DE102009029061A1

DE102009029061A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung

Info

Publication number: DE102009029061A1
Application number: DE102009029061A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Yamatokoriyama-shi Mori; Xiaodong Davis Tian; Bingyan Davis Zhao; Makoto Davis Fujishima; Zhe Davis Jin
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2010-03-11
Also published as: US8180476B2; US20100063617A1; JP2010058264A; JP5465957B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung und ein Verfahren zum Prüfen, ob ein an einer Werkzeugmaschine und einer Werkstückhalterung befestigtes Werkstück verrutscht ist, bereit. Eine Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung weist Folgendes auf: eine tatsächliche CCD-Kamera zum Abbilden eines auf einer Werkzeugmaschine fixierten Werkstücks und einer Werkstückhalterung und zum Erzeugen tatsächlicher zweidimensionaler Bilddaten davon; einen Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilddaten zum Erzeugen virtueller zweidimensionaler Bilddaten des Werkstücks und der Werkstückhalterung basierend auf Daten über dreidimensionale Modelle des Werkstücks und der Werkstückhalterung; einen Vergleichsabschnitt zum Vergleichen der tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und der virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die von der tatsächlichen CCD-Kamera bzw. dem Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt werden, und zum Feststellen, ob diese übereinstimmen, indem die dem Werkstück und der Werkstückhalterung entsprechenden Abschnitte in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild und den virtuellen zweidimensionalen Bildern des Werkstücks und der Werkstückhalterung verglichen werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung zum Prüfen, ob ein Werkstück oder eine Werkstückhalterung, die an einer Werkzeugmaschine befestigt sind, verrutscht sind, oder ob durch die Bearbeitung an einem zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks eine vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet worden ist.
Stand der Technik
In den letzten Jahren ist auf dem Feld der Bearbeitungsverfahren die Automatisierung zur Arbeitszeitersparnis und Produktivitätssteigerung vorangeschritten. Als Werkzeugmaschine, bei welcher eine Automatisierung erzielt worden ist, wie etwa automatische Steuerung durch ein NC-Programm, automatischer Werkzeugwechsel durch einen Werkzeugwechsler oder automatischer Palettenwechsel durch einen Palettenwechsler, ist herkömmlich beispielsweise die in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 2006-326740 offenbarte Werkzeugmaschine bekannt.
Bei dieser Werkzeugmaschine wird an dem Werkstück auf der Palette eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen ausgeführt, wobei die Werkzeuge von dem Werkzeugwechsler gewechselt werden. Wenn die Bearbeitung des Werkstücks abgeschlossen ist, wird die Palette, auf welcher das bearbeitete Werkstück platziert ist, von dem Palettenwechsler gegen eine andere Palette ausgewechselt, auf welcher ein nicht bearbeitetes Werkstück platziert ist, und dann wird an dem nicht bearbeiteten Werkstück eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen ausgeführt. Somit werden nacheinander eine vorbestimmte Anzahl von Werkstücken bearbeitet.
Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei solchen automatisierten Werkzeugmaschinen übernimmt jedoch typischerweise ein Bediener die Verantwortung für mehrere Werkzeugmaschinen. Daher wird der Bearbeitungszustand des Werkstücks in den einzelnen Werkzeugmaschinen tendenziell nicht angemessen überwacht, wodurch es für den Bediener schwierig ist, ein Problem, das während der Bearbeitung von Werkstücken auftritt, sofort zu erkennen.
Wenn zum Beispiel beim Werkzeugwechsel durch den Werkzeugwechsler ein Werkzeug nicht richtig befestigt wird oder ein falsches Werkzeug befestigt wird, oder wenn ein Werkzeug bei der Bearbeitung beschädigt wird, dann entsteht das Problem, dass das Werkstück nicht zu einer vorbestimmten Form verarbeitet werden kann, und das Werkzeug mit dem Werkstück oder der Werkzeugmaschinenkonstruktion interferiert.
Wenn sich darüber hinaus eine Werkstückhalterung zur Befestigung eines Werkstücks während der Bearbeitung des Werkstücks lockert und das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht, kann nicht nur das Werkstück nicht zu einer vorbestimmten Form bearbeitet werden, sondern die Werkstückhalterung oder das von der Werkstückhalterung gelöste Werkstück können auch schwere Unfälle auslösen.
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehenden Umstände, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung bereitzustellen, die dazu in der Lage sind, Probleme bei der Bearbeitung von Werkstücken zu verhindern, ohne dass der Bediener sich dessen bewusst ist, indem sie prüfen, ob ein Werkstück oder eine Werkstückhalterung, die an einer Werkzeugmaschine befestigt sind, verrutscht ist, oder ob durch die Bearbeitung an einem zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks eine vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet worden ist.
Lösung der Aufgabe
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren zur Bearbeitungszustandsprüfung, welches dazu vorgesehen ist, bei einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines zu bearbeitenden Abschnitts eines von einer Werkstückhalterung fixierten Werkstücks zum Ausbilden einer vordefinierten Bearbeitungsform an dem Werkstück zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist oder ob die vordefinierte Bearbeitungsform durch die Bearbeitung ausgebildet worden ist, wobei das Verfahren zur Bearbeitungszustandsprüfung Folgendes umfasst:
einen Schritt zum Erzeugen tatsächlicher Bilder, bei welchem ein vorbearbeitetes Werkstück, ein Werkstück, an welchem die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet ist, oder die Werkstückhalterung, welche an der Werkzeugmaschine fixiert sind, mit Hilfe eines Mittels zum tatsächlichen Abbilden von einem vorbestimmten Betrachterstandpunkt aus abgebildet und tatsächliche zweidimensionale Bilddaten davon erzeugt werden;
einen Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder, bei welchem basierend auf Daten über ein dreidimensionales Modell des Werkstücks oder der Werkstückhalterung virtuelle zweidimensionale Bilddaten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks erzeugt werden, wobei bei dem Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder: ein dreidimensionaler Raum virtuell eingestellt wird, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks einschließlich der Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks ohne die Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell der Werkstückhalterung oder ein dreidimensionales Modell der Bearbeitungsform des Werkstücks in dem virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet wird und gleichzeitig Abbildungsmittel mit derselben Bedingung wie die Bedingung der Mittel zum tatsächlichen Abbilden virtuell eingestellt und angeordnet werden und anschließend virtuelle zweidimensionale Bilddaten erzeugt werden, von denen angenommen wird, dass sie geliefert werden, wenn das Werkstück, die Werkstückhalterung oder die Bearbeitungsform des Werkstücks von den Mitteln zum virtuellen Abbilden von demselben Betrachterstandpunkt aus wie dem Betrachterstandpunkt der Mittel zum tatsächlichen Abbilden abgebildet werden; und
einen Vergleichsschritt zum Vergleichen der tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und der virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die in dem Schritt zum Erzeugen tatsächlicher Bilder bzw. dem Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt wurden, welcher den Abschnitt in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild, der dem Werkstück, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht, und das virtuelle zweidimensionale Bild des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks vergleicht und feststellt, ob sie übereinstimmen.
