JP2021043167A - 工具検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】工具を効率的に検査すること。【解決手段】工具検査システム１００は、工具Ｔを保持する工具検査ステージ１と、工具検査ステージ１に保持された工具Ｔの画像を、工具Ｔの端面側から撮影する第１のカメラ２と、工具検査ステージ１に保持された工具Ｔの画像を、工具Ｔの側面側から撮影する第２のカメラ３と、工具Ｔを保持するロボットアーム７２を有し、工作機械６０から工具Ｔを工具検査ステージ１に搬送する無人搬送車７０と、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された工具Ｔの画像に基づいて、工具の摩耗又はチッピングの少なくとも一方を評価する工具評価部５と、を備える。【選択図】図１

Description

本願は、工具検査システムに関する。

従来、工作機械で使用される工具を検査するための様々なシステムが提案されている。例えば、特許文献１は、工作機械と、工作機械に対してワークを供給しかつ工作機械からワークを取り出すロボットと、を有するシステムを開示している。ロボットの可動部（例えばアーム）には、工作機械に取り付けられた工具の画像を撮影するカメラが設けられている。ワークの加工が完了すると、ロボットは、未加工のワークを工作機械に供給し、かつ、加工済のワークを工作機械から取り出す。続いて、工作機械に取り付けられた工具の画像をカメラで撮影し、画像処理によって工具形状を画像から検出する。検出された工具形状に基づいて、工具の摩耗量が算出される。その後のワークの加工では、算出された工具の摩耗量に基づいて、工具の位置が補正される。

また、特許文献２は、工作機械で使用される工具のチップの摩耗及び欠けを検査するためのシステムを開示している。１つの例では、カメラ及び照明装置が、工作機械の主軸に取り付けられた工具を撮影するように、工作機械内に配置されている。カメラ及び照明装置は、主軸の回転軸線に対して垂直な方向から工具を撮影する。他の例では、カメラ及び照明装置が、工作機械外のチップ検査交換作業台の周りに配置されたロボットに設けられている。ロボットは、カメラが、チップ検査交換作業台に取り付けられた工具のチップの逃げ面と対向するように教示されている。これらのシステムでは、カメラによって撮影された画像に基づいて摩耗及び欠けの長さが求められ、求められた長さが基準値よりも大きい場合には、チップの交換が必要であると判定される。

特開２０１７−４９６５６号公報 特開平１０−０９６６１６号公報

一般的に、工具の摩耗又はチッピングは、加工精度の低下、または工作機械や被加工物の重大な損傷につながる。したがって、例えば特許文献１，２に開示されているように、工具は、定期的に又は必要に応じて検査される必要がある。また、工作機械は、様々な種類の工具をマガジンに格納している場合がある。工具の摩耗及びチッピングは、工具の種類に応じて、工具の端面、側面又は双方に発生し得る。したがって、工作機械の分野においては、様々な種類の工具を効率的に検査することが好ましい。本開示は、工作機械の分野におけるこのような要望に対処することを意図しており、工具を効率的に検査することができるシステムを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、工具を回転させて被加工物を加工する工作機械に格納される工具を評価する工具検査システムにおいて、工具を保持する工具検査ステージと、工具検査ステージに保持された工具の画像を、工具の端面側から撮影する第１のカメラと、工具検査ステージに保持された工具の画像を、工具の側面側から撮影する第２のカメラと、工具を保持するロボットアームを有し、工作機械から工具を工具検査ステージに搬送する無人搬送車と、第１のカメラ及び第２のカメラによって撮影された工具の画像に基づいて、工具の摩耗又はチッピングの少なくとも一方を評価する工具評価部と、を備える工具検査システムである。

本開示の一態様に係る工具検査システムでは、工具の画像が、第１のカメラ及び第２のカメラによって、それぞれ工具の端面側（工具の端面の画像を撮像可能）及び側面側（工具の側面の画像を撮像可能）から撮影可能である。したがって、様々な種類の工具を、１つの工具検査システムで効率的に評価することが可能である。

工具検査ステージは、工具の回転軸線に対して垂直な方向に移動するためのスライド機構を有してもよく、工具検査ステージは、第１のカメラ及び第２のカメラが工具と対向する第１の位置と、第１の位置から離間した第２の位置と、の間を移動してもよい。この場合、ロボットアームは、第１のカメラ及び第２のカメラから離間した第２の位置において、工具検査ステージに対して工具を取り付けることができ、かつ、スライド機構によって、工具の画像を撮影するための第１の位置に工具検査ステージを戻すことができる。したがって、検査ステージに対して工具を取り付けるときに（及び、検査ステージから工具を取り外すときに）、ロボットアーム及び工具が第１のカメラ及び第２のカメラと接触することを防止することができる。

