CN108732998B - 机床的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床的控制系统，根据从工件的加工面的图像数据检测出的缺陷信息，降低工件加工面的缺陷产生。机床的控制系统具有：机床的控制装置、加工面测量装置、分析装置，分析装置具有：取得部，其从控制装置取得工件加工时的时间序列的速度控制数据，从加工面测量装置取得工件加工后的空间上的加工面测量数据；数据关联处理部，其将速度控制数据和加工面测量数据关联起来；加工面缺陷检测部，其检测工件的加工面的缺陷部位的缺陷深度；确定部，其确定与缺陷部位的加工面测量数据对应的缺陷部位的控制数据，来确定与缺陷部位的控制数据对应的缺陷深度。控制装置根据缺陷部位的控制数据和与其对应的缺陷深度来校正控制数据。

Description

机床的控制系统
技术领域
本发明涉及进行工件加工的机床的控制系统。
背景技术
机床一边使工件(被加工物)和工具中的至少一个沿着规定的驱动轴移动一边进行工件加工。即，机床一边使工件与工具的相对位置发生变化一边进行工件加工。
在使用这样的机床来进行工件加工时，有时因振动和其他原因而在工件的加工面上产生条纹图样(缺陷)。即，以规定的间隔产生线条(streak)或者条纹(stripe)。
因此，在例如专利文献1和2中，公开了根据加工工件时的工具末端的移动轨迹来检测工件加工面的条纹图样(缺陷)这样的技术。
现有专利文献
专利文献1：日本特开2016-57843号公报
专利文献2：日本特开2017-13178号公报
本申请发明者们为了检测工件加工面上的缺陷，而尝试了与专利文献1和2所记载的技术不同的研究。即，作为检测工件加工面上的缺陷的其他方法，在加工工件后使用视觉传感器等来拍摄工件加工面，对拍摄到的图像数据进行图像处理，由此，检测加工面上的缺陷(线条或者条纹)。即，从加工工件后的空间上的加工面测量数据中检测加工面的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机床的控制系统，根据从加工工件后的空间上的加工面测量数据中检测出的缺陷信息，来降低工件加工面的缺陷产生。
(1)本发明涉及的机床的控制系统(例如，后述的机床的数值控制系统100)进行工件(例如，后述的工件W)的加工，其中，所述机床的控制系统具有：控制装置(例如，后述的数值控制装置50)，其根据控制数据来控制所述机床(例如，后述的机床10)的驱动轴；加工面测量装置(例如，后述的加工面测量装置20)，其测量所述工件的加工面；以及分析装置(例如，后述的加工面缺陷分析装置30)，其分析所述工件的加工面的缺陷，所述分析装置具有：第一取得部(例如，后述的驱动轴控制数据取得部31)，其从所述控制装置取得加工所述工件时的时间序列的所述控制数据；第二取得部(例如，后述的加工面测量数据取得部32)，其取得由所述加工面测量装置测量出的加工所述工件后的空间上的加工面测量数据；数据关联处理部(例如，后述的数据关联处理部34)，其将由所述第一取得部取得的时间序列的所述控制数据和由所述第二取得部取得的空间上的所述加工面测量数据关联起来；加工面缺陷检测部(例如，后述的加工面缺陷(深度)检测部35)，其根据由所述第二取得部取得的空间上的所述加工面测量数据，检测所述工件的加工面的缺陷和其部位、以及缺陷部位的缺陷深度；以及确定部(例如，后述的缺陷部位控制数据确定部36)，其根据由所述数据关联处理部关联起来的所述控制数据和所述加工面测量数据，确定与由所述加工面缺陷检测部检测出的缺陷部位的加工面测量数据所对应的缺陷部位的控制数据，由此，确定与该缺陷部位的控制数据对应的缺陷深度，所述控制装置根据由所述分析装置确定出的缺陷部位的控制数据和其对应的缺陷深度，校正所述机床的驱动轴的控制数据。
(2)在(1)所记载的机床的控制系统中可以是，所述分析装置的所述确定部生成缺陷部位的控制数据中位置S与缺陷深度u的组的信息(S、u)。
(3)在(2)所记载的机床的控制系统中可以是，所述控制数据包含位置指令信息，所述控制装置根据由所述分析装置生成的信息(S、u)，对与各位置S对应的位置指令信息校正与各位置S对应的缺陷深度u的量。
(4)在(2)所记载的机床的控制系统中可以是，所述控制数据是包含速度、加速度、加加速度的信息在内的移动指令数据，所述控制装置根据由所述分析装置生成的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u来变更与各位置S对应的速度、加速度以及加加速度的信息中的至少任一个。
(5)在(1)～(4)所记载的任一项的机床的控制系统中可以是，所述第一取得部取得的控制数据是所述机床的驱动轴的位置控制数据，所述数据关联处理部根据时间序列的所述位置控制数据来制作第一工件形状影像，所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据来制作第二工件形状影像，所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像与所述第二工件形状影像重合的方式将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
