CN116075393A - 控制装置、工业机械以及控制方法 - Google Patents

Abstract

相对位移确定部基于所述夹具及所述工具的位移的计测值确定夹具与工具的相对位移。位置判断部基于夹具及工具的位移的计测值，判断夹具及工具是否分别位于夹具校正点及工具校正点。位移修正部在判断为夹具及工具分别位于夹具校正点及工具校正点时，基于夹具校正点的拍摄图像及工具校正点的拍摄图像，对夹具及工具的位移的计测值进行修正。接触判断部基于与工具的挠曲有关的计测值，判断工具是否与工件接触。工具长度修正部基于判断为工具与工件接触时的相对位移，对工具长度数据进行修正。控制部基于相对位移、工件的形状及表示工具的长度的工具长度数据，生成用于对夹具或者工具进行控制的控制指令。

Description

控制装置、工业机械以及控制方法

技术领域

本公开涉及控制装置、工业机械以及控制方法。

本申请基于2020年9月16日在日本提出申请的特愿2020-155792号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

在专利文献1中公开了将工业机械的工具用作形状测定探头的技术。具体而言，在专利文献1中公开了如下技术：对工具赋予振动，在安装于工具的力传感器检测到该振动时，判断为工具与物体接触。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-159299号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了提高工业机械等机械加工工件的加工精度，期望一边进行工件的加工一边修正加工误差。

本公开的目的在于，提供能够一边进行工件的加工一边修正加工误差的控制装置、工业机械以及控制方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的第一方式，控制装置是具备支承工件的夹具以及对所述工件进行加工的工具的机械的控制装置，其中，所述控制装置具备：相对位移确定部，其基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，确定所述夹具与所述工具的相对位移；位置判断部，其基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，判断所述夹具及所述工具是否分别位于夹具校正点及工具校正点；位移修正部，其在判断为所述夹具及所述工具分别位于夹具校正点及工具校正点时，基于所述夹具校正点的拍摄图像及所述工具校正点的拍摄图像，对所述夹具及所述工具的位移的计测值进行修正；接触判断部，其基于与所述工具的挠曲有关的计测值，判断所述工具是否与所述工件接触；工具长度修正部，其基于判断为所述工具与所述工件接触时的所述相对位移，对表示所述工具的长度的工具长度数据进行修正；以及控制部，其基于所述相对位移、所述工件的形状、及所述工具长度数据，生成用于对所述夹具或者所述工具进行控制的控制指令。

发明效果

根据上述方式，控制装置能够一边进行工件的加工一边修正加工误差。

附图说明

图1是示出第一实施方式的加工中心的外观的立体图。

图2是示出第一实施方式的主轴头的结构的概要图。

图3是示出第一实施方式的控制装置的结构的概要框图。

图4是示出第一实施方式的控制装置的校准动作的流程图。

图5是示出由第一实施方式的控制装置进行的加工动作的流程图。

图6是示出基于拍摄图像的相对位移的修正动作时的校正点的位置与头标记的位置的关系的图。

图7是示出不进行相对位移的修正而控制为主轴头位于校正点的情况下的校正点的位置与头标记的位置的关系的图。

图8是示出转矩以及挠曲的计测值与刚性的计算值的关系的图表。

图9是示出工件的侧面加工的例子的图。

图10是示出侧面加工中的工件的加工误差的计测结果的图。

图11是示出至少一个实施方式的计算机的结构的概要框图。

具体实施方式

<第一实施方式>

《加工中心20的结构》

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。

图1是示出第一实施方式的加工中心20的外观的立体图。加工中心20具备基台21、柱22、工作台23、头相机31、工作台相机32、以及控制装置40。柱22以及工作台23设置于基台21的上表面。

柱22设置为能够沿与基台21的上表面平行地设定的X轴方向移动。在基台21上设置有X轴马达22M以及X轴编码器22E。X轴马达22M是用于使柱22沿着X轴移动的致动器。X轴马达22M的旋转通过未图示的滚珠丝杠机构转换为直线运动。X轴编码器22E计测柱22的移动量。

