JP2012091288A - Method and device for measuring tool dimension - Google Patents

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康浩 倉橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring dimensions of a tool which can measure the dimensions of the tool even if the tool has a larger diameter than the field of vision of an imaging device.SOLUTION: When a machine tool 10 cannot fit the overall outline of the tool 20 inside the field of vision V for an image from the imaging device 33, the field of vision V of the imaging device 33 is moved by relatively moving the imaging device 33 and the tool 20. In addition, the imaging device 33 can follow the outline 54 of the tool 20 by moving the field of vision V because the movement direction 53 for the field of vision V is determined based on the partial outline line 51 specified based on image data. In this way, even when measuring dimensions for the tool 20 with a larger diameter than the field of vision V of the imaging device 33, a partial outline 51 of a desired range, for example, is specified. An outline of a desired range for the tool 20 is extracted if a plurality of specified partial outlines 51 are combined. Measurements of the dimensions of the tool 20 is possible by using such outlines.

Description

本発明は、例えばＣＮＣ（コンピュータ数値制御）の工作機械で使用される工具の刃先位置、工具長、径、刃先形状、工具の振れ等の工具寸法を測定する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for measuring tool dimensions such as a blade edge position, a tool length, a diameter, a blade edge shape, and tool runout of a tool used in a CNC (computer numerical control) machine tool.

例えばマシニングセンタなどのＮＣ工作機械では、ワークの加工時、主軸に装着された例えばドリルやエンドミルといった工具が回転しながらワークに接触する。こうした工具の位置制御の精度向上にあたって、主軸に対する工具の位置や、回転する主軸の熱変形などが考慮されなければならない。したがって、実際に主軸に装着された工具の寸法を予め測定しておくことが重要である。   For example, in an NC machine tool such as a machining center, when a workpiece is processed, a tool such as a drill or an end mill mounted on the main shaft contacts the workpiece while rotating. In order to improve the accuracy of such tool position control, the position of the tool with respect to the spindle and the thermal deformation of the rotating spindle must be considered. Therefore, it is important to measure in advance the dimensions of the tool actually mounted on the spindle.

特許第３８８０１１０号公報Japanese Patent No. 3880110

従来、主軸に装着された工具を撮像して工具の寸法を測定する方法が提案されている。この測定方法では、光源から照射された光によって画像上で工具の影が形成される。この影の輪郭の特定によって工具の寸法が測定される。しかしながら、例えば撮像の視野より大きな径の工具がＮＣ工作機械で用いられる場合、撮像された画像上では工具刃先の一部の輪郭しか特定されない。この場合、工具の寸法を測定することは不可能である。   Conventionally, a method has been proposed in which a tool mounted on a spindle is imaged and the size of the tool is measured. In this measurement method, the shadow of the tool is formed on the image by the light emitted from the light source. The dimension of the tool is measured by specifying the shadow outline. However, for example, when a tool having a diameter larger than the field of view of imaging is used in an NC machine tool, only a partial contour of the tool edge is specified on the captured image. In this case, it is impossible to measure the dimensions of the tool.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、撮像装置の視野より大きな径の工具であっても工具の寸法を測定することができる工具寸法の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a tool dimension measuring method and measuring apparatus capable of measuring the tool dimension even with a tool having a diameter larger than the field of view of the imaging apparatus. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明によれば、工具と相対移動する撮像装置を用いて前記工具を撮像し、得た画像データにより前記工具の寸法を測定する工具寸法の測定方法において、
前記撮像装置によって前記工具の輪郭の一部を撮像した画像データに基づき前記工具の部分輪郭を特定する工程と、
特定した前記部分輪郭に基づき、前記画像データの視野外の前記工具の輪郭の方向に前記撮像装置の視野を移動させる移動方向を決定する工程と、
決定した前記視野の移動方向に前記撮像装置の視野が移動するように前記撮像装置と前記工具とを相対移動させる移動指令を出力する工程と、
を備える工具寸法の測定方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in the method for measuring a tool dimension, the tool is imaged using an imaging device that moves relative to the tool, and the dimension of the tool is measured based on the obtained image data.
Identifying a partial contour of the tool based on image data obtained by imaging a part of the contour of the tool by the imaging device;
Determining a moving direction for moving the field of view of the imaging device in the direction of the contour of the tool outside the field of view of the image data based on the identified partial contour;
Outputting a movement command for relatively moving the imaging device and the tool so that the visual field of the imaging device moves in the determined movement direction of the visual field;
A tool dimension measurement method comprising:

この工具寸法の測定方法では、前記部分輪郭の特定、前記視野の移動方向の決定、並びに前記撮像装置と前記工具との相対移動の移動指令の出力が繰り返される。また、前記視野の移動方向の決定にあたって、前記撮像装置の視野を拡大させて、前記部分輪郭を特定した前記画像データの視野外の概略輪郭を特定してもよい。加えて、この工具寸法の測定方法では、複数の前記画像データの各々に基づき特定した前記部分輪郭を相互に結合して前記工具の結合輪郭を抽出する工程をさらに備えてもよい。   In this tool dimension measuring method, the partial contour is specified, the movement direction of the visual field is determined, and the movement command for relative movement between the imaging device and the tool is output repeatedly. Further, in determining the moving direction of the visual field, the visual field of the imaging apparatus may be enlarged to specify a general outline outside the visual field of the image data in which the partial contour is specified. In addition, the tool dimension measuring method may further include a step of extracting the combined contour of the tool by combining the partial contours specified based on each of the plurality of image data.

また、本発明によれば、工具を撮像して得た画像データにより前記工具の寸法を測定する工具寸法の測定装置において、
前記工具を撮像して画像データを生成する撮像装置と、
生成した前記画像データに基づき前記工具の輪郭の一部を形成する部分輪郭を特定して、特定した前記部分輪郭に基づき、前記画像データの視野外の前記工具の輪郭の方向に前記撮像装置の視野を移動させる移動方向を決定し、決定した前記視野の移動方向に前記撮像装置の視野が移動するように前記撮像装置と前記工具とを相対移動させる移動指令を出力する演算装置と、
を備える工具寸法の測定装置が提供される。 Further, according to the present invention, in the tool dimension measuring device for measuring the dimension of the tool from the image data obtained by imaging the tool,
An imaging device that images the tool and generates image data;
A partial contour that forms a part of the contour of the tool is identified based on the generated image data, and the imaging device is moved in the direction of the contour of the tool outside the field of the image data based on the identified partial contour. An arithmetic device that determines a moving direction for moving a visual field, and outputs a movement command for moving the imaging device and the tool relative to each other so that the visual field of the imaging device moves in the determined moving direction of the visual field;
A tool dimension measuring device is provided.

この工具寸法の測定装置では、前記演算装置は、前記部分輪郭の特定、前記視野の移動方向の決定、並びに前記撮像装置と前記工具との相対移動の移動指令の出力を繰り返す。また、前記演算装置は、前記撮像装置の視野を拡大させて、前記部分輪郭を特定した前記画像データの視野外の概略輪郭を特定することによって前記視野の移動方向を決定する。加えて、前記演算装置は、複数の前記画像データの各々に基づき特定した前記部分輪郭を相互に結合して前記工具の結合輪郭を抽出する。   In this tool size measuring apparatus, the arithmetic unit repeats the specification of the partial contour, the determination of the moving direction of the visual field, and the output of a movement command for relative movement between the imaging device and the tool. Further, the arithmetic device determines a moving direction of the visual field by enlarging a visual field of the imaging device and specifying a schematic contour outside the visual field of the image data specifying the partial contour. In addition, the arithmetic device extracts the combined contour of the tool by combining the partial contours specified based on each of the plurality of image data.

