JP2023084017A - Tool imaging device - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、加工装置による加工に利用される工具の加工面を撮像する工具撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a tool imaging device for imaging a machined surface of a tool used for machining by a machining apparatus.
加工装置に用いられる工具は、研削加工装置における回転砥石やワイヤソーにおけるダイヤモンドワイヤなど、多種多様である。加工装置による加工に際しては、そうした工具の加工面の状態により、ワークの加工面の仕上げ品質が左右される。 A wide variety of tools are used in processing apparatuses, such as rotating grindstones in grinding apparatuses and diamond wires in wire saws. During machining by a machining apparatus, the finish quality of the machined surface of the workpiece depends on the condition of the machined surface of the tool.
従来、工具の加工面の状態を判定する装置が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の装置では、カメラを装着した金属顕微鏡を用いて工具の加工面が撮像される。そして、その撮像データをもとに加工面の状態が判定される。
Conventionally, there has been proposed a device for determining the state of a machined surface of a tool (for example, Patent Document 1). In the apparatus described in
加工装置に用いられる工具のうち、回転砥石やダイヤモンドワイヤは、加工面がその移動方向(具体的には、回転砥石の回転方向、あるいはダイヤモンドワイヤの軸線方向)において長尺状をなしている。そうした長尺状の加工面の状態を判定するために、同加工面全体の撮像画像を取得する場合には、カメラによる加工面の撮像を次のように実行することが考えられる。すなわち、加工装置を作動させて加工面を移動させた状況下において、予め定められた撮像パターンで、カメラによる加工面の撮像を繰り返し実行する。これにより、予め想定した間隔で加工面の撮像画像を取得して、加工面の全体についての撮像画像を取得することが可能になる。 Among the tools used in the processing apparatus, the grindstone and the diamond wire have an elongated working surface in the moving direction (specifically, the rotation direction of the grindstone or the axial direction of the diamond wire). In order to determine the state of such a long machined surface, when acquiring a captured image of the entire machined surface, it is conceivable to image the machined surface with a camera as follows. That is, under the condition in which the processing device is operated to move the processing surface, the camera repeatedly captures images of the processing surface in accordance with a predetermined imaging pattern. Accordingly, it is possible to obtain captured images of the entire processed surface by acquiring captured images of the processed surface at intervals assumed in advance.
加工装置の作動中において工具の加工面は高速で移動するため、加工面の撮像に際して実際に撮像画像を取得するタイミングは、同加工面の移動速度のばらつきの影響を受けやすい。したがって、単に予め定めた撮像パターンでカメラによる加工面の撮像を実行したとしても、予め想定した移動位置の間隔で撮像画像を精度良く取得することは難しいと云える。 Since the machining surface of the tool moves at high speed during the operation of the machining apparatus, the timing of actually acquiring the captured image when imaging the machining surface is susceptible to variations in the movement speed of the machining surface. Therefore, even if the camera simply captures images of the machined surface using a predetermined image capturing pattern, it is difficult to obtain captured images with high accuracy at the intervals between the movement positions assumed in advance.
上記課題を解決するための工具撮像装置は、加工装置による加工に利用される工具であって、且つ、加工面が同加工面の移動方向に延びる長尺状をなす前記工具に適用され、前記加工面が移動している状態で同加工面の撮像を繰り返し実行する工具撮像装置において、前記加工面の前記移動方向における移動速度を検出する速度検出部と、前記速度検出部によって検出される前記移動速度に基づいて前記撮像を実行する実行時期についての目標値を設定する目標設定部と、前記目標値に基づき前記撮像を実行する撮像実行部と、を有する。 A tool imaging device for solving the above problems is applied to a tool that is used for processing by a processing device and has an elongated shape with a processing surface extending in a moving direction of the processing surface, In a tool imaging device that repeatedly captures images of a machined surface while the machined surface is moving, a speed detection unit that detects a moving speed of the machined surface in the moving direction, and the It has a target setting unit that sets a target value for execution timing for performing the imaging based on the movement speed, and an imaging execution unit that performs the imaging based on the target value.
上記構成によれば、そのときどきにおける工具の加工面の実際の移動速度に応じて、その後において加工面の撮像を実行するタイミング(具体的には、目標値)を設定することができる。そのため、加工面が移動している状態で同加工面の撮像を繰り返し実行するにあたり、実際に撮像される撮像部分の間隔を高い精度で定めることができる。これにより、工具の加工面の全体についての撮像画像を、予め想定した態様に合わせて高い精度で取得することができる。 According to the above configuration, it is possible to set the timing (specifically, the target value) for executing the imaging of the machined surface after that, depending on the actual moving speed of the machined surface of the tool at that time. Therefore, when repeatedly imaging the processed surface while the processed surface is moving, it is possible to determine the interval between the imaging portions that are actually imaged with high accuracy. As a result, it is possible to obtain a captured image of the entire machining surface of the tool with high accuracy in accordance with a presupposed mode.
本発明によれば、工具の加工面全体を撮像する際に撮像位置の間隔を高い精度で定めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when imaging the whole machining surface of a tool, the space|interval of an imaging position can be determined with high precision.
(第1実施形態)
以下、工具撮像装置の第1実施形態について、図1~図10を参照しつつ説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態の工具撮像装置20は、ワイヤソー10による加工に利用されるダイヤモンドワイヤ(以下、ワイヤ11)に適用される。
(First embodiment)
A first embodiment of the tool imaging device will be described below with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
<ワイヤソー10>
以下、加工装置としてのワイヤソー10について説明する。
ワイヤソー10は、上記ワイヤ11が巻き付けられる一対のリール12,13を有している。これらリール12,13は平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。またワイヤソー10は、一対の加工用ローラ14,15を有している。加工用ローラ14,15は、平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。加工用ローラ14,15の外周面には、多数の環状溝141,151(図2)が一定ピッチで形成されている。ワイヤソー10では、一本のワイヤ11が加工用ローラ14,15の環状溝141,151間に架設状態で周回されている。
<Wire saw 10>
The wire saw 10 as a processing device will be described below.
