を作成する液体放出制御部をさらに備え、
前記送信部は、前記検知信号に基づいて前記液体放出制御部で作成された前記制御信号を前記工作機械に送信し、
前記工作機械は、移動部を有し、前記関連領域が前記移動部である場合、前記関連領域は、前記移動部の移動範囲を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記液体放出制御部はさらに、前記移動部の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記液体の放出を前記関連領域の一部に限定することを特徴とする、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記撮像部で撮像された画像に基づいて切屑が堆積している堆積位置を認識する切屑認識部を備え、前記送信部は、前記切屑認識部からの信号に基づいて前記堆積位置と関連する位置への洗浄の前記放出信号を送信することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、
工作機械内の側面と水平面とを含む内部を１回の撮像で、ラインレーザ光を前記内部に照射した状態で撮像される場合を除き、撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
前記撮像部で撮像された前記画像の少なくとも一部に複数のメッシュ領域が作成され、前記複数のメッシュ領域毎に前記切屑の存在に関する情報が関連付けられた前記メッシュ領域と、前記表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力と、を関連付けて検知する検知部と、を備え、
前記液体放出部は、前記検知された検知信号に基づいて、前記所定位置と関連する前記工作機械の前記内部の関連領域に液体を放出し、
前記表示部は、前記関連領域内に液体を放出する放出経路をさらに表示し、前記撮像部で撮像された前記画像上で前記所定位置が選択されると、（ａ）前記画像と（ｂ）前記関連領域内に放出される前記放出経路とを重ねて表示する、工作機械。
【請求項８】
ワークから発生する切屑を移動させるように放出する液体の放出方法であって、
工作機械内の側面と水平面とを含む内部を１回の撮像で、ラインレーザ光を前記内部に照射した状態で撮像される場合を除き、撮像された画像を表示するステップと、
撮像された前記画像の少なくとも一部に複数のメッシュ領域が作成され、前記複数のメッシュ領域毎に前記切屑の存在に関する情報が関連付けられた前記メッシュ領域と、表示された前記画像内の所定位置に対する入力と、を関連付けて検知するステップと、
前記検知された検知信号に基づいて、前記所定位置と関連する工作機械の内部の関連領域に液体を放出するステップとを有し、
前記表示するステップは、前記関連領域内に液体を放出する放出経路をさらに表示することをさらに含み、撮像された前記画像上で前記所定位置が選択されると、（ａ）前記画像と（ｂ）前記関連領域内に放出される前記放出経路とを重ねて表示することを含む、液体の放出方法。
【請求項９】
ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、工作機械内の側面と水平面とを含む内部を１回の撮像で撮像する撮像部と、を備える工作機械における前記撮像部で、ラインレーザ光を前記内部に照射した状態で撮像される場合を除き、撮像された画像を処理する画像処理装置であって、
前記撮像部で撮像された前記画像を受信する受信部と、
前記撮像部で撮像された前記画像の少なくとも一部に複数のメッシュ領域が作成され、前記複数のメッシュ領域毎に前記切屑の存在に関する情報が関連付けられた前記メッシュ領域と、表示部に表示された前記画像内の所定位置に対する入力と、を関連付けて検知する検知部と、
前記検知された検知信号に基づいて、前記所定位置と関連する前記工作機械の前記内部の関連領域に前記液体放出部から液体を放出するための放出信号を送信する送信部と、を有し、
前記受信部は、前記関連領域内に液体を放出する放出経路をさらに受信し、前記撮像部で撮像された前記画像上で前記所定位置が選択されると、（ａ）前記画像と（ｂ）前記関連領域内に放出される前記放出経路とを重ねて表示する、画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、工作機械においてワークを加工した際に生じる切屑を表示する表示装置、工作機械、および切屑を除去するための液体の放出方法、並びに画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械において加工物であるワークを加工した際、切屑が生じる。切屑が多く堆積すると、加工の継続が困難となる。このため、定期的に工作機械の運転を停止して、エアブローなどを使って作業者が手作業で切屑を除去する必要があるので、工作機械の稼働効率が低下する。そこで、人手によらずに切屑を除去する必要がある。
【０００３】
そのような技術として、特許文献１には、テーブルおよびワークの画像を取り込んで、切屑の位置を検出する切屑除去装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０８４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、画像から切屑を検出しようとすると、当該画像には多数の切屑と工作機内環境とが多種多様な組み合わせで複雑に写り込んでいる。このため、画像処理によって各切屑を精緻かつ高精度に検出することは困難であり、切屑を自動的に認識できなければ、工作機内に切屑が残ってしまう可能性がある。また、それを防ぐために全ての切屑を検出しようとすると、画像処理には膨大な計算量や時間を要する。
【０００６】
