專利名稱：刀具尺寸的測定方法以及測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在例如CNC (計算機(jī)數(shù)控)的機(jī)床中使用的刀具的刀尖位置、刀具長度、直徑、刀尖形狀、刀具的擺動等刀具尺寸進(jìn)行測定的方法以及裝置。
背景技術(shù)：
在例如加工中心等NC機(jī)床中，在工件的加工時，安裝于主軸的例如所謂鉆頭和/或立銑刀這樣的刀具一邊旋轉(zhuǎn)一邊與工件接觸。在提高這樣的刀具的位置控制的精度時，必須考慮刀具相對于主軸的位置和/或旋轉(zhuǎn)的主軸的熱變形等。因此，預(yù)先測定實際已安裝于主軸的刀具的尺寸是很重要的?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-151512號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題以往，提出了對安裝于主軸的刀具進(jìn)行拍攝以測定刀具的尺寸的方法。在該測定方法中，基于在圖像上確定了的刀具的輪廓來自動測定刀具的尺寸。然而，這樣的自動的尺寸的測定基于例如預(yù)先登記的刀具的尺寸而實施。因此，在刀具具有設(shè)想外的尺寸的情況下，難以確定刀具的測定部位進(jìn)行。本發(fā)明是鑒于上述實際情況而進(jìn)行的，其目的在于提供即使是設(shè)想外的刀具也能夠簡單地確定測定部位的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置。用于解決課題的技術(shù)方案為了達(dá)成上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種刀具尺寸的測定方法，使用與刀具相對移動的拍攝裝置對所述刀具進(jìn)行拍攝，通過得到的圖像數(shù)據(jù)來測定所述刀具的尺寸，其中，包括:使用所述拍攝裝置拍攝到的包含所述刀具的輪廓的圖像在顯示裝置的顯示畫面上顯示的步驟；通過接觸檢測裝置檢測對所述圖像進(jìn)行接觸指示而形成的指示點的步驟；和基于檢測出的所述指示點來確定所述刀具的形狀的測定部位、測定方向或者移動方向的步驟。在該刀具尺寸的測定方法中:在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡來計算所述刀具的輪廓、所述刀具的移動軌跡以及所述刀具的中心軸線中的至少任意I個。另外，在該刀具尺寸的測定方法中:在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡，輸出使所述圖像的視野外的所述刀具的輪廓移動到所述圖像的視野內(nèi)的移動信號。根據(jù)本發(fā)明提供一種刀具尺寸的測定裝置，通過對刀具進(jìn)行拍攝而得到的圖像數(shù)據(jù)來測定所述刀具的尺寸，包括:對包含所述刀具的輪廓的圖像進(jìn)行拍攝的拍攝裝置；具有顯示所述圖像的顯示畫面的顯示裝置；檢測對所述圖像進(jìn)行接觸指示而形成的指示點的接觸檢測裝置；和基于檢測出的所述指示點來確定所述刀具的形狀的測定部位、測定方向或者移動方向的演算裝置。在該刀具尺寸的測定裝置中:所述演算裝置，在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡來計算所述刀具的輪廓、所述刀具的移動軌跡以及所述刀具的中心軸線中的至少任意I個。另外，在該刀具尺寸的測定裝置中:所述演算裝置，在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡，輸出使所述圖像的視野外的所述刀具的輪廓移動到所述圖像的視野內(nèi)的移動信號。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供即使是設(shè)想外的刀具也能夠簡單地確定測定部位的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置。


圖1是概略性的表示具備本發(fā)明的一個實施方式涉及的刀具尺寸的測定裝置的機(jī)床的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示本發(fā)明的第I實施方式涉及的刀具尺寸的測定方法的處理流程的流程圖。圖3是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖4是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的刀具尺寸的測定方法的處理流程的流程圖。圖6是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖7是表示對刀具的輪廓線的構(gòu)成進(jìn)行識別的步驟的圖。圖8是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖9是表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的刀具尺寸的測定方法的處理流程的流程圖。圖10是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖11是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式涉及的刀具尺寸的測定方法的處理流程的流程圖。圖13是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。
