JP2004202634A - 芯出し装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】工作機械のスピンドルの芯出しを行う際、このスピンドルの回転軸と、ワークの原点設定対象との相対位置関係を正確に求めて、作業員による個人差を無くす。
【解決手段】スピンドル１に取り付けられて、ワークＷを撮像するカメラ１２と、ワークＷの画像を表示するモニタ３０と、ワークＷの画像を画像処理して、スピンドル１の回転軸とワークＷの原点設定対象との相対位置関係を求める画像処理部２２と、この相対位置関係をプリセット信号として工作機械のプリセット制御装置４へ送る送信部２８と、を備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】スピンドル１に取り付けられて、ワークＷを撮像するカメラ１２と、ワークＷの画像を表示するモニタ３０と、ワークＷの画像を画像処理して、スピンドル１の回転軸とワークＷの原点設定対象との相対位置関係を求める画像処理部２２と、この相対位置関係をプリセット信号として工作機械のプリセット制御装置４へ送る送信部２８と、を備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等において、回転するスピンドルの回転軸と、このスピンドルの回転で加工されるワークとの相対位置関係を検出する芯出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械で、工具が取り付けられるスピンドルとワークとの相対位置関係を検知するものとして、芯出し顕微鏡がある。
【０００３】
この芯出し顕微鏡は、スピンドルの工具取付部分に、工具の換わりに取り付けられて、ワークのどの部分がスピンドルの回転軸の延長線上に位置しているかを調べ、両者の相対位置関係の検知のために使用される。
【０００４】
具体的には、ワークが矩形状である場合、まず、芯出し顕微鏡の光路中に、直交座標系指標が描かれているレチクルを挿入し、この芯出し顕微鏡をスピンドルの工具取付部分に装着すると共に、工作機械のＸＹステージ上にワークを載せる。なお、スピンドルの回転軸、芯出し顕微鏡の光軸、レチクルの直交座標系指標の原点は、芯出し顕微鏡をスピンドルに装着した時点で、一致している。
【０００５】
次に、矩形状ワークの一辺が指標のＸ軸に重なり、他の一辺が指標のＹ軸に重なって、ワークの角が指標の原点に重なるように、ワークが載せられているＸＹステージを駆動する。つまり、ワークの角がスピンドルの回転軸の延長線上に位置するように調整する。
【０００６】
ワークの角がスピンドルの回転軸の延長線上に位置すると、工作機械のプリセット制御装置のカウンタをリセットし、ワークの角を原点として設定する。
【０００７】
また、以上のような工作機械の芯出し顕微鏡の他、以下の特許文献１に記載されているものもある。
【０００８】
この芯出し顕微鏡は、半導体チップが設けられているテープと、検査基板との相対的な位置合わせのために用いられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３２２９５７号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を定めるに当たり、ＸＹステージを微妙に駆動させ、矩形状ワークの一辺を直交座標系指標のＸ軸上に正確に重ね、ワークの他の一辺を直交座標系指標のＹ軸上に正確に重なる必要があり、操作が面倒でしかも時間が嵩む上に、直交座標系指標とワークの辺との合わせ方等に個人差が生じてしまい、結果として、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係の設定においても個人差が生じてしまうという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を短時間で且つ正確に求めることができる芯出し装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための第一の芯出し装置は、
スピンドルに取り付けられて、該スピンドルの回転で加工されるワークを撮像するカメラと、前記カメラで撮像された前記ワークの画像を表示する表示手段と、前記カメラで撮像された前記ワークの画像を画像処理して、前記回転軸とワークとの相対位置関係を示す情報を求める画像処理手段と、前記画像処理手段で求められた前記情報を出力する出力手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記目的を達成するための第二の芯出し装置は、
前記第一の芯出し装置において、
前記出力手段は、前記スピンドルが設けられている機械の部分であって、該スピンドルと前記ワークとの相対位置を制御する位置制御部に、前記情報を出力する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
前記目的を達成するための第三の芯出し装置は、
前記第一叉は第二の芯出し装置において、
前記カメラで撮像した画像を無線叉は有線で送信する送信手段と、前記送信手段で、無線叉は有線で送信された前記画像を受信して、前記画像処理手段及び／叉は前記表示手段に送る受信手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
前記目的を達成するための第四の芯出し装置は、
前記表示手段は、前記スピンドルが設けられている機械の一部に、叉は前記カメラに取り付ける取り付け機構を有する、ことを特徴とするものである。
【００１６】
前記目的を達成するための第五の芯出し装置は、
前記第一から第四のいずれかの芯出し装置において、
前記表示手段で表示されている画像中に、座標系指標を表示させる指標表示制御手段を備えている、ことを特徴とするものである。
【００１７】
前記目的を達成するための第六の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記指標表示制御手段は、前記表示手段に表示されている画像中に、前記座標系指標として、複数の円が一点を中心として描かれた同心円座標系指標を表示し、前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺叉は内周辺と前記同心円座標系指標を構成する複数の円との複数の交点から、該ワークの外周辺の軌跡叉は内周辺の軌跡を求め、該軌跡から前記情報を求める、ことを特徴とするものである。
【００１８】
前記目的を達成するための第七の芯出し装置は、
前記第五叉は第六の芯出し装置において、
前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺として、直線状の２辺を有し、該２辺により角を形成している場合、画像中の座標系指標に対する前記２辺の各々の位置関係を表す式を求め、該２辺の各々の式から、該座標系指標に対する前記角の位置関係を求め、該角の位置関係を前記情報とする、ことを特徴とするものである。
【００１９】
前記目的を達成するための第八の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標の移動の指示を与える移動指示手段を有し、前記指標表示制御手段は、前記移動指示手段からの指示に従って、前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標を、該画像中で移動させ、前記画像処理手段は、前記指標表示制御手段により前記画像中の前記座標系指標を移動させた場合には、移動後の座標系指標を基準にして求めた前記回転軸とワークとの相対位置関係から、該座標系の移動量を減じて、前記情報とする、ことを特徴とするものである。
【００２０】
前記目的を達成するための第九の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記座標系指標を作成する指標作成手段を備え、前記指標表示制御手段は、前記指標作成手段で作成された前記座標系指標を前記表示手段に表示させる、ことを特徴とするものである。
【００２１】
前記目的を達成するための第十の芯出し装置は、
前記第九の芯出し装置において、
前記指標作成手段は、前記ワークの設計情報に基づいて、前記座標系指標を作成する、ことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る芯出し装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