そこで、本開示は、膨大な画像処理を行うことなく、切屑を精度良く除去することができる技術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】
【０００７】
そこで、本発明は、請求項に記載する技術を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、膨大な画像処理を行うことなく、切屑を精度良く移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、工作システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、メッシュ領域の一例を表す。
【図３】図３は、工作機械の内部を撮像した概略的な撮像画像を表す。
【図４】図４は、図３で示した工作機械の内部の洗浄方法の一例を示す。
【図５】図５は、工作システムの一実施形態に係る切屑認識部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、工作システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、クーラント放出経路を表示した工作システムの表示部の一例を示す。
【図８】図８は、クーラント放出経路を表示した工作システムの表示部の一例を示す。
【図９】図９は、工作システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、工作システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態における工作システム１の構成を示す。工作システム１は、工作機械１０および表示装置３０を備えている。工作機械１０は、工作機械の内部に搬入された加工対象であるワークに対して切削、研削等の加工を行う装置である。ワークに対して加工を行うと、ワークの一部が分離して切屑が発生し、工作機械の内部に堆積する。
【００１２】
（工作システム）
工作機械１０は、液体放出部１１、撮像部１２および機械座標取得部１３を備えている。液体放出部１１は、例えば、液体を放出することができるノズルと、ノズルを駆動するアクチュエータと、液体を貯留している液体貯留部から液体をくみ上げるポンプと、を備える。ノズルから切屑へと液体を放出することで上述の切屑を加工領域外のチップコンベアなどに移動させ、最終的には加工領域から切屑を除去することができる。この液体には、加工時に熱を生じるワークおよび加工装置である主軸などを冷却及び潤滑するためのクーラントを用いてもよいし、他の液体を使用してもよい。以下、本明細書では、切屑を移動させるための液体としてクーラントを用いた場合について説明する。液体放出部１１は、ノズルの位置、ノズルからのクーラントの放出方向、クーラントの放出圧力などを変更することができる。液体放出部１１は、複数のノズルを有する形態が好ましい。１つのノズルの液体放出領域では、工作機械の構成部品で隠れてしまう空間領域ができる。その空間領域に切屑が入り込むとノズルからの液流が十分切屑に作用させることができないため切屑を移動させることが難しいためである。
【００１３】
撮像部１２は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を備えたカメラであり、工作機械１０内部を撮像することができる。撮像部１２は、撮像された画像を後述する表示装置３０へと出力することができる。工作機械１０は、撮像部１２の性能、撮像範囲に応じて、撮像部１２を工作機械内に複数備えてもよい。本実施形態における工作機械１０は、撮像部１２が二つ設けられている。この場合においても、一つの撮像部では撮像できない領域を撮像することができるように、もう１つの撮像部を配置することで、工作機械内の加工領域の全体を撮像部で撮像した画像から確認することができる。
【００１４】
機械座標取得部１３は、工作機械１０の構造のうち、詳細は後述するパレット１４、テーブル１６、主軸２２等の移動する部品について、工作機械１０内部での当該部品の位置を表す機械座標を取得することができる。取得した機械座標は、後述する表示装置３０の液体放出制御部３９に送信することができる。当該機械座標は、加工のためにＮＣ制御装置から工作機械１０へ送信された位置情報を用いることができる。センサーを用いて取得した位置情報も用いることもできる。
【００１５】
表示装置３０は、工作機械１０の撮像部１２で撮像された撮像画像を処理し、工作機械へと信号を送信する演算部３１、撮像部１２で撮像された撮像画像を表示する表示部３２、演算部３１で処理される画像および位置等の情報を必要に応じて記憶する記憶部３３並びに演算部３１へ入力信号を出力する入力部３４を備える。表示装置３０は、例えば、コンピュータやタブレットなど、画像を受信し表示する機能を備える装置である。
【００１６】
表示部３２は、例えばコンピュータのディスプレイであり、工作機械１０の撮像部１２が撮像し表示装置３０に出力した画像を表示させることができる。また、後述するメッシュ分割部３６において作成されたメッシュを組み合わせて表示するなど、撮像画像に関して演算部３１で処理された画像を表示させてもよい。表示部３２は、後述する処理のため、例えば、抵抗膜方式や静電容量方式のディスプレイなど、表示画像に作業者が接触することで画像に基づいて直接指示できる、いわゆるタッチパネルであってもよい。
【００１７】
入力部３４は、例えばコンピュータの一般的な入力装置であるマウスであり、表示装置３０において、作業者は位置情報など何らかの指示を入力部３４によって入力することができる。タッチパネルの場合、上述のディスプレイの一部である、作業者が触れた位置を検知する機構が入力部３４（および後述する検知部３８）に相当する。
【００１８】
