CN106346315A - 能够取得工件原点的机床控制系统以及工件原点设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够取得工件原点的机床控制系统以及工件原点设定方法，机床控制系统具有：机床；拍摄装置；三维坐标运算部，其根据由拍摄装置从多个不同的方向拍摄到的工件的多个图像计算出工件的三维坐标，并且从该三维坐标计算出工件上的指定的加工始点的三维坐标；以及坐标变换部，其将包括由三维坐标运算部计算出的工件的加工始点在内的三维坐标变换为机床的机械坐标系中的坐标，将变换后的工件上的加工始点的三维坐标作为工件原点设定到机床的加工程序中。

Description

能够取得工件原点的机床控制系统以及工件原点设定方法

技术领域

本发明涉及按照加工程序来控制NC机床的机床控制系统，以及在该NC机床中设定加工工件时的工件原点的工件原点设定方法。

背景技术

在NC铣床和加工中心等NC机床中，将工件设置于机床的加工工作台，在加工之前，需要取得所设置的工件上的预定的位置作为工件原点，以工件原点为基准制作出加工程序。此外，作为工件原点需要使用机床的机械坐标系中的工件上的预定的位置坐标。

关于取得所述那样的工件原点的坐标，一般采用使用接触探针和对刀仪的方法。在以下对该方法进行具体说明。

例如在将通过立式加工中心对大致长方体形状的工件进行加工时的工件原点设于工件的上表面中央时，首先，机械操作员将工件设置于立式加工中心的加工工作台上，代替加工工具将接触探针装配于主轴。然后机械操作员使用手动脉冲发生器使加工工作台从机械原点在X轴方向以及Y轴方向移动，使接触探针的测头与工件的各端面接触。然后，机械操作员从接触探针接触时的X轴方向以及Y轴方向上的加工工作台移动量决定机械坐标系中的工件的各端面的位置坐标。并且，机械操作员根据机械坐标系中的各端面的位置坐标，计算出对应于工件的上表面中央的位置坐标。然后，机械操作员将该计算出的位置坐标作为X轴方向以及Y轴方向的工件原点设定到加工程序中。另外，这里所谓的“X轴方向”指立式加工中心的横方向，所谓的“Y轴方向”指立式加工中心的前后方向。

接着，机械操作员进行如下作业：设定Z轴方向，即立式加工中心的上下方向上的工件原点。因此，机械操作员将对刀仪设置于加工工作台上的工件的上表面，将应该用于加工工件的加工工具装配于主轴，将该加工工具的种类设定到加工程序中。然后，机械操作员使用手动脉冲发生器使主轴从原点高度向-Z轴方向(下方向)移动，使加工工具的末端与对刀仪接触。并且，机械操作员通过从对刀仪接触时刻的-Z轴方向上的主轴移动量减去对刀仪的高度，从而计算出机械坐标系中的工件的上表面的位置坐标。然后，机械操作员将该计算出的位置坐标作为Z轴方向的工件原点设定到加工程序中。

以往，通过上述那样的方法设定了工件原点，但是为了进一步提高工件原点的位置精度，也提出了日本特公平08-00350号公报所记载的方法。即，在日本特公平08-00350号公报中在通过将接触传感器装配于主轴并使其与工件的端面接触而设定工件原点时，记载了以下方法。即，首先使接触传感器以很快的速度从始点移动到工件的端面。然后，在接触传感器接通之后，使接触传感器以很慢的速度后退，测定出接触传感器断开的位置，以高速返回到始点，接下来使接触传感器绕主轴旋转180°，重复与上述相同的动作。通过这样的方法，避免了主轴的径向跳动造成的测定误差。

另一方面，在日本实开昭62-085343号公报中公开了如下方法：不使用上述那样的接触传感器、对刀仪、或者接触传感器等这样的接触传感器，而使用照相机来设定工件原点。即，在日本实开昭62-085343号公报中公开了如下内容：当操作员一边观察安装于机床的主轴箱的照相机的图像，一边移动附带于照相机的光标来进行工件的调心时，计算装置从机床中的照相机的安装位置和照相机的光标位置计算出工件的心位置。

但是，在日本特公平08-00350号公报所公开的方法中存在如下问题：由于机械操作员需要进行将称为接触传感器的接触检测器装配于主轴，使接触检测器与工件相互接触的操作，因此需要较多的工夫和时间。

此外，在日本实开昭62-085343号公报所公开的方法中也存在如下问题：由于操作员需要一边观察照相机的图像一边操作照相机的光标，因此在取得工件原点方面花费时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够不经人手来设定工件原点的机床控制系统以及工件原点设定方法。

