DE102020130040A1

DE102020130040A1 - Reinigungssystem und verfahren zur reinigung des arbeitsbereiches von maschinenwerkzeug

Info

Publication number: DE102020130040A1
Application number: DE102020130040.9A
Authority: DE
Inventors: Masanao Miyawaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2021-07-08
Also published as: CN112792605A; CN118003140A; US20210138660A1; JP7343364B2; JP2021074852A

Abstract

Reinigungssystem, das in der Lage ist, die Effizienz eines Reinigungsvorgangs an einem Arbeitsbereich einer Werkzeugmaschine zu verbessern. Das Reinigungssystem beinhaltet eine Reinigungsdüse, die an einer Befestigungsvorrichtung, die in der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, angebracht und davon gelöst ist und konfiguriert ist, um Fluid einzuspritzen; einen Roboter, der konfiguriert ist, um die Reinigungsdüse zu ergreifen; und einen Reinigungsausführungsblock, der konfiguriert ist, um einen Ablösevorgang auszuführen, um den Roboter so zu betreiben, dass er die an der Befestigungsvorrichtung angebrachte Reinigungsdüse ergreift und die Reinigungsdüse von der Befestigungsvorrichtung löst, und einen Reinigungsvorgang, um die Reinigungsdüse in Bezug auf den Arbeitsbereich durch den Roboter zu bewegen und das Fluid von der Reinigungsdüse einzuspritzen, um den Arbeitsbereich zu reinigen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsbereichs einer Werkzeugmaschine.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein System zur Reinigung eines Arbeitsbereichs einer Werkzeugmaschine ist bekannt (z. B. JP 10-118884 A ). Im Stand der Technik bestand der Bedarf, die Effizienz des Reinigungsvorgangs durch ein System zur Reinigung einer Werkzeugmaschine zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Reinigungssystem, das so konfiguriert ist, dass es einen Arbeitsbereich einer Werkzeugmaschine reinigt, eine Reinigungsdüse, die an einer in der Werkzeugmaschine bereitgestellten Befestigungsvorrichtung angebracht und von dieser gelöst ist und so konfiguriert ist, dass sie Fluid einspritzt; einen Roboter, der so konfiguriert ist, dass er die Reinigungsdüse ergreift; und einen Reinigungsausführungsblock, der so konfiguriert ist, dass er einen Ablösevorgang ausführt, um den Roboter so zu betreiben, dass er die an der Befestigungsvorrichtung angebrachte Reinigungsdüse ergreift und die Reinigungsdüse von der Befestigungsvorrichtung löst, und einen Reinigungsvorgang, um die Reinigungsdüse in Bezug auf den Arbeitsbereich durch den Roboter zu bewegen und das Fluid von der Reinigungsdüse einzuspritzen, um den Arbeitsbereich zu reinigen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsbereichs einer Werkzeugmaschine das Ausführen eines Ablösevorgangs zum Betreiben eines Roboters, um eine Reinigungsdüse zu ergreifen, die an einer in der Werkzeugmaschine bereitgestellten Befestigungsvorrichtung angebracht ist, und die Reinigungsdüse von der Befestigungsvorrichtung zu lösen; und einen Reinigungsvorgang zum Bewegen der Reinigungsdüse in Bezug auf den Arbeitsbereich durch den Roboter und zum Einspritzen von Fluid aus der Reinigungsdüse, um den Arbeitsbereich zu reinigen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Effizienz des Reinigungsvorgangs zu verbessern, da die Reinigungsdüse vom Roboter betrieben werden kann, um die Reinigung des Arbeitsbereichs der Werkzeugmaschine durchzuführen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Reinigungssystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Ansicht des in 1 dargestellten Reinigungssystems.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Betriebsprozess des in 1 dargestellten Reinigungssystems zeigt.
4 zeigt ein Beispiel für die Darstellung der ersten Bilddaten, die in Schritt S1 in 3 erfasst wurden.
5 zeigt ein Beispiel für zweite Bilddaten, die in Schritt S3 in 3 erfasst wurden.
6 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für die Quantifizierung der Helligkeit jedes Pixels der ersten Bilddaten darstellt.
7 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für die Quantifizierung der Helligkeit eines jeden Pixels der zweiten Bilddaten darstellt.
8 ist ein Diagramm, in dem die Helligkeit jedes Pixels der dritten Bilddaten gemäß einem Beispiel quantifiziert wird.
9 ist ein Diagramm, in dem die Helligkeit jedes Pixels der dritten Bilddaten gemäß einem anderen Beispiel quantifiziert wird.
10 ist ein Diagramm, in dem die Helligkeit jedes Pixels der dritten Bilddaten gemäß einem weiteren Beispiel quantifiziert wird.
11 zeigt ein Beispiel für die Darstellung eines Histogramms der dritten Bilddaten.
12 ist ein Blockdiagramm eines Reinigungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform.
13 ist eine schematische Ansicht des in 12 dargestellten Reinigungssystems.
14 ist eine vergrößerte Ansicht einer in 13 dargestellten Befestigungsvorrichtung.
15 zeigt einen Zustand, in dem die in 13 dargestellte Befestigungsvorrichtung eine Reinigungsdüse greift.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Betriebsprozess des in 12 dargestellten Reinigungssystems zeigt.
17 zeigt ein Beispiel für die Darstellung der ersten Bilddaten, die in Schritt S11 in 16 erfasst wurden.
18 zeigt ein Beispiel für zweite Bilddaten, die in Schritt S15 in 16 erfasst wurden.
19 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel für eine Funktion des in 12 dargestellten Reinigungssystems zeigt.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Betriebsprozess des in 19 dargestellten Reinigungssystems zeigt.
21 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Prozess von Schritt S31 in 20 zeigt.
22 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Prozess von Schritt S32 in 20 zeigt.
23 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Prozess von Schritt S33 in 20 zeigt.
24 ist eine schematische Ansicht eines Reinigungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In den verschiedenen Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben werden, sind ähnliche Elemente mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen. Zunächst wird ein Reinigungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Das Reinigungssystem 10 ist konfiguriert, um einen Arbeitsbereich 62 einer Werkzeugmaschine 50 zu reinigen.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Werkzeugmaschine 50 einen Spritzschutz 54, einen Bearbeitungskopf 56, eine Teleskopabdeckung 58 und einen Bearbeitungstisch 60. Der Spritzschutz 54 ist ein Hohlelement, das einen Innenraum A definiert und verhindert, dass Fremdkörper wie Schneidfluid oder Späne, die im Innenraum A generiert werden, nach außen dringen. Der Spritzschutz 54 beinhaltet eine Bodenwand 54a und eine Seitenwand 54b, die sich von der Bodenwand 54a nach oben erstreckt. In der Seitenwand 54b ist eine Öffnung 54c ausgebildet. Die Öffnung 54c wird bei Bedarf durch eine automatische Tür (nicht dargestellt) geöffnet und geschlossen.
Der Bearbeitungskopf 56 ist im Innenraum A installiert, und an einer Spitze des Bearbeitungskopfes 56 ist ein Werkzeug 64 befestigt. Der Bearbeitungskopf 56 rotiert das Werkzeug 64, um ein Werkstück zu bearbeiten. Die Teleskopabdeckung 58 ist ein teleskopierbares Hohlelement, das an der Bodenwand 54a des Spritzschutzes 54 bereitgestellt wird. Die Teleskopabdeckung 58 verhindert, dass ein Bauteil der Werkzeugmaschine 50 mit dem Fremdkörper in Berührung kommt. Der Bearbeitungstisch 60 ist im Innenraum A in horizontaler Richtung verfahrbar bereitgestellt und oberhalb der Teleskopabdeckung 58 angeordnet. Auf dem Bearbeitungstisch 60 ist eine Spannvorrichtung (nicht dargestellt) lösbar montiert, auf die das Werkstück abnehmbar aufgesetzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 ein durch eine Bearbeitung des Werkstücks (z.B. durch Anhaften des Fremdkörpers) im Innenraum A zu beeinflussender Bereich, der z.B. den Spritzschutz 54 (Bodenwand 54a), die Teleskop-Abdeckung 58 und den Bearbeitungstisch 60 (Spannvorrichtung) beinhaltet.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Reinigungssystem 10 eine Steuervorrichtung 12, eine Abbildungsvorrichtung 14, eine Reinigungsdüse 16 und eine Fluidversorgungsvorrichtung 18. Die Steuervorrichtung 12 steuert den Betrieb der Abbildungsvorrichtung 14 und der Fluidversorgungsvorrichtung 18. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 12 ein Computer, der z.B. einen Prozessor 20 (CPU, GPU, etc.) und einen Speicher 22 (ROM, RAM, etc.) beinhaltet. Die Verarbeitungseinheit 20 ist über einen Bus 24 mit dem Speicher 22 kommunikativ verbunden und führt Berechnungen zur Ausführung verschiedener, weiter unten zu beschreibender Funktionen durch, während sie mit dem Speicher 22 kommuniziert.
Beachten Sie, dass die Steuervorrichtung 12 konfiguriert sein kann, um einen Bearbeitungsvorgang durch die Werkzeugmaschine 50 zu steuern, indem sie den Betrieb des Bearbeitungskopfes 56 und des Bearbeitungstisches steuert. Alternativ kann eine zweite Steuervorrichtung (nicht dargestellt), die sich von der Steuervorrichtung 12 unterscheidet, bereitgestellt werden, um den Bearbeitungsvorgang durch die Werkzeugmaschine 50 zu steuern. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 12 kommunikativ mit der zweiten Steuervorrichtung verbunden sein. Im Speicher 22 werden verschiedene Daten temporär oder permanent gespeichert.
Die Abbildungsvorrichtung 14 bildet den Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 ab. Bei der Abbildungsvorrichtung 14 handelt es sich beispielsweise um eine Kamera, die z. B. einen Bildsensor, wie einen CCD- oder CMOS-Sensor, eine optische Linse, wie ein Fokusobjektiv, und eine Verarbeitungseinheit für die Bildverarbeitung beinhaltet. Als weiteres Beispiel kann die Abbildungsvorrichtung 14 eine Abbildungsvorrichtung der Art eines Laserscanners sein, die z. B. einen Laseremissionsabschnitt beinhaltet, der so konfiguriert ist, dass er einen Laserstrahl emittiert, einen Lichtempfangsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er das von einem Objekt reflektierte Laserlicht empfängt, und einen Bilderzeugungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er Bilddaten aus dem von dem Lichtempfangsabschnitt empfangenen Laserlicht generiert.
Als weiteres Beispiel kann die Abbildungsvorrichtung 14 ein dreidimensionaler Vision-Sensor sein, der in der Lage ist, ein Objekt abzubilden und einen Abstand zu dem Objekt zu messen. Beachten Sie, dass die Abbildungsvorrichtung 14 im Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 befestigt sein kann oder außerhalb des Spritzschutzes 54 installiert sein kann, wenn ein Teil der Wand des Spritzschutzes 54 der Werkzeugmaschine 50 offen ist (oder aus einem transparenten Material besteht). Alternativ kann die Abbildungsvorrichtung 14 von einem unten zu beschreibenden Roboter in jede beliebige Position und Ausrichtung gebracht werden. Die Abbildungsvorrichtung 14 erfasst den Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 in Übereinstimmung mit einem Befehl der Steuervorrichtung 12 und überträgt die erfassten Bilddaten an die Steuervorrichtung 12.
Die Reinigungsdüse 16 ist hohl und hat an ihrer Spitze eine Einspritzöffnung 16a. Die Reinigungsdüse 16 spritzt das ihr zugeführte Fluid aus der Einspritzöffnung 16a in eine vorbestimmte Einspritzrichtung. Beachten Sie, dass die Reinigungsdüse 16 im Innenraum A befestigt sein kann. In diesem Fall ist die Reinigungsdüse 16 so positioniert, dass ihre Einspritzrichtung auf den zu reinigenden Arbeitsbereich 62 (z. B. den Bearbeitungstisch 60) gerichtet ist. Alternativ kann die Reinigungsdüse 16 in jede beliebige Position und Ausrichtung durch den Roboter bewegt werden, die im Folgenden beschrieben wird.
Die Fluidversorgungsvorrichtung 18 versorgt die Reinigungsdüse 16 mit Fluid in Übereinstimmung mit einem Befehl der Steuervorrichtung 12. Insbesondere ist die Fluidversorgungsvorrichtung 18 über ein Fluidversorgungsrohr 26 (z. B. einen flexiblen Schlauch) mit der Reinigungsdüse 16 fluidisch gekoppelt und führt das Fluid (z. B. komprimiertes Gas oder komprimierte Flüssigkeit) im Inneren der Reinigungsdüse 16 durch das Fluidversorgungsrohr 26 zu. Die Reinigungsdüse 16 reinigt den Arbeitsbereich 62 durch Einspritzen des vom Fluidversorgungsrohr 26 zugeführten Fluids in den Arbeitsbereich 62 (z. B. den Bearbeitungstisch 60).