演算部３１は、取得部３５、メッシュ分割部３６、切屑認識部３７、検知部３８、液体放出制御部３９および送信部４０を備える。演算部３１および演算部３１に含まれる各処理部３５〜４０は、プログラムを実行することにより所定の機能を実現するＣＰＵまたはＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。演算部３１および演算部３１に含まれる各処理部３５〜４０は、例えば記憶部３３に格納された制御プログラムを呼び出して実行することにより、表示装置３０における各種の処理を実現する。演算部３１および演算部３１に含まれる各処理部３５〜４０は、ハードウェアとソフトウェアの協働により所定の機能を実現するものに限定されず、所定の機能を実現する専用に設計されたハードウェア回路でもよい。すなわち、演算部３１および演算部３１に含まれる各処理部３５〜４０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等、種々のプロセッサで実現することができる。
【００１９】
取得部３５は、撮像部１２にて撮像された画像を取得し、表示部３２またはメッシュ分割部３６に出力する。
【００２０】
メッシュ分割部３６は、撮像部１２で撮像された撮像画像の少なくとも一部を複数のメッシュ領域に分割することができる。メッシュ領域は、撮像画像が所定の幾何学的な形状（メッシュ）により、分割された領域である。図２は、工作機械１０の内部を撮像した撮像画像が、正方形のメッシュ領域に分割された図である。このような複数のメッシュ領域で構成された画像をメッシュ画像と称することができる。分割するメッシュの大きさおよび形状は、必要に応じて変更できるように構成されてもよい。なお、本明細書のメッシュ画像は、撮影画像にメッシュの情報を付加し新たな画像を生成したものに限られず、撮影画像とメッシュとを関連付けたものでもよい。つまり、撮影画像とメッシュとを別々のデータとして保存しているものもメッシュ画像という。
【００２１】
切屑認識部３７は、詳細は後述するが、メッシュ分割部３６において撮像画像から作成されたメッシュ領域に基づいて自動的に切屑を認識し、当該メッシュ領域において切屑が存在しているか否か、存在している切屑の量について判定を行う。切屑認識部３７は、メッシュ領域に切屑があると判定した場合、メッシュ画像におけるメッシュ領域に対応する撮像画像上の位置を切屑の堆積位置として認識する。切屑の堆積位置を認識すると、自動検知信号を液体放出制御部３９に出力する。自動検知信号は、撮像画像において切屑が堆積していると認識された所定位置に関する情報を少なくとも含む。
【００２２】
検知部３８は、表示部３２に表示された画像に基づいて、作業者が入力部３４を操作し、入力部３４から出力された位置情報を含む信号を受信する。したがって、撮像部１２において撮像された撮像画像に基づいて、作業者が切屑の有無を判断し、切屑が存在する場合に作業者が入力部３４によって指示した切屑の堆積位置を検知することができる。所定位置への入力を検知すると、検知信号として液体放出制御部３９へと出力される。検知信号は、少なくとも作業者が指示した所定位置の情報を含む。例えば入力部３４が上述したようにマウスであれば、検知部３８は、作業者がマウスを使用して指示した位置を検知することができる。また、入力部３４と検知部３８は一体となって構成されてもよい。この場合、例えば表示部３２が上述したようにタッチパネルであれば、入力部３４および検知部３８は、タッチパネルに作業者が触れた（つまり、入力した）位置を検知することができる。
【００２３】
液体放出制御部３９は、自動検知信号または検知信号に基づいて、クーラントを放出する位置を設定する。切屑認識部３７または検知部３８から出力された自動検知信号または検知信号に基づいて、撮像画像における所定位置を取得し、工作機械内部で切屑が堆積している位置がある関連領域を取得する。液体放出制御部３９は、関連領域に応じて詳細は後述する所定のクーラント放出経路を設定する。そして、液体放出制御部３９は、少なくとも当該関連領域にクーラントを放出するため情報を含む制御信号を送信部４０へと出力する。したがって、自動検知信号または検知信号に基づいて液体放出部１１を制御することができるため、所定位置を認識または入力することで、液体放出部１１を制御することにより、クーラントを放出させて、切屑を移動させることができる。
【００２４】
送信部４０は、液体放出部１１にクーラントの放出信号を出力する。放出信号は、切屑がある指示された所定位置に関連する関連領域に対して、切屑を移動させるためのクーラントを放出するための信号である。放出信号に応じて、工作機械１０の液体放出部１１のノズルは、当該関連領域へ所定の洗浄方法でクーラントを放出する。工作機械１０と表示装置３０とが一体となって構成された場合、本工作システム１は送信部４０を備えず、液体放出制御部３９から液体放出部１１へと信号を直接出力する構成とすることもできる。
【００２５】
記憶部３３は、種々の情報を記録する記録媒体である。記憶部３３は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ハードディスク、その他の記憶デバイス又はそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶部３３は、取得部３５で取得された撮像画像、メッシュ分割部３６で作成されたメッシュ領域（メッシュ画像）、切屑認識部３７で切屑が存在していると認識された所定位置の情報および切屑の量に関する情報、検知部３８で検知された所定位置の情報、所定位置と関連領域との関連に関する情報などを格納することができる。また、演算部３１の各処理部は、必要に応じて当該記憶部３３に記憶された画像および情報を読み込むことができる。本明細書において、各処理部への画像および情報の入力、並びに当該処理部で処理をされた画像および作成された情報の出力はそれぞれ、ある処理部から当該処理部へ直接入力され、当該処理部から別の処理部へ直接出力される構成で記載をしている。しかし、これに限定されず、演算部３１の各処理部は、画像処理または信号検知の際に記憶部３３から画像および情報を読み込んでもよく、当該処理部にて画像処理をされた画像および作成された情報を記憶部３３に記憶してもよい。