工具寸法の測定装置は、前記画像データに基づき特定される前記工具の寸法を表示する表示装置と、前記表示装置上で前記工具の寸法に対して所定の指示を入力する入力装置と、をさらに備える。   The tool size measuring device further includes a display device that displays the tool size specified based on the image data, and an input device that inputs a predetermined instruction for the tool size on the display device. Prepare.

本発明によれば、撮像装置の視野より大きな径の工具であっても工具の寸法を測定することができる工具寸法の測定方法及び測定装置が提供されることが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a tool larger than the visual field of an imaging device, the tool dimension measuring method and measuring apparatus which can measure the dimension of a tool can be provided.

本発明の一実施形態に係る工具寸法の測定装置を備えた工作機械の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of a machine tool provided with a measuring device of a tool size concerning one embodiment of the present invention. 一具体例に係る画像データを示す図である。It is a figure which shows the image data which concerns on one specific example. 本発明の第１実施形態に係る工具寸法の測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the measuring method of the tool dimension which concerns on 1st Embodiment of this invention. 他の具体例に係る画像データを示す図である。It is a figure which shows the image data which concerns on another specific example. 本発明の第２実施形態に係る工具寸法の測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the measuring method of the tool dimension which concerns on 2nd Embodiment of this invention. さらに他の具体例に係る画像データを示す図である。It is a figure which shows the image data which concerns on another specific example. 本発明の第３実施形態に係る工具寸法の測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the measuring method of the tool dimension which concerns on 3rd Embodiment of this invention. さらに他の具体例に係る画像データを示す図である。It is a figure which shows the image data which concerns on another specific example.

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る工具寸法の測定装置を備えた工作機械１０の構成を概略的に示す図である。この工作機械１０は、ワーク（図示されず）に加工処理を実行する機械部分に加え、工作機械１０の動作を制御するＮＣ装置１２と、工作機械１０及びＮＣ装置１２に接続されて工作機械１０の工具の寸法を測定する寸法測定装置１３と、を備える。工作機械１０には例えば５軸立形のマシニングセンタが用いられる。本実施形態では、寸法測定装置１３はＮＣ装置１２と別個に図示されているものの、寸法測定装置１３は例えばＮＣ装置１２内に組み込まれてもよい。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a machine tool 10 provided with a tool dimension measuring device according to an embodiment of the present invention. The machine tool 10 is connected to the machine unit 10 that controls the operation of the machine tool 10 in addition to the machine part that performs machining processing on a workpiece (not shown), and the machine tool 10 is connected to the machine tool 10 and the NC device 12. And a dimension measuring device 13 for measuring the dimension of the tool. For the machine tool 10, for example, a 5-axis vertical machining center is used. In the present embodiment, the dimension measuring device 13 is illustrated separately from the NC device 12, but the dimension measuring device 13 may be incorporated in the NC device 12, for example.

まず、工作機械１０の機械構成を説明する。工作機械１０にはＸＹＺ直交３軸の基準座標系が設定される。工作機械１０は、水平面すなわちＸＹ平面に沿って広がるベッド１５と、ベッド１５上に配置されたテーブルベース１６と、テーブルベース１６の後方でベッド１５からＺ軸に平行に垂直方向に立ち上がるコラム１７と、を備える。テーブルベース１６上にワーク（図示されず）が固定される。コラム１７には主軸頭１８が支持されている。主軸頭１８の下端には主軸１９を介して下向きに着脱自在に工具２０が装着される。工具２０は、主軸頭１８内に組み込まれるスピンドルモータ（図示されず）により回転駆動される。ここでは、工具２０には例えばボールエンドミルが用いられる。   First, the machine configuration of the machine tool 10 will be described. An XYZ orthogonal three-axis reference coordinate system is set for the machine tool 10. The machine tool 10 includes a bed 15 extending along a horizontal plane, that is, an XY plane, a table base 16 disposed on the bed 15, and a column 17 standing behind the table base 16 in a vertical direction parallel to the Z axis from the bed 15. . A work (not shown) is fixed on the table base 16. A spindle head 18 is supported on the column 17. A tool 20 is attached to the lower end of the spindle head 18 so as to be detachable downward via a spindle 19. The tool 20 is rotationally driven by a spindle motor (not shown) incorporated in the spindle head 18. Here, for example, a ball end mill is used as the tool 20.

テーブルベース１６は、直線送り機構を介して水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能にベッド１５上に支持されている。その一方で、主軸頭１８は、直線送り機構を介して鉛直方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能にコラム１７に支持されている。直線送り機構は、例えばボールねじと、このボールねじを回転駆動するサーボモータと、を備える。これらの直線送り機構によってテーブルベース１６と主軸頭１８すなわち工具２０との相対移動が実現される。相対移動は、ＮＣ装置１２から供給される後述の駆動信号に基づき実現される。相対移動中に回転する工具２０が所定の加工点でワークに接触する。こうしてワークが所望の形状に加工される。   The table base 16 is supported on the bed 15 so as to be movable in the horizontal direction (X-axis direction) via a linear feed mechanism. On the other hand, the spindle head 18 is supported by the column 17 so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction) and the horizontal direction (Y-axis direction) via a linear feed mechanism. The linear feed mechanism includes, for example, a ball screw and a servo motor that rotationally drives the ball screw. By these linear feed mechanisms, relative movement between the table base 16 and the spindle head 18, that is, the tool 20 is realized. The relative movement is realized based on a drive signal described later supplied from the NC device 12. The tool 20 that rotates during the relative movement contacts the workpiece at a predetermined machining point. Thus, the workpiece is processed into a desired shape.

ベッド１５には、当該ベッド１５とテーブルベース１６との間のＸ軸に沿った相対位置を読み取るＸ軸位置検出器２１が組み込まれている。コラム１７には、当該コラム１７と主軸頭１８との間のＹ軸及びＺ軸に沿った相対位置をそれぞれ読み取るＹ軸位置検出器（図示されず）及びＺ軸位置検出器２２が組み込まれている。これらの位置検出器には例えばデジタルスケールが用いられればよい。これらの位置検出器で読み取られた相対位置は基準座標系の座標値で特定される。読み取られた座標値はＮＣ装置１２に出力すなわちフィードバックされる。   The bed 15 incorporates an X-axis position detector 21 that reads a relative position along the X-axis between the bed 15 and the table base 16. The column 17 incorporates a Y-axis position detector (not shown) and a Z-axis position detector 22 for reading the relative positions along the Y-axis and Z-axis between the column 17 and the spindle head 18. Yes. For example, a digital scale may be used for these position detectors. The relative position read by these position detectors is specified by the coordinate value of the reference coordinate system. The read coordinate value is output, that is, fed back to the NC device 12.

次に、ＮＣ装置１２の構成を説明する。ＮＣ装置１２は、ＮＣプログラムを格納する記憶部２４と、記憶部２４に格納されているＮＣプログラムを解析するプログラム解析部２５と、プログラム解析部２５で解析されたＮＣプログラムに従って移動指令を生成する移動指令部２６と、移動指令部２６から出力された移動指令に従って工作機械１０のサーボモータに駆動信号を出力するサーボ制御部２７と、を備える。移動指令には、例えばワークの加工点の割り出しデータ及び割り出し後の加工点に対応した主軸頭１８の位置を示す座標値データが含まれる。   Next, the configuration of the NC device 12 will be described. The NC device 12 generates a movement command in accordance with the storage unit 24 for storing the NC program, the program analysis unit 25 for analyzing the NC program stored in the storage unit 24, and the NC program analyzed by the program analysis unit 25. A movement command unit 26 and a servo control unit 27 that outputs a drive signal to the servo motor of the machine tool 10 according to the movement command output from the movement command unit 26 are provided. The movement command includes, for example, index data of the machining point of the workpiece and coordinate value data indicating the position of the spindle head 18 corresponding to the indexed machining point.

