JP2019040499A - 工作機械および軸移動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像倍率を変更した場合でも、画像上で任意に指定された特定点がフレームアウトすることのない工作機械および軸移動制御方法を提案する。【解決手段】工具１２を用いて加工対象物Ｗを加工する工作機械は、工具１２を軸移動させるサーボモータ２０と、工具１２を指定された撮像倍率で撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像した画像を表示する表示部３６と、撮像倍率が変更された場合に、撮像倍率の変更前と変更後とで、画像上における工具１２の特定点と画像の撮像中心位置との相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の撮像倍率に基づいて工具１２の移動指令位置を算出する指令位置算出部５８と、移動指令位置に基づいてサーボモータ２０を制御するモータ制御部３４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像された画像の撮像倍率に応じて、工具または加工対象物の位置を制御する工作機械および軸移動制御方法に関する。

従来から、工作機械の分野においては、工作機械に撮像装置を設け、撮像装置によって撮像された工具や加工対象物の画像を解析して所定の処理を行ったり、撮像された画像を表示したりしていた。

例えば、下記特許文献１には、加工空間に複数のカメラを設置し、工具の刃先の動きに同期させて、カメラの方向、焦点距離、ズーム倍率などを制御することで工具の自動追尾を行い、カメラが取得した画像を操作盤のディスプレイに表示する工作機械が記載されている。

特開２０１３―１７６８２２号公報

オペレータは、例えば加工処理後において工具の先端や加工対象物の加工面における状態を確認する際に、撮像倍率を適宜変更する操作を行う。しかし、オペレータが画像上で工具を確認しているとき、その工具が撮像中心位置から離れている場合に、撮像倍率を上げてしまうと、工具がフレームアウトしてしまうという問題があった。しかしながら、上述した特許文献１では、このような問題を解決することはできない。そのため、フレームアウトした場合は、オペレータは、ズームアップされた画像の中に工具が入るように、画像を確認しながら手動で軸送り操作を行う必要があり、作業効率が悪い。

そこで、本発明は、撮像倍率を変更した場合でも、工具がフレームアウトすることのない工作機械および軸移動制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械であって、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータと、前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を表示する表示部と、前記撮像倍率が変更された場合に、前記撮像倍率の変更前と変更後とで、前記画像上における前記工具または前記加工対象物の特定点と前記画像上における撮像中心位置との相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の移動指令位置を算出する指令位置算出部と、前記移動指令位置に基づいて前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御部と、を備える。

本発明の第２の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の軸移動を制御する軸移動制御方法であって、前記工作機械は、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータを備え、前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像ステップと、撮像された画像を表示部に表示する表示ステップと、前記撮像倍率が変更された場合に、前記撮像倍率の変更前と変更後とで、前記画像上における前記工具または前記加工対象物の特定点と前記画像上における撮像中心位置との相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の移動指令位置を算出する指令位置算出ステップと、前記移動指令位置に基づいて前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御ステップと、を含む。

本発明によれば、撮像倍率が変更されても、工具または加工対象物がフレーアウトすることを防止することができる。

第１の実施の形態に係る工作機械の概略構成図である。 図１に示す制御装置の構成を示す図である。 図１および図２に示す工作機械の撮像動作を示すフローチャートである。 図１および図２に示す工作機械の工具確認モードが設定されたときの動作を示すフローチャートである。 図５Ａは、従来からある技術で、低倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図、図５Ｂは、従来からある技術で、中倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図、図５Ｃは、従来からある技術で、高倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図である。 図６Ａは、図２に示す工作機械により低倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図、図６Ｂは、図２に示す工作機械により中倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図、図６Ｃは、図２に示す工作機械により高倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図である。 第２の実施の形態に係る工作機械の概略構成図である。 工具確認モードが設定されたときの図７に示す工作機械の動作を示すフローチャートである。 図９Ａは、低倍率の撮像倍率で工具を撮像したときの画像を示す図、図９Ｂは、図９Ａに示す画像上で特定点を設定してから所定時間経過後に工具を撮像したときの画像を示す図、図９Ｃは、低倍率の撮像倍率から高倍率の撮像倍率に変更した直後に工具を撮像したときの画像を示す図、図９Ｄは、撮像倍率を変更してから所定時間経過後に工具を撮像したときの画像を示す図である。

本発明に係る工作機械および軸移動制御方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、工作機械１０の概略構成図である。工作機械１０は、工具１２を用いて加工対象物Ｗを加工する工作機械である。工作機械１０は、工具１２、テーブル１４、制御装置１６、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）、サーボモータ（モータ）２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）、動力変換伝達機構２２（２２Ｙ、２２Ｚ、２２Ｘ）、および、撮像装置２４を備える。

制御装置１６は、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）を制御することでサーボモータ２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）を回転させる。つまり、制御装置１６は、サーボアンプ１８（１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ）を介してサーボモータ２０（２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ）の回転を制御する。サーボモータ２０Ｙは、工具１２をＹ軸方向に軸移動させるためのモータであり、サーボモータ２０Ｚは、工具１２をＺ軸方向に軸移動させるためのモータである。また、サーボモータ２０Ｘは、テーブル１４をＸ軸方向に軸移動させるためのモータである。したがって、制御装置１６が、サーボアンプ１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘを介してサーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘの回転を制御することで、工具１２がＹ軸方向およびＺ軸方向に軸移動し、加工対象物Ｗを支持するテーブル１４がＸ軸方向に軸移動する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸は、互いに直交するものとする。

サーボモータ（第１サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ）２０Ｙの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｙを介して工具１２に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｙは、サーボモータ２０Ｙの回転力をＹ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｙが回転することで、工具１２がＹ軸方向（第１方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｙは、Ｙ軸方向に延びたボールねじ２３Ｙａとボールねじ２３Ｙａに螺合したナット２３Ｙｂとを含む。このボールねじ２３Ｙａは、サーボモータ２０Ｙの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｙの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｙｂは工具１２に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｙによってボールねじ２３Ｙａが回転することで、ナット２３Ｙｂ（および工具１２）がＹ軸方向に軸移動する。

サーボモータ（第２サーボモータ、Ｚ軸サーボモータ）２０Ｚの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｚを介して工具１２に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｚは、サーボモータ２０Ｚの回転力をＺ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｚが回転することで、工具１２がＺ軸方向（第２方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｚは、Ｚ軸方向に延びたボールねじ２３Ｚａとボールねじ２３Ｚａに螺合したナット２３Ｚｂとを含む。このボールねじ２３Ｚａは、サーボモータ２０Ｚの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｚの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｚｂは、工具１２に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｚによってボールねじ２３Ｚａが回転することで、ナット２３Ｚｂ（および工具１２）がＺ軸方向に軸移動する。

サーボモータ（第３サーボモータ、Ｘ軸サーボモータ）２０Ｘの回転力は、動力変換伝達機構２２Ｘを介してテーブル１４に伝達される。動力変換伝達機構２２Ｘは、サーボモータ２０Ｘの回転力をＸ軸方向の直進運動に変換するものである。したがって、サーボモータ２０Ｘが回転することで、テーブル１４がＸ軸方向（第３方向）に軸移動する。動力変換伝達機構２２Ｘは、Ｘ軸方向に延びたボールねじ２３Ｘａとボールねじ２３Ｘａに螺合したナット２３Ｘｂとを含む。このボールねじ２３Ｘａは、サーボモータ２０Ｘの回転軸（図示略）と接続され、サーボモータ２０Ｘの回転軸と一緒に回転する。ナット２３Ｘｂは、テーブル１４に接続されている。これにより、サーボモータ２０Ｘによってボールねじ２３Ｘａが回転することで、ナット２３Ｘｂ（およびテーブル１４）がＸ軸方向に軸移動する。