【００２６】
図３は、工作機械１０の内部を撮像した撮像画像であり、パレット１４、カバー１５、テーブル１６、旋回扉１７、側面１８、斜面１９、プロテクタ２０、シュータ２１、および主軸２２が示されている。本実施形態において、図３に示す主軸２２の長軸２３を工作機械１０内部の前後方向として、主軸２２の根元側を手前側、先端側を奥側とする。また、長軸２３に直交する水平方向を左右方向、長軸２３に直交する垂直方向を上下方向とする。
【００２７】
パレット１４は、ワーク２４を載せて固定する台である。工作機械１０は、複数のパレット１４を設けることができる。それにより、加工するワークを変更する際、パレット１４を変更することでワークを変更でき、時間の効率化を図ることができる。
【００２８】
カバー１５は、図３においてパレット１４の左右の側部に位置している部品であり、後述する旋回扉１７が回転してパレット１４を交換する際、カバーが例えばパレット１４を持ち上げることでテーブル１６から分離させる。本実施形態において、カバー１５は旋回扉１７に固定されている。
【００２９】
テーブル１６は、パレット１４を取り付けることができる部品である。テーブル１６は前後方向へ移動することができ、それによりパレット上に固定されたワーク２４を移動させることができる。また、テーブルは少なくともテーブルの一部を水平方向へ回転することができ、それによりパレット上に固定されたワークを回転させることができる。
【００３０】
旋回扉１７は、軸２５を中心に回転することができる扉である。旋回扉１７が回転する際、カバー１５がパレット１４をテーブル１６から分離させて、パレット１４およびカバー１５と一緒に回転する。それによりワークの加工が終了したパレット１４をパレット格納部２６へと搬出することができ、また次に加工するワークが固定されたパレット１４をパレット格納部から工作機械内へと搬入することができる。旋回扉の工作機械内側と格納部側の両方にカバー１５を取り付け、旋回扉が１８０度回転することでパレットの搬入と搬出を同時に行ってもよい。
【００３１】
側面１８は、工作機械１０の開閉可能な壁である。側面１８は、工作機械１０の内部と、外部とを区画しており、側面１８を開放すると作業者が工作機械１０の内部に入ることができる。また、側面１８に対向する位置にある図示しない側面２７は、工作機械１０の内部と、工具格納部２８とを区画している。工具格納部２８は、複数の工具を格納しており、加工の際、必要に応じて側面１８が開き、主軸２２に取り付けられている工具を工具格納部２８に格納されている別の工具と交換することができる。
【００３２】
シュータ２１は、洗浄によって切屑が流れていく場所である。斜面１９、プロテクタ２０は、旋回扉１７および側面１８、２７の下側に設けられており、シュータ２１へと切屑が流れやすいように、それぞれシュータへ向けて下向きに傾斜している。
【００３３】
主軸２２は、先端に工具を取り付け、その長軸２３を中心に回転させることにより、ワークを加工することができる。本実施形態においては、図３に示すように、主軸２２は円柱形の外形を有する。
【００３４】
（クーラント放出経路）
次に本実施形態におけるクーラントの放出経路について説明する。なお、切屑認識部３７からの自動検知信号に基づいて、クーラントを放出する場合を自動洗浄と称する。また、作業者の入力操作による検知信号に基づいてクーラントを放出する場合を指示洗浄と称する。自動洗浄および指示洗浄のどちらの場合であっても、特定された関連領域が同一であれば、同様なクーラント放出経路が定められる。クーラント放出経路は、記憶部３３に予め記憶された複数のクーラント放出経路の中から、関連領域に対応したクーラント放出経路を選択することもできるし、所定のアルゴリズムに基づいて、最適なクーラント放出経路を形成することもできる。更に、所定の学習モデルを用いて、最適なクーラント放出経路を形成することもできる。
【００３５】
図４は、切屑を移動させるためにクーラントを放出する経路の一例である。図４に示す画像は、パレット１４、カバー１５、テーブル１６、旋回扉１７、側面１８、斜面１９、プロテクタ２０、主軸２２について切屑がある場合のクーラント放出経路を示している。
【００３６】
まず、パレット１４、カバー１５に切屑がある場合について説明する。本実施形態では、パレット１４は前後方向に移動するため、パレット１４が奥側にある場合、パレット１４、カバー１５、および旋回扉１７とカバー１５との境目２９を一群として洗浄する。切屑を移動させると下に流れるため、上方にあるパレット１４、カバー１５、境目２９の順に洗浄する。例えば、パレット１４の洗浄は、矢印Ａで示すようにクーラントを奥側から手前側へ向かってジグザグにまたは往復するように当たるように放出する。それによってパレット上の切屑を全体的に移動させることができる。図４においてパレット１４には何も載っていないが、ワークが載っている状態でクーラントを放出してもよい。このようにパレット上にクーラントをジグザグにまたは往復するように当たるように放出することでワークが搭載されていたとしても、ワークを含めてパレット１４上を全体的に洗浄することができる。このようにして、切屑に対して正確な位置が指示されていなかったとしても、各領域の一端から他端へジグザグにまたは往復するように移動するようにクーラントを放出することで、当該領域全域の切屑を効率的に除去することができる。