在柱22上安装有滑动件24。滑动件24配置于柱22的工作台23一侧的侧部，并且设置为能够沿与X轴以及Z轴正交的Y轴方向移动。在柱22上设置有Y轴马达24M以及Y轴编码器24E。Y轴马达24M是用于使滑动件24沿着Y轴移动的致动器。Y轴马达24M的旋转通过未图示的滚珠丝杠机构转换为直线运动。Y轴编码器24E计测滑动件24的移动量。

在滑动件24的工作台23一侧的表面安装有主轴头25。在主轴头25的上表面绘制有头标记25X。如图1所示，头标记25X例如由X记号表示。头标记25X的方式并不局限于X记号，只要能够确定中心位置和角度即可。主轴头25将主轴(spindle)26支承为能够绕与Z轴平行的旋转轴线旋转。需要说明的是，主轴头25自身不旋转。在主轴26上装配工具A。作为工具A的例子，可举出铣刀等。在主轴26上设置有用于使主轴26旋转的主轴马达26M。工具A由利用者安装于主轴26，且能够更换。

图2是示出第一实施方式的主轴头25的结构的概要图。在主轴头25上设置有计测主轴26的工具安装部分的位移的位移传感器26D、以及计测主轴26的转矩的转矩传感器26T。作为位移传感器26D的例子，可举出涡电流式位移传感器。位移传感器26D能够通过计测工具安装部分的位移来计测工具A的挠曲。需要说明的是，在其他实施方式中，也可以是，加工中心20不具备转矩传感器26T，而基于主轴马达26M的转矩指令值、电流值来确定主轴26的转矩。

工作台23设置为能够沿与基台21的上表面平行且与X轴正交的Z轴方向移动。在工作台23的上部安装有工件工作台27。工件工作台27是支承加工对象物即工件W的夹具。在工件工作台27的上表面绘制有工作台标记27X。如图1所示，工作台标记27X例如由X记号表示。工作台标记27X的方式并不局限于X记号，只要能够确定中心位置和角度即可。工作台标记27X也可以绘制于工作台23中的不设置工件W的部分。通过在不设置工件W的部分绘制工作台标记27X，能够在设置了工件W的状态下进行后述的校准。在基台21上设置有Z轴马达23M以及Z轴编码器23E。Z轴马达23M是用于使工作台23沿着Z轴移动的致动器。Z轴马达23M的旋转通过未图示的滚珠丝杠机构转换为直线运动。Z轴编码器23E计测工作台23的移动量。

头相机31设置为，在柱22以及滑动件24位于预先确定的校正点时，光轴通过主轴头25的头标记25X的中心。头相机31设置为光轴与Y轴平行。柱22应位于的校正点也称为柱校正点。滑动件24应位于的校正点也称为滑动件校正点。在柱22位于柱校正点、滑动件24位于滑动件校正点时，主轴头25位于工具校正点。

工作台相机32设置为，在工作台23位于预先确定的校正点时，光轴通过工件工作台27的工作台标记27X的中心。工作台相机32设置为光轴与Y轴平行。工作台23应位于的校正点也称为工作台校正点。在工作台23位于工作台校正点时，工件工作台27位于夹具校正点。

头相机31以及工作台相机32安装于相机夹具33。在相机夹具33上设置有用于安装头相机3I以及工作台相机32的孔。相机夹具33由例如陶瓷等几乎不产生热膨胀的材料构成。相机夹具33安装于将加工中心20覆盖的未图示的框体。

《控制装置40的结构》

图3是示出第一实施方式的控制装置40的结构的概要框图。控制装置40基于加工中心20的计测数据来控制加工中心20的各种致动器。

控制装置40具备数据取得部41、形状存储部42、参数存储部43、位置判断部44、位移修正部45、相对位移确定部46、刚性计算部47、接触判断部48、工具长度修正部49、切入量决定部50、模型生成部51、误差确定部52、控制部53、完成形态生成部54、显示控制部55。