圖14是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖15是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。圖16是表示基于在顯示畫面上顯示的圖像來確定刀具的形狀的步驟的圖。
具體實施例方式以下，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行說明。圖1是概略性地表示具備本發(fā)明的一個實施方式涉及的刀具尺寸的測定裝置的機(jī)床10的結(jié)構(gòu)的圖。該機(jī)床10除了對工件(未圖示)執(zhí)行加工處理的機(jī)械部分外，還包括:對機(jī)床10的工作進(jìn)行控制的NC裝置12 ;和連接于機(jī)床10以及NC裝置12而對機(jī)床10的刀具的尺寸進(jìn)行測定的尺寸測定裝置13。機(jī)床10使用例如5軸立式的加工中心。在本實施方式中，尺寸測定裝置13與NC裝置12分別進(jìn)行圖示，但尺寸測定裝置13也可以例如組裝入NC裝置12內(nèi)。首先，對機(jī)床10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在機(jī)床10上設(shè)定有XYZ正交3軸基準(zhǔn)坐標(biāo)系。機(jī)床10包括:沿著水平面即XY平面擴(kuò)展的床身15 ;配置于床身15上的工作臺底座16 ;和在工作臺底座16的后方從床身15與Z軸平行地沿垂直方向上立的立柱17。在工作臺底座16上固定工件(未圖示)。在立柱17上支撐有主軸頭18。在主軸頭18的下端經(jīng)由主軸19向下拆裝自如地安裝有刀具20。刀具20由組裝入主軸頭18內(nèi)的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)(未圖示)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在這里，刀具20使用例如球頭立銑刀。加之，主軸頭18能夠經(jīng)由A軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)圍繞與X軸平行的軸線回轉(zhuǎn)地安裝于主軸臺(未圖示)。同時，主軸頭18能夠經(jīng)由C軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)圍繞與Z軸平行的軸線回轉(zhuǎn)地安裝于主軸臺。旋轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括例如直接驅(qū)動電動機(jī)和/或伺服電動機(jī)。在主軸頭18中組裝有分別檢測A軸以及C軸回轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測器(未圖示)。用這些旋轉(zhuǎn)角檢測器讀取出的旋轉(zhuǎn)角向NC裝置12輸出即反饋。工作臺底座16能夠經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿水平方向(X軸方向)移動地被支撐在床身15上。另一方面，主軸頭18能夠經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿鉛垂方向(Z軸方向)以及水平方向(Y軸方向)移動地被支撐于立柱17。直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括例如滾珠絲杠與對該滾珠絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的伺服電動機(jī)。另外，也可以代替主軸頭18的Y軸方向的移動，而使工作臺底座16沿Y軸方向移動。另外，也可以代替主軸頭18具有A軸以及C軸的結(jié)構(gòu)，而設(shè)為工作臺底座16具有A軸以及C軸的結(jié)構(gòu)。在床身15中，組裝有對該床身15與工作臺底座16之間的沿著X軸的相對位置進(jìn)行讀取的X軸位置檢測器21。在立柱17上，組裝有分別對該立柱17與主軸頭18之間的沿著Y軸以及Z軸的相對位置進(jìn)行讀取的Y軸位置檢測器(未圖示)以及Z軸位置檢測器22。這些位置檢測器使用例如數(shù)字標(biāo)尺即可。通過基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值來確定用這些位置檢測器讀取出的相對位置。讀取出的坐標(biāo)值向NC裝置12輸出即反饋。通過所述旋轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)工作臺底座16與主軸19即與刀具20的相對移動。相對移動基于從NC裝置12供給的后述的驅(qū)動信號而實現(xiàn)。在相對移動過程中，旋轉(zhuǎn)的刀具20在預(yù)定的加工點與工件接觸。這樣工件被加工成所希望的形狀。接下來，對NC裝置12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。NC裝置12包括:存儲NC程序的存儲部24 ;對存儲于存儲部24的NC程序進(jìn)行解析的程序解析部25 ;根據(jù)由程序解析部25解析出的NC程序生成移動指令的移動指令部26，和根據(jù)從移動指令部26輸出的移動指令向機(jī)床10的伺服電動機(jī)輸出驅(qū)動信號的伺服控制部27。