Als nächstes wird der Betrieb des Reinigungssystems 10 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Ein in 3 dargestellter Ablauf wird gestartet, wenn die Verarbeitungseinheit 20 einen Befehl zum Arbeitsbeginn von einem Anwender, einer Host-Steuerung oder einem Computerprogramm empfängt. Zu Beginn des in 3 dargestellten Ablaufs wird angenommen, dass ein Werkstück nicht auf dem Bearbeitungstisch 60 liegt und der Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 im Wesentlichen frei von Fremdkörpern ist.
In Schritt S1 bildet der Prozessor 20 den Arbeitsbereich 62 mit der Abbildungsvorrichtung 14 ab. In dieser Ausführungsform führt die Verarbeitungseinheit 20 vor der Abbildung des Arbeitsbereichs 62 einen Simulationsbearbeitungsprozess durch. Konkret setzt ein Anwender (oder ein Roboter zum Laden eines Werkstücks) die Spannvorrichtung auf eine obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 und setzt dann ein Dummy-Werkstück auf die Spannvorrichtung. Das Dummy-Werkstück hat die gleichen Abmessungen wie ein Werkstück nach der Bearbeitung in Schritt S2, der weiter unten beschrieben wird.
Dann steuert die Verarbeitungseinheit 20 (oder die zweite Steuervorrichtung) den Bearbeitungskopf 56 und den Bearbeitungstisch 60 gemäß einem Bearbeitungsprogramm. Das Bearbeitungsprogramm beinhaltet einen Befehl zum Betreiben des Bearbeitungskopfes 56 und des Bearbeitungstisches 60 sowie einen Befehl zum Einspritzen von Bearbeitungsfluid (Schneidfluid, Kühlmittel usw.) aus einer Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung (nicht dargestellt), der im Speicher 22 vorprogrammiert ist.
Durch die Ausführung des Bearbeitungsprogramms verursacht der Prozessor 20, dass der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 die gleichen Operationen wie der unten zu beschreibende Schritt S2 durchführen, und er verursacht, dass die Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung das Bearbeitungsfluid zum gleichen Zeitpunkt und mit dem gleichen Anteil einspritzt wie der unten zu beschreibende Schritt S2. Wenn das Bearbeitungsprogramm beendet ist, kehren der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 in ihre Ausgangspositionen zurück.
Dann veranlasst der Prozessor 20 die Bildgebungsvorrichtung 14, den Arbeitsbereich 62 zu einem Zeitpunkt t₂ abzubilden, zu dem eine vorbestimmte Zeit τ ab einem Zeitpunkt t₁ verstrichen ist, zu dem das Bearbeitungsfluid das letzte Mal von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung eingespritzt wurde (d.h. t₂=t₁+τ). Hier kann die Zeit τ so eingestellt werden, dass der Zeitpunkt t₂ ein Zeitpunkt ist, nachdem der Prozessor 20 das Bearbeitungsprogramm im Simulationsbearbeitungsprozess beendet.
Die Abbildungsvorrichtung 14 bildet z. B. die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 im Arbeitsbereich 62 ab. Alternativ kann die Abbildungsvorrichtung 14 auch eine Innenfläche der unteren Wand 54a des Spritzschutzes 54, eine obere Fläche 58a der Teleskop-Abdeckung 58 und die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 im Arbeitsbereich 62 abbilden.
Die Abbildungsvorrichtung 14 überträgt die erfassten Bilddaten ID₁ (erste Bilddaten) an die Verarbeitungseinheit 20, und die Verarbeitungseinheit 20 speichert die Bilddaten ID₁ in dem Speicher 22. Bei diesen Bilddaten ID₁ handelt es sich um Bilddaten des Arbeitsbereichs 62 (z. B. der Oberseite 60a), die von der Abbildungsvorrichtung 14 aufgenommen wurden, bevor das Werkstück im nachfolgenden Schritt S2 bearbeitet wird. 4 zeigt ein Beispiel für die Bilddaten ID₁ , die erhalten werden, wenn die Abbildungsvorrichtung 14 die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 abbildet.
In Schritt S2 bearbeitet die Werkzeugmaschine 50 das Werkstück im Arbeitsbereich 62. Konkret bringt der Anwender (oder der Roboter zum Laden eines Werkstücks) das Werkzeug 64 am Bearbeitungskopf 56 an, setzt die Spannvorrichtung auf die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 und setzt dann das Werkstück auf die Spannvorrichtung.
Der Prozessor 20 (oder die zweite Steuervorrichtung) betätigt dann den Bearbeitungskopf 56 und den Bearbeitungstisch 60 gemäß dem oben beschriebenen Bearbeitungsprogramm, um das Werkstück mit dem Werkzeug 64 zu bearbeiten, während das Bearbeitungsfluid von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung eingespritzt wird. Infolgedessen werden Fremdkörper wie Späne im Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 abgelagert. Wenn das Bearbeitungsprogramm in diesem Schritt S2 endet, kehren der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 in die gleiche Ausgangsposition zurück wie am Ende des oben beschriebenen Simulationsbearbeitungsprozesses.
In Schritt S3 steuert die Verarbeitungseinheit 20 die Abbildungsvorrichtung 14, um den Arbeitsbereich 62 abzubilden. Konkret führt der Prozessor 20 diesen Schritt S3 zu dem Zeitpunkt t₂ aus, wenn die vorbestimmte Zeit τ ab dem Zeitpunkt t₁ verstrichen ist, zu dem das Bearbeitungsfluid von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung das letzte Mal in Schritt S2 eingespritzt wurde, und verursacht, dass die Abbildungsvorrichtung 14 den Arbeitsbereich 62 abbildet. Beispielsweise bildet die Abbildungsvorrichtung 14 die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 entlang der gleichen Sichtlinienrichtung wie in Schritt S1 ab. Die Abbildungsvorrichtung 14 überträgt die erfassten Bilddaten ID₂ (zweite Bilddaten) des Arbeitsbereichs 62 an die Verarbeitungseinheit 20, und die Verarbeitungseinheit 20 speichert die Bilddaten ID₂ in dem Speicher 22.
Bei diesen Bilddaten ID₂ handelt es sich um Bilddaten des Arbeitsbereichs 62 (z. B. der oberen Oberfläche 60a), die von der Abbildungsvorrichtung 14 nach der Bearbeitung des Werkstücks in Schritt S2 abgebildet werden. 5 zeigt ein Beispiel für die Bilddaten ID₂ , die erhalten werden, wenn die Abbildungsvorrichtung 14 die obere Fläche 60a abbildet. Die Bilddaten ID₂ , die nach der Bearbeitung abgebildet werden, enthalten Fremdkörper B, wie z. B. Späne auf der oberen Oberfläche 60a.
In Schritt S4 generiert die Verarbeitungseinheit 20 Bilddaten ID₃ (dritte Bilddaten), die einen Grad der Helligkeitsänderung zwischen den in Schritt S1 aufgenommenen Bilddaten ID₁ und den im letzten Schritt S3 aufgenommenen Bilddaten ID₂ angeben. Diese Bilddaten ID₃ sind ein Bild mit der gleichen Anzahl von Pixeln N_T wie die Bilddaten ID₁ und die Bilddaten ID₂ . Ein Verfahren zum Generieren der Bilddaten ID₃ wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 bis 10 beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für die Quantifizierung der Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID₁ darstellt, die vor der Bearbeitung aufgenommen wurden, während 7 ein Diagramm ist, das schematisch ein Beispiel für die Quantifizierung der Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID₂ darstellt, die nach der Bearbeitung aufgenommen wurden. Beachten Sie, dass in 6 und 7 fünf Zeilen und fünf Spalten von Pixeln unter ganzen Pixeln der Bilddaten ID₁ und der Bilddaten ID₂ dargestellt sind, um das Verständnis zu erleichtern.
Die Verarbeitungseinheit 20 generiert die Bilddaten ID₃ basierend auf den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ . Die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ wird nach dem folgenden Verfahren als ein Wert berechnet, der einem Änderungsgrad zwischen der Helligkeit BR₁ eines Pixels der Bilddaten ID₁ und der Helligkeit BR₂ eines Pixels der Bilddaten ID₂ entspricht, das dem Pixel der Bilddaten ID₁ entspricht.
Als Beispiel berechnet die Verarbeitungseinheit 20 die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ aus der Gleichung (1) von BR₃=BR₁-BR₂. 8 zeigt eine schematische Darstellung, in der die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ quantifiziert wird, wenn die Helligkeit BR₃ aus Gleichung (1) berechnet wird.
Zum Beispiel ist bezüglich der Helligkeit BR₃ des Pixels in der y_n-ten Zeile und der x_n-ten Spalte der Bilddaten ID₃ , da die Helligkeit BR₁ des Pixels in der y_n-ten Zeile und der x_n-ten Spalte der Bilddaten ID₁ 100 ist (6), und die Helligkeit BR₂ des Pixels in der y_n-ten Zeile und der x_n-ten Spalte der Bilddaten ID₂ 100 ist, die gleiche wie die Helligkeit BR₁ (7), BR₃=BR₂-BR₁=0 aus Gleichung (1) erfüllt. Das heißt, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den entsprechenden Pixeln der Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung gibt, wenn die Gleichung (1) verwendet wird, wird jede Helligkeit BR₃ des entsprechenden Pixels der Bilddaten ID₃ Null.
Andererseits ist die Helligkeit BR₁ des Pixels in der y_n+2-ten Zeile und der x_n+4-ten Spalte der Bilddaten ID₃ gleich 1 (6), während die Helligkeit BR₂ des Pixels in der y_n+2-ten Zeile und der x_n+4-ten Spalte der Bilddaten ID₂ gleich 255 ist (7) und sich von der Helligkeit BR₁ unterscheidet. Eine solche Änderung zwischen der Helligkeit BR₁ und der Helligkeit BR₂ kann aufgrund der in 5 dargestellten Fremdkörper B auftreten. In diesem Fall erfüllt die Helligkeit BR₃ des Pixels in der _Yn+z-ten Zeile und der x_n+4-ten Spalte der Bilddaten ID₃ BR₃=BR₂-BR₁=254 aus Gleichung (1).
Wie oben in Gleichung (1) beschrieben, wird die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ als Differenz zwischen der Helligkeit BR₁ und der Helligkeit BR₂ berechnet, und wie in 8 dargestellt, ist die Helligkeit BR₃ des Pixels Null, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ gibt, während die Helligkeit BR₃ des Pixels ein anderer Wert als Null ist, wenn es eine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ gibt. Beachten Sie, dass in 8 die Pixel, deren Helligkeit BR₃ von Null verschieden ist, zum besseren Verständnis hervorgehoben sind.
Als weiteres Beispiel berechnet die Verarbeitungseinheit 20 die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ aus Gleichung (2) von BR₃=(BR₁-BR₂)/2+128. 9 zeigt eine schematische Darstellung, in der die Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID₃ quantifiziert wird, wenn die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ aus Gleichung (2) berechnet wird.
Zum Beispiel ist bezüglich des Pixels in der y_n-ten Zeile und der x_n-ten Spalte die Helligkeit BR₁ der Bilddaten ID₁ gleich 100, die Helligkeit BR₂ der Bilddaten ID₂ gleich 100, und daher ergibt sich aus Gleichung (2) BR₃=(BR_I-BR₂)/2+128=128. Mit anderen Worten, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den entsprechenden Pixeln der Bilddaten 10₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung gibt, wenn diese Gleichung (2) verwendet wird, wird jede Helligkeit BR₃ des entsprechenden Pixels der Bilddaten ID₃ 128.
Andererseits ist für das Pixel in der y_n+2-ten Zeile und der x_n+4-ten Spalte die Helligkeit BR₁ der Bilddaten ID₁ gleich 1, während die Helligkeit BR₂ der Bilddaten ID₂ gleich 255 ist, und daher ergibt sich BR₃=(BR₁-BR₂)/2+128=255. Somit wird in Gleichung (2) die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ basierend auf einer Differenz zwischen der Helligkeit BR₁ und der Helligkeit BR₂ berechnet, und wie in 9 dargestellt, ist die Helligkeit BR₃ 128, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und der Bilddaten ID₂ gibt, während die Helligkeit BR₃ ein anderer Wert als 128 ist, wenn es eine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und der Bilddaten ID₂ gibt.
Als weiteres Beispiel berechnet die Verarbeitungseinheit 20 die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ aus der Gleichung (3) von BR₃=(BR₂+l)/(BR₁+1). 10 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem die Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID₃ quantifiziert wird, wenn die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ aus Gleichung (3) berechnet wird.
Zum Beispiel ist bezüglich des Pixels in der y_n-ten Zeile und der x_n-ten Spalte die Helligkeit BR₁ der Bilddaten ID₁ gleich 100, die Helligkeit BR₂ der Bilddaten ID₂ gleich 100, und daher ergibt sich aus Gleichung (3) BR₃=(BR₂+1) / (BR₁+1)=1. Mit anderen Worten, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den entsprechenden Pixeln der Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung gibt, wenn diese Gleichung (3) verwendet wird, ist jede Helligkeit BR₃ des entsprechenden Pixels der Bilddaten ID₃ 1.