撮像装置２４は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とで規定される平面（ＹＺ平面）と交差する方向から少なくとも工具１２を撮像する。撮像装置２４はズーム機能を有し、任意の撮像倍率Ｍでの撮像が可能である。撮像装置２４のズーム機能は光学ズームや電子ズームであってもよい。本第１の実施の形態では、例えば、撮像装置２４の最小の撮像倍率Ｍを１００倍とし、最大の撮像倍率Ｍを１０００倍とする。したがって、撮像装置２４は、１００倍〜１０００倍の撮像倍率Ｍで工具１２を撮像することができる。なお、撮像装置２４は、所定のフレームレートで画像を撮像する、つまり、動画像を撮像する。撮像装置２４は、図示しない支持部材によって固定配置されている。

次に、図２を用いて、制御装置１６の構成について簡単に説明する。制御装置１６は、入力部３０、上位制御部３２、モータ制御部３４、表示部３６、および、記憶媒体３８を備える。

入力部３０は、オペレータによって指令等を入力するための操作部である。入力部３０は、数値データ入力用のテンキー、キーボード、タッチパネル、および、ボリュームつまみ等によって構成される。オペレータが入力部３０を操作することで、画像上における工具１２または加工対象物Ｗの任意の点（特定点Ｓｉ）の指定および撮像倍率Ｍの指定を行うことができる。この任意の点は、オペレータが工具１２上の中で最も状態を確認、観察したい個所（例えば、刃先）であってもよい。

上位制御部３２は、ＣＰＵ等のプロセッサを有し、前記プロセッサが記憶媒体３８に記憶された基本プログラム（図示略）を実行することで本第１の実施の形態の上位制御部３２として機能する。上位制御部３２は、モータ制御部３４を制御する。上位制御部３２の構成については後で詳しく説明する。

モータ制御部３４は、上位制御部３２の制御にしたがって、サーボアンプ１８（１８Ｘ、１８Ｙ、１８Ｚ）を介して、サーボモータ２０（２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ｚ）を制御する。モータ制御部３４については後で詳しく説明する。

表示部３６は、液晶ディスプレイ等によって構成され、オペレータに必要な情報を表示する。なお、表示部３６の表示画面には、入力部３０のタッチパネルが設けられている。記憶媒体３８は、上位制御部３２による制御に必要なデータ（基本プログラム等）、および、加工プログラム３８ａ等を格納している。

次に、上位制御部３２の構成について詳しく説明する。上位制御部３２は、画像取得部５０、表示制御部５２、撮像倍率取得部５４、特定点設定部５６、指令位置算出部５８、および、加工プログラム解析部６０を有する。

画像取得部５０は、撮像装置２４によって撮像された工具１２および加工対象物Ｗ（テーブル１４）の画像を撮像装置２４から取得する。制御装置１６は、撮像装置２４と無線または有線によって通信可能である。画像取得部５０は、取得した画像を表示制御部５２および指令位置算出部５８に出力する。撮像装置２４は、所定のフレームレートで画像を撮像するので、画像取得部５０も所定のフレームレートで画像を取得する。

表示制御部５２は、画像取得部５０が取得した画像（撮像画像）を表示部３６に表示させる。これにより、撮像装置２４が撮像した少なくとも工具１２の画像が表示部３６に表示される。なお、表示制御部５２は、画像取得部５０が取得した画像に対して画像処理を施す画像処理部を有し、画像処理を施した画像を表示部３６に表示させてもよい。

撮像倍率取得部５４は、撮像装置２４の撮像倍率Ｍを格納しておくためのメモリ５４ａを備える。具体的には、メモリ５４ａは、少なくとも後述する特定点Ｓｉが設定されたときの撮像倍率Ｍと現在の撮像倍率Ｍとを記憶している。したがって、撮像倍率Ｍが変更されると、変更後（現在）の撮像倍率Ｍが新たにメモリ５４ａに記憶される。制御装置１６側で撮像倍率Ｍを変更することができるようにしてもよいし、撮像装置２４側で撮像倍率Ｍを変更できるようにしてもよい。

本実施の形態では、特に断わりのない限り、制御装置１６側で撮像倍率Ｍを変更するものとする。したがって、オペレータによる入力部３０の操作によって撮像倍率Ｍが入力されると撮像倍率取得部５４は、入力された撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに記憶するとともに、記憶した撮像倍率Ｍを撮像装置２４に送信する。撮像装置２４は、撮像倍率Ｍを受信すると、受信した撮像倍率Ｍに設定する。撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍに基づいて画角を変更する。なお、撮像装置２４側で撮像倍率Ｍが変更（指定）された場合には、撮像倍率取得部５４は、変更後の撮像倍率Ｍを撮像装置２４から取得してメモリ５４ａに記憶する。

特定点設定部５６は、オペレータによって指定された画像上における工具１２上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定し、設定された画像上における特定点Ｓｉの位置（座標情報）を指令位置算出部５８に出力する。本第１の実施の形態では、特定点Ｓｉとして刃先を設定するものとする。

指令位置算出部５８は、撮像倍率Ｍの変更前と変更後とで、画像上における工具１２上の特定点Ｓｉおよび撮像中心位置Ｃｉの相対的な位置関係が維持されるように、変更前の撮像倍率Ｍと変更後の撮像倍率Ｍとに基づいて工具１２の移動指令位置Ｐｃを算出する。そして、指令位置算出部５８は、算出した移動指令位置Ｐｃをモータ制御部３４に出力する。

具体的には、指令位置算出部５８は、相対位置算出部５８ａとメモリ５８ｂとを有する。相対位置算出部５８ａは、特定点Ｓｉが設定されたときの画像の撮像倍率Ｍ（以下、基準倍率Ｍｍ）と、特定点Ｓｉが設定されたときの画像上における特定点Ｓｉの位置とに基づいて、機械座標系における特定点Ｓｒおよび撮像中心位置Ｃｒの相対的な位置関係を算出する。機械座標系における相対的な位置関係として、相対位置算出部５８ａは、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒから特定点Ｓｒの方向Ｄを算出するとともに、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒと機械座標系における特定点Ｓｒとの実際の距離Ｌｒを算出する。つまり、方向Ｄと距離Ｌｒは、機械座標系における特定点Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの相対的な位置関係を示す情報である。この相対的な位置関係は、メモリ５８ｂに記憶される。

方向Ｄの算出方法としては、例えば、画像上における撮像中心位置Ｃｉからみた特定点Ｓｉの方向を方向Ｄとして算出してもよい。また、基準倍率Ｍｍと画像上における特定点Ｓｉの位置とから機械座標系における特定点Ｓｒの位置を求め、算出した特定点Ｓｒの位置と機械座標系における撮像中心位置Ｃｒから方向Ｄを算出してもよい。

また、距離Ｌｒの算出方法としては、例えば、画像上における特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置Ｃｉとの距離Ｌｉを算出し、算出した距離Ｌｉと基準倍率Ｍｍとから距離Ｌｒを算出してもよい。また、基準倍率Ｍｍと画像上における特定点Ｓｉの位置とから機械座標系における特定点Ｓｒの位置を求め、算出した特定点Ｓｒと機械座標系における撮像中心位置Ｃｒとから距離Ｌｒを算出してもよい。なお、画像上における撮像中心位置Ｃｉおよび機械座標系における撮像中心位置Ｃｒは既知とし、予めメモリ５８ｂに記憶されているものとする。

そして、指令位置算出部５８は、算出した距離Ｌｒおよび方向Ｄと、変更前後の撮像倍率Ｍの比αとに基づいて、移動指令位置Ｐｃを算出する。本第１の実施の形態では、基準倍率Ｍｍからみた変更後の撮像倍率Ｍを比αとする。例えば、変更後の撮像倍率ＭをＭ´とするならば、比αは、α＝Ｍ´／Ｍｍ、となる。

