CN110315393B

CN110315393B - 摄像系统

Info

Publication number: CN110315393B
Application number: CN201910233392.9A
Authority: CN
Inventors: 栗原孝平; 佐藤和生
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: DE102019204147A1; JP2019171548A; US20190306418A1; CN110315393A; US10645280B2; JP6697503B2

Abstract

本发明提供可通过线传感器照相机取得均匀的图像的摄像系统。摄像系统(1)具备：线传感器照相机(4)，其对以沿轴向(D1)排列的方式具有半径不同的多个圆周面(W1、W2)且以主轴为中心旋转的加工中的工件(W)，从与主轴正交的方向(D2)以覆盖轴向(D1)整体的方式进行拍摄；以及，扫描率变更部(20)，其将线传感器照相机(4)的扫描率(S)变更为与多个圆周面(W1、W2)的半径分别对应的值，线传感器照相机(4)与多个圆周面(W1、W2)分别对应地以变更为与该圆周面(W1、W2)的半径对应的值的扫描率(S)进行拍摄。

Description

摄像系统

技术领域

本发明涉及对工件进行摄像的摄像系统。

背景技术

目前，已知将加工后的工件在安装于机床的状态下进行拍摄的线传感器照相机(也称为线扫描照相机)(例如，参照专利文献1)。与区域传感器照相机相比，线传感器照相机具有如下特征：可容易地拍摄连续的图像，并且可拍摄变形少的高分辨率的图像。使用这样的线传感器照相机拍摄出的图像用于异物、刮痕、孔、污浊等缺陷的检查。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07－001294号公报

发明内容

发明所要解决的课题

线传感器照相机的分辨率受扫描率、对象物体的速度的影响，因此，为了取得均匀的图像，需要进行与编码器同步等某程度的准备。另外，在拍摄阶段性地具有不同的半径的圆周面的工件的情况下，相距线传感器照相机的距离阶段性地不同，因此拍摄的图像的分辨率阶段性地不同，无法取得均匀的图像。

本发明鉴于上述情况而做成，其目的在于，提供可通过线传感器照相机取得均匀的图像的摄像系统。

用于解决课题的方案

(1)本发明的摄像系统(例如，后述的摄像系统1)具备：线传感器照相机，其对以沿轴向排列的方式具有半径不同的多个圆周面且以上述轴为中心旋转的加工中的工件，从与上述轴正交的方向以上述沿轴向排列的工件整体收敛于一个图像内的方式进行拍摄；以及扫描率变更部，其将上述线传感器照相机的扫描率变更为与上述多个圆周面的半径分别对应的值，上述线传感器照相机与上述多个圆周面分别对应地以变更为与该圆周面的半径对应的值的上述扫描率进行拍摄，具备图像处理部，在与上述多个圆周面分别对应地拍摄出的多个图像的各个中，包括与扫描率的值对应的半径的上述圆周面的部分和没有对应的上述圆周面的部分，该扫描率是拍摄该图像的上述线传感器照相机的扫描率，上述图像处理部从这些多个图像的各个中抽取与拍摄该图像的上述线传感器照相机的扫描率的值对应的半径的上述圆周面的部分，并且对所抽取的该圆周面的部分彼此进行合成。

(2)根据(1)的摄像系统，也可以上述扫描速率变更部从加工程序取得上述多个圆周面的半径，将上述线传感器照相机的扫描速率变更为与上述取得的上述多个圆周面的半径分别对应的值。

发明的效果

根据本发明，能够提供可通过线传感器照相机取得均匀的图像的摄像系统。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的摄像系统的概略结构的图。