在移動指令中，包含例如工件的加工點的分度數(shù)據(jù)以及表示主軸19的與分度后的加工點相對應(yīng)的位置的坐標(biāo)值數(shù)據(jù)。接下來，對尺寸測定裝置13的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。尺寸測定裝置13包括配置于工作臺底座16上的尺寸測定單元31。尺寸測定單元31包括光源32和朝向光源32的拍攝裝置33。在光源32中使用向拍攝裝置33輸出平行光的例如高亮度LED。拍攝裝置33包括透鏡單元34以及CXD (電荷耦合元件)圖像傳感器35。CXD圖像傳感器35由例如二維圖像傳感器構(gòu)成。尺寸測定裝置13包括:從拍攝裝置33接受拍攝到的圖像的圖像數(shù)據(jù)的圖像調(diào)整裝置36 ;和對光源32以及拍攝裝置33的工作進(jìn)行控制的控制裝置37。上述CXD圖像傳感器35以例如每秒30 60巾貞的巾貞頻輸出與成像于其受光面的圖像相對應(yīng)的模擬圖像信號。模擬圖像信號由組裝入拍攝裝置33內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，向圖像調(diào)整裝置36輸出。圖像調(diào)整裝置36進(jìn)行黑點校正、降噪、白平衡調(diào)整、輪廓校正以及對比度調(diào)整等圖像調(diào)整處理，將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)二值化。圖像調(diào)整裝置36將圖像調(diào)整后的圖像數(shù)據(jù)存儲于后述的幀存儲器。另一方面，控制裝置37向拍攝裝置33輸出對拍攝裝置33的移動和/或變焦進(jìn)行控制的驅(qū)動信號。另外，在拍攝裝置33的視野中與上述的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的YZ平面相對應(yīng)地設(shè)定有xy正交2軸的視野坐標(biāo)系。該視野坐標(biāo)系的各坐標(biāo)值，按YZ平面內(nèi)的拍攝裝置33的移動后的各位置的每個視野，基準(zhǔn)坐標(biāo)系的各坐標(biāo)值相關(guān)聯(lián)。尺寸測定裝置13包括:存儲尺寸測定程序以及刀具數(shù)據(jù)的存儲裝置41 ;基于尺寸測定程序來執(zhí)行各種各樣的演算處理的演算裝置42 ;和存儲每一幀的圖像數(shù)據(jù)的幀存儲器43。在演算處理時尺寸測定程序只要暫時讀出到存儲器(未圖示)即可。尺寸測定程序以及刀具數(shù)據(jù)的詳細(xì)情況后述。另外，尺寸測定程序可以從例如FD (軟盤)和/或CD-ROM等可移動性記錄介質(zhì)獲取到存儲裝置41中，也可以從謂LAN和/或互聯(lián)網(wǎng)這樣的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取到存儲裝置41中。尺寸測定裝置13包括:顯示裝置44，其具有顯示用上述圖像數(shù)據(jù)確定的圖像的顯示畫面；和觸摸面板45，其重合地配置于顯示裝置44的顯示畫面上。顯示裝置44只要為例如LCD (液晶顯示)面板等平面顯示面板即可。觸摸面板45采用例如靜電電容方式的觸摸面板即可。當(dāng)通過例如手指在觸摸面板45的表面上接觸并指示時，觸摸面板45能夠向演算裝置42輸出與指示點即接觸位置的坐標(biāo)值有關(guān)的坐標(biāo)值信號。演算裝置42使所輸出的坐標(biāo)值與在上述顯示畫面上顯示的圖像的視野坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)。另外，接觸檢測裝置不是必須要配置于顯示畫面上的，例如只要是能夠檢測向顯示畫面的接觸指示的裝置即可。在這里，觸摸面板45能夠檢測所謂由手勢進(jìn)行的操作。例如觸摸面板45能夠基于觸摸面板45上的手指的移動來檢測連續(xù)的不同位置的多個接觸位置。演算裝置42使各種處理與這樣的多個接觸位置的檢測相對應(yīng)。例如使刀具20與拍攝裝置33的相對移動與在觸摸面板45上使手指快速移動預(yù)定移動距離的所謂滑動(flick)操作相對應(yīng)。另外，使使刀具20與拍攝裝置33的相對移動與在手指與觸摸面板45上接觸的狀態(tài)下使手指移動的所謂拖動(drag)操作相對應(yīng)。另外，在尺寸測定裝置13中能夠設(shè)定各種測定模式。演算裝置42根據(jù)測定模式來執(zhí)行滑動操作以及拖動操作的進(jìn)行停止。
接下來，對本發(fā)明的第I實施方式涉及的刀具20的尺寸的測定方法進(jìn)行說明。在處理的執(zhí)行時，尺寸測定裝置13的演算裝置42從存儲裝置41向例如存儲器暫時讀取對應(yīng)的尺寸測定程序。這樣演算裝置42基于尺寸測定程序執(zhí)行各種各樣的演算處理。首先，演算裝置42向NC裝置12輸出開始信號。與開始信號的接收相應(yīng)地，NC裝置12向機(jī)床10輸出驅(qū)動信號。其結(jié)果，在機(jī)床10中，在XY平面上將主軸19定位于光源32與拍攝裝置33之間的預(yù)定位置。刀具20圍繞其旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。主軸頭18即刀具20與Z軸平行地下降。同時，演算裝置42使光源32以及拍攝裝置33的工作開始?？