次に、寸法測定装置１３の構成を説明する。寸法測定装置１３は、テーブルベース１６上に配置される寸法測定ユニット３１を備える。寸法測定ユニット３１は、光源３２と、光源３２に向き合う撮像装置３３と、を備える。光源３２には撮像装置３３に向かって平行光を出力する例えば高輝度ＬＥＤが用いられる。撮像装置３３は例えば基準座標系のＹＺ平面内でテーブルベース１６に対して相対移動することが可能である。撮像装置３３はレンズユニット３４及びＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ３５を備える。ＣＣＤイメージセンサ３５は例えば二次元イメージセンサを構成する。レンズユニット３４は、例えば複数枚のレンズを備えており、レンズの駆動に基づき光学ズームによるズームイン及びズームアウトを実行する。   Next, the configuration of the dimension measuring device 13 will be described. The dimension measuring device 13 includes a dimension measuring unit 31 disposed on the table base 16. The dimension measuring unit 31 includes a light source 32 and an imaging device 33 that faces the light source 32. For example, a high-intensity LED that outputs parallel light toward the imaging device 33 is used as the light source 32. The imaging device 33 can move relative to the table base 16 in the YZ plane of the reference coordinate system, for example. The imaging device 33 includes a lens unit 34 and a CCD (charge coupled device) image sensor 35. The CCD image sensor 35 constitutes a two-dimensional image sensor, for example. The lens unit 34 includes, for example, a plurality of lenses, and executes zoom-in and zoom-out by optical zoom based on driving of the lens.

寸法測定装置１３は、撮像装置３３で撮像された画像の画像データの供給を受ける画像調整装置３６と、光源３２及び撮像装置３３の動作を制御する制御装置３７と、を備える。前述のＣＣＤイメージセンサ３５は、その受光面に結像される画像に対応してアナログの画像信号を生成する。画像信号は、所定の時間間隔ごとに設けられる各フレームに生成される。ここでは、例えば毎秒３０〜６０フレームの画像信号が出力される。画像信号は画素ごとの多階調輝度信号を特定する。画像信号はデジタル信号の画像データに変換されて画像調整装置３６に出力される。   The dimension measuring device 13 includes an image adjusting device 36 that receives supply of image data of an image captured by the image capturing device 33, and a control device 37 that controls operations of the light source 32 and the image capturing device 33. The aforementioned CCD image sensor 35 generates an analog image signal corresponding to the image formed on the light receiving surface. An image signal is generated in each frame provided at predetermined time intervals. Here, for example, an image signal of 30 to 60 frames per second is output. The image signal specifies a multi-tone luminance signal for each pixel. The image signal is converted into image data of a digital signal and output to the image adjustment device 36.

画像調整装置３６は、画像データのシェーディング補正、ノイズリダクション、ホワイトバランス調整、輪郭補正及びコントラスト調整などの画像調整を実行する。画像調整された画像データでは画素ごとに明暗２値が特定される。画像調整装置３６は、画像調整後の画像データを後述のフレームメモリに格納する。その一方で、制御装置３７は、撮像装置３３の移動やズームを制御する駆動信号を撮像装置３３に出力する。なお、撮像装置３３の視野には前述の基準座標系のＹＺ平面に対応してｘｙ直交２軸の視野座標系が設定される。この視野座標系の各座標値は、ＹＺ平面内における撮像装置３３の移動後の各位置の視野ごとに基準座標系の各座標値に関連付けられる。   The image adjustment device 36 performs image adjustment such as shading correction of image data, noise reduction, white balance adjustment, contour correction, and contrast adjustment. In the image data after image adjustment, a light / dark binary value is specified for each pixel. The image adjustment device 36 stores the image data after the image adjustment in a frame memory described later. On the other hand, the control device 37 outputs a drive signal for controlling movement and zooming of the imaging device 33 to the imaging device 33. Note that an xy orthogonal biaxial visual field coordinate system is set in the visual field of the imaging device 33 corresponding to the YZ plane of the reference coordinate system described above. Each coordinate value of the visual field coordinate system is associated with each coordinate value of the reference coordinate system for each visual field at each position after the imaging device 33 is moved in the YZ plane.

寸法測定装置１３は、寸法測定プログラム及び工具寸法データを記憶する記憶装置４１と、寸法測定プログラムに基づき様々な演算処理を実行する演算装置４２と、フレームごとの画像データを格納するフレームメモリ４３と、を備える。演算処理にあたって寸法測定プログラムは一時的にメモリ（図示されず）に読み出されればよい。寸法測定プログラム及び工具寸法データの詳細は後述される。なお、寸法測定プログラムは例えばＦＤ（フレキシブルディスク）やＣＤ−ＲＯＭその他の可搬性記録媒体から記憶装置４１に取り込まれてもよく、ＬＡＮやインターネットといったコンピューターネットワークから記憶装置４１に取り込まれてもよい。   The dimension measuring device 13 includes a storage device 41 that stores a dimension measuring program and tool dimension data, an arithmetic device 42 that executes various arithmetic processes based on the dimension measuring program, and a frame memory 43 that stores image data for each frame. . In the arithmetic processing, the dimension measurement program may be temporarily read into a memory (not shown). Details of the dimension measurement program and the tool dimension data will be described later. The dimension measurement program may be taken into the storage device 41 from, for example, an FD (flexible disk), CD-ROM, or other portable recording medium, or may be taken into the storage device 41 from a computer network such as a LAN or the Internet.

寸法測定装置１３は、例えば工具２０の像（シルエット）を表す画像データを構成する画素ごとの明暗２値の情報やその画素の座標値を表示する表示画面を有する表示装置４４と、例えば表示画面上で所定の位置を指定することによって演算装置４２に指示を入力する入力装置４５と、を備える。表示装置４４は例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルなどの平面ディスプレイパネルであればよく、入力装置４５は例えばタッチパネルやキーボード、マウスなどであってよい。使用者は例えばタッチパネルやマウスを用いて、表示装置４４の表示画面上に表示される画像上で工具２０の輪郭線の方向を指定したり、工具２０の輪郭線上の位置を指定したりすることができる。   The dimension measuring device 13 includes, for example, a display device 44 having a display screen that displays information on light and dark binary values for each pixel constituting the image data representing the image (silhouette) of the tool 20 and the coordinate value of the pixel, for example, a display screen. And an input device 45 for inputting an instruction to the computing device 42 by designating a predetermined position above. The display device 44 may be a flat display panel such as an LCD (liquid crystal display) panel, and the input device 45 may be a touch panel, a keyboard, a mouse, or the like. The user designates the direction of the contour line of the tool 20 on the image displayed on the display screen of the display device 44 or designates the position of the tool 20 on the contour line using, for example, a touch panel or a mouse. Can do.