根据本发明的第一方式，提供一种机床控制系统，其中，该机床控制系统具有：

机床，其按照加工程序对工件进行加工；

拍摄装置，其配置于所述机床的预定位置，拍摄所述工件；

三维坐标运算部，其根据由所述拍摄装置从多个不同的方向拍摄到的所述工件的多个图像计算出所述工件的三维坐标，并且从该三维坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标；以及

坐标变换部，其将包括由所述三维坐标运算部计算出的所述工件的所述加工始点在内的三维坐标变换为所述机床的机械坐标系中的坐标，将变换后的所述工件上的所述加工始点的三维坐标作为工件原点设定到所述机床的所述加工程序中。

根据本发明的第二方式，提供一种机床控制系统，在第一方式的机床控制系统中，

所述机床控制系统还具有：机器人，其与所述机床的相对位置关系被预先决定，

在所述机器人的末端部安装有把持所述工件的机器人手并且安装有所述拍摄装置，

所述机器人将所述拍摄装置配置于所述机床的所述预定位置。

根据本发明的第三方式，提供一种机床控制系统，在第一方式的机床控制系统中，

所述机床具有：转塔式自动工具转换器，其能够安装多个加工工具，

在所述转塔式自动工具转换器的转塔安装有所述拍摄装置，

所述转塔将所述拍摄装置配置于所述机床的所述预定位置。

根据本发明的第四方式，提供一种机床控制系统，在第一方式或者第二方式的机床控制系统中，

所述机床控制系统还具有：

接触探针动作路径生成部，其根据由所述坐标变换部获得的所述工件的三维坐标，生成与所述工件的各端面以及上表面接触的接触探针的动作路径；以及

机床控制部，其对所述机床进行控制，按照由所述接触探针动作路径生成部生成的所述接触探针的动作路径，使所述机床实施所述接触探针的接触动作。

根据本发明的第五方式，提供一种机床控制系统，在第四方式的机床控制系统中，

所述机床控制系统还具有：工件原点更新部，其对应于所述接触探针的接触动作，取得所述机械坐标系中的所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。

根据本发明的第六方式，提供一种工件原点设定方法，用于在按照加工程序对工件进行加工的机床中设定工件原点，

将拍摄装置配置于所述机床的预定位置，从多个不同的方向拍摄所述工件，

根据拍摄到的所述工件的多个图像计算出所述工件的三维坐标，并且从该三维坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，

将包括计算出的所述工件的所述加工始点在内的三维坐标变换为所述机床的机械坐标系中的坐标，

将变换而得的所述工件上的所述加工始点的三维坐标作为工件原点设定到所述机床的所述加工程序中。

根据本发明的第七方式，提供一种工件原点设定方法，在第六方式的工件原点设定方法中，

设定所述工件原点后，根据所述机床的机械坐标系中的所述工件的三维坐标，生成与所述工件的各端面以及上表面接触的接触探针的动作路径，

按照生成的所述接触探针的动作路径，使所述机床实施所述接触探针的接触动作。

根据本发明的第八方式，提供一种工件原点设定方法，在第七方式的工件原点设定方法中，

通过使所述机床实施所述接触探针的接触动作，取得所述机械坐标系中所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。

根据本发明的第九方式，提供一种工件原点设定方法，在第六方式的工件原点设定方法中，

以预定的转速使所述机床的应该装配加工工具的主轴旋转，

设定所述工件原点后，根据所述机床的机械坐标系中的所述工件的三维坐标，使正旋转的所述主轴在所述工件的各端面以及上表面移动，

在通过与所述工件的接触使得所述正旋转的主轴的干扰转矩上升时，取得所述机械坐标系中所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。

通过附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够进一步明确本发明的这些目的、特征以及优点、和其他的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是表示一实施方式的机床控制系统的概要结构的框图。

图2A是示意性地表示由接触探针动作路径生成部生成的接触探针的动作路径的一例的机床的俯视图。

图2B是示意性地表示由接触探针动作路径生成部生成的接触探针的动作路径的一例的机床的正视图。

图3是表示基于图1所示的机床控制系统的工件原点取得的动作流程的一例的流程图。

图4是表示其他实施方式的机床控制系统中的拍摄装置的安装位置的图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的部件标注相同的参照符号。为了易于理解，这些附图适当变更了比例尺。另外，附图所示的方式是用于实施本发明的一个示例，本发明并非限定于图示的方式。