A
リール12には回転駆動部16が接続されている。回転駆動部16は、リール12を回転駆動するサーボモータ16Mと、同サーボモータ16Mの回転位相や回転速度を検出するためのエンコーダ16Eと、サーボモータ16Mの作動を制御するモータ制御装置16Cとを有している。リール13には回転駆動部17が接続されている。回転駆動部17は、リール13を回転駆動するサーボモータ17Mと、同サーボモータ17Mの回転位相や回転速度を検出するためのエンコーダ17Eと、サーボモータ17Mの作動を制御するモータ制御装置17Cとを有している。
A
ワイヤソー10によるワークW1の加工に際しては、回転駆動部16,17の作動制御を通じて、リール12,13が回転駆動される。これにより、リール12,13に巻き付けられているワイヤ11が、加工用ローラ14,15上に導かれるとともに、両加工用ローラ14,15間で周回走行するようになる。
When the work W1 is machined by the wire saw 10, the
ワイヤソー10は、ワークW1を着脱可能な状態で支持する支持部18を有している。支持部18は、加工用ローラ14,15間におけるワイヤ11の上方に配置されている。支持部18は、ワイヤ11に近づく方向(図1の下方)や同ワイヤ11から離間する方向(図1の上方)に移動可能な構造になっている。
The
ワイヤソー10は電子制御装置30を有している。電子制御装置30には回転駆動部16,17が接続されている。電子制御装置30はCPU31と、ROM32と、RAM33と、各種のプログラムやデータを記憶する記憶部34とを有している。記憶部34は、ハードディスクドライブやソリッドステートドライブ等の随時書き込み読み出しが可能な不揮発性メモリによって構成されている。電子制御装置30は、各種のプログラムやデータに基づいて各種の演算処理を実行するように構成されている。電子制御装置30は、その演算結果をもとに、回転駆動部16,17の作動制御を実行する。
The
本実施形態では、ワイヤ11の移動パターンが予め定められている。そして、この移動パターンを実現する態様で、回転駆動部16,17(詳しくは、サーボモータ16M,17M)の作動制御が実行される。
In this embodiment, the movement pattern of the
図3に、ワイヤソー10の作動時におけるワイヤ11の移動態様の一例を示す。
図3に示すように、ワイヤソー10は、以下に記載する[往動](時刻T11~T16)と[復動](時刻T16~T21)とを交互に繰り返すように動作(いわゆるトラバース動作)するようになっている。
FIG. 3 shows an example of how the
As shown in FIG. 3, the wire saw 10 operates (so-called traverse operation) so as to alternately repeat [forward movement] (time T11 to T16) and [backward movement] (time T16 to T21) described below. It's like
[往動]所定長さLGのワイヤ11がリール12から繰り出されるとともにリール13に巻き取られる。
[復動]所定長さLB(ただし、LG>LB)のワイヤ11がリール12に巻き取られるとともにリール13から繰り出される。
[Forward Movement] A
[Return] A
上記[往動]期間では、ワイヤ11は先ず、その加速期間(時刻T11~T13)において、同ワイヤ11を繰り出す方向(順方向)に加速される。そして、ワイヤ11が所定速度になると、その後の定速期間(時刻T13~T14)において同ワイヤ11の移動速度が所定速度一定に保たれる。その後の減速期間(時刻T14~T16)においてワイヤ11は減速されて一旦停止される。
In the [forward movement] period, the
上記[復動]期間では、ワイヤ11は先ず、その加速期間(時刻T16~T18)において、同ワイヤ11を巻き取る方向(逆方向)に加速される。そして、ワイヤ11が所定速度になると、その後の定速期間(時刻T18~T19)においてはワイヤ11の移動速度は所定速度一定に保たれる。その後の減速期間(時刻T19~T21)においてワイヤ11は減速されて一旦停止される。
In the [return] period, the
本実施形態では、こうしたワイヤソー10の作動が実現される実行プログラムが定められるとともに電子制御装置30の記憶部34に予め記憶されている。
図1に示すように、ワイヤソー10によるワークW1の加工は次のように実行される。先ず、回転駆動部16,17の作動制御を通じて、加工用ローラ14,15間においてワイヤ11が周回走行する状態にされる。その後、支持部18の下部にワークW1を支持させた状態で、図1中に白抜きの矢印で示すように同支持部18が下降される。これにより、ワークW1がワイヤ11に押し付けられるようになるため、同ワイヤ11によってワークW1が切断される。このときワイヤ11は、リール12から所定長さLGだけ繰り出された後に同リール12に所定長さLBだけ巻き取られるといったようにトラバース動作する。このトラバース動作を通じて、ワイヤ11によるワークW1の切断加工が進行される。
In this embodiment, an execution program that realizes the operation of the wire saw 10 is determined and stored in advance in the
As shown in FIG. 1, machining of a work W1 by the wire saw 10 is performed as follows. First, the
<工具撮像装置20>
次に、本実施形態の工具撮像装置20について説明する。
工具撮像装置20は、ワイヤ11の加工面40を撮像するための装置である。本実施形態では、撮像画像(詳しくは、後述する判定画像50)を入力データとして学習済みの学習器51を利用することで、加工面40の状態を判定する。
<
Next, the
The
<カメラ21>
工具撮像装置20は、ワイヤ11の加工面40を撮像する撮像部としてのカメラ21を有している。カメラ21は、リール12と加工用ローラ14との間に、その撮像部分がワイヤ11の加工面40に対向する状態で配置されている。カメラ21は前記電子制御装置30に接続されている。電子制御装置30により、カメラ21の作動制御が実行される。カメラ21によって撮像された画像は、電子制御装置30の記憶部34に記憶される。
<
The
<第1照明部25、第2照明部26>
工具撮像装置20は、ワイヤ11の加工面40を照らすための第1照明部25と第2照明部26とを有している。
<
The
第1照明部25は光源としての発光素子251を有している。本実施形態では、カメラ21によってワイヤ11の加工面40を撮像する際には、発光素子251に電力が供給されることで、同発光素子251が点灯および発光するようになっている。第1照明部25は、発光素子251からの出射光によって、ワイヤ11の加工面40における上記カメラ21によって撮像される側の面(以下、撮像対象面27)を照らすものである。第1照明部25は、加工面40におけるカメラ21によって撮像される部分を照らす態様で設けられている。本実施形態では、第1照明部25とカメラ21とが上記撮像対象面27に沿って並ぶ態様で設けられている。本実施形態では、詳しくは、第1照明部25とカメラ21との並び方向(図4の左右方向)がワイヤ11の軸線と略平行になっている。本実施形態では、図4中に矢印OP1で示す第1照明部25の光軸(詳しくは、発光素子251からの出射光の光軸)とワイヤ11の軸線とが斜めに交差する態様で、第1照明部25は取り付けられている。
The
第2照明部26は光源としての発光素子261を有している。本実施形態では、カメラ21によってワイヤ11の加工面40を撮像する際には、発光素子261に電力が供給されることで、同発光素子261が点灯および発光するようになっている。第2照明部26は、発光素子261からの出射光によって、ワイヤ11の加工面40における上記撮像対象面27の裏面28を照らすものである。第2照明部26は、カメラ21との間でワイヤ11が延びる態様で設けられている。これにより、第2照明部26とカメラ21との間をワイヤ11が移動するようになっている。本実施形態では、図4中に矢印OP2で示す第2照明部26の光軸(詳しくは、発光素子251からの出射光の光軸)とカメラ21の撮像方向(図4の上下方向)とが一致する態様で、第2照明部26が取り付けられている。また本実施形態では、第2照明部26の光軸とワイヤ11の軸線とが直交する態様で、第2照明部26は取り付けられている。
The
ここで、ワイヤ11の表面(詳しくは、砥粒41の表面)は、同ワイヤ11の使用による劣化に伴って略円弧面になることが多い。そのため、照明部によって加工面40(砥粒41の表面)の撮像対象面27を照らす場合に、ワイヤ11の軸線と直交する方向から照らす、いわゆる垂直落射を採用すると、次のような現象が生じるおそれがある。この場合には、照明部から加工面40に対して照射される照射光は、略円弧面をなす加工面40の表面で反射することで、その反射光の殆どが照明部から離間する方向に偏向されて拡散してしまう。これに対して、加工面40の表面で反射する反射光のうち、ワイヤ11の軸線方向と直交する方向に進む反射光は、高い光度を維持したままで照明部の側に戻るようになる。したがって、垂直落射を採用した場合には、照明部側に戻る反射光のコントラストが強くなりやすくなってしまう。これにより、カメラ21による加工面40(撮像対象面27)の撮像を、適切に実行できくなるおそれがある。
Here, the surface of the wire 11 (specifically, the surface of the abrasive grains 41) often becomes a substantially arcuate surface as the
この点、本実施形態では、カメラ21による加工面40の撮像に際して、第1照明部25によって加工面40の撮像対象面27を照らす場合に、発光素子251からの出射光がワイヤ11の軸線に対して斜め方向から照射される。これにより、ワイヤ11の軸線と直交する方向から加工面40を照らす場合と比較して、第1照明部25側に戻る反射光のコントラストを弱くすることができる。そのため、加工面40の状態を判定するうえで適当なコントラストになるように、同加工面40をカメラ21によって撮像することができる。