Zur korrekten Ausführung dieses Verfahrens zur Bearbeitungszustandsprüfung eignet sich die nachfolgend beschriebene Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung.
Die Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung weist Folgendes auf:
Mittel zum tatsächlichen Abbilden, welche dazu vorgesehen sind, ein vorbearbeitetes Werkstück, ein Werkstück, an welchem eine vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet ist, oder eine Werkstückhalterung, welche an der Werkzeugmaschine fixiert sind, von einem vorbestimmten Betrachterstandpunkt aus abzubilden und tatsächliche zweidimensionale Bilddaten davon zu erzeugen;
Mittel zum Speichern von Modelldaten, welche dazu vorgesehen sind, Daten über ein dreidimensionales Modell des Werkstücks oder der Werkstückhalterung zu speichern;
Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder, welche dazu vorgesehen sind, basierend auf den in dem Mittel zum Speichern von Modelldaten gespeicherten Modelldaten virtuelle zweidimensionale Bilddaten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks zu erzeugen, wobei in dem Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder: ein dreidimensionaler Raum virtuell eingestellt wird, das dreidimensionale Modell des Werkstücks einschließlich der Bearbeitungsform, das dreidimensionale Modell des Werkstücks ohne die Bearbeitungsform, das dreidimensionale Modell der Werkstückhalterung oder das dreidimensionale Modell der Bearbeitungsform des Werkstücks in dem virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet wird und gleichzeitig Abbildungsmittel mit derselben Bedingung wie die Bedingung der Mittel zum tatsächlichen Abbilden virtuell eingestellt und angeordnet werden und anschließend virtuelle zweidimensionale Bilddaten erzeugt werden, von denen angenommen wird, dass sie geliefert werden, wenn das Werkstück, die Werkstückhalterung oder die Bearbeitungsform des Werkstücks von den Mitteln zum virtuellen Abbilden von demselben Betrachterstandpunkt aus wie dem Betrachterstandpunkt der Mittel zum tatsächlichen Abbilden abgebildet werden; und
Vergleichsmittel, welche dazu vorgesehen sind, die tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und die virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die von dem Mittel zum Erzeugen tatsächlicher Bilder bzw. dem Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt wurden, zu vergleichen, wobei die Vergleichsmittel dazu vorgesehen sind, den Abschnitt in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild, der dem Werkstück, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht, und das virtuelle zweidimensionale Bild des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks zu vergleichen und festzustellen, ob sie übereinstimmen.
Gemäß dieser Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung bildet als Erstes das Mittel zum tatsächlichen Abbilden ein vorbearbeitetes (unbearbeitetes) Werkstück, ein Werkstück, an welchem eine vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet ist, oder die Werkstückhalterung, welche an der Werkzeugmaschine fixiert sind, von einem vorbestimmten Betrachterstandpunkt aus ab und erzeugt tatsächliche zweidimensionale Bilddaten davon. Gleichzeitig erzeugt das Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder basierend auf den in den Mitteln zum Speichern der Modelldaten gespeicherten Modelldaten virtuelle zweidimensionale Bilddaten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks.
Bei diesen virtuellen zweidimensionalen Bilddaten handelt es sich um Bilddaten, bei denen angenommen wird, dass sie wie folgt geliefert werden: Ein dreidimensionaler Raum wird virtuell eingestellt, das dreidimensionale Modell des Werkstücks einschließlich der Bearbeitungsform, das dreidimensionale Modell des Werkstücks ohne die Bearbeitungsform, das dreidimensionale Modell der Werkstückhalterung oder das dreidimensionale Modell der Bearbeitungsform des Werkstücks wird in dem virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet und gleichzeitig werden Abbildungsmittel mit derselben Bedingung wie der Bedingung der Mittel zum tatsächlichen Abbilden (zum Beispiel denselben Kameraparametern) virtuell eingestellt und angeordnet, und das Werkstück, die Werkstückhalterung oder die Bearbeitungsform des Werkstücks werden von den Mitteln zum virtuellen Abbilden von demselben Betrachterstandpunkt aus wie dem Betrachterstandpunkt der Mittel zum tatsächlichen Abbilden abgebildet.
Nachdem die tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und die virtuellen zweidimensionalen Bilddaten von den Mitteln zum tatsächlichen Abbilden bzw. den Mitteln zum virtuellen Abbilden erzeugt worden sind, werden die erzeugten tatsächlichen und virtuellen zweidimensionalen Bilddaten von den Vergleichsmitteln miteinander verglichen.
Insbesondere wird der Abschnitt, der dem Werkstück, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild entspricht, mit dem virtuellen zweidimensionalen Bild des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks verglichen, und es wird festgestellt, ob sie übereinstimmen.
Ob sie übereinstimmen, kann beispielsweise festgestellt werden, indem geprüft wird, ob die Intensitätswerte der einzelnen Pixel in den tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und die Intensitätswerte der einzelnen Pixel in den virtuellen zweidimensionalen Bilddaten identisch sind. Alternativ hierzu kann festgestellt werden, ob sie übereinstimmen, indem jeweils eine Kante des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks aus den tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und den virtuellen zweidimensionalen Bilddaten extrahiert und anschließend geprüft wird, ob die Positionen und Längen der extrahierten Kanten gleich sind.
Wenn festgestellt wird, dass sie übereinstimmen, wird bestätigt, dass das Werkstück oder die Werkstückhalterung, die an einer Werkzeugmaschine befestigt sind, nicht verrutscht sind, oder dass durch die Bearbeitung an dem zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet worden ist. Wenn dagegen festgestellt wird, dass sie nicht übereinstimmen, wird bestätigt, dass das Werkstück oder die Werkstückhalterung, die an einer Werkzeugmaschine befestigt sind, verrutscht sind oder dass durch die Bearbeitung an dem zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks die vorbestimmte Bearbeitungsform nicht ausgebildet worden ist. Wenn bestätigt wird, dass das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist, oder dass an dem Werkstück nicht die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet worden ist, wird beispielsweise eine Nachricht angezeigt, die über diese Tatsache informiert, oder die Bearbeitung unterbrochen.
Somit kann gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass das Werkstück nicht zu der vorbestimmten Form bearbeitet wird, oder es können schwere Unfälle infolge der verrutschten Position des Werkstücks oder der Werkstückhalterung vermieden werden, da es möglich ist, zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht sind.
Da es ferner möglich ist, zu prüfen, ob durch die Bearbeitung die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet wird, kann vermieden werden, dass das Werkstück nicht zu der vorbestimmten Form bearbeitet wird, oder es kann verhindert werden, dass das Werkzeug mit dem Werkstück oder der Konstruktion der Werkzeugmaschine interferiert, beispielsweise in dem Fall, dass beim Werkzeugwechsel durch den Werkzeugwechsler ein Werkzeug nicht richtig befestigt oder ein falsches Werkzeug befestigt wird, oder wenn ein Werkzeug während der Bearbeitung beschädigt wird.