Andererseits ist für das Pixel in der y_n+2-ten Zeile und der x_n+4-ten Spalte die Helligkeit BR₁ der Bilddaten ID₁ gleich 1, während die Helligkeit BR₂ der Bilddaten ID₂ gleich 255 ist, und daher ergibt sich BR₃=(BR₂+1) / (BR₁+1)=128. Somit wird in Gleichung (3) die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ basierend auf einem Verhältnis ((BR₂+1)/(BR₁+1)) zwischen der Helligkeit BR₁ und der Helligkeit BR₂ berechnet, und wie in 10 dargestellt, ist die Helligkeit BR₃ 1, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ gibt, während die Helligkeit BR₃ einen anderen Wert als 1 hat, wenn es eine Helligkeitsänderung zwischen den Pixeln der Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ gibt.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens generiert die Verarbeitungseinheit 20 die Bilddaten ID₃ , die den Grad der Änderung zwischen der Helligkeit BR₁ der Bilddaten ID₁ und der Helligkeit BR₂ der Bilddaten ID₂ angeben. Dementsprechend fungiert die Verarbeitungseinheit 20 als Bilddatenerzeugungsblock 28 (1). Die Verarbeitungseinheit 20 legt die generierten Bilddaten ID₃ im Speicher 22 ab.
Beachten Sie, dass in 8 bis 10 zum besseren Verständnis die Bilddaten ID₃ als Rasterdaten von y Spalten x Zeilen dargestellt sind. Die von der Verarbeitungseinheit 20 generierten Bilddaten ID₃ müssen jedoch nicht unbedingt solche Rasterdaten sein, sondern können z. B. Daten sein, in denen die Bildpunkte und die zugehörige Helligkeit BR₃ in Form einer Liste gespeichert sind.
Wiederum mit Bezug auf 3 erfasst die Verarbeitungseinheit 20 in Schritt S5 ein Histogramm HG der in Schritt S4 generierten Bilddaten ID₃ . Bei dem Histogramm HG handelt es sich um Daten, die eine Beziehung zwischen der Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ und der Anzahl der Pixel N angeben. Ein Beispiel für ein Diagramm, das das Histogramm HG darstellt, ist in 11 dargestellt. Beachten Sie, dass der Prozessor 20 das Histogramm HG nur in Form von numerischen Daten erfassen oder ein Bild des Histogramms HG generieren kann, wie in 11 dargestellt, und das Bild auf einem Display (nicht dargestellt) anzeigen kann, das an der Steuervorrichtung 12 bereitgestellt wird.
Im Allgemeinen wird die Helligkeit eines jeden Pixels in den Bilddaten durch insgesamt 256 Stufen von 0 bis 255 dargestellt. Wenn ein Bild des Histogramms HG, das durch die obige Gleichung (2) erhalten wird, generiert wird, kann die Helligkeit BR3 durch die 256 Stufen dargestellt werden, und eine Position der Helligkeit BR₃=128 kann ein Median der Helligkeit sein. Somit kann gemäß Gleichung (2) das Bild des Histogramms HG durch ein vorhandenes Bildverarbeitungsprogramm dargestellt werden.
Wenn die oben beschriebene Gleichung (3) verwendet wird und die Helligkeit der Pixel in insgesamt 256 Stufen von 0 bis 255 angezeigt wird, kann verhindert werden, dass die Helligkeit BR₁ unendlich ist, selbst wenn BR₁=0 erfüllt ist. Beachten Sie, dass, wenn die Helligkeit der Pixel durch die Summe der 256 Stufen von 1 bis 256 angezeigt wird, Gleichung (3) als eine Gleichung von BR₃=BR₂/BR₁ definiert werden kann.
Bezüglich des Histogramms HG ist, wenn es keine Helligkeitsänderung zwischen den entsprechenden Pixeln der Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung gibt (d.h., wenn es keine Fremdkörper B gibt, wie in 5 dargestellt), die Anzahl der Pixel N, bei denen die Helligkeit BR₃ ein Referenzwert α₀ ist, im Wesentlichen gleich einer Gesamtzahl von Pixeln N_T der Bilddaten ID₃ (d.h., das Histogramm HG wird zu einer Charakteristik, in der ein Impuls von N≈N_T bei BR₃=a₀ existiert), im Histogramm HG. Der Referenzwert a₀ ist bei Verwendung von Gleichung (1) gleich Null, der Referenzwert a₀ ist bei Verwendung von Gleichung (2) gleich 128 und der Referenzwert a₀ ist bei Verwendung von Gleichung (3) gleich 1.
Liegt dagegen eine Helligkeitsänderung zwischen den korrespondierenden Pixeln der Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung vor (d.h. wenn die in 5 dargestellten Fremdkörper B vorhanden sind), so ist im Histogramm HG die Anzahl der Pixel N in einem vom Referenzwert α₀ verschiedenen Bereich der Helligkeit BR₃ vorhanden. Das Histogramm HG ist also ein Datenwert, der die Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung statistisch anzeigt.
In Schritt S6 bestimmt die Verarbeitungseinheit 20 basierend auf dem Histogramm HG, ob der Arbeitsbereich 62 zu reinigen ist oder nicht. Beispielsweise bestimmt die Verarbeitungseinheit 20, dass es notwendig ist, den Arbeitsbereich 62 zu reinigen, wenn ein Anteil R₁ der Anzahl von Pixeln N_x mit der Helligkeit BR₃ innerhalb eines vorbestimmten Bereichs [α₁, α_2] in Bezug auf die Gesamtzahl von Pixeln N_T (d.h., R₁=N_x/N_T) im Histogramm HG gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert R_th1 (d.h., R₁=N_x/N_T≤R_th1) ist.
Konkret bedeutet dies, dass bei einer Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung und den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung, wie oben beschrieben, anstelle einer Abnahme der Anzahl der Bildpunkte N beim Referenzwert α₀, die Anzahl der Bildpunkte N im Bereich der Helligkeit BR₃ außer dem Referenzwert α₀ breit verteilt ist.
Wenn also die Schwellenwerte α₁ und α₂ des Bereichs [α₁, α_2] den Referenzwert α₀ beinhalten, wie in 11 dargestellt, ist die Anzahl der Pixel N_X innerhalb des Bereichs α₁≤BR₃≤α₂ umso geringer, je größer die Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ ist (d. h. je größer die Anzahl der Fremdkörper B in 5 ist). Daher ist der Anteil R₁ der Anzahl der Pixel N_X in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_T (P₁=N_x/N_T) ein Wert, der quantitativ eine Größe der Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ darstellt (d.h. die Größe der Anzahl der Fremdkörper B, die in den Bilddaten ID₂ nach der Bearbeitung beinhaltet sind).
Die Verarbeitungseinheit 20 berechnet den Anteil R₁ aus den Daten des Histogramms HG und bestimmt, dass es notwendig ist, den Arbeitsbereich 62 zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn der Anteil R₁ gleich oder kleiner als der Schwellenwert R_th1 ist, und fährt dann mit Schritt S7 fort. Andererseits bestimmt die Verarbeitungseinheit 20 NEIN, wenn der Anteil R₁ größer als der Schwellenwert R_th1 ist, und fährt mit Schritt S8 fort.
Als weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 20, dass es notwendig ist, den Arbeitsbereich 62 zu reinigen, wenn ein Anteil R₂ des Anteils der Pixel N_Y mit der Helligkeit BR₃ außerhalb des Bereichs [α₁, α_2] in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_T (d.h., P₂=N_Y/N_T) im Histogramm HG gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert R_th2 (d.h., R₂=N_Y/N_T≥R_tn2) ist.
Wenn die Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ größer ist (d.h. wenn die Anzahl der Fremdkörper B in 5 zunimmt), nimmt die Anzahl der Pixel N_x im Bereich von a₁≤BR₃≤a₂ ab, während die Anzahl der Pixel N_Y im Bereich von BR₃<α₁ oder a₂<BR₃ zunimmt. Daher ist der Anteil R₂ der Anzahl der Pixel N_Y in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel +N_T (R₂=N_Y/N_T) ein Wert, der die Anzahl der in den Bilddaten ID₂ enthaltenen Fremdkörper B nach der Bearbeitung quantitativ darstellt. Die Verarbeitungseinheit 20 berechnet den Anteil R₂ aus den Daten des Histogramms HG und bestimmt, dass es notwendig ist, den Arbeitsbereich 62 zu reinigen (JA), wenn der Anteil R₂ gleich oder größer als der Schwellenwert R_th2 ist.
Als weiteres Beispiel extrahiert die Verarbeitungseinheit 20 eine Ortskurve einer Graphenlinie des in Schritt S5 erfassten Histogramms HG (siehe 11) und berechnet einen Übereinstimmungsgrad zwischen einer Form der Ortskurve der Graphenlinie in dem Histogramm HG und einer Ortskurve einer Graphenlinie eines Referenzhistogramms HG_R. Das Referenzhistogramm HGR ist ein Histogramm in einem Fall, in dem es keine Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ gibt.
Das Referenzhistogramm HGR kann z. B. auf folgende Weise gewonnen werden. Konkret nimmt die Verarbeitungseinheit 20 die Bilddaten ID₁ vor der Bearbeitung zweimal auf (Schritt S1). Dann generiert die Verarbeitungseinheit 20 Referenzbilddaten ID_R, die den Grad der Helligkeitsänderung zwischen zwei Teilen der Bilddaten ID₁ anzeigen, die vor der Bearbeitung aufgenommen wurden, und zwar nach dem Verfahren, das im obigen Schritt S4 beschrieben wurde. Anschließend erfasst die Verarbeitungseinheit 20 das Referenzhistogramm HGR aus den Referenzbilddaten ID_R.
Alternativ kann das Referenzhistogramm HGR auch manuell vom Anwender erstellt werden. Die Verarbeitungseinheit 20 bestimmt in diesem Schritt S6 JA, wenn der Übereinstimmungsgrad zwischen der Form der Ortskurve der Graphenlinie des Histogramms HG und der Form der Ortskurve der Graphenlinie des Referenzhistogramms HGR kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Als ein weiteres Beispiel berechnet die Verarbeitungseinheit 20 eine Standardabweichung des in Schritt S5 erfassten Histogramms HG. Die Verarbeitungseinheit 20 bestimmt in diesem Schritt S6 JA, wenn die Standardabweichung des Histogramms HG größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Durch das oben beschriebene Verfahren bestimmt die Verarbeitungseinheit 20 basierend auf dem Histogramm HG, ob der Arbeitsbereich 62 (z. B. die obere Fläche 60a) gereinigt werden soll oder nicht. Dementsprechend fungiert die Verarbeitungseinheit 20 als Bestimmungsblock 30 (1), der konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Arbeitsbereich 62 gereinigt werden soll oder nicht.
In Schritt S7 führt die Verarbeitungseinheit 20 die Reinigung des Arbeitsbereichs 62 durch. Genauer gesagt, der Prozessor 20 betätigt die Fluidversorgungsvorrichtung 18, um der Reinigungsdüse 16 Fluid zuzuführen. Die Reinigungsdüse 16 spritzt das vom Fluidversorgungsrohr 26 zugeführte Fluid in den Arbeitsbereich 62 (die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60), um den Arbeitsbereich 62 zu reinigen. Nach Schritt S7 kehrt die Verarbeitungseinheit 20 zu Schritt S3 zurück und führt wiederholt eine Schleife der Schritte S3 bis S7 aus, bis sie in Schritt S6 NEIN bestimmt.
Beachten Sie, dass die Verarbeitungseinheit 20 die Anzahl der Ausführungen „m“ zählen kann, für die sie den Schritt S7 ausführt (oder in Schritt S6 JA bestimmt), ein Alarmsignal in Form eines Tons oder Bildes ausgeben kann, das anzeigt, dass „die Anzahl der Ausführungen der Reinigung eine vorbestimmte Anzahl erreicht hat“, wenn die Anzahl der Ausführungen „m“ eine vorbestimmte Anzahl m_MAX (z. B. m_MAX=3) erreicht, und zu Schritt S8 fortfahren kann (oder den Ablauf in 3 beenden kann). Dadurch kann verhindert werden, dass die Anzahl der Ausführungen für die Ausführung von Schritt S7 zu groß wird.
In Schritt S8 analysiert die Verarbeitungseinheit 20 das Computerprogramm und bestimmt, ob es ein weiteres zu bearbeitendes Werkstück gibt oder nicht. Die Verarbeitungseinheit 20 kehrt zu Schritt S2 zurück, wenn sie bestimmt, dass es ein weiteres zu bearbeitendes Werkstück gibt (d. h. JA bestimmt), während die Verarbeitungseinheit 20 den in 3 dargestellten Ablauf beendet, wenn sie bestimmt, dass es kein zu bearbeitendes Werkstück gibt (d. h. NEIN bestimmt).