图2是表示本发明的一实施方式的数控装置的结构的功能块图。

图3是用于说明本发明的一实施方式的图像处理部的功能的图。

图4是表示本发明的一实施方式的摄像系统的动作流程的流程图。

图中：1—摄像系统，2—机床，3—数控装置，4—线传感器照相机，5—照相机控制部，10—CPU，11—存储器，12—显示部，13—输入部，14—接口，15—总线，16—ROM，17—RAM，18—非易失性存储器，20—扫描率变更部，21—图像处理部，22—判断部，23—主轴转速变更部，W—工件，W1、W2—圆周面，D1—轴向，D2—正交的方向，S—扫描率，r—半径，n—转速，V—周速，R—分辨率，P1、P2—图像。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一实施方式详细地进行说明。

首先，使用图1、图2以及图3，对本实施方式的摄像系统1的结构进行说明。图1是表示本实施方式的摄像系统1的概略结构的图。图2是表示本实施方式的数控装置3的结构的功能块图。图3是用于说明本实施方式的图像处理部21的功能的图。

在此，图1中的工件W的在半径不同的各圆周面W1、W2上分别等间隔配置的多个均匀的正圆状图样是为了便于说明而添加的。同样地，图3中的各图像P1、P2、P3中分别等间隔配置的多个均匀的正圆状图样也是为了便于说明而添加的。

图1所示的摄像系统1是在机床2中拍摄加工中的工件W的系统。成为摄像系统1的拍摄的对象的工件W以沿机床2的主轴(省略图示)的轴向D1排列的方式具有半径不同的圆周面W1、W2，且以该主轴为中心旋转。即，工件W由后述的机床2加工成沿轴向D1排列大径的圆柱部和小径的圆柱部的加工形状，摄像系统1拍摄这样的工件W的加工形状。

如图1所示，本实施方式的摄像系统1具备机床2、数控装置(CNC装置)3、线传感器照相机4、以及照相机控制部5。

在此，线传感器照相机也称为线扫描照相机。

机床2在数控装置3的控制下使安装于主轴(省略图示)的工件W旋转，并且将安装于刀架(省略图示)的切削工具(省略图示)推碰到工件W而进行切削(旋削加工)。

如图2所示，数控装置3具备CPU10、存储器11、显示部12、输入部13、接口14、以及总线15。

CPU10是统一控制摄像系统1(参照图1)的处理器。该CPU10经由总线15连接于存储器11、显示部12、输入部13以及接口14。存储器11由ROM16、RAM17以及非易失性存储器18等构成。显示部12对操作者显示所需的信息。输入部13是用于输出各种指令、数据的键盘。接口14连接于外部存储介质、主计算机等而进行各种指令、数据的交换。

CPU10作为扫描率变更部20、图像处理部21、判断部22以及主轴转速变更部23等发挥功能。

扫描率变更部20将线传感器照相机4(参照图1)的扫描率S[μsec.]变更为与工件W(参照图1)的多个圆周面W1、W2的半径分别对应的值。具体而言，扫描率变更部20从存储于存储器11的程序取得多个圆周面W1、W2(参照图1)的半径(半径r[mm])、及机床2(参照图1)的主轴的转速n[rpm]。然后，扫描率变更部20计算多个圆周面W1、W2的周速V[mm/sec.]＝2πr×n/60，并且使用预先设定的线传感器照相机4(参照图1)的分辨率R[mm/pix]，计算扫描率S[μsec.]＝R×10⁶/V。

更详细而言，扫描率变更部20根据算出的多个圆周面W1、W2的各周速V计算可得到期望的高分辨率的扫描率S。由此，算出与圆周面W1对应的可得到期望的高分辨率的扫描率S1和与圆周面W2对应的可得到期望的高分辨率的扫描率S2。

然后，扫描率变更部20基于计算结果，将线传感器照相机4(参照图1)的扫描率S[μsec.]与各圆周面W1、W2分别对应地变更。此外，扫描率变更部20也可以不是从存储于存储器11的加工程序而是从由线传感器照相机4(参照图1)拍摄出的图像的数据的解析结果取得多个圆周面W1、W2(参照图1)的半径(半径r[mm])。具体而言，也可以是，基于线传感器照相机4的照相机坐标与机床2的机械坐标的已知的关系，从拍摄出的图像数据算出线传感器照相机4至工件W的各圆周面W1、W2及主轴的距离，并基于该算出的距离算出多个圆周面W1、W2的半径。