数据取得部41从加工中心20的各种传感器取得计测数据。具体而言，数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E、Y轴编码器24E、位移传感器26D以及转矩传感器26T取得计测数据。另外，数据取得部41从头相机31以及工作台相机32取得图像数据。

形状存储部42存储表示工件W的目标形状的三维数据即目标形状数据、表示工件W的初期形状的三维数据即初期形状数据、以及表示工件W的加工后的形状的三维数据即加工形状数据。目标形状数据以及初期形状数据预先由加工中心20的利用者输入。加工形状数据的初期值与初期形状数据相同。

参数存储部43存储在由控制部53进行的对加工中心20的控制中使用的参数。具体而言，参数存储部43存储相对位移偏移、工具长度、状态模型。相对位移偏移是根据编码器的计测数据求出的针对主轴头25与工件工作台27的相对位移的修正值。相对位移不仅包括平行移动量，也可以包括旋转角。相对位移也可以通过头标记25X的中心点与工作台标记27X的中心点的距离的X轴成分以及Z轴成分来表示。旋转角也可以通过从头标记25X的中心点向头标记25X的特征点(例如，X记号的右上的突出部)延伸的直线、与从工作台标记27X的中心点向工作台标记27X的特征点延伸的直线所成的角来表示。工具长度是安装于主轴26的工具A的长度。状态模型是预测根据工件W的加工中的加工中心20的状态而产生的加工误差的函数。作为加工中的加工中心20的状态的例子，可举出工具A的挠曲、主轴26的转矩的变化等。

位置判断部44基于数据取得部41取得的X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E的计测数据，判断主轴头25以及工件工作台27是否在计算上位于规定的校正点。需要说明的是，即使在计算上判断为主轴头25以及工件工作台27正好位于校正点，也有可能由于编码器的计测误差等而实际上主轴头25以及工件工作台27的位置与校正点不一致。在该情况下，主轴头25以及工件工作台27也至少位于校正点的附近。附近是指头标记25X以及工作台标记27X分别位于头相机31以及工作台相机32的拍摄范围内的范围。

位移修正部45基于头相机31以及工作台相机32的图像数据，使主轴头25以及工件工作台27移动至校正点。位移修正部45基于使主轴头25以及工件工作台27位于校正点时的X轴编码器22E、Z轴编码器23E、Y轴编码器24E的值，对参数存储部43存储的相对位移偏移进行更新。

相对位移确定部46基于X轴编码器22E、Z轴编码器23E及Y轴编码器24E的计测数据、以及参数存储部43存储的相对位移偏移，确定主轴头25与工件工作台27的相对位移。例如，相对位移确定部46确定以工件工作台27的上表面的中央的点为基准时的主轴头25的位置。

刚性计算部47基于位移传感器26D以及转矩传感器26T的计测数据，计算工具A的刚性。具体而言，根据以下的式(1)来计算刚性K。

[式1]

T是转矩传感器26T的计测值。ε是位移传感器26D的计测值。需要说明的是，在工具A没有挠曲的情况下，ε理论上取零。δ是预先确定的微小值。微小值δ设定为，在挠曲ε为零的情况下也能够得到刚性K的解。sign(ε)是表示挠曲ε的符号的函数。

接触判断部48基于刚性计算部47计算出的刚性的值，判断工具A是否与工件W接触。在工具A未与工件W接触时，工具A的挠曲ε为零，因此通过式(1)计算的刚性的值发散。另一方面，若工具A与工件W接触，则工具A的挠曲ε不为零，通过式(1)计算的刚性的值收敛。因此，接触判断部48在刚性计算部47计算出的刚性的值从发散状态起收敛时，判断为工具A与工件W接触。