まず、本発明に係る芯出し装置の実施形態を説明する前に、当該芯出し装置が取り付けられる機械について、図１を用いて説明する。
【００２４】
当該芯出し装置が取り付けられる機械は、工作機械で、工具が取り付けられるスピンドル１と、このスピンドル１を回転させるスピンドル駆動機構（図示されていない）と、スピンドル１を上下動させるスピンドル上下機構（図示されていない）と、ワークＷが搭載されるＸＹステージ３と、ＸＹステージ３上のワークＷを所定に位置にセットするためにＸＹステージ３に駆動指示を与えるプリセット制御装置（位置制御部）４と、これらが搭載されるベース５と、を備えている。
【００２５】
次に、本発明に係る芯出し装置の第一の実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２６】
本実施形態の芯出し装置は、図２に示すように、以上で説明した工作機械のＸＹステージ３上のワークＷを撮像する撮像装置１０と、撮像装置１０から送られてくる画像データに基づいてプリセット信号を作成して、このプリセット信号を工作機械のプリセット制御装置４へ送る画像処理装置２０と、を備えている。
【００２７】
撮像装置１０は、工作機械のスピンドル１の先端部に工具の換わりに取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１に固定されているカメラ１２と、撮像対象であるワークに光を当てるランプ１６と、カメラ１２が撮像した画像のデータを画像処理装置へ無線送信する一方で各種動作信号を無線受信する送受信器（送信手段）１７と、カメラやランプ等の電源であるバッテリ１８と、を備えている。
【００２８】
カメラ１２は、対物レンズ１３と、この対物レンズ１３により捕らえた像の倍率を変える変倍機構１４と、変倍機構１４からの像を受けるＣＣＤカメラ本体１５と、を有している。
【００２９】
シャンク部１１は、一つの仮想軸を中心として回転対象の形状を成しており、このシャンク部１１をスピンドル１に取り付けると、スピンドル１の回転軸とシャンク部１１の仮想軸とが一致するようになっている。また、カメラ１２の光軸とシャンク部１１の仮想軸とも一致するようになっている。
【００３０】
画像処理装置２０は、撮像装置１０からの画像データを無線受信する一方で撮像装置１０へ動作信号を無線送信する送受信部（受信手段）２１と、送受信部２１で受信した画像データを画像解析する画像処理部２２と、表示部３１及び操作部３２を有するモニタ３０と、表示部３１での表示内容を制御する表示制御部２５と、表示部３１に表示させる各種指標が記憶されている指標記憶部２６と、操作部３２による操作内容に応じた指標を作成する指標作成部２７と、画像処理部２２での出力結果を工作機械のプリセット制御装置４へ送信する送信部（出力手段）２８と、画像処理装置２０を工作機械に取り付けるための取付部２９（図１）と、を備えている。
【００３１】
モニタ３０は、図３に示すように、タッチパネル式ディスプレイであり、表示部３１の表示画面上に、操作部３２（図２）としての各種操作端が表示される。操作端としては、ワークの特定部位（原点設定対象）の座標を画像処理部２２に自動的に検出させる自動ボタン３３ａと、所定の操作をした後にワークの特定部位の座標を画像処理部２２に検出させる検出ボタン３３ｂと、表示部３１に直線基準座標系指標の表示を指示する直線基準指標ボタン３４ａと、表示部３１に円基準座標系指標の表示を指示する円基準指標ボタン３４ｂと、画面内での指標の移動を指示する移動ボタン（移動指示手段）３５と、後述する平均化領域を広域にするか狭域にするかを指示する平均化領域サイズボタン３６と、カメラ１２の変倍機構１４による像の倍率を指示する変倍ボタン３７と、撮像装置１０のランプ１６の点灯を指示する点灯ボタン３８と、メニュー画面の表示を指示するメニューボタン３９と、を有している。
【００３２】
画像処理装置２０の取付部２９は、磁石を有しており、図１に示すように、金属で形成されている工作機械の壁面に、画像処理装置２０を取り付けることができる。
【００３３】
次に、図４に示すフローチャートに従って、ワークの外周辺として、直線状の２辺を有し、この２辺により角を形成している場合に、この角を原点設定対象として、スピンドルとワークとの相対位置関係を求める手順について説明する。
【００３４】
作業者は、まず、原点設定対象であるワークの角に適合した指標を選択する（ステップ１）。この場合、作業者は、原点設定対象に適合した指標として、直線基準座標系指標を選択し、モニタ３０の直線基準指標ボタン３４ａを押す。直線基準指標ボタン３４ａが押されると、画像処理装置２０の画像処理部２２は、直線基準モード２３になると共に、モニタ３０の表示部３１には、直交座標系である直線基準座標系指標が表示される。なお、この直交座標系の原点の位置は、シャンク部１１の前述の仮想軸の延長線上、つまりスピンドル１の回転軸の延長線上である。
【００３５】
次に、撮像装置１０を工作機械のスピンドル１に装着する（ステップ２）。続いて、モニタ３０の変倍ボタン３７を押して、撮像倍率をワークのサイズに適合した倍率にし（ステップ３）、モニタ３０の点灯ボタン３８を押して、撮像装置１０のランプ１６を点灯させ(ステップ４)、スピンドル１を上下動させてワークに焦点を合わせる（ステップ５）。そして、ＸＹステージ３を駆動させて、図５（ａ）に示すように、原点設定対象であるワークＷの角Ｃ0を視野内に入れる（ステップ６）。
【００３６】
ワークＷの角Ｃ0が視野内に入ると、Ｙステージを駆動させて、図５（ｂ）に示すように、Ｙ指標に平行なワークＷのＹエッジＷｙをＸ指標に重ねる（ステップ７）。続いて、Ｘステージを駆動させて、図５（ｃ）に示すように、Ｘ指標に平行なワークのＸエッジＷｘをＹ指標に重ねる（ステップ８）。
【００３７】
ワークのＸエッジＷｘ，ＹエッジＷｙが、それぞれＹ指標、Ｘ指標に重なると、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す。モニタ３０の検出ボタン３３ｂが押されると、画像処理部２２の直線基準モード２３が起動する（ステップ９）。直線基準モード２３は、Ｘ指標上及びＹ指標上を走査して各エッジを検出し（ステップ１０）、Ｘ指標とＹ直線エッジＷｙの交点の座標（Ｘ＝Ｘ0）、及びＹ指標とＸ直線エッジＷｘの交点の座標（Ｙ＝Ｙ0）を求め、これらの座標を原点設定対象であるワークの角の座標Ｃ0（Ｘ0，Ｙ0）とする（ステップ１１）。
【００３８】
画像処理部２２の直線基準モード２３は、ステップ１１で求めた座標Ｃ0（Ｘ0，Ｙ0）をプリセット信号として、送信部２８を介して、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００３９】
最後に、撮像装置１０をスピンドル１から取外して（ステップ１３）、芯出し作業を終了する。
【００４０】
工作機械のプリセット制御装置４は、プリセット信号を受信すると、このプリセット信号に応じてＸＹステージ３を駆動させて、ワークを移動させる。この移動の結果、原点設定対象であるワークの角Ｃ0は、直線基準座標系指標の原点、つまり、スピンドル１の回転軸の延長線上に位置することになる。
【００４１】
なお、以上では、ワークのＸエッジＷｘ，ＹエッジＷｙをそれぞれＹ指標、Ｘ指標に重ねた後（ステップ７，８）、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して（ステップ９）、一度に各エッジの座標を求めたが、ワークのＸエッジＷｘをＹ指標に重ねた後、直ちに、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して、ＸエッジＷｘのＹ座標を求め、この座標値をプリセット信号として送信し、その後、ＹエッジＷｙをＸ指標に重ねて、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して、ＹエッジＷｙのＸ座標を求め、この座標値をプリセット信号として送信するようにしてもよい。
【００４２】
また、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す前に（ステップ９）、モニタ３０の平均化領域サイズボタン３６を押すと、図５（ｄ）に示すように、Ｘ，Ｙ指標を中心とした平均化領域Ａｘ，Ａｙが設定される（ステップ１５）。この領域Ａｘ，Ａｙは、広域と狭域の二種類から選択できる。平均化領域Ａｘ，Ａｙが設定されると、この領域内でのワークの各エッジの平均座標値が求められる。例えば、Ｘ指標を中心とした平均化領域Ａｙに着目すると、画像処理部２２は、Ｘ指標に平行に、この領域Ａｙの幅全体を走査して、この領域内でのＹエッジＷｙのＸ座標を多数求め、この複数のＸ座標の平均値をワークの角のＸ座標とする。