Die Vergleichsmittel können Folgendes aufweisen: einen Abschnitt zum Extrahieren von Kanten, welcher dafür vorgesehen ist, basierend auf den von den Mitteln zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugten virtuellen zweidimensionalen Bilddaten aus den Kanten in dem virtuellen zweidimensionalen Bild eine Kante zu extrahieren, die mindestens der Konturlinie des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht; einen Abschnitt zur Kantenerkennung, welcher dafür vorgesehen ist, auf Basis der von den Mitteln zum Erzeugen tatsächlicher Bilder erzeugten tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten eine Kante aus dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild zu erkennen, die mindestens der Konturlinie des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht; und einen Abschnitt zum Vergleichen von Kanten, welcher dafür vorgesehen ist, die von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierte Kante und die von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannte Kante zu vergleichen und festzustellen, ob sie übereinstimmen.
Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, im Vergleich zu dem Fall, in dem alle Kanten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks aus dem virtuellen zweidimensionalen Bild extrahiert bzw. alle Kanten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks aus dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild erkannt werden, die Verarbeitungszeit zu verkürzen. Dadurch wird es möglich, innerhalb kürzerer Zeit zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist oder ob durch die Bearbeitung die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet wird.
Ferner kann eine Konfiguration vorliegen, bei der das Vergleichsmittel einen Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs aufweist, welcher dafür vorgesehen ist, basierend auf der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante einen Erkennungsbereich einzustellen, welcher die Kante beinhaltet und eine gegebene Breite entlang der extrahierten Kante aufweist, und der Abschnitt zum Extrahieren von Kanten basierend auf dem von dem Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs eingestellten Erkennungsbereich und den von dem Mittel zum tatsächlichen Abbilden erzeugten tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten eine im Erkennungsbereich vorliegende Kante als diejenige Kante erkennt, die der Konturlinie auf dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild entspricht.
Das tatsächliche zweidimensionale Bild ist mit hohem Rauschen behaftet und enthält im Vergleich zu dem virtuellen zweidimensionalen Bild viele Komponentenbilder. Wenn daher eine Konfiguration vorliegt, bei der der Kantenerkennungsbereich auf dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild durch Einstellen des Erkennungsbereichs eingeengt wird, wird es möglich, den Kantenerkennungsvorgang zu vereinfachen und die Genauigkeit der Kantenerkennung zu verbessern, so dass mit höherer Genauigkeit geprüft werden kann, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist oder ob durch die Bearbeitung eine vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet wird.
Der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten kann derart konfiguriert sein, dass er Übereinstimmung der von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannten Kante und der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante feststellt, wenn die Beziehung zwischen der Gesamtlänge der von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannten Kante und der Gesamtlänge der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante einen vorbestimmten Standard erfüllt.
Effekt der Erfindung
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zur Bearbeitungszustandsprüfung der vorliegenden Erfindung möglich, zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist, oder ob durch die Bearbeitung an dem zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet worden ist. Somit ist es möglich, zu vermeiden, dass Probleme bei der Bearbeitung von Werkstücken auftritt, derer sich der Bediener nicht bewusst ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung und weiterer Komponenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Werkzeugmaschine zeigt, die mit der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung der Ausführungsform versehen ist.
3 zeigt Beispiele für tatsächliche Bilder der Ausführungsform.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Reihe von Prozessen in einem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten der Ausführungsform zeigt.
5 zeigt Beispiele für virtuelle Bilder der Ausführungsform.
6 zeigt Beispiele für virtuelle Bilder der Ausführungsform.
7 zeigt Beispiele für virtuelle Bilder der Ausführungsform.
8 zeigt Beispiele für das Extrahieren von Kanten der Ausführungsform.
9 zeigt Beispiele für das Extrahieren von Kanten der Ausführungsform.
10 zeigt Beispiele für das Extrahieren von Kanten der Ausführungsform.
11 zeigt ein Beispiel für das Einstellen des Erkennungsbereichs der Ausführungsform.
12 zeigt ein Beispiel für die Kantenerkennung der Ausführungsform.
13 veranschaulicht einen Zustand, in welchem ein Werkstück aus seiner korrekten Position verrutscht ist.
14 zeigt ein Beispiel für die Kantenerkennung der Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsform
Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung und weiterer Komponenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Werkzeugmaschine zeigt, die mit der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung der Ausführungsform versehen ist.
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine tatsächliche CCD-Kamera 11, einen Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12, einen Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13, einen Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14, einen Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15, einen Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16, einen Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17, einen Abschnitt zur Kantenerkennung 18, einen Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 und eine Anzeigevorrichtung 20 auf und ist beispielsweise in einer Werkzeugmaschine 50, die Bearbeitungszentrum genannt wird, wie in 2 gezeigt, bereitgestellt.
Zunächst wird nun die Werkzeugmaschine 50 erläutert. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist die Werkzeugmaschine 50 Folgendes auf: ein Bett 51; einen ersten Schlitten 52, der auf dem Bett 51 angeordnet ist und sich in einer horizontalen Vorwärts-rückwärts-Richtung (y-Achsen-Richtung) frei bewegen kann; einen zweiten Schlitten 53, der auf dem ersten Schlitten 52 angeordnet ist und sich in einer horizontalen Seitwärts-Richtung (x-Achsen-Richtung) frei bewegen kann; einen Spindelkopf 54, der von dem zweiten Schlitten 53 unterstützt wird und sich in vertikaler Richtung (z-Achsen-Richtung) frei bewegen kann; eine Spindel 55, die von dem Spindelkopf 54 dergestalt unterstützt wird, dass ihre Achse parallel zur z-Achse verläuft und sie um ihre Achse drehbar ist, und an deren unterem Endabschnitt Werkzeuge T befestigt werden; eine Planscheibe 56, die an dem Bett 51 angeordnet ist und auf welcher ein Werkstück W platziert wird; einen y-Achsen-Vorschubmechanismus 57, einen x-Achsen-Vorschubmechanismus 58 und einen z-Achsen-Vorschubmechanismus 59, die dafür vorgesehen sind, den ersten Schlitten 52, den zweiten Schlitten 53 bzw. den Spindelkopf 54 in ihrer jeweiligen Bewegungsrichtung zu bewegen; einen Spindelmotor 60 zum Drehen der Spindel 55 um ihre Achse; einen Werkzeugwechsler 61 zum Auswechseln eines an der Spindel 55 befestigten Werkzeugs T gegen ein neues Werkzeug T und eine Steuervorrichtung 62 zum Steuern der Operationen der Vorschubmechanismen 57, 58 und 59, des Spindelmotors 60 und des Werkzeugwechslers 61.
Das Bett 51 weist eine Konfiguration auf, bei welcher es auf seiner rechten, linken und rückwärtigen Seite mit Seitenwänden 51a, 51b und 51c versehen ist. Der erste Schlitten 52 ist an den oberen Abschnitten der rechten und der linken Seitenwand 51a und 51b angeordnet, und die Planscheibe 56 ist an der rückwärtigen Seitenwand 51c angeordnet. An der oberen Fläche der Planscheibe 56 ist zum Beispiel über mehrere an der Planscheibe 56 vorgesehene Halterungen 56a ein rechteckiges Werkstück W fixiert. In der oberen Fläche des Werkstücks W werden, wie in 3 gezeigt, in einem ersten Vorgang ein rechteckiger vertiefter Abschnitt W1 und in einem zweiten Vorgang ein dreieckiger vertiefter Abschnitt W2 als Bearbeitungsformen ausgebildet.