图像处理部21从由线传感器照相机4(参照图1)与多个圆周面W1、W2(参照图1)分别对应地拍摄出的多个图像P1、P2(参照图3)分别抽取与拍摄相应图像P1、P2(参照图3)的线传感器照相机4(参照图1)的扫描率S的值对应的半径的圆周面的部分，并且对所抽取的相应圆周面W1、W2的部分彼此进行合成，做成新的图像P3(参照图3)。

即，如图3所示，图像处理部21(参照图2)从以与圆周面W1(参照图1)对应的扫描率S[μsec.]拍摄出的图像P1抽取圆周面W1的部分P11，并且从以与圆周面W2(参照图2)对应的扫描率S[μsec.]拍摄出的图像P2抽取圆周面W2的部分P22。然后，图像处理部21(参照图2)对所抽取的圆周面W1的部分P11和所抽取的圆周面W2的部分P22进行合成，做成新的图像P3。由此，图像P3成为可与各圆周面W1、W2的半径分别对应地得到期望的高分辨率的图像P11与图像P22的组合，成为均匀的图像。

返回图2，判断部22比较扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]和线传感器照相机4(参照图1)可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]。并且，判断扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]是否为线传感器照相机4(参照图1)可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]以上。

另外，判断部22在判断为扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]不是线传感器照相机4(参照图1)可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]以上的情况下，进一步判断对应扫描率的部分是否处于加工中。此外，即使在判断部22判断为“不处于加工中”的情况下，未对应扫描率的部分也处于加工中，整个工件W处于加工中。

主轴转速变更部23在判断部22判断为未处于对工件W的加工中的情况下，设定机床2(参照图1)中的主轴的转速n[rpm]，以使线传感器照相机4(参照图1)的计算上的扫描率S[μsec.]为可设定的最小值Smin[μsec.]。

返回图1，线传感器照相机4从与机床2的主轴(省略图示)正交的方向D2以覆盖工件W的轴向D1整体的方式进行拍摄。具体而言，线传感器照相机4与多个圆周面W1、W2分别对应地以变更为与相应圆周面W1、W2的半径对应的值的扫描率S[μsec.]进行拍摄。由线传感器照相机4拍摄到的图像的数据经由照相机控制部5传送至数控装置3。

接下来，使用图4，对摄像系统1的动作进行说明。图4是表示摄像系统1的动作流的流程图。

如图4所示，首先，在步骤S11，开始机床2对工件W的切削。然后，进入步骤S12，通过扫描率变更部20取得工件W的正在被切削的部位的半径(半径r[mm])、及机床2的主轴的转速n[rpm]。如上所述地，工件W的半径可以从数控装置3的加工程序取得，也可以从由线传感器照相机4拍摄出图像算出而取得。

然后，进入步骤S13，通过扫描率变更部20算出工件W的正在被切削的部位的周速V[mm/sec.]。算出后，进入步骤S14，根据线传感器照相机4的期望的分辨率R[mm/pix]，计算与工件W的各圆周面W1、W2分别对应的扫描率S[μsec.]。

然后，进入步骤S15，通过判断部22判断扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]是否为线传感器照相机4可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]以上。该扫描率的最小值Smin根据线传感器照相机4的性能预先设定。

在步骤S15的判别为是(YES)的情况下，即，在扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]为线传感器照相机4可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]以上的情况下，进入步骤S16，通过扫描率变更部20将线传感器照相机4的扫描率S[μsec.]变更为计算出的值。变更后，进入步骤S20。

在步骤S15的判别为否(NO)的情况下，即，在扫描率变更部20计算出的扫描率S[μsec.]不是线传感器照相机4可设定的扫描率的最小值Smin[μsec.]以上的情况下，进入步骤S17，通过判断部22判断对应扫描率的部分是否处于加工中。