移動指令位置Ｐｃの算出についてさらに詳しく説明すると、指令位置算出部５８は、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒからの半径が、Ｌｒ×１／α、となる円と、方向Ｄとの交点の位置に機械座標系における特定点Ｓｒが移動するように、移動指令位置Ｐｃを算出する。したがって、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒから特定点Ｓｒまでの距離が、Ｌｒ×１／α、となるように、工具１２が、方向Ｄに沿って移動する。

なお、工具１２は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに移動するので、算出される移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）は、Ｙ軸方向（第１方向）における第１移動指令位置Ｐｃｙと、Ｚ軸方向（第２方向）における第２移動指令位置Ｐｃｚとから構成される。

加工プログラム解析部６０は、記憶媒体３８に格納されている加工プログラム３８ａを解析し、その解析結果をモータ制御部３４に出力する。

モータ制御部３４は、サーボアンプ１８Ｙ、１８Ｚを介して、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）に基づいて工具１２が軸移動するように、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚをそれぞれ制御する。具体的には、モータ制御部３４は、第１移動指令位置Ｐｃｙに基づいてサーボモータ２０Ｙを制御し、第２移動指令位置Ｐｃｚに基づいてサーボモータ２０Ｚを制御する。

モータ制御部３４は、加工プログラム３８ａを用いて加工対象物Ｗの加工を行う場合は、加工プログラム３８ａの解析結果に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘを制御する。これによって、工具１２がＹ軸方向およびＺ軸方向に軸移動し、テーブル１４がＸ軸方向に軸移動し、加工対象物Ｗが工具１２によって加工される。また、モータ制御部３４は、オペレータによる入力部３０の操作によって軸送り操作（Ｙ軸送り操作、Ｚ軸送り操作、Ｘ軸送り操作）がされると、軸送り操作にしたがって、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘを制御する。

図３は、図２に示す工作機械１０の撮像動作を示すフローチャートである。ステップＳ１で、撮像倍率取得部５４は、オペレータによる入力部３０の操作によって撮像装置２４の撮像倍率Ｍの指定（入力）があったか否かを判断する。ステップＳ１で、撮像倍率Ｍの指定があったと判断すると、ステップＳ２に進む。このとき、撮像倍率取得部５４は、指定された撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに格納するとともに、指定された撮像倍率Ｍを撮像装置２４に送信する。一方、ステップＳ１で、撮像倍率Ｍの指定がないと判断すると、そのままステップＳ３に進む。

ステップＳ２に進むと、撮像装置２４は、撮像装置２４の撮像倍率Ｍを撮像倍率取得部５４から送信された撮像倍率Ｍに設定して、ステップＳ３に進む。撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍに基づいてズームレンズ（図示略）を駆動させて画角を変更したり（光学ズーム）、切り取る（トリミングする）画像の範囲を変えることで画角を変更させる（電子ズーム）。

ステップＳ３に進むと、撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍで少なくとも工具１２を撮像する。そして、撮像装置２４は、画像を画像取得部５０に送信する。次いで、ステップＳ４で、表示制御部５２は、画像取得部５０が撮像装置２４から取得した画像を表示部３６に表示させる。

なお、図３に示す動作では、制御装置１６側で撮像装置２４の撮像倍率Ｍを変更したが、撮像装置２４側で撮像倍率Ｍを変更してもよい。ステップＳ１で、撮像装置２４は、オペレータによる撮像装置２４の操作部の操作によってズーム操作が行われた場合は、撮像倍率Ｍの指定があったと判断する。そして、ステップＳ２で、撮像装置２４は、ズーム操作に応じた撮像倍率Ｍに設定する。このとき、撮像装置２４は、設定した撮像倍率Ｍを撮像倍率取得部５４に送信し、撮像倍率取得部５４は、撮像装置２４から送られてきた撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに記憶する。また、撮像装置２４に表示部３６とは別の表示部を設け、撮像装置２４は、撮像した画像をこの別の表示部に表示してもよい。

図４は、工具確認モードが設定されたときの図２に示す工作機械１０の動作を示すフローチャートである。工具１２の状態を確認するための工具確認モードが設定されると、ステップＳ１１で、上位制御部３２は、オペレータによる入力部３０の操作によって、工具１２の軸送り操作が行われたか否かを判断する。ステップＳ１１で、軸送り操作が行われたと判断すると、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ１１で、オペレータによって軸送り操作が行われていないと判断すると、ステップＳ１３に進む。なお、このときは、図３のステップＳ２で設定された撮像倍率Ｍで撮像装置２４が工具１２を撮像し、撮像された画像が表示部３６に表示されているものとする（図３のステップＳ３、Ｓ４）。また、この図４の動作中においても、並行して図３の動作が実行されており、オペレータは、撮像倍率Ｍの変更が可能である。

ステップＳ１２に進むと、モータ制御部３４は、オペレータによる軸送り操作に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御することで、工具１２の軸移動を行って、ステップＳ１３に進む。このとき、指令位置算出部５８は、オペレータによる入力部３０の操作に応じた移動指令位置Ｐｃをモータ制御部３４に出力する。これにより、オペレータは、工具１２が撮像装置２４の撮像範囲（画角）に入るように工具１２を軸送りすることができる。このとき、オペレータは、表示された画像上における撮像中心位置Ｃｉと工具１２との相対的な位置関係が所望する位置関係になるように、軸送り操作を行う。

ステップＳ１３に進むと、特定点設定部５６は、オペレータによる入力部３０の操作によって、表示部３６に表示された画像上において、工具１２上の任意の点が指定されたか否かを判断する。オペレータは、マウス等を操作することで工具１２上の任意の点を指定することができるし、タッチパネルが設けられた表示部３６の表示画面をタッチすることで工具１２上の任意の点を指定することができる。

ステップＳ１３で、特定点設定部５６は、工具１２上の任意の点が指定されたと判断すると、ステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１３で、オペレータによって任意の点の指定が行われていないと判断されると、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１４に進むと、特定点設定部５６は、指定された点を特定点Ｓｉとして設定するとともに、設定した画像上における特定点Ｓｉの位置を算出して取得する。特定点Ｓｉを設定したときの撮像倍率Ｍが基準倍率Ｍｍとなる。

次いで、ステップＳ１５で、相対位置算出部５８ａは、ステップＳ１４で設定された画像上における特定点Ｓｉの位置と基準倍率Ｍｍとに基づいて、機械座標系における特定点Ｓｒの位置と撮像中心位置Ｃｒとの相対的な位置関係（方向Ｄ、距離Ｌｒ）を算出する。このとき、相対位置算出部５８ａは、算出した位置関係（方向Ｄ、距離Ｌｒ）をメモリ５８ｂに記憶する。

次いで、ステップＳ１６で、撮像倍率取得部５４は、オペレータの操作によって撮像倍率Ｍが変更されたか否かを判断する。ステップＳ１６で撮像倍率Ｍが変更されたと判断するとステップＳ１７に進み、撮像倍率Ｍが変更されていないと判断するとステップＳ２０に進む。なお、撮像倍率取得部５４は、撮像倍率Ｍの変更がなされると変更後の撮像倍率Ｍを取得し、取得した撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに記憶する。

ステップＳ１７に進むと、指令位置算出部５８は、変更前後の撮像倍率Ｍの比α（基準倍率Ｍｍからみた変更後の撮像倍率Ｍ）を算出する。

次いで、ステップＳ１８で、指令位置算出部５８は、ステップＳ１５で算出した相対的な位置関係（方向Ｄ、距離Ｌｒ）と、ステップＳ１７で算出した比αとに基づいて、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）を算出する。具体的には、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒからの半径が、Ｌｒ×１／α、となる円と、方向Ｄとの交点の位置に機械座標系における特定点Ｓｒが移動するように、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）を算出する。