Die Steuervorrichtung 62 weist einen Abschnitt zum Speichern eines Programms 62a auf, in welchem ein zuvor erzeugtes NC-Programm gespeichert ist, und steuert auf Basis des in dem Abschnitt zum Speichern eines Programms 62a gespeicherten NC-Programms die Vorschubmechanismen 57, 58, 69, den Spindelmotor 60 und den Werkzeugwechsler 61. Die Steuervorrichtung 62 analysiert insbesondere das NS-Programm Block für Block und extrahiert anschließend Bedienkommandos, die sich auf die Bewegungspositionen und Vorschubgeschwindigkeiten des ersten Schlittens 52, des zweiten Schlittens 53 und des Spindelkopfes 54, auf die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 55 und auf den Werkzeugwechsel beziehen. Basierend auf den extrahierten Bedienkommandos, die sich auf die Bewegungspositionen und Vorschubgeschwindigkeiten des ersten Schlittens 52, des zweiten Schlittens 53 und des Spindelkopfes 54 und auf die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 55 beziehen, sowie basierend auf Rückkopplungssignalen von den Vorschubmechanismen 57, 58 und 59 und von dem Spindelmotor 60 steuert die Steuervorrichtung 62 die Vorschubmechanismen 57, 58 und 59 und den Spindelmotor 60. Gleichzeitig steuert die Steuervorrichtung 62 basierend auf dem extrahierten Bedienkommando, das sich auf den Werkzeugwechsel bezieht, den Werkzeugwechsler 61.
Die Steuervorrichtung 62 überträgt die extrahierten Bedienkommandos an den Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14. Ferner überträgt die Steuervorrichtung 62, wenn das Bedienkommando extrahiert wird, das sich auf den Werkzeugwechsel bezieht, an die tatsächliche CCD-Kamera 11 und den Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15, ein Signal bezüglich des Werkzeugwechsels, wie etwa das extrahierte Bedienkommando, das sich auf den Werkzeugwechsel bezieht, ein Signal, welches angibt, dass der Werkzeugwechsel ausgeführt wird, und dergleichen. Außerdem überträgt die Steuervorrichtung 62 zu dem Zeitpunkt, an dem eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen begonnen wird, und zu dem Zeitpunkt, an dem eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen abgeschlossen wird, an die tatsächliche CCD-Kamera 11 und den Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 ein Signal, welches den Beginn oder den Abschluss anzeigt. Wenn die Steuervorrichtung 62 von dem Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 ein Alarmsignal erhält, stoppt sie die Vorschubmechanismen 57, 58 und 59 und den Spindelmotor 60, um die Bearbeitung des Werkstücks W zu stoppen.
Als Nächstes wird die Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 erläutert. Wie vorstehend beschrieben wurde, weist die Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 die tatsächliche CCD-Kamera 11, den Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12, den Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13, den Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14, den Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15, den Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16, den Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17, den Abschnitt zur Kantenerkennung 18, den Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 und die Anzeigevorrichtung 20 auf. Und ein Computer dient als Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12, Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13, Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14, Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15, Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16, Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17, Abschnitt zur Kantenerkennung 18 und Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die tatsächliche CCD-Kamera 11 mit einer Konsole 11a am oberen Abschnitt der linken Seitenwand 51a des Betts 51 befestigt. Die tatsächliche CCD-Kamera 11 bildet ein Werkstück W, das auf der Planscheibe 56 fixiert ist, und die Halterungen 56a ab, und erzeugt zweidimensionale Bilddaten (tatsächliche Bilddaten) davon und gibt anschließend die erzeugten zweidimensionalen Bilddaten an den Abschnitt zur Kantenerkennung 18 aus. In 3 sind Beispiele für das zu diesem Zeitpunkt erzeugte tatsächliche Bild gezeigt. 3a), 3b) und 3c) zeigen jeweils ein vorbearbeitetes (unbearbeitetes) Werkstück W, ein Werkstück W, an welchem durch Bearbeitung eine erste Bearbeitungsform (rechteckiger vertiefter Abschnitt) W1 ausgebildet worden ist, und ein Werkstück W, an welchem durch Bearbeitung eine zweite Bearbeitungsform (dreieckiger vertiefter Abschnitt) W2 ausgebildet worden ist. Diese Bilder enthalten neben dem Werkstück W und den Halterungen 56a auch einen Teil des Betts 51 und einen Teil der Planscheibe 56.
Die tatsächliche CCD-Kamera 11 ist dazu konfiguriert, das Werkstück W und die Halterungen 56a abzubilden und zweidimensionale Bilddaten davon zu erzeugen, wenn ein Signal, das sich auf den Werkzeugwechsel bezieht, ein Signal, das einen Beginn einer Reihe von Bearbeitungsvorgängen anzeigt, oder ein Signal, das einen Abschluss einer Reihe von Bearbeitungsvorgängen anzeigt, empfangen wird; diese Signale werden von der Steuervorrichtung 62 übermittelt.
In dem Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12 werden intrinsische Parameter, bei denen es sich um charakteristische Parameter der tatsächlichen CCD-Kamera 11 handelt, und extrinsische Parameter, welche die Position und Ausrichtung der tatsächlichen CCD-Kamera 11 in dem Koordinatensystem der Werkzeugmaschine 50 darstellen, gespeichert. Diese Parameter werden zuvor in einem Kalibriervorgang berechnet. Zu den intrinsischen Parametern gehören beispielsweise eine Hauptpunktkoordinate, ein Skalenfaktor, die Schiefe der beiden Bildachsen und dergleichen.
Im Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 sind beispielsweise zuvor erzeugte Daten über ein dreidimensionales Modell (Modelldaten) der gesamten Werkzeugmaschine 50 gespeichert. Die Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 umfassen Modelldaten der Hauptkomponenten der Werkzeugmaschine 50 – wie Bett 51, erster Schlitten 52, zweiter Schlitten 53, Spindelkopf 54, Spindel 55 und Planscheibe 56 –, Modelldaten des an der Spindel 55 befestigten Werkzeugs T, Modelldaten des an der Planscheibe 56 befestigten Werkstücks W und Modelldaten der an der Planscheibe 56 zum Fixieren des Werkstücks W bereitgestellten Halterungen 56a, und die Modelldaten der Komponenten, des Werkzeugs T, des Werkstücks W und der Halterungen 56a stehen miteinander in Beziehung.