图1是表示本发明的一实施方式的机床控制系统的概要结构的框图。

参照图1，本实施方式的机床控制系统1具有：NC铣床或者加工中心等机床11；控制机床11的机床控制部12；生成加工程序30并输出至机床控制部12的加工程序生成部13；与机床11相邻设置的机器人14；安装于机器人14的末端部、对工件W进行拍摄的拍摄装置15；以及控制机器人14的机器人控制部16。并且，加工程序生成部13具有如下功能：取得对设置于机床11的工件W进行加工时的工件原点并设定到加工程序30中。

另外，图1所示的机器人14与拍摄装置15的相对位置预先通过校准来决定。此外同样地，机器人14与机床11的相对位置也是预先决定的。并且，机器人14与机床11共享相同的坐标，或者，通过相互坐标变换，能够唯一地求出其他坐标系中的位置。

进一步地对上述的机床控制系统1的格结构要素进行逐一详述。

机床11在框体19内具有进行钻孔、切削等加工的加工工具17、以及使工件W移动的加工工作台18。在框体19的一侧部设置有门20。门20在加工过程中被锁闭，在使机器人14的末端部侵入到框体19内时被打开。并且，如图1所示，在加工工作台18上设置有装载工件W的台座21、对装载于台座21上的工件W进行定位以及固定的固定治具22。固定治具22具有将工件W夹紧于台座21上的夹紧机构。另外，在图1中，为了易于理解框体19内的结构，框体19的壁是透明的壁，通过实线来描绘加工工具17和加工工作台18等这样的、配置于框体19内的装置。此外，加工前的工件W是由金属材料或者树脂材料或者木材构成的被加工物，在以后，作为大致长方体形状的坯料来进行说明。

机器人14例如是垂直多关节机器人。在机器人14的末端部不仅安装有拍摄装置15，还安装有能够把持工件W的机器人手(未图示)。机器人14在机床11的门20打开时，通过机器人手来把持准备在框体19外的工件W并设置于框体19内的台座21，或者通过机器人手把持框体19内的加工完的工件W并输送至框体19外。并且，本申请发明中的机器人14的动作还包含如下动作：将机器人末端部的拍摄装置15配置于在台座21设置的工件W的上方的预定位置。另外，在图1中，示出了将机器人14设置于框体19外的方式，但是机器人14也可以设置于框体19内。但是，在将机器人14设置于框体19外时，能够在冷却液和切粉等的影响小的环境下使机器人14的末端部的拍摄装置15进行动作。并且，由于在通过机床11对工件W进行加工的期间实施拍摄装置15的镜头清扫作业，因此还具有提升机床11的运转率的优点。

拍摄装置15具有如下功能：对应该通过加工工具17开始加工的工件W进行拍摄。该拍摄装置15优选是采用了双眼立体镜方式的三维照相机。也就是说，三维照相机具有正确地决定了彼此的相对位置的两台照相机，通过两台照相机从不同的两个方向拍摄工件W。并且，从拍摄到的两张图像数据以图像数据间的对应点为基础求出工件W的表面的高度位置，由此，能够取得工件W的三维坐标。当然，作为应用于本发明的工件表面的三维坐标的取得方法，不限定于上述的双眼立体镜方式，也可以使用其他各种方式的三维计量法，例如光切断法等。此外，也可以在双眼立体镜方式中并用光切断法来取得工件表面的三维坐标。另外，在取得三维坐标时所需要的照相机位置以及其他各种参数被预先记录于机器人控制部16中。

此外，拍摄装置15也可以是二维照相机。也就是说，通过使安装了二维照相机的机器人14的末端部的位置依次移动到台座21上方的预先设定的两处位置，从而能够从不同的两个方向拍摄工件W。另外，在本实施方式中，利用拍摄装置15从不同的两个方向拍摄工件W而取得两张图像，但是必要的话，也可以从三个方向以上的不同方向拍摄工件W，从三张以上的图像数据取得工件表面的三维坐标。

并且，在本实施方式中，事先利用拍摄装置15取得正常设置于台座21的工件W的图像数据，由此，还能够确认台座21上的工件W的落位状态有没有异常。

机床控制部12具有CNC(computer numerical control：计算机数字控制)装置，对记录了用于工件W的加工的信息，例如加工路径、加工种类、加工工具等的加工程序(也称为NC程序。)30进行存储保持。加工程序30在加工程序生成部13中被生成。此外，机床控制部12还具有与机器人控制部16相互通信以便能够随着基于加工程序30的机床11的动作使机器人14动作的功能。并且，机床控制部12开闭框体19的门20，并且将门20的开启通信给机器人控制部16。

机器人控制部16在框体19的门20开启时使机器人14动作。特别是，机器人控制部16在取得工件W的三维坐标时将机器人14的末端部的拍摄装置15配置于台座21上方的预先设定的位置，对工件W进行拍摄。此外，机器人控制部16在加工工件W时，对机器人14进行控制以便利用机器人手(未图示)将工件W从框体19外向框体19内输送，或者从框体19内向框体19外输送。