次に、本発明に係る工作機械１０の工具２０の寸法を測定する方法を説明する。処理の実行にあたって寸法測定装置１３の演算装置４２は、記憶装置４１から寸法測定プログラムを例えばメモリに一時的に読み出す。こうして演算装置４２は寸法測定プログラムに基づき様々な演算処理を実行する。まず、演算装置４２はＮＣ装置１２に開始信号を出力する。開始信号の受信に応じてＮＣ装置１２は、工作機械１０に向かって駆動指令を出力する。その結果、工作機械１０では、ＸＹ平面上で光源３２及び撮像装置３３の間の所定の基準位置に工具２０の刃先部分が進入するように主軸１９が位置決めされる。工具２０はその回転中心回りに回転駆動される。主軸頭１８すなわち工具２０はＺ軸に平行に下降させられる。ここで、基準位置とは、視野の中に予め設けられた、工具２０の進入動作の停止を指示する基準となる位置のことである。   Next, a method for measuring the dimension of the tool 20 of the machine tool 10 according to the present invention will be described. In executing the processing, the arithmetic device 42 of the dimension measuring device 13 temporarily reads the dimension measuring program from the storage device 41 into, for example, a memory. Thus, the arithmetic unit 42 executes various arithmetic processes based on the dimension measurement program. First, the arithmetic device 42 outputs a start signal to the NC device 12. In response to receiving the start signal, the NC device 12 outputs a drive command toward the machine tool 10. As a result, in the machine tool 10, the spindle 19 is positioned so that the cutting edge portion of the tool 20 enters a predetermined reference position between the light source 32 and the imaging device 33 on the XY plane. The tool 20 is driven to rotate about its center of rotation. The spindle head 18, ie the tool 20, is lowered parallel to the Z axis. Here, the reference position is a position that is provided in advance in the field of view and serves as a reference for instructing to stop the approach operation of the tool 20.

同時に、演算装置４２は、光源３２及び撮像装置３３の動作を開始させる。制御装置３７は、撮像装置３３を駆動させる駆動信号を出力する。こうして撮像装置３３は撮像を開始する。撮像装置３３は撮像のフレームごとにアナログの画像信号を生成する。この画像信号から生成された画像データは画像調整装置３６を介してフレームメモリ４３にフレームごとに格納される。主軸頭１８の下降に基づき工具２０の輪郭の一部が撮像装置３３の画像の視野内に進入すると、Ｚ軸に沿った主軸頭１８の下降は停止される。こうして基準位置の撮像装置３３の画像の視野内には工具２０の輪郭の一部が特定される。   At the same time, the arithmetic device 42 starts the operations of the light source 32 and the imaging device 33. The control device 37 outputs a drive signal that drives the imaging device 33. In this way, the imaging device 33 starts imaging. The imaging device 33 generates an analog image signal for each imaging frame. Image data generated from the image signal is stored in the frame memory 43 for each frame via the image adjustment device 36. When a part of the contour of the tool 20 enters the image field of the imaging device 33 based on the descending of the spindle head 18, the descending of the spindle head 18 along the Z axis is stopped. Thus, a part of the contour of the tool 20 is specified in the field of view of the image of the imaging device 33 at the reference position.

ＣＣＤイメージセンサ３５の受光面には、光源３２から照射される平行光によって工具２０の影（シルエット）を投影した画像が結像される。画像データは、視野内の画像を特定する多数の画素から構成される。前述されるように、画像データでは画素ごとに明暗２値が特定されることから、例えば図２に示されるように、基準位置の画像データで特定される視野Ｖ内では、暗の画素は工具２０の影の投影部分として特定される一方で、明の画素は平行光の受光部分として特定される。こうして工具２０の一部の輪郭が特定される。   An image obtained by projecting the shadow (silhouette) of the tool 20 by the parallel light emitted from the light source 32 is formed on the light receiving surface of the CCD image sensor 35. The image data is composed of a large number of pixels that specify an image in the field of view. As described above, since light and dark binary values are specified for each pixel in the image data, for example, as shown in FIG. 2, in the field of view V specified by the image data at the reference position, a dark pixel is a tool. While identified as 20 shadow projected portions, bright pixels are identified as parallel light receiving portions. In this way, the outline of a part of the tool 20 is specified.

図３は、本発明の第１実施形態に係る工具２０の寸法測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。フレームメモリ４３から読み出された基準位置の画像データに対して、ステップＳ１で、演算装置４２は工具２０の輪郭のエッジを検出する。前述のように各画素は明暗２値で示されることから、エッジは、画像の視野Ｖ中で工具２０の画像の画素に対応する暗の画素のうち、明の画素に隣接する暗の画素で特定される。こうして図２から明らかなように、演算装置４２は、ステップＳ２で、明の画素に隣接する連続した複数の暗の画素の抽出に基づき部分輪郭線５１を特定する。   FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of the dimension measuring method of the tool 20 according to the first embodiment of the present invention. With respect to the image data at the reference position read from the frame memory 43, the calculation device 42 detects the edge of the contour of the tool 20 in step S1. As described above, since each pixel is represented by a light / dark binary value, an edge is a dark pixel adjacent to a light pixel among dark pixels corresponding to the image pixel of the tool 20 in the field of view V of the image. Identified. Thus, as is apparent from FIG. 2, in step S <b> 2, the computing device 42 specifies the partial contour line 51 based on the extraction of a plurality of continuous dark pixels adjacent to the bright pixel.

前述のように、撮像装置３３の視野内にはｘｙ直交２軸の視野座標系が設定されることから、部分輪郭線５１を構成する各画素の座標値が特定される。視野座標系の座標値は工作機械１０の基準座標系に例えばキャリブレーションで予め関連付けられており、視野座標系の座標値は基準座標系の座標値に変換される。こうして基準座標系で部分輪郭線５１の座標値が特定される。特定された部分輪郭線５１の画像データはフレームメモリ４３に格納される。部分輪郭線５１の座標値を示す座標値データは画像データに関連付けてフレームメモリ４３に格納されればよい。   As described above, an xy orthogonal biaxial visual field coordinate system is set in the visual field of the imaging device 33, and thus the coordinate value of each pixel constituting the partial contour 51 is specified. The coordinate value of the visual field coordinate system is associated with the reference coordinate system of the machine tool 10 in advance by calibration, for example, and the coordinate value of the visual field coordinate system is converted into the coordinate value of the reference coordinate system. Thus, the coordinate value of the partial outline 51 is specified in the reference coordinate system. The image data of the specified partial outline 51 is stored in the frame memory 43. The coordinate value data indicating the coordinate value of the partial outline 51 may be stored in the frame memory 43 in association with the image data.

その後、ステップＳ３で、演算装置４２は部分輪郭線５１の接線５２を算出する。接線５２は、部分輪郭線５１上の座標値で例えば視野Ｖ内のｘ軸方向の中間位置の座標値を示す中間点で算出される。算出にあたって、例えば部分輪郭線５１を構成する画素の座標値に基づいて部分輪郭線５１を特定する数式が導き出される。この数式の微分に基づき接線５２が算出される。また、数式の微分に代えて、部分輪郭線５１を構成する任意の２点（例えば前述の中間点を含む）の画素から導き出される傾きから接線５２が算出されてもよい。   Thereafter, in step S <b> 3, the computing device 42 calculates a tangent line 52 of the partial contour line 51. The tangent line 52 is a coordinate value on the partial outline 51 and is calculated, for example, at an intermediate point indicating the coordinate value of the intermediate position in the x-axis direction in the visual field V. In the calculation, for example, a mathematical expression for identifying the partial contour 51 is derived based on the coordinate values of the pixels constituting the partial contour 51. The tangent line 52 is calculated based on the differentiation of this mathematical formula. Further, instead of differentiating the mathematical formula, the tangent line 52 may be calculated from an inclination derived from pixels of arbitrary two points (for example, including the above-described intermediate point) constituting the partial outline 51.