工具評価部は、第１のカメラ及び第２のカメラによって撮影された複数の過去の画像を用いた機械学習の結果に基づいて、第１のカメラ及び第２のカメラによって撮影された工具の画像に対して画像処理を行ってもよい。この場合、工具の摩耗及びチッピングが、機械学習に基づく画像処理によって検出される。したがって、一定の基準（例えば、熟練オペレータの判断）に基づいて評価された複数の画像を機械学習に用いることによって、バラつきの少ない評価が実行可能である。

本開示の一態様によれば、工具の磨耗及びチッピングを正確にかつ効率的に検査することができる。

実施形態に係る工具検査システムが適用された生産システムを示す概略図である。 図１中の工具検査装置を示す概略的な斜視図である。 図２の工具検査装置を示す概略的な側面図である。 図４（ａ）は画像処理前の摩耗を含む工具の画像の一例を示す。図４（ｂ）は画像処理後の画像の一例を示す。 図５（ａ）はチッピングを含まない工具の画像の一例を示す。図５（ｂ）は小さなチッピングを含む工具の画像の一例を示す。図５（ｃ）は中程度のチッピングを含む工具の画像の一例を示す。図５（ｄ）は大きなチッピングを含む工具の画像の一例を示す。 工具の摩耗の評価を示すフローチャートである。 工具のチッピングの評価を示すフローチャートであり、チッピング規模中程度をしきい値とした場合の例を示す。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る工具検査システムを説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺は変更されている場合がある。

図１は、実施形態に係る工具検査システム１００が適用された生産システム２００を示す概略図である。生産システム２００では、工作機械６０が被加工物を加工し、工作機械６０によって使用された工具Ｔの摩耗又はチッピングの少なくとも一方が、工具検査システム１００によって評価される。工具Ｔは、インサートチップやソリッドエンドミルなどの刃具をホルダに装着したものである。生産システム２００は、例えば、１台又は複数台の工作機械６０と、工具検査システム１００と、キャビネット８０と、集積ステーション９０と、を具備することができる。また、生産システム２００は、生産システム２００の全体を制御するメイン制御装置（不図示）を備えてもよく、このメイン制御装置は、生産システム２００の各構成要素の制御装置（ローカル制御装置）と通信してもよい。生産システム２００は、他の構成要素を更に有してもよい。

工作機械６０は、主軸６１によって工具Ｔを回転させて被加工物を加工する、様々な種類の工作機械であることができる（例えば、マシニングセンタ）。工作機械６０は、複数の工具Ｔを格納するためのマガジン６２を有することができる。工作機械６０の制御装置（例えば、ＮＣ装置及び機械制御装置）は、例えば、生産システム２００のメイン制御装置、無人搬送車７０の制御装置７３、及び、工具検査システム１００の制御装置５と相互に通信してもよい。

キャビネット８０は、例えば、工作機械６０で使用するための複数のホルダや刃具をそれぞれ個別で、あるいはオペレータによってホルダに刃具を装着し、工作機械６０に導入できるよう準備された複数の工具Ｔを格納する。例えば、生産システム２００に新たに導入される工具Ｔは、オペレータによってホルダに刃具が取り付けられ、キャビネット８０に格納される。集積ステーション９０には、工具検査システム１００において刃具の交換が必要と判定された工具Ｔが集められる（詳しくは、後述）。

続いて、工具検査システム１００について詳しく説明する。

工具検査システム１００は、工作機械６０に格納され使用される工具Ｔに装着された刃具の摩耗又はチッピングの少なくとも一方を検査する。工具検査システム１００は、１台又は複数台の工作機械６０に対して稼働することができる。工具検査システム１００は、１台又は複数台の無人搬送車（ＡＧＶ（Automated Guided Vehicle））７０と、工具検査装置１０と、を備えている。

無人搬送車７０は、例えば、未検査の工具Ｔを工作機械６０又はキャビネット８０から工具検査装置１０の工具検査ステージ１に搬送し、かつ、検査済みの工具Ｔを工具検査装置１０から工作機械６０、キャビネット８０、又は、集積ステーション９０に搬送するように構成されることができる。また、無人搬送車７０は、その他の物品を生産システム２００のなかで搬送するように構成されていてもよい。