次いで、ステップＳ１９で、モータ制御部３４は、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御する。これにより、工具１２は、方向Ｄに沿って、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒから特定点Ｓｒの距離が、Ｌｒ×１／α、となるように移動する。その結果、表示部３６の表示画面上では、画像上における撮像中心位置Ｃｉと特定点Ｓｉの相対的な位置関係が、撮像倍率Ｍの変更前後で一定に保たれることになる。

次いで、ステップＳ２０で、上位制御部３２は、工具確認モードが終了したか否かを判断する。オペレータによる入力部３０の操作によって、工具確認モードの設定が解除されると、上位制御部３２は、工具確認モードが終了したと判断する。

ステップＳ２０で、工具確認モードが終了していないと判断すると、ステップＳ１６に戻り、上記した動作を繰り返す。一方、ステップＳ２０で、工具確認モードが終了したと判断すると、本動作を終了する。

本第１の実施の形態における撮像倍率Ｍの変更時に表示される画像を従来と比較して説明する。先ず、図５Ａ〜図５Ｃは、従来の装置により撮像された画像を示す図である。図５Ａは、低倍率の撮像倍率Ｍ（以下、Ｍ１）で工具１２を撮像したときの画像を示す図、図５Ｂは、中倍率の撮像倍率Ｍ（以下、Ｍ２）で工具１２を撮像したときの画像を示す図、図５Ｃは、高倍率の撮像倍率Ｍ（以下、Ｍ３）で工具１２を撮像したときの画像を示す図である。なお、Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３とし、図５Ａ〜図５Ｃにおいては、機械座標系における工具１２の位置は同一とする。

低倍率の撮像倍率Ｍ１の場合は、図５Ａに示すように、工具１２は画像上の撮像中心位置Ｃｉ付近に存在している。しかしながら、中倍率の撮像倍率Ｍ２に変更されると、画像の画角は小さくなるため、図５Ｂに示すように、工具１２は、画像上の撮像中心位置Ｃｉから離れ、画像の右下の領域に移動してしまう。そして、さらに、高倍率の撮像倍率Ｍ３に変更されると、画像の画角はさらに小さくなるため、図５Ｃに示すように、工具１２はフレームアウトしている。なお、図５Ａ中に示す枠ＡＯＶ１は、撮像倍率Ｍ２の画角を示し、図５Ｂ中に示す枠ＡＯＶ２は、撮像倍率Ｍ３の画角を示しており、このことは、図６Ａ、図６Ｂについても同様である。

これに対し、図６Ａ〜図６Ｃは、図２に示す工作機械１０により撮像された画像を示す図である。図６Ａは、低倍率の撮像倍率Ｍ１で工具１２を撮像したときの画像を示す図、図６Ｂは、中倍率の撮像倍率Ｍ２で工具１２を撮像したときの画像を示す図、図６Ｃは、高倍率の撮像倍率Ｍ３で工具１２を撮像したときの画像を示す図である。なお、Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３、Ｍ２＝Ｍ１×α１、Ｍ３＝Ｍ１×α２＝Ｍ２×α３、α２＞α１＞０、α２＝α１×α３、とする。

図６Ａに示す画像は、低倍率の撮像倍率Ｍ１で撮像されたものであり、工具１２は撮像中心位置Ｃｉ付近に存在している。ここで、オペレータは、図６Ａに示す画像上で、工具１２の刃先を特定点Ｓｉとして指定したものとする。したがって、撮像倍率Ｍ１が基準倍率Ｍｍとなる。ここで、図６Ａに示す状態のときの、機械座標系における刃先Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの距離ＬｒをＬｒ１とし、画像上における刃先Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの距離ＬｉをＬｉ１とする。

図６Ｂに示す画像は、中倍率の撮像倍率Ｍ２で撮像されたものである。ここで、図６Ｂに示す状態のときの、機械座標系における特定点Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの距離ＬｒをＬｒ２とし、画像上における刃先Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの距離ＬｉをＬｉ２とする。撮像倍率ＭがＭ１からＭ２に変更されると、上述したように、機械座標系における刃先Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの距離Ｌｒ２が、Ｌｒ２＝Ｌｒ１×１／α１、となるように、方向Ｄに沿って工具１２が撮像中心位置Ｃｒに向かって移動する。このとき、工具１２は、距離（Ｌｒ１−Ｌｒ１×１／α１）だけ撮像中心位置Ｃｒに近づくように、方向Ｄに沿って移動する。

したがって、図６Ｂに示す画像上における刃先Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの距離Ｌｉ２は、Ｌｉ２＝α１×Ｌｉ１×１／α１＝Ｌｉ１、となり、撮像中心位置Ｃｉからみた刃先Ｓｉの方向も方向Ｄとなる。したがって、撮像倍率ＭがＭ１からＭ２に変更されても画像上における工具１２の特定点Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの相対的な位置関係は撮像倍率Ｍ１のときと変わらない。

図６Ｃに示す画像は、高倍率の撮像倍率Ｍ３で撮像されたものである。ここで、図６Ｃに示す状態のときの、機械座標系における特定点Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの距離ＬｒをＬｒ３とし、画像上における刃先Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの距離ＬｉをＬｉ３とする。撮像倍率ＭがＭ２からＭ３にさらに変更されると、上述したように、機械座標系における刃先Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの距離Ｌｒ３が、Ｌｒ３＝Ｌｒ１×１／α２＝Ｌｒ２×１／α３、となるように、方向Ｄに沿って工具１２が撮像中心位置Ｃｒに向かって移動する。このとき、工具１２は、距離（Ｌｒ２−Ｌｒ１×１／α２＝Ｌｒ２−Ｌｒ２×１／α３）だけ撮像中心位置Ｃｒに近づくように、方向Ｄに沿って移動する。

したがって、図６Ｃに示す画像上における刃先Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの距離Ｌｉ３は、Ｌｉ３＝α２×Ｌｉ１×１／α２＝Ｌｉ１、または、Ｌｉ３＝α３×Ｌｉ２×１／α３＝Ｌｉ２＝Ｌｉ１、となり、撮像中心位置Ｃｉからみた刃先Ｓｉの方向も方向Ｄとなる。したがって、撮像倍率ＭがＭ２からＭ３に変更されても画像上における工具１２の特定点Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの相対的な位置関係は撮像倍率Ｍ１、Ｍ２のときと変わらない。

このように、本第１の実施の形態では、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における撮像中心位置Ｃｉと特定点（刃先）Ｓｉの位置との相対的な位置関係を維持することができる。したがって、撮像倍率Ｍを低倍率から高倍率に変更しても、特定点（刃先）Ｓｉが画像からフレームアウトすることを防止することができる。また、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における撮像中心位置Ｃｉと特定点（刃先）Ｓｉの位置との相対的な位置関係は変わらないので、オペレータによる工具１２（特に、特定点Ｓｉ）の確認がし易くなる。

［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態に係る工作機械１０の概略構成図である。なお、上記第１の実施の形態において付された符号と同一の符号は同一の対象を示すため説明は省略し、異なる箇所について詳細に説明する。

上記第１の実施の形態の工作機械１０では、撮像倍率Ｍの変更前と変更後とで、画像上における特定点Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの相対的な位置関係を維持するように軸移動制御を行った。しかし、本第２の実施の形態の工作機械１０では、画像上における工具１２上の特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置（予め決められた基準点の位置）Ｃｉとが一致するように、工具１２を軸移動させる。