こうして算出された接線５２に基づき、演算装置４２は、ステップＳ４で、画像装置３３の視野の移動方向５３を決定する。具体的には、接線５２で特定される正逆２方向が、この画像データの視野Ｖの視野外の輪郭線５４の方向として推定される。ここでは、演算装置４２は、接線５２で特定される正逆２方向のうちの１方向（例えば右上方向）を撮像装置３３の視野Ｖを移動させる移動方向５３として設定する。演算装置４２は、ステップＳ５で、移動方向５３で特定される方向に視野Ｖを移動させる。演算装置４２は、移動方向５３に応じて工具２０及び撮像装置３３を相対移動させる移動信号を制御装置３７に出力する。移動信号を受け取った制御装置３７は、工具２０及び撮像装置３３を相対移動させるべく撮像装置３３を移動させる。ここでは、撮像装置３３はＹＺ平面内で移動させられる。撮像装置３３の視野Ｖは移動方向５３に沿って移動を開始する。   Based on the tangent line 52 thus calculated, the arithmetic unit 42 determines the moving direction 53 of the visual field of the image device 33 in step S4. Specifically, the two forward and reverse directions specified by the tangent line 52 are estimated as the direction of the contour line 54 outside the visual field V of the visual field V of this image data. Here, the computing device 42 sets one of the two forward and reverse directions specified by the tangent line 52 (for example, the upper right direction) as the moving direction 53 for moving the visual field V of the imaging device 33. The computing device 42 moves the visual field V in the direction specified by the moving direction 53 in step S5. The arithmetic device 42 outputs a movement signal for moving the tool 20 and the imaging device 33 relative to the control device 37 in accordance with the movement direction 53. The control device 37 that has received the movement signal moves the imaging device 33 to move the tool 20 and the imaging device 33 relative to each other. Here, the imaging device 33 is moved in the YZ plane. The field of view V of the imaging device 33 starts to move along the moving direction 53.

撮像装置３３及び工具２０が相対移動を開始した後、演算装置４２は１フレームごとの画像データに基づきステップＳ１〜ステップＳ５の処理を繰り返す。その結果、１フレームごとに視野Ｖの移動方向５３が決定される。こうして、例えば図４に概念的に示されるように、各フレームごとに工具２０の部分輪郭線５１が特定されていく。前述の接線５２に沿った一方の方向の複数の部分輪郭線５１が所望の範囲にわたって特定されると、撮像装置３３は最初の撮像位置に戻される。演算装置４２は、接線５２に沿った他方の方向（すなわち左下方向）に視野Ｖの移動方向５３を設定する。この移動方向５３に応じて工具２０及び撮像装置３３は相対移動する。こうして他方の方向における工具２０の所望の範囲の複数の部分輪郭線５１が特定される。なお、部分輪郭線５１は工具２０全体にわたって特定される必要はない。ここでは、工具２０はボールエンドミルであることから、部分輪郭線５１の特定はボールエンドミルのシャンクすなわち平行部分の輪郭線の一部が特定されるまで実行されればよい。   After the imaging device 33 and the tool 20 start relative movement, the arithmetic device 42 repeats the processing of step S1 to step S5 based on the image data for each frame. As a result, the moving direction 53 of the visual field V is determined for each frame. Thus, for example, as shown conceptually in FIG. 4, the partial outline 51 of the tool 20 is specified for each frame. When the plurality of partial contour lines 51 in one direction along the tangent line 52 are specified over a desired range, the imaging device 33 is returned to the initial imaging position. The computing device 42 sets the moving direction 53 of the visual field V in the other direction (that is, the lower left direction) along the tangent line 52. The tool 20 and the imaging device 33 move relative to each other according to the moving direction 53. Thus, a plurality of partial contour lines 51 in a desired range of the tool 20 in the other direction are specified. Note that the partial outline 51 need not be specified throughout the tool 20. Here, since the tool 20 is a ball end mill, the specification of the partial contour line 51 may be performed until the shank of the ball end mill, that is, a part of the contour line of the parallel part is specified.

演算装置４２は、特定したすべての部分輪郭線５１の画像データ及び座標値データをフレームメモリ４３から読み出して、すべての部分輪郭線５１を相互に結合して結合輪郭線５５を形成する。結合にあたって例えば個々の部分輪郭線５１の座標値データが用いられればよい。前述の通り、座標値データは基準座標系の座標値で特定される。こうして、図５から明らかなように、工具２０の結合輪郭線５５が抽出される。抽出された結合輪郭線５５に基づき演算装置４２は例えば工具２０の刃先位置や工具径などを測定する。測定にあたって基準座標系の座標値が参照される。なお、結合輪郭線５５や測定の結果は、例えば表示装置４４の表示画面上に表示されてもよい。このとき、使用者が入力装置４５を用いて表示画面上で工具２０の特定の位置を指定して入力することにより、使用者が任意に工具２０の測定位置を指定してもよい。   The arithmetic device 42 reads out the image data and coordinate value data of all the specified partial contour lines 51 from the frame memory 43 and combines all the partial contour lines 51 to form a combined contour line 55. For example, the coordinate value data of each partial outline 51 may be used for the combination. As described above, the coordinate value data is specified by the coordinate value of the reference coordinate system. In this way, as is apparent from FIG. 5, the combined contour 55 of the tool 20 is extracted. Based on the extracted connection outline 55, the arithmetic unit 42 measures, for example, the cutting edge position of the tool 20 and the tool diameter. In the measurement, the coordinate value of the reference coordinate system is referred to. The combined outline 55 and the measurement result may be displayed on the display screen of the display device 44, for example. At this time, the user may arbitrarily designate the measurement position of the tool 20 by designating and inputting a specific position of the tool 20 on the display screen using the input device 45.

以上のように、第１実施形態に係る工作機械１０によれば、撮像装置３３の画像の視野Ｖ内に工具２０全体の輪郭が収まらない場合（例えば０．６ｍｍ四方の視野で直径２０ｍｍのボールエンドミルを撮像する場合）、撮像装置３３及び工具２０の相対移動によって撮像装置３３の視野Ｖは移動する。しかも、画像データから特定された部分輪郭線５１に基づき１つの画像データの視野外の輪郭線５４の方向に視野Ｖを移動させる移動方向５３が決定されることから、撮像装置３３は、視野Ｖの移動によって工具２０の輪郭線を辿ることができる。こうして、撮像装置３３の視野Ｖよりも大きな寸法の工具２０の測定に際しても例えば所望の範囲にわたる複数の部分輪郭線５１が特定される。例えば特定された複数の部分輪郭線５１が結合されれば、工具２０の所望の範囲の結合輪郭線５５が抽出される。その結果、結合輪郭線５５を用いて工具２０の寸法が測定されることが可能である。   As described above, according to the machine tool 10 according to the first embodiment, when the contour of the entire tool 20 does not fit within the field of view V of the image of the imaging device 33 (for example, a ball having a diameter of 20 mm in a field of 0.6 mm square). When imaging the end mill), the visual field V of the imaging device 33 is moved by the relative movement of the imaging device 33 and the tool 20. In addition, since the moving direction 53 for moving the visual field V in the direction of the contour line 54 outside the visual field of one image data is determined based on the partial contour line 51 specified from the image data, the imaging device 33 can be used as the visual field V. The outline of the tool 20 can be traced by the movement of. Thus, for example, when measuring the tool 20 having a size larger than the field of view V of the imaging device 33, a plurality of partial contour lines 51 over a desired range are specified. For example, if a plurality of specified partial contour lines 51 are combined, a combined contour line 55 in a desired range of the tool 20 is extracted. As a result, the dimensions of the tool 20 can be measured using the connection contour 55.