(6)在(5)所记载的机床的控制系统中可以是，时间序列的所述位置控制数据是机械坐标信息，空间上的所述加工面测量数据是根据所述加工面测量装置的机械坐标而计算出的机械坐标信息。
(7)在(1)～(4)所记载的任一项的机床的控制系统中可以是，所述第一取得部从所述控制装置取得作为所述机床的驱动轴的位置控制数据和速度控制数据的、相互关联起来的加工所述工件时的时间序列的位置控制数据和时间序列的速度控制数据，所述数据关联处理部根据时间序列的所述速度控制数据的变化将加工开始位置和加工结束位置检测为所述工件的边缘位置，由此，制作第一工件形状影像，所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据检测所述工件的边缘位置，由此，制作第二工件形状影像，所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像的边缘位置与所述第二工件形状影像的边缘位置重合的方式，将时间序列的所述速度控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来，所述数据关联处理部通过将时间序列的所述速度控制数据与时间序列的所述位置控制数据关联起来，来将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
(8)在(1)～(4)所记载的任一项的机床的控制系统中可以是，所述第一取得部从所述控制装置取得作为所述机床的驱动轴的位置控制数据和速度控制数据的、相互关联起来的加工所述工件时的时间序列的位置控制数据和时间序列的速度控制数据，所述数据关联处理部根据从时间序列的所述速度控制数据中除去加减速度变化量而得的值的变化，将加工开始位置和加工结束位置检测为所述工件的边缘位置，由此，制作第一工件形状影像，所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据检测所述工件的边缘位置，由此，制作第二工件形状影像，所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像的边缘位置与所述第二工件形状影像的边缘位置重合的方式，将时间序列的所述速度控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来，所述数据关联处理部通过将时间序列的所述速度控制数据与时间序列的所述位置控制数据关联起来，来将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
(9)在(1)～(8)所记载的任一项的机床的控制系统中可以是，所述工件的加工面的缺陷是线条或者条纹。
(10)在(1)所记载的机床的控制系统中可以是，所述控制数据是指令值或者反馈值，所述指令值是位置指令值、速度指令值、或者转矩指令值，所述反馈值是位置反馈值、速度反馈值、或者电流反馈值。
发明效果
根据本发明可以提供一种机床的控制系统，根据从工件加工面的图像数据检测出的缺陷信息，降低工件加工面的缺陷产生。
附图说明
图1是表示本发明的本实施方式涉及的机床结构的一例的立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式涉及的机床的数值控制系统结构的图。
图3是表示本发明的第一实施方式涉及的机床的数值控制系统的加工面缺陷分析装置进行的加工面缺陷分析处理的流程图。
图4是表示本发明的第一实施方式涉及的机床的数值控制系统的数值控制装置进行的控制数据校正处理的流程图。
图5是示意性地表示数据关联处理的图。
图6是示意性地表示缺陷部位的控制数据的确定处理的图。
图7是表示从平行于加工面的方向观察工件时的缺陷(线条或者条纹)的概略图。
图8是表示本发明的第二实施方式的机床的数值控制系统的数值控制装置结构的图。
图9是表示本发明的第二实施方式涉及的机床的数值控制系统的数值控制装置进行的控制数据校正处理的流程图。
图10是表示通过加减速处理而生成的移动指令数据的概略图。
符号说明
2 盖
3 支承部件
4 支柱
5 基台
6 工作台
10 机床
16 标尺
20 加工面测量装置
30 加工面缺陷分析装置(分析装置)
31 驱动轴控制数据取得部(第一取得部)
32 加工面测量数据取得部(第二取得部)
33、53 存储部
34 数据关联处理部
35 加工面缺陷(深度)检测部
36 缺陷部位控制数据确定部(确定部)
50、50A 数值控制装置(控制装置)
51 位置指令制作部
52 各轴控制部
54、54A 校正量计算部
55 校正部
56 加减速处理部
57 分配部
58 各轴加减速处理部
100、100 数值控制系统(控制系统)
CT1、CT2～CTn 电流检测器
E1、E2～En 编码器
M1、M2～Mn 伺服电动机
T 工具
W 工件
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式的一例进行说明。另外，在各附图中对相同或者相应的部分标注相同的符号。
(机床)