Der Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 liest die im Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 gespeicherten Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 aus und empfängt gleichzeitig das von der Steuervorrichtung 62 übertragene Bedienkommando. Der Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 aktualisiert daraufhin die im Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 gespeicherten Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 und überträgt die aktualisierten Modelldaten an den Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15. Der Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 15 erzeugt insbesondere auf Basis des empfangenen Bedienkommandos und der in dem Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 gespeicherten Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 in einem Zustand, in dem der erste Schlitten 52, der zweite Schlitten 53 und der Spindelkopf 54 gemäß dem Bedienkommando bewegt worden sind. Die erzeugten Modelldaten werden in dem Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 gespeichert, und die Modelldaten in dem Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 werden aktualisiert. Wenn es einen Abschnitt gibt, in welchem sich die Modelldaten des Werkzeugs T und die Modelldaten des Werkstücks W überlappen, wenn der erste Schlitten 52, der zweite Schlitten 53 und der Spindelkopf 54 bewegt werden, dann wird der Überlappungsbereich als Schnittbereich berechnet, und die Modelldaten des Werkstücks W werden so generiert, dass der Schnittbereich von dem Werkstück W entfernt ist, und die Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 werden unter Verwendung solcher Modelldaten des Werkstücks W aktualisiert.
Der Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 erzeugt mit Hilfe eines Computerprozesses auf Basis der in dem Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12 gespeicherten Parameter und der von dem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 übertragenen Modelldaten zweidimensionale Bilddaten (virtuelle Bilddaten) von dem Werkstück W und den Halterungen 56a, dem Werkstück W, den Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, den Bearbeitungsformen W1 und W2 oder der Bearbeitungsform W2.
Der Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 ist insbesondere dazu konfiguriert, eine Reihe von Prozessen auszuführen, wie in 4 gezeigt, wenn er ein Signal, das sich auf den Werkzeugwechsel bezieht, ein Signal, das einen Beginn einer Reihe von Bearbeitungsvorgängen anzeigt, oder ein Signal, das einen Abschluss einer Reihe von Bearbeitungsvorgängen anzeigt, empfängt; diese Signale werden von der Steuervorrichtung 62 übertragen. Als Erstes liest der Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 die in dem Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12 gespeicherten Parameter aus (Schritt S1) und empfängt anschließend die von dem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 übertragenen Modelldaten (Schritt S2).
Als Nächstes stellt der Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 virtuell einen dreidimensionalen Raum mit demselben Koordinatensystem wie dem Koordinatensystem der Werkzeugmaschine 50 ein (Schritt S3). Anschließend ordnet der Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 basierend auf den gelesenen Parameter und den empfangenen Modelldaten (den Modelldaten über das Werkstück W und die Halterungen 56a aus den Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50) in dem eingestellten dreidimensionalen Raum ein dreidimensionales Modell des Werkstücks W ohne die Bearbeitungsformen W1 und W2, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks W einschließlich einer oder beider der Bearbeitungsformen W1 und W2, ein dreidimensionales Modell der Halterungen 56a und/oder ein dreidimensionales Modell einer oder beider der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W an und stellt gleichzeitig eine virtuelle CCD-Kamera 15a ein und ordnet sie an (Schritt S4).
Es sei angemerkt, dass die virtuelle CCD-Kamera 15a basierend auf den gelesenen extrinsischen Parametern an derselben Position und in derselben Ausrichtung angeordnet ist wie die tatsächliche CCD-Kamera 11. Daher stimmt der Betrachterstandpunkt der virtuellen CCD-Kamera 15a mit dem Betrachterstandpunkt der tatsächlichen CCD-Kamera 11 überein.
Ferner sind die intrinsischen Parameter der virtuellen CCD-Kamera 15a so eingestellt, dass sie – basierend auf den gelesenen intrinsischen Parameter – mit den intrinsischen Parametern der tatsächlichen CCD-Kamera 11 identisch sind. Daher stimmen die Bedingungen der virtuellen CCD-Kamera 15a mit den Bedingungen der tatsächlichen CCD-Kamera 11 überein.
Anschließend werden zweidimensionale Bilddaten erzeugt, von welchen angenommen wird, dass sie geliefert werden, wenn das Werkstück W und/oder die Befestigungen 56a, die von einem dreidimensionalen Modell dargestellt werden, und eine oder beide der Bearbeitungsformen W1 und W2, die von einem dreidimensionalen Modell dargestellt werden, von der virtuellen CCD-Kamera 15a abgebildet werden, und die erzeugten zweidimensionalen Daten werden an den Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 übertragen (Schritt S5).
In 5 bis 7 sind Beispiele für das zu diesem Zeitpunkt erzeugte virtuelle Bild gezeigt. 5a), 5b) und 5c) zeigen jeweils ein Bild des Werkstücks W und der Halterungen 56a, ein Bild des Werkstücks W und ein Bild der Halterungen 56a. 6a), 6b) und 6c) zeigen jeweils ein Bild des Werkstücks W, an welchem die Bearbeitungsform W1 ausgebildet ist, ein Bild des Werkstücks W, an welchem die Bearbeitungsformen W1 und W2 ausgebildet sind, und ein Bild des Werkstücks W, an welchem die Bearbeitungsform W2 ausgebildet ist. 7a), 7b) und 7c) zeigen jeweils ein Bild der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, ein Bild der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W und ein Bild der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W. 5a) und 5b) zeigen jeweils ein Bild eines vorbearbeiteten Werkstücks W bzw. ein Bild eines Werkstücks W, bei dem die Bearbeitungsformen W1 und W2 nicht gezeigt sind. 6a) zeigt ein Bild eines Werkstücks W, nachdem die Bearbeitungsform W1 durch Bearbeitung daran ausgebildet worden ist, oder ein Bild eines Werkstücks W, bei dem die Bearbeitungsform W2 nicht gezeigt ist, und 6c) zeigt ein Bild eines Werkstücks W, nachdem daran durch Bearbeitung die Bearbeitungsform W2 ausgebildet worden ist, oder ein Bild eines Werkstücks W, bei dem die Bearbeitungsform W1 nicht gezeigt ist. Es sei angemerkt, dass in diesen Figuren die durch durchgezogene Linien dargestellten Formen die Formen bezeichnen, die als virtuelle Bilder erhalten werden.
Der Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 extrahiert auf Basis der virtuellen Bilddaten, die von dem Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 übertragen werden, aus den Kanten in diesem virtuellen Bild eine oder mehrere Kanten, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W und der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W entsprechen.
Zum Beispiel wird in dem Fall des in 5a) gezeigten Bildes die Kante (Konturlinie) des Werkstücks W und der Halterungen 56a wie in 8a) gezeigt extrahiert; im Fall des in 5b) gezeigten Bildes wird die Kante des Werkstücks W wie in 8b) gezeigt extrahiert, und im Fall des in 5c) gezeigten Bildes werden die Kanten der Halterungen 56a wie in 8c) gezeigt extrahiert. Im Falle des in 6a) gezeigten Bildes wird die Kante des Werkstücks W wie in 9a) gezeigt extrahiert, oder die Kanten des Werkstücks W und der Bearbeitungsform W1 werden wie in 9a') gezeigt extrahiert; im Falle des in 6b) gezeigten Bildes wird die Kante des Werkstücks W wie in 9b) gezeigt extrahiert oder werden die Kanten des Werkstücks W und der Bearbeitungsformen W1 und W2 wie in 9b') gezeigt extrahiert; im Falle des in 6c) gezeigten Bildes schließlich wird die Kante des Werkstücks W wie in 9c) gezeigt extrahiert, oder es werden die Kanten des Werkstücks W und der Bearbeitungsform W2 wie in 9c') gezeigt extrahiert. Im Falle des in 7a) gezeigten Bildes wird die Kante der Bearbeitungsform W1 wie in 10a) gezeigt extrahiert; im Falle des in 7b) gezeigten Bildes werden die Kanten der Bearbeitungsformen W1 und W2 wie in 10b) gezeigt extrahiert, und im Falle des in 7c) gezeigten Bildes wird die Kante der Bearbeitungsform W2 wie in 10c) gezeigt extrahiert. Es sei angemerkt, dass in diesen Figuren die durch durchgezogene Linien dargestellten Formen die extrahierten Kanten bezeichnen.