【００４３】
また、図５（ａ）に示すように原点対象である角を視野内に入れた後（ステップ６）、ＸＹステージ３を駆動させずに、モニタ３０の移動ボタン３５を押して、図５（ｅ）に示すように、Ｘ指標，Ｙ指標を移動させて、ワークＷの各エッジをＸ指標，Ｙ指標に重ねてもよい（ステップ７ａ）。この指標移動過程で、例えば、Ｘ指標に対してＸエッジＷｘが傾いている場合には、移動ボタン３５のうちの指標回転ボタンを押すとよい。以上のようにして、ワークＷの各エッジをＸ指標，Ｙ指標に重ねて、ワークの角の座標Ｃ0を求めた後には（ステップ９，１０，１１）、Ｘ座標値からＸ指標の移動量を減算し、これを新たなＸ座標値とし、Ｙ座標値からＹ指標の移動量を減算し、これを新たなＹ座標値としてから（ステップ１４）、この新たな座標値に基づくプリセット信号をプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００４４】
また、図５（ａ）に示すように原点対象である角を視野内に入れた後（ステップ６）、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押すと、画像処理部２２の直線基準モード２３が起動して（ステップ９ｂ）、この直線基準モード２３が視野全体を走査して、ワークのＸ直線エッジＷｘ及びＹ直線エッジＷｙを検出し（ステップ１０ｂ）、両エッジの交点であるワークの角Ｃ0の座標を求め（ステップ１１）、これをプリセット信号として、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００４５】
次に、図６に示すフローチャートに従って、ワークに円形の穴が形成されている場合に、この円の中心を原点設定対象として、スピンドルとワークとの相対位置関係を求める手順について説明する。
【００４６】
作業者は、まず、原点設定対象であるワークの円に適合した指標を選択する（ステップ２１）。この場合、作業者は、原点設定対象に適合した指標として、円基準座標系指標を選択し、モニタ３０の円基準指標ボタン３４ｂを押す。円基準指標ボタン３４ｂが押されると、画像処理装置２０の画像処理部２２は、円基準モード２４になると共に、モニタ３０の表示部３１には、直交座標系の中心に円が描かれている円基準座標系指標が表示される。
【００４７】
次に、図４のステップ２〜６と同様に、スピンドル１への撮像装置１０の装着（ステップ２２）、撮像倍率の調整（ステップ２３）、撮像装置１０のランプ１６の点灯(ステップ２４)、合焦（ステップ２５）。原点設定対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に導入（ステップ２６）、順次行う。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、視野内に円Ｗｃの中心Ｃ1が入ると、ＸＹステージ３を駆動させて、図７（ｂ）に示すように、円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねる（ステップ２７）。この際、円Ｗｃの中心Ｃ1を座標系指標の原点に重ねる必要はない。
【００４９】
ワークの円Ｗｃが座標系指標の原点に重なると、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す。モニタ３０の検出ボタン３３ｂが押されると、画像処理部２２の円基準モード２４が起動する（ステップ２８）。円基準モード２４は、Ｘ指標上及びＹ指標上を走査して、円Ｗｃのエッジを検出、つまり、円ＷｃとＸ指標との２つの交点及び円ＷｃとＹ指標との２つの交点を検出し(ステップ２９)、Ｘ指標と２つの交点の座標、Ｙ指標との２つ交点の座標を求め、これらの座標値から円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）を求める（ステップ３０）。
【００５０】
画像処理部２２の円基準モード２４は、ステップ３０で求めた円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）をプリセット信号として、送信部２８を介して、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ３１）。最後に、撮像装置１０をスピンドル１から取外して（ステップ３２）、芯出し作業を終了する。
【００５１】
工作機械のプリセット制御装置４は、プリセット信号を受信すると、このプリセット信号に応じてＸＹステージ３を駆動させて、ワークを移動させる。この移動の結果、原点設定対象であるワークの円Ｗｃの中心Ｃ1は、円基準座標系指標の原点、つまり、スピンドル１の回転軸の延長線上に位置することになる。
【００５２】
なお、図７（ａ）に示すように原点対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に入れた後（ステップ２６）、ＸＹステージ３を駆動させずに、モニタ３０の移動ボタン３５を押して、図７（ｃ）に示すように、Ｘ指標，Ｙ指標を移動させて、ワークの円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねてもよい（ステップ２７ａ）。以上のようにして、ワークの円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねて、円Ｗｃの中心座標Ｃ1を求めた後には（ステップ２８，２９，３０）、中心座標Ｃ1のＸ座標値からＸ指標の移動量を減算し、これを新たなＸ座標値とし、中心座標Ｃ1のＹ座標値からＹ指標の移動量を減算し、これを新たなＹ座標値としてから（ステップ３３）、この新たな座標値に基づくプリセット信号をプリセット制御装置４へ送信する（ステップ３１）。
【００５３】
また、図７（ａ）に示すように原点対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に入れた後（ステップ２６）、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押すと、画像処理部２２の円基準モード２４が起動して（ステップ２８ｂ）、この円基準モード２４が視野全体を走査して、円Ｗｃのエッジを検出、つまり、円ＷｃとＸ指標との２つの交点及び円ＷｃとＹ指標との２つの交点を検出し(ステップ２９ｂ)、Ｘ指標と２つの交点の座標、Ｙ指標との２つ交点の座標を求め、これらの座標値から円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）を求める（ステップ３０）。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、カメラ１２で取り込んだワークの画像を画像処理して、スピンドルの回転軸とワークの原点設定対象との相対位置関係を定めているので、この相対位置関係に個人差が生じることはない。また、本実施形態では、従来技術のように、ワークの一辺を直交座標系指標のＸ軸上に正確に重ね、ワークの他の一辺を十字指標のＹ軸上に正確に重なる必要がなく、ワークの外周辺叉は内周辺が指標を横切れば、叉は視野内にワークの原点設定対象が入っていれば、スピンドルの回転軸とワークの原点設定対象との相対位置関係を正確に定めることができ、しかも、芯出し操作を極めて容易に短時間で行うことができる。
【００５５】
ところで、以上の実施形態において、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押して、自動的に原点設定対象の座標を求める際には、画像処理部２２が視野全体を走査しているが、例えば、図８に示すように、直交座標の原点を中心とした多数の同心円が描かれている同心円座標系指標を用いれば、多数の円上のみを走査することで、原点設定対象の座標を求めることができ、画像処理部２２の負荷を軽減することができる。この際、仮に、ワークＷの外周辺叉は内周辺が直線で形成されていれば、画像処理部２２を直線基準モード２３に設定した後、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押せば、この直線基準モード２３は、指標の各円とワークＷの外周辺叉は内周辺との複数の交点を求め、複数の交点から２つの外周辺の軌跡を示す２式を求め、この２式から２つの外周辺の交点、つまり角の座標を求める。なお、１つの外周辺の軌跡を示す式を求める際に、指標の各円とこの外周辺との交点は２つあればよいが、３つ以上であってもよく、この際には、３つ以上の交点のうちから２つの交点の組み合わせを全て選び出して、２つの交点の組毎に、外周辺の軌跡を示す式を求め、各式の定数の平均値で、外周辺の軌跡を示す最終的な式を求めるようにしてもよい。また、仮に、ワークの外周辺叉は内周辺が円で形成されていれば、画像処理部２２を円基準モード２３に設定した後、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押せば、この円基準モード２３は、指標の各円とワークの外周辺叉は内周辺との複数の交点を求め、複数の交点から円の軌跡を示す式を求め、この式から、円の中心座標を求める。