図５は、本発明の第２実施形態に係る工具２０の寸法測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。この実施形態では、前述のステップＳ１、Ｓ２と同様に、フレームメモリ４３に格納された画像データが読み出され、ステップＴ１で工具２０の輪郭のエッジが検出され、ステップＴ２で、連続した複数の暗の画素から部分輪郭線５１が特定される。次に、ステップＴ３で、演算装置４２は部分輪郭線５１の回帰曲線Ｙ＝Ｆ（Ｘ）を算出する。回帰曲線の算出にあたって視野座標系における画素の座標値が参照されればよい。次に、ステップＴ４で、記憶装置４１に格納された工具寸法データすなわち回帰曲線Ｙ１＝ｆ1（Ｘ）、Ｙ２＝ｆ2（Ｘ）〜Ｙｎ−１＝ｆn-1（Ｘ）、Ｙｎ＝ｆn（Ｘ）を参照して、算出された回帰曲線と一致する回帰曲線が検索される。なお、工具寸法データは、様々な工具２０ごとに予め測定された工具２０の輪郭線の回帰曲線である。 FIG. 5 is a flowchart showing a process flow of the dimension measuring method of the tool 20 according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the image data stored in the frame memory 43 is read out in the same manner as in steps S1 and S2 described above, the edge of the contour of the tool 20 is detected in step T1, and a plurality of continuous data is detected in step T2. The partial outline 51 is specified from the dark pixels. Next, in step T3, the arithmetic unit 42 calculates a regression curve Y = F (X) of the partial contour 51. In calculating the regression curve, the coordinate value of the pixel in the visual field coordinate system may be referred to. Next, in step T4, tool dimension data stored in the storage device 41, that is, regression curves Y1 = f 1 (X), Y2 = f 2 (X) to Yn−1 = f n−1 (X), Yn = With reference to f n (X), a regression curve that matches the calculated regression curve is searched. The tool dimension data is a regression curve of the contour line of the tool 20 measured in advance for each of the various tools 20.

算出された回帰曲線Ｙ＝Ｆ（Ｘ）に一致する回帰曲線Ｙｎ＝ｆn（Ｘ）が特定されると、ステップＴ５で演算装置４２は、例えば図６に示されるように、一致した回帰曲線Ｙｎ＝ｆn（Ｘ）を画像データ上の回帰曲線Ｙ＝Ｆ（Ｘ）に重ね合わせる。次に、ステップＴ６で演算装置４２は、一致した回帰曲線Ｙｎ＝ｆn（Ｘ）のＹ切片などの実値を特定して視野座標系の座標値に変換する。こうしてこの画像データの視野外の輪郭線５４の方向が特定される。ステップＴ７で、演算装置４２は、特定された輪郭線５４の方向に基づき画像装置３３の視野Ｖの移動方向５３を決定する。決定にあたって、演算装置４２は、回帰曲線Ｙｎ＝ｆn（Ｘ）で特定される視野外の輪郭線５４に沿った正逆２方向のうちの例えば１方向を移動方向５３として特定する。演算装置４２は、ステップＴ８で、特定された移動方向５３に視野Ｖを移動させる。ここでは、視野Ｖ上で例えば右上の方向が選択される。 When the regression curve Yn = f n (X) that matches the calculated regression curve Y = F (X) is specified, the computing device 42 in step T5, for example, as shown in FIG. Yn = f n (X) is superimposed on the regression curve Y = F (X) on the image data. Next, in step T6, the arithmetic unit 42 specifies an actual value such as a Y intercept of the matched regression curve Yn = f n (X) and converts it into a coordinate value in the visual field coordinate system. Thus, the direction of the outline 54 outside the field of view of the image data is specified. In step T <b> 7, the computing device 42 determines the moving direction 53 of the visual field V of the image device 33 based on the specified direction of the contour line 54. In the determination, the computing device 42 specifies, for example, one direction as the moving direction 53 out of the two normal and reverse directions along the contour line 54 outside the visual field specified by the regression curve Yn = f n (X). The arithmetic unit 42 moves the visual field V in the specified moving direction 53 in step T8. Here, for example, the upper right direction on the visual field V is selected.

前述と同様に、演算装置４２から出力される移動信号に基づき、撮像装置３３の視野Ｖは移動方向５３に移動する。演算装置４２は１フレームごとにステップＴ１〜ステップＴ８の処理を繰り返す。従って、１フレームごとに撮像装置３３の視野Ｖの移動方向５３が決定される。前述の輪郭線５４の一方の方向の部分輪郭線５１が所望の範囲にわたって特定されると、演算装置４２は、輪郭線５４の他方の方向（例えば視野Ｖの左方向）に視野を移動させるべく撮像装置３３を最初の撮像位置に戻す。演算装置４２は、他方の方向に視野Ｖの移動方向５３を設定する。この移動方向５３に応じて工具２０及び撮像装置３３は相対移動する。こうして他方の方向における工具２０の所望の範囲の複数の部分輪郭線５１が特定される。その後は前述と同様の処理が実行される。なお、視野Ｖの移動方向５３の決定にあたって撮像装置３３の視野Ｖ内において工具２０の影が占める占有面積が用いられてもよい。   As described above, the visual field V of the imaging device 33 moves in the movement direction 53 based on the movement signal output from the arithmetic device 42. The arithmetic unit 42 repeats the processing from step T1 to step T8 for each frame. Therefore, the moving direction 53 of the visual field V of the imaging device 33 is determined for each frame. When the partial contour line 51 in one direction of the above-described contour line 54 is specified over a desired range, the arithmetic unit 42 should move the visual field in the other direction of the contour line 54 (for example, the left direction of the visual field V). The imaging device 33 is returned to the initial imaging position. The arithmetic device 42 sets the moving direction 53 of the visual field V in the other direction. The tool 20 and the imaging device 33 move relative to each other according to the moving direction 53. Thus, a plurality of partial contour lines 51 in a desired range of the tool 20 in the other direction are specified. Thereafter, the same processing as described above is executed. Note that the area occupied by the shadow of the tool 20 in the visual field V of the imaging device 33 may be used in determining the moving direction 53 of the visual field V.

図７は、本発明の第３実施形態に係る工具２０の寸法測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。この実施形態では、前述のステップＳ１、Ｓ２と同様に、フレームメモリ４３に格納された画像データが読み出され、ステップＵ１で工具２０の輪郭のエッジが検出される。ステップＵ２で、連続した複数の暗の画素から部分輪郭線５１が特定される。その後、ステップＵ３で、演算装置４２は、撮像装置３３にズームアウトを実行させる指令信号を制御装置３７に出力する。制御装置３７はレンズユニット３４の駆動に基づきズームアウトを実行する。その結果、図８に示されるように、撮像装置３３の視野Ｖが拡大する。   FIG. 7 is a flowchart showing a process flow of the dimension measuring method for the tool 20 according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the image data stored in the frame memory 43 is read out as in steps S1 and S2 described above, and the contour edge of the tool 20 is detected in step U1. In step U2, the partial outline 51 is specified from a plurality of continuous dark pixels. Thereafter, in step U <b> 3, the arithmetic device 42 outputs a command signal that causes the imaging device 33 to execute zoom-out to the control device 37. The control device 37 executes zoom-out based on the driving of the lens unit 34. As a result, as shown in FIG. 8, the field of view V of the imaging device 33 is enlarged.