Auf Basis der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 extrahierten Kante stellt der Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17 einen Erkennungsbereich ein, der die extrahierte Kante umfasst und eine gegebene Breite entlang der extrahierten Kante aufweist. Dieser Erkennungsbereich wird beispielsweise eingestellt, indem die extrahierte Kante seitlich in beide Richtungen versetzt wird. Wenn zum Beispiel die durch die durchgezogene Linie in 8a) dargestellte Kante extrahiert wird, wird der in 11 durch die gestrichelten Linien dargestellte Erkennungsbereich K eingestellt. Wenn ferner beispielsweise die durch die durchgezogene Linie in 9a') dargestellten Kanten extrahiert werden, wird um jede der Kanten des Werkstücks W und der Bearbeitungsform W1 ein Bearbeitungsbereich eingestellt, der allerdings nicht speziell gezeigt ist. Der konkrete Wert der gegebenen Breite (in 11 durch das Bezugszeichen B bezeichnet) hängt davon ab, wie groß die erkannten Positionsverschiebungen sind. Um ein Beispiel zu geben, könnte sie 0,5 mm betragen.
Auf Basis des von dem Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17 eingestellten Erkennungsbereichs und der von der tatsächlichen CCD-Kamera 11 ausgegebenen tatsächlichen Bilddaten erkennt der Abschnitt zur Kantenerkennung 18 eine Kante in dem Erkennungsbereich auf dem tatsächlichen Bild als die Kante, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W entspricht.
Wenn zum Beispiel das Werkstück W und die Halterungen 56a sich in ihren jeweiligen korrekten Positionen befinden, wird die in 12 gezeigte Kante in dem Erkennungsbereich K erkannt. Wenn das Werkstück W, wie in 13 gezeigt, verrutscht ist, wird die in 14 gezeigte Kante im Erkennungsbereich K erkannt. Es sei angemerkt, dass die erkannte Kante in den 12 und 14 durch die durchgezogene Linie dargestellt wird.
Der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 vergleicht die von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 extrahierte Kante und die von dem Abschnitt zur Kantenerkennung 18 erkannte Kante und stellt fest, ob sie übereinstimmen. Im Speziellen erfolgt die Feststellung abhängig davon, ob die Beziehung zwischen der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 extrahierten Kante und der Gesamtlänge der von dem Abschnitt zur Kantenerkennung 18 erkannten Kante einen vorbestimmten Standard erfüllt.
Sei zum Beispiel die Gesamtlänge der extrahierten Kante P, die Gesamtlänge der erkannten Kante Q und der vorbestimmte Standard R, so wird festgestellt, dass die extrahierte Kante und die erkannte Kante übereinstimmen, wenn die Beziehung (Q/P)·100 >= R (%) erfüllt ist. Genau wie die gegebene Breite hängt auch der konkrete Wert des vorgegebenen Standards R davon ab, wie groß die erkannten Positionsverschiebungen sind. Um ein Beispiel zu geben, könnte er 80% betragen.
Der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 zeigt auf der Anzeigevorrichtung 20 ein Alarmbild an und überträgt ein Alarmsignal an die Steuervorrichtung 62, um die Bearbeitung des Werkzeugs W zu stoppen, wenn festgestellt wird, dass die extrahierte Kante und die erkannte Kante nicht übereinstimmen. Andererseits lässt der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 die Fortsetzung der Bearbeitung zu, wenn er feststellt, dass die extrahierte Kante und die erkannte Kante übereinstimmen.
Gemäß der solchermaßen konfigurierten Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 der vorliegenden Erfindung werden zunächst die Kameraparameter der tatsächlichen CCD-Kamera 11 in dem Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12 gespeichert, und die Modelldaten der gesamten Werkzeugmaschine 50 werden in dem Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13 gespeichert.
Wenn ein unbearbeitetes Werkstück W durch die Halterungen 56a auf der Planscheibe 56 fixiert ist, werden das Werkstück W und die Halterungen 56a von der tatsächlichen CCD-Kamera 11 abgebildet, und die tatsächlichen Bilddaten davon werden erzeugt, bevor mit der Bearbeitung begonnen wird (siehe 3a)). Die virtuellen Bilddaten von beispielsweise dem Werkstück W und den Halterungen 56a werden von dem Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 basierend auf den Parameter in dem Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern 12 und den Modelldaten in dem Abschnitt zum Speichern von Modelldaten 13, die von dem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 empfangen werden, erzeugt (siehe 5).
Anschließend wird von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 eine Kante, die der Konturlinie des Werkstücks und der Halterungen 56a entspricht, extrahiert, und von dem Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs 17 wird ein Erkennungsbereich, der die extrahierte Kante umfasst und eine gegebene Breite aufweist, entlang der extrahierten Kante eingestellt. Eine Kante, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a entspricht, wird von dem Abschnitt zur Kantenerkennung 18 basierend auf dem eingestellten Erkennungsbereich und den erzeugten tatsächlichen Bilddaten erkannt.
Nachdem die Kante in dem tatsächlichen Bild erkannt worden ist, vergleicht der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten 19 die erkannte Kante und die von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten 16 extrahierte Kante und stellt fest, ob sie übereinstimmen. Wenn festgestellt wird, dass sie nicht übereinstimmen (das heißt, dass das Werkstück W und oder die Halterungen 56a aus ihren jeweiligen korrekten Positionen verrutscht sind), wird die Bearbeitung des Werkstücks W durch einen Alarmprozess gestoppt. Wenn festgestellt wird, dass sie übereinstimmen, wird mit der Bearbeitung des Werkstücks W begonnen, das Werkstück W wird tatsächlich bearbeitet, und gleichzeitig werden die Modelldaten von dem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 aktualisiert.
Wenn danach das Werkzeug gewechselt wird, nachdem die erste Bearbeitungsform W1 durch Bearbeitung ausgebildet wurde, werden ähnlich wie obenstehend von der tatsächlichen CCD-Kamera 11 tatsächliche Bilddaten des Werkstücks W und der Halterungen 56a erzeugt (siehe 3b)). Gleichzeitig werden virtuelle Bilddaten des Werkstücks W und der Halterungen 56a und der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W von dem Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 erzeugt (siehe zum Beispiel 5a) und 7a) oder 5c) und 6c)).