In this regard, in the present embodiment, when imaging the processed
しかも、本実施形態では、第2照明部26によって加工面40の裏面28が照らされる。これにより、ワイヤ11の外郭線が明確になるため、同ワイヤ11の幅方向の両側の形状(砥粒41の表面形状や、砥粒41の突出高さなど)が明確になる態様で、加工面40を撮像することができる。
Moreover, in this embodiment, the
このように、本実施形態によれば、カメラ21による加工面40の撮像に際して、同加工面40の全体(詳しくは、撮像対象面27およびその裏面28)を第1照明部25および第2照明部26によって適切に照らすことができる。そのため、カメラ21による加工面40の撮像を適切に実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, when imaging the processed
本実施形態では、カメラ21の作動制御は以下のように実行される。
本実施形態では、ワイヤ11の移動方向の切り替えに伴い同ワイヤ11の移動速度が低くなる低速期間TVL(図3の時刻T11~T12、T15~T17、T20~T21)であることを条件に、カメラ21による撮像が実行される。
In this embodiment, operation control of the
In the present embodiment, on the condition that it is the low speed period TVL (time T11 to T12, T15 to T17, T20 to T21 in FIG. 3) in which the moving speed of the
また本実施形態では、カメラ21による撮像が実行される度に、同撮像を実行した時期(実行時期TR)とワイヤ11の移動速度V1とに基づいて、次回のカメラ21による撮像の実行時期についての制御目標値(目標実行時期TET)が設定される。そして、目標実行時期TETになったタイミングで、カメラ21による撮像が実行される。
Further, in the present embodiment, every time an image is captured by the
図5に、カメラ21による撮像範囲(S1,S2,S3,S4)とワイヤ11の加工面40との関係を示す。図5に示すように、カメラ21による撮像画像(判定画像50)をもとに加工面40の全体を効率よく判定するうえでは、撮像されない部分や重複して撮像される部分が少なくなる撮像態様で、カメラ21による撮像が実行されることが好ましい。
FIG. 5 shows the relationship between the imaging range (S1, S2, S3, S4) of the
図5から明らかなように、そうした撮像態様を実現するためには、カメラ21による撮像範囲(S1,S2,S3,S4)の移動方向(図5の左右方向)における長さLSだけワイヤ11が移動する度に、カメラ21による撮像を実行すればよい。ここで、上記「長さLS」だけワイヤ11が移動するのに要する時間ΔT(=LS/V1)は、同「長さLS」とワイヤ11の移動速度V1とから求めることができる。そして、カメラ21による撮像を実行した時期(実行時期TR)から上記時間ΔTだけ進んだ時期を次回の撮像の実行時期(目標実行時期TET)に設定することで、上述した撮像態様でのカメラ21による撮像が実現される。
As is clear from FIG. 5, in order to realize such an imaging mode, the
本実施形態では、こうした実行時期TRと移動速度V1と目標実行時期TETとの関係が予め求められるとともに、目標実行時期TETの設定に利用する演算式として電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。そして、低速期間TVLにおいてカメラ21による撮像を実行する際には、同カメラ21による撮像の実行時期TRとワイヤ11の移動速度V1とに基づいて前記演算式から目標実行時期TETが設定される。
In this embodiment, the relationship between the execution time TR, the movement speed V1, and the target execution time TET is obtained in advance, and is stored in the
<電子制御装置30>
図1に示すように、電子制御装置30の記憶部34は、各種の実行プログラム52を記憶する記憶領域や、学習器51の機械学習に利用される教師データ53を記憶する記憶領域を有している。記憶部34は、学習済みの学習器51(詳しくは、機械学習の実行を通じて作成された学習データ)を記憶する記憶領域を有している。また記憶部34は、判定対象のワイヤ11の加工面40を撮像した画像(判定画像50)を記憶する記憶領域や、ワイヤ11の加工面40の状態を判定した結果を示す判定結果データ54を記憶する記憶領域を有している。
<
As shown in FIG. 1, the
電子制御装置30は、各種の演算結果をもとに、カメラ21による加工面40の撮像にかかる各種処理や、ワイヤ11の加工面40の状態の判定にかかる各種処理を実行する。本実施形態では、CPU31とROM32とRAM33とを有する制御部が、目標設定部および撮像実行部に相当する。
The
実行プログラム52は、カメラ21による撮像を実行させるための撮像プログラムを含んでいる。また、実行プログラム52は、学習器51の機械学習を実行させるとともに同機械学習の実行結果を示すデータである学習データを生成させるためのプログラムを含んでいる。さらに実行プログラム52は、ワイヤ11の加工面40の状態の判定にかかる処理(判定処理)を実行させるための判定プログラムを含んでいる。
The
教師データ53は、ワイヤ11の加工面40の状態を判定する能力を獲得するように、学習器51の機械学習を行うためのデータである。
<学習器51>
本実施形態では、学習器51として、敵対的生成ネットワーク(Generative Adversarial Networks:GAN)が採用されている。本実施形態では、記憶部34に記憶された教師データ53をもとに学習器51の機械学習が実行される。詳しくは、教師データ53を構成する複数の画像の一つを抽出するとともに同画像を入力データとして学習器51を機械学習させるといった学習処理が、教師データ53を構成する画像毎に繰り返し実行される。そして、機械学習の実行を通じて作成された学習データが記憶部34に記憶される。本実施形態では、こうした学習器51の機械学習にかかる一連の処理が自動的に実行されるように、実行プログラム52が構築されて記憶部34に記憶されている。
The
<
In this embodiment, as the
図6に概念的に示すように、学習器51の機械学習は、詳しくは、入力データと、同入力データをもとに学習器51によって生成される生成画像データとを同一の画像を示すデータ(画像A)にする態様で実行される。そして、学習済みの学習器51からは、入力データと生成画像データとの差分に相当する値(以下、生成誤差ΔP)が出力される。これにより、学習器51が適正に学習されている場合には、判定対象のワイヤ11(詳しくは、その加工面40)の状態を判定する判定処理が実行されると、学習器51から以下の値(生成誤差ΔP)が出力される。本実施形態では、生成誤差ΔPが判定画像50に対応する加工面40の状態の指標値に相当する。
As conceptually shown in FIG. 6, the machine learning of the
ここで、教師データ53(図1)を構成する画像を取得する場合には、カメラ21による加工面40の撮像が次のように実行される。この場合には、未使用の状態のワイヤ11が用意されるとともに、同ワイヤ11がワイヤソー10に取り付けられる。そして、ワークW1の加工を行わない態様で、ワイヤソー10が作動される。この状態で、カメラ21によるワイヤ11の加工面40の撮像が実行されるとともに、その撮像画像が上記教師データ53を構成する画像として電子制御装置30の記憶部34に記憶される。なお、教師データ53を構成する画像を取得する際には、本実施形態のワイヤソー10および工具撮像装置20を利用することの他、別途の装置を利用することも可能である。
Here, when acquiring an image that constitutes the teacher data 53 (FIG. 1), the image of the
また、判定画像50を取得する場合には、カメラ21による加工面40の撮像が次のように実行される。この場合には、ワークW1の加工を行うべくワイヤソー10を作動させた状態で、カメラ21によるワイヤ11の加工面40の撮像が実行されるとともに、その撮像画像が判定画像50として電子制御装置30の記憶部34に記憶される。
Further, when obtaining the
そのため、判定処理の実行に際して、判定対象のワイヤ11の加工面40が未使用の状態である場合には、入力データ(判定画像50)と学習器51によって生成される生成画像データとが略同一になる。したがって、この場合には学習器51から出力される生成誤差ΔPはごく小さい値(例えば「0」)になる。
Therefore, when the
その一方で、判定処理の実行に際して、ワイヤ11がある程度使用されて加工面40が劣化した状態になっている場合には、図7に概念的に示すように、入力データである判定画像50(画像B1)と生成画像データ(画像B2)とが一致しなくなる。この場合には、学習器51から出力される生成誤差ΔPは、入力データと生成画像データとの差分に応じた「正の値」になる。しかも、この場合には、実際の状態と未使用の状態との差が大きいときほど、入力データと生成画像データとの差分が大きくなるため、学習器51から出力される生成誤差ΔPも大きい値になる。したがって、学習器51を利用した判定処理では、生成誤差ΔPが大きい値であるときほどワイヤ11の加工面40の劣化が進んでいると判断することができる。