工具长度修正部49基于判断为工具A与工件W接触时的主轴头25与工件工作台27的相对位移、以及形状存储部42存储的初期形状数据，确定工具长度。具体而言，工具长度修正部49通过以下的步骤来确定工具长度。工具长度修正部49基于主轴头25与工件工作台27的相对位移中的X轴以及Y轴成分的值，求出工件W与工具A正对的点的高度(Z轴的值)。工具长度修正部49通过从主轴头25与工件工作台27的相对位移中的Z轴成分的值减去工件W与工具A正对的点的高度来确定工具长度。

切入量决定部50基于相对位移确定部46确定的主轴头25与工件工作台27的相对位移、以及形状存储部42存储的目标形状数据，计算工件W的切入量。

模型生成部51基于切入量决定部50计算出的切入量、以及位移传感器26D及转矩传感器26T的计测数据，对参数存储部43存储的状态模型进行更新。具体而言，模型生成部51以输出表示工具A的挠曲相对于切入量的变化量的挠曲对切入增益、以及表示主轴26的转矩相对于切入量的变化量的转矩对切入增益的方式，更新状态模型。状态模型例如通过卡尔曼滤波器来实现。

误差确定部52通过将切入量决定部50计算出的切入量代入参数存储部43存储的状态模型，确定因切入量决定部50计算的切入量下的指示产生的工具A的挠曲以及主轴26的转矩的误差。

控制部53以抵消由误差确定部52计算出的误差的方式对切入量决定部50决定的切入量进行修正，并基于参数存储部43存储的工具长度生成各致动器的控制信号。

完成形态生成部54基于X轴编码器22E、Z轴编码器23E、Y轴编码器24E、位移传感器26D以及转矩传感器26T的计测数据，生成表示加工对象的工件W的形状的三维数据。

显示控制部55将生成的三维数据输出至显示器等。

《控制装置40的动作》

图4是示出第一实施方式的控制装置40的校准动作的流程图。在图1所示的例子中，在不设置工件W的部分绘制有工作台标记27X，且在与工具A的安装位置不同的部分绘制有头标记25X。由此，控制装置40能够在设置了工具A以及工件W的状态下、即在加工之前进行校准。另一方面，在设置工件W的部分绘制有工作台标记27X的情况下，在工作台23上未设置工件W的状态下进行校准，且在校准后在工作台23上设置工件W。

在加工中心20起动时，数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E取得计测数据(步骤S1)。位置判断部44基于在步骤S1中取得的计测数据，判断主轴头25以及工件工作台27是否位于规定的校正点的附近(步骤S2)。即，位置判断部44判断X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E的值是否表示校正点的位置。在主轴头25以及工件工作台27不位于规定的校正点的附近的情况下(步骤S2：否)，控制部53基于在步骤S1中取得的计测数据，以主轴头25以及工件工作台27位于规定的校正点的方式对X轴马达22M、Z轴马达23M以及Y轴马达24M进行控制(步骤S3)。之后，控制装置40将处理返回至步骤S1。

在主轴头25以及工件工作台27位于规定的校正点的附近的情况下(步骤S2：是)，数据取得部41从头相机31以及工作台相机32取得图像数据(步骤S4)。位移修正部45判断在步骤S4中取得的图像数据中显现的头标记25X以及工作台标记27X是否以规定的大小显现于图像数据的规定位置(例如图像中央)(步骤S5)。即，位移修正部45预先存储有主轴头25以及工件工作台27位于校正点时的头标记25X以及工作台标记27X的形状，判断图像数据中显现的头标记25X以及工作台标记27X是否与该形状一致。在头标记25X或者工作台标记27X未在规定位置且以规定的大小显现的情况下(步骤S5：否)，控制部53以形状的误差变小的方式对X轴马达22M、Z轴马达23M以及Y轴马达24M进行控制(步骤S6)。接着，控制装置40将处理返回至步骤S4。