Dann wird ähnlich wie obenstehend eine Kante aus dem virtuellen Bild extrahiert, eine Kante aus dem tatsächlichen Bild erkannt, und beide Kanten werden miteinander verglichen. Wenn die Kanten nicht übereinstimmen, wird festgestellt, dass das Werkstück W und/oder die Halterungen 56a aus ihren jeweiligen korrekten Positionen verrutscht sind, oder dass die Bearbeitungsform W1 durch die Bearbeitung nicht korrekt ausgebildet worden ist, weswegen die Bearbeitung des Werkstücks W durch einen Alarmprozess gestoppt wird. Wenn festgestellt wird, dass die Ecken übereinstimmen, wird mit der Bearbeitung des Werkstücks W fortgefahren, und die zweite Bearbeitungsform W2 wird durch Bearbeitung ausgebildet. Gleichzeitig werden die Modelldaten von dem Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten 14 aktualisiert.
Wenn eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen abgeschlossen worden ist, nachdem die Bearbeitungsform W2 durch Bearbeitung ausgebildet worden ist, erzeugt die tatsächliche CCD-Kamera 11 auf gleiche Weise wie vorstehend tatsächliche Bilddaten des Werkstücks W und der Halterungen 56a (siehe 3c)). Gleichzeitig werden virtuelle Bilddaten des Werkstücks W und der Halterungen 56a und der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W von dem Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder 15 erzeugt (siehe zum Beispiel 5a) und 7b) oder 7c), oder 5c) und 6b) oder 6c)).
Anschließend wird ähnlich wie obenstehend eine Kante aus dem virtuellen Bild extrahiert, eine Kante aus dem tatsächlichen Bild erkannt, und beide Kanten werden miteinander verglichen. Wenn die Kanten nicht übereinstimmen, wird festgestellt, dass das Werkstück W und/oder die Halterungen 56a aus ihren jeweiligen korrekten Positionen verrutscht sind, oder dass die Bearbeitungsform W2 durch die Bearbeitung nicht korrekt ausgebildet worden ist, weswegen ein Alarmbild angezeigt wird.
Somit kann gemäß der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass das Werkstück W nicht zu einer vorbestimmten Form bearbeitet wird, oder es können schwere Unfälle infolge der verrutschten Position des Werkstücks W oder der Halterungen 56a vermieden werden, da es möglich ist, zu prüfen, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind.
Da es möglich ist, zu prüfen, ob die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 durch die Bearbeitung ausgebildet werden, kann verhindert werden, dass, wenn zum Beispiel beim Werkzeugwechsel durch den Werkzeugwechsler 61 ein Werkzeug T nicht richtig befestigt wird oder ein falsches Werkzeug T befestigt wird, oder wenn ein Werkzeug T bei der Bearbeitung beschädigt wird, vermieden werden, dass das Werkstück W nicht zu einer vorbestimmten Form verarbeitet werden kann oder das Werkzeug T mit dem Werkstück W oder der Konstruktion der Werkzeugmaschine 50 interferiert.
Da eine Konfiguration dergestalt vorliegt, dass aus den Kanten des erzeugten virtuellen Bilds nur Kanten ausgewählt werden, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W entsprechen, ist es möglich, die Verarbeitungszeit im Vergleich zu dem Fall, in welchem alle Kanten des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W extrahiert werden, zu verkürzen. Dadurch wird es möglich, innerhalb kürzerer Zeit zu prüfen, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind oder ob durch die Bearbeitung die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 ausgebildet werden.
Da ferner eine Konfiguration dergestalt vorliegt, dass ein Erkennungsbereich eingestellt wird und aus dem Erkennungsbereich eine Kante ausgewählt wird, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W entspricht, ist es möglich, den Kantenerkennungsbereich auf dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild, das viel Rauschen und viele Bilder von Komponenten enthält, einzuengen. Dadurch kann der Kantenerkennungsvorgang vereinfacht werden, oder es ist möglich, die Genauigkeit der Kantenerkennung zu verbessern, um mit höherer Genauigkeit prüfen zu können, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind, oder ob durch die Bearbeitung die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 ausgebildet werden.
Da die Vorrichtung darüber hinaus derart konfiguriert ist, dass sie prüft, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind, oder ob die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 durch die Bearbeitung ausgebildet werden, wenn mit der Bearbeitung des Werkstücks W begonnen wird, wenn Werkzeuge gewechselt werden, und wenn die Bearbeitung des Werkstücks W abgeschlossen wird, ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt zu prüfen, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind, oder ob durch die Bearbeitung die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 ausgebildet werden. Daher lassen sich Probleme, die bei der Bearbeitung auftreten, sofort erkennen.
Somit wurde obenstehend eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Spezielle Arten, in denen die vorliegende Erfindung realisiert werden kann, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die mit der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 versehene Werkzeugmaschine 50 ist nie eingeschränkt; jede Werkzeugmaschine 50 ist akzeptabel. Zum Beispiel kann anstelle eines solchen Bearbeitungszentrums, wie es in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurde, auch eine Drehbank mit der Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung 1 der vorliegenden Erfindung versehen werden. Zudem ist die Anzahl der angeordneten tatsächlichen CCD-Kamera 11 und die Anzahl der angeordneten virtuellen CCD-Kamera 15 nicht auf eins beschränkt; es können mehrere Kameras angeordnet werden. Und die Zeitpunkte, zu denen geprüft wird, ob das Werkstück W oder die Halterungen 56a verrutscht sind oder ob durch die Bearbeitung die vorbestimmten Bearbeitungsformen W1 und W2 ausgebildet werden, ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Zeitpunkte beschränkt.
Ferner liegt in der vorstehenden Ausführungsform eine Konfiguration dergestalt vor, dass aus den Kanten in dem virtuellen Bild nur eine Kante extrahiert wird, die der Konturlinie des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W entspricht. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann eine Konfiguration dergestalt vorliegen, dass aus dem virtuellen Bild alle Kanten des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W extrahiert werden. In diesem Fall werden auch in dem tatsächlichen Bild alle Kanten des Werkstücks W und der Halterungen 56a, des Werkstücks W, der Halterungen 56a, der Bearbeitungsform W1 des Werkstücks W, der Bearbeitungsformen W1 und W2 des Werkstücks W oder der Bearbeitungsform W2 des Werkstücks W erkannt.