On the other hand, when the
<ワイヤ11の状態>
図5に示すように、ワイヤ11は、金属線からなる芯材の外面に複数の砥粒41が結合剤43によって固着された構造をなしている。ワイヤ11の加工面40は上記移動方向に延びる長尺状をなしている。ワイヤ11の使用に伴い、同ワイヤ11の加工面40の状態は、次のように変化する。
<State of
As shown in FIG. 5, the
図8(a)に示すように、未使用状態のワイヤ11は、砥粒41が摩耗していないため、同砥粒41の突端が尖った状態になっている。図8(b)に示すように、ワイヤ11の使用に伴って加工面40が劣化すると、砥粒41の突端が徐々に平坦になる。図8(c)に示すように、ワイヤ11の加工面40の劣化が進むと、同ワイヤ11における結合剤43の層からの砥粒41の突出量が小さくなる。さらにワイヤ11の加工面40の劣化が進むと、図8(d)に示すように、同ワイヤ11における結合剤43の層がひび割れてしまったり、図8(e)に示すように、結合剤43の層の一部が剥落してしまったりする。その他、ワイヤ11の使用に伴い、結合剤43の表面に削りカスが付着したり同結合剤43の表面が削られたりすることで、ワイヤ11の加工面40の最外周面において移動方向に延びる部分が現れたりもする。本実施形態では、ワイヤ11の使用に伴って同ワイヤ11の加工面40に現れる「特徴的な状態の部分」を捉えることで、同加工面40の状態の判定を行うことができる。
As shown in FIG. 8(a), in the
<統計的処理>
本実施形態では、ワイヤ11の加工面40を判定する際には、「生成誤差ΔP」に統計的処理を施すことによってワイヤ11の状態についての指標値が算出される。本実施形態では、上記指標値としては、予め定められた所定期間TJにおいて学習器51から出力されて電子制御装置30の記憶部34に記憶された「生成誤差ΔP」の中央値が算出される。そして、この指標値をもとにワイヤ11の加工面40の状態が判定される。上述したように「生成誤差ΔP」が大きい値であるときほど加工面40の劣化が進んでいると判断することができることから、上記中央値が大きい値であるときほどワイヤ11の劣化が進んでいると判断することができる。
<Statistical processing>
In the present embodiment, when determining the machined
上記所定期間TJとしては、所定長さLGだけワイヤ11を繰り出す[往動]期間と直後に所定長さLBだけワイヤ11を巻き取る[復動]期間とからなる同ワイヤ11の一往復期間が定められている。本実施形態では、この所定期間TJにおいて電子制御装置30の記憶部34に記憶された「生成誤差ΔP」が取り込まれるとともに、それら「生成誤差ΔP」に統計的処理が施されて、ワイヤ11の状態についての指標値(上記中央値)が算出される。
As the predetermined period TJ, one reciprocating period of the
こうした統計的処理を施すことで所定期間TJにおける「生成誤差ΔP」の出力傾向を把握することができるため、それら「生成誤差ΔP」をもとにワイヤ11の加工面40の状態を広範囲にわたって判定することができる。これにより、次の[誤判定1]および[誤判定2]のように、加工面40の一部の判定結果をもとに加工面40全体の状態が誤って判定されることを抑えることができる。[誤判定1]加工面40全体の劣化が進んでいるのにも関わらず、ごく一部において加工面40の劣化が進んでいないと判定されることで、加工面40の劣化が進んでいないと判定される。[誤判定2]加工面40全体の劣化が進んでいないのにも関わらず、ごく一部において加工面40の劣化が進んでいると判定されることで、加工面40の劣化が進んでいると判定される。
By performing such statistical processing, it is possible to grasp the output tendency of the "generation error ΔP" in the predetermined period TJ, so based on these "generation error ΔP", the state of the machined
<判定結果の反映>
本実施形態では、判定処理の判定結果(具体的には、上記中央値)は、ワイヤソー10(図1)の回転駆動部16,17の作動制御に反映される。具体的には、判定処理において算出される中央値が判定値以上であるときには、前記[往動]における「所定長さLG」に所定値αを加算した値(=LG+α)が、新たな所定長さLGとして定められる。一方、中央値が判定値未満であるときには、「所定長さLG」から所定値αを減算した値(=LG-α)が、新たな所定長さLGとして定められる。
<Reflection of judgment results>
In the present embodiment, the determination result (specifically, the median value) of the determination process is reflected in the operation control of the
ここで、中央値が大きい場合には、所定期間TJにおいて生成誤差ΔPが大きくなる傾向があることが分かるため、ワイヤ11の劣化が想定より進んでいると判断することができる。この場合には、想定よりも劣化した状態のワイヤ11によってワークW1の加工が実行されるため、ワークW1の加工精度の低下を招くおそれがある。
Here, when the median value is large, it can be seen that the generation error ΔP tends to increase during the predetermined period TJ, so it can be determined that the
本実施形態では、こうした場合には、[往動]における所定長さLGを大きくすることで、ワイヤ11の新規送り出し量、詳しくは[往動]における所定長さLGから[復動]における所定長さLBを減算した量(=LG-LB)が大きくされる。そのため、ワイヤ11における上記ワークW1の加工に供されている部分が更新されるようになる更新時間が短くなるため、ワイヤ11の劣化が想定よりも進んだ状況になることが抑えられる。これにより、ワイヤソー10によるワークW1の加工精度を高い水準で保つことができる。
In this embodiment, in such a case, by increasing the predetermined length LG in [forward movement], the new feed amount of the
一方、中央値が小さい場合には、所定期間TJにおいて生成誤差ΔPが小さくなる傾向があることが分かるため、ワイヤ11の劣化が想定より進んでいないと判断することができる。この場合には、ワークW1の加工精度を高く保つことができるものの、ワイヤ11が未だ使用可能な状態であるのにも関わらず更新されてしまっている可能性がある。本実施形態では、こうした場合には、[往動]における所定長さLGを小さくすることで、ワイヤ11の新規送り出し量が小さくされる。これにより、上記更新時間を長くすることができるため、ワイヤ11の使用期間を伸ばすことができる。
On the other hand, when the median value is small, it can be seen that the generation error ΔP tends to be small during the predetermined period TJ, so it can be determined that the deterioration of the
本実施形態では、発明者等による各種の実験やシミュレーションの結果から、ワークW1の加工精度を高い水準で保ちつつワイヤ11の長寿命化が図られるようになる上記判定値や所定値αが予め求められている。そして、これら判定値や所定値αは、ワイヤソー10を作動させるための実行プログラムに組み込まれるとともに電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。
In the present embodiment, from the results of various experiments and simulations by the inventors, etc., the judgment value and the predetermined value α are set in advance so that the life of the
<カメラ制御処理>
以下、カメラ21の作動制御にかかる処理(カメラ制御処理)について具体的に説明する。図9はカメラ制御処理の実行手順を示している。同図9のフローチャートに示される一連の処理は、所定時間周期毎の処理として、電子制御装置30によって実行される。
<Camera control processing>
Processing (camera control processing) related to operation control of the
図9に示すように、この処理では先ず、ワイヤソー10の作動期間が前記低速期間TVL(図3参照)であるか否かが判断される(ステップS11)。そして、前記低速期間TVLではない場合には(ステップS11:NO)、以下の処理(ステップS12~ステップS15の処理)を実行することなく、本処理は終了される。 As shown in FIG. 9, in this process, first, it is determined whether or not the operation period of the wire saw 10 is the low speed period TVL (see FIG. 3) (step S11). Then, if it is not the low speed period TVL (step S11: NO), this process is terminated without executing the following processes (processes of steps S12 to S15).