無人搬送車７０は、車両本体７１と、ロボットアーム７２と、制御装置（ローカル制御装置）７３と、を有している。車両本体７１は、工作機械６０、工具検査装置１０、キャビネット８０、及び、集積ステーション９０の間を移動するように構成されている。車両本体７１は、例えば、無軌道車両であることができる。ロボットアーム７２は、例えば、多軸多関節型ロボットであることができ、工具Ｔ（及びその他の物品）を保持するためのハンドを含むことができる。制御装置７３は、車両本体７１及びロボットアーム７２を制御するように構成されている。制御装置７３は、例えば、生産システム２００のメイン制御装置、工作機械６０のＮＣ装置及び機械制御装置、並びに、工具検査装置１０の制御装置５と相互に通信してもよい。

工具検査装置１０は、例えば、テーブル２０上に配置されている。例えば、テーブル２０は、オペレータによって作業（例えば、工具Ｔを構成するホルダへの刃具の取付け）に使用されることができる。工具検査装置１０は、工具検査ステージ（本開示において、単に「検査ステージ」とも称され得る）１と、第１のカメラ２と、第２のカメラ３と、筐体４と、制御装置５と、を有している。

図２は、図１中の工具検査装置１０を示す概略的な斜視図であり、図３は、図２の工具検査装置１０を示す概略的な側面図である。なお、図２，３では、制御装置５は示されていないことに留意されたい。図２を参照して、検査ステージ１は、工具Ｔを保持するように構成されている。検査ステージ１は、本体１１と、位置決め機構１２と、スライド機構１３と、を含んでいる。本体１１は、例えば、略平板であることができる。本体１１は、ハンドル１１ａを含んでいる。ハンドル１１ａは、ロボットアーム７２及びオペレータによって握られるように構成されている。

位置決め機構１２は、工具Ｔの先端が上方を向く状態で、工具Ｔが位置決め機構１２に載置されるように構成されている。いくつかの実施形態では、位置決め機構１２は、本体１１上に固定されていてもよい。他の実施形態では、位置決め機構１２は、工具Ｔの回転方向位置を調整するために、本体１１に対して、工具Ｔの回転軸線Ｏｔを中心に回転可能に取り付けられていてもよい。この場合、例えば、制御装置５に接続されたアクチュエータによって、回転方向位置が調整されてもよい。例えば、工具Ｔが複数の切れ刃を含む場合（例えば、工具Ｔに複数の刃具が取り付けられる場合）、位置決め機構１２の回転方向位置を調整することによって、工具Ｔを位置決め機構１２に載置し直す必要がない。位置決め機構１２は、工具Ｔのホルダの切り欠きと係合する突起１２ａを含んでいる。位置決め機構１２は、突起１２ａをホルダの切り欠きに係合させることによって、所定の向き（所定の回転方向位置）において工具Ｔを保持するように構成されている。また、突起１２ａは、突起１２ａに沿って工具Ｔが半径方向にスライドすることを防止するための更なる突起（不図示）を含んでいてもよい。したがって、工具Ｔは、検査ステージ１上において、所定の位置において所望の向きで配置されることができる。よって、第１のカメラ２及び第２のカメラ３は、検査ステージ１上において、所定の位置において所望の向きで工具Ｔの画像を撮影することができる。

スライド機構１３は、本体１１及びその上の位置決め機構１２を、工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して垂直な方向（第３の方向）Ｄ３に移動させるように構成されている。スライド機構１３は、例えば、一対のリニアガイドＬを含むことができる。図３を参照して、例えば、リニアガイドＬのレールＬａは、筐体４の底壁に固定され、ブロックＬｂは、本体１１に固定されることができる。図２を参照して、スライド機構１３によって、検査ステージ１は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３が工具Ｔと対向する第１の位置（第１のカメラ２及び第２のカメラ３が工具Ｔの画像を撮影可能な位置）Ｐ１と、第１の位置から離間した第２の位置（不図示）と、の間を移動するように構成されている。図２では、検査ステージ１は、第１の位置Ｐ１に位置している。