Wie oben beschrieben, bildet die Abbildungsvorrichtung 14 in der vorliegenden Ausführungsform die Bilddaten ID₁ und die Bilddaten ID₂ vor und nach der Bearbeitung ab, der Bilddatenerzeugungsblock 28 generiert die Bilddaten ID₃ , und der Bestimmungsblock 30 bestimmt basierend auf dem Histogramm HG, ob der Arbeitsbereich 62 zu reinigen ist oder nicht. Dementsprechend bilden die Abbildungsvorrichtung 14, der Bilddatenerzeugungsblock 28 und der Bestimmungsblock 30 eine Vorrichtung 70 (1), die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob es notwendig ist, den Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 zu reinigen oder nicht.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Verarbeitungseinheit 20 basierend auf dem Histogramm HG, das die Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂ , die vor und nach der Bearbeitung erfasst wurden, statistisch anzeigt, ob der Arbeitsbereich 62 gereinigt werden muss oder nicht. Gemäß dieser Konfiguration kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, ob eine Reinigung des Arbeitsbereichs 62 erforderlich ist oder nicht, und zwar mit Hilfe eines statistischen Verfahrens.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Verarbeitungseinheit 20 außerdem, dass der Arbeitsbereich 62 gereinigt werden muss, wenn der Anteil R₁ kleiner oder gleich dem Schwellenwert R_th1 oder der Anteil R₂ gleich oder größer als der Schwellenwert R_th2 im Histogramm HG ist. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, durch einen relativ einfachen Algorithmus automatisch zu bestimmen, ob der Arbeitsbereich 62 zu reinigen ist oder nicht.
Ferner verursacht in der vorliegenden Ausführungsform die Verarbeitungseinheit 20, dass die Abbildungsvorrichtung 14 die Bilddaten ID₁ abbildet, nachdem der Simulationsbearbeitungsprozess in Schritt S1 durchgeführt wurde. Gemäß dieser Konfiguration kann die Anordnung von Elementen im Arbeitsbereich 62, wie z. B. dem Bearbeitungstisch 60, und ein Zustand des Bearbeitungsfluids, die in den Bilddaten ID₁ und ID₂ dargestellt sind, zwischen den in Schritt S1 erfassten Bilddaten ID₁ und den in Schritt S3 nach der Bearbeitung erfassten Bilddaten ID₂ gleich sein. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID₃ einen Wert beinhaltet, der durch die Anordnung von Elementen im Arbeitsbereich 62 und dem Bearbeitungsfluid bedingt ist.
Als nächstes wird ein Reinigungssystem 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben. Das Reinigungssystem 100 dient zur Reinigung des Arbeitsbereichs 62 der Werkzeugmaschine 50 und beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 14, die Reinigungsdüse 16, die Fluidversorgungsvorrichtung 18, eine Steuervorrichtung 102, einen Roboter 104 und Klauen der Befestigungsvorrichtung.
Die Steuervorrichtung 102 steuert den Betrieb der Abbildungsvorrichtung 14, der Fluidversorgungsvorrichtung 18, des Roboters 104 und der Klauen der Befestigungsvorrichtung. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 102 ein Computer, der z. B. einen Prozessor 108 (CPU, GPU, etc.) und den Speicher 22 (ROM, RAM, etc.) beinhaltet. Die Verarbeitungseinheit 108 ist über den Bus 24 mit dem Speicher 22 kommunikativ verbunden und führt Berechnungen zur Ausführung verschiedener, weiter unten zu beschreibender Funktionen durch, während sie mit dem Speicher 22 kommuniziert.
Wie in 13 dargestellt, ist der Roboter 104 in der vorliegenden Ausführungsform ein vertikaler Knickarmroboter und beinhaltet eine Roboterbasis 110, einen Drehkörper 112, einen Roboterarm 114, ein Handgelenk 116 und Roboterhände 118 und 120. Die Roboterbasis 110 ist auf dem Boden einer Arbeitszelle befestigt. Der Drehkörper 112 ist am Robotersockel 110 um eine vertikale Achse drehbar bereitgestellt.
Der Roboterarm 114 beinhaltet einen unteren Arm 122, der drehbar an dem Drehkörper 112 befestigt ist, und einen oberen Arm 124, der drehbar an einem distalen Ende des unteren Arms 122 befestigt ist. Das Handgelenk 116 ist an einem distalen Ende des Oberarms 124 bereitgestellt und trägt drehbar die Roboterhände 118 und 120.
In der Roboterbasis 110, dem Drehkörper 112, dem Roboterarm 114 und dem Handgelenk 116 sind jeweils Servomotoren (nicht dargestellt) bereitgestellt. Diese Servomotoren treiben auf Befehl der Steuervorrichtung 102 den Drehkörper 112, den Roboterarm 114 und das Handgelenk 116 um ihre Antriebswellen an und treiben so den Roboter 104 an.
Die Roboterhand 118 beinhaltet eine Handbasis 128, die an einem Adapter 126 befestigt ist, der an einem distalen Ende des Handgelenks 116 bereitgestellt wird, und eine Vielzahl von Fingern 130, die an der Handbasis 128 zum Öffnen und Schließen bereitgestellt werden. Ein Fingertreiber (nicht dargestellt) mit einem Luftzylinder oder einem Motor ist in die Handbasis 128 eingebaut und verursacht das Öffnen und Schließen der Finger 130 unter einem Befehl der Steuervorrichtung 102. Dadurch greift die Roboterhand 118 mit ihren Fingern 130 die Reinigungsdüse 16 oder gibt sie frei. Beachten Sie, dass die Finger 130 der Roboterhand 118 so konfiguriert sein können, dass sie neben der Reinigungsdüse 16 auch ein von der Roboterhand 120 zu greifendes Werkstück greifen können.
Andererseits beinhaltet die Roboterhand 120 eine Handbasis 132, die an dem Adapter 126 befestigt ist, und eine Vielzahl von Fingern 134, die an der Handbasis 132 zum Öffnen und Schließen bereitgestellt sind. Ein zweiter Fingertreiber (nicht dargestellt) mit einem Luftzylinder oder einem Motor ist in die Handbasis 132 eingebaut und verursacht das Öffnen und Schließen der Finger 134 auf Befehl der Steuervorrichtung 102. Dadurch greift die Roboterhand 120 mit ihren Fingern 134 ein Objekt, z. B. ein Werkstück, oder gibt es frei.
Die Befestigungsvorrichtung 106 ist an einer vorbestimmten Position im Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 angeordnet und an der Seitenwand 54b des Spritzschutzes 54 befestigt. Insbesondere beinhaltet die Befestigungsvorrichtung 106, wie in 14 dargestellt, eine an der Seitenwand 54b befestigte Basis 136, eine Vielzahl von Klauen 138, die an der Basis 136 zum Öffnen und Schließen bereitgestellt sind, und einen Klauenantriebsabschnitt 140, der zum Öffnen und Schließen der Klauen 138 konfiguriert ist.
Der Klauenantriebsabschnitt 140 hat einen Luftzylinder oder einen Motor und öffnet und schließt die Klauen 138 automatisch auf Befehl der Steuervorrichtung 102. Die Befestigungsvorrichtung 106 kann die Reinigungsdüse 16 zwischen den Klauen 138 halten, indem sie die Klauen 138 schließt, wie in 15 dargestellt. Weiterhin kann die Befestigungsvorrichtung 106 die gehaltene Reinigungsdüse 16 durch Öffnen der Klauen 138 freigeben, wie in 14 dargestellt.
Beachten Sie, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein flacher Oberflächenabschnitt 138a an einer Innenfläche jeder Klaue 138 ausgebildet ist, während ein flacher Oberflächenabschnitt 16b, der den flachen Oberflächenabschnitt 138a berührt, an jeder der beiden Seitenflächen der Reinigungsdüse 16 ausgebildet ist. Aufgrund des Oberflächenkontakts zwischen dem flachen Oberflächenabschnitt 138a und dem flachen Oberflächenabschnitt 16b können die Klauen 138 die Reinigungsdüse 16 stabil greifen. Beachten Sie, dass ein Abschnitt mit hoher Reibung (ein konkav-konvexer Abschnitt, eine Gummischicht, eine Harzschicht mit hoher Reibung usw.), der den Reibungskoeffizienten zwischen den Klauen 138 und der Reinigungsdüse 16 erhöht, auf dem flachen Oberflächenabschnitt 138a jeder Klaue 138 bereitgestellt werden kann.
Zusätzlich kann das System 100 ein Gebläse (nicht dargestellt) beinhalten, das an den Innenflächen der Klauen 138 anhaftende Fremdkörper durch Einblasen von Fluid (z. B. Druckgas) auf die Innenflächen abbläst. In diesem Fall kann das Gebläse in die Befestigungsvorrichtung 106 (z. B. den Sockel 136) integriert sein, und eine Fluid-Einspritzöffnung des Gebläses kann auf den Innenflächen (z. B. den ebenen Abschnitten 138a) der Klauen 138 bereitgestellt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass Fremdkörper an den Innenflächen der Klauen 138 anhaften, und die Befestigungsvorrichtung 106 kann die Reinigungsdüse 16 zuverlässig in der gleichen Position und Ausrichtung halten.
Wie in 13 dargestellt, ist die Abbildungsvorrichtung 14 über eine Halterung 142 am Adapter 126 befestigt und wird vom Roboter 104 in jede beliebige Position und Ausrichtung bewegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abbildungsvorrichtung 14 ein dreidimensionaler Vision-Sensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Objekt abbildet und einen Abstand zum Objekt misst.
Für den Roboter 104 ist ein Roboterkoordinatensystem C_R eingestellt. Das Roboterkoordinatensystem C_R ist ein Koordinatensystem, das als Referenz für die automatische Steuerung jeder der beweglichen Komponenten (der Drehkörper 112, der Roboterarm 114 und das Handgelenk 116) des Roboters 104 dient. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Roboter-Koordinatensystem C_R so eingestellt, dass sein Ursprung in einem Zentrum der Roboterbasis 110 liegt und seine z-Achse mit einer Drehachse des Drehkörpers 112 zusammenfällt. Die Verarbeitungseinheit 108 generiert einen Befehl an jeden Servomotor des Roboters 104 in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem C_R und steuert jede bewegliche Komponente des Roboters 104, um die Abbildungsvorrichtung 14 und die Roboterhände 118 und 120 in jeder Position und Orientierung im Roboterkoordinatensystem C_R anzuordnen.
Die Roboterbasis 110 und der Drehkörper 112 des Roboters 104 sind außerhalb des Spritzschutzes 54 der Werkzeugmaschine 50 installiert. Der Prozessor 108 bedient den Roboter 104 so, dass er die Abbildungsvorrichtung 14 und die Roboterhände 118 und 120 durch die in der Seitenwand 54b des Spritzschutzes 54 bereitgestellte Öffnung 54c in den Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 ein- und ausfährt.
Als Nächstes wird der Betrieb des Reinigungssystems 100 unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Ein in 16 dargestellter Ablauf wird gestartet, wenn die Verarbeitungseinheit 108 einen Befehl zum Arbeitsbeginn von einem Anwender, einer Host-Steuerung oder einem Computerprogramm empfängt. Zu Beginn des in 16 dargestellten Ablaufs befindet sich kein Werkstück auf dem Bearbeitungstisch 60, und der Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 ist im Wesentlichen frei von Fremdkörpern. Darüber hinaus ist zu Beginn des in 16 dargestellten Ablaufs die Reinigungsdüse 16 an der Befestigungsvorrichtung 106 (15) angebracht.
In Schritt S11 bildet der Prozessor 108 den Arbeitsbereich 62 mit der Abbildungsvorrichtung 14 ab. In dieser Ausführungsform führt die Verarbeitungseinheit 108 den Simulationsbearbeitungsprozess durch, bevor sie den Arbeitsbereich 62 abbildet. Insbesondere setzt der Anwender (oder der Roboter 104) die Spannvorrichtung auf die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60. Als nächstes betätigt der Prozessor 108 den Roboter 104, um ein an einem vorbestimmten Speicherplatz außerhalb der Werkzeugmaschine 50 abgelegtes Dummy-Werkstück mit der Roboterhand 120 zu greifen, das Dummy-Werkstück durch die Öffnung 54c des Spritzschutzes 54 in den Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 zu transportieren und dann das Dummy-Werkstück auf die Spannvorrichtung zu setzen. Das Dummy-Werkstück hat die gleichen Abmessungen wie ein Werkstück, das im unten beschriebenen Schritt S14 bearbeitet werden soll und bereits bearbeitet wurde.
Dann bedient der Prozessor 108 den Bearbeitungskopf 56 und den Bearbeitungstisch 60 gemäß dem Bearbeitungsprogramm. Durch die Ausführung des Bearbeitungsprogramms verursacht der Prozessor 108, dass der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 den gleichen Vorgang wie im unten beschriebenen Schritt S14 durchführen, während das Bearbeitungsfluid von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung zum gleichen Zeitpunkt und mit dem gleichen Anteil wie im unten beschriebenen Schritt S14 eingespritzt wird. Wenn das Bearbeitungsprogramm beendet ist, kehren der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 in ihre Ausgangspositionen zurück.