1: Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung
11: tatsächliche CCD-Kamera
12: Abschnitt zum Speichern von Kameraparametern
13: Abschnitt zum Speichern von Modelldaten
14: Abschnitt zum Aktualisieren der Modelldaten
15: Abschnitt zum Erzeugen virtueller Bilder
15a: virtuelle CCD-Kamera
16: Abschnitt zum Extrahieren von Kanten
17: Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs
18: Abschnitt zur Kantenerkennung
19: Abschnitt zum Vergleichen von Kanten
50: Werkzeugmaschine
56: Planscheibe
56a: Halterung
W: Werkstück
W1, W2: Bearbeitungsform

Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-326740

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-326740 [0002]

Claims

Verfahren zur Bearbeitungszustandsprüfung, welches dazu vorgesehen ist, in einer Werkzeugmaschine (50) zum Bearbeiten eines zu bearbeitenden Abschnitts eines von einer Werkstückhalterung (56a) fixierten Werkstücks (W) zum Ausbilden einer vordefinierten Bearbeitungsform (W1, W2) an dem Werkstück zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist oder ob die vordefinierte Bearbeitungsform durch die Bearbeitung ausgebildet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Bearbeitungszustandsprüfung Folgendes umfasst: einen Schritt zum Erzeugen tatsächlicher Bilder, bei welchem ein vorbearbeitetes Werkstück, ein Werkstück, an welchem die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet ist, oder die Werkstückhalterung, welche an der Werkzeugmaschine befestigt sind, mit Hilfe eines Mittels zum tatsächlichen Abbilden (11) von einem vorbestimmten Betrachterstandpunkt aus abgebildet und tatsächliche zweidimensionale Bilddaten davon erzeugt werden; einen Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder, bei welchem basierend auf Daten über ein dreidimensionales Modell des Werkstücks oder der Werkstückhalterung virtuelle zweidimensionale Bilddaten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks erzeugt werden, wobei bei dem Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder: ein dreidimensionaler Raum virtuell eingestellt wird, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks einschließlich der Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks ohne die Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell der Werkstückhalterung oder ein dreidimensionales Modell der Bearbeitungsform des Werkstücks in dem virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet wird und gleichzeitig Abbildungsmittel (15a) mit derselben Bedingung wie die Bedingung der Mittel zum tatsächlichen Abbilden virtuell eingestellt und angeordnet werden und anschließend virtuelle zweidimensionale Bilddaten erzeugt werden, von denen angenommen wird, dass sie geliefert werden, wenn das Werkstück, die Werkstückhalterung oder die Bearbeitungsform von den Mitteln zum virtuellen Abbilden von demselben Betrachterstandpunkt aus wie dem Betrachterstandpunkt der Mittel zum tatsächlichen Abbilden abgebildet werden; und einen Vergleichsschritt zum Vergleichen der tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und der virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die in dem Schritt zum Erzeugen tatsächlicher Bilder bzw. dem Schritt zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt wurden, welcher den Abschnitt in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild, der dem Werkstück, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform entspricht, und das virtuelle zweidimensionale Bild des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks vergleicht und feststellt, ob sie übereinstimmen.
Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung (1), welche dazu vorgesehen ist, in einer Werkzeugmaschine (50) zum Bearbeiten eines zu bearbeitenden Abschnitts eines von einer Werkstückhalterung (56a) fixierten Werkstücks (W) zum Ausbilden einer vordefinierten Bearbeitungsform (W1, W2) an dem Werkstück zu prüfen, ob das Werkstück oder die Werkstückhalterung verrutscht ist oder ob die vordefinierte Bearbeitungsform durch die Bearbeitung ausgebildet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung Folgendes aufweist: Mittel zum tatsächlichen Abbilden (11), welche dafür vorgesehen sind, ein vorbearbeitetes Werkstück, ein Werkstück, an welchem die vorbestimmte Bearbeitungsform ausgebildet ist, oder die Werkstückhalterung, welche an der Werkzeugmaschine fixiert sind, von einem vorbestimmten Betrachterstandpunkt aus abzubilden und tatsächliche zweidimensionale Bilddaten davon zu erzeugen; Mittel zum Speichern von Modelldaten (13), welche dazu vorgesehen sind, Daten über ein dreidimensionales Modell des Werkstücks oder der Werkstückhalterung zu speichern; Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder (15), welche dazu vorgesehen sind, basierend auf den in dem Mittel zum Speichern von Modelldaten gespeicherten Modelldaten virtuelle zweidimensionale Bilddaten des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks zu erzeugen, wobei in dem Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder: ein dreidimensionaler Raum virtuell eingestellt wird, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks einschließlich der Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell des Werkstücks ohne die Bearbeitungsform, ein dreidimensionales Modell der Werkstückhalterung oder ein dreidimensionales Modell der Bearbeitungsform des Werkstücks in dem virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet wird und gleichzeitig Abbildungsmittel (15a) mit derselben Bedingung wie die Bedingung der Mittel zum tatsächlichen Abbilden virtuell eingestellt und angeordnet werden und anschließend virtuelle zweidimensionale Bilddaten erzeugt werden, von denen angenommen wird, dass sie geliefert werden, wenn das Werkstück, die Werkstückhalterung oder die Bearbeitungsform des Werkstücks von den Mitteln zum virtuellen Abbilden von demselben Betrachterstandpunkt aus wie dem Betrachterstandpunkt der Mittel zum tatsächlichen Abbilden abgebildet werden; und Vergleichsmittel (16, 17, 18, 19), welche dazu vorgesehen sind, die tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten und die virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die von dem Mittel zum tatsächlichen Abbilden bzw. dem Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt wurden, zu vergleichen, wobei die Vergleichsmittel dazu vorgesehen sind, den Abschnitt in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild, der dem Werkstück, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht, und das virtuelle zweidimensionale Bild des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks zu vergleichen und festzustellen, ob sie übereinstimmen.
Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung nach Anspruch 2, wobei die Vergleichsmittel Folgendes aufweisen: einen Abschnitt zum Extrahieren von Kanten (16), welcher dafür vorgesehen ist, auf Basis der virtuellen zweidimensionalen Bilddaten, die von dem Mittel zum Erzeugen virtueller Bilder erzeugt werden, aus den Kanten in dem virtuellen zweidimensionalen Bild eine Kante zu extrahieren, die mindestens der Konturlinie des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht; einen Abschnitt zum Extrahieren von Kanten (18), welcher dafür vorgesehen ist, auf Basis der tatsächlichen Bilddaten, die von dem Mittel zum tatsächlichen Abbilden erzeugt werden, in dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild eine Kante zu erkennen, die mindestens der Konturlinie des Werkstücks, der Werkstückhalterung oder der Bearbeitungsform des Werkstücks entspricht; und einen Abschnitt zum Vergleichen von Kanten (19), welcher dafür vorgesehen ist, die von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierte Kante und die von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannte Kante zu vergleichen und festzustellen, ob sie übereinstimmen.
Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsprüfung nach Anspruch 3, wobei das Vergleichsmittel einen Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs (17) aufweist, welcher dafür vorgesehen ist, auf Basis der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante einen Erkennungsbereich einzustellen, der die extrahierte Kante umfasst und eine gegebene Breite entlang der extrahierten Kante aufweist, und der Abschnitt zur Kantenerkennung dazu konfiguriert ist, auf Basis des von dem Abschnitt zum Einstellen eines Erkennungsbereichs eingestellten Erkennungsbereichs und der tatsächlichen zweidimensionalen Bilddaten eine Kante, die sich in dem Erkennungsbereich auf dem tatsächlichen zweidimensionalen Bild befindet, als diejenige Kante zu erkennen, die der Konturlinie entspricht.
Vorrichtung zur Bearbeitungszustandsüberwachung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Abschnitt zum Vergleichen von Kanten derart konfiguriert ist, dass er Übereinstimmung der von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannten Kante und der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante feststellt, wenn die Beziehung zwischen der Gesamtlänge der von dem Abschnitt zur Kantenerkennung erkannten Kante und der Gesamtlänge der von dem Abschnitt zum Extrahieren von Kanten extrahierten Kante einen vorbestimmten Standard erfüllt.