【００５６】
また、以上の実施形態では、指標記憶部２６に予め記憶させておいた指標を用いているが、ワークの原点設定対象の位置を求めるのに適当な新たな指標を作成してもよい。この場合、モニタ３０のメニューボタン３９を押して、メニュー画面を呼び出し、このメニュー画面で指標作成を指示して、指標作成部２７を起動させて、この指標作成部２７を利用して、新たな指標を作成する。この新たな指標は、指標記憶部２６に記憶された後、表示制御部２５に呼び出されてモニタ３０に表示される。
【００５７】
例えば、図９に示すように、ワークの２つの外周辺が直線であるものの、２つの外周辺が直交していない場合には、直交座標系指標を用いるよりも、各座標軸がワークの２つの外周辺に平行である方が、２つの外周辺により形成される角の座標を簡単に求められるので、このような座標系指標を指標作成部２７で作成するとよい。なお、図９に示している指標は、Ｙ指標のみを特定角度傾けたものであり、指標作成部２７を起動させなくても、前述したように、指標の移動を指示する移動ボタン３５の指標回転ボタンを操作しても、この指標を作成することができる。
【００５８】
また、以上の指標作成部２７での指標の作成に当たっては、ワークの設計情報であるＣＡＤ情報を利用してもよい。この場合、例えば、図９に示すワークＷの２つの外周辺の式をＣＡＤ情報から抽出し、２つの外周辺で形成される角が視野の中心になり、且つ各外周辺の軌跡が各座標軸となるような座標系指標を作成する。
【００５９】
さらに、以上の実施形態では、撮像装置１０と画像処理装置２０とを離して、それぞれ別個に設置するようにしているが、例えば、図１０に示すように、撮像装置１０に取付部１９を設け、そこに画像処理装置２０を取り付けてもよい。この場合、撮像装置１０と画像処理装置２０との間の信号の受送信を無線で行ってもよいが、両者間をケーブル２９で接続し、このケーブル２９を用いて信号の受送信を行ってもよい。
【００６０】
また、以上の実施形態では、ワークの原点設定対象の座標をプリセット信号として、工作機械のプリセット制御装置４へ送信しているが、工作機械に外部からの信号を受信できるプリセット制御装置４がない場合には、単に、出力手段の一種であるモニタ３０に座標を表示させてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、カメラで取り込んだワークの画像を画像処理して、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を定めているので、この相対位置関係に個人差が生じることがなく、しかも正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態における工作機械及び芯出し装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における芯出し装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における芯出し装置のモニタの表示内容を示す説明図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における、直線基準モードによる芯出し処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る一実施形態における、直線基準モードにおけるモニタの画面変化を示す説明図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における、円基準モードにおける芯出し処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る一実施形態における、円基準モードにおけるモニタの画面変化を示す説明図である。
【図８】本発明に係る他の実施形態における指標を示す説明図である。
【図９】本発明に係る一実施形態における指標作成を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態における芯出し装置の側面図である。
【符号の説明】
１…スピンドル ３…ＸＹステージ
４…プリセット制御装置 １０…撮像装置
１１…シャンク部 １２…カメラ
２０…撮像装置 ２１…送受信部
２２…画像処理部 ２５…表示制御部
２６…指標記憶部 ２７…指標作成部
２８…送信部（出力部） ３０…モニタ
３１…表示部 ３２…操作部
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等において、回転するスピンドルの回転軸と、このスピンドルの回転で加工されるワークとの相対位置関係を検出する芯出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械で、工具が取り付けられるスピンドルとワークとの相対位置関係を検知するものとして、芯出し顕微鏡がある。
【０００３】
この芯出し顕微鏡は、スピンドルの工具取付部分に、工具の換わりに取り付けられて、ワークのどの部分がスピンドルの回転軸の延長線上に位置しているかを調べ、両者の相対位置関係の検知のために使用される。
【０００４】
具体的には、ワークが矩形状である場合、まず、芯出し顕微鏡の光路中に、直交座標系指標が描かれているレチクルを挿入し、この芯出し顕微鏡をスピンドルの工具取付部分に装着すると共に、工作機械のＸＹステージ上にワークを載せる。なお、スピンドルの回転軸、芯出し顕微鏡の光軸、レチクルの直交座標系指標の原点は、芯出し顕微鏡をスピンドルに装着した時点で、一致している。
【０００５】
次に、矩形状ワークの一辺が指標のＸ軸に重なり、他の一辺が指標のＹ軸に重なって、ワークの角が指標の原点に重なるように、ワークが載せられているＸＹステージを駆動する。つまり、ワークの角がスピンドルの回転軸の延長線上に位置するように調整する。
【０００６】
ワークの角がスピンドルの回転軸の延長線上に位置すると、工作機械のプリセット制御装置のカウンタをリセットし、ワークの角を原点として設定する。
【０００７】
また、以上のような工作機械の芯出し顕微鏡の他、以下の特許文献１に記載されているものもある。
【０００８】
この芯出し顕微鏡は、半導体チップが設けられているテープと、検査基板との相対的な位置合わせのために用いられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３２２９５７号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を定めるに当たり、ＸＹステージを微妙に駆動させ、矩形状ワークの一辺を直交座標系指標のＸ軸上に正確に重ね、ワークの他の一辺を直交座標系指標のＹ軸上に正確に重なる必要があり、操作が面倒でしかも時間が嵩む上に、直交座標系指標とワークの辺との合わせ方等に個人差が生じてしまい、結果として、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係の設定においても個人差が生じてしまうという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を短時間で且つ正確に求めることができる芯出し装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための第一の芯出し装置は、
スピンドルに取り付けられて、該スピンドルの回転で加工されるワークを撮像するカメラと、前記カメラで撮像された前記ワークの画像を表示する表示手段と、前記カメラで撮像された前記ワークの画像を画像処理して、前記回転軸とワークとの相対位置関係を示す情報を求める画像処理手段と、前記画像処理手段で求められた前記情報を出力する出力手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記目的を達成するための第二の芯出し装置は、
前記第一の芯出し装置において、