并且，如图1所示，加工程序生成部13具有：图像数据保持部31、三维坐标运算部32、坐标变换部33、接触探针动作路径生成部34、以及工件原点更新部35。以下，对加工程序生成部13的各结构要素依次进行说明。

图像数据保持部31对拍摄装置15拍摄到的工件W的图像数据进行保持。作为图像数据保持部31能够使用各种存储介质，例如RAM、硬盘、USB存储器等。

三维坐标运算部32根据针对工件W从不同的两个方向进行拍摄而得的两张图像数据，计算出工件W的三维坐标。此时，计算出以安装了拍摄装置15的机器人14的用户坐标系中的预定位置为基准的工件表面的三维坐标。另外，所谓机器人14的用户坐标系是将用户能够任意设定的机器人14的动作原点定义为基准的坐标系(以下称为机器人坐标系。)。

并且，三维坐标运算部32从机器人坐标系中的工件W的三维坐标计算出工件W上的指定的加工始点的三维坐标。例如，设定为从长方体形状的工件W的上表面中央开始进行加工这样的信息被预先提供给三维坐标运算部32。像这样在长方体形状的工件W的上表面中央是加工始点时，三维坐标运算部32从工件W的三维坐标中提取出构成工件W上表面的长方形的各边的坐标组，以长方形的各边的中间点的坐标为基础计算出长方形的中心点的坐标。此外，在加工始点是工件W上表面的一个角部(角)时，三维坐标运算部32从工件W的三维坐标提取出对应于该一个角部的坐标即可。

坐标变换部33将计算出的加工始点的三维坐标变换为机床11的机械坐标系中的坐标。也就是说，作为机器人坐标系中的坐标而计算出的工件W的加工始点的坐标被变换为机械坐标系中的坐标。然后，坐标变换部33将坐标变换后的加工始点的坐标设定为机床控制部12的加工程序30的工件原点。例如在存储保持于CNC装置的NC程序(加工程序30)中，记述有工件坐标系设定用的指令(例如在G代码中是G54)。坐标变换部33将那样的加工始点的坐标作为工件加工时从加工程序30读出的工件原点写入到G54。因此，坐标变换部33也是工件原点设定部。

此外，接触探针动作路径生成部34生成使接触探针(未图示)与工件W的各端面和上表面接触的接触探针的动作路径。在以后进行详细叙述，但是该动作路径基于使用三维坐标运算部32以及坐标变换部33而得的工件W的三维坐标而生成。另外，机床11是立式加工中心，在通过接触探针取得工件原点时，机械操作员代替加工工具17而将接触探针(未图示)装配于机床11的主轴。并且，在现有技术中，机械操作员需要使用手动脉冲发生器使机床11的主轴以及加工工作台18从机械原点在X、Y以及Z轴方向适当移动，使接触探针的测头与工件W的各端面和上表面接触。与此相对地，在本实施方式中，接触探针动作路径生成部34自动地生成所述那样的接触探针的动作路径。然后，机床控制部12根据生成的接触探针的动作路径使机床11的主轴以及加工工作台18移动从而进行接触探针的接触动作。

图2A以及图2B表示通过上述的接触探针动作路径生成部34生成的接触探针的动作路径的一例。图2A是示意性地表示了接触探针的动作路径的机床11的俯视图，图2B是其正视图。如这些图所示，接触探针37装配于立式加工中心的主轴38，主轴38最初的位置处于立式加工中心的机械原点。作为生成的接触探针的动作路径、例如使接触探针37的测头37a与工件W的一端面39接触的路径，首先，如图2B箭头40所示，主轴38向下方移动，接触探针37的测头37a配置于能够与工件W的一端面39接触的高度，例如从工件上表面的一边向-Z轴方向离开10毫米的位置。然后，如图2A箭头41以及箭头42所示，加工工作台18在Y轴方向以及X轴方向依次移动，工件W的一端面39与接触探针37的测头37a接触。另外，这样的接触探针的动作路径是一例，本发明并非限定于此。