首先，对本发明的实施方式涉及的数值控制系统中的机床的一例进行说明。图1是表示本发明的本实施方式涉及的机床结构的一例的立体图。该机床10是进行切削加工的机床。另外，本发明的数值控制系统中的机床不限定于此，可以是任意的工业机械。
图1所示的机床10具有：盖2、以可动的方式支承盖2的支承部件3、以可动的方式对支承部件3进行支承的支柱4、支承支柱4的基台5、工作台6。在盖2上装配有立铣刀等工具T，在工作台6上搭载工件W。此外，机床10具有驱动装置(未图示)和数值控制装置(未图示)。
驱动装置包含后述的伺服电动机。驱动装置使基台5在X轴(箭头X)方向移动，使工作台6在Y轴(箭头Y)方向移动，使支承部件3在Z轴(箭头Z)方向移动。并且，驱动装置使工具T相对于盖2在A轴(箭头A)方向转动，使盖2相对于支承部件3在B轴(箭头B)方向转动。
数值控制装置控制驱动装置，对由三个直动轴(X轴、Y轴、Z轴)以及两个旋转轴(A轴、B轴)构成的驱动轴进行控制，由此，控制工具T相对于工件W的相对位置和姿势。由此，机床10一边变更工具T相对于工件W的相对位置和姿势，一边加工工件W。
在这样的机床10中，在加工工件W时，有时因振动和其他原因而在工件W的加工面上产生缺陷(线条或条纹)。例如，振动传递至保持工具T的盖2、或者保持工件W的工作台6，使得工具T或者工件W振动。例如，在加工时当切换盖2或工作台6的移动方向时产生振动。此外，从机床10内部的转换器等中的风扇电动机或者机床10外部的各种机床等传递振动。在工具T或工件W因这样的机床10的振动而振动时，有时在工件W的加工面上产生缺陷。
通过在加工工件W后使用视觉传感器等来拍摄工件W的加工面，对拍摄到的图像数据进行图像处理，可以检测这样的缺陷(线条或者条纹)。并且，还可以从图像数据中检测缺陷深度。并且，根据检测出的缺陷深度，以调整工件W与工具T的相对位置的方式来校正加工控制数据，由此，可以降低工件加工面的缺陷产生。
本发明涉及机床的数值控制系统，其根据图像数据等的工件加工后的空间上的加工面测量数据检测出的缺陷信息来降低工件加工面的缺陷产生。
(第一实施方式涉及的机床的数值控制系统)
接下来，对本发明的第一实施方式涉及的机床的数值控制系统进行说明。图2是表示本发明的第一实施方式涉及的机床的数值控制系统的结构的图。图2所示的机床的数值控制系统100具有：上述机床10、加工面测量装置20、加工面缺陷分析装置30。
在上述机床10中例示出五个驱动轴(X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴)，而在本实施方式的机床10中具有n个驱动轴。
机床10具有与上述驱动装置对应的n个伺服电动机M1、M2…Mn、分别配置给这些伺服电动机的编码器(位置和速度检测器)E1、E2…En、电流检测器CT1、CT2…CTn、标尺(位置检测器)16、以及数值控制装置(CNC)50。另外，在图2中只示出了机床10中的本发明的特征相关的结构，省略其他结构。
伺服电动机M1、M2…Mn通过数值控制装置50的控制，分别驱动n个驱动轴。编码器E1、E2…En分别检测伺服电动机M1、M2…Mn的旋转位置，将检测出的旋转位置作为位置反馈值发送给数值控制装置50。此外，编码器E1、E2…En分别检测伺服电动机M1、M2…Mn的转速，将检测出的转速作为速度反馈值发送给数值控制装置50。
电流检测器CT1、CT2…CTn分别检测伺服电动机M1、M2…Mn的驱动电流值，将检测出的电流值作为电流反馈值(实际电流值、实际转矩值)发送给数值控制装置50。
标尺16例如设置于搭载有上述工件W的工作台6上。标尺16检测工件W的位置，将检测出的位置作为位置反馈值发送给数值控制装置50。
数值控制装置50根据基于与工件W的加工相关的加工程序的各驱动轴的位置指令值(移动指令值)、来自标尺16的位置反馈值或者来自编码器E1、E2…En的位置反馈值、来自编码器E1、E2…En的速度反馈值、来自电流检测器CT1、CT2…CTn的电流反馈值，生成各驱动轴的转矩指令值(电流指令值)，通过这些转矩指令值来驱动伺服电动机M1、M2…Mn。
具体来说，数值控制装置50具有：位置指令制作部51、各轴控制部52、存储部53、校正量计算部54、校正部55。位置指令制作部51根据存储于存储部的加工程序来制作各驱动轴的位置指令值(移动指令值)。各轴控制部52根据位置指令值与位置反馈值之差来生成各驱动轴的速度指令值，根据速度指令值与速度反馈值之差来生成各驱动轴的转矩指令值(电流指令值)。此外，各轴控制部52根据转矩指令值(电流指令值)与电流反馈值之差来生成各驱动轴的驱动电流。
存储部53存储来自各轴控制部52的各轴的控制数据。控制数据包含位置控制数据(位置指令值、位置反馈值)、速度控制数据(速度指令值、速度反馈值)、转矩控制数据(转矩指令值、电流反馈值)。存储部53例如是EEPROM等能够改写的存储器。
校正量计算部54根据由后述的加工面缺陷分析装置30确定出的缺陷部位的位置控制数据和其对应的缺陷深度，来计算由位置指令制作部51制作出的位置指令值的校正量。具体来说，校正量计算部54根据由加工面缺陷分析装置30生成的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u，通过以下数学式(1)的函数f(x)来计算针对各位置S的位置指令值的校正量C(S)。