刂蒲b置37輸出使拍攝裝置33驅(qū)動的驅(qū)動信號。這樣一來拍攝裝置33開始拍攝。拍攝裝置33按拍攝的每一幀生成模擬的圖像信號。根據(jù)該圖像信號生成的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由圖像調(diào)整裝置36按每一幀而存儲于幀存儲器43。當(dāng)基于主軸頭18的下降、刀具20的輪廓的一部分進(jìn)入拍攝裝置33的圖像的視野內(nèi)時，沿著Z軸的主軸頭18的下降停止。這樣將刀具20定位在測定位置。在拍攝裝置33的圖像的視野內(nèi)確定刀具20的輪廓。在CXD圖像傳感器35的受光面上，通過從光源32照射的平行光而成像對刀具20的影進(jìn)行投影的圖像。圖像數(shù)據(jù)包括確定視野內(nèi)的圖像的多個像素。如上所述，在圖像數(shù)據(jù)中按每個像素確定了明暗二值，所以在用圖像數(shù)據(jù)確定的視野內(nèi)，暗的像素被確定為刀具20的影的投影部分，另一方面明的像素被確定為平行光的受光部分。這樣確定了刀具20的輪廓。圖2是表示本發(fā)明的第I實施方式涉及的刀具20的尺寸測定方法的處理流程的流程圖。在該第I實施方式中將滑動操作以及拖動操作設(shè)為停止。在步驟SI中，演算裝置42在顯示裝置44的顯示畫面上顯示包含測定位置的刀具20的輪廓的圖像。在顯示時從幀存儲器43中讀取對包含測定位置的刀具20的輪廓的圖像進(jìn)行確定的圖像數(shù)據(jù)。如圖3所示，在顯示畫面S上顯示刀具20。此時，當(dāng)在顯示畫面S上手指在刀具20的輪廓線51上摸索移動時，觸摸面板45檢測手指的接觸位置而向演算裝置42輸出與該接觸位置相對應(yīng)的坐標(biāo)值信號。接受了坐標(biāo)值信號的演算裝置42在步驟S2中，與坐標(biāo)值相對應(yīng)地計算接觸位置的軌跡。軌跡按例如手指的接觸區(qū)域的寬度形成。接下來，演算裝置42在步驟S3中在與軌跡的區(qū)域相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)上的區(qū)域中檢測輪廓線51的邊緣。如上所述，圖像數(shù)據(jù)的各像素按明暗二值表示，所以邊緣在圖像的視野中用與刀具20圖像的像素相對應(yīng)的暗的像素中的、與明的像素相鄰的暗的像素來確定。這樣一來演算裝置42在步驟S4中，基于與明的像素相鄰的連續(xù)的多個暗的像素的提取來確定刀具20的形狀的測定部位即輪廓線51。輪廓線51用例如回歸曲線來確定。另夕卜，在例如手指從輪廓線51上偏離而邊緣在軌跡內(nèi)局部中斷的情況下，只要在與軌跡接近的區(qū)域檢測輪廓線51的邊緣即可。所確定的輪廓線51在圖像數(shù)據(jù)方面用視野坐標(biāo)系的坐標(biāo)值來確定。這樣一來例如尺寸測定的操作者能夠?qū)Τ叽鐪y定裝置13指示輪廓線51。此時，也可以測定例如刀具20的刀具直徑。如圖4所示，例如如果操作者使手指接觸互相平行地延伸的輪廓線51的平行分量上的任意2點，則演算裝置42基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點52a、52b。演算裝置42通過在x軸上從一方的測定點52a的坐標(biāo)值中減去另一方的測定點52b的坐標(biāo)值來測定刀具20的刀具直徑d。在測定時，視野坐標(biāo)系的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值即可。另外，也可以基于輪廓線51的平行分量的X軸上的各自的坐標(biāo)值的中間位置的坐標(biāo)值，計算刀具20的旋轉(zhuǎn)中心即中心軸線L。在這里，中心軸線L只要規(guī)定為與y軸平行即可。另外，也可以測定例如刀具20的刀尖位置。例如如果操作者使手指接觸半圓狀的輪廓線51的下端附近的任意點，則演算裝置42基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點53。在這里，演算裝置42將在輪廓線51上y軸的坐標(biāo)值為最小值的點確定為測定點53。換而言之，只要將刀具20的中心軸線L與輪廓線51的交點確定為刀尖位置即可。也可以基于該刀尖位置計算刀具20的刀具長度。這樣測定的輪廓線51和/或刀具直徑、刀尖位置等坐標(biāo)值與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲于幀存儲器43。如上所述,根據(jù)第I實施方式涉及的機(jī)床10,在顯示畫面S上顯示刀具20的輪廓線51。在尺寸測定的操作者，如果用手指在輪廓線51上摸索移動時，則能夠在顯示畫面S上自動地確定刀具20的形狀的測定部位即輪廓線51。而且，操作者能夠極簡單地測定刀具20的尺寸。操作者能夠通過指定例如刀具20的輪廓線51的特定位置而自動地測定刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置。因此，根據(jù)這樣的刀具20的尺寸測定方法，能夠簡單地確定例如多級刀具等具有復(fù)雜的輪廓線的設(shè)想外的刀具的測定部位。接下來，對本發(fā)明第2實施方式涉及的刀具20的尺寸的測定方法進(jìn)行說明。與上述同樣地，演算裝置42基于尺寸測定程序輸出開始信號。機(jī)床10、光源32以及拍攝裝置33開始工作。在機(jī)床10中，在XY平面上將主軸19定位于光源32與拍攝裝置33之間的預(yù)定位置。