前記出力手段は、前記スピンドルが設けられている機械の部分であって、該スピンドルと前記ワークとの相対位置を制御する位置制御部に、前記情報を出力する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
前記目的を達成するための第三の芯出し装置は、
前記第一叉は第二の芯出し装置において、
前記カメラで撮像した画像を無線叉は有線で送信する送信手段と、前記送信手段で、無線叉は有線で送信された前記画像を受信して、前記画像処理手段及び／叉は前記表示手段に送る受信手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
前記目的を達成するための第四の芯出し装置は、
前記表示手段は、前記スピンドルが設けられている機械の一部に、叉は前記カメラに取り付ける取り付け機構を有する、ことを特徴とするものである。
【００１６】
前記目的を達成するための第五の芯出し装置は、
前記第一から第四のいずれかの芯出し装置において、
前記表示手段で表示されている画像中に、座標系指標を表示させる指標表示制御手段を備えている、ことを特徴とするものである。
【００１７】
前記目的を達成するための第六の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記指標表示制御手段は、前記表示手段に表示されている画像中に、前記座標系指標として、複数の円が一点を中心として描かれた同心円座標系指標を表示し、前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺叉は内周辺と前記同心円座標系指標を構成する複数の円との複数の交点から、該ワークの外周辺の軌跡叉は内周辺の軌跡を求め、該軌跡から前記情報を求める、ことを特徴とするものである。
【００１８】
前記目的を達成するための第七の芯出し装置は、
前記第五叉は第六の芯出し装置において、
前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺として、直線状の２辺を有し、該２辺により角を形成している場合、画像中の座標系指標に対する前記２辺の各々の位置関係を表す式を求め、該２辺の各々の式から、該座標系指標に対する前記角の位置関係を求め、該角の位置関係を前記情報とする、ことを特徴とするものである。
【００１９】
前記目的を達成するための第八の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標の移動の指示を与える移動指示手段を有し、前記指標表示制御手段は、前記移動指示手段からの指示に従って、前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標を、該画像中で移動させ、前記画像処理手段は、前記指標表示制御手段により前記画像中の前記座標系指標を移動させた場合には、移動後の座標系指標を基準にして求めた前記回転軸とワークとの相対位置関係から、該座標系の移動量を減じて、前記情報とする、ことを特徴とするものである。
【００２０】
前記目的を達成するための第九の芯出し装置は、
前記第五の芯出し装置において、
前記座標系指標を作成する指標作成手段を備え、前記指標表示制御手段は、前記指標作成手段で作成された前記座標系指標を前記表示手段に表示させる、ことを特徴とするものである。
【００２１】
前記目的を達成するための第十の芯出し装置は、
前記第九の芯出し装置において、
前記指標作成手段は、前記ワークの設計情報に基づいて、前記座標系指標を作成する、ことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る芯出し装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
まず、本発明に係る芯出し装置の実施形態を説明する前に、当該芯出し装置が取り付けられる機械について、図１を用いて説明する。
【００２４】
当該芯出し装置が取り付けられる機械は、工作機械で、工具が取り付けられるスピンドル１と、このスピンドル１を回転させるスピンドル駆動機構（図示されていない）と、スピンドル１を上下動させるスピンドル上下機構（図示されていない）と、ワークＷが搭載されるＸＹステージ３と、ＸＹステージ３上のワークＷを所定に位置にセットするためにＸＹステージ３に駆動指示を与えるプリセット制御装置（位置制御部）４と、これらが搭載されるベース５と、を備えている。
【００２５】
次に、本発明に係る芯出し装置の第一の実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２６】
本実施形態の芯出し装置は、図２に示すように、以上で説明した工作機械のＸＹステージ３上のワークＷを撮像する撮像装置１０と、撮像装置１０から送られてくる画像データに基づいてプリセット信号を作成して、このプリセット信号を工作機械のプリセット制御装置４へ送る画像処理装置２０と、を備えている。
【００２７】
撮像装置１０は、工作機械のスピンドル１の先端部に工具の換わりに取り付けられるシャンク部１１と、シャンク部１１に固定されているカメラ１２と、撮像対象であるワークに光を当てるランプ１６と、カメラ１２が撮像した画像のデータを画像処理装置へ無線送信する一方で各種動作信号を無線受信する送受信器（送信手段）１７と、カメラやランプ等の電源であるバッテリ１８と、を備えている。
【００２８】
カメラ１２は、対物レンズ１３と、この対物レンズ１３により捕らえた像の倍率を変える変倍機構１４と、変倍機構１４からの像を受けるＣＣＤカメラ本体１５と、を有している。
【００２９】
シャンク部１１は、一つの仮想軸を中心として回転対象の形状を成しており、このシャンク部１１をスピンドル１に取り付けると、スピンドル１の回転軸とシャンク部１１の仮想軸とが一致するようになっている。また、カメラ１２の光軸とシャンク部１１の仮想軸とも一致するようになっている。
【００３０】
画像処理装置２０は、撮像装置１０からの画像データを無線受信する一方で撮像装置１０へ動作信号を無線送信する送受信部（受信手段）２１と、送受信部２１で受信した画像データを画像解析する画像処理部２２と、表示部３１及び操作部３２を有するモニタ３０と、表示部３１での表示内容を制御する表示制御部２５と、表示部３１に表示させる各種指標が記憶されている指標記憶部２６と、操作部３２による操作内容に応じた指標を作成する指標作成部２７と、画像処理部２２での出力結果を工作機械のプリセット制御装置４へ送信する送信部（出力手段）２８と、画像処理装置２０を工作機械に取り付けるための取付部２９（図１）と、を備えている。
【００３１】
モニタ３０は、図３に示すように、タッチパネル式ディスプレイであり、表示部３１の表示画面上に、操作部３２（図２）としての各種操作端が表示される。操作端としては、ワークの特定部位（原点設定対象）の座標を画像処理部２２に自動的に検出させる自動ボタン３３ａと、所定の操作をした後にワークの特定部位の座標を画像処理部２２に検出させる検出ボタン３３ｂと、表示部３１に直線基準座標系指標の表示を指示する直線基準指標ボタン３４ａと、表示部３１に円基準座標系指標の表示を指示する円基準指標ボタン３４ｂと、画面内での指標の移動を指示する移動ボタン（移動指示手段）３５と、後述する平均化領域を広域にするか狭域にするかを指示する平均化領域サイズボタン３６と、カメラ１２の変倍機構１４による像の倍率を指示する変倍ボタン３７と、撮像装置１０のランプ１６の点灯を指示する点灯ボタン３８と、メニュー画面の表示を指示するメニューボタン３９と、を有している。
【００３２】
画像処理装置２０の取付部２９は、磁石を有しており、図１に示すように、金属で形成されている工作機械の壁面に、画像処理装置２０を取り付けることができる。
【００３３】
次に、図４に示すフローチャートに従って、ワークの外周辺として、直線状の２辺を有し、この２辺により角を形成している場合に、この角を原点設定対象として、スピンドルとワークとの相対位置関係を求める手順について説明する。
【００３４】
作業者は、まず、原点設定対象であるワークの角に適合した指標を選択する（ステップ１）。この場合、作業者は、原点設定対象に適合した指標として、直線基準座標系指標を選択し、モニタ３０の直線基準指標ボタン３４ａを押す。直線基準指標ボタン３４ａが押されると、画像処理装置２０の画像処理部２２は、直線基準モード２３になると共に、モニタ３０の表示部３１には、直交座標系である直線基準座標系指標が表示される。なお、この直交座標系の原点の位置は、シャンク部１１の前述の仮想軸の延長線上、つまりスピンドル１の回転軸の延長線上である。