ステップＵ４で、演算装置４２は、視野の拡大した画像データに基づき部分輪郭線５１を除く工具２０の概略輪郭線５６を特定する。特定にあたって前述の部分輪郭線５１を特定する際の手法が用いられる。演算装置４２は、ステップＵ５で、特定した概略輪郭線５６に基づき演算装置４２は画像装置３３の視野Ｖの移動方向５３を決定する。決定にあたって、演算装置４２は、概略輪郭線５６で特定される正逆２方向のうちの一方の方向を、工具２０と撮像装置３３とを相対移動させる移動方向５３として設定する。ここでは、例えば特定された概略輪郭線５６の長さに基づき、次にズームアウトする時までの工具２０と撮像装置３３との相対移動の距離が特定されればよい。   In step U <b> 4, the computing device 42 specifies the outline outline 56 of the tool 20 excluding the partial outline 51 based on the image data with an enlarged field of view. For the identification, the above-described method for identifying the partial outline 51 is used. In step U <b> 5, the calculation device 42 determines the moving direction 53 of the field of view V of the image device 33 based on the specified outline 56. In the determination, the computing device 42 sets one of the two forward and reverse directions specified by the outline 56 as the moving direction 53 for relatively moving the tool 20 and the imaging device 33. Here, for example, the distance of the relative movement between the tool 20 and the imaging device 33 until the next zoom-out may be specified based on the specified length of the outline 56.

演算装置４２は、ステップＵ６で、指令信号の出力に基づき、前述の最初に部分輪郭線５１を特定した視野Ｖの大きさまで撮像装置３３をズームインさせる。その後、演算装置４２は、ステップＵ７で、概略輪郭線５６で特定されるいずれかの方向に視野Ｖを移動させる。ここでは、視野Ｖ上で例えば右上の方向の移動方向５３が選択される。演算装置４２は、工具２０と撮像装置３３とを相対移動させる移動信号を撮像装置３３に出力する。こうして前述と同様に、工具２０及び撮像装置３３は相対移動する。相対移動中、演算装置４２は、フレームメモリ４３から読み出される画像データに基づき各フレームごとに部分輪郭線５１を特定していく。   In step U6, the computing device 42 zooms in on the imaging device 33 to the size of the visual field V that first identifies the partial contour 51 based on the output of the command signal. Thereafter, the computing device 42 moves the visual field V in any direction specified by the outline 56 in step U7. Here, the moving direction 53 in the upper right direction on the visual field V is selected, for example. The arithmetic device 42 outputs a movement signal for moving the tool 20 and the imaging device 33 relative to the imaging device 33. As described above, the tool 20 and the imaging device 33 are relatively moved. During the relative movement, the arithmetic unit 42 specifies the partial outline 51 for each frame based on the image data read from the frame memory 43.

最初に特定された相対移動の距離を工具２０が移動する間、ステップＵ８で、部分輪郭線５１の特定が繰り返される。その後、相対移動の距離を工具２０が移動し終わると、演算装置４２はステップＵ３〜Ｕ８の処理を繰り返す。前述の輪郭線５３の一方の方向の複数の部分輪郭線５１が所望の範囲にわたって特定されると、演算装置４２は、最初に特定された概略輪郭線５６で特定される２方向のうちの他方の方向（すなわち左方向）に視野Ｖを移動させるべく撮像装置３３を最初の撮像位置まで戻す。演算装置４２は、他方の方向に視野Ｖの移動方向５３を設定する。この移動方向５３に応じて工具２０及び撮像装置３３は相対移動する。こうして工具２０の所望の範囲にわたって複数の部分輪郭線５１が特定される。その後は前述と同様の処理が実行される。   While the tool 20 moves the distance of the relative movement specified first, identification of the partial outline 51 is repeated in step U8. After that, when the tool 20 finishes moving the distance of the relative movement, the calculation device 42 repeats the processes of steps U3 to U8. When the plurality of partial contour lines 51 in one direction of the contour line 53 are specified over a desired range, the arithmetic unit 42 determines the other of the two directions specified by the first outline contour line 56 specified. The imaging device 33 is returned to the initial imaging position in order to move the visual field V in the direction (i.e., the left direction). The arithmetic device 42 sets the moving direction 53 of the visual field V in the other direction. The tool 20 and the imaging device 33 move relative to each other according to the moving direction 53. Thus, a plurality of partial contour lines 51 are specified over a desired range of the tool 20. Thereafter, the same processing as described above is executed.

本実施形態に係る工作機械１０によれば、撮像装置３３の画像の視野Ｖ内に工具２０の輪郭の全体が収まらない場合、撮像装置３３及び工具２０の相対移動によって画像の視野Ｖは移動する。移動に先立って、ズームアウトによって最初の画像の視野Ｖに比べて視野が拡大することから、視野外の輪郭線５３の方向が確実に認識されることが可能である。その結果、撮像装置３３は、視野Ｖの移動によって輪郭線５３を辿ることができる。しかも、ズームインによって最初の画像の視野Ｖが再び実現されることから、工具２０の部分輪郭線５１を高精度に特定することができる。こうして特定された複数の部分輪郭線５１が結合されれば、工具２０の所望の範囲の結合輪郭線５５が抽出される。その結果、結合輪郭線５５を用いて工具２０の寸法が測定されることが可能である。   According to the machine tool 10 according to the present embodiment, when the entire contour of the tool 20 does not fit within the field of view V of the image of the imaging device 33, the field of view V of the image moves due to the relative movement of the imaging device 33 and the tool 20. . Prior to the movement, the field of view is enlarged compared to the field of view V of the first image by zooming out, so that the direction of the outline 53 outside the field of view can be reliably recognized. As a result, the imaging device 33 can follow the contour line 53 by the movement of the visual field V. Moreover, since the field of view V of the first image is realized again by zooming in, the partial outline 51 of the tool 20 can be specified with high accuracy. If the plurality of partial contour lines 51 thus identified are combined, a combined contour line 55 in a desired range of the tool 20 is extracted. As a result, the dimensions of the tool 20 can be measured using the connection contour 55.

なお、第２実施形態に係る工具寸法の測定方法では、画像データ内の画素数は一定である一方でズームアウトによって視野Ｖが拡大することから、各画素で特定される撮像範囲が拡大される。従って、ズームアウト時に撮像される工具２０の概略輪郭線５６は工具２０の形状を概略的に特定するに過ぎない。従って、工具２０の輪郭の高精度の抽出にあたって概略輪郭線５６を用いることは得策ではないと考えられる。   In the tool dimension measuring method according to the second embodiment, since the field of view V is expanded by zooming out while the number of pixels in the image data is constant, the imaging range specified by each pixel is expanded. . Therefore, the outline outline 56 of the tool 20 imaged at the time of zooming out only specifies the shape of the tool 20 roughly. Therefore, it is considered that it is not a good idea to use the outline 56 in extracting the outline of the tool 20 with high accuracy.

その他、ズームアウト時の画像が例えば表示装置４４の表示画面に表示されてもよい。使用者は、例えば入力装置４５を用いて表示画面上で視野Ｖの移動方向５３を具体的に特定すべく指示を入力してもよい。このとき、演算装置４２は、入力装置４５によって入力された指示に応じて視野Ｖの移動方向５３を特定すればよい。その他、上述の実施形態では、レンズユニット３４の駆動に基づき光学ズームによって撮像装置３３のズームイン及びズームアウトが実現されたものの、例えばデジタルズームによってズームイン及びズームアウトが実現されてもよい。   In addition, an image at the time of zooming out may be displayed on the display screen of the display device 44, for example. The user may input an instruction to specifically specify the moving direction 53 of the visual field V on the display screen using the input device 45, for example. At this time, the arithmetic device 42 may specify the moving direction 53 of the visual field V according to the instruction input by the input device 45. In addition, in the above-described embodiment, zoom-in and zoom-out of the imaging device 33 are realized by optical zoom based on driving of the lens unit 34, but zoom-in and zoom-out may be realized by digital zoom, for example.