【００３７】
カバー１５の洗浄は、矢印Ｂで示すように奥側から手前側へと直線状にクーラントを放出する。それによって、シュータ２１へと切屑を流す。
【００３８】
旋回扉１７とカバー１５との境目２９の洗浄は、矢印Ｃで示すように境目２９に沿って横方向に直線状にクーラントを放出する。それによって、シュータ２１へと切屑を流す。
【００３９】
次にテーブル１６の洗浄について説明する。テーブル１６は、矢印Ｄで示すように、周辺部品の形状に合わせて左右方向中央かつ手前側から左右方向外側かつ奥側へ向かってクーラントを放出し、その後、奥側から手前側へと放出する。それによって、シュータ２１へと切屑を流す。
【００４０】
旋回扉１７に付着した切屑の除去について説明する。旋回扉１７は、略垂直に構成されているため、切屑の付着量は少なく、クーラントを当てると重力にしたがってそのまま下方へ流れる。そのため、円Ｅで示すように切屑があると認識された関連領域へと直接クーラントを放出する。側面１８も旋回扉１７と同様である。シュータ２１は、切屑が多少堆積したとしても加工不良等へ影響を及ぼす場所ではなく、また、他の関連領域へ放出したクーラントが流れ込み、それによって切屑が移動するため、旋回扉１７と同様に放出する。切屑がこのようにして、切屑が除去しやすい場所にある場合、ピンポイントにクーラントを放出することで効率的に除去することができる。
【００４１】
斜面１９の洗浄について説明する。斜面１９は、旋回扉１７等から流れた切屑が堆積する可能性がある。そのため、矢印Ｆで示すように奥側から手前側へと、側面１８と斜面１９の境界に沿って直線状に連続的にクーラントを放出する。その際、矢印Ｆのように角度を変更してもよい。それによって、シュータ２１へと切屑を流す。プロテクタ２０も斜面１９と同様であり、旋回扉１７側から、プロテクタの上端付近に沿って直線状にクーラントを放出する。このようにして、関連領域が傾斜している場合、各領域の上側に、また、直線状に当たるようにクーラントを放出することで、切屑を効率的に除去することができる。
【００４２】
主軸２２の洗浄について説明する。本実施形態において、主軸２２は上述したように、円柱形状をしている。そのため、クーラントを主軸２２の上部へと主軸２２の長軸２３に沿って矢印Ｇのように手前側から奥側へと直線状にクーラントを放出することで、切屑を下方へ移動させることができる。
【００４３】
このようにして、指示した位置に応じて適切な方法で液体を放出することができる。
【００４４】
本実施形態において、画像における位置と工作機械内部での位置とを関連付けることで、画像における所定位置が上記部位のどの領域に対応するのかを関連付けることができる。それによって、画像における所定位置を指示すると、当該所定位置と関連する工作機械内部の関連領域に上述したような洗浄経路で液体放出部１１からクーラントを放出することができる。当然、工作機械の構造や液体放出部１１の位置等に応じて、放出経路は変更され得る。
【００４５】
本実施形態においてパレット１４およびテーブル１６は、前後方向に移動するため、シュータ２１およびプロテクタ２０と画像上の領域が重複する。したがって、撮像画像上の所定位置の関連領域が、パレット１４またはテーブル１６であるのか、シュータ２１またはプロテクタ２０であるのか判別するのが難しい。そこで、シュータ２１およびプロテクタ２０は、傾斜しており、水平な面上に比べて切屑は残りづらいため、シュータ２１またはプロテクタ２０に対応する所定位置に切屑があると指示されると、液体放出制御部３９は、パレット１４またはテーブル１６に切屑があると推定してパレット１４およびテーブル１６の洗浄方法を設定する。このようにして移動部があったとしてもその移動範囲を考慮してクーラントを放出する領域を作成することができる。また、テーブル１６等の移動部品の位置情報は、その機械座標を工作機械１０の機械座標取得部１３により取得することができるため、クーラント放出時に撮像画像の撮像時の位置からテーブル１６等が移動していたとしても、その移動部の位置を考慮して液体放出部１１の角度等を補正することができる。したがって、移動部が存在し得る全領域ではなく、また、撮像画像に表示されている位置ではなく、実際に移動部が存在している適切な領域にクーラントを放出し、切屑を効率的に除去できる。本実施形態においては、パレット１４およびテーブル１６が移動部に含まれる。
【００４６】
（自動洗浄）
撮像画像を用いて自動的に切屑を認識する方法について説明する。図５は、切屑を自動的に認識する切屑認識部３７の構成の概略図である。図５に示すように、切屑認識部３７は、モデル学習部４１、算出部４３および判定部４４を備える。また、記憶部３３は、モデル記憶部４２を備える。
【００４７】
モデル学習部４１は、学習モデルを作成する。学習モデルは、入力としてメッシュ分割部３６で作成されたメッシュ領域の一つを入力すると、当該メッシュ領域内の切屑に関する、所定の項目のうちどれに該当するか、その確率を算出して出力することができるモデルである。学習モデルは例えば、対となる入力データと出力データを教師データとしてあらかじめ、ＣＮＮ（畳み込みニューラルネットワーク）に入力して学習させることで作成することができる。一般的なＣＮＮは、畳み込み層、プーリング層によって画像の特徴を抽出し、当該特徴をニューラルネットワークへと入力し処理を行う学習手法であり、画像の特徴抽出によく利用される。なお、ＣＮＮ以外の学習手法を用いて学習モデルを作成してもよい。本実施形態においては、入力データにメッシュ領域を、出力データに当該メッシュ領域における切屑の有無および量に関する情報を用いることができる。より多くの教師データを入力し、より多くのメッシュ領域（つまり、より様々なメッシュ領域）に関する切屑の有無および量を学習させることで、当該学習モデルによる切屑認識の精度を向上させることができる。