工件原点更新部35通过上述接触探针的接触动作，取得机械坐标系中的工件W的各端面和上表面的位置坐标。具体来说，当从机械原点开始接触探针的接触动作，接触探针与工件W相互接触时，接触探针输出接触信号。工件原点更新部35在接收到接触信号时，取得自机械原点的加工工作台移动量或者主轴移动量。然后，离机械原点这样的移动量的位置相当于机械坐标系中的工件W的各端面和上表面的位置坐标。并且，在将工件W的上表面中央设为工件原点时，工件原点更新部35从工件W的各端面以及上表面的位置坐标计算出工件W的上表面中央的三维坐标。例如，对于工件W的上表面中央的XY坐标，从工件W的各端面的X轴方向以及Y轴方向的位置坐标计算出各自方向的中间点即可。此时，当在工件W的尺寸产生了偏差时，从X轴方向以及Y轴方向的正负两方向进行接触探针的接触动作计算出中间点即可。此外，工件W的上表面中央的Z轴坐标为工件W的上表面的位置坐标。另外，这里所谓的“X轴方向”指的是立式加工中心的横方向，所谓的“Y轴方向”指的是立式加工中心的前后方向，所谓的“Z轴方向”指的是立式加工中心的上下方向。

并且，工件原点更新部35将已经设定于加工程序30的工件原点更新为像上述那样计算出的工件W的上表面中央的三维坐标。由此，以工件W的图像信息为基础进行运算以及坐标变换而取得的工件原点的坐标被更新为从机械坐标系中的工件的各端面以及上表面的位置坐标直接计算出的工件原点的坐标，因此，工件原点的位置精度得以提升。

这里，进一步具体地表示对经由三维坐标运算部32以及坐标变换部33取得的工件原点进行更新时的方法例。

例如，在工件W是大致长方体形状的坯料时，三维坐标运算部32根据由拍摄装置15拍摄到的工件W的图像数据计算出对应于能够识别为坯料的上表面的三维点集合的外接长方形的各边或角部等的三维坐标。然后，坐标变换部33将这样的长方形的三维坐标变换为机床11的机械坐标系中的三维坐标。

并且，接触探针动作路径生成部34生成接触探针的动作路径以便将接触探针的测头配置于从上述的长方形的各边的中心位置分别向-Z轴方向例如离开10毫米的位置。接触探针事先由机械操作员装配于机床11的主轴，接触探针的尺寸已经输入到了接触探针动作路径生成部34。然后，机床控制部12按照生成的接触探针的动作路径使机床11的主轴以及加工工作台18移动进行接触探针的接触动作(例如，参照图2A、图2B)。此时，机床控制部12在接收到来自接触探针的接触信号之后，使接触探针与工件W相互分离预定的距离，自这样的分离状态起以低速进行接触探针的接触动作，重复上述动作预定次数。在该重复的动作中，工件原点更新部35每次接收到接触信号时，取得并更新接触探针所接触的工件端面的位置坐标。由此，工件原点更新部35能够正确地取得机械坐标系中的工件端面的位置坐标。此外，优选的是，对于工件W的上表面也实施上述的重复动作。由此，还能够正确地取得机械坐标系中的工件上表面的位置坐标。

另外，将工件原点的坐标更新为更加正确的坐标的方法除了上述那样的重复动作之外，也可以是如下的方法。首先，使机床11的主轴例如立式加工中心的主轴一边以预定的转度旋转一边以低速接近工件W。然后，例如在使工件原点的Z坐标高精度化的情况下，机床控制部12将主轴的末端配置于经由三维坐标运算部32以及坐标变换部33而取得的工件原点的坐标，接着，使旋转的主轴以低速向-Z轴方向移动。由此，当旋转的主轴的末端接触到工件W，在主轴产生负载，主轴的干扰转矩上升。工件原点更新部35取得干扰转矩上升时的主轴末端的位置坐标，并更新为工件原点的Z坐标。当然，像这样通过使主轴与工件W相互接触的接触动作来更新工件原点的坐标的方法对于工件原点的X坐标以及Y坐标的高精度化也是有效的。

此外，在对主轴的干扰转矩的上升进行检测时，对使主轴旋转的伺服电动机的电流值的变化进行监视即可。也就是说，主轴的干扰转矩能够通过伺服电动机的电流值进行管理。并且，所谓监视的干扰转矩意味着对应于动作指令而输入到伺服电动机的转矩(即，指令电流值)、与实际伺服电动机的动作所使用的转矩(即，消耗电流值)的差。例如，如果伺服电动机的负载是预定范围内，则消耗电流值与指令电流值相同，因此，不会产生干扰转矩。与此相对地，在施加于伺服电动机的负载超过预定的范围时，实施了反馈控制的结果为消耗电流值变大，即干扰转矩变大。

接下来，一边参照图1～图3，一边对上述的机床控制系统1涉及的工件原点取得的动作流程的一例进行说明。图2是表示机床控制系统1涉及的工件原点取得的动作流程的一例的流程图。