第２の実施の形態の工作機械１０は、上記第１の実施の形態の工作機械１０と略同様の構成を有するが、上位制御部３２が、指令位置算出部５８に代えて指令位置算出部６２を有する点が異なる。指令位置算出部６２は、特定点認識部６２ａ、メモリ６２ｂを有している。特定点認識部６２ａは、特定点設定部５６によって工具１２上の特定点Ｓｉが設定されると、特定点設定部５６から出力された画像上における特定点Ｓｉの位置と、画像取得部５０より取得された画像とに基づいて、工具１２上における特定点Ｓｉの特徴を抽出し、抽出した特徴をメモリ６２ｂに格納する。特定点認識部６２ａは、例えば、工具１２の形状や工具１２の輪郭と設定された特定点Ｓｉとの相対的な位置関係を特定点Ｓｉの特徴として抽出してもよいし、設定された特定点Ｓｉ自体の特徴を抽出してもよい。要は、特定点Ｓｉを認識できる特徴であればよい。

また、特定点認識部６２ａは、メモリ６２ｂに記憶した特徴に基づいて、画像取得部５０が新たに取得した変更後の撮像倍率Ｍで撮像された画像のうち、どの位置に特定点Ｓｉが存在するかを認識する。特定点認識部６２ａは、新たに取得した変更後の撮像倍率Ｍで撮像された画像を解析することで、特定点Ｓｉの位置を認識する。

指令位置算出部６２は、画像上における工具１２の特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置Ｃｉとが一致するように、画像上における特定点Ｓｉの位置と画像の撮像倍率Ｍとに基づいて、工具１２の移動指令位置Ｐｃを算出する。指令位置算出部６２は、画像上における工具１２の特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置Ｃｉとがずれていない場合は、工具１２の移動指令位置Ｐｃを算出しなくてもよい。

具体的には、指令位置算出部６２は、特定点設定部５６から出力された画像上における特定点Ｓｉの位置と、現在の撮像倍率Ｍとから機械座標系における特定点Ｓｒの位置を算出する。そして、指令位置算出部６２は、算出した特定点Ｓｒの位置と、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒとに基づいて、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）を算出する。つまり、指令位置算出部６２は、機械座標系における特定点Ｓｒが、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒに移動するように、移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）を算出する。なお、画像上における撮像中心位置Ｃｉおよび機械座標系における撮像中心位置Ｃｒは、メモリ６２ｂに記憶されている。

図８は、工具確認モードが設定されたときの図７に示す工作機械１０の動作を示すフローチャートである。工具１２の状態を確認するための工具確認モードが設定されると、ステップＳ３１で、上位制御部３２は、オペレータによる入力部３０の操作によって、工具１２の軸送り操作が行われたか否かを判断する。ステップＳ３１で、軸送り操作が行われたと判断すると、ステップＳ３２に進む。一方、ステップＳ３１で、オペレータによって軸送り操作が行われていないと判断すると、ステップＳ３３に進む。なお、このときは、図３のステップＳ２で設定された撮像倍率Ｍで撮像装置２４が工具１２を撮像し、撮像された画像が表示部３６に表示されているものとする（図３のステップＳ３、Ｓ４）。また、この図８の動作中においても、並行して図３の動作が実行されており、オペレータは、撮像倍率Ｍの変更が可能である。

ステップＳ３２に進むと、モータ制御部３４は、オペレータによる軸送り操作に基づいて、サーボモータ２０Ｙ、２０Ｚを制御することで、工具１２の軸移動を行って、ステップＳ３３に進む。このとき、指令位置算出部５８は、オペレータによる入力部３０の操作に応じた移動指令位置Ｐｃをモータ制御部３４に出力する。これにより、オペレータは、工具１２が撮像装置２４の撮像範囲（画角）に入るように工具１２を軸送りすることができる。

ステップＳ３３に進むと、特定点設定部５６は、オペレータによる入力部３０の操作によって、表示部３６に表示された画像上において、工具１２上の任意の点が指定されたか否かを判断する。オペレータは、マウス等を操作することで工具１２上の任意の点を指定することができるし、タッチパネルが設けられた表示部３６の表示画面をタッチすることで工具１２上の任意の点を指定することができる。

ステップＳ３３で、特定点設定部５６は、工具１２上の任意の点が指定されたと判断すると、ステップＳ３４に進む。一方、ステップＳ３３で、オペレータによって任意の点の指定が行われていないと判断されると、ステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３４に進むと、特定点設定部５６は、指定された点を特定点Ｓｉとして設定するとともに、設定した画像上における特定点Ｓｉの位置を算出して取得する。

次いで、ステップＳ３５で、特定点認識部６２ａは、ステップＳ３４で設定された画像上における特定点Ｓｉの位置と、画像取得部５０より取得された画像とに基づいて、工具１２上における特定点Ｓｉの特徴を抽出して、メモリ６２ｂに記憶する。

次いで、ステップＳ３６で、指令位置算出部６２は、画像上における工具１２の特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置Ｃｉとが一致するように、ステップＳ３４で設定した画像上における特定点Ｓｉの位置および現在の撮像倍率Ｍに基づいて、工具１２の移動指令位置Ｐｃを算出する。

次いで、ステップＳ３７で、モータ制御部３４は、指令位置算出部６２が算出した移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）に基づいてサーボモータ２０Ｙ、２０Ｚをそれぞれ制御し、軸移動を行う。これにより、画像上において、工具１２の特定点Ｓｉの位置と撮像中心位置Ｃｉとが一致する。

次いで、ステップＳ３８で、撮像倍率取得部５４は、オペレータの入力部３０の操作によって撮像倍率Ｍが変更されたか否かを判断する。ステップＳ３８で撮像倍率Ｍが変更されたと判断するとステップＳ３９に進み、撮像倍率Ｍが変更されていないと判断するとステップＳ４２に進む。なお、撮像倍率取得部５４は、撮像倍率Ｍの変更がなされると変更後の撮像倍率Ｍを取得し、取得した撮像倍率Ｍをメモリ５４ａに記憶する。

ステップＳ３９に進むと、特定点認識部６２ａは、ステップＳ３５で抽出した特徴に基づいて、変更後（現在）の撮像倍率Ｍで撮像された画像上における特定点Ｓｉの位置を算出する。

次いで、ステップＳ４０で、指令位置算出部６２は、変更後（現在）の撮像倍率Ｍで撮像された画像上における工具１２の特定点Ｓｉの位置と画像上における撮像中心位置Ｃｉとが一致するように、ステップＳ３９で算出した画像上における特定点Ｓｉの位置および変更後（現在）の撮像倍率Ｍに基づいて、工具１２の移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）を算出する。

次いで、ステップＳ４１で、モータ制御部３４は、指令位置算出部６２が算出した移動指令位置Ｐｃ（Ｐｃｙ、Ｐｃｚ）に基づいてサーボモータ２０Ｙ、２０Ｚをそれぞれ制御し、軸移動を行う。これにより、画像上において、工具１２の特定点Ｓｉの位置と撮像中心位置Ｃｉとが一致する。

次いで、ステップＳ４２で、上位制御部３２は、工具確認モードが終了したか否かを判断する。オペレータによる入力部３０の操作によって、工具確認モードの設定が解除されると、上位制御部３２は、工具確認モードが終了したと判断する。

次いで、ステップＳ４２で、工具確認モードが終了していないと判断すると、ステップＳ３８に戻り、上記した動作を繰り返す。一方、ステップＳ４２で、工具確認モードが終了したと判断すると、本動作を終了する。

図９Ａ〜図９Ｄは、図７に示す工作機械１０により撮像された画像を示す図である。図９Ａは、低倍率の撮像倍率Ｍａで工具１２を撮像したときの画像を示す図、図９Ｂは、図９Ａに示す画像上で特定点Ｓｉを設定してから所定時間経過後に工具１２を撮像したときの画像を示す図、図９Ｃは、低倍率の撮像倍率Ｍａから高倍率の撮像倍率Ｍｂに変更した直後に工具１２を撮像したときの画像を示す図、図９Ｄは、撮像倍率Ｍｂに変更してから所定時間経過後に工具１２を撮像したときの画像を示す図である。なお、図９Ａ、図９Ｂ中に示す枠ＡＯＶは、撮像倍率Ｍｂの画角を示す。