同時，主軸19在A軸方向上被定位于例如任意旋轉(zhuǎn)角的位置。這樣一來刀具20的中心軸線在基準(zhǔn)坐標(biāo)系的YX正交2軸的平面坐標(biāo)系上與Y軸以及Z軸相交叉。這樣一來刀具20確立傾斜姿勢。在這里，旋轉(zhuǎn)角設(shè)定為例如刀具20的中心軸線從與Z軸平行的狀態(tài)向水平面在A軸方向上旋轉(zhuǎn)了 45度的角度。刀具20基于Y軸方向的直線移動以及Z軸方向的直線移動而沿45度的進(jìn)給方向移動。Y軸方向的直線移動的速度和Z軸方向的直線移動的速度設(shè)定為相等。S卩，在機(jī)床10的設(shè)定上，A軸方向的刀具20的旋轉(zhuǎn)角與刀具20的進(jìn)給方向的角度設(shè)定為相同。因此，刀具20的移動軌跡設(shè)定為與設(shè)定于機(jī)床10的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的Y軸以及Z軸相交叉的方向。當(dāng)?shù)毒?0進(jìn)入拍攝裝置33的視野內(nèi)時，在對沿所設(shè)定的進(jìn)給方向移動過程中的不同位置的刀具20進(jìn)行拍攝而得的各幀的每幀輸出圖像數(shù)據(jù)。另外，刀具20的移動在刀具20在視野內(nèi)移動了預(yù)定距離的時間點停止。距離可以任意設(shè)定。圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的刀具20的尺寸測定方法的處理流程的流程圖。在該第2實施方式中將滑動操作以及拖動操作設(shè)為停止。演算裝置42在步驟Tl中，在表示刀具20的輪廓的各圖像數(shù)據(jù)的每個中確定輪廓線51。與上述同樣地基于邊緣的檢測而在各圖像數(shù)據(jù)的每個中用坐標(biāo)值來確定輪廓線51即可。所以如圖6所示，演算裝置42在步驟T2中，使確定了的不同各位置的多個輪廓線51在顯示畫面S上顯示。此時，當(dāng)手指在顯示畫面S上沿刀具20的進(jìn)給方向即輪廓線51上粗略地摸索移動時，觸摸面板45檢測手指的接觸位置而向演算裝置42輸出與該接觸位置相對應(yīng)的坐標(biāo)值信號。接受了坐標(biāo)值信號的演算裝置42在步驟T3中，與坐標(biāo)值相對應(yīng)地計算接觸位置的軌跡。演算裝置42計算視野坐標(biāo)系中的接觸位置的軌跡的傾斜即角度。接著，通過演算裝置42，在步驟T4中將軌跡的角度與所設(shè)定的刀具20的進(jìn)給方向的角度(在這里為45度)進(jìn)行比較。在這里，進(jìn)給方向的角度，只要設(shè)定有允許相對于所設(shè)定的角度的預(yù)定偏離的預(yù)定的允許范圍即可。如果軌跡的角度不是允許范圍內(nèi)的角度，則演算裝置42在步驟T5中例如在顯示畫面S上顯示有錯誤。另一方面，如果軌跡的角度為允許范圍內(nèi)的角度，則演算裝置42在步驟T6中計算刀具20的移動軌跡54以及中心軸線55。另外，移動軌跡54為由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿預(yù)定的進(jìn)給方向輸送的刀具20的移動的軌跡。中心軸線55為與主軸19的旋轉(zhuǎn)中心一致的刀具20的中心軸線。在移動軌跡54以及中心軸線55的計算時，演算裝置42按各像素數(shù)據(jù)的每個來識別輪廓線51的結(jié)構(gòu)。刀具20為球頭立銑刀，所以如圖7所示，在演算裝置42中，識別到例如被刀具20的頂端規(guī)定的圓51a和連接于圓51a的后端的長方形51b。在圓51a的識別時，只要根據(jù)輪廓線51的形狀來確定刀具20的頂端的半圓即可。在長方形51b的確定時，只要根據(jù)輪廓線51的形狀來確定平行分量即可。演算裝置42根據(jù)圓51a來確定中心點P。同時，演算裝置42根據(jù)長方形51b來確定長度方向的軸線A。構(gòu)成圓51a、中心點P、長方形51b以及軸線A的各像素的視野坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值被確定。在這里，基于確定長方形51b的坐標(biāo)值使軸線A公式化。這樣一來確定了坐標(biāo)值的圖像數(shù)據(jù)被存儲于幀存儲器43中。表示圓51a、中心點P、長方形51b以及軸線A的視野坐標(biāo)系的坐標(biāo)值的坐標(biāo)值數(shù)據(jù)，與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲于幀存儲器43中即可。接下來，演算裝置42基于按多個幀的每個確定了的多個中心點P的位置的推移來計算刀具20的移動軌跡。按每個幀確定了的圓51a基于視野坐標(biāo)系進(jìn)行配置，各中心點Pn的坐標(biāo)值(xn、yx)被確定。對通過確定了的所有中心點P的回歸曲線進(jìn)行計算。這樣算出的回歸曲線相當(dāng)于圖6所示的刀具20的移動軌跡54。同樣地，基于在多幀的各自中確定了的多個軸線A的平均，計算圖6所示的刀具20的中心軸線55。具體地說，計算多個軸線A的平均的回歸曲線。對算出的移動軌跡54以及中心軸線55進(jìn)行確定的刀具數(shù)據(jù)被存儲于存儲裝置41中。在刀具數(shù)據(jù)中，坐標(biāo)值只要從視野坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值而確定即可。