首先，机器人控制部16使机器人14动作，通过机器人14的末端部的机器人手(未图示)来把持框体19外的工件W而将其设置于框体19内的台座21(图3的步骤S11)。此时，框体19的门20开启。并且，机床控制部12使固定治具22的夹紧机构动作，夹紧设置于台座21的工件W(图3的步骤S12)。

接着，机器人控制部16通过安装于机器人14的末端部的拍摄装置15拍摄台座21上的工件W(图3的步骤S13)。此时，拍摄装置15从工件W的上方拍摄工件W，该拍摄时的拍摄装置15的位置配置于以机器人14的动作原点为基准的预定位置。此外，只要拍摄装置15能够取得工件W的三维图像，则也可以采用任何的三维计量方法。作为本实施方式的拍摄装置15，如上所述使用了二维照相机或者三维照相机。在拍摄装置15是二维照相机时，机器人控制部16将机器人14的末端部的拍摄装置15依次移动到台座21上方的预先设定的两处位置，在各位置进行工件W的拍摄。另一方面，在拍摄装置15是三维照相机时，机器人控制部16将机器人14的末端部的拍摄装置15配置于台座21上方的预先设定的一个位置，在该位置进行工件W的拍摄。

然后，根据由拍摄装置15拍摄到的工件W的图像数据，确认台座21的工件W的落位有无异常(图3的步骤S14)。另外，在图像数据保持部31中，预先存储保持有正常设置于台座21的工件W的三维图像。因此，在三维坐标运算部32中，将正常的工件图像数据与本次拍摄到的工件图像数据进行比较来判定有无落位的异常。如果在有异常的情况下，三维坐标运算部32通过例如声音或光等输出工件W的设置存在异常的意思的警报(图3的步骤S22)。另一方面，在没有异常的情况下，转移到下一工序。

在没有落位的异常时，三维坐标运算部32根据由上述拍摄装置15拍摄而得的工件W的图像数据，计算出机器人坐标系中的工件W的三维坐标，特别是工件W的表面的三维坐标。并且，三维坐标运算部32从该三维坐标中取得工件W上的指定的加工始点，例如工件W的上表面中央的坐标(图3的步骤S15)。然后，加工程序生成部13的坐标变换部33将作为机器人坐标系的坐标而计算出的工件W的加工始点的坐标变换为机床11的机械坐标系中的坐标(图3的步骤S16)。

接下来，加工程序生成部13判定机械操作员是否要求了使用接触探针来实现工件原点的高精度化(图3的步骤S17)。该判定例如通过机械操作员从机床11的控制操作面板(未图示)向加工程序生成部13输入工件原点的高精度化的指令而被执行。

在上述步骤S17中，在判定为没有要求工件原点的高精度化时，坐标变换部33将步骤S16中的坐标变换后的加工始点的坐标反映给加工程序30的工件原点设定命令(图3的步骤S20)。也就是说，那样的加工始点的坐标被写入到加工程序30中的工件坐标系设定用G代码(G54)中，或者，被置换为已经写入的工件原点。

另一方面，在上述步骤S17中，在判定为具有工件原点的高精度化的要求时，接触探针动作路径生成部34生产上述那样的接触探针的动作路径(图3的步骤S18)。

然后，机床控制部12根据生成的接触探针的动作路径，使机床11的主轴以及加工工作台18移动以进行接触探针的接触动作。由此，工件原点更新部35取得机械坐标系中的工件W的各端面和上表面的位置坐标。接着，工件原点更新部35从工件W的各端面以及上表面的位置坐标计算出作为加工始点的工件W的上表面中央的三维坐标。也就是说，通过接触探针的接触动作，再次取得机械坐标系中的工件W的加工始点的三维坐标(图3的步骤S19)。

并且，工件原点更新部35将所取得的工件W的加工始点的三维坐标反映给加工程序30的工件原点设定命令(图3的步骤S20)。也就是说，工件原点更新部35将已经写入到加工程序30的工件原点更新为所计算出的工件W的上表面中央的三维坐标。另外，加工程序生成部13根据更新后的工件原点，再次生成加工程序30。然后，机床控制部12按照经由上述的动作流程决定了工件原点的加工程序30，开始工件W的加工(图3的步骤S21)。

如以上说明那样，在本实施方式的工件原点设定方法中，首先，将拍摄装置15设置于机器人14的末端，通过三维计量法计算出固定于机床11的台座21上的工件W的三维坐标，特别是工件W上的指定的加工始点的三维坐标，其中所述机器人放置于机床11的旁边。然后，将计算出的加工始点的三维坐标变换为机床11的机械坐标系中的坐标。并且，将变换后的加工始点的坐标作为工件原点设定到机床控制部12的加工程序30中。因此，机械操作员使用接触探针，取得工件W上的指定的加工始点的坐标，从而能够使设定到加工程序30中这一作业大幅地省力化，其中所述加工程序30存储保持于机床控制部12。