第１のカメラ２は、検査ステージ１に保持された工具Ｔの画像（より詳細には、工具Ｔの切れ刃の画像）を、工具Ｔの端面側から撮像する。本実施形態では、第１のカメラ２は、工具Ｔの切れ刃の画像を、工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して平行な方向（第１の方向）Ｄ１から撮影する。いくつかの実施形態では、第１のカメラ２は、筐体４の上壁に対して固定されていてもよい。他の実施形態では、第１のカメラ２は、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に沿ってスライドするように、筐体４の上壁に対して取り付けられていてもよい。この場合、例えば、制御装置５に接続されたアクチュエータによって、方向Ｄ１及び方向Ｄ２における位置が調整されてもよい。また、第１のカメラ２は、工具Ｔの切れ刃の画像を、方向Ｄ１に対して傾けられた方向から撮影できるように、撮影角度を調節可能に筐体４の上壁に対して取り付けられていてもよい。この場合、例えば、工具Ｔの端面側の切れ刃が工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して垂直でないときにも、切れ刃に対して垂直な方向から画像を撮影することができる（例えば、可変リード角を有するインサートカッター又はソリッドエンドミル）。但し、切れ刃に対して垂直な方向から画像を撮像できない場合でも、これはソフトウェアによって対処可能である（例えば、機械学習時と摩耗／チッピング評価時とで同じ方向から画像を撮影する、又は、撮影された画像を補正する 等）。第１のカメラ２は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳを含むことができる。また、第１のカメラ２は、例えば、レンズ及び偏光フィルタ等の光学素子を含むことができる。第１のカメラ２には、リング照明２１が取り付けられている。リング照明２１は、第１のカメラ２を中心とするリング状の光を、ターゲットの工具Ｔに向けて発するように構成されている。リング照明２１によって、第１のカメラ２は、周囲の環境の明るさ及び周囲からの光の方向に依存せずに、一定の光条件の下で工具Ｔの画像を撮影することができる。リング照明２１は、例えば、１つ又は複数のＬＥＤを含むことができる。

第２のカメラ３は、検査ステージ１に保持された工具Ｔの画像（より詳細には、工具Ｔの切れ刃の画像）を、工具Ｔの側面側から撮像する。本実施形態では、第２のカメラ３は、工具Ｔの切れ刃の画像を、工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して垂直な方向（第２の方向）Ｄ２から撮影する。本実施形態では、方向Ｄ２は、方向Ｄ３に対して垂直である。他の実施形態では、方向Ｄ２は、方向Ｄ３に対して平行であってもよい。いくつかの実施形態では、第２のカメラ３は、筐体４の側壁に対して固定されていてもよい。他の実施形態では、第２のカメラ３は、方向Ｄ２及び方向Ｄ１に沿ってスライドするように、筐体４の側壁に対して取り付けられていてもよい。この場合、例えば、制御装置５に接続されたアクチュエータによって、方向Ｄ２及び方向Ｄ１における位置が調整されてもよい。また、第２のカメラ３は、工具Ｔの切れ刃の画像を、方向Ｄ２に対して傾けられた方向から撮影できるように、撮影角度を調節可能に筐体４の側壁に対して取り付けられていてもよい。この場合、例えば、工具Ｔの側面側の切れ刃が工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して平行でないときにも、切れ刃に対して垂直な方向から画像を撮影することができる。但し、切れ刃に対して垂直な方向から画像を撮像できない場合でも、上記のように、これはソフトウェアによって対処可能である。第２のカメラ３は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳを含むことができる。また、第２のカメラ３は、例えば、レンズ及び偏光フィルタ等の光学素子を含むことができる。第２のカメラ３には、リング照明３１が取り付けられている。リング照明３１は、第２のカメラ３を中心とするリング状の光を、ターゲットの工具Ｔに向けて発するように構成されている。リング照明３１によって、第２のカメラ３は、周囲の環境の明るさ及び周囲からの光の方向に依存せずに、一定の光条件の下で工具Ｔの画像を撮影することができる。リング照明３１は、例えば、１つ又は複数のＬＥＤを含むことができる。

筐体４は、検査ステージ１、第１のカメラ２、及び、第２のカメラ３を支持し収容している。例えば、筐体４は、検査ステージ１が移動する方向には、開放していてもよい。筐体４は、例えば、フレームと、フレームに固定されたプレートと、を含むことができる。例えば、プレートは、オペレータが外部から工具Ｔを視認することができるように、透明であってもよい。

図１を参照して、制御装置（工具評価部）５は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された工具Ｔの画像に基づいて、工具Ｔの（より詳細には、工具Ｔの切れ刃の）摩耗又はチッピングの少なくとも一方を評価する。制御装置５には、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって得られた画像が入力される。制御装置５は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３と有線又は無線で通信可能であってもよい。また、制御装置５は、工具検査装置１０の各構成要素を制御するように構成されていてもよい。制御装置５は、例えば、生産システム２００のメイン制御装置、工作機械６０のＮＣ装置及び機械制御装置、並びに、無人搬送車７０の制御装置７３と相互に通信してもよい。

制御装置５は、例えば、記憶装置５１と、プロセッサ５２と、を有することができる。また、制御装置５は、例えば、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）、入力装置（例えば、マウス、キーボード及び／又タッチパネル）、及び／又は、表示装置（例えば、液晶ディスプレイ及び／又タッチパネル）等の他の構成要素を更に備えることができ、制御装置５の構成要素は、バス（不図示）等を介して互いに接続されている。制御装置５は、他の構成要素を更に備えていてもよい。制御装置５は、例えば、コンピュータ、サーバー、又は、タブレット等であることができる。