另一方面，在头标记25X以及工作台标记27X在规定位置且以规定的大小显现的情况下(步骤S5：是)，数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E取得计测数据(步骤S7)。位移修正部45将作为校正点的位置设定的X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E的值与在步骤S7中取得的计测数据的差量计算为相对位移偏移，并使其存储于参数存储部43(步骤S8)。由此，控制装置40能够高速地进行主轴头25与工件工作台27的相对位移的校准。

图5是示出由第一实施方式的控制装置40进行的加工动作的流程图。

在加工中心20的校准结束时，控制装置40开始工件W的加工。作业者直至加工开始前，使形状存储部42存储初期形状数据以及目标形状数据。

在控制装置40开始加工时，数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E以及Y轴编码器24E取得计测数据(步骤S21)。相对位移确定部46基于所取得的计测数据以及参数存储部43存储的相对位移偏移，确定主轴头25与工件工作台27的相对位移(步骤S22)。控制部53基于目标形状数据来决定工件W的加工开始点，并基于在步骤S22中确定的相对位移，以工具A与工件W的加工开始点正对的方式对X轴马达22M以及Y轴马达24M进行控制(步骤S23)。

接下来，控制部53以工具A向工件W接近规定量的方式对Z轴马达23M进行控制(步骤S24)。数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E、Y轴编码器24E、位移传感器26D以及转矩传感器26T取得计测数据(步骤S25)。相对位移确定部46确定主轴头25与工件工作台27的相对位移(步骤S26)。刚性计算部47基于在步骤S25中取得的位移传感器26D以及转矩传感器26T的计测数据，计算工具A的刚性(步骤S27)。接触判断部48判断在步骤S27中计算出的刚性的值是否发散(步骤S28)。

在刚性的值发散的情况下(步骤S28：是)，控制装置40将处理返回至步骤S24。另一方面，在刚性的值不发散的情况下(步骤S28：否)，工具长度修正部49基于在步骤S26中计算出的相对位移以及形状存储部42存储的初期形状数据来确定工具长度(步骤S29)，并更新参数存储部43存储的工具长度。

接下来，切入量决定部50基于相对位移确定部46确定的主轴头25与工件工作台27的相对位移、以及形状存储部42存储的目标形状数据，计算工件W的切入量(步骤S30)。数据取得部41从X轴编码器22E、Z轴编码器23E、Y轴编码器24E、位移传感器26D以及转矩传感器26T取得计测数据(步骤S31)。模型生成部51基于在步骤S30中计算出的切入量、以及位移传感器26D及转矩传感器26T的计测数据，生成状态模型(步骤S32)。即，模型生成部51以输出表示工具A的挠曲相对于切入量的变化量的挠曲对切入增益、以及表示主轴26的转矩相对于切入量的变化量的转矩对切入增益的方式，生成状态模型。误差确定部52通过将在步骤S30中计算出的切入量代入参数存储部43存储的状态模型，确定由于在步骤S30中计算出的切入量下的指示而产生的工具A的挠曲以及主轴26的转矩的误差(步骤S33)。即，误差确定部52通过将切入量乘以根据状态模型求出的挠曲对切入量增益，来计算工具A的挠曲量。另外，误差确定部52通过将切入量乘以根据状态模型求出的转矩对切入量增益，来计算主轴26的转矩。并且，误差确定部52能够通过对基于状态模型的计算值与计测值进行比较来确定各自的误差。根据这些误差，可获知所指示的切入量与实际的切入量的差量、即加工误差。

控制部53基于在步骤S30中计算出的切入量以及在步骤S33中计算出的误差对切入量进行修正，并基于参数存储部43存储的工具长度对各致动器进行控制(步骤S34)。完成形态生成部54基于在步骤S31中取得的计测数据，更新加工形状数据(步骤S35)。

控制部53判断工件W的加工是否结束(步骤S36)。在工件W的加工未结束的情况下(步骤S36：否)，控制装置40将处理返回至步骤S30。另一方面，在工件W的加工已结束的情况下(步骤S36：是)，显示控制部55计算形状存储部42存储的加工形状数据与目标形状数据的差量(步骤S37)。显示控制部55在加工形状数据的表面映射与在步骤S37中计算出的差量对应的颜色，并绘制加工形状数据，从而生成显示图像(步骤S38)。显示控制部55将显示图像输出至显示器(步骤S39)。与差量对应的颜色例如可以用红色表示切削不充分的部分、用蓝色表示切削过度的部分、并用差量大小的灰度来表示。