Dann startet die Verarbeitungseinheit 108 den Abbildungsvorgang durch die Abbildungsvorrichtung 14 zu dem Zeitpunkt t₂, zu dem die vorbestimmte Zeit τ ab dem Zeitpunkt t₁ verstrichen ist, zu dem das Bearbeitungsfluid das letzte Mal von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung eingespritzt wurde. Insbesondere steuert die Verarbeitungseinheit 108 den Roboter 104, um die Abbildungsvorrichtung 14 an einer vorbestimmten Abbildungsposition anzuordnen. Wenn die Abbildungsvorrichtung 14 beispielsweise an der Abbildungsposition angeordnet ist, ist die Abbildungsvorrichtung 14 oberhalb (d.h. in der positiven Richtung der z-Achse des Roboterkoordinatensystems C_R ) des Arbeitsbereichs 62 angeordnet, die Sichtlinienrichtung der Abbildungsvorrichtung 14 ist parallel zur z-Achse im Roboterkoordinatensystem C_R (d.h., in vertikaler Richtung), und die untere Wand 54a des Spritzschutzes 54, die obere Fläche 58a der Teleskop-Abdeckung 58 und die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60 des Arbeitsbereiches 62 fallen in das Sichtfeld der Abbildungsvorrichtung 14.
Die Positionsdaten der Abbildungsposition im Roboterkoordinatensystem C_R sind im Speicher 22 vorgespeichert. Wenn die Abbildungsvorrichtung 14 an der Abbildungsposition angeordnet ist, bedient der Prozessor 108 die Abbildungsvorrichtung 14, um den Arbeitsbereich 62 abzubilden. Die Abbildungsvorrichtung 14 überträgt die erfassten Bilddaten ID₁ (die ersten Bilddaten) an die Verarbeitungseinheit 108, und die Verarbeitungseinheit 108 speichert die Bilddaten ID₁ in dem Speicher 22. Diese Bilddaten ID₁ sind Bilddaten des Arbeitsbereichs 62, die von der Abbildungsvorrichtung 14 vor der Bearbeitung des Werkstücks im nachfolgenden Schritt S14 aufgenommen wurden. 17 zeigt ein Beispiel für die Bilddaten ID₁ , die von der Abbildungsvorrichtung 14, die den Arbeitsbereich 62 in diesem Schritt S11 abbildet, erhalten werden.
In Schritt S12 betreibt der Prozessor 108 die Abbildungsvorrichtung 14, um eine Höhe h des Arbeitsbereichs 62 zu messen. Wie oben beschrieben, beinhaltet der Arbeitsbereich 62 die Bodenwand 54a, die Teleskopabdeckung 58 und den Bearbeitungstisch 60. Wie in 13 dargestellt, befindet sich die Oberseite 58a der Teleskopabdeckung 58 in einer Höhe h₂ oberhalb der Innenfläche der Bodenwand 54a, und die Oberseite 60a des Bearbeitungstisches 60 befindet sich in einer Höhe h₃ (>h₂) oberhalb der Bodenwand 54a. Somit beinhaltet der Arbeitsbereich 62 eine Zone 54a (die Innenfläche der unteren Wand 54a), eine Zone 58a (die obere Fläche 58a) und eine Zone 60a (die obere Fläche 60a), deren Höhen h voneinander verschieden sind.
Die Abbildungsvorrichtung 14 bildet die Bilddaten ID₁ in Schritt S11 ab und misst die Höhe h jeder Zone (54a, 58a, 60a) des Arbeitsbereichs 62, die in den Bilddaten ID₁ beinhaltet ist. Die Abbildungsvorrichtung 14 beinhaltet beispielsweise einen Laseremissionsabschnitt, der konfiguriert ist, um einen Laserstrahl zu emittieren, und einen Lichtempfangsabschnitt, der konfiguriert ist, um das von einem Objekt im Arbeitsbereich 62 reflektierte Laserlicht zu empfangen.
Die Abbildungsvorrichtung 14 misst einen Abstand von der Abbildungsvorrichtung 14 zu dem Objekt im Arbeitsbereich 62 durch ein Triangulationsverfahren. Alternativ kann die Abbildungsvorrichtung 14 zwei Kameras haben und den Abstand zum Objekt im Arbeitsbereich 62 aus zwei von den beiden Kameras aufgenommenen Bildern messen.
Durch ein solches Verfahren kann die Abbildungsvorrichtung 14 einen Abstand d₃ zur Zone 60a, einen Abstand d₂ zur Zone 58a und einen Abstand d₁ zur Zone 54a messen, die sich im Arbeitsbereich 62 befinden.
Diese Abstände d₁, d₂ und d₃ sind Informationen, die die Höhen h der Zonen 54a, 58a und 60a angeben. Insbesondere wenn die Zone 54a als Referenz für die Höhe h verwendet wird, kann die Höhe h₂ der Zone 58a durch Subtraktion des Abstands d₂ vom Abstand d₁ und die Höhe h₃ der Zone 60a durch Subtraktion des Abstands d₃ vom Abstand d₁ erhalten werden.
Die Abbildungsvorrichtung 14 kann die Abstände d₁, d₂ und d₃ als Informationen über die Höhen h der Zonen 54a, 58a und 60a messen oder die Höhen h₂ und h₃ messen. Die Verarbeitungseinheit 108 erfasst die Informationen der von der Abbildungsvorrichtung 14 gemessenen Höhen h von der Abbildungsvorrichtung 14 und speichert die Informationen im Speicher 22.
In Schritt S13 legt die Verarbeitungseinheit 108 eine Vielzahl von Bildzonen in Reaktion auf die Höhen h des Arbeitsbereichs 62 in den Bilddaten ID₁ fest, die von der Abbildungsvorrichtung 14 in Schritt S11 aufgenommen wurden. Insbesondere extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ jede Zone im Arbeitsbereich 62 für jede Höhe h, basierend auf den in Schritt S12 erfassten Informationen über die Höhen h.
Wenn zum Beispiel die Abstände d₁, d₂ und d₃ als Information der Höhen h in Schritt S12 erfasst werden, extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ die Zone, in der der Abstand d innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von d_th1≤d<d_th2 liegt. Nehmen wir zum Beispiel an, dass der Abstand d₃ der Zone 60a den Wert d_th1≤d₃<d_tn2 erfüllt. In diesem Fall extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ eine Bildzone, die die Zone 60a zeigt, und setzt diese Bildzone als eine Bildzone 60a' der „Höhenstufe 3“.
Zusätzlich extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 eine Zone, in der der Abstand d innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von d_th2≤d<d_tn3 liegt, aus den Bilddaten ID₁ , Nehmen Sie beispielsweise an, dass der Abstand d₂ der Zone 58a den Wert d_th2≤d₂<d_th3 erfüllt. In diesem Fall extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ eine Bildzone, die die Zone 58a zeigt, und setzt diese Bildzone als eine Bildzone 58a' der „Höhenstufe 2“.
Darüber hinaus extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ die Zone, in der der Abstand d innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von d_th3≤d liegt. Nehmen Sie zum Beispiel an, dass der Abstand d₃ der Zone 54a d_th3≤d₃ erfüllt. In diesem Fall extrahiert die Verarbeitungseinheit 108 aus den Bilddaten ID₁ eine Bildzone, die die Zone 54a zeigt, und setzt diese Bildzone als eine Bildzone 54a' der „Höhenstufe 1“.
In 17 ist zum leichteren Verständnis der Bildbereich 54a' (Zone 54a) durch weiße Farbe, der Bildbereich 58a' (Zone 58a) durch hellgraue Farbe und der Bildbereich 60a' (Zone 60a) durch dunkelgraue Farbe dargestellt. Die Schwellenwerte d_th1, d_th2 und d_th3, die einen Bereich des oben beschriebenen Abstands d definieren, werden von einem Anwender in Abhängigkeit von der Abbildungsposition der Abbildungsvorrichtung 14 vorbestimmt und im Speicher 22 abgelegt.
Auf diese Weise stellt die Verarbeitungseinheit 108 die Vielzahl von Bildzonen 54a', 58a' und 60a' in den Bilddaten ID₁ in Abhängigkeit von der Höhe h des Arbeitsbereichs 62 ein, basierend auf der in Schritt S12 erfassten Information über die Höhe h (d.h. die Abstände d). Dementsprechend fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als ein Bildzoneneinstellblock 144 (12), der konfiguriert ist, um die Bildzonen 60a', 58a' und 54a' einzustellen.
Beachten Sie, dass, wenn die Höhen h2 und h3 als die Informationen der Höhen h in Schritt S12 erfasst werden, der Prozessor 108 jede Zone im Arbeitsbereich 62 für jede Höhe h aus den Bilddaten ID₁ extrahieren kann, indem er einen vorbestimmten Bereich für die Höhe h in der gleichen Weise wie für den Abstand d einstellt, und die Bildzonen 60a', 58a' und 54a' in ähnlicher Weise einstellen kann.
In Schritt S14 bearbeitet der Prozessor 108 das Werkstück. Konkret bringt der Bediener (oder der Roboter 104) das Werkzeug 64 am Bearbeitungskopf 56 an und setzt die Spannvorrichtung auf die obere Fläche 60a des Bearbeitungstisches 60. Der Prozessor 108 betätigt dann den Roboter 104 so, dass er das an dem vorbestimmten Speicherplatz außerhalb der Werkzeugmaschine 50 abgelegte Werkstück mit der Roboterhand 120 greift, das Werkstück durch die Öffnung 54c des Spritzschutzes 54 in den Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 transportiert und dann das Werkstück auf die Spannvorrichtung setzt.
Als nächstes steuert der Prozessor 108 (oder die oben beschriebene zweite Steuervorrichtung) den Bearbeitungskopf 56 und den Bearbeitungstisch 60 entsprechend dem Bearbeitungsprogramm, um das Werkstück mit dem Werkzeug 64 zu bearbeiten, während das Bearbeitungsfluid von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung eingespritzt wird. Infolgedessen werden Fremdkörper im Arbeitsbereich 62 der Werkzeugmaschine 50 abgelagert. Nach Beendigung des Bearbeitungsprogramms fahren der Bearbeitungskopf 56 und der Bearbeitungstisch 60 in die gleiche Ausgangsposition zurück wie am Ende der Simulationsbearbeitung in Schritt S11. Im Speicher 22 sind Positionsdaten im Roboterkoordinatensystem C_R einer Werkstückposition, an der das Werkstück am Speicherplatz abgelegt werden soll, und einer Position auf dem Bearbeitungstisch 60, auf die das Werkstück aufgesetzt werden soll, vorgespeichert.
In Schritt S15 bildet die Verarbeitungseinheit 108 den Arbeitsbereich 62 durch die Abbildungsvorrichtung 14 ab. Der Prozessor 108 startet diesen Schritt S15 zu dem Zeitpunkt t₂, wenn die vorbestimmte Zeit τ ab dem Zeitpunkt t₁ verstrichen ist, zu dem das Bearbeitungsfluid von der Bearbeitungsfluid-Einspritzvorrichtung das letzte Mal in Schritt S14 eingespritzt wurde.
Insbesondere steuert der Prozessor 108 den Roboter 104 so, dass er die Abbildungsvorrichtung 14 an der gleichen Abbildungsposition wie in Schritt 11 anordnet, und er steuert die Abbildungsvorrichtung 14 so, dass sie den Arbeitsbereich 62 entlang der gleichen Sichtlinienrichtung wie in Schritt 11 abbildet. Die Abbildungsvorrichtung 14 überträgt die erfassten Bilddaten ID₂ (zweite Bilddaten) an die Verarbeitungseinheit 108, und die Verarbeitungseinheit 108 speichert die Bilddaten ID₂ in dem Speicher 22.
Diese Bilddaten ID₂ sind Bilddaten des Arbeitsbereichs 62, die von der Abbildungsvorrichtung 14 nach der Bearbeitung des Werkstücks in Schritt S14 abgebildet werden. 18 zeigt ein Beispiel für die Bilddaten ID₂ , die von der Abbildungsvorrichtung 14 erhalten werden, die den Arbeitsbereich 62 in diesem Schritt S15 abbildet. In den Bilddaten ID₂ , die nach der Bearbeitung abgebildet werden, sind die Fremdkörper B im Arbeitsbereich 62 (die Zonen 54a, 58a und 60a) dargestellt.
In Schritt S16 stellt die Verarbeitungseinheit 108 die Bildzonen 54a', 58a' und 60a' in den Bilddaten ID₂ ein, die im letzten Schritt S15 erfasst wurden. Insbesondere stellt die Verarbeitungseinheit 108 die Bildzonen 54a', 58a' und 60a' in den Bilddaten ID₂ auf die gleiche Weise wie in Schritt S13 ein, basierend auf Einstellungsinformationen der Bildzonen 54a', 58a' und 60a', die in Schritt S13 eingestellt wurden (z. B. Positionsdaten von Begrenzungslinien der Bildzonen 54a', 58a' und 60a' in den Bilddaten).
Als Ergebnis sind die Positionen in den Bilddaten ID₁ der Bildzonen 54a', 58a' und 60a', die in Schritt S13 in den Bilddaten ID₁ eingestellt wurden, und die Positionen in den Bilddaten ID₂ der Bildzonen 54a', 58a' und 60a', die in diesem Schritt S16 in den Bilddaten ID₂ eingestellt wurden, gleich.