当然，相对于使用接触探针以外的设备(例如激光计量器)求出工件原点的现有的各种各样的方法，通过应用本申请发明的工件原点设定方法，也能够实现工件原点的设定作业的省力化。

(其他实施方式)

接下来，对其他实施方式进行说明。

在图1所示的实施方式的机床控制系统中，拍摄装置15设置于机器人14的末端部。但是本发明只要构成为从多个不同的方向拍摄固定于台座21的工件W，就能够获得工件W的三维坐标。也就是说，在本发明中拍摄装置15的位置不限定于机器人14的末端部。

图4是表示本发明的其他实施方式的机床控制系统1中的拍摄装置15的安装位置的图。如图4所示，在机床11是搭载了转塔式自动工具转换器36的加工中心时，拍摄装置15也可以安装于自动工具转换器36的转塔36a。转塔36a在转塔36a的周向依次保持多种加工工具17，转塔36a在更换加工工具17时被定位于预定的旋转位置。也就是说，转塔36a上的位置是保障了转塔36a的旋转动作中的位置精度的位置。因此，通过将二维照相机安装于转塔36a上作为拍摄装置15，使转塔36a旋转而使二维照相机依次移动到两个部位，能够从不同的两个方向拍摄工件W。

即使在将拍摄装置15安装于转塔36a的机床控制系统1中，也是通过校准来预先决定了拍摄装置15与机床11的转塔36a的相对位置。然后，基于利用转塔36a依次移动拍摄装置15的照相机位置而拍摄到的两张图像数据求出工件W的表面的高度位置，从而能够取得工件W表面的三维坐标。当然，并非二维照相机而是将三维照相机安装于转塔36a的结构，也能够取得工件W的三维坐标。

此外，在如上所述地将拍摄装置15安装于转塔36a时，即使不是将图1所示那样的机器人14设置于机床11的旁边的机床控制系统1，也能够实施本发明涉及的工件原点设定。

另外，在以上所说明的各实施方式的机床控制系统1中，加工程序生成部13如图1所示被设置为与机床控制部12和机器人控制部16分开的结构要素，通过通信电缆(未图示)和通信电波等与机床控制部12和机器人控制部16相互通信。但是，加工程序生成部13也可以内置于机床控制部12或者机器人控制部16。也就是说，在本申请发明中需要以拍摄对象物的多个图像数据为基础来运算拍摄对象物的三维坐标的运算装置，因此，作为该运算装置，也可以使用存在于机床控制部12或者机器人控制部16内的运算装置。

以上，作为本发明的加工程序的机床以加工中心为例进行了说明，但是应用于本发明的机床不限定于加工中心，例如也可以是NC铣床。总之，本发明能够应用于所有需要将工件原点设定到加工程序中的NC机床。

此外，以上示出了典型的实施方式，但是本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的思想的范围内能够将上述实施方式变更为各种各样的形状、结构和材料等。

基于本发明的各方式的效果

根据本发明的第一方式以及第六方式，拍摄装置配置于机床的预定位置，在从多个不同的方向拍摄固定于机床的工件时，三维坐标运算部根据工件的多个图像计算出工件的三维坐标，特别是工件上的指定的加工始点的三维坐标。然后，坐标变换部将计算出的加工始点的三维坐标变换为机床的机械坐标系中的坐标，将变换后的加工始点的坐标作为工件原点设定到机床的加工程序中。因此，能够使机械操作员的工件原点取得作业省力化。即，本申请发明例如使用接触探针，取得工件上的指定的加工始点的坐标，从而能够使设定到加工程序中的人的作业省力化，其中所述加工程序存储保持于机床控制部。

根据本发明的第二方式，拍摄装置安装于机器人的末端部，通过机器人而配置于机床的预定位置。由此，即使是将二维照相机用于拍摄装置的情况，也能够取得计算出工件的三维坐标所需的、从多个不同的方向拍摄到的工件的多个图像信息。

根据本发明的第三方式，拍摄装置安装于机床的转塔式自动工具转换器的转塔，通过转塔而配置于机床的预定位置。由此，即使是将二维照相机用于拍摄装置的情况，也能够取得计算出工件的三维坐标所需的、从多个不同的方向拍摄到的工件的多个图像信息。

根据本发明的第四方式以及第七方式，接触探针动作路径部根据由坐标变换部获得的工件的三维坐标，生成与工件的各端面以及上表面接触的接触探针的动作路径，按照该动作路径，使机床实施接触探针的接触动作。本申请发明通过具有所述那样的接触探针动作路径部，机械操作员使用接触探针，能够使取得工件上的指定的加工始点的坐标这样的作业省力化。