由此，控制装置40能够一边进行工件W的加工一边修正加工误差，而且能够使作业者视觉地识别完成品与目标形状的差量。

《作用·效果》

这样，第一实施方式的控制装置40基于主轴头25与工件工作台27的相对位移、以及与工具的挠曲有关的计测值来修正工具长度数据。即，控制装置40在工件W的加工时，能够检知工件W与工具A的接触，并基于此来修正工具长度数据。由此，控制装置40能够一边进行工件W的加工一边修正工具长度引起的加工误差。

第一实施方式的控制装置40基于工具A的转矩以及工具A的挠曲来计算刚性，并基于该计算值判断工具A与工件W的接触。图8是示出转矩以及挠曲的计测值与刚性的计算值的关系的图表。如图8所示，从工件W与工具A接触起至工具A的转矩以及工具A的挠曲的计测值显著产生变化为止，产生延迟。例如，在图8所示的例子中，在时刻T0，工件W与工具A接触。工具A的转矩以及工具A的挠曲的计测值由于工件W与工具A的接触而变化，从工件W与工具A的接触起经过时间t1后成为稳定状态。换句话说，至工具A的转矩以及工具A的挠曲的计测值显著产生变化为止，从工件W与工具A的接触起产生时间t1的延迟。相对于此，刚性的计算值从工件W与工具A的接触起经过时间t2收敛。如图8所示，可知时间t2显著比时间t1短。具体而言，时间t2为时间t1的大约五分之一。由此可知，刚性的计算值针对工件W与工具A的接触的灵敏度高。因此，第一实施方式的控制装置40通过使用刚性的计算值，能够无延迟地进行接触判断。

第一实施方式的控制装置40基于在主轴头25以及工件工作台27位于规定的校正点时由头相机31以及工作台相机32拍摄到的图像，对主轴头25和工件工作台27的相对位移进行修正。由此，控制装置40能够修正编码器的计测误差。图6是示出基于拍摄图像的相对位移的修正动作时的、校正点的位置与头标记25X的位置的关系的图。图7是示出不进行相对位移的修正而控制为主轴头25位于校正点时的、校正点的位置与头标记25X的位置的关系的图。如图7所示，在不进行工具的位置的修正而根据由目标形状数据生成的NC(Numerical Control)数据进行加工控制的情况下，由于热、重力导致的位移等的影响，工具的位置的误差原样地表示为加工误差。

需要说明的是，头相机31和工作台相机32的相对位移通过相机夹具33而固定。因此，通过使用头相机31以及工作台相机32拍摄的图像作为参考来修正主轴头25和工件工作台27的相对位移，能够减少加工误差。需要说明的是，第一实施方式的控制装置40通过以头标记25X以及工作台标记27X在拍摄图像中以规定形状显现的方式使致动器驱动，由此来进行相对位移的修正。因此，无需进行头相机31以及工作台相机32的精密的校准便能够进行主轴头25和工件工作台27的相对位移的修正。需要说明的是，在其他实施方式中，也可以通过预先精密地设定头相机31以及工作台相机32的位置，从而位移修正部45根据拍摄图像中的头标记25X和工作台标记27X的偏离量来计算相对位移偏移。另外，控制装置40通过使用图像对主轴头25和工件工作台27的相对位移进行修正，从而不仅能够修正相对的平行移动量，还能够修正旋转角即相对的姿态的偏离。