C(S)＝f(u)…(1)
校正部55根据由校正量计算部54计算出的校正量C(S)，校正来自位置指令制作部51的位置指令值，将其发送给各轴控制部52。具体来说，校正部55包含加法器，将来自校正量计算部54的校正量与来自位置指令制作部51的位置指令值相加。
数值控制装置50例如由DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等运算处理器构成。数值控制装置50的各种功能通过执行存储于存储部的规定软件(程序、应用)来实现。数值控制装置50的各种功能既可以通过硬件与软件的协作来实现，也可以只通过硬件(电子电路)来实现。
加工面测量装置20是通过测量工件W来测量工件W的加工面的装置。具体来说，加工面测量装置20为视觉传感器、光学显微镜、激光显微镜、三维坐标测量器等。加工面测量装置20将测量出的工件W的图像数据、或者位置数据发送给加工面缺陷分析装置30。例如对机床10外部的测量台、固定台、或者机器人的末端执行器等设置加工面测量装置20。此外，加工面测量装置20也可以内置于机床10中。
加工面缺陷分析装置30是分析工件W加工面的缺陷(线条或者条纹)的装置。具体来说，加工面缺陷分析装置30推定缺陷(线条或者条纹)的深度。加工面缺陷分析装置30具有：驱动轴控制数据取得部(第一取得部)31、加工面测量数据取得部(第二取得部)32、存储部33、数据关联处理部34、加工面缺陷(深度)检测部35、缺陷部位控制数据确定部36。
驱动轴控制数据取得部31取得存储于数值控制装置50的存储部53中的加工工件W时的时间序列的驱动轴控制数据。具体来说，驱动轴控制数据取得部31取得位置控制数据(位置指令值、由标尺16检测出的工件W的位置反馈值、或者、由编码器E1、E2…En检测出的伺服电动机M1、M2…Mn的位置反馈值)(驱动轴的位置信息(机械信息))作为驱动轴控制数据。
加工面测量数据取得部32取得由加工面测量装置20测量出的加工工件W后的空间上的加工面测量数据。具体来说，加工面测量数据取得部32取得三维的图像数据或者位置数据(坐标数据)作为加工面测量数据。
存储部33将由驱动轴控制数据取得部31取得的时间序列的位置控制数据和由加工面测量装置20测量出的空间上的加工面测量数据进行存储。存储部33例如是EEPROM等能够改写的存储器。
数据关联处理部34将存储于存储部33中的时间序列的位置控制数据与空间上的加工面测量数据关联起来。数据关联处理的详细情况在后面进行叙述。
加工面缺陷(深度)检测部35根据存储于存储部33中的空间上的加工面测量数据，来检测工件W加工面的缺陷(线条或者条纹)及其部位、以及缺陷部位的缺陷深度。
缺陷部位控制数据确定部36根据由数据关联处理部34关联起来的位置控制数据和加工面测量数据，确定与由加工面缺陷(深度)检测部35检测出的缺陷部位的加工面测量数据对应的缺陷部位的位置控制数据，由此确定与缺陷部位的控制数据对应的缺陷深度。具体来说，缺陷部位控制数据确定部36生成缺陷部位的控制数据中的位置S与缺陷深度u的组的信息(S、u)。
此外，缺陷部位控制数据确定部36将加工面缺陷(线条或者条纹)的方向与基于时间序列的缺陷部位的位置控制数据的加工方向关联起来。
加工面缺陷分析装置30例如由DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)等运算处理器构成。加工面缺陷分析装置30的各种功能通过执行存储于存储部(未图示)中的规定软件(程序、应用)来实现。加工面缺陷分析装置30的各种功能既可以通过硬件与软件的协作来实现，也可以只通过硬件(电子电路)来实现。
另外，加工面缺陷分析装置30的各种功能还可以在机床10的数值控制装置50中实现。
接下来，参照图3～图7，对第一实施方式的机床的数值控制系统100的加工面缺陷分析装置30进行的加工面缺陷分析处理、数值控制装置50进行的控制数据校正处置进行说明。图3是表示第一实施方式的机床的数值控制系统100的加工面缺陷分析装置30进行的加工面缺陷分析处理的流程图。图4是表示第一实施方式的机床的数值控制系统100的数值控制装置50进行的控制数据校正处置的流程图。图5是示意性地表示数据关联处理的图。图6是示意性地表示缺陷部位的控制数据的确定处理的图。图7是表示从平行于加工面的方向观察工件W时的缺陷(线条或者条纹)的概略图。
(加工面缺陷分析处理)
在机床10进行工件W的加工时，数值控制装置50根据各驱动轴的位置指令值、速度指令值以及转矩指令值(电流指令值)、来自标尺16的位置反馈值(或者来自编码器E1、E2…En的位置反馈值)、来自编码器E1、E2…En的速度反馈值、来自电流检测器CT1、CT2…CTn的电流反馈值(实际电流值、实际转矩值)，来控制各驱动轴，控制工具T相对于工件W的相对位置和姿势。
在进行该工件W的加工时，在图3的步骤S11中，驱动轴控制数据取得部31取得存储于数值控制装置50的存储部53中的时间序列的位置控制数据(位置指令值、由标尺16检测出的工件W的位置反馈值、或者、由编码器E1、E2…En检测出的伺服电动机M1、M2…Mn的位置反馈值)(驱动轴的位置信息(机械信息))，并将其存储于存储部33。