ワイヤソー10の作動期間が前記低速期間TVLである場合には(ステップS11:YES)、目標実行時期TETになったか否かが判断される(ステップS12)。なお、本実施形態では、低速期間TVLになったときには、このときの時刻が目標実行時期TETに設定される。そして、目標実行時期TETになっていない場合には(ステップS12:NO)、以下の処理(ステップS13~ステップS15の処理)を実行することなく、本処理は終了される。 When the operation period of the wire saw 10 is the low speed period TVL (step S11: YES), it is determined whether or not the target execution time TET has come (step S12). In the present embodiment, when the low speed period TVL is reached, the time at this time is set as the target execution time TET. Then, if the target execution time TET has not yet reached (step S12: NO), this process ends without executing the following processes (processes of steps S13 to S15).
その後において目標実行時期TETになると(ステップS12:YES)、カメラ21による加工面40の撮像が実行される(ステップS13)。また、このときのワイヤ11の移動速度V1が検出される(ステップS14)。本実施形態では、回転駆動部16がエンコーダ16Eの出力信号をもとにサーボモータ16Mの回転速度VMを算出している。ステップS14の処理では、上記回転速度VMが、ワイヤ11の移動速度V1として電子制御装置30に取り込まれる。本実施形態では、回転駆動部16が速度検出部に相当する。
After that, when the target execution time TET comes (step S12: YES), the image of the
そして、ワイヤ11の移動速度V1と、今回の撮像の実行時期TR(詳しくは、目標実行時期TET)とに基づいて、前記演算式から、新たな目標実行時期TETが設定される(ステップS15)。この後においては、新たに設定された目標実行時期TETをもとに、本処理は実行される。このようにして目標実行時期TETが設定された後、本処理は終了される。
Then, based on the movement speed V1 of the
このように上記カメラ制御処理では、カメラ21による撮像を実行するとともに、その撮像に合わせて新たな目標実行時期TETを設定するといった処理が繰り返し実行される。本実施形態では、カメラ制御処理を通じて取得された撮像画像が、教師データ53を構成する画像や判定画像50として用いられる。
As described above, in the camera control process, a process of capturing an image by the
<作動制御処理>
次に、ワイヤソー10の作動にかかる各種処理(作動制御処理)について具体的に説明する。図10は作動制御処理の実行手順を示している。同図10のフローチャートに示される一連の処理は、回転駆動部16,17の作動制御およびカメラ21の作動制御の実行中であることを条件に、所定時間期毎の処理として、電子制御装置30によって実行される。
<Operation control processing>
Next, various processing (operation control processing) relating to the operation of the wire saw 10 will be specifically described. FIG. 10 shows the execution procedure of the operation control process. The series of processes shown in the flowchart of FIG. 10 is performed by the
図10に示すように、この処理では先ず、カメラ制御処理を通じて判定画像50が取得されたか否かが判断される(ステップS21)。判定画像50が新たに取得されていないと判断される場合には(ステップS21:NO)、以下の処理(ステップS22~ステップS26の処理)を実行することなく、本処理は終了される。
As shown in FIG. 10, in this process, first, it is determined whether or not the
その後において本処理が繰り返し実行されて、判定画像50が新たに取得されると(ステップS21:YES)、この判定画像50を入力データとして、学習済みの学習器51から、生成誤差ΔPが出力される(ステップS22)。そして、この生成誤差ΔPは電子制御装置30の記憶部34に記憶される(ステップS23)。
After that, when this process is repeatedly executed and a
その後、所定期間TJにわたり生成誤差ΔPが記憶されたか否かが判断される(ステップS24)。生成誤差ΔPを記憶した期間が所定期間TJに至っていないと判断される場合には(ステップS24:NO)、以下の処理(ステップS25およびステップS26の処理)を実行することなく、本処理は終了される。 Thereafter, it is determined whether or not the generated error ΔP has been stored for a predetermined period of time TJ (step S24). If it is determined that the period during which the generation error ΔP is stored has not reached the predetermined period TJ (step S24: NO), the process ends without executing the following processes (steps S25 and S26). be done.
その後において本処理が繰り返し実行されて、所定期間TJにわたり生成誤差ΔPが記憶されたと判断されると(ステップS24:YES)、ワイヤ11の状態についての指標値(前記中央値)が算出される(ステップS25)。ステップS25の処理では、所定期間TJにおいて記憶された生成誤差ΔPに統計的処理を施すことで、上記指標値として、それら生成誤差ΔPの中央値が算出される。
After that, this process is repeatedly executed, and when it is determined that the generation error ΔP has been stored for the predetermined period TJ (step S24: YES), the index value (the median value) for the state of the
そして、ワイヤ11の状態の指標値(前記中央値)に基づいて、前記[往動]における所定長さLGが補正される(ステップS26)。これにより、以後においては、ステップS26の処理で補正された所定長さLGをもとに、回転駆動部16,17の作動制御が実行される。このようにして所定長さLGが補正された後、本処理は終了される。
Then, based on the index value (the median value) of the state of the
<作用効果>
本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られるようになる。
(1-1)ワイヤ11の移動速度V1が検出されるとともに、同移動速度V1に基づいて次回の撮像の実行時期についての目標実行時期TETが設定される。そして、この目標実行時期TETに基づいてカメラ21による撮像が実行される。
<Effect>
According to this embodiment, the effects described below can be obtained.