In Schritt S17 bestimmt die Verarbeitungseinheit 108, ob es notwendig ist, die Zone 60a des Höhenniveaus 3 zu reinigen oder nicht. Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 basierend auf den Bilddaten ID_{1_3} der Bildzone 60a' des Höhenniveaus 3 in den Bilddaten ID₁ , die in Schritt S11 erfasst wurden, und auf den Bilddaten ID_{2_3} der Bildzone 60a' des Höhenniveaus 3 in den Bilddaten ID₂ , die im letzten Schritt S15 erfasst wurden, ob die Zone 60a gereinigt werden soll oder nicht.
Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit 108 die Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{1_3} vor der Bearbeitung mit der Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{2_3} nach der Bearbeitung vergleichen und anhand der Differenz zwischen ihnen erkennen, ob sich Fremdkörper in der Zone 60a befinden oder nicht. Die Verarbeitungseinheit 108 bestimmt, dass es notwendig ist, die Zone 60a zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn die Fremdkörper in der Zone 60a in diesem Schritt S17 erkannt werden.
Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S18 fort, wenn sie JA bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt S19 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform fungiert der Prozessor 108 also als Bestimmungsblock 146 (12), der so konfiguriert ist, dass er basierend auf den Bilddaten ID₁ , ID₂ (insbesondere den Bilddaten ID_{1_3}, ID_{2_3}) bestimmt, ob der Arbeitsbereich 62 (Zone 60a) gereinigt werden soll oder nicht.
In Schritt S18 stellt der Prozessor 108 eine Reinigungszielzone ein. Insbesondere stellt der Prozessor 108 die in Schritt S17 ermittelte zu reinigende Zone 60a als Reinigungszielzone ein, wobei der Prozessor 108 auch die Zonen 58a und 54a, die eine geringere Höhe h als die Zone 60a haben, automatisch als Reinigungszielzone einstellt. Als Ergebnis werden die Zonen 60a, 58a und 54a als Reinigungszielzone festgelegt. In der vorliegenden Ausführungsform fungiert der Prozessor 108 also als Reinigungszielzonen-Einstellblock 148 (12).
In Schritt S19 bestimmt die Verarbeitungseinheit 108, ob es notwendig ist, die Zone 58a des Höhenniveaus 2 zu reinigen oder nicht. Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 basierend auf den Bilddaten ID_{1_2} der Bildzone 58a' des Höhenniveaus 2 in den Bilddaten ID₁ , die in Schritt S11 erfasst wurden, und auf den Bilddaten ID_{2_2} der Bildzone 58a' des Höhenniveaus 2 in den Bilddaten ID₂ , die im letzten Schritt S15 erfasst wurden, ob die Zone 58a gereinigt werden soll oder nicht.
Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit 108 die Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{1_2} vor der Bearbeitung mit der Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{2_2} nach der Bearbeitung vergleichen und anhand der Differenz zwischen ihnen erkennen, ob sich Fremdkörper in der Zone 58a befinden oder nicht. Die Verarbeitungseinheit 108 bestimmt, dass es notwendig ist, die Zone 58a zu reinigen (d. h. sie bestimmt JA), wenn die Fremdkörper in der Zone 58a in diesem Schritt S19 erkannt werden. Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S20 fort, wenn sie JA bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt S21 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt.
In Schritt S20 stellt die Verarbeitungseinheit 108 die Reinigungszielzone ein. Konkret bestimmt der Prozessor 108 die in Schritt S19 ermittelte zu reinigende Zone 58a als Reinigungszielzone, wobei der Prozessor 108 automatisch auch die Zone 54a, die eine geringere Höhe h als die Zone 58a hat, als Reinigungszielzone bestimmt. Somit sind die Zonen 58a und 54a als Reinigungszielzone festgelegt.
Wenn die Verarbeitungseinheit 108 in Schritt S17 (oder S19) bestimmt, dass eine Zone 60a (oder 58a) gereinigt werden muss, legt die Verarbeitungseinheit 108 in Schritt S18 (oder S20) automatisch die Zonen 58a und 54a (oder 54a), die eine geringere Höhe h als die eine Zone 60a (oder 58a) haben, als Reinigungszielzone fest, zusammen mit der einen Zone 60a (oder 58a).
In Schritt S21 bestimmt die Verarbeitungseinheit 108, ob es notwendig ist, die Zone 54a des Höhenniveaus 1 zu reinigen oder nicht. Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 basierend auf den Bilddaten ID_{1_1} der Bildzone 54a' des Höhenniveaus 1 in den Bilddaten ID1, die in Schritt S1 erfasst wurden, und auf den Bilddaten ID_{2_1} der Bildzone 54a' des Höhenniveaus 1 in den Bilddaten ID₂ , die im letzten Schritt S15 erfasst wurden, ob die Zone 54a gereinigt werden soll oder nicht.
Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit 108 die Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{1_1} vor der Bearbeitung mit der Helligkeit jedes Pixels der Bilddaten ID_{2_1} nach der Bearbeitung vergleichen und anhand des Unterschieds zwischen ihnen erkennen, ob sich Fremdkörper in der Zone 54a befinden oder nicht. Die Verarbeitungseinheit 108 bestimmt, dass es notwendig ist, die Zone 54a zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn die Fremdkörper in der Zone 54a in diesem Schritt S21 erkannt werden. Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S22 fort, wenn sie JA bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt S24 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt. In Schritt S22 bestimmt der Prozessor 108 die in Schritt S21 bestimmte zu reinigende Zone 54a als Reinigungszielzone.
In Schritt S23 führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang aus. Insbesondere führt die Verarbeitungseinheit 108 zunächst einen Ablösevorgang aus, um den Roboter 104 zu veranlassen, die an der Befestigungsvorrichtung 106 angebrachte Reinigungsdüse 16 zu ergreifen und die Reinigungsdüse 16 von der Befestigungsvorrichtung 106 zu lösen. Bei diesem Ablösevorgang betätigt die Verarbeitungseinheit 108 den Roboter 104, um die Roboterhand 118 (TCP) in eine Greifposition zum Ergreifen der Reinigungsdüse 16 zu bewegen, die von den Klauen 138 der Befestigungsvorrichtung 106 gehalten wird, und zwar in einem Zustand, in dem die Finger 130 geöffnet sind. Wenn sich die Roboterhand 118 in der Greifposition befindet, ist die von den Klauen 138 der Befestigungsvorrichtung 106 gehaltene Reinigungsdüse 16 zwischen den Fingern 130 der Roboterhand 118 angeordnet, und die ebenen Abschnitte 16b der Reinigungsdüse 16 liegen jeweils den Innenflächen der Finger 130 gegenüber. Positionsdaten der Greifposition im Roboterkoordinatensystem C_R sind im Speicher 22 vorgespeichert.
Die Verarbeitungseinheit 108 schließt dann die Finger 130, um mit den Fingern 130 die ebenen Abschnitte 16b der Reinigungsdüse 16 zu greifen. Dann steuert der Prozessor 108 den Klauenantriebsabschnitt 140 der Befestigungsvorrichtung 106 an, um die Klauen 138 zu öffnen. Auf diese Weise löst der Roboter 104 die Reinigungsdüse 16 von der Befestigungsvorrichtung 106 ab.
Nach dem Ablösevorgang der Reinigungsdüse 16 führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang an der in Schritt S18, S20 oder S22 eingestellten Reinigungszielzone durch. Wenn beispielsweise Schritt S23 nach Schritt S18 ausgeführt wird, führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang an den als Reinigungszielzone festgelegten Zonen 60a, 58a und 54a in absteigender Reihenfolge der Höhe h durch, d. h. in der Reihenfolge der Zone 60a, der Zone 58a und der Zone 54a.
Genauer gesagt, bedient der Prozessor 108 die Fluidversorgungsvorrichtung 18, um das Fluid aus der Reinigungsdüse 16 einzuspritzen, während er den Roboter 104 bedient, um die von der Roboterhand 118 ergriffene Reinigungsdüse 16 in Bezug auf den Bereich 60a zu bewegen, wodurch der gesamte Bereich 60a durch das eingespritzte Fluid gereinigt wird. Die Verarbeitungseinheit 108 reinigt dann den gesamten Bereich 58a, indem sie das Einspritzen des Fluids aus der Reinigungsdüse 16 verursacht, während die Reinigungsdüse 16 durch den Roboter 104 in Bezug auf den Bereich 58a bewegt wird.
Die Verarbeitungseinheit 108 reinigt dann die gesamte Zone 54a, indem sie das Einspritzen des Fluids aus der Reinigungsdüse 16 verursacht, während die Reinigungsdüse 16 durch den Roboter 104 in Bezug auf die Zone 54a bewegt wird. Es ist zu beachten, dass ein Bewegungsweg (oder die Reinigungsposition), in dem der Roboter 104 die Reinigungsdüse 16 (oder TCP) bei der Reinigung jeder der Zonen 60a, 58a und 54a bewegt, im Computerprogramm im Voraus definiert werden kann.
Andererseits, wenn Schritt S23 nach Schritt S20 ausgeführt wird, führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang an den Zonen 58a und 54a, die als Reinigungszielzone festgelegt sind, in absteigender Reihenfolge der Höhe h aus, d. h. in der Reihenfolge der Zone 58a und der Zone 54a. Auch wenn Schritt S23 nach Schritt S22 ausgeführt wird, führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang an der Zone 54a durch.
Auf diese Weise führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang aus, um den Arbeitsbereich 62 zu reinigen, indem sie verursacht, dass das Fluid aus der Reinigungsdüse 16 eingespritzt wird, während die Reinigungsdüse 16 in Bezug auf den Arbeitsbereich 62 (Zonen 60a, 58a und 54a) durch den Roboter 104 bewegt wird. Somit fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Reinigungsausführungsblock 150 (12), der zur Ausführung des Reinigungsvorgangs konfiguriert ist. Nach Schritt S23 kehrt die Verarbeitungseinheit 108 zu Schritt S15 zurück und wiederholt eine Schleife der Schritte S15 bis S23, bis in Schritt S21 ein NEIN bestimmt wird.
Beachten Sie, dass die Verarbeitungseinheit 108 die Anzahl der Ausführungen „m“ zählen kann, für die die Verarbeitungseinheit 108 den Schritt S23 ausgeführt hat (oder die Anzahl der Zeiten, für die in den Schritten S17, S19 oder S21 JA bestimmt wurde), und wenn die Anzahl der Zeiten „m“ eine vorbestimmte Zahl m_MAX (z. B. m_MAX=3) erreicht, kann die Verarbeitungseinheit 108 ein Alarmsignal in Form eines Tons oder Bildes senden, das anzeigt, dass „die Anzahl der Ausführungen der Reinigung die vorbestimmte Zahl erreicht hat“, und mit Schritt S24 fortfahren (oder den Ablauf von 16 beenden). Dadurch kann verhindert werden, dass die Anzahl der Ausführungen für die Ausführung von Schritt S23 zu groß wird.
Wenn in Schritt S21 NEIN bestimmt wird, führt die Verarbeitungseinheit 108 einen Anbringungsvorgang durch, um die Reinigungsdüse 16 an der Befestigungsvorrichtung anzubringen. Insbesondere steuert die Verarbeitungseinheit 108 den Roboter 104, um die Roboterhand 118 (TCP), die die Reinigungsdüse 16 ergreift, in eine Anbringungsposition zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Klauen 138 der Befestigungsvorrichtung 106 geöffnet.
Wenn sich die Roboterhand 118 in der Befestigungsposition befindet, sind die flachen Abschnitte 138a der Klauen 138 der Befestigungsvorrichtung 106 den entsprechenden flachen Abschnitten 16b der Reinigungsdüse 16 zugewandt, um von der Roboterhand 118 gegriffen zu werden. Dann steuert die Verarbeitungseinheit 108 den Klauenantriebsabschnitt 140 der Befestigungsvorrichtung 106 an, um die Klauen 138 zum Greifen der Reinigungsdüse 16 zu schließen und anschließend die Finger 130 der Roboterhand 118 zu öffnen. Auf diese Weise bringt der Prozessor 108 die Reinigungsdüse 16 durch den Roboter 104 an der Befestigungsvorrichtung 106 an.
In Schritt S24 bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 ähnlich wie in dem oben beschriebenen Schritt S8, ob es ein weiteres zu bearbeitendes Werkstück gibt oder nicht. Die Verarbeitungseinheit 108 kehrt zu Schritt S14 zurück, wenn sie JA bestimmt, und wiederholt eine Schleife der Schritte S14 bis 24, bis sie in Schritt S24 NEIN bestimmt. Wenn die Verarbeitungseinheit 108 in Schritt S24 hingegen NEIN bestimmt, beendet sie den in 16 dargestellten Ablauf.