当工件W的加工结束时，加工面测量装置20测量工件W的加工面。此时，在步骤S12中，加工面测量数据取得部32从加工面测量装置20取得空间上的加工面测量数据，将其存储于存储部33中。具体来说，加工面测量数据取得部32取得三维的图像数据或者位置数据(坐标数据)作为加工面测量数据。
接下来，在步骤S13中，数据关联处理部34将存储于存储部33的时间序列的位置控制数据与空间上的加工面测量数据关联起来。这里，在工件加工后例如由视觉传感器拍摄到的图像数据是三维数据，但在工件加工时从数值控制装置50获得的位置控制数据是时间序列数据，因此，难以将这些数据关联起来。本申请发明者们通过以下方法来将这些数据关联起来。
具体来说，首先，数据关联处理部34将加工面测量数据变换为机械坐标数据。例如，在加工面测量装置20是视觉传感器时，加工面测量数据是图像数据。该情况下，数据关联处理部34使用图像处理技术从图像数据中求出工件W的坐标数据。并且，数据关联处理部34根据加工面测量装置20与工件W之间的距离、加工面测量装置20的位置(机械坐标)以及角度(视场角)，将工件W的坐标数据变换为机械坐标数据。
另一方面，在加工面测量装置20是光学显微镜、激光显微镜、三维坐标测量器时，加工面测量数据是位置数据(坐标数据)。该情况下，数据关联处理部34根据加工面测量装置20与工件W之间的距离、加工面测量装置20的位置(机械坐标)以及角度(视场角)，将工件W的位置数据(坐标数据)变换为机械坐标数据。
然后，数据关联处理部34将加工工件W时的时间序列的位置控制数据(机械坐标)、与加工工件W后的空间上的加工面的位置数据(机械坐标)关联起来。例如，如图5所示，数据关联处理部34根据加工工件W时的时间序列的位置控制数据(机械坐标)，制作第一工件形状影像W1。同样地，数据关联处理部34根据加工工件W后的空间上的加工面的位置数据(机械坐标)，制作第二工件形状影像W2。然后，数据关联处理部34以使第一工件形状影像W1与第二工件形状影像W2重合的方式将时间序列的位置控制数据与空间上的加工面的位置数据关联起来。
接下来，在步骤S14中，加工面缺陷(深度)检测部35根据存储于存储部33中的空间上的加工面测量数据，来检测工件W加工面的缺陷(线条或者条纹)及其部位、以及缺陷部位的缺陷深度。具体来说，在加工面测量装置20是视觉传感器时，加工面测量数据是图像数据。该情况下，加工面缺陷(深度)检测部35从图像数据中的加工面的线条和条纹的特征量中，检测加工面的缺陷和其部位。此外，加工面缺陷(深度)检测部35如图7所示，检测缺陷部位处的多个位置(机械坐标)S的缺陷深度u。在本实施方式中，缺陷深度u是相对于工件W加工面的最高位置的深度，是正值。
另一方面，当加工面测量装置20是光学显微镜、激光显微镜、三维坐标测量器时，加工面测量数据是位置数据(坐标数据)。该情况下，加工面缺陷(深度)检测部35从位置数据(坐标数据)中加工面位置的微小变化(振动等)来检测加工面的缺陷和其部位。此外，加工面缺陷(深度)检测部35如图7所示，检测缺陷部位处的多个位置(机械坐标)S的缺陷深度u。
接下来，在步骤S15中，缺陷部位控制数据确定部36如图6所示，根据由数据关联处理部34关联起来的位置控制数据(第一工件形状影像W1)与加工面测量数据(第二工件形状影像W2)，来确定与由加工面缺陷(深度)检测部35检测出的缺陷部位D2的加工面测量数据对应的缺陷部位D1的位置控制数据Data。由此，缺陷部位控制数据确定部36确定与缺陷部位D1的位置控制数据对应的缺陷深度。具体来说，缺陷部位控制数据确定部36生成缺陷部位D1的控制数据中位置(机械坐标)S与缺陷深度(转矩)u的组的信息(S、u)。
此外，缺陷部位控制数据确定部36将加工面缺陷(线条或者条纹)的方向与基于时间序列的缺陷部位的控制数据的加工方向关联起来。
(控制数据校正处置)
在进行接下来的工件加工时，在图4的步骤S21中，数值控制装置50的校正量计算部54根据由加工面缺陷分析装置30确定出的缺陷部位的控制数据和其对应的缺陷深度，来计算由位置指令制作部51制作出的位置指令值的校正值。具体来说，校正量计算部54根据由加工面缺陷分析装置30生成的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u，通过以下数学式(1)的函数f(x)来计算针对各位置S的位置指令值的校正量C(S)。
C(S)＝f(u)…(1)
另外，位置指令值既可以是绝对的(absolute)(S)(绝对位置)，也可以是增量的(incremental)(△S)(相对位置)。
接下来，在步骤S22中，校正部55根据由校正量计算部54计算出的校正量C(S)，校正来自位置指令制作部51的位置指令值，并将其发送给各轴控制部52。具体来说，校正部55包含加法器，将来自校正量计算部54的校正量与来自位置指令制作部51的位置指令值相加。由此，例如在由于机床振动而使得工具末端降低时，可以校正成使工具末端的位置提升其降低的量(缺陷深度)。
在本实施方式中，将校正量C(S)与位置指令值相加。但是，也可以将校正量C(S)的符号设为相反，使用从位置指令值减去校正量C(S)的减法器。