記憶装置５１は、例えば、１つ又は複数のハードディスクドライブであることができる。記憶装置５１は、制御装置５の筐体の中でなくネットワークで接続された遠方に存在してもよい。記憶装置５１は、第１のカメラ２によって方向Ｄ１から撮影された、及び、第２のカメラ３によって方向Ｄ２から撮影された、複数の過去の画像（教師データ）を記憶することができる。記憶装置５１は、その他の様々なデータを記憶してもよい。プロセッサ５２は、例えば、１つ又は複数のＣＰＵ又はＧＰＵであることができる。プロセッサ５２は、記憶装置５１に記憶された複数の教師データを用いて、機械学習を行うように構成されている。プロセッサ５２は、機械学習の結果に基づいて、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された工具Ｔの新たな画像に対して画像処理を行い、それによって、新たな画像から工具Ｔの摩耗／チッピングを検出するように構成されている。他の実施形態では、例えば、機械学習は、工具検査システム１００とは独立した他の不図示のプロセッサによって行われてもよく、プロセッサ５２は、他のプロセッサによる機械学習の結果に基づいて、新たな画像に対して画像処理を行うように構成されていてもよい。機械学習には、例えば、ニューラルネットワーク（例えば、畳み込みニューラルネットワーク）を使用することができる。機械学習には、例えば、エンコーダ部分とデコーダ部分とを有するネットワーク（Ｕ−Ｎｅｔ）を使用することができる。また、プロセッサ５２は、工具検査装置１０に関する様々な処理を実行するようにさらに構成されていてもよい。プロセッサ５２において各処理を実行するためのプログラムは、例えば、記憶装置５１に記憶されることができる。

図４（ａ）は、画像処理前の摩耗を含む工具Ｔの画像の一例を示し、図４（ｂ）は、画像処理後の画像の一例を示す。図４（ａ）に示されるように、工具Ｔは、使用後に、摩耗領域Ａを含む場合がある。本開示において、「摩耗」とは、工具Ｔが使用されるにつれて、工具Ｔの切れ刃が擦り減った状態を意味し得る。図４（ｂ）に示されるように、このような摩耗領域Ａを検出するための機械学習に基づく画像処理として、プロセッサ５２は、例えば、セマンティックセグメンテーションを使用することができる。プロセッサ５２は、摩耗の幅Ｗを、画像処理後の画像に基づいて決定することができる。幅Ｗは、切れ刃に対して垂直な方向における、切れ刃から摩耗領域の端までの距離であることができる。例えば、幅Ｗが所定の閾値（例えば、０．２ｍｍ）以上である場合に、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断することができる。

図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ），図５（ｄ）は、それぞれ、チッピングを含まない、小さなチッピングを含む、中程度のチッピングを含む、及び、大きなチッピングを含む、工具Ｔの画像の一例を示す。図５（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、工具Ｔは、使用後に（又は、工具Ｔが不良品である場合に）、チッピングＣを含む場合がある。本開示において、「チッピング」とは、工具Ｔの切れ刃の一部が欠落した状態を意味し得る。このようなチッピングを検出するための機械学習に基づく画像処理として、プロセッサ５２は、例えば、画像認識を使用することができる。プロセッサ５２は、チッピングＣの有無、及び、チッピングＣの大きさを、画像処理に基づいて決定することができる。例えば、チッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上である場合に、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断してもよい。他の実施形態では、工具ＴがチッピングＣを含む場合には、プロセッサ５２は、チッピングＣのサイズによらずに、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断してもよい。

次に、工具検査システム１００の動作について説明する。

工具検査システム１００では、工具Ｔの評価に先立って、教師データを取得し、機械学習を実行する。具体的には、図２を参照して、摩耗を評価する場合、ハンドル１１ａを用いて、検査ステージ１を第１の位置Ｐ１から第２の位置まで移動させ、摩耗を含む工具Ｔを検査ステージ１の位置決め機構１２上に載置する。続いて、ハンドル１１ａを用いて、検査ステージ１を第２の位置から第１の位置Ｐ１まで戻す。これらの動作は、オペレータによって実行されてもよいし、又は、ロボットアーム７２によって実行されてもよい。第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって工具Ｔの画像を撮影し、制御装置５に入力する。撮影された各画像について、一定の基準（例えば、熟練オペレータの判断）に基づいて、摩耗領域Ａを設定する。画像及び摩耗領域Ａを、教師データとして記憶装置５１に保存する。上記の動作を、摩耗を含む複数の工具Ｔについて繰り返す。また、摩耗を含まない教師データとして、摩耗を含まない１つ又は複数の工具Ｔについて上記の動作を実行してもよい。チッピングを評価する場合、チッピングを含む、及び、チッピングを含まない複数の工具Ｔについて、上記の動作を実行する。撮影された各画像には、一定の基準（例えば、熟練オペレータの判断）に基づいて、チッピングＣの大きさ（「チッピング無」を含む）が設定される。異なる種類の工具について摩耗／チッピングを評価する場合には、それぞれの工具について上記の動作を実行する。