【００３５】
次に、撮像装置１０を工作機械のスピンドル１に装着する（ステップ２）。続いて、モニタ３０の変倍ボタン３７を押して、撮像倍率をワークのサイズに適合した倍率にし（ステップ３）、モニタ３０の点灯ボタン３８を押して、撮像装置１０のランプ１６を点灯させ(ステップ４)、スピンドル１を上下動させてワークに焦点を合わせる（ステップ５）。そして、ＸＹステージ３を駆動させて、図５（ａ）に示すように、原点設定対象であるワークＷの角Ｃ0を視野内に入れる（ステップ６）。
【００３６】
ワークＷの角Ｃ0が視野内に入ると、Ｙステージを駆動させて、図５（ｂ）に示すように、Ｙ指標に平行なワークＷのＹエッジＷｙをＸ指標に重ねる（ステップ７）。続いて、Ｘステージを駆動させて、図５（ｃ）に示すように、Ｘ指標に平行なワークのＸエッジＷｘをＹ指標に重ねる（ステップ８）。
【００３７】
ワークのＸエッジＷｘ，ＹエッジＷｙが、それぞれＹ指標、Ｘ指標に重なると、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す。モニタ３０の検出ボタン３３ｂが押されると、画像処理部２２の直線基準モード２３が起動する（ステップ９）。直線基準モード２３は、Ｘ指標上及びＹ指標上を走査して各エッジを検出し（ステップ１０）、Ｘ指標とＹ直線エッジＷｙの交点の座標（Ｘ＝Ｘ0）、及びＹ指標とＸ直線エッジＷｘの交点の座標（Ｙ＝Ｙ0）を求め、これらの座標を原点設定対象であるワークの角の座標Ｃ0（Ｘ0，Ｙ0）とする（ステップ１１）。
【００３８】
画像処理部２２の直線基準モード２３は、ステップ１１で求めた座標Ｃ0（Ｘ0，Ｙ0）をプリセット信号として、送信部２８を介して、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００３９】
最後に、撮像装置１０をスピンドル１から取外して（ステップ１３）、芯出し作業を終了する。
【００４０】
工作機械のプリセット制御装置４は、プリセット信号を受信すると、このプリセット信号に応じてＸＹステージ３を駆動させて、ワークを移動させる。この移動の結果、原点設定対象であるワークの角Ｃ0は、直線基準座標系指標の原点、つまり、スピンドル１の回転軸の延長線上に位置することになる。
【００４１】
なお、以上では、ワークのＸエッジＷｘ，ＹエッジＷｙをそれぞれＹ指標、Ｘ指標に重ねた後（ステップ７，８）、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して（ステップ９）、一度に各エッジの座標を求めたが、ワークのＸエッジＷｘをＹ指標に重ねた後、直ちに、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して、ＸエッジＷｘのＹ座標を求め、この座標値をプリセット信号として送信し、その後、ＹエッジＷｙをＸ指標に重ねて、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押して、ＹエッジＷｙのＸ座標を求め、この座標値をプリセット信号として送信するようにしてもよい。
【００４２】
また、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す前に（ステップ９）、モニタ３０の平均化領域サイズボタン３６を押すと、図５（ｄ）に示すように、Ｘ，Ｙ指標を中心とした平均化領域Ａｘ，Ａｙが設定される（ステップ１５）。この領域Ａｘ，Ａｙは、広域と狭域の二種類から選択できる。平均化領域Ａｘ，Ａｙが設定されると、この領域内でのワークの各エッジの平均座標値が求められる。例えば、Ｘ指標を中心とした平均化領域Ａｙに着目すると、画像処理部２２は、Ｘ指標に平行に、この領域Ａｙの幅全体を走査して、この領域内でのＹエッジＷｙのＸ座標を多数求め、この複数のＸ座標の平均値をワークの角のＸ座標とする。
【００４３】
また、図５（ａ）に示すように原点対象である角を視野内に入れた後（ステップ６）、ＸＹステージ３を駆動させずに、モニタ３０の移動ボタン３５を押して、図５（ｅ）に示すように、Ｘ指標，Ｙ指標を移動させて、ワークＷの各エッジをＸ指標，Ｙ指標に重ねてもよい（ステップ７ａ）。この指標移動過程で、例えば、Ｘ指標に対してＸエッジＷｘが傾いている場合には、移動ボタン３５のうちの指標回転ボタンを押すとよい。以上のようにして、ワークＷの各エッジをＸ指標，Ｙ指標に重ねて、ワークの角の座標Ｃ0を求めた後には（ステップ９，１０，１１）、Ｘ座標値からＸ指標の移動量を減算し、これを新たなＸ座標値とし、Ｙ座標値からＹ指標の移動量を減算し、これを新たなＹ座標値としてから（ステップ１４）、この新たな座標値に基づくプリセット信号をプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００４４】
また、図５（ａ）に示すように原点対象である角を視野内に入れた後（ステップ６）、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押すと、画像処理部２２の直線基準モード２３が起動して（ステップ９ｂ）、この直線基準モード２３が視野全体を走査して、ワークのＸ直線エッジＷｘ及びＹ直線エッジＷｙを検出し（ステップ１０ｂ）、両エッジの交点であるワークの角Ｃ0の座標を求め（ステップ１１）、これをプリセット信号として、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ１２）。
【００４５】
次に、図６に示すフローチャートに従って、ワークに円形の穴が形成されている場合に、この円の中心を原点設定対象として、スピンドルとワークとの相対位置関係を求める手順について説明する。
【００４６】
作業者は、まず、原点設定対象であるワークの円に適合した指標を選択する（ステップ２１）。この場合、作業者は、原点設定対象に適合した指標として、円基準座標系指標を選択し、モニタ３０の円基準指標ボタン３４ｂを押す。円基準指標ボタン３４ｂが押されると、画像処理装置２０の画像処理部２２は、円基準モード２４になると共に、モニタ３０の表示部３１には、直交座標系の中心に円が描かれている円基準座標系指標が表示される。
【００４７】
次に、図４のステップ２〜６と同様に、スピンドル１への撮像装置１０の装着（ステップ２２）、撮像倍率の調整（ステップ２３）、撮像装置１０のランプ１６の点灯(ステップ２４)、合焦（ステップ２５）。原点設定対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に導入（ステップ２６）、順次行う。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、視野内に円Ｗｃの中心Ｃ1が入ると、ＸＹステージ３を駆動させて、図７（ｂ）に示すように、円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねる（ステップ２７）。この際、円Ｗｃの中心Ｃ1を座標系指標の原点に重ねる必要はない。
【００４９】
ワークの円Ｗｃが座標系指標の原点に重なると、モニタ３０の検出ボタン３３ｂを押す。モニタ３０の検出ボタン３３ｂが押されると、画像処理部２２の円基準モード２４が起動する（ステップ２８）。円基準モード２４は、Ｘ指標上及びＹ指標上を走査して、円Ｗｃのエッジを検出、つまり、円ＷｃとＸ指標との２つの交点及び円ＷｃとＹ指標との２つの交点を検出し(ステップ２９)、Ｘ指標と２つの交点の座標、Ｙ指標との２つ交点の座標を求め、これらの座標値から円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）を求める（ステップ３０）。
【００５０】
画像処理部２２の円基準モード２４は、ステップ３０で求めた円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）をプリセット信号として、送信部２８を介して、これを工作機械のプリセット制御装置４へ送信する（ステップ３１）。最後に、撮像装置１０をスピンドル１から取外して（ステップ３２）、芯出し作業を終了する。
【００５１】
工作機械のプリセット制御装置４は、プリセット信号を受信すると、このプリセット信号に応じてＸＹステージ３を駆動させて、ワークを移動させる。この移動の結果、原点設定対象であるワークの円Ｗｃの中心Ｃ1は、円基準座標系指標の原点、つまり、スピンドル１の回転軸の延長線上に位置することになる。
【００５２】