第一实施方式的控制装置40生成基于加工中心20的计测值以及切入量来计算加工中心20的状态的状态模型，并基于该状态模型而根据切入量确定控制误差。由此，控制装置40能够一边进行工件W的加工一边修正控制误差。需要说明的是，工具A的前端部分在工件W的加工中由于火花、切屑以及冷却剂的存在而无法由相机等观察，但根据本实施方式的控制装置40，无论有无它们的存在，均能够识别工具A的前端的状态。图9是示出工件W的侧面加工的例子的图。根据图9，加工中心20利用工具A对沿着Y轴的工件W的侧面进行加工。此时，工具A由于与工件W的侧面的接触而向X轴方向挠曲。图10是示出侧面加工中的工件的加工误差的计测结果的图。如图10所示，可知在侧面加工时根据状态模型确定的加工误差与在侧面加工后使用三维测定机计测出的加工误差几乎一致。换句话说，根据本实施方式，控制装置40无需通过后续工序进行加工误差的计测便能够高精度地提示加工误差。

<其他实施方式>

以上，参照附图对一实施方式进行了详细说明，但具体结构并不局限于上述方式，而能够进行各种设计变更等。即，在其他实施方式中，也可以适当变更上述处理的顺序。另外，也可以并行地执行一部分处理。

上述的实施方式的控制装置40既可以由单独的计算机构成，也可以将控制装置40的结构分开地配置于多个计算机、并通过多个计算机相互配合而作为控制装置40发挥功能。此时，也可以是，构成控制装置40的一部分计算机搭载于加工中心20的内部，其他计算机设置于加工中心20的外部。

上述的实施方式的控制装置40对加工中心20进行控制，但并不局限于此。例如，其他实施方式的控制装置40也可以对磨床、铣床、车床、钻床等其他工作机械进行控制。

在上述的实施方式中，通过涡电流型的位移传感器26D来检测工具A的挠曲，但并不局限于此。例如，在其他实施方式中，也可以通过安装于主轴26的多个应变传感器、加速度传感器来检测工具A的挠曲。

在上述的实施方式中，头标记25X绘制于主轴头25的上表面，头相机31设置于主轴头25的上方，但并不局限于此。例如，也可以是，头标记25X绘制于主轴头25的侧面，头相机31设置于主轴头25的侧方。同样地，也可以是，工作台标记27X绘制于工作台23的侧面，工作台相机32设置于工作台23的侧方。另外，在其他实施方式中，也可以具备多个头相机31以及工作台相机32，控制装置40基于各相机拍摄的图像来进行校准。

<计算机结构>

图11是示出至少一个实施方式的计算机的结构的概要框图。

计算机100具备处理器101、主存储器102、储存器103、接口104。

上述的控制装置40安装于计算机100。并且，上述的各处理部的动作以程序的形式存储于储存器103。处理器101从储存器103读取程序并将其展开于主存储器102，根据该程序执行上述处理。另外，处理器101根据程序，在主存储器102中确保与上述的各存储部对应的存储区域。作为处理器101的例子，可举出CPU(Central Processing Unit)、GPU(GraphicProcessing Unit)、微处理器等。

程序也可以是用于实现使计算机100发挥的功能的一部分的程序。例如，程序也可以是通过与已存储于储存器的其他程序的组合、或者与安装于其他装置的其他程序的组合来发挥功能的程序。需要说明的是，在其他实施方式中，计算机100也可以除了上述结构之外或者取代上述结构而具备PLD(Programmable Logic Device)等定制LSI(Large ScaleIntegrated Circuit)。作为PLD的例子，可举出PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)。在该情况下，由处理器101实现的功能的一部分或者全部也可以由该集成电路来实现。这样的集成电路也包含于处理器的一例。

作为储存器103的例子，可举出磁盘、磁光盘、光盘、半导体存储器等。储存器103既可以是与计算机100的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口104或者通信线路与计算机100连接的外部介质。另外，也可以是，在通过通信线路向计算机100分发该程序的情况下，接受了分发的计算机100将该程序展开于主存储器102并执行上述处理。在至少一个实施方式中，储存器103是非易失性的有形存储介质。