(1-1) A moving speed V1 of the
本実施形態によれば、そのときどきにおけるワイヤ11の実際の移動速度V1に応じて、その後において加工面40の撮像を実行するタイミング(具体的には、目標実行時期TET)を設定することができる。そのため、加工面40が移動している状態で同加工面40の撮像を繰り返し実行するにあたり、実際に撮像される撮像部分の間隔を高い精度で定めることができる。これにより、ワイヤ11の加工面40の全体についての撮像画像を、予め想定した態様に合わせて高い精度で取得することができる。具体的には、カメラ21によって撮像されない部分や重複して撮像される部分が少なくなる態様で、ワイヤ11の加工面40の全体についての撮像画像を取得することができる。
According to the present embodiment, it is possible to set the timing (specifically, the target execution time TET) for executing the imaging of the machined
(1-2)ワイヤソー10は、ワイヤ11を軸線方向において往復移動させた状態で、同ワイヤ11による加工を実行する。カメラ21による撮像は、ワイヤ11の移動方向の切り替えに伴い同ワイヤ11の移動速度V1が低くなる低速期間TVLに限り実行される。
(1-2) The wire saw 10 performs machining with the
ここで、高速で移動している工具の加工面を撮像する場合には、高速での撮像が可能な高価なカメラを採用する必要がある。本実施形態の工具撮像装置20は、工具としてのワイヤ11が高速で移動するタイプの加工装置であるワイヤソー10に適用される。とはいえ、工具撮像装置20では、ワイヤ11の移動速度V1が低くなる低速期間TVLに限って同ワイヤ11の加工面40の撮像が実行される。そのため、高速での撮像に対応していない比較的安価なカメラ21を採用することができる。これにより、工具撮像装置20を安価に構成することができる。
Here, when capturing images of the machining surface of a tool that is moving at high speed, it is necessary to employ an expensive camera capable of capturing images at high speed. A
上記低速期間TVLは、ワイヤ11の移動速度V1が加速している期間(図3の時刻T11~T12、T16~T17)と、ワイヤ11の移動速度V1が減速している期間(同時刻T15~T16、T20~T21)とによって構成されている。この低速期間TVLは、ワイヤ11の移動方向が切り替えられる期間であるため、同ワイヤ11の移動速度V1が大きく変化する期間であると云える。本実施形態によれば、こうした低速期間TVLにおいて、ワイヤ11の移動速度V1の実際の変化に合わせて同ワイヤ11の加工面40の撮像を実行するタイミングを精度良く設定することができる。これにより、高い位置精度で撮像画像を取得することができる。
The low speed period TVL includes a period during which the moving speed V1 of the
(第2実施形態)
以下、工具撮像装置の第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に、図11および図12を参照しつつ説明する。なお以下では、第1実施形態と同一機能の構成には同一の符号を付して示し、それら構成についての重複する説明は省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the tool imaging device will be described below with reference to FIGS. 11 and 12, focusing on differences from the first embodiment. In the following description, configurations having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions of these configurations are omitted.
本実施形態と第1実施形態とはカメラ21の作動制御の実行態様のみが異なる。
<カメラ21の作動制御>
以下、本実施形態におけるカメラ21の作動制御の実行態様について説明する。
The present embodiment differs from the first embodiment only in the manner in which the operation control of the
<Operation Control of
Hereinafter, an execution mode of operation control of the
本実施形態では、第1実行時期TR1において撮像される第1撮像画像P1の一部と第1実行時期TR1の直後の第2実行時期TR2において撮像される第2撮像画像P2の一部とが重複する態様で、各実行時期における目標実行時期TETが設定される。 In the present embodiment, part of the first captured image P1 captured at the first execution time TR1 and part of the second captured image P2 captured at the second execution time TR2 immediately after the first execution time TR1 are A target execution time TET is set for each execution time in an overlapping manner.
図11は、本実施形態にかかるカメラ制御処理の実行手順を示している。同図11のフローチャートに示される一連の処理は、所定時間周期毎の処理として、電子制御装置30によって実行される。
FIG. 11 shows the execution procedure of camera control processing according to this embodiment. A series of processes shown in the flowchart of FIG. 11 are executed by the
図11に示すように、本処理では、ワイヤソー10の作動期間が前記低速期間TVLになるとともに(ステップS11:YES)、目標実行時期TETになると(ステップS12:YES)、カメラ21による加工面40の撮像が実行される(ステップS13)。
As shown in FIG. 11, in this process, when the operation period of the wire saw 10 reaches the low speed period TVL (step S11: YES) and the target execution time TET (step S12: YES), the
また、前回の実行時期(以下、第1実行時期TR1)に撮像された第1撮像画像P1と今回の実行時期(以下、第2実行時期TR2)に撮像された第2撮像画像P2とに基づいて、ワイヤ11の移動速度V2が検出される(ステップS31およびステップS32)。
Based on the first captured image P1 captured at the previous execution time (hereinafter referred to as the first execution time TR1) and the second captured image P2 captured at the current execution time (hereinafter referred to as the second execution time TR2) Then, the moving speed V2 of the
具体的には、第1撮像画像P1および第2撮像画像P2が読み込まれるとともに、それら画像P1,P2に画像処理を施すことにより、各画像P1,P2における重複部分PDが特定される(ステップS31)。その後、第1撮像画像P1における重複部分PDの位置と第2撮像画像P2における重複部分PDの位置との関係に基づいて、ワイヤ11の移動速度V2が検出される(ステップS32)。
Specifically, the first picked-up image P1 and the second picked-up image P2 are read, and by performing image processing on the images P1 and P2, the overlapping portion PD in each of the images P1 and P2 is specified (step S31). ). After that, the moving speed V2 of the
図12に、第1撮像画像P1における重複部分PDの位置と第2撮像画像P2における重複部分PDの位置との関係を示す。図12から明らかなように、第1撮像画像P1と第2撮像画像P2との間における上記重複部分PDの位置のずれ量を、第1実行時期TR1から第2実行時期TR2までのワイヤ11の移動距離LDとすることができる。また、第1実行時期TR1と第2実行時期TR2との時間差を、ワイヤ11が第1撮像画像P1に対応する位置から第2撮像画像P2に対応する位置までの移動に要した移動時間TDとすることができる。さらには、そうしたワイヤ11の移動距離LDおよび移動時間TDを利用することで、第1実行時期TR1から第2実行時期TR2までの期間におけるワイヤ11の移動速度V2(=LD/TD)を求めることができる。本実施形態では、こうした考えのもとに第1撮像画像P1および第2撮像画像P2からワイヤ11の移動速度V2を検出するための検出プログラムが予め構築されて、電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。なお本実施形態では、電子制御装置30(図1参照)における前記CPU31とROM32とRAM33とを有する制御部が、重複部分PDを特定する重複特定部および速度検出部に相当する。
FIG. 12 shows the relationship between the position of the overlapping portion PD in the first captured image P1 and the position of the overlapping portion PD in the second captured image P2. As is clear from FIG. 12, the displacement amount of the overlapping portion PD between the first captured image P1 and the second captured image P2 is the
図11に示すように、このようにしてワイヤ11の移動速度V2が検出された後、同移動速度V2と今回の実行時期である第2実行時期TR2とに基づいて、次回の撮像の実行時期についての制御目標値(目標実行時期TET)が設定される(ステップS33)。この後においては、新たに設定された目標実行時期TETをもとに、本処理は実行される。このようにして目標実行時期TETが設定された後、本処理は終了される。
As shown in FIG. 11, after the moving speed V2 of the
ステップS33の処理では、今回撮像された第2撮像画像P2の一部と次回撮像される撮像画像(以下第3撮像画像P3)の一部(例えば1/4程度)とが重複する態様で、目標実行時期TETが設定される。本実施形態では、そうした第2実行時期TR2と移動速度V2と目標実行時期TETとの関係が予め求められるとともに、目標実行時期TETの設定に利用する演算式として電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。そして、ステップS33の処理では、移動速度V2および第2実行時期TR2に基づいて前記演算式から目標実行時期TETが設定される。
In the process of step S33, a part of the second captured image P2 captured this time and a part (for example, about 1/4) of the captured image (hereinafter referred to as the third captured image P3) to be captured next time overlap, A target execution time TET is set. In this embodiment, the relationship between the second execution time TR2, the moving speed V2, and the target execution time TET is obtained in advance, and stored in the
本実施形態にかかるカメラ制御処理では、カメラ21による撮像を実行するとともに、その撮像に合わせて新たな目標実行時期TETを設定するといった処理が繰り返し実行される。本実施形態では、カメラ制御処理を通じて取得された撮像画像は、教師データ53を構成する画像や判定画像50として用いられる。
In the camera control process according to the present embodiment, a process of capturing an image by the
<効果>
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(2-1)第1実行時期TR1において撮像される第1撮像画像P1の一部と第1実行時期TR1の直後の第2実行時期TR2において撮像される第2撮像画像P2の一部とが重複する態様で、各実行時期における目標実行時期TETが設定される。本実施形態によれば、第1撮像画像P1における重複部分PDの位置と第2撮像画像P2における重複部分PDの位置との関係に基づいて、ワイヤ11の移動速度V2を検出することができる。
<effect>
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(2-1) Part of the first captured image P1 captured at the first execution time TR1 and part of the second captured image P2 captured at the second execution time TR2 immediately after the first execution time TR1 A target execution time TET is set for each execution time in an overlapping manner. According to this embodiment, the moving speed V2 of the
(2-2)本実施形態によれば、先の(1-1)および(1-2)に記載の効果と同様の効果が得られる。
(第3実施形態)
以下、工具撮像装置の第3実施形態について、第1実施形態および第2実施形態との相違点を中心に、図13および図14を参照しつつ説明する。なお以下では、第1実施形態および第2実施形態と同一機能の構成には同一の符号を付して示し、それら構成についての重複する説明は省略する。
(2-2) According to the present embodiment, effects similar to those described in (1-1) and (1-2) above can be obtained.