図９Ａに示す状態で、刃先を特定点Ｓｉとして設定すると、図９Ｂに示すように、画像上における刃先Ｓｉが撮像中心位置Ｃｉにくるように、工具１２が移動する。その後、撮像倍率ＭをＭａからＭｂに変更すると、図９Ｃに示すように、画像上に表示される特定点Ｓｉの位置が、撮像中心位置Ｃｉとずれしまう。その理由としては、低倍率の撮像倍率Ｍａの画像上で刃先Ｓｉを指定して設定しているため、撮像倍率Ｍａと設定した画像上における刃先Ｓｉの位置とから機械座標系における刃先Ｓｒの位置を算出しても、実際の機械座標系における刃先Ｓｉの位置との間に誤差が生じてしまうからである。この誤差は、低倍率で撮像した画像上ではわからないが、高倍率で刃先Ｓｉを撮像すると、その誤差が表れてしまう。

高倍率の撮像倍率Ｍｂで撮像された画像上における刃先Ｓｉの位置と撮像中心位置Ｃｉとがずれている場合でも、図９Ｄに示すように、高倍率の撮像倍率Ｍｂで撮像された画像上における刃先Ｓｉが撮像中心位置Ｃｉにくるように、工具１２が移動する。

このように、本第２の実施の形態では、画像上における工具１２の特定点（刃先）Ｓｉが撮像中心位置Ｃｉにくるように、工具１２を移動させることができる。したがって、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における特定点（刃先）Ｓｉの位置が撮像中心位置Ｃｉと一致するので、特定点（刃先）Ｓｉがフレームアウトすることを防止することができる。また、オペレータによる工具１２（特に、特定点Ｓｉ）の確認がし易くなる。

［変形例］
上記第１および第２の実施の形態の少なくとも一方は、以下のような変形も可能である。

（変形例１）上記第１および第２の実施の形態では、工具１２の状態を確認するために工具１２を撮像するようにしたが、加工対象物Ｗの状態を確認するために加工対象物Ｗを撮像してもよい。この場合は、オペレータは、画像上における加工対象物Ｗ上の任意の点を指定し、特定点設定部５６は、指定された加工対象物Ｗ上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定する。したがって、変形例１では、テーブル１４（加工対象物Ｗ）の軸移動を撮像することができるように、撮像装置２４を設置する必要がある。このとき、撮像装置２４は、テーブル１４の移動方向（Ｘ軸方向）と交差する方向からテーブル１４（加工対象物Ｗ）を撮像することができる位置に設置される。

（変形例２）上記第１および第２の実施の形態では、テーブル１４（加工対象物Ｗ）が単軸方向（Ｘ軸方向）に軸移動するものとしたが、テーブル１４（加工対象物Ｗ）が平面上（例えば、ＸＹ平面上、ＸＺ平面上等）に沿って軸移動してもよい。テーブル１４（加工対象物Ｗ）の軸移動の状態を撮像したい場合は、テーブル１４が軸移動する平面と交差する方向（好ましくは直行する方向）から撮像できるように撮像装置２４を設置すればよい。

（変形例３）上記第１および第２の実施の形態では、特定点設定部５６は、オペレータによる入力部３０の操作によって指定された工具１２上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定したが、予め決められた工具１２上の点を特定点Ｓｉとして設定してもよい。この場合は、特定点設定部５６は、画像取得部５０から画像を取得し、取得した画像を画像解析することによって、工具１２上にある予め決められた特徴点を抽出し、抽出した特徴点を特定点Ｓｉとして設定してもよい。オペレータにより特定点Ｓｉが指定されない場合でも、自動的に特定点Ｓｉを設定することが可能となるが、設定するタイミングは、オペレータが指示してもよい。オペレータは、軸送り操作を行って画像上における撮像中心位置Ｃｉと工具１２との相対的な位置関係を所望する位置関係にしてから特定点Ｓｉを設定したい場合があるからである。

（変形例４）上記第１および第２の実施の形態では、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒを既知としたが、指令位置算出部５８、６２は、撮像された画像上における撮像中心位置Ｃｉと現在の撮像倍率Ｍとから機械座標系における撮像中心位置Ｃｒを算出してもよい。

（変形例５）上記第１の実施の形態では、基準倍率Ｍｍと変更後の撮像倍率Ｍとの比αとを用いて、移動指令位置Ｐｃを算出したが、１つ変更前の撮像倍率Ｍと変更後（現在）の撮像倍率Ｍとを用いて、移動指令位置Ｐｃを算出してもよい。この場合は、メモリ５４ａは、少なくとも１つ前の撮像倍率Ｍも記憶している必要がある。

１つ前の撮像倍率Ｍ（≠基準倍率Ｍｍ）と変更後の撮像倍率Ｍとから移動指令位置Ｐｃを算出する場合は、１つ前の撮像倍率Ｍへの変更の際に算出された移動指令位置Ｐｃに基づいて工具１２が移動したときの、機械座標系における特定点Ｓｒの位置と撮像中心位置Ｃｒとの距離Ｌｒ（１つ前の撮像倍率Ｍのときの距離Ｌｒ）を用いることになる。１つ前の撮像倍率Ｍのときの距離Ｌｒを、基準倍率Ｍｍのときの距離Ｌｒを用いて求めてもよいし、１つ前の撮像倍率Ｍへの変更の際に算出された移動指令位置Ｐｃから求めてもよい。

また、１つ前の撮像倍率Ｍ（≠基準倍率Ｍｍ）で撮像したときの機械座標系における特定点Ｓｒと撮像中心位置Ｃｒとの相対的な位置関係（方向Ｄ、距離Ｌｒ）を新たに算出してもよい。この相対的な位置関係を新たに算出する場合は、１つ前の撮像倍率Ｍ（≠基準倍率Ｍｍ）への変更に伴って軸移動した状態で、１つ前の撮像倍率Ｍで撮像されたときの画像上における特定点Ｓｉの位置を認識する必要がある。そこで、上記第２の実施の形態で説明したような特定点認識部６２ａを指令位置算出部５８に設けることで、画像上における特定点Ｓｉの位置を認識することができる。そして、新たに算出された１つ前の撮像倍率Ｍのときの相対的な位置関係と、１つ前の撮像倍率Ｍおよび現在の撮像倍率Ｍとから、移動指令位置Ｐｃを求めることができる。

（変形例６）上記第２の実施の形態では、撮像中心位置Ｃｉを予め決められた基準点の位置として説明したが、オペレータが入力部３０を操作することで、基準点の位置を任意に変更してもよい。この場合は、画像の画角中心が基準点となるように、撮像倍率Ｍに応じて画角を変更させる。したがって、撮像中心位置Ｃｉ以外の点が基準点として指定された場合は、撮像装置２４は、電子ズームで画像を拡大する。この場合は、指令位置算出部６２は、画像上の基準点の位置をメモリ６２ｂに記憶する。また、指令位置算出部６２は、画像上における基準点の位置と現在の撮像倍率Ｍとから機械座標系における基準点の位置も算出する。

（変形例７）上記変形例１〜６を矛盾しない範囲で任意に組み合わせてもよい。

以上のように、上記第１の実施の形態および変形例で説明した工作機械１０は、工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させるサーボモータ２０と、工具１２または加工対象物Ｗを指定された撮像倍率Ｍで撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像した画像を表示する表示部３６と、撮像倍率Ｍが変更された場合に、撮像倍率Ｍの変更前と変更後とで、画像上における工具１２または加工対象物Ｗの特定点Ｓｉと画像上における撮像中心位置Ｃｉとの相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の撮像倍率Ｍに基づいて工具１２または加工対象物Ｗの移動指令位置Ｐｃを算出する指令位置算出部５８と、移動指令位置Ｐｃに基づいて工具１２または加工対象物Ｗが軸移動するように、サーボモータ２０を制御するモータ制御部３４と、を備える。