如上所述，根据本实施方式的机床的数值控制系统100，加工面缺陷分析装置30检测工件W的加工面缺陷(线条或者条纹)及其部位、以及缺陷部位的缺陷深度。此外，加工面缺陷分析装置30通过将加工工件时的时间序列的位置控制数据与加工工件后的空间上的工件加工面测量数据关联起来，确定工件W的加工面缺陷部位的与工件加工面测量数据对应的缺陷部位的位置控制数据，由此确定缺陷部位的与控制数据对应的缺陷深度。然后，数值控制装置50根据由加工面缺陷分析装置30确定出的缺陷部位的位置控制数据和其对应的缺陷深度，来校正位置控制数据以降低缺陷的产生，由此，校正机床驱动轴的位置。由此，从下次开始的加工时，可以降低工件加工面的缺陷(线条或者条目)的产生，可以提升加工面品质。
(第二实施方式涉及的机床的数值控制系统)
在第一实施方式中，根据工件W加工面的缺陷深度来校正位置指令值。在第二实施方式中，根据工件W加工面的缺陷深度，来变更通过加减速处理而生成的移动指令数据中的速度、加速度以及加加速度中的至少任一个。
图8是表示本发明的第二实施方式涉及的机床的数值控制系统的结构的图。图8所示的第二实施方式的数值控制系统100A与第一实施方式的不同在于：在上述图2的数值控制系统100中代替数值控制装置50而具有数值控制装置50A。
数值控制装置50A在上述图2的数值控制装置50中代替校正量计算部54和校正部55，而具有：校正量计算部54A、加减速处理部56、分配部57、各轴加减速处理部58。
校正量计算部54A根据由加工面缺陷分析装置30确定出的缺陷部位的位置控制数据及其对应的缺陷深度，来计算速度校正量、加速度校正量以及加加速度校正量中的至少任一个。具体来说，校正量计算部54A根据由加工面缺陷分析装置30生成的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u，通过以下数学式(2)～(4)的函数g1(x)～g3(x)来分别计算针对各位置S的速度校正值v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个。
v(S)＝g1(u)…(2)
v’(S)＝g2(u)…(3)
v”(S)＝g3(u)…(4)
加减速处理部56根据来自位置指令制作部51的位置指令值来进行加减速处理，生成移动指令数据。图10是表示通过加减速处理而生成的移动指令数据的一例的概略图。加减速处理部56例如像图10所示那样，生成在移动开始时以规定加速度进行加速动作，之后进行定速动作，在移动结束时以规定加速度进行减速动作这样的移动指令数据。此时，加减速处理部56根据由校正量计算部54A计算出的速度校正量v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个，来变更移动指令数值中的速度、加速度以及加加速度中的至少任一个。
分配部57将由加减速处理部56变更后的移动指令数据分配给各轴加减速处理部58中各轴的加减速处理部。
各轴加减速处理部58中各轴的加减速处理部根据由校正量计算部54A计算出的速度校正量v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个，对已变更分配了的移动指令数据中的速度、加速度以及加加速度中的至少任一个进行进一步变更，并将其发送给各轴控制部52。
接下来，参照图9，对第二实施方式的机床的数值控制系统100A的数值控制装置50A进行的控制数据校正处置进行说明。图9是表示第二实施方式的机床的数值控制系统100A的数值控制装置50A进行的控制数据校正处置的流程图。
(控制数据校正处置)
在进行下一工件加工时，在图9的步骤S31中，数值控制装置50A中的校正量计算部54A根据由加工面缺陷分析装置30确定出的缺陷部位的控制数据和其对应的缺陷深度，来计算速度校正量、加速度校正量和加加速度校正量中的至少任一个。具体来说，校正量计算部54A根据由加工面缺陷分析装置30生成的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u，通过以下数学式(2)～(4)的函数g1(x)～g3(x)来分别计算针对各位置S的速度校正量v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个。
v(S)＝g1(u)…(2)
v’(S)＝g2(u)…(3)
v”(S)＝g3(u)…(4)
接下来，在步骤S32中，加减速处理部56根据由校正量计算部54A计算出的速度校正量v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个，来变更通过加速处理而生成的移动指令数据中的速度、加速度以及加加速度中的至少任一个。
接下来，在步骤S33中，分配部57将由加减速处理部56变更后的移动指令数据分配给各轴加减速处理部58中各轴的加减速处理部。
接下来，在步骤S34中，各轴加减速处理部58中各轴的加减速处理部根据由校正量计算部54A计算出的速度校正量v(S)、加速度校正量v’(S)以及加加速度校正量v”(S)中的至少任一个，对已变更分配了的移动指令数据中的速度、加速度以及加加速度中的至少任一个进行进一步变更，并将其发送给各轴控制部52。