(Third embodiment)
A third embodiment of the tool imaging device will be described below with reference to FIGS. 13 and 14, focusing on differences from the first and second embodiments. In the following, configurations having the same functions as those of the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions of these configurations are omitted.
本実施形態と第1実施形態および第2実施形態とは、カメラ21の作動制御の実行態様のみが異なる。
<カメラ21の作動制御>
以下、本実施形態におけるカメラ21の作動制御の実行態様について説明する。
The present embodiment differs from the first and second embodiments only in the manner in which operation control of the
<Operation Control of
Hereinafter, an execution mode of operation control of the
図13に示すように、本実施形態では、カメラ21によって撮像されない部分や重複して撮像される部分が少なくなる態様で、同カメラ21による撮像を実行する各実行時期についての制御目標値(目標実行時期TET)が設定される。 As shown in FIG. 13, in the present embodiment, the control target value (target execution time TET) is set.
また本実施形態では、ワイヤ11の加工面40の繰り返しの使用に際して、ワイヤ11が同一の移動位置になったタイミングでカメラ21による撮像が実行される態様で、各実行時期における目標実行時期TETが設定される。
Further, in this embodiment, when the machined
図13(a)はワイヤ11の加工面40のN回目の使用時におけるカメラ21の撮像範囲(S1~S4)を示している。また図13(b)は同[N+1]回目の使用時におけるカメラ21の撮像範囲を示し、図13(c)は[N+M]回目の使用時におけるカメラ21の撮像範囲を示している。
FIG. 13(a) shows the imaging range (S1 to S4) of the
本実施形態によれば、図13(a)~図13(c)に示すように、ワイヤ11の加工面40の同一部分の繰り返しの使用に際して、その使用の度に、同一部分の撮像画像(判定画像50)を取得することができる。これにより、ワイヤ11の加工面40の同一部分について、繰り返しの使用に伴う状態変化が現れるようになる複数枚の判定画像50を取得することができる。
According to the present embodiment, as shown in FIGS. 13(a) to 13(c), when the same portion of the
図14は、本実施形態にかかるカメラ制御処理の実行手順を示している。図14のフローチャートに示される一連の処理は、所定時間周期毎の処理として、電子制御装置30によって実行される。
FIG. 14 shows the execution procedure of camera control processing according to this embodiment. A series of processes shown in the flowchart of FIG. 14 are executed by the
図14に示すように、本処理では、ワイヤソー10の作動期間が前記低速期間TVLになるとともに(ステップS11:YES)、目標実行時期TETになると(ステップS12:YES)、カメラ21による加工面40の撮像が実行される(ステップS13)。
As shown in FIG. 14, in this process, when the operation period of the wire saw 10 reaches the low speed period TVL (step S11: YES) and reaches the target execution time TET (step S12: YES), the
その後、ワイヤ11の移動速度V3と同ワイヤ11の移動位置PRとが検出される(ステップS41)。本実施形態では、回転駆動部16がエンコーダ16Eの出力信号をもとにサーボモータ16Mの回転速度VMと回転位相PMとを算出している。ステップS41の処理では、上記回転速度VMがワイヤ11の移動速度V3として電子制御装置30に取り込まれるとともに、上記回転位相PMがワイヤ11の移動位置PRとして電子制御装置30に取り込まれる。本実施形態では、エンコーダ16Eが、加工面40の前記移動方向における移動位置を検出する位置検出部に相当する。
Thereafter, the moving speed V3 of the
また本処理では、次回の撮像を実行するワイヤ11の移動位置についての制御目標値(目標実行位置TEP)が読み込まれる(ステップS42)。本実施形態では、カメラ21による所定の位置間隔での撮像が実行される。そして、各撮像を実行するワイヤ11の移動位置についての制御目標値(目標実行位置TEP)が予め設定されて、電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。ステップS42の処理では、記憶部34の記憶データから都度、次回の撮像を実行するワイヤ11の移動位置についての目標実行位置TEPが読み込まれる。
Also, in this process, a control target value (target execution position TEP) for the movement position of the
そして、移動速度V3、移動位置PR、および目標実行位置TEPに基づいて、目標実行時期TETが設定される(ステップS43)。この後においては、新たに設定された目標実行時期TETをもとに、本処理は実行される。このようにして目標実行時期TETが設定された後、本処理は終了される。 Then, the target execution time TET is set based on the movement speed V3, the movement position PR, and the target execution position TEP (step S43). After this, this process is executed based on the newly set target execution time TET. After the target execution time TET is set in this way, this process is terminated.
ここで、移動位置PRと目標実行位置TEPとの距離は、ワイヤ11の移動位置が移動位置PRから目標実行位置TEPになるまでの同ワイヤ11の移動距離LDとすることができる。また、そうしたワイヤ11の移動距離LDおよび上記移動速度V3を利用することで、ワイヤ11の移動位置が移動位置PRから目標実行位置TEPになるまでの移動時間TD(=LD/V3)を求めることができる。そして、上記移動時間TDが経過したタイミングを目標実行時期TETに設定することで、目標実行位置TEPでのカメラ21による撮像を実現することができる。本実施形態では、こうした考えのもとに、移動速度V3、移動位置PR、および目標実行位置TEPに基づき目標実行時期TETを設定するための設定プログラムが予め構築されて、電子制御装置30の記憶部34に記憶されている。
Here, the distance between the movement position PR and the target execution position TEP can be the movement distance LD of the
<効果>
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(3-1)ワイヤ11の加工面40の同一部分の繰り返しの使用に際して、その使用の度に、同一部分の撮像画像(判定画像50)を取得することができる。これにより、加工面40の同一部分について、繰り返しの使用に伴う状態変化が現れるようになる複数枚の判定画像50を取得することができる。
<effect>
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(3-1) When the same portion of the machined
(3-2)本実施形態によれば、先の(1-1)および(1-2)に記載の効果と同様の効果が得られる。
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(3-2) According to the present embodiment, effects similar to those described in (1-1) and (1-2) above can be obtained.