Wie oben beschrieben, veranlasst der Prozessor 108 in der vorliegenden Ausführungsform den Roboter 104, den Ablösevorgang der Reinigungsdüse 16 und den Reinigungsvorgang auf dem Arbeitsbereich 62 durchzuführen. Gemäß dieser Konfiguration, da die Reinigungsdüse 16 durch den Roboter 104 betrieben werden kann, um die Reinigung des Arbeitsbereichs 62 der Werkzeugmaschine 50 durchzuführen, ist es möglich, die Effizienz des Reinigungsvorgangs zu verbessern.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Reinigungsdüse 16 im Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 bereitgestellt. Da bei dieser Konfiguration die Reinigungsdüse 16 und das Fluidversorgungsrohr 26 nicht in die Werkzeugmaschine 50 hinein- und herausgetragen werden müssen, kann die Effizienz des Reinigungsvorgangs verbessert und gleichzeitig verhindert werden, dass das Fluid zur Reinigung aus der Reinigungsdüse 16 oder dem Fluidversorgungsrohr 26 nach außerhalb der Werkzeugmaschine 50 austritt. Darüber hinaus kann die Verrohrung des Fluidversorgungsrohrs 26 im Innenraum A der Werkzeugmaschine 50 vereinfacht werden.
Wenn in dieser Ausführungsform bestimmt wird, dass es notwendig ist, eine Zone 60a (oder 58a) zu reinigen, bestimmt der Prozessor 108 automatisch als Reinigungszielzone (Schritte S18 und S20) die Zonen 58a und 54a (oder 54a), die in der Höhe h niedriger sind als die eine Zone 60a (oder 58a), zusammen mit der einen Zone 60a (oder 58a).
Dann führt die Verarbeitungseinheit 108 den Reinigungsvorgang an den Zonen 60a, 58a und 54a, die als Reinigungszielzone festgelegt sind, in absteigender Reihenfolge der Höhe h aus. Entsprechend dieser Konfiguration kann die Verarbeitungseinheit 108 die Anzahl der Reinigungsvorgänge für den Arbeitsbereich 62 optimieren. Insbesondere können sich die Fremdkörper B, die bei der Reinigung einer Zone durch das aus der Reinigungsdüse 16 eingespritzte Fluid abgesprengt werden, durch die Schwerkraft schließlich in einer Zone mit geringerer Höhe als der einen Zone ansammeln.
Wenn die Zone 60a nach der Zone 58a gereinigt wird, können sich dementsprechend die von der Zone 60a weggeblasenen Fremdkörper B in der gereinigten Zone 58a ablagern. Durch die Durchführung des Reinigungsvorgangs an der Vielzahl der Zonen 60a, 58a und 54a in absteigender Reihenfolge der Höhe h ist es möglich, die Vielzahl der Zonen 60a, 58a und 54a effizient zu reinigen.
Darüber hinaus beinhaltet der Roboter 104 in der vorliegenden Ausführungsform die Roboterhand 118 zum Greifen der Reinigungsdüse und die Roboterhand 120 zum Beladen mit Werkstücken. Somit kann eine Vielzahl von Vorgängen von einem einzigen Roboter 104 ausgeführt werden, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert und die Herstellungskosten reduziert werden können. Beachten Sie, dass in dem in 16 dargestellten Ablauf die Verarbeitungseinheit 108 jedes Mal eine Schleife der Schritte S15 bis S23 ausführen kann, wenn insgesamt „n“ Werkstücke bearbeitet werden (z. B. n=20).
Beachten Sie, dass die oben beschriebene Vorrichtung 70 auf das Reinigungssystem 100 angewendet werden kann. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 19 eine weitere Funktion des Reinigungssystems 100 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bilddatenerzeugungsblock 28. Dementsprechend bilden die Abbildungsvorrichtung 14, der Bilddatenerzeugungsblock 28 und der Bestimmungsblock 146 die Vorrichtung 70.
Als nächstes wird ein weiteres Beispiel für den Betrieb des Systems 100 mit Bezug auf 20 beschrieben. Ein in 20 dargestellter Ablauf unterscheidet sich von dem in 16 dargestellten Ablauf in den Schritten S31, S32 und S33. Insbesondere führt die Verarbeitungseinheit 108 nach Schritt S16 in Schritt S31 ein Reinigungsbestimmungsschema für die Höhenstufe 3 aus. Dieser Schritt S31 wird unter Bezugnahme auf 21 beschrieben.
Im Schritt S41 fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bilddatenerzeugungsblock 28, um Bilddaten ID_{3_3} (die dritten Bilddaten) zu generieren, die einen Grad der Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID_{1_3} der Bildzone 60a' der Höhenstufe 3 in den im Schritt S11 erfassten Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID_{2_3} der Bildzone 60a' der Höhenstufe 3 in den im letzten Schritt S15 erfassten Bilddaten ID₂ anzeigen.
Im Einzelnen generiert die Verarbeitungseinheit 108, ähnlich wie im oben beschriebenen Schritt S4, die Bilddaten ID_{3_3} mit der gleichen Anzahl von Pixeln wie die Bilddaten ID_{1_3} und die Bilddaten ID_{2_3}, indem die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_3} unter Verwendung von Gleichung (1), Gleichung (2) oder Gleichung (3) berechnet wird. Die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_3} ist ein Wert, der dem Grad der Änderung zwischen der Helligkeit BR₁ des Pixels der Bilddaten ID_{1_3} und der Helligkeit BR₂ des Pixels der Bilddaten ID_{2_3} entspricht, das dem Pixel der Bilddaten ID_{1_3} entspricht.
In Schritt S42 erfasst die Verarbeitungseinheit 108 ein Histogramm HG₃ der in Schritt S41 generierten Bilddaten ID_{3_3}. Das Histogramm HG₃ sind Daten, die eine Beziehung zwischen der Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_3} und der Anzahl der Pixel N der Bilddaten ID_{3_3} angeben. In Schritt S43 fungiert der Prozessor 108 als Bestimmungsblock 146, um basierend auf dem Histogramm HG₃ zu bestimmen, ob der Bereich 60a der Höhenstufe 3 gereinigt werden soll oder nicht, wobei die gleiche Technik wie im oben beschriebenen Schritt S6 verwendet wird.
Als Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 ähnlich dem oben beschriebenen Schritt S6, dass es notwendig ist, den Bereich 60a der Höhenstufe 3 zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn ein Anteil R_{1_3} der Anzahl von Pixeln N_{x_3} mit der Helligkeit BR₃, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs [α_{1_3}, (α_{2_3}] in Bezug auf eine Gesamtzahl von Pixeln N_{T_3} (d.h. R_{1_3}=N_x-3/N_{T_3}) im Histogramm HG₃ gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th1_3} ist. Als weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn ein Anteil R₂₃ der Anzahl der Pixel N_{Y_3} mit der Helligkeit BR₃ außerhalb des vorbestimmten Bereichs [α_{1_3}, α_{2_3}] in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_T_₃ (d.h. R_{2_3}=N_{Y_3/}N_{T_3}) im Histogramm HG₃ gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th2_3} ist.
Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn ein Übereinstimmungsgrad zwischen einer Ortskurve einer Graphenlinie im Histogramm HG₃ und einer Ortskurve einer Graphenlinie in einem Referenzhistogramm HG_{R_3} kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn eine Standardabweichung des Histogramms HG₃ größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S18 in 20 fort, wenn sie in diesem Schritt S43 JA bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt 32 in 20 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt.
In Schritt S32 führt die Verarbeitungseinheit 108 ein Reinigungsbestimmungsschema für die Höhenstufe 2 aus. Dieser Schritt S32 wird unter Bezugnahme auf 22 beschrieben. In Schritt S51 fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bilddatenerzeugungsblock 28, um Bilddaten ID_{3_2} (dritte Bilddaten) zu generieren, die einen Grad der Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten ID_{1_2} der Bildzone 58a' des Höhenniveaus 2 in den in Schritt S11 erfassten Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID_{2_2} der Bildzone 58a' des Höhenniveaus 2 in den im letzten Schritt S15 erfassten Bilddaten ID₂ angeben.
Insbesondere generiert der Prozessor 108, ähnlich wie im oben beschriebenen Schritt S4, die Bilddaten ID_{3_2} mit der gleichen Anzahl von Pixeln wie die Bilddaten ID_{1_2} und die Bilddaten ID_{2_2}, indem er die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_2} unter Verwendung von Gleichung (1), Gleichung (2) oder Gleichung (3) berechnet. Die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_2} ist ein Wert, der dem Grad der Änderung zwischen der Helligkeit BR₁ des Pixels der Bilddaten ID_{1_2} und der Helligkeit BR₂ des Pixels der Bilddaten ID_{2_2} entspricht, das dem Pixel der Bilddaten ID_{1_2} entspricht.
In Schritt S52 erfasst die Verarbeitungseinheit 108 ein Histogramm HG₂ der in Schritt S51 generierten Bilddaten ID_{3_2}. Das Histogramm HG₂ sind Daten, die eine Beziehung zwischen der Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_2} und der Anzahl der Pixel N der Bilddaten ID_{3_2} angeben. In Schritt S53 fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bestimmungsblock 146, um basierend auf dem Histogramm HG₂ zu bestimmen, ob der Bereich 58a der Höhenstufe 2 gereinigt werden soll oder nicht.
Als Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 ähnlich dem oben beschriebenen Schritt S6, dass es notwendig ist, den Bereich 58a der Höhenstufe 2 zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn ein Anteil R_{1_2} des Anteils der Pixel N_{x_2} mit der Helligkeit BR₃, der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs [α_{1_2}, (α_{2_2}] in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_{T_2} liegt (d.h. R_{1_2}=N_{x_2}/N_{T_2}) im Histogramm HG₂ gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th1_2} ist. Als weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn ein Anteil R_{2_2} der Anzahl der Pixel N_{Y_2} mit der Helligkeit BR₃ außerhalb des Bereichs [α_{1_2}, a_{2_2}] in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_{T_2} (d.h. R_{2_2}=N_{Y_2}/N_{T_}2) im Histogramm HG₂ gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th2_2} ist.
Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn ein Übereinstimmungsgrad zwischen einer Ortskurve einer Graphenlinie im Histogramm HG₂ und einer Ortskurve einer Graphenlinie eines Referenzhistogramms HG_{R_2} kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn eine Standardabweichung des Histogramms HG₂ größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S20 in 20 fort, wenn sie JA in diesem Schritt S53 bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt S33 in 20 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt.
In Schritt S33 führt die Verarbeitungseinheit 108 ein Reinigungsbestimmungsschema für die Höhenstufe 1 aus. Dieser Schritt S33 wird unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. In Schritt S61 fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bilddatenerzeugungsblock 28, um Bilddaten ID_{3_1} (dritte Bilddaten) zu generieren, die einen Grad der Helligkeitsänderung zwischen den Bilddaten 10_{1_1} der Bildzone 54a' der Höhenebene 1 in den in Schritt S11 erfassten Bilddaten ID₁ und den Bilddaten ID₂__I der Bildzone 54a' der Höhenebene 1 in den im letzten Schritt S15 erfassten Bilddaten ID₂ angeben.
Im Einzelnen generiert die Verarbeitungseinheit 108, ähnlich wie im oben beschriebenen Schritt S4, die Bilddaten ID_{3_1} mit der gleichen Anzahl von Pixeln wie die Bilddaten ID_{1_1} und die Bilddaten ID_{2_1}, indem sie die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_1} unter Verwendung von Gleichung (1), Gleichung (2) oder Gleichung (3) berechnet. Die Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_1} ist ein Wert, der dem Grad der Änderung zwischen der Helligkeit BR₁ des Pixels der Bilddaten ID_{1_1} und der Helligkeit BR₂ des Pixels der Bilddaten ID_{2_1} entspricht, das dem Pixel der Bilddaten ID_{1_1} entspricht.
In Schritt S62 erfasst die Verarbeitungseinheit 108 das Histogramm HG₁ der in Schritt S61 generierten Bilddaten ID_{3_1}. Das Histogramm HG₁ sind Daten, die eine Beziehung zwischen der Helligkeit BR₃ jedes Pixels der Bilddaten ID_{3_1} und der Anzahl der Pixel N der Bilddaten ID_{3_1} angeben. In Schritt S63 fungiert die Verarbeitungseinheit 108 als Bestimmungsblock 146, um basierend auf dem Histogramm HG₁ zu bestimmen, ob der Bereich 54a der Höhenstufe 1 gereinigt werden soll oder nicht.
Als Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 ähnlich dem oben beschriebenen Schritt S6, dass es notwendig ist, den Bereich 54a der Höhenstufe 1 zu reinigen (d.h. sie bestimmt JA), wenn ein Anteil R_{1_1} der Anzahl von Pixeln N_{x_1}mit der Helligkeit BR₃, der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs [α_{1_1}, α_{2_1}] in Bezug auf die Gesamtzahl von Pixeln N_{T_1} liegt (d.h., R_{1_1}=N_{x_1/}N_{T_1}) im Histogramm HG₁ gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th1_1} ist. Als weiteres Beispiel bestimmt der Prozessor 108 JA, wenn ein Anteil R_{2_1} der Anzahl der Pixel N_{Y_1}, mit der Helligkeit BR₃ außerhalb des Bereichs [α_{1_1}, α_{2_1}] in Bezug auf die Gesamtzahl der Pixel N_{T_1} (d.h., R_{2_1}=N_{Y_1}/N_{T_1}) im Histogramm HG₁ gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert R_{th2_1} ist.
Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn ein Übereinstimmungsgrad zwischen einer Ortskurve einer Graphenlinie des Histogramms HG₁ und einer Ortskurve einer Graphenlinie eines Referenzhistogramms HG_{R_1} kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Als ein weiteres Beispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 108 JA, wenn eine Standardabweichung des Histogramms HG₁ größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Verarbeitungseinheit 108 fährt mit Schritt S22 in 20 fort, wenn sie in diesem Schritt S63 JA bestimmt, während die Verarbeitungseinheit 108 mit Schritt S24 in 20 fortfährt, wenn sie NEIN bestimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Prozessor 108 also die Histogramme HG₃, HG₂ und HG₁ für die jeweiligen in Schritt S16 festgelegten Bildzonen 60a', 58a' und 54a' und bestimmt basierend auf den erfassten Histogrammen HG₃, HG₂ und HG_i, ob die Zonen 60a, 58a und 54a zu reinigen sind oder nicht. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, mit Hilfe eines statistischen Verfahrens mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ob jede der Zonen 60a, 58a und 54a gereinigt werden soll oder nicht.
Beachten Sie, dass das Reinigungssystem 100 eine Vielzahl von Reinigungsdüsen und eine Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen beinhalten kann. Eine solche Ausführungsform ist in 24 dargestellt. Das in 24 dargestellte Reinigungssystem 100' unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Reinigungssystem 100 dadurch, dass das Reinigungssystem 100' eine Vielzahl von Reinigungsdüsen 16A und 16B und eine Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen 106A und 106B beinhaltet. Die Fluidversorgungsvorrichtung 18 versorgt die Reinigungsdüse 16A durch ein Fluidversorgungsrohr 26A mit Fluid und versorgt die Reinigungsdüse 16B durch ein Fluidversorgungsrohr 26B mit Fluid.
Die Befestigungsvorrichtungen 106A und 106B sind an den Seitenwänden 54b des Spritzschutzes 54 bereitgestellt, die sich in x-Achsenrichtung des Roboterkoordinatensystems C_R gegenüberliegen. Die Reinigungsdüse 16A ist an der Befestigungsvorrichtung 106a, die Reinigungsdüse 16B an der Befestigungsvorrichtung 106B lösbar befestigt.
Der Prozessor 108 unterteilt den Arbeitsbereich 62 in einen Bereich 62A auf der Seite der negativen Richtung der x-Achse des Roboterkoordinatensystems C_R und einen Bereich 62B auf der Seite der positiven Richtung der x-Achse des Roboterkoordinatensystems C_R . Der Prozessor 108 verursacht, dass der Roboter 104 die Reinigungsdüse 16B ergreift und den Arbeitsbereich 62 durch die Reinigungsdüse 16B reinigt, nachdem (oder bevor) er den Roboter 104 veranlasst, die Reinigungsdüse 16A zu ergreifen und den Bereich 62A durch die Reinigungsdüse 16A zu reinigen.
Zum Beispiel reinigt die Verarbeitungseinheit 108 jeden der Bereiche 62A und 62B, indem sie den in 16 oder 20 dargestellten Ablauf für jeden der Bereiche 62A und 62B ausführt. Beim Ausführen des in 16 oder 20 dargestellten Ablaufs für den Bereich 62A nimmt der Prozessor 108 in den Schritten S11 und S15 den Bereich 62A mit der Abbildungsvorrichtung 14 auf.
Bei der Ausführung des in 16 oder 20 dargestellten Ablaufs für den Bereich 62B bildet der Prozessor 108 dagegen in den Schritten S11 und S15 den Bereich 62B mit der Abbildungsvorrichtung 14 ab. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Reinigungsvorgang für jeden der Bereiche 62A und 62B des Arbeitsbereichs 62 unter Verwendung der entsprechenden Reinigungsdüsen 16A und 16B zuverlässig durchzuführen.
In dem oben beschriebenen Reinigungssystem 100 oder 100' ist die Abbildungsvorrichtung 14 ein dreidimensionaler Vision-Sensor, der in der Lage ist, einen Abstand zu einem Objekt zu messen. Das Reinigungssystem 100 oder 100' kann jedoch auch ein Höhenmessinstrument zur Messung der Höhe h des Arbeitsbereichs 62 beinhalten, wobei die Abbildungsvorrichtung 14 eine Kamera sein kann, die Bilddaten erfassen kann.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen beinhaltet der Arbeitsbereich 62 die Zonen 54a, 58a und 60a mit drei Höhenebenen. Es versteht sich jedoch, dass der Arbeitsbereich 62 Zonen mit einer beliebigen Anzahl von Höhenebenen beinhalten kann. In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Bodenwand 54a, die Teleskopabdeckung 58 und der Bearbeitungstisch 60 als Elemente dargestellt, die die Zonen 54a, 58a und 60a mit unterschiedlichen Höhenniveaus bilden. Der Arbeitsbereich 62 kann jedoch auch jedes andere Element als die Bodenwand 54a, die Teleskopabdeckung 58 und den Bearbeitungstisch 60 aufweisen.
Das oben beschriebene Reinigungssystem 10, 100, oder 100' kann eine Vielzahl von Abbildungsvorrichtungen 14A und 14B beinhalten. Zum Beispiel kann die Abbildungsvorrichtung 14A einen Teil des Arbeitsbereichs 62 abbilden (z. B. den oben beschriebenen Bereich 62A), während die Abbildungsvorrichtung 14B den anderen Teil des Arbeitsbereichs 62 abbilden kann (z. B. den oben beschriebenen Bereich 62B).
Ferner kann eine Lichtquelle zur Unterstützung der Bilderfassung (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, um das auf den Arbeitsbereich 62 abgestrahlte Licht zu erhöhen, wenn der Arbeitsbereich 62 durch die Abbildungsvorrichtung 14, 14A oder 14B in den oben beschriebenen Schritten S1, S3, S11 oder S15 abgebildet wird. Die Lichtquelle zur Unterstützung der Bilderfassung kann eine Leuchtstofflampe, eine LED oder ähnliches sein und kann in die Bilderfassungsvorrichtung 14, 14A oder 14B integriert sein oder separat von der Bilderfassungsvorrichtung 14, 14A oder 14B bereitgestellt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen führt die Verarbeitungseinheit 20 den Simulationsbearbeitungsprozess in den Schritten S1 und S11 durch. Wenn das Bearbeitungsfluid jedoch beispielsweise im oben beschriebenen Schritt S2 oder S14 nicht verwendet wird, kann die Verarbeitungseinheit 20 die Abbildungsvorrichtung 14 veranlassen, den Arbeitsbereich 62 abzubilden, ohne den Simulationsbearbeitungsprozess in Schritt S1 oder S11 durchzuführen.
Ferner kann in dem Simulationsbearbeitungsprozess, der in dem oben beschriebenen Schritt S1 oder S11 durchgeführt wird, ein Dummy-Werkstück mit beliebiger Form verwendet werden, mit dem das Werkzeug 64 während des Simulationsbearbeitungsprozesses nicht in Kontakt kommt. Ferner kann in Schritt S1 oder S11, nachdem der Simulationsbearbeitungsprozess durchgeführt wurde, das Dummy-Werkstück entfernt und dann das Bild des Arbeitsbereichs 62 erfasst werden, und anschließend, in dem oben beschriebenen Schritt S3 oder S15, nachdem das in Schritt S2 oder S14 bearbeitete Werkstück aus der Spannvorrichtung entfernt wurde, kann das Bild des Arbeitsbereichs 62 erfasst werden.
Wenn das Reinigungssystem 100 den in 16 dargestellten Ablauf ausführt, werden die Bilddaten ID₁ , die den Zustand vor der Bearbeitung anzeigen, nicht notwendigerweise von der Bildgebungsvorrichtung 14 in Schritt S11 abgebildet, sondern können z. B. von einem Bediener als Bilddaten von Computergrafiken erstellt werden. Der oben beschriebene Roboter 104 kann ein beliebiger Robotertyp sein, z. B. ein horizontaler Knickarmroboter und ein Parallelgelenkroboter. Obwohl die vorliegende Offenbarung durch die obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, sollen die obigen Ausführungsformen die beanspruchte Erfindung nicht einschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10118884 A [0002]

Claims

Reinigungssystem (100), das konfiguriert ist, um einen Arbeitsbereich (62) einer Werkzeugmaschine (50) zu reinigen, wobei das Reinigungssystem (100) umfasst: eine Reinigungsdüse (16), die an einer Befestigungsvorrichtung (106), die in der Werkzeugmaschine (50) bereitgestellt ist, befestigt und von dieser gelöst ist und konfiguriert ist, um Fluid einzuspritzen; einen Roboter (104), konfiguriert, um die Reinigungsdüse (16) zu greifen; und einen Reinigungsausführungsblock (150), der zur Ausführung konfiguriert ist: einen Ablösevorgang, um den Roboter (104) so zu betätigen, dass er die an der Befestigungsvorrichtung (106) angebrachte Reinigungsdüse (16) ergreift und die Reinigungsdüse (16) von der Befestigungsvorrichtung (106) abnimmt; und einen Reinigungsvorgang zum Bewegen der Reinigungsdüse (16) in Bezug auf den Arbeitsbereich (62) durch den Roboter (104) und zum Einspritzen des Fluids aus der Reinigungsdüse (16), um den Arbeitsbereich (62) zu reinigen.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsvorrichtung (106) in einem Innenraum (A) der Werkzeugmaschine (50) bereitgestellt ist, wobei der Roboter (104) außerhalb der Werkzeugmaschine (50) bereitgestellt ist, um durch eine in der Werkzeugmaschine (50) vorgesehene Öffnung (54c) in das Innere der Werkzeugmaschine (50) vorzufahren und aus diesem zurückzufahren.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2 umfasst ferner: eine Abbildungsvorrichtung (14), konfiguriert zum Abbilden des Arbeitsbereichs (62); und einen Bestimmungsblock (146), der konfiguriert ist, um basierend auf Bilddaten des Arbeitsbereichs (62), die von der Abbildungsvorrichtung (14) abgebildet werden, zu bestimmen, ob der Arbeitsbereich (62) gereinigt werden soll oder nicht.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 3, wobei der Arbeitsbereich (62) eine Vielzahl von Zonen (54a, 58a, 60a) beinhaltet, deren Höhen voneinander verschieden sind, wobei der Bestimmungsblock (146) basierend auf den von der Abbildungsvorrichtung (14) aufgenommenen Bilddaten bestimmt, ob jede Zone (54a, 58a, 60a) zu reinigen ist oder nicht, wobei das System (100) weiterhin einen Reinigungszielzonen-Einstellblock (148) umfasst, der konfiguriert ist, um, wenn der Bestimmungsblock (146) bestimmt, dass es notwendig ist, eine Zone (60a) zu reinigen, automatisch die andere Zone (54a, 58a), deren Höhe niedriger ist als die eine Zone (60a), zusammen mit der einen Zone (60a) als Reinigungszielzone einzustellen.
System (100) nach Anspruch 4, wobei der Reinigungsausführungsblock (150) den Reinigungsvorgang an den Zonen, die durch den Reinigungszielzonen-Einstellblock (148) als Reinigungszielzone eingestellt sind, in einer absteigenden Reihenfolge ihrer Höhen ausführt.
Reinigungssystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Arbeitsbereich (62) eine Vielzahl von Zonen (54a, 58a, 60a) beinhaltet, deren Höhen voneinander verschieden sind, wobei das Reinigungssystem (100) ferner einen Bildzoneneinstellblock (144) umfasst, der konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bildzonen (54a', 58a', 60a') in den von der Abbildungsvorrichtung (14) abgebildeten Bilddaten in Reaktion auf die Höhen einzustellen, wobei der Bestimmungsblock (146) basierend auf den Bilddaten jeder Bildzone (54a', 58a', 60a'), die durch den Bildzoneneinstellblock (144) eingestellt sind, bestimmt, ob jede Zone (54a, 58a, 60a) zu reinigen ist oder nicht.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 6, wobei die Abbildungsvorrichtung (14) konfiguriert ist, um die Höhen zusammen mit der Erfassung der Bilddaten zu messen, wobei der Bildzoneneinstellblock (144) die Vielzahl von Bildzonen (54a', 58a', 60a') in den Bilddaten basierend auf Informationen über die von der Abbildungsvorrichtung (14) gemessenen Höhen einstellt.
Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsbereichs (62) einer Werkzeugmaschine (50), umfassend die Ausführung: einen Ablösevorgang zum Betätigen eines Roboters (104), um eine Reinigungsdüse (16), die an einer in der Werkzeugmaschine (50) bereitgestellten Befestigungsvorrichtung (106) angebracht ist, zu greifen und die Reinigungsdüse (16) von der Befestigungsvorrichtung (106) zu lösen; und einen Reinigungsvorgang zum Bewegen der Reinigungsdüse (106) in Bezug auf den Arbeitsbereich (62) durch den Roboter (106), und zum Einspritzen von Fluid aus der Reinigungsdüse (16), um den Arbeitsbereich (62) zu reinigen.