なお、図７（ａ）に示すように原点対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に入れた後（ステップ２６）、ＸＹステージ３を駆動させずに、モニタ３０の移動ボタン３５を押して、図７（ｃ）に示すように、Ｘ指標，Ｙ指標を移動させて、ワークの円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねてもよい（ステップ２７ａ）。以上のようにして、ワークの円Ｗｃを座標系指標の原点に重ねて、円Ｗｃの中心座標Ｃ1を求めた後には（ステップ２８，２９，３０）、中心座標Ｃ1のＸ座標値からＸ指標の移動量を減算し、これを新たなＸ座標値とし、中心座標Ｃ1のＹ座標値からＹ指標の移動量を減算し、これを新たなＹ座標値としてから（ステップ３３）、この新たな座標値に基づくプリセット信号をプリセット制御装置４へ送信する（ステップ３１）。
【００５３】
また、図７（ａ）に示すように原点対象である円Ｗｃの中心Ｃ1を視野内に入れた後（ステップ２６）、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押すと、画像処理部２２の円基準モード２４が起動して（ステップ２８ｂ）、この円基準モード２４が視野全体を走査して、円Ｗｃのエッジを検出、つまり、円ＷｃとＸ指標との２つの交点及び円ＷｃとＹ指標との２つの交点を検出し(ステップ２９ｂ)、Ｘ指標と２つの交点の座標、Ｙ指標との２つ交点の座標を求め、これらの座標値から円Ｗｃの中心座標Ｃ1（Ｘ1，Ｙ1）を求める（ステップ３０）。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、カメラ１２で取り込んだワークの画像を画像処理して、スピンドルの回転軸とワークの原点設定対象との相対位置関係を定めているので、この相対位置関係に個人差が生じることはない。また、本実施形態では、従来技術のように、ワークの一辺を直交座標系指標のＸ軸上に正確に重ね、ワークの他の一辺を十字指標のＹ軸上に正確に重なる必要がなく、ワークの外周辺叉は内周辺が指標を横切れば、叉は視野内にワークの原点設定対象が入っていれば、スピンドルの回転軸とワークの原点設定対象との相対位置関係を正確に定めることができ、しかも、芯出し操作を極めて容易に短時間で行うことができる。
【００５５】
ところで、以上の実施形態において、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押して、自動的に原点設定対象の座標を求める際には、画像処理部２２が視野全体を走査しているが、例えば、図８に示すように、直交座標の原点を中心とした多数の同心円が描かれている同心円座標系指標を用いれば、多数の円上のみを走査することで、原点設定対象の座標を求めることができ、画像処理部２２の負荷を軽減することができる。この際、仮に、ワークＷの外周辺叉は内周辺が直線で形成されていれば、画像処理部２２を直線基準モード２３に設定した後、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押せば、この直線基準モード２３は、指標の各円とワークＷの外周辺叉は内周辺との複数の交点を求め、複数の交点から２つの外周辺の軌跡を示す２式を求め、この２式から２つの外周辺の交点、つまり角の座標を求める。なお、１つの外周辺の軌跡を示す式を求める際に、指標の各円とこの外周辺との交点は２つあればよいが、３つ以上であってもよく、この際には、３つ以上の交点のうちから２つの交点の組み合わせを全て選び出して、２つの交点の組毎に、外周辺の軌跡を示す式を求め、各式の定数の平均値で、外周辺の軌跡を示す最終的な式を求めるようにしてもよい。また、仮に、ワークの外周辺叉は内周辺が円で形成されていれば、画像処理部２２を円基準モード２３に設定した後、モニタ３０の自動ボタン３３ａを押せば、この円基準モード２３は、指標の各円とワークの外周辺叉は内周辺との複数の交点を求め、複数の交点から円の軌跡を示す式を求め、この式から、円の中心座標を求める。
【００５６】
また、以上の実施形態では、指標記憶部２６に予め記憶させておいた指標を用いているが、ワークの原点設定対象の位置を求めるのに適当な新たな指標を作成してもよい。この場合、モニタ３０のメニューボタン３９を押して、メニュー画面を呼び出し、このメニュー画面で指標作成を指示して、指標作成部２７を起動させて、この指標作成部２７を利用して、新たな指標を作成する。この新たな指標は、指標記憶部２６に記憶された後、表示制御部２５に呼び出されてモニタ３０に表示される。
【００５７】
例えば、図９に示すように、ワークの２つの外周辺が直線であるものの、２つの外周辺が直交していない場合には、直交座標系指標を用いるよりも、各座標軸がワークの２つの外周辺に平行である方が、２つの外周辺により形成される角の座標を簡単に求められるので、このような座標系指標を指標作成部２７で作成するとよい。なお、図９に示している指標は、Ｙ指標のみを特定角度傾けたものであり、指標作成部２７を起動させなくても、前述したように、指標の移動を指示する移動ボタン３５の指標回転ボタンを操作しても、この指標を作成することができる。
【００５８】
また、以上の指標作成部２７での指標の作成に当たっては、ワークの設計情報であるＣＡＤ情報を利用してもよい。この場合、例えば、図９に示すワークＷの２つの外周辺の式をＣＡＤ情報から抽出し、２つの外周辺で形成される角が視野の中心になり、且つ各外周辺の軌跡が各座標軸となるような座標系指標を作成する。
【００５９】
さらに、以上の実施形態では、撮像装置１０と画像処理装置２０とを離して、それぞれ別個に設置するようにしているが、例えば、図１０に示すように、撮像装置１０に取付部１９を設け、そこに画像処理装置２０を取り付けてもよい。この場合、撮像装置１０と画像処理装置２０との間の信号の受送信を無線で行ってもよいが、両者間をケーブル２９で接続し、このケーブル２９を用いて信号の受送信を行ってもよい。
【００６０】
また、以上の実施形態では、ワークの原点設定対象の座標をプリセット信号として、工作機械のプリセット制御装置４へ送信しているが、工作機械に外部からの信号を受信できるプリセット制御装置４がない場合には、単に、出力手段の一種であるモニタ３０に座標を表示させてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、カメラで取り込んだワークの画像を画像処理して、スピンドルの回転軸とワークとの相対位置関係を定めているので、この相対位置関係に個人差が生じることがなく、しかも正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態における工作機械及び芯出し装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における芯出し装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における芯出し装置のモニタの表示内容を示す説明図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における、直線基準モードによる芯出し処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る一実施形態における、直線基準モードにおけるモニタの画面変化を示す説明図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における、円基準モードにおける芯出し処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る一実施形態における、円基準モードにおけるモニタの画面変化を示す説明図である。
【図８】本発明に係る他の実施形態における指標を示す説明図である。
【図９】本発明に係る一実施形態における指標作成を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態における芯出し装置の側面図である。
【符号の説明】
１…スピンドル ３…ＸＹステージ
４…プリセット制御装置 １０…撮像装置
１１…シャンク部 １２…カメラ
２０…撮像装置 ２１…送受信部
２２…画像処理部 ２５…表示制御部
２６…指標記憶部 ２７…指標作成部
２８…送信部（出力部） ３０…モニタ
３１…表示部 ３２…操作部
Claims (10)
- 回転するスピンドルの回転軸と、該スピンドルの回転で加工されるワークとの相対位置関係を検出する芯出し装置において、
前記スピンドルに取り付けられて、前記ワークを撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された前記ワークの画像を表示する表示手段と、