如從圖6明了的那樣，在本實施方式的例子中，刀具20的移動軌跡54與中心軸線55不一致。移動軌跡54與中心軸線55例如以交叉角α相交叉。在這里，如果以移動軌跡54的角度即進(jìn)給方向的角度如設(shè)定那樣為45度為前提，則可知主軸19的旋轉(zhuǎn)角的位置從設(shè)定的45度錯開。這樣的錯開會使工件的加工精度顯著下降。因此，算出的交叉角α只要能夠用在機(jī)床10的A軸方向的旋轉(zhuǎn)角的機(jī)械校正中即可，或者只要能夠用在用于NC裝置12的主軸19的位置控制的坐標(biāo)值的校正中即可。這樣一來在機(jī)床10，實施中心軸線54與移動軌跡55 —致的校正。另外，尺寸的測定的結(jié)果在移動軌跡54與中心軸線55 —致的情況下，表現(xiàn)為主軸19的旋轉(zhuǎn)角的位置如設(shè)定那樣。除了以上那樣的測定以外，在尺寸測定裝置13中，也可以測定傾斜姿勢的刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置。例如如圖8所示，在顯示畫面S上顯示基于I個圖像數(shù)據(jù)而確定的刀具20的輪廓線51。在這里，假設(shè)移動軌跡54與中心軸線55 —致的情況。如果操作者使手指接觸例如互相平行地延伸的輪廓線51的平行分量上的任意2點，則演算裝置42基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點56a、56b。演算裝置42基于所指定的測定點56a、56b，測定輪廓線51的平行分量彼此的距離即正交于移動軌跡54以及中心軸線55的假想直線上的距離d即可。這樣測定的距離d相當(dāng)于刀具20的刀具直徑d。
另外，也可以測定例如刀具20的刀尖位置。例如如果操作者使手指接觸半圓狀的輪廓線51的下端附近的任意點，則演算裝置42基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點57。在這里，演算裝置42將在輪廓線51上y軸的坐標(biāo)值為最小值的點確定為測定點57。測定點57的切線被規(guī)定為與X軸平行。只要將該測定點57確定為刀尖位置即可?；谠摰都馕恢脕碛嬎愕毒?0的刀具長度。同樣地，也可以將測定點58確定為X軸的坐標(biāo)值為最小值的點。測定點58的切線被規(guī)定為與y軸平行。這樣確定了的輪廓線51和/或刀具直徑、刀尖位置等坐標(biāo)值與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲于幀存儲器43中。如上所述,根據(jù)第2實施方式涉及的機(jī)床10,在顯示畫面S上顯示刀具20的輪廓線51。如果尺寸測定的操作者用手指在觸摸面板45上在預(yù)定的移動軌跡上摸索移動，能夠在顯示畫面S上自動地對刀具20的測定部位即刀具20的移動軌跡54以及中心軸線55進(jìn)行確定。這樣一來操作者能夠極簡單地測定刀具20的形狀。而且，操作者能夠通過指定例如刀具20的輪廓線51的特定位置來自動地測定刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置。因此，根據(jù)這樣的刀具20的尺寸測定方法，能夠簡單地對例如多級刀具等具有復(fù)雜的輪廓線的設(shè)想外的刀具的測定部位進(jìn)行確定。接下來，對本發(fā)明第3實施方式涉及的刀具20的尺寸的測定方法進(jìn)行說明。在該第3實施方式中將滑動操作以及拖動操作設(shè)為進(jìn)行。圖9是表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的刀具20的尺寸測定方法的處理流程的流程圖。與上述第I實施方式同樣地，刀具20被定位于測定位置。在步驟Ul中，在顯示畫面S上顯示刀具20的輪廓。此時，如圖10所示，在例如刀具20的尺寸比圖像的視野大時等，在顯示畫面S中沒有容納刀具20的輪廓的整體。例如，設(shè)想刀具20的刀具直徑比拍攝裝置33的視野即顯示畫面S的寬度大的情況。此時，當(dāng)操作者使手指在觸摸面板45上基于滑動操作以及拖動操作沿要使刀具20移動的方向移動時，觸摸面板45檢測連續(xù)的不同位置的手指的接觸位置而將與該接觸位置相對應(yīng)的坐標(biāo)值信號向演算裝置42輸出。接受了坐標(biāo)值信號的演算裝置42在步驟U2中與坐標(biāo)值相對應(yīng)地計算接觸位置的軌跡。在計算時，手指的接觸位置的移動方向被確定為軌跡的走向。在這里，在刀具20中使用球頭立銑刀，并且在顯示畫面S上顯示球頭立銑刀的頂端，所以操作者只要例如基于拖動操作使手指在觸摸面板45上向顯示畫面S的左下移動即可。演算裝置42基于算出的軌跡使拍攝裝置33的視野移動。演算裝置42在步驟U3中，向NC裝置12輸出使刀具20以及拍攝裝置33相對移動的移動信號。接受了移動信號的NC裝置12使刀具20在YZ平面內(nèi)移動。這樣一來如圖11所示，拍攝裝置33的視野移動。換而言之，在顯示畫面S上刀具20向上述的接觸位置的軌跡的方向移動。這樣一來視野外的刀具20的輪廓線51移動到拍攝裝置33的視野內(nèi)?；诎殡S著移動而輸出的圖像數(shù)據(jù)，與上述第2實施方式同樣地對刀具20的輪廓線51進(jìn)行確定。然后，只要與第I實施方式同樣地基于輪廓線51上的測定點的指定來測定刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置即可。