続いて、摩耗を評価する場合、プロセッサ５２は、記憶装置５１に記憶された複数の教師データを用いて、入力が画像であり、出力が摩耗領域Ａである機械学習を行う。チッピングを評価する場合、プロセッサ５２は、記憶装置５１に記憶された複数の教師データを用いて、入力が画像であり、出力がチッピングＣの大きさである機械学習を行う。

次に、工具Ｔの摩耗の評価について説明する。

図６は、工具の摩耗の評価を示すフローチャートである。工具検査システム１００では、無人搬送車７０が工具Ｔを検査ステージ１に載置する（ステップＳ１００）。具体的には、図１を参照して、例えば、生産システム２００では、各工具Ｔの使用時間が、生産システム２００のメイン制御装置（又は、各工作機械６０の機械制御装置）に記憶されることができる。例えば、工具Ｔの使用時間が所定の時間を超えた場合、又は、工具Ｔの検査が必要であると判断された場合、無人搬送車７０は、生産システム２００のメイン制御装置からの指令に基づいて、該当する工具Ｔを工作機械６０のマガジン６２から取り出し、工具検査装置１０まで運ぶ。

図２を参照して、例えば、ロボットアーム７２は、工具Ｔを車両本体７１上に置いた後に（図２において不図示）、ハンドル１１ａを用いて、検査ステージ１を第１の位置Ｐ１から第２の位置まで移動させる。続いて、ロボットアーム７２は、車両本体７１から工具Ｔをピックアップした後に、検査ステージ１の位置決め機構１２上に工具Ｔを載置し、再びハンドル１１ａを用いて、検査ステージ１を第２の位置から第１の位置Ｐ１に戻す。

図６を参照して、続いて、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって、工具Ｔの画像を撮影する（ステップＳ１０２）。工具Ｔが複数の切れ刃（例えば、チップ）を含む場合には、各切れ刃の画像を撮影してもよい。切れ刃の位置は、例えば、工具Ｔの種類に応じて、記憶装置５１に予め記憶されていてもよく、プロセッサ５２が、撮影される工具Ｔ毎に、切れ刃の位置を記憶装置５１から読み込んでもよい。このような構成によって、例えば、不均一のピッチ又はリードの複数の切れ刃を有する工具Ｔについても、工具Ｔの切れ刃の画像を容易に撮影することができる。続いて、撮影された画像は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって制御装置５に入力される（ステップＳ１０４）。

続いて、プロセッサ５２は、機械学習の結果に基づいて、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された各画像に対して、画像処理（例えば、セマンティックセグメンテーション）を実行する（ステップＳ１０６）。この画像処理によって、摩耗領域Ａが検出される。

続いて、プロセッサ５２は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された各画像において、検出された摩耗領域Ａの幅Ｗを決定する（ステップＳ１０８）。続いて、プロセッサ５２は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された各画像において、摩耗領域Ａの幅Ｗが閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０において、摩耗領域Ａの幅Ｗが閾値以上であると判断された場合、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断し、無人搬送車７０の制御装置７３に対して、工具Ｔを集積ステーション９０に運ぶように指令を送信する（ステップＳ１１２）。以上によって、一連の動作を終了する。第１のカメラ２又は第２のカメラ３によって撮影された少なくとも一方の画像において、摩耗領域Ａの幅Ｗが閾値以上であると判断された場合には、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断することができる。また、工具Ｔが複数の切れ刃を含む場合には、プロセッサ５２は、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０を全ての切れ刃について実行し、複数の切れ刃の少なくとも１つの画像において、摩耗領域Ａの幅Ｗが閾値以上であると判断された場合には、プロセッサ５２は、工具Ｔは該当する一部の刃具のみの交換が必要であると判断することができる。これらの場合、例えば、プロセッサ５２は、工具Ｔのどの切れ刃において及びどちらのカメラによって閾値以上の摩耗領域Ａが検出されたかを、オペレータに報知してもよい。報知は、例えば、制御装置５の表示装置によって示されてもよいし、及び／又は、音声によって示されてもよい。集積ステーション９０に運ばれた工具Ｔの刃具は、例えば、交換又は再研磨されることができる。また、プロセッサ５２は、代わりの工具Ｔを、該当する工作機械６０のマガジン６２まで運ぶように、無人搬送車７０に対して指令を送信してもよい。

