JP2006284531A - 工具形状測定装置、及び工具形状測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の工具形状測定装置は、中心軸4aの周りに回転可能な加工工具1及び加工工具1を保持する工具保持機構を撮像して撮像画像を得るカメラ5と、撮像画像から加工工具1及び/又は工具保持機構の寸法を示す寸法データを生成する寸法データ生成部13とを具備する。カメラ5は、その光軸5aが前記中心軸4aと垂直に交わるように位置している。寸法データ生成部13には、光軸5aと垂直であり且つ中心軸4aを含むように規定された基準平面Sからカメラ5までの距離である基準距離Lと、撮像画像の上における単位長さと基準平面Sの上の長さとの対応を表す対応データとが設定され、寸法データ生成部13は、撮像画像と、基準距離Lと、対応データとを用いて前記撮像画像の遠近誤差を補正して寸法データを生成する。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る工具形状測定装置10の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る工具形状測定装置10は、マシニングセンタの加工工具1と、加工工具1を保持するシャンク2と、シャンク2を主軸4に装着するホルダー3の寸法を計測してマシニングセンタコントローラ7に送り、マシニングセンタの制御に役立てるためのものである。以下、加工工具形状測定装置10の構成について詳細に説明する。
図3を参照して、加工工具1、シャンク2、及びホルダー3の所望の部分(対象部分)の幅Wは、これらの断面が円形であるという前提の下、下記式によって算出される:
図4を参照して、まず、対象である円筒の底面21、22の(実空間における)半径Rが下記式によって推定される:
h=α・(J0−JP), ・・・(3)
ここで、J0は、図5に示されているように、輪郭線画像(及び撮像画像)上に規定された座標系(以下、この座標系をxy座標系又は画像座標系という。)における光軸5aのy座標であり、JPは、xy画像座標系における輪郭線23の端点のy座標である。
r2=x2+y2, ・・・(6c)
で表される。更に、xmaxは、対象となる円筒の画像座標系への投影のx座標の最大値であり、下記式:
(1)点P1、P2、・・・のうち領域24の上側境界に位置する点のx’y’座標系への写像がx’軸に平行な直線(y’が一定の直線)上に位置し、下側境界に位置する点の写像がその直線に平行な他の直線上に位置する
(2)点P1、P2、・・・のうち領域25の上側境界に位置する点のx’y’座標系への写像が、x’軸に平行な他の直線上に位置し、下側境界に位置する点の写像がその直線に平行な他の直線上に位置する
を満足させるように、係数k1〜k8が最小2乗法により決定される。
HU=α・yU’, ・・・(7a)
HD=α・yD’, ・・・(7b)
ここでyU’は、上底面について選択された半円のx’y’座標系への写像である線分のy’座標であり、yD’は下底面について選択された半円のx’y’座標系への写像である線分のy’座標である。加工工具1、シャンク2、及びホルダー3を表す円筒の中心軸4aに沿った長さは、円筒の上下底面の高さ位置の差である。
図6から理解されるように、先端に半球面が付された円筒は、その先端が光軸5aよりも上側にある場合、撮像画像上における高さ位置に遠近誤差ΔHが含まれている。この遠近誤差を除くために、半球面の先端の高さ位置H’は、輪郭線画像(即ち撮像画像)における高さ位置Yを用いて、下記式で求められる:
第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる処理により、加工工具1、シャンク2、及びホルダー3の寸法が計測される。図7は、第2の実施形態において寸法データ生成部13が行う処理のフローを示している。第2の実施形態では、加工工具1のモデル(即ち、テンプレート画像)を格納する加工工具モデルデータベース13aと、シャンク2のモデルを格納するシャンクモデルデータベース13bと、ホルダー3のモデルを格納するホルダーモデルデータベース13cとが寸法データ生成部13に用意され、これらのデータベースが寸法の計測に利用される。加工工具モデルデータベース13a、シャンクモデルデータベース13b、及びホルダーモデルデータベース13cには、加工工具1、シャンク2、及びホルダー3のモデルに加え、それぞれの寸法(例えば、長さや幅)を示すデータが格納されている。
2:シャンク
3:ホルダー
4:主軸
4a:中心軸
5:カメラ
5a:光軸
6:形状計測装置
7:マシニングセンタコントローラ
11:対象画像撮影処理部
12:輪郭線画像抽出処理部
13:寸法データ生成部
21、22:底面
23:(側面の)輪郭線
24、25:領域
Claims (3)
- 中心軸の周りに回転可能な加工工具及び前記加工工具を保持する工具保持機構を撮像して撮像画像を得る撮像装置と、
前記撮像画像から前記加工工具及び/又は前記工具保持機構の寸法を示す寸法データを生成する寸法データ生成部
とを具備し、
前記撮像装置は、その光軸が、前記中心軸と垂直に交わるように位置しており、
前記寸法データ生成部には、前記光軸と垂直であり且つ前記中心軸を含むように規定された基準平面から前記撮像装置までの距離である基準距離と、前記撮像画像の上における単位長さと前記基準平面の上の長さとの対応を表す対応データとが設定され、
前記寸法データ生成部は、前記撮像画像と、前記基準距離と、前記対応データとを用いて前記撮像画像の遠近誤差を補正して前記寸法データを生成する
工具形状測定装置。 - 請求項1に記載の工具形状測定装置であって、
前記寸法データ生成部は、前記加工工具及び前記工具保持機構の形状を円筒を用いて表現し、前記撮像画像を前記基準平面への正射影像に変換する写像を、前記円筒の底面の輪郭線のうちの半円の部分が前記正射影像の上で直線に投影されるように算出し、算出された前記写像を用いて前記撮像画像の遠近誤差を補正して前記寸法データを生成する
工具形状測定装置。 - 中心軸の周りに回転可能な加工工具及び前記加工工具を保持する工具保持機構を撮像して撮像画像を得る撮像装置と、
前記撮像画像から前記加工工具及び/又は前記工具保持機構の寸法を示す寸法データを生成する寸法データ生成部
とを具備し、
前記寸法データ生成部には、加工工具と工具保持機構のモデルと寸法とが対応付けて格納されたデータベースが用意され、
前記寸法データ生成部は、前記加工工具と前記工具保持機構のそれぞれについて前記データベースに格納された前記モデルから最適なものを候補モデルとして選択し、更に、前記候補モデルの組み合わせ画像と前記撮像画像とのパターンマッチングによって前記候補モデルの位置を決定し、前記候補モデルに対応する加工工具及び工具保持機構の組み合わせと前記決定された位置から、前記寸法データを生成する
工具形状測定装置。
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