如上所述，根據(jù)第3實施方式涉及的機(jī)床10，如果尺寸測定的操作者通過手指在觸摸面板45上在預(yù)定的移動軌跡上摸索移動，則能夠在顯示畫面S上對刀具20的測定部位即視野外的刀具20的輪廓線51進(jìn)行確定。這樣一來操作者能夠極簡單地測定刀具20的形狀。另外，操作者能夠通過指定例如刀具20的輪廓線51的確定的位置來自動地測定刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置。因此，根據(jù)這樣的刀具20的尺寸測定方法，能夠簡單地對例如多級刀具等具有復(fù)雜輪廓線的設(shè)想外的刀具的測定部位進(jìn)行確定。接下來，對本發(fā)明第4實施方式涉及的刀具20的尺寸的測定方法進(jìn)行說明。圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式涉及的刀具20的尺寸測定方法的處理流程的流程圖。在該第4實施方式中將滑動操作以及拖動操作設(shè)為進(jìn)行。在這里，刀具20使用例如平面立銑刀以代替上述的球頭立銑刀。與上述第I實施方式同樣地刀具20沿著Z軸向測定位置下降。如圖13所示，在拍攝裝置33的視野即顯示畫面S上在顯示畫面S內(nèi)的y軸方向的中間位置設(shè)定與X軸平行的Z軸方向位置基準(zhǔn)線61。同樣地，在顯示畫面S上在顯示畫面S內(nèi)的X軸方向的中間位置設(shè)定與y軸平行的Y軸方向位置基準(zhǔn)線62。演算裝置42，當(dāng)在刀具20的下端與Z軸方向位置基準(zhǔn)線61 —致時向NC裝置12輸出掃描信號。NC裝置12基于掃描信號使刀具20的移動停止。這樣一來在步驟Vl中，在顯示畫面S上顯示刀具20的輪廓。與第3實施方式同樣地，刀具20的尺寸比圖像的視野大，所以在顯示畫面S中沒有容納刀具20的輪廓的整體。此時，當(dāng)操作者使手指在觸摸面板45上基于滑動操作以及拖動操作而向右側(cè)移動時，演算裝置42計算接觸位置的軌跡?；诟鶕?jù)算出的軌跡而生成的移動信號的輸出，刀具20與Y軸平行地移動。這樣一來如圖14所示，在顯示畫面S內(nèi)顯示刀具20的視野外的一側(cè)(左側(cè))的輪廓線51 (步驟V2)。左側(cè)的輪廓線51配置于比Y軸方向位置基準(zhǔn)線62靠右側(cè)處。此時，當(dāng)操作者接觸刀具20的左側(cè)的輪廓線51上的任意點時，演算裝置42在步驟V3中，基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點63。然后，操作者基于例如滑動操作使手指向使左側(cè)的輪廓線51從Y軸方向位置基準(zhǔn)線62遠(yuǎn)離的方向移動。這樣一來指示了所謂的退避動作?；谘菟阊b置42的接觸位置的演算處理，刀具20與Y軸平行地向從Y軸方向位置基準(zhǔn)線62遠(yuǎn)離的方向移動。然后，操作者基于例如滑動操作使手指向使左側(cè)的輪廓線51接近Y軸方向位置基準(zhǔn)線62的方向移動。這樣一來指示了所謂的接近動作。基于演算裝置42的接觸位置的演算處理，刀具20與Y軸平行地向接近Y軸方向位置基準(zhǔn)線62的方向移動。結(jié)果，如圖15所示，當(dāng)?shù)毒?0的左側(cè)的輪廓線51與Y軸方向位置基準(zhǔn)線62 —致時，演算裝置42向NC裝置12輸出掃描信號。NC裝置12基于掃描信號使刀具20的移動停止。這樣一來演算裝置42在步驟V4中使測定點63與Y軸方向位置基準(zhǔn)線62—致。這樣一來刀具20被定位于第I位置。演算裝置42在步驟V5中，對第I位置的刀具20載基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的Y軸的位置坐標(biāo)系進(jìn)行確定。然后，當(dāng)基于操作者的例如拖動操作使手指在觸摸面板45上向左側(cè)移動時，刀具20基于演算裝置42的接觸位置的軌跡計算而與Y軸平行地移動。其結(jié)果，如圖16所示，在顯示畫面S內(nèi)顯示刀具20的視野外的另一側(cè)(右側(cè))的輪廓線51 (步驟V2)。右側(cè)的輪廓線51配置于比Y軸方向位置基準(zhǔn)線62靠左側(cè)處。然后，按與上述相反的方向反復(fù)執(zhí)行步驟V2 V5。具體地說，當(dāng)操作者接觸刀具20的右側(cè)的輪廓線51上的任意點時，演算裝置42在步驟V3中基于從觸摸面板45輸出的坐標(biāo)值將該點指定為測定點64。然后，操作者指示退避動作?；谘菟阊b置42的接觸位置的演算處理，刀具20與Y軸平行地向從Y軸方向位置基準(zhǔn)線62遠(yuǎn)離的方向移動。然后，操作者指示接近動作?；谘菟阊b置42的接觸位置的演算處理，刀具20與Y軸平行地向接近Y軸方向位置基準(zhǔn)線62的方向移動(步驟V4)。當(dāng)?shù)毒?0的右側(cè)的輪廓線51與Y軸方向位置基準(zhǔn)線62 —致時，刀具20的移動停止。這樣一來刀具20被定位于與第I位置不同的第二位置。對第二位置的刀具20在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的Y軸的位置坐標(biāo)系進(jìn)行確定(步驟V5)。演算裝置42能夠通過例如從第I位置的刀具20的坐標(biāo)值減去第二位置的刀具20的坐標(biāo)值，來確定Y軸方向上的刀具20的長度即刀具直徑。同時地，能夠基于在第I位置的坐標(biāo)值與第二位置的坐標(biāo)值之間規(guī)定的中間位置來確定刀具20的中心軸線。