【００４８】
モデル記憶部４２は、切屑の有無を自動的に判定する学習モデルを記憶する。学習モデルは、必要に応じて算出部４３に読み込まれる。本実施形態においては、切屑認識部３７がモデル学習部４１を備え、記憶部３３がモデル記憶部４２を備えるが、表示装置３０とは別の装置にて学習モデルを作成し、記憶部３３に学習モデルを記憶させて必要に応じて当該学習モデルを読み込む方式でもよい。
【００４９】
算出部４３は、メッシュ領域内の切屑に関する、あらかじめ定められた項目に該当する確率を算出する。算出部４３は具体的には、モデル学習部４１で学習した学習モデルを用いて、入力データとして入力されたメッシュ領域が「切屑が多い（クラス２）」、「切屑が少ない（クラス１）」、「切屑がない（クラス０）」という３項目のどれに該当するかに関する確率を算出することができる。また、項目をさらに細分化して算出してもよいし、単純に切屑が存在する確率を算出してもよい。
【００５０】
判定部４４は、入力されたメッシュ領域に関して算出部４３が算出した確率から、当該メッシュ領域に切屑がクラス０〜２のどれに該当するかを判定する。判定部４４は、メッシュ領域内に存在する切屑に関して算出部４３が算出した確率から、どのように判定するかを設定することができる。例えば、算出部４３が算出したクラス０〜２の確率のうち一番高い項目に該当すると判定してもよい。また、「クラス２」が２５％、「クラス１」が３５％、「クラス０」が４０％と算出された場合のように、「切屑がある（クラス２＋クラス１）」の確率が「切屑がない（クラス０）」の確率よりも高いときに、「クラス１」（または「クラス２」）に該当すると判定してもよい。判定部４４は、メッシュ領域に切屑があると判定（つまり、クラス２またはクラス１であると判定）した場合、メッシュ画像における当該メッシュ領域の位置に対応した撮像画像上の位置情報を少なくとも有する自動検知信号を、上述したように液体放出制御部３９へと出力する。自動検知信号は、切屑の量に関する情報を含んでもよい。
【００５１】
このようにして、本工作システム１は、工作機械１０に設けられた撮像部によって撮像された撮像画像に基づいて、切屑の有無を自動的に認識することができる。
【００５２】
本実施形態において、工作システム１は、ワークの加工中、または加工終了後、撮像部１２で撮像された撮像画像に基づいて自動的に切屑を認識し、クーラントを放出する自動洗浄を行うことができる。当該自動洗浄は、定期的に行われてもよく、また、例えば作業者による指示など何らかの指示を与えることで実行されてもよい。
【００５３】
自動洗浄は、複数の関連領域に切屑があると認識する可能性もある。このような場合に対応するため、何らかの規則に従って洗浄する順番を設定することが好ましい。例えば、関連領域に対してあらかじめ優先順位を設け、当該優先順位と切屑認識部による切屑の堆積状態（例えば、切屑量の多寡）とから、洗浄の順番を設定してもよい。当該優先順位は、例えば、加工に一番影響すると考えられるパレット１４を一番高い優先順位とし、切屑がたまりやすいテーブル１６や斜面１９、工作機械外へと動く旋回扉１７を二番目に高い優先順位とし、その他を三番目の優先順位としてもよい。また、主軸は、工具を交換する際のみ洗浄するようにしてもよい。設定された洗浄の順番にしたがってクーラントを放出し終わると、撮像された撮像画像に関して認識された切屑に対する自動洗浄の一連の工程が終了する。
【００５４】
（自動洗浄の制御例）
本実施形態における工作システム１の自動洗浄の制御例について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。図６は、本実施形態における工作システム１の自動洗浄の動作例を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、工作機械にワークが搬入され加工が開始される（Ｓ１０）。当該加工によって切屑が発生する。
【００５６】
次に工作機械１０の撮像部１２が撮像し、表示装置３０の取得部３５が撮像画像を取得する（Ｓ１１）。メッシュ分割部３６は、ステップＳ１１で撮像した撮像画像を複数のメッシュ領域に分割し、メッシュ画像を作成する（Ｓ１２）。切屑認識部３７は、ステップＳ１２で作成されたメッシュ画像の各メッシュ領域に対して、切屑の有無または量を判定する（Ｓ１３）。ここで、切屑がなく且つ加工が続いている場合、再度ステップＳ１１へと戻り、撮像画像を取得する。また、切屑がなく且つ加工が終了している場合、工作システム１の動作を終了する（Ｓ１４）。切屑があった場合、液体放出制御部３９にメッシュ画像におけるメッシュ領域の位置に対応した撮像画像上の所定位置情報および切屑の量に関する情報を含む自動検知信号を出力する（Ｓ１５）。
【００５７】
液体放出制御部３９は、自動検知信号から関連領域を特定し、当該関連領域でのクーラント放出経路を選定した液体放出部１１の制御信号を作成する。そして、当該制御信号を送信部４０へ出力する（Ｓ１６）。上記制御信号は、関連領域が複数ある場合は各関連領域へクーラントを放出する洗浄順序に関する情報を含む。送信部４０は、放出信号を工作機械１０に送信する（Ｓ１７）。
【００５８】
工作機械１０は、制御信号に基づいて液体放出部１１を制御し、上記洗浄順通りに関連領域にクーラントを放出する（Ｓ１８）。各関連領域全てにクーラントを放出し終わると、再度ステップＳ１１へと戻り、ワークの加工が終了するまで上記工程を繰り返す。以上が自動洗浄による洗浄工程である。
【００５９】
（指示洗浄）