由此，随着例如由于机床振动而使得工件W加工面的缺陷深度加深，减小移动指令数据中的速度、加速度、加加速度的值(换言之，减小加减速时间常数)。由此，即使在本实施方式中，从下次开始的加工时，可以降低工件加工面的缺陷(线条或者条纹)的产生，可以提升加工面品质。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非限定于所述实施方式。此外，本实施方式所记载的效果，不过列举了从本发明产生的较佳效果，本发明涉及的效果并非限定于本实施方式所记载的效果。
例如，在上述实施方式中，加工面缺陷分析装置30的数据关联处理部34为了确定与缺陷部位的加工面测量数据对应的位置控制数据，将来自数值控制装置50的位置控制数据自身与来自加工面测量装置20的加工面测量数据直接关联起来。但是，数据关联处理部34也可以将来自数值控制装置50的速度控制数据与加工面测量数据间接关联起来，从而确定与缺陷部位的加工面测量数据对应的速度控制数据，确定与速度控制数据对应的位置控制数据。该情况下，加工面缺陷分析装置30中的驱动轴控制数据取得部31和数据关联处理部34以如下方式发挥功能以及进行动作即可。
驱动轴控制数据取得部31从数值控制装置50取得速度控制数据(速度指令值、速度反馈值)和位置控制数据(位置指令值、位置反馈值)作为加工工件W时的时间序列的驱动轴控制数据，并将其存储于存储部33中(图3的步骤S11)。
数据关联处理部34将存储于存储部33中的时间序列的速度控制数据与空间上的加工面测量数据关联起来(图3的步骤S13)。
这里，机床例如一边使工具T相对于工件W往返，一边进行工件W整体的加工。此时，当工具T与工件W接触时以及工具T远离工件W时，速度指令值以及速度反馈值发生变化。由此，通过检测速度指令值的变化点或者速度反馈值的变化点，可以检测工件W的边缘位置，即工件W的外形。
另外，速度指令值和速度反馈值也根据加减速而发生变化，因此，在本实施方式中，使用从速度指令值以及速度反馈值除去了加减速度变化量而得的值。由此，避免将使工具T相对于工件W往返时的折返点误检测为工件W的边缘位置。另外，在不使工具T相对于工件W往返时，可以直接使用速度指令值以及速度反馈值。
具体来说，数据关联处理部34根据从时间序列的速度控制数据除去加减速度变化量而得的值的变化点，将加工开始位置和加工结束位置检测为工件W的边缘位置，如图5所示制作第一工件形状(外形)影像W1。
此外，数据关联处理部34根据加工工件W后的空间上的加工面测量数据来检测工件的边缘位置，如图5所示制作第二工件形状(外形)影像W2。例如，在加工面测量装置20是视觉传感器时，加工面测量数据是图像数据。该情况下，数据关联处理部34使用图像处理技术从图像数据中检测工件W的边缘位置，制作第二工件形状(外形)影像W2。
另一方面，在加工面测量装置20是光学显微镜、激光显微镜、三维坐标测量器时，加工面测量数据是位置数据(坐标数据)。该情况下，数据关联处理部34从位置数据(坐标数据)检测工件W的边缘位置，制作第二工件形状(外形)影像W2。
然后，数据关联处理部34以使第一工件形状影像W1与第二工件形状影像W2重合的方式将时间序列的速度控制数据与空间上的加工面的加工面测量数据关联起来。
这里，在数值控制装置50中，将速度控制数据与位置控制数据关联起来。由此，数据关联处理部34通过将存储于存储部33中的时间序列的速度控制数据与位置控制数据关联起来，将时间序列的位置控制数据与空间上的加工面的加工面测量数据关联起来。
此外，在上述实施方式中，数据关联处理部34将来自数值控制装置50的转矩控制数据与加工面测量数据间接关联起来，确定与缺陷部位的加工面测量数据对应的转矩控制数据，确定与转矩控制数据对应的位置控制数据。该情况下，与上述速度控制数据时一样，根据转矩控制数据的变化点，确定与缺陷部位的加工面测量数据对应的转矩控制数据。
此外，在上述实施方式中，加工面缺陷分析装置30的加工面缺陷(深度)检测部35自动从来自加工面测量装置20的工件W(加工面)的图像数据或者位置数据(坐标数据)检测加工面的缺陷及其部位，也可以手动检测。此外，在上述实施方式中，加工面缺陷(深度)检测部35自动检测工件W加工面的缺陷(线条或者条纹)的深度，也可以手动检测。例如，可以将加工面测量装置20的测量结果(三维的图像数据或者位置数据)显示于显示器等，用户通过目视来检测缺陷及其部位、以及缺陷部位的缺陷深度，将检测出的缺陷部位和缺陷深度手动输入到加工面缺陷分析装置30中。

Claims (9)

1.一种进行工件加工的机床的控制系统，其特征在于，
所述机床的控制系统具有：
控制装置，其根据控制数据来控制所述机床的驱动轴；
加工面测量装置，其测量所述工件的加工面；以及
分析装置，其分析所述工件的加工面，
所述分析装置具有：
第一取得部，其从所述控制装置取得加工所述工件时的时间序列的所述控制数据；
第二取得部，其取得由所述加工面测量装置测量出的加工所述工件后的空间上的加工面测量数据；
数据关联处理部，其将由所述第一取得部取得的时间序列的所述控制数据和由所述第二取得部取得的空间上的所述加工面测量数据关联起来；