中心軸線被規(guī)定為與Z軸平行。此時，在測定處理之前，刀具20沿著Z軸暫時上升，然后向所述的測定位置沿著Z軸下降。此時，在顯示畫面S上刀具20的中心軸線被定位為與Y軸方向位置基準(zhǔn)線62 —致。當(dāng)這樣一來刀具20的下端與Z軸方向位置基準(zhǔn)線61 —致時，刀具20的移動停止。此時，通過中心軸線的刀具20的下端的中心點與Z軸方向位置基準(zhǔn)線61以及Y軸方向位置基準(zhǔn)線62的交點位置對合。這樣一來該交點被確定為刀具20的刀尖位置。如上所述，根據(jù)第4實施方式涉及的機(jī)床10，如果尺寸測定的操作者通過手指在觸摸面板45上在預(yù)定的移動軌跡上摸索移動，則能夠在顯示畫面S上確定刀具20的測定部位即視野外的刀具20的輪廓線51。操作者能夠極簡單地測定刀具20的形狀。另外，操作者能夠通過指定例如刀具20的輪廓線51的確定的位置來自動地測定刀具20的刀具直徑和/或刀尖位置。因此，根據(jù)這樣的刀具20的尺寸測定方法，能夠簡單地確定例如多級刀具等具有復(fù)雜輪廓線的設(shè)想外的刀具的測定部位。在上述的實施方式中，作為機(jī)床10的例子使用立式的加工中心對本發(fā)明的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置也能夠通過例如臥式的加工中心和/或其他的機(jī)床來實現(xiàn)。另外，作為刀具20的例子使用球頭立銑刀對本發(fā)明的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的刀具尺寸的測定方法以及測定裝置也能夠通過例如平面立銑刀和/或鉆頭等其他的刀具來實現(xiàn)。附圖標(biāo)記說明13:尺寸測定 裝置；19:主軸；20:刀具；33:拍攝裝置；42:演算裝置； 44:顯示裝置；45:接觸檢測裝置；51:輪廓線；54:移動軌跡；55:中心軸線；S:顯示畫面
權(quán)利要求
1.一種刀具尺寸的測定方法，使用與刀具相對移動的拍攝裝置對所述刀具進(jìn)行拍攝，通過得到的圖像數(shù)據(jù)來測定所述刀具的尺寸，其特征在于，包括: 在顯示裝置的顯示畫面上顯示用所述拍攝裝置拍攝到的包含所述刀具的輪廓的圖像的步驟； 通過接觸檢測裝置檢測對所述圖像進(jìn)行接觸指示而形成的指示點的步驟；和 基于檢測出的所述指示點來確定所述刀具的形狀的測定部位、測定方向或者移動方向的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具尺寸的測定方法，其中: 在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡來計算所述刀具的輪廓、所述刀具的移動軌跡以及所述刀具的中心軸線中的至少任意I個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具尺寸的測定方法，其中: 在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡，輸出使所述圖像的視野外的所述刀具的輪廓移動到所述圖像的視野內(nèi)的移動信號。
4.一種刀具尺寸的測定裝置，通過對刀具進(jìn)行拍攝而得到的圖像數(shù)據(jù)來測定所述刀具的尺寸，其特征在于，包括: 對包含所述刀具的輪廓的圖像進(jìn)行拍攝的拍攝裝置； 具有顯示所述圖像的顯示畫面的顯示裝置； 檢測對所述圖像進(jìn)行接觸指示而形成的指示點的接觸檢測裝置；和 基于檢測出的所述指示點來確定所述刀具的形狀的測定部位、測定方向或者移動方向的演算裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀具尺寸的測定裝置，其中: 所述演算裝置，在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡來計算所述刀具的輪廓線、所述刀具的移動軌跡以及所述刀具的中心軸線中的至少任意I個。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀具尺寸的測定裝置，其中: 所述演算裝置，在確定所述測定部位、測定方向或者移動方向時，基于連續(xù)檢測出的不同位置的多個所述指示點來計算該指示點的軌跡，基于算出的所述軌跡，輸出使所述圖像的視野外的所述刀具的輪廓線移動到所述圖像的視野內(nèi)的移動信號。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明所涉及的機(jī)床(10)，能夠在顯示畫面(S)上顯示刀具(20)的輪廓線(51)。如果尺寸測定的操作者用手指在觸摸面板(45)的顯示畫面(S)上在輪廓線(51)上摸索移動而進(jìn)行接觸指示，則能夠在顯示畫面(S)上自動地確定刀具(20)的測定部位即輪廓線(51)。這樣一來操作者能夠極簡單地測定刀具(20)的形狀。另外，操作者通過指定例如刀具20的輪廓線(51)的確定的位置，能夠自動地測定刀具(20)的刀具直徑和/或刀尖位置。因此，根據(jù)這樣的刀具(20)的尺寸測定方法，能夠簡單地對例如多級刀具等具有復(fù)雜輪廓線的設(shè)想外的刀具的測定部位進(jìn)行確定。
文檔編號G01B11/02GK103180096SQ20118005161
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者倉橋康浩 申請人:株式會社牧野銑床制作所