対照的に、ステップＳ１１０において、例えば全ての画像において、摩耗領域Ａの幅Ｗが閾値以上でないと判断された場合、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要でないと判断し、無人搬送車７０の制御装置７３に対して、工具Ｔを該当する工作機械６０のマガジン６２に戻すように指令を送信する（ステップＳ１１４）。以上によって、一連の動作は終了する。

上記の無人搬送車７０の制御装置７３に対する指令は、工具検査装置１０の制御装置５から無人搬送車７０の制御装置７３に対して直接的に送信されてもよいし、又は、生産システム２００のメイン制御装置を介して間接的に送信されてもよい。

次に、工具Ｔのチッピングの評価について説明する。

図７は、工具のチッピングの評価を示すフローチャートである。例えば、工具検査システム１００では、工具Ｔの使用時間が所定の時間を超えた場合、又は、工具Ｔの検査が必要であると判断された場合、上記のステップＳ１００及びステップＳ１０２と同様にして、無人搬送車７０が工具Ｔを検査ステージ１に載置し（ステップＳ２００）し、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって工具Ｔの画像を撮影する（ステップＳ２０２）。続いて、撮影された画像は、制御装置５に入力される（ステップＳ２０４）。なお、工具Ｔの摩耗及びチッピングの双方が評価される場合であって、上記のステップＳ１００〜Ｓ１０４が既に実行されている場合には、ステップＳ２００〜ステップ２０４は省略されることに留意されたい。つまり、摩耗の評価及びチッピングの評価は、同じ画像に基づいて行うことができる。

続いて、プロセッサ５２は、機械学習の結果に基づいて、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された各画像に対して、画像処理（例えば、画像認識）を実行する（ステップＳ２０６）。この画像処理によって、チッピングＣの大きさが判断される。

続いて、プロセッサ５２は、チッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。

ステップＳ２０８においてチッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上であると判断された場合、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断し、無人搬送車７０の制御装置７３に対して、工具Ｔを集積ステーション９０に運ぶように指令を送信する（ステップＳ２１０）。以上によって、一連の動作を終了する。第１のカメラ２又は第２のカメラ３によって撮影された少なくとも一方の画像において、チッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上であると判断された場合には、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断することができる。また、工具Ｔが複数の切れ刃を含む場合には、プロセッサ５２は、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０を全ての切れ刃について実行し、複数の切れ刃の少なくとも１つの画像において、チッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上であると判断された場合には、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断することができる。これらの場合、例えば、プロセッサ５２は、工具Ｔのどの切れ刃において及びどちらのカメラによって中程度のサイズ以上のチッピングＣが検出されたかを、オペレータに報知してもよい。報知は、例えば、制御装置５の表示装置によって示されてもよいし、及び／又は、音声によって示されてもよい。集積ステーション９０に運ばれた工具Ｔの刃具は、例えば、交換又は再研磨されることができる。また、プロセッサ５２は、代わりの工具Ｔを、該当する工作機械６０のマガジン６２まで運ぶように、無人搬送車７０に対して指令を送信してもよい。

対照的に、ステップＳ２０８において、例えば全ての画像において、チッピングＣの大きさが中程度のサイズ以上でないと判断された場合、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要でないと判断し、無人搬送車７０の制御装置７３に対して、工具Ｔを該当する工作機械６０のマガジン６２に戻すように指令を送信する（ステップＳ２１２）。以上によって、一連の動作は終了する。

なお、上記の摩耗の評価（図６）及びチッピングの評価（図７）の双方が実行される場合、これらは、順番に実行されてもよいし、又は、並列に実行されてもよい。また、上記の実施形態では、摩耗領域の幅Ｗが閾値以上である場合、又は、チッピングの大きさが中程度のサイズ以上である場合の少なくとも一方において、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断する。他の実施形態では、プロセッサ５２は、ある切れ刃の摩耗領域の幅Ｗが閾値以上であり、かつ、その切れ刃のチッピングの大きさが中程度のサイズ以上である場合にのみ、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断してもよい。すなわち、プロセッサ５２は、工具Ｔのある切れ刃が、摩耗の大きさが所定の閾値以上である状態、又は、チッピングの大きさが所定の閾値以上である状態、の少なくとも一方に該当する場合に、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断することができる。