另外，该程序也可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。而且，该程序也可以是通过与已存储于储存器103的其他程序的组合来实现前述的功能的程序、所谓的差分文件(差分程序)。

工业实用性

根据上述实施方式的控制装置，能够一边进行工件的加工一边修正加工误差。

附图标记说明：

100…计算机；101…处理器；102…主存储器；103…储存器；104…接口；20…加工中心；21…基台；22…柱；22E…X轴编码器；22M…X轴马达；23…工作台；23E…Z轴编码器；23M…Z轴马达；24…滑动件；24E…Y轴编码器；24M…Y轴马达；25…主轴头；25X…头标记；26…主轴；26D…位移传感器；26M…主轴马达；26T…转矩传感器；27…工件工作台；27X…工作台标记；31…头相机；32…工作台相机；33…相机夹具；40…控制装置；41…数据取得部；42…形状存储部；43…参数存储部；44…位置判断部；45…位移修正部；46…相对位移确定部；47…刚性计算部；48…接触判断部；49…工具长度修正部；50…切入量决定部；51…模型生成部；52…误差确定部；53…控制部；54…完成形态生成部；55…显示控制部；A…工具；W…工件。

Claims (6)

1.一种控制装置，其是具备支承工件的夹具以及对所述工件进行加工的工具的机械的控制装置，其中，

所述控制装置具备：

相对位移确定部，其基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，确定所述夹具与所述工具的相对位移；

位置判断部，其基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，判断所述夹具及所述工具是否分别位于夹具校正点及工具校正点；

位移修正部，其在判断为所述夹具及所述工具分别位于夹具校正点及工具校正点时，基于所述夹具校正点的拍摄图像及所述工具校正点的拍摄图像，对所述夹具及所述工具的位移的计测值进行修正；

接触判断部，其基于与所述工具的挠曲有关的计测值，判断所述工具是否与所述工件接触；

工具长度修正部，其基于判断为所述工具与所述工件接触时的所述相对位移，对表示所述工具的长度的工具长度数据进行修正；以及

控制部，其基于所述相对位移、所述工件的形状以及所述工具长度数据，生成用于对所述夹具或者所述工具进行控制的控制指令。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备刚性计算部，所述刚性计算部基于所述工具的转矩以及与所述工具的挠曲有关的计测值，计算所述工具的刚性，

所述接触判断部在所述刚性的计算值收敛时，判断为所述工具与所述工件接触。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备：

模型生成部，其基于与所述机械有关的计测值及所述控制指令，生成计算所述机械的状态的状态模型；以及

误差确定部，其通过将与所述机械有关的计测值及所述控制指令输入所述状态模型来确定控制误差。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备完成形态生成部，所述完成形态生成部基于所述控制误差，生成表示通过所述控制指令加工出的所述工件的形状的三维数据，

所述控制部基于表示目标形状的目标数据，生成所述控制指令。

5.一种工业机械，其中，

所述工业机械具备：

夹具，其支承工件；

工具，其对所述工件进行加工；以及

权利要求1至4中任一项所述的控制装置。

6.一种控制方法，其是具备支承工件的夹具以及对所述工件进行加工的工具的机械的控制方法，其中，

所述控制方法包括如下步骤：

基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，确定所述夹具与所述工具的相对位移；

基于所述夹具及所述工具的位移的计测值，判断所述夹具及所述工具是否分别位于夹具校正点及工具校正点；

在判断为所述夹具及所述工具分别位于夹具校正点及工具校正点时，基于所述夹具校正点的拍摄图像及所述工具校正点的拍摄图像，对所述夹具及所述工具的位移的计测值进行修正；

基于与所述工具的挠曲有关的计测值，判断所述工具是否与所述工件接触；

基于判断为所述工具与所述工件接触时的所述相对位移，对表示所述工具的长度的工具长度数据进行修正；以及

基于所述相对位移、所述工件的形状以及所述工具长度数据，生成用于对所述夹具或者所述工具进行控制的控制指令。

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