自動洗浄によって切屑の多くは除去することができるが、切屑認識部は必ずしも全ての切屑を認識できるわけではない。切屑認識部によって切屑を認識できない場合、当該切屑は工作機械内に残り続ける可能性があり、切屑が残り続けると加工不良や動作不良の原因となり得る。また、切屑が除去されずに残り続けて切屑の量が多くなると、クーラントでは切屑を移動させることができなくなり、作業者が内部に入り、切屑を除去する必要が生じる。そこで、本工作システム１は、作業者がクーラントの放出位置を指示して、自動洗浄では除去されない切屑も移動させる指示洗浄を行う構成を備えている。
【００６０】
上述したように、作業者は表示部３２に表示された画像を見て、切屑の有無を判断することができる。切屑が存在していると判断した場合、所定の入力方法で画像内の位置を指示することができる。検知部３８は、当該位置を切屑が堆積している所定位置への入力として検知し、少なくともこの所定位置の情報を含む検知信号を、液体放出制御部３９へと出力する。これにより、上記した切屑認識部３７によって自動的に認識されていない切屑であっても除去することができる。つまり、本工作システム１の表示装置３０は、切屑を移動させたい画像内の所定位置に対する入力を検知することで、当該所定位置に基づいた工作機械の内部の関連領域に液体を放出することができ、切屑を効率的に除去することができる。
【００６１】
本実施形態において、工作システム１は、作業者による洗浄の指示が自動洗浄中に行われた場合、当該自動洗浄の工程を中断して、作業者の指示した位置に関連する関連領域の指示洗浄を行うことができる。
【００６２】
例えば、液体放出制御部３９は、自動洗浄中に検知部３８の検知信号を受信すると、当該自動洗浄の工程を中断して検知部３８が検知した所定位置に関連する工作機械内部の関連領域にクーラントを放出するための制御信号を送信部に出力する。そして、送信部４０は、当該関連領域を洗浄するように放出信号を液体放出部１１に送信する。液体放出制御部３９は、当該関連領域に設定された洗浄の終了後に中断した自動洗浄の工程を再開する制御信号を送信部４０に出力し、送信部４０が液体放出部１１に送信し、自動洗浄を再開する。液体放出制御部３９が自動洗浄を再開するための制御信号を出力するのではなく、液体放出部１１が指示洗浄終了後に自動洗浄を再開するような構成であってもよい。工作システム１は、その後も設定された洗浄の順番に従って切屑を除去する。
【００６３】
このようにして、作業者は表示部３２に表示された画像に基づいて、切屑の除去を指示することができる。その結果、たとえ作業者が工作機械１０から離れた場所にいたとしても、作業者は表示装置３０が近くにあれば、表示装置３０によって工作機械１０の内部の状態を確認し、必要に応じて洗浄の指示をすることができる。
【００６４】
図７は、自動洗浄および指示洗浄を行う構成を備える工作システム１の表示部３２の一例を示す。表示部３２は、撮像画像やメッシュ画像を表示する画面部５０、モード選択エリア５１、第１画像選択エリア５２、第２画像選択エリア５３を備える。各選択エリア５１〜５３は、作業者が指示することで（例えば、表示部３２がタッチパネルの場合、表示部３２に触れることで）、検知部３８が検知し、洗浄方法や画面部５０に表示させる画像を選択することができる領域（選択部）を有する。モード選択エリア５１は、自動洗浄モード選択部５４、および指示洗浄モード選択部５５を有し、選択部５４または５５を選択することで自動洗浄モードまたは指示洗浄モードへ変更することができる。
【００６５】
第１画像選択エリア５２は、本実施形態においては二つある撮像部１２の一方から見た、液体放出部１１の一方による第１クーラントの放出方向を表示する画像を示す。第１画像選択エリア５２は、撮像画像選択部５６、メッシュ画像選択部５７、クーラント放出経路選択部５８を有する。作業者が撮像画像選択部５６を選択すると、撮像部１２で撮像された画像が画面部５０に表示される。メッシュ画像選択部５７を選択すると、メッシュ分割部３６で作成されたメッシュ画像が画面部５０に表示される。
【００６６】
例えば、指示洗浄モードであれば、画面部５０に表示された撮像画像またはメッシュ画像に対して、作業者が（例えば画面部５０に触れることで）所定位置を指示すると、指示された所定位置に応じた関連領域に対するクーラント放出経路が作成される。クーラント放出経路選択部５８を選択すると、上記クーラント放出経路が画面部５０に表示される。この際、撮像画像に対してクーラント放出経路を表示してもよいし、メッシュ画像に対して表示してもよい。これにより作業者はクーラントの放出経路を確認することができる。自動洗浄モードであれば、自動的に切屑を認識し、当該切屑が存在する領域に対するクーラント放出経路が作成される。クーラント放出経路選択部５８を選択すると、当該クーラント放出経路が表示される。切屑を認識した関連領域が複数あるときは、当該関連領域全てのクーラント放出経路を表示してもよいし、さらに、放出経路の色を変更する、太さを変更するなど、何らかの方法で現在放出中のクーラントが分かるように表示してもよい。また、現在放出中のクーラント放出経路のみを表示してもよい。
【００６７】
第２画像選択エリア５３は、第１画像選択エリア５２の画像とは別の撮像部１２から見た、別の液体放出部１１による第２クーラントの放出方向を表示する画像を示す。第２画像選択エリア５３は、撮像画像選択部５９、メッシュ画像選択部６０、クーラント放出経路選択部６１を有し、選択部５９〜６１はそれぞれ、第１画像選択エリア５２の選択部５６〜５８と同様に動作する。
【００６８】
図７は、作業者が指示した位置が斜面１９の関連領域である場合のクーラント放出領域を示している。作業者によって指示された位置を黒丸で表している。斜面１９の関連領域であるため、図４の矢印Ｆで示すように、斜面１９の奥側から手前側へと、側面１８と斜面１９の境界に沿って直線状に連続的にクーラントを放出するクーラント放出経路が表示されている。
【００６９】