以上のような実施形態に係る工具検査システム１００では、工具Ｔの画像が、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって、それぞれ工具Ｔの端面側（工具Ｔの端面の画像を撮影可能）及び工具Ｔの側面側（工具Ｔの側面の画像を撮影可能）から撮影可能である。上記のように、工具Ｔの摩耗及びチッピングは、工具Ｔの種類に応じて、工具Ｔの端面、側面又は双方に発生し得る。したがって、工具検査システム１００では、様々な種類の工具を１つの工具検査システムで効率的に評価することが可能である。

また、工具検査システム１００では、検査ステージ１は、工具Ｔの回転軸線Ｏｔに対して垂直な方向Ｄ３に移動するためのスライド機構１３を有しており、検査ステージ１は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３が工具Ｔと対向する第１の位置Ｐ１と、第１の位置から離間した第２の位置と、の間を移動するように構成されている。したがって、ロボットアーム７２は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３から離間した第２の位置において、検査ステージ１に対して工具Ｔを取り付けることができ、かつ、検査ステージ１から工具Ｔを取り外すことができる。よって、ロボットアーム７２及び工具Ｔが第１のカメラ２及び第２のカメラ３と接触することを防止することができる。

また、工具検査システム１００では、制御装置５は、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された複数の過去の画像を用いた機械学習の結果に基づいて、第１のカメラ２及び第２のカメラ３によって撮影された工具Ｔの新たな画像に対して画像処理を行うように構成されている。したがって、工具Ｔの摩耗及びチッピングが、機械学習に基づく画像処理によって検出される。よって、一定の基準（例えば、熟練オペレータの判断）に基づいて評価された複数の画像を機械学習に用いることによって、バラつきの少ない評価が実行可能である。

工具検査システムの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解するだろう。また、当業者であれば、上記の動作は、上記の順番で実施される必要はなく、矛盾が生じない限り、他の順番で実施可能であることを理解するだろう。

例えば、上記の実施形態では、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断された場合（図６のステップＳ１１０、図７のステップＳ２０８又はその双方において「ＹＥＳ」と判断された場合）、無人搬送車７０に対して工具Ｔを集積ステーション９０に運ぶように指令を送信している。他の実施形態では、代替的に又は付加的に、プロセッサ５２は、工具Ｔは刃具の交換が必要であると判断された場合、そのことをオペレータに報知してもよい。報知は、例えば、制御装置５の表示装置によって示されてもよいし、及び／又は、音声によって示されてもよい。

また、上記の実施形態では、工作機械６０で使用済の工具Ｔの摩耗及びチッピングが評価されている。しかしながら、評価される工具Ｔは、例えば、キャビネット８０に保管された新たに生産システム２００に導入される未使用の工具であってもよい。この場合、工具Ｔが初期不良を有するか否かを評価することができる。したがって、初期不良を有する工具Ｔが生産システム２００に導入されることを防止することができる。

１ 工具検査ステージ
２ 第１のカメラ
３ 第２のカメラ
５ 制御装置（工具評価部）
１３ スライド機構
６０ 工作機械
６１ 主軸
７０ 無人搬送車
７２ ロボットアーム
１００ 工具検査システム
Ａ 摩耗
Ｃ チッピング
Ｏｔ 工具の回転軸線
Ｔ 工具

Claims (3)

1. 工具を回転させて被加工物を加工する工作機械に格納される工具を評価する工具検査システムにおいて、
   工具を保持する工具検査ステージと、
   前記工具検査ステージに保持された前記工具の画像を、前記工具の端面側から撮影する第１のカメラと、
   前記工具検査ステージに保持された前記工具の画像を、前記工具の側面側から撮影する第２のカメラと、
   工具を保持するロボットアームを有し、工作機械から前記工具を前記工具検査ステージに搬送する無人搬送車と、
   前記第１のカメラ及び前記第２のカメラによって撮影された前記工具の画像に基づいて、前記工具の摩耗又はチッピングの少なくとも一方を評価する工具評価部と、
   を備えることを特徴とした工具検査システム。
2. 前記工具検査ステージは、前記工具の回転軸線に対して垂直な方向に移動するためのスライド機構を有し、
   前記工具検査ステージは、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが前記工具と対向する第１の位置と、前記第１の位置から離間した第２の位置と、の間を移動する、
   請求項１に記載の工具検査システム。
3. 前記工具評価部は、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラによって撮影された複数の過去の画像を用いた機械学習の結果に基づいて、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラによって撮影された前記工具の画像に対して画像処理を行う、請求項１に記載の工具検査システム。

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