これにより、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における撮像中心位置Ｃｉと特定点Ｓｉの位置との相対的な位置関係を維持することができる。したがって、撮像倍率Ｍを低倍率から高倍率に変更しても、特定点Ｓｉが画像からフレームアウトすることを防止することができる。また、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における撮像中心位置Ｃｉと特定点（刃先）Ｓｉの位置との相対的な位置関係は変わらないので、オペレータによる工具１２（特に、特定点Ｓｉ）の確認がし易くなる。

特定点設定部５６は、オペレータによって指定された画像上における工具１２または加工対象物Ｗ上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定する。これにより、オペレータが特に観察したい工具１２または加工対象物Ｗ上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定することができる。

特定点設定部５６は、画像を解析することで、工具１２または加工対象物Ｗ上の予め決められた特徴点を抽出し、抽出された特徴点を特定点Ｓｉとして設定する。これにより、オペレータが工具１２または加工対象物Ｗ上の特定点Ｓｉを手動で指定しなくても、特定点Ｓｉを自動的に設定することができる。

指令位置算出部５８は、撮像倍率Ｍと、画像上における特定点Ｓｉの位置に基づいて、機械座標系における特定点Ｓｒおよび撮像中心位置Ｃｒの相対的な位置関係を算出する相対位置算出部５８ａを有し、撮像倍率Ｍが変更されると、算出された機械座標系における相対的な位置関係と、変更前および変更後の撮像倍率Ｍとに基づいて、移動指令位置Ｐｃを算出する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗを移動するための移動指令位置Ｐｃを容易に算出することができ、撮像倍率Ｍが変更されても、特定点Ｓｉと撮像中心位置Ｃｉとの相対的な位置関係を維持することができる。

機械座標系における相対的な位置関係は、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒからみた特定点Ｓｒの方向Ｄと、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒと特定点Ｓｒとの距離Ｌｒを含む。指令位置算出部５８は、変更前の撮像倍率Ｍから見た変更後の撮像倍率Ｍを比αとし、距離をＬｒとしたとき、機械座標系における撮像中心位置Ｃｒからの半径が、Ｌｒ×１／α、となる円と、方向Ｄとの交点の位置に特定点Ｓｒが移動するように、移動指令位置Ｐｃを算出する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗを移動するための移動指令位置Ｐｃを容易に算出することができる。

工具１２または加工対象物Ｗは、平面上に沿って軸移動するものであり、サーボモータ２０は、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向（Ｙ軸方向）に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｙと、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向と直交する第２方向（Ｚ軸方向）に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｚと、を有する。撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から工具１２または加工対象物Ｗを撮像する。これにより、平面上に沿って工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。また、撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から撮像するので、工具１２または加工対象物Ｗの軸移動の状態を良好に撮像することができる。

移動指令位置Ｐｃは、第１方向における第１移動指令位置Ｐｃｙと第２方向における第２移動指令位置Ｐｃｚとを有する。指令位置算出部５８は、変更前および変更後の撮像倍率Ｍに基づいて、第１移動指令位置Ｐｃｙと第２移動指令位置Ｐｃｚを算出する。モータ制御部３４は、第１方向に沿って工具１２または加工対象物Ｗが第１移動指令位置Ｐｃｙに軸移動するように、サーボモータ２０Ｙを制御し、第２方向に沿って工具１２または加工対象物Ｗが第２移動指令位置Ｐｃｚに軸移動するように、サーボモータ２０Ｚを制御する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗが平面上に沿って軸移動するので、特定点Ｓｉの設定（設定される特定点Ｓｉの位置）の自由度が向上する。

上記第２の実施の形態および変形例で説明した工作機械１０は、工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させるサーボモータ２０と、工具１２または加工対象物Ｗを指定された撮像倍率Ｍで撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像した画像を表示する表示部３６と、画像上における工具１２または加工対象物上の特定点Ｓｉと画像上における予め決められた基準点とが一致するように、画像上における特定点Ｓｉおよび基準点の位置と撮像倍率Ｍとに基づいて、工具１２または加工対象物Ｗの移動指令位置Ｐｃを算出する指令位置算出部６２と、移動指令位置Ｐｃに基づいて工具１２または加工対象物Ｗが軸移動するように、サーボモータ２０を制御するモータ制御部３４と、を備える。

これにより、画像上における工具１２の特定点Ｓｉが予め決められた基準点にくるように、工具１２を移動させることができる。したがって、撮像倍率Ｍが変更されても、画像上における特定点Ｓｉの位置が基準点の位置と一致するので、特定点Ｓｉがフレームアウトすることを防止することができる。

特定点設定部５６は、オペレータによって指定された画像上における工具１２または加工対象物Ｗ上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定する。これにより、オペレータが特に観察したい工具１２または加工対象物Ｗ上の任意の点を特定点Ｓｉとして設定することができる。

特定点設定部５６は、画像を解析することで、工具１２または加工対象物Ｗ上の予め決められた特徴点を抽出し、抽出された特徴点を特定点Ｓｉとして設定する。これにより、オペレータが工具１２または加工対象物Ｗ上の特定点Ｓｉを手動で指定しなくても、特定点Ｓｉを自動的に設定することができる。

基準点は、画像の撮像中心位置Ｃｉまたはオペレータによって指定された点である。これにより、撮像中心位置Ｃｉが基準点となる場合は、撮像倍率Ｍが変更されても特定点Ｓｉが撮像中心位置Ｃｉにくるので、オペレータによる工具１２（特に、特定点Ｓｉ）の確認がし易くなる。また、オペレータによって指定された画像上における任意の点が基準点となる場合は、オペレータによる確認作業の自由度が向上する。

工具１２または加工対象物Ｗは、平面上に沿って軸移動するものであり、サーボモータ２０は、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向（Ｙ軸方向）に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｙと、工具１２または加工対象物Ｗを第１方向と直交する第２方向（Ｚ軸方向）に軸移動させるためのサーボモータ２０Ｚと、を有する。撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から工具１２または加工対象物Ｗを撮像する。これにより、平面上に沿って工具１２または加工対象物Ｗを軸移動させることができる。また、撮像装置２４は、第１方向と第２方向とで規定される平面と交差する方向から撮像するので、工具１２または加工対象物Ｗの軸移動の状態を良好に撮像することができる。

移動指令位置Ｐｃは、第１方向における第１移動指令位置Ｐｃｙと第２方向における第２移動指令位置Ｐｃｚとを有する。指令位置算出部６２は、画像上における特定点Ｓｉおよび基準点の位置と画像の撮像倍率Ｍとに基づいて、第１移動指令位置Ｐｃｙと第２移動指令位置Ｐｃｚを算出する。モータ制御部３４は、第１方向に沿って工具１２または加工対象物Ｗが第１移動指令位置Ｐｃｙに軸移動するように、サーボモータ２０Ｙを制御し、第２方向に沿って工具１２または加工対象物Ｗが第２移動指令位置Ｐｃｚに軸移動するように、サーボモータ２０Ｚを制御する。これにより、工具１２または加工対象物Ｗが平面上に沿って軸移動するので、特定点Ｓｉと基準点との設定（設定される特定点Ｓｉと基準点との位置）の自由度が向上する。

これまでに記載した実施の形態では、工具または加工対象物を軸移動させる構成について、一般的な工作機械で用いられている、サーボモータ２０と、ボールねじとナットを含む動力変換伝達機構２２からなると説明してきたが、この工具または加工対象物を軸移動させる構成について、ボールねじを、静圧空気ねじに替えることもできる。