図８は、図７とは別のクーラント放出経路を表示した例を示す。図８は、作業者が指示した位置がパレット１４の関連領域である場合のクーラント放出経路を示している。図７と同じく、作業者によって指示された位置を黒丸で表している。パレット１４の関連領域であるため、図４の矢印Ａで示すように、パレット１４の奥側から手前側へ向かってジグザグにまたは往復するように当たるようにクーラントを放出するクーラント放出経路が表示されている。
【００７０】
本実施形態において、表示部３２は、画面部５０、および各選択部５４〜６１を備えているが、当然、表示部３２は、画面部５０のみを備え、他の選択部は、機械的なスイッチとして構成されてもよい。
【００７１】
（指示洗浄の制御例）
次に、本実施形態における工作システム１の指示洗浄の制御例について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。図９は、本実施形態における工作システム１の指示洗浄の動作例を示すフローチャートである。
【００７２】
まず、工作機械にワークが搬入され加工が開始される（Ｓ３０）。当該加工によって切屑が発生する。次に工作機械１０の撮像部１２が撮像し、表示装置３０の取得部３５が撮像画像を取得する（Ｓ３１）。ステップＳ３１での画像取得後、表示部３２に撮像画像を表示する（Ｓ３２）。
【００７３】
表示された画像において作業者が切屑を認識し、切屑がある所定位置を入力部３４によって指示すると、検知部３８は所定位置への入力として検知する（Ｓ３３）。検知部３８は、所定位置への入力を検知すると、作業者が指示した所定の位置情報を含む検知信号を液体放出制御部３９に出力する（Ｓ３４）。
【００７４】
液体放出制御部３９は、検知信号から関連領域を特定し、当該関連領域でのクーラント放出経路を選定した液体放出部１１の制御信号を作成する。そして、当該制御信号を送信部４０へ出力する（Ｓ３５）。送信部４０は、放出信号を工作機械１０に送信する（Ｓ３６）。
【００７５】
工作機械１０は、制御信号に基づいて液体放出部１１を制御し、上記洗浄順通りに関連領域にクーラントを放出する（Ｓ３７）。関連領域にクーラントを放出し終わると終了する。以上が指示洗浄による洗浄工程である。
【００７６】
次に、本実施形態における工作システム１の指示洗浄の別の制御例について、図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。図１０は、本実施形態における工作システム１の自動洗浄中に指示洗浄を行った場合の動作例を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、工作機械にワークが搬入され加工が開始される（Ｓ５０）。当該加工によって切屑が発生する。次に工作システム１は、自動洗浄を開始する（Ｓ５１）。本フローチャートにおいて自動洗浄とは、自動洗浄のフローチャートにおけるステップＳ１１〜Ｓ１８の工程である。自動洗浄において撮像画像取得後、表示部３２に撮像画像を表示する（Ｓ５２）。
【００７８】
表示された画像において作業者が切屑を認識し、切屑がある所定位置を入力部３４によって指示すると、検知部３８は所定位置への入力として検知する（Ｓ５３）。検知部３８は、所定位置への入力を検知すると、作業者が指示した所定の位置情報を含む検知信号を液体放出制御部３９に出力する（Ｓ５４）。
【００７９】
液体放出制御部３９は、検知信号から関連領域を特定し、当該関連領域でのクーラント放出経路を選定した液体放出部１１の制御信号を作成する。そして、当該制御信号を送信部４０へ出力する（Ｓ５５）。送信部４０は、放出信号を工作機械１０に送信する（Ｓ５６）。
【００８０】
工作機械１０は、制御信号に基づいて液体放出部１１を制御し、自動洗浄によるクーラント放出を中断し、作業者によって指示された所定位置と関連する関連領域にクーラントを放出する（Ｓ５７）。当該関連領域へクーラントを放出し終わると、中断していた自動洗浄の工程を再開する（Ｓ５８）。そして、自動洗浄の工程が終了すると、洗浄が終了する。以上が作業者が所定位置を指示することで行われる洗浄工程である。自動洗浄に対する当該洗浄の介入は、自動洗浄のフローチャートにおけるステップＳ１１による撮像画像の取得後であれば、任意のタイミングで行うことができる。
【００８１】
本開示に係る表示装置、画像処理装置、工作機械および液体の放出方法は、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、およびプログラムとの協働などによって、実現される。本開示は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１      工作システム
１０    工作機械
１１    液体放出部
１２    撮像部
３０    表示装置
３２    表示部
３７    切屑認識部
３８    検知部
３９    液体放出制御部
４０    送信部
【要約】
【課題】膨大な画像処理を行うことなく、切屑を精度良く移動させることができる技術が求められている。
【解決手段】表示装置は、ワークから発生する切屑を移動させるように液体を放出する液体放出部と、内部を撮像する撮像部とを備える工作機械における撮像部で撮影された画像を表示する表示装置であって、撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、表示部に表示された画像内の所定位置に対する入力を検知する検知部と、検知された検知信号に基づいて、所定位置と関連する工作機械の内部の関連領域に液体放出部から液体を放出するための放出信号を送信する送信部とを有する。
【選択図】図１【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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