根据本发明的第五方式以及第八方式，工件原点更新部对应于接触探针的接触动作，取得机械坐标系中的工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到机床的加工程序中。

本申请发明通过具有所述那样的工件原点更新部，能够将以工件的图像信息为基础而获得的工件原点的坐标更新为更加正确的坐标。也就是说，通过将以工件的图像信息为基础进行运算以及坐标变换而取得的工件原点的坐标更新为从机械坐标系中的工件的各端面以及上表面的位置坐标直接计算出的工件原点的坐标，工件原点的位置精度得以提升。

根据本发明的第九方式，使旋转的主轴与工件接触，取得主轴的干扰转矩上升时的主轴的位置，将所取得的位置坐标作为工件原点再次设定到机床的加工程序中。由此，与使用上述那样的接触探针更新工件原点的坐标的方法相同，能够将以工件的图像信息为基础而获得的工件原点的坐标更新为更加正确的坐标。

Claims (9)

1.一种机床控制系统，其特征在于，该机床控制系统具有：

机床，其按照加工程序对工件进行加工；

拍摄装置，其配置于所述机床的预定位置，拍摄所述工件；

三维坐标运算部，其根据由所述拍摄装置从多个不同的方向拍摄到的所述工件的多个图像计算出所述工件的三维坐标，并且从该三维坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标；以及

坐标变换部，其将包括由所述三维坐标运算部计算出的所述工件的所述加工始点在内的三维坐标变换为所述机床的机械坐标系中的坐标，将变换后的所述工件上的所述加工始点的三维坐标作为工件原点设定到所述机床的所述加工程序中。

2.根据权利要求1所述的机床控制系统，其特征在于，

所述机床控制系统还具有：机器人，其与所述机床的相对位置关系被预先决定，

在所述机器人的末端部安装有把持所述工件的机器人手并且安装有所述拍摄装置，

所述机器人将所述拍摄装置配置于所述机床的所述预定位置。

3.根据权利要求1所述的机床控制系统，其特征在于，

所述机床具有：转塔式自动工具转换器，其能够安装多个加工工具，

在所述转塔式自动工具转换器的转塔安装有所述拍摄装置，

所述转塔将所述拍摄装置配置于所述机床的所述预定位置。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的机床控制系统，其特征在于，

所述机床控制系统还具有：

接触探针动作路径生成部，其根据由所述坐标变换部获得的所述工件的三维坐标，生成与所述工件的各端面以及上表面接触的接触探针的动作路径；以及

机床控制部，其对所述机床进行控制，按照由所述接触探针动作路径生成部生成的所述接触探针的动作路径，使所述机床实施所述接触探针的接触动作。

5.根据权利要求4所述的机床控制系统，其特征在于，

所述机床控制系统还具有：工件原点更新部，其对应于所述接触探针的接触动作，取得所述机械坐标系中的所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。

6.一种工件原点设定方法，其用于在按照加工程序对工件进行加工的机床中设定工件原点，其特征在于，

将拍摄装置配置于所述机床的预定位置，从多个不同的方向拍摄所述工件，

根据拍摄到的所述工件的多个图像计算出所述工件的三维坐标，并且从该三维坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，

将包括计算出的所述工件的所述加工始点在内的三维坐标变换为所述机床的机械坐标系中的坐标，

将变换而得的所述工件上的所述加工始点的三维坐标作为工件原点设定到所述机床的所述加工程序中。

7.根据权利要求6所述的工件原点设定方法，其特征在于，

设定所述工件原点后，根据所述机床的机械坐标系中的所述工件的三维坐标，生成与所述工件的各端面以及上表面接触的接触探针的动作路径，

按照生成的所述接触探针的动作路径，使所述机床实施所述接触探针的接触动作。

8.根据权利要求7所述的工件原点设定方法，其特征在于，

通过使所述机床实施所述接触探针的接触动作，取得所述机械坐标系中所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。

9.根据权利要求6所述的工件原点设定方法，其特征在于，

以预定的转速使所述机床的应该装配加工工具的主轴旋转，

设定所述工件原点后，根据所述机床的机械坐标系中的所述工件的三维坐标，使正旋转的所述主轴在所述工件的各端面以及上表面移动，

在通过与所述工件的接触使得所述正旋转的主轴的干扰转矩上升时，取得所述机械坐标系中所述工件的各端面以及上表面的位置坐标，从该取得的位置坐标计算出所述工件上的指定的加工始点的三维坐标，将该三维坐标作为工件原点再次设定到所述机床的所述加工程序中。