加工面缺陷检测部，其根据由所述第二取得部取得的空间上的所述加工面测量数据，检测所述工件的加工面的条纹作为加工中的缺陷、所述条纹的部位作为缺陷部位、以及所述条纹的深度作为所述缺陷部位的缺陷深度；以及
确定部，其根据由所述数据关联处理部关联起来的所述控制数据和所述加工面测量数据，确定由所述加工面缺陷检测部检测出的缺陷部位的加工面测量数据所对应的缺陷部位的控制数据，由此，确定与该缺陷部位的控制数据对应的缺陷深度，
所述控制装置根据由所述分析装置确定出的缺陷部位的控制数据和其对应的缺陷深度，校正所述机床的驱动轴的控制数据。
2.根据权利要求1所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述分析装置的所述确定部生成缺陷部位的控制数据中位置S与缺陷深度u的组的信息(S、u)。
3.根据权利要求2所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述控制数据包含位置指令信息，
所述控制装置根据由所述分析装置生成的所述缺陷部位的控制数据中位置S与缺陷深度u的组的信息(S、u)，对与各位置S对应的位置指令信息校正与各位置S对应的缺陷深度u的量。
4.根据权利要求2所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述控制数据是包含速度、加速度、加加速度的信息在内的移动指令数据，
所述控制装置根据由所述分析装置生成的所述缺陷部位的控制数据中位置S与缺陷深度u的组的信息(S、u)，根据与各位置S对应的缺陷深度u来变更与各位置S对应的速度、加速度以及加加速度的信息中的至少任一个。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述第一取得部取得的控制数据是所述机床的驱动轴的位置控制数据，
所述数据关联处理部根据时间序列的所述位置控制数据来制作第一工件形状影像，
所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据来制作第二工件形状影像，
所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像与所述第二工件形状影像重合的方式将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
6.根据权利要求5所述的机床的控制系统，其特征在于，
时间序列的所述位置控制数据是机械坐标信息，
空间上的所述加工面测量数据是根据所述加工面测量装置的机械坐标而计算出的机械坐标信息。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述第一取得部从所述控制装置取得作为所述机床的驱动轴的位置控制数据和速度控制数据的、相互关联起来的加工所述工件时的时间序列的位置控制数据和时间序列的速度控制数据，
所述数据关联处理部根据时间序列的所述速度控制数据的变化将加工开始位置和加工结束位置检测为所述工件的边缘位置，由此，制作第一工件形状影像，
所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据检测所述工件的边缘位置，由此，制作第二工件形状影像，
所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像的边缘位置与所述第二工件形状影像的边缘位置重合的方式，将时间序列的所述速度控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来，
所述数据关联处理部通过将时间序列的所述速度控制数据与时间序列的所述位置控制数据关联起来，来将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述第一取得部从所述控制装置取得作为所述机床的驱动轴的位置控制数据和速度控制数据的、相互关联起来的加工所述工件时的时间序列的位置控制数据和时间序列的速度控制数据，
所述数据关联处理部根据从时间序列的所述速度控制数据中除去加减速度变化量而得的值的变化，将加工开始位置和加工结束位置检测为所述工件的边缘位置，由此，制作第一工件形状影像，
所述数据关联处理部根据空间上的所述加工面测量数据检测所述工件的边缘位置，由此，制作第二工件形状影像，
所述数据关联处理部以使所述第一工件形状影像的边缘位置与所述第二工件形状影像的边缘位置重合的方式，将时间序列的所述速度控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来，
所述数据关联处理部通过将时间序列的所述速度控制数据与时间序列的所述位置控制数据关联起来，来将时间序列的所述位置控制数据与空间上的所述加工面测量数据关联起来。
9.根据权利要求1所述的机床的控制系统，其特征在于，
所述控制数据是指令值或者反馈值，
所述指令值是位置指令值、速度指令值、或者转矩指令值，
所述反馈值是位置反馈值、速度反馈值、或者电流反馈值。
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