以上のような実施形態では、工作機械１０の例として立形のマシニングセンタを用いて本発明の工具寸法の測定方法及び測定装置が説明されたものの、本発明の工具寸法の測定方法及び測定装置は、例えば横形のマシニングセンタやその他の工作機械によっても実現されることが可能である。また、工具２０の例としてボールエンドミルを用いて本発明の工具寸法の測定方法及び測定装置が説明されたものの、本発明の工具寸法の測定方法及び測定装置は、例えばフラットエンドミルやドリル等、その他の工具によっても実現されることが可能である。また、工作機械１０では、主軸頭１８のＹ軸方向の移動に代えてテーブルベース１６がＹ軸方向に移動してもよい。その他、撮像装置３３と工具２０との相対移動の実現にあたって撮像装置３３に対して工具２０が移動してもよい。   In the above embodiment, although the tool dimension measuring method and measuring apparatus of the present invention have been described using a vertical machining center as an example of the machine tool 10, the tool dimension measuring method and measuring apparatus of the present invention are For example, it can be realized by a horizontal machining center or other machine tools. Further, although the tool dimension measuring method and measuring apparatus of the present invention have been described using a ball end mill as an example of the tool 20, the tool dimension measuring method and measuring apparatus of the present invention include, for example, a flat end mill, a drill, etc. It can also be realized with these tools. In the machine tool 10, the table base 16 may move in the Y-axis direction instead of the movement of the spindle head 18 in the Y-axis direction. In addition, the tool 20 may move with respect to the imaging device 33 in realizing the relative movement between the imaging device 33 and the tool 20.

１０ 工作機械
１３ 寸法測定装置
２０ 工具
３３ 撮像装置
４２ 演算装置
４４ 表示装置
４５ 入力装置
５１ 部分輪郭線（部分輪郭）
５３ 移動方向
５４ 輪郭線（輪郭）
５５ 結合輪郭線（結合輪郭）
５６ 概略輪郭線（概略輪郭）
Ｖ 視野 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Machine tool 13 Dimension measurement apparatus 20 Tool 33 Imaging apparatus 42 Arithmetic apparatus 44 Display apparatus 45 Input apparatus 51 Partial outline (partial outline)
53 Movement direction 54 Contour line (contour)
55 Joining contour (joint contour)
56 Outline (Outline outline)
V field of view

Claims (9)

工具と相対移動する撮像装置を用いて前記工具を撮像し、得た画像データにより前記工具の寸法を測定する工具寸法の測定方法において、
前記撮像装置によって前記工具の輪郭の一部を撮像した画像データに基づき前記工具の部分輪郭を特定する工程と、
特定した前記部分輪郭に基づき、前記画像データの視野外の前記工具の輪郭の方向に前記撮像装置の視野を移動させる移動方向を決定する工程と、
決定した前記視野の移動方向に前記撮像装置の視野が移動するように前記撮像装置と前記工具とを相対移動させる移動指令を出力する工程と、
を備えることを特徴とする工具寸法の測定方法。 In the measurement method of the tool dimension, the tool is imaged using an imaging device that moves relative to the tool, and the dimension of the tool is measured based on the obtained image data.
Identifying a partial contour of the tool based on image data obtained by imaging a part of the contour of the tool by the imaging device;
Determining a moving direction for moving the field of view of the imaging device in the direction of the contour of the tool outside the field of view of the image data based on the identified partial contour;
Outputting a movement command for relatively moving the imaging device and the tool so that the visual field of the imaging device moves in the determined movement direction of the visual field;
A tool dimension measuring method comprising: 請求項１に記載の工具寸法の測定方法において、前記部分輪郭の特定、前記視野の移動方向の決定、並びに前記撮像装置と前記工具との相対移動の移動指令の出力を繰り返す工具寸法の測定方法。   2. The tool dimension measuring method according to claim 1, wherein the partial contour is specified, the direction of movement of the visual field is determined, and a movement command for relative movement between the imaging device and the tool is repeatedly output. . 請求項１又は２に記載の工具寸法の測定方法において、前記視野の移動方向の決定にあたって、前記撮像装置の視野を拡大させて、前記部分輪郭を特定した前記画像データの視野外の概略輪郭を特定する工具寸法の測定方法。   3. The tool dimension measuring method according to claim 1, wherein, in determining the moving direction of the field of view, the field of view of the imaging apparatus is enlarged to identify the outline outside the field of view of the image data specifying the partial contour. Method for measuring the specified tool dimensions. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具寸法の測定方法において、複数の前記画像データの各々に基づき特定した前記部分輪郭を相互に結合して前記工具の結合輪郭を抽出する工程をさらに備える工具寸法の測定方法。   The method of measuring a tool size according to any one of claims 1 to 3, wherein the partial contours identified based on each of the plurality of image data are mutually coupled to extract a joint contour of the tool. Furthermore, the measuring method of the tool dimension provided. 工具を撮像して得た画像データにより前記工具の寸法を測定する工具寸法の測定装置において、
前記工具を撮像して画像データを生成する撮像装置と、
生成した前記画像データに基づき前記工具の輪郭の一部を形成する部分輪郭を特定して、特定した前記部分輪郭に基づき、前記画像データの視野外の前記工具の輪郭の方向に前記撮像装置の視野を移動させる移動方向を決定し、決定した前記視野の移動方向に前記撮像装置の視野が移動するように前記撮像装置と前記工具とを相対移動させる移動指令を出力する演算装置と、
を備えることを特徴とする工具寸法の測定装置。 In a tool size measuring device for measuring the size of the tool from image data obtained by imaging the tool,
An imaging device that images the tool and generates image data;
A partial contour that forms a part of the contour of the tool is identified based on the generated image data, and the imaging device is moved in the direction of the contour of the tool outside the field of the image data based on the identified partial contour. An arithmetic device that determines a moving direction for moving a visual field, and outputs a movement command for moving the imaging device and the tool relative to each other so that the visual field of the imaging device moves in the determined moving direction of the visual field;
A tool dimension measuring device comprising: 請求項５に記載の工具寸法の測定装置において、前記演算装置は、前記部分輪郭の特定、前記視野の移動方向の決定、並びに前記撮像装置と前記工具との相対移動の移動指令の出力を繰り返す工具寸法の測定装置。   6. The tool dimension measuring device according to claim 5, wherein the arithmetic device repeats the specification of the partial contour, the determination of the moving direction of the visual field, and the output of a movement command for relative movement between the imaging device and the tool. Tool dimension measuring device. 請求項５又は６に記載の工具寸法の測定装置において、前記演算装置は、前記撮像装置の視野を拡大させて、前記部分輪郭を特定した前記画像データの視野外の概略輪郭を特定することによって前記視野の移動方向を決定する工具寸法の測定装置。   The tool size measuring device according to claim 5 or 6, wherein the arithmetic device expands a field of view of the imaging device, and specifies a general outline outside the field of view of the image data specifying the partial contour. A tool size measuring device for determining a moving direction of the visual field. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の工具寸法の測定装置において、前記演算装置は、複数の前記画像データの各々に基づき特定した前記部分輪郭を相互に結合して前記工具の結合輪郭を抽出する工具寸法の測定装置。   The tool dimension measuring device according to any one of claims 5 to 7, wherein the arithmetic device combines the partial contours specified based on each of the plurality of image data, to combine the partial contours of the tool. Tool dimension measuring device to extract 請求項５〜８のいずれか１項に記載の工具寸法の測定装置において、前記画像データに基づき特定される前記工具の形状を表示する表示装置と、前記表示装置上で前記工具の形状に対して所定の指示を入力する入力装置と、をさらに備える工具寸法の測定装置。   The tool size measuring device according to any one of claims 5 to 8, wherein a display device that displays a shape of the tool specified based on the image data, and a shape of the tool on the display device. And a tool size measuring device, further comprising an input device for inputting a predetermined instruction.
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