前記カメラで撮像された前記ワークの画像を画像処理して、前記回転軸とワークとの相対位置関係を示す情報を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段で求められた前記情報を出力する出力手段と、
を備えていることを特徴とする芯出し装置。 - 請求項１に記載の芯出し装置において、
前記出力手段は、前記スピンドルが設けられている機械の部分であって、該スピンドルと前記ワークとの相対位置を制御する位置制御部に、前記情報を出力する、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項１及び２のいずれか一項に記載の芯出し装置において、
前記カメラで撮像した画像を無線叉は有線で送信する送信手段と、
前記送信手段で、無線叉は有線で送信された前記画像を受信して、前記画像処理手段及び／叉は前記表示手段に送る受信手段と、
を備えていることを特徴とする芯出し装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載の芯出し装置において、
前記表示手段は、前記スピンドルが設けられている機械の一部に、叉は前記カメラに取り付ける取り付け機構を有する、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項１から４のいずれか一項に記載の芯出し装置において、
前記表示手段で表示されている画像中に、座標系指標を表示させる指標表示制御手段を備えている、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項５に記載の芯出し装置において、
前記指標表示制御手段は、前記表示手段に表示されている画像中に、前記座標系指標として、複数の円が一点を中心として描かれた同心円座標系指標を表示し、
前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺叉は内周辺と前記同心円座標系指標を構成する複数の円との複数の交点から、該ワークの外周辺の軌跡叉は内周辺の軌跡を求め、該軌跡から前記情報を求める、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項５及び６のいずれか一項に記載の芯出し装置において、
前記画像処理手段は、前記ワークの外周辺として、直線状の２辺を有し、該２辺により角を形成している場合、画像中の座標系指標に対する前記２辺の各々の位置関係を表す式を求め、該２辺の各々の式から、該座標系指標に対する前記角の位置関係を求め、該角の位置関係を前記情報とする、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項５に記載の芯出し装置において、
前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標の移動の指示を与える移動指示手段を有し、
前記指標表示制御手段は、前記移動指示手段からの指示に従って、前記表示手段の画像中に表示されている前記座標系指標を、該画像中で移動させ、
前記画像処理手段は、前記指標表示制御手段により前記画像中の前記座標系指標を移動させた場合には、移動後の座標系指標を基準にして求めた前記回転軸とワークとの相対位置関係から、該座標系の移動量を減じて、前記情報とする、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項５に記載の芯出し装置において、
前記座標系指標を作成する指標作成手段を備え、
前記指標表示制御手段は、前記指標作成手段で作成された前記座標系指標を前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする芯出し装置。 - 請求項９に記載の芯出し装置において、
前記指標作成手段は、前記ワークの設計情報に基づいて、前記座標系指標を作成する、
ことを特徴とする芯出し装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002375418A JP2004202634A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 芯出し装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002375418A JP2004202634A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 芯出し装置 |
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|---|---|
| JP2004202634A true JP2004202634A (ja) | 2004-07-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002375418A Pending JP2004202634A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 芯出し装置 |
Country Status (1)
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004885A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
| KR101548299B1 (ko) * | 2015-04-08 | 2015-09-07 | 배종외 | 공작기계 좌표설정장치 및 방법 |
| JP2015202556A (ja) * | 2014-04-16 | 2015-11-16 | 株式会社オーエム製作所 | 工作機械における主軸位置合せ方法 |
| JP6232512B1 (ja) * | 2017-04-23 | 2017-11-15 | 株式会社入曽精密 | 取付具および撮像装置 |
| JP2020006496A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
| JP2021098253A (ja) * | 2019-12-20 | 2021-07-01 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002375418A patent/JP2004202634A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004885A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
| JP2015202556A (ja) * | 2014-04-16 | 2015-11-16 | 株式会社オーエム製作所 | 工作機械における主軸位置合せ方法 |
| KR101548299B1 (ko) * | 2015-04-08 | 2015-09-07 | 배종외 | 공작기계 좌표설정장치 및 방법 |
| WO2016163669A1 (ko) * | 2015-04-08 | 2016-10-13 | 배종외 | 공작기계 좌표설정장치 및 방법 |
| JP6232512B1 (ja) * | 2017-04-23 | 2017-11-15 | 株式会社入曽精密 | 取付具および撮像装置 |
| JP2018185147A (ja) * | 2017-04-23 | 2018-11-22 | 株式会社入曽精密 | 取付具および撮像装置 |
| JP2020006496A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
| WO2020012871A1 (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
| JP2021098253A (ja) * | 2019-12-20 | 2021-07-01 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
| JP7408235B2 (ja) | 2019-12-20 | 2024-01-05 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
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