在步骤S17的判别为YES的情况下，即，在对应扫描率S的部分处于加工中的情况下，进入步骤S18，通过扫描率变更部20将线传感器照相机4的扫描率S[μsec.]变更为可设定的最小值Smin[μsec.]。变更后，进入步骤S20。

在步骤S17的判别为否(NO)的情况下，即，在对应扫描率S的部分未处于加工中的情况下，进入步骤S19，通过主轴转速变更部23设定机床2的主轴的转速n[rpm]，以使线传感器照相机4的计算上的扫描率S[μsec.]为可设定的最小值Smin[μsec.]。设定后，进入步骤S18，通过扫描率变更部20将线传感器照相机4的扫描率S[μsec.]变更为可设定的最小值Smin[μsec.]。变更后，进入步骤S20。

在步骤S20中，根据通过上述的各步骤而变更的线传感器照相机4的扫描率S[μsec.]执行线传感器照相机4的拍摄。拍摄后，进入步骤S21，通过图像处理部21从拍摄出的图像中执行加工部的抽取。具体而言，如上述地，从以与圆周面W1对应的扫描率S拍摄出的图像P1抽取圆周面W1的部分P11，并且从以与圆周面W2对应的扫描率S拍摄出的图像P2抽取圆周面W2的部分P22。抽取后，结束本处理。

此外，反复执行本处理。图像处理部21将所抽取的部分合成，做成新的图像。根据需要，由显示部12等显示、输出所作成的图像。

如以上那样，根据本实施方式的摄像系统1，即使处于工件W的加工中，也能够使用线传感器照相机取得均匀且高分辨率的图像。因此，即使处于工件W的加工中，也能够进行工件W的检查。另外，即使是具有半径不同的圆周面W1、W2的工件W，也能够以固定的期望的分辨率取得表面的图像，因此，能够在半径不同的多个部位进行比较。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式。另外，本实施方式记载的效果只是列举了根据本发明产生的最优选的效果，本发明的效果不限定于本实施方式记载的效果。

例如，在上述实施方式中，作为工件W的加工形状，采用了以沿主轴的轴向D1排列的方式具有半径不同的两个圆周面W1、W2的形状，但不限于此。也可以是以沿轴向D1排列的方式具有三个以上的半径不同的圆周面的加工形状，只要收敛于线传感器照相机4的拍摄范围内即可。

另外，在上述实施方式中，构成为将构成摄像系统1的作为扫描率变更部20、图像处理部21、判断部22以及主轴转速变更部23发挥功能的CPU10装入数控装置3，但不限于此。也可以装入数控装置3之外的上位控制装置。其它PC等。

Claims

1.一种摄像系统，其特征在于，具备：

线传感器照相机，其对以沿轴向排列的方式具有半径不同的多个圆周面且以上述轴为中心旋转的加工中的工件，从与上述轴正交的方向以上述沿轴向排列的工件整体收敛于一个图像内的方式进行拍摄；以及

扫描率变更部，其将上述线传感器照相机的扫描率变更为与上述多个圆周面的半径分别对应的值，

上述线传感器照相机与上述多个圆周面分别对应地以变更为与该圆周面的半径对应的值的上述扫描率进行拍摄，

具备图像处理部，在与上述多个圆周面分别对应地拍摄出的多个图像的各个中，包括与扫描率的值对应的半径的上述圆周面的部分和没有对应的上述圆周面的部分，该扫描率是拍摄该图像的上述线传感器照相机的扫描率，上述图像处理部从这些多个图像的各个中抽取与拍摄该图像的上述线传感器照相机的扫描率的值对应的半径的上述圆周面的部分，并且对所抽取的该圆周面的部分彼此进行合成。

2.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，

上述扫描速率变更部从加工程序取得上述多个圆周面的半径，将上述线传感器照相机的扫描速率变更为与上述取得的上述多个圆周面的半径分别对应的值。