同様に、工具または加工対象物を軸移動させる構成について、サーボモータ２０と、ボールねじとナットを含む動力変換伝達機構２２を、リニアモータ（モータ）に替えることもできる。

１０…工作機械 １２…工具
１４…テーブル １６…制御装置
１８Ｙ、１８Ｚ、１８Ｘ…サーボアンプ ２０Ｙ、２０Ｚ、２０Ｘ…サーボモータ
２２Ｙ、２２Ｚ、２２Ｘ…動力変換伝達機構
２３Ｙａ、２３Ｚａ、２３Ｘａ…ボールねじ
２３Ｙｂ、２３Ｚｂ、２３Ｘｂ…ナット ２４…撮像装置
３０…入力部 ３２…上位制御部
３４…モータ制御部 ３６…表示部
３８…記憶媒体 ３８ａ…加工プログラム
５０…画像取得部 ５２…表示制御部
５４…撮像倍率取得部 ５４ａ、５８ｂ、６２ｂ…メモリ
５６…特定点設定部 ５８、６２…指令位置算出部
５８ａ…相対位置算出部 ６０…加工プログラム解析部
６２ａ…特定点認識部 Ｗ…加工対象物

Claims (14)

1. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械であって、
   前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータと、
   前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置が撮像した画像を表示する表示部と、
   前記撮像倍率が変更された場合に、前記撮像倍率の変更前と変更後とで、前記画像上における前記工具または前記加工対象物の特定点と前記画像上における撮像中心位置との相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の移動指令位置を算出する指令位置算出部と、
   前記移動指令位置に基づいて前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御部と、
   を備える、工作機械。
2. 請求項１に記載の工作機械であって、
   オペレータによって指定された前記画像上における前記工具または前記加工対象物上の任意の点を前記特定点として設定する特定点設定部を備える、工作機械。
3. 請求項１に記載の工作機械であって、
   前記画像を解析することで、前記工具または前記加工対象物上の予め決められた特徴点を抽出し、抽出された前記特徴点を前記特定点として設定する特定点設定部を備える、工作機械。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械であって、
   前記指令位置算出部は、前記撮像倍率と、前記画像上における前記特定点の位置に基づいて、機械座標系における前記特定点および前記撮像中心位置の相対的な位置関係を算出する相対位置算出部を有し、前記撮像倍率が変更されると、算出された前記機械座標系における相対的な位置関係と、変更前および変更後の前記撮像倍率とに基づいて、前記移動指令位置を算出する、工作機械。
5. 請求項４に記載の工作機械であって、
   前記機械座標系における相対的な位置関係は、前記機械座標系における前記撮像中心位置からみた前記特定点の方向と、前記機械座標系における前記撮像中心位置と前記特定点との距離を含み、
   前記指令位置算出部は、変更前の前記撮像倍率から見た変更後の前記撮像倍率を比αとし、前記距離をＬｒとしたとき、前記機械座標系における前記撮像中心位置からの半径が、Ｌｒ×１／α、となる円と、前記方向との交点の位置に前記特定点が移動するように、前記移動指令位置を算出する、工作機械。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
   前記工具または前記加工対象物は、平面上に沿って軸移動するものであり、
   前記モータは、前記工具または前記加工対象物を第１方向に軸移動させるための第１モータと、前記工具または前記加工対象物を前記第１方向と直交する第２方向に軸移動させるための第２モータと、を有し、
   前記撮像装置は、前記第１方向と前記第２方向とで規定される前記平面と交差する方向から前記工具または前記加工対象物を撮像する、工作機械。
7. 請求項６に記載の工作機械であって、
   前記移動指令位置は、前記第１方向における第１移動指令位置と前記第２方向における第２移動指令位置とを有し、
   前記指令位置算出部は、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて、前記第１移動指令位置と前記第２移動指令位置を算出し、
   前記モータ制御部は、前記第１方向に沿って前記工具または前記加工対象物が前記第１移動指令位置に軸移動するように、前記第１モータを制御し、前記第２方向に沿って前記工具または前記加工対象物が前記第２移動指令位置に軸移動するように、前記第２モータを制御する、工作機械。
8. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の軸移動を制御する軸移動制御方法であって、
   前記工作機械は、前記工具または前記加工対象物を軸移動させるモータを備え、
   前記工具または前記加工対象物を指定された撮像倍率で撮像する撮像ステップと、
   撮像された画像を表示部に表示する表示ステップと、
   前記撮像倍率が変更された場合に、前記撮像倍率の変更前と変更後とで、前記画像上における前記工具または前記加工対象物の特定点と前記画像上における撮像中心位置との相対的な位置関係が維持されるように、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて前記工具または前記加工対象物の移動指令位置を算出する指令位置算出ステップと、
   前記移動指令位置に基づいて前記工具または前記加工対象物が軸移動するように、前記モータを制御するモータ制御ステップと、
   を含む、軸移動制御方法。
9. 請求項８に記載の軸移動制御方法であって、
   オペレータによって指定された前記画像上における前記工具または前記加工対象物上の任意の点を前記特定点として設定する特定点設定ステップを含む、軸移動制御方法。
10. 請求項８に記載の軸移動制御方法であって、
    前記画像を解析することで、前記工具または前記加工対象物上の予め決められた特徴点を抽出し、抽出された前記特徴点を前記特定点として設定する特定点設定ステップを含む、軸移動制御方法。
11. 請求項８〜１０のいずれかに記載の軸移動制御方法であって、
    前記指令位置算出ステップは、前記撮像倍率と、前記画像上における前記特定点の位置に基づいて、機械座標系における前記特定点および前記撮像中心位置の相対的な位置関係を算出する相対位置算出ステップを含み、前記撮像倍率が変更されると、算出された前記機械座標系における相対的な位置関係と、変更前および変更後の前記撮像倍率とに基づいて、前記移動指令位置を算出する、軸移動制御方法。
12. 請求項１１に記載の軸移動制御方法であって、
    前記機械座標系における相対的な位置関係は、前記機械座標系における前記撮像中心位置からみた前記特定点の方向と、前記機械座標系における前記撮像中心位置と前記特定点との距離を含み、
    前記指令位置算出ステップは、変更前の前記撮像倍率から見た変更後の前記撮像倍率を比αとし、前記距離をＬｒとしたとき、前記機械座標系における前記撮像中心位置からの半径が、Ｌｒ×１／α、となる円と、前記方向との交点の位置に前記特定点が移動するように、前記移動指令位置を算出する、軸移動制御方法。
13. 請求項８〜１２のいずれか１項に記載の軸移動制御方法であって、
    前記工具または前記加工対象物は、平面上に沿って軸移動するものであり、
    前記モータは、前記工具または前記加工対象物を第１方向に軸移動させるための第１モータと、前記工具または前記加工対象物を前記第１方向と直交する第２方向に軸移動させるための第２モータと、を有し、
    前記撮像ステップは、前記第１方向と前記第２方向とで規定される前記平面と交差する方向から前記工具または前記加工対象物を撮像する、軸移動制御方法。
14. 請求項１３に記載の軸移動制御方法であって、
    前記移動指令位置は、前記第１方向における第１移動指令位置と前記第２方向における第２移動指令位置とを有し、
    前記指令位置算出ステップは、変更前および変更後の前記撮像倍率に基づいて、前記第１移動指令位置と前記第２移動指令位置を算出し、
    前記モータ制御ステップは、前記第１方向に沿って前記工具または前記加工対象物が前記第１移動指令位置に軸移動するように、前記第１モータを制御し、前記第２方向に沿って前記工具または前記加工対象物が前記第２移動指令位置に軸移動するように、前記第２モータを制御する、軸移動制御方法。

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