(Other embodiments)
It should be noted that each of the above-described embodiments can be implemented with the following modifications. Each of the above-described embodiments and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・第1実施形態において、ワイヤ11の移動速度V1を検出するタイミングや、次回の撮像の実行時期についての目標実行時期TETを設定するタイミングは、目標実行時期TETの設定が次回の撮像実行に間に合うのであれば、任意に変更することができる。例えば、カメラ21による撮像が実行されてから所定時間が経過したタイミングで、ワイヤ11の移動速度V1を検出する処理と、次回の撮像の実行時期についての目標実行時期TETを設定する処理とを実行するようにしてもよい。
In the first embodiment, the timing of detecting the moving speed V1 of the
・第2実施形態において、第1撮像画像P1の一部と第2撮像画像P2の一部とが重複する態様でのカメラ21による撮像を、毎回実行することに代えて、1回置きに実行したり2回置きに実行したりするなど、所定の間隔を置いて実行するようにしてもよい。
- In the second embodiment, the
・第3実施形態において、ワイヤ11の加工面40の繰り返しの使用に際して、ワイヤ11が同一の移動位置になったタイミングでカメラ21による撮像が実行されるのであれば、目標実行時期TETを設定する処理の実行態様は、任意に変更することができる。例えば、今回のカメラ21による撮像についての目標実行位置TEPと実際の実行位置(移動位置PR)との偏差に応じて、次回のカメラ21による撮像の実行時期(目標実行時期TET)をフィードバック制御するようにしてもよい。
In the third embodiment, when the
・第1実施形態または第3実施形態において、カメラ21によって撮像されない部分が一定量だけ設定される撮像態様で、同カメラ21による撮像を実行するようにしてもよい。
- In the first embodiment or the third embodiment, the imaging by the
・各実施形態において、ワイヤ11の加工面40を撮像するカメラ21を複数設けるようにしてもよい。この場合、複数のカメラによって撮像される複数の撮像部分がワイヤ11の移動方向において順に並ぶ態様で、それらカメラについての目標実行時期TETを各別に設定すればよい。上記構成によれば、複数のカメラによって分担するかたちで加工面40の全体を撮像することができるため、カメラが一つのみ設けられる装置と比較して、各カメラによる撮像の実行間隔を長くすることができる。これにより、個々のカメラとして、高速での撮像に対応していない比較的安価なものを採用することができる。
- In each embodiment, a plurality of
図15に、そうした工具撮像装置の一例を示す。図15に示すように、本例の工具撮像装置は、2つのカメラ21A,21Bを有している。カメラ21A,21Bは、リール12と加工用ローラ14との間に、その撮像部分がワイヤ11の加工面40に対向する状態であり、且つ同ワイヤ11の移動方向において並んだ状態で配置されている。カメラ21A,21Bは前記電子制御装置30に接続されている。電子制御装置30により、カメラ21A,21Bの作動制御が実行される。カメラ21A,21Bによって撮像された画像は、電子制御装置30の記憶部34に記憶される。カメラ21A,21Bの作動制御では、一方のカメラ21Aによって撮像される撮像部分と他方のカメラ21Bによって撮像される撮像部分とが上記移動方向において交互に並ぶ態様で、各カメラ21A,21Bについての目標実行時期TETが各別に設定される。
FIG. 15 shows an example of such a tool imaging device. As shown in FIG. 15, the tool imaging device of this example has two
上記装置では、第1実行時期においてカメラ21Aによって撮像される第1撮像画像の一部と第1実行時期の後の第2実行時期においてカメラ21Bによって撮像される第2撮像画像の一部とが重複する態様で、カメラ21A,21Bによる撮像を実行してもよい。同構成によれば、第1撮像画像および第2撮像画像に画像処理を施すことにより、第1撮像画像および第2撮像画像における重複部分PDを特定することができる。そして、第1撮像画像における重複部分PDの位置と第2撮像画像における重複部分PDの位置との関係に基づいて、ワイヤ11の移動速度を検出することができる。
In the above device, part of the first captured image captured by the
また、複数のカメラ21を設ける場合には、それらカメラ21について各別に、第1照明部25および第2照明部26を設けることが好ましい。図15に示す例では、一方のカメラ21Aに対応して第1照明部25Aおよび第2照明部26Aが設けられるとともに、他方のカメラ21Bに対応して第1照明部25Bおよび第2照明部26Bが設けられている。
Also, when a plurality of
・各実施形態において、第2照明部26の光軸とワイヤ11の軸線とが直交する構造を採用することに限らず、第2照明部26の光軸とワイヤ11の軸線とのなす角度が直角から若干傾いた角度になる構造を採用することができる。その他、第2照明部26の光軸とワイヤ11の軸線とが捻れの位置になる構造を採用することなども可能である。
- In each embodiment, the structure in which the optical axis of the
・各実施形態において、第1照明部25の光軸とワイヤ11の軸線とが交差する構造を採用することに限らず、第1照明部25の光軸とワイヤ11の軸線とが捻れの位置になる構造を採用することなども可能である。
- In each embodiment, the position where the optical axis of the
・各実施形態において、1つのカメラ21に対して、複数の第1照明部25を設けるようにしてもよい。同構成によれば、それら第1照明部25により、ワイヤ11の加工面40の撮像対象面27を複数の方向から偏りを抑えつつ照らすことができる。
- In each embodiment, a plurality of
・各実施形態において、カメラ21による加工面40の撮像を適正に実行することができるのであれば、第1照明部25や第2照明部26を省略してもよい。
・各実施形態において、前記所定期間TJとしては、ワイヤ11の一往復期間を定めることに限らず、任意の期間を設定することができる。所定期間TJとしては、例えばワイヤ11の[往動]と[復動]とが共に複数回実行される複数回往復期間を定めることができる。その他、所定期間TJとして、ワイヤ11が一回[往動]する期間を設定したり、ワイヤ11が一回[復動]する期間を設定したりすること等も可能である。
- In each embodiment, the
- In each embodiment, the predetermined period TJ is not limited to one reciprocation period of the
・各実施形態において、カメラ21による加工面40の撮像を実行するタイミングは任意に設定することができる。例えば定速期間(図3の時刻T13~T14、T18~T19)において、カメラ21による撮像を実行するようにしてもよい。その他、ワイヤ11が[往動]する期間においてのみカメラ21による撮像を実行したり、ワイヤ11が[復動]する期間においてのみカメラ21による撮像を実行したりすることなども可能である。なお、カメラ21による撮像の実行態様に合わせて、前記所定期間TJは任意に設定することができる。
- In each embodiment, the timing at which the
・各実施形態において、所定期間TJにおいて記憶された生成誤差ΔPに施す統計的処理としては、中央値を算出する処理を採用することの他、平均値を算出する処理を採用したり、最頻値を算出する処理を採用したりすることができる。所定期間TJにおいて記憶された生成誤差ΔPの傾向が適度に表れる値を算出することができるのであれば、統計的処理として任意の処理を採用することができる。 - In each embodiment, as the statistical processing to be applied to the generation error ΔP stored in the predetermined period TJ, in addition to adopting the processing of calculating the median value, the processing of calculating the average value, the most frequent A process of calculating the value can be adopted. Arbitrary processing can be adopted as the statistical processing as long as it is possible to calculate a value that moderately represents the tendency of the generation error ΔP stored during the predetermined period TJ.
・各実施形態において、判定処理の判定結果(具体的には、中央値)を、回転駆動部16,17の作動制御に反映する反映態様は、以下の[反映態様1]や[反映態様2]に一例を記載するように、任意に変更することができる。
In each embodiment, the reflection mode of reflecting the determination result (specifically, the median value) of the determination process in the operation control of the
[反映態様1]統計的処理において算出された中央値と前記[往動]における「所定長さLG」とに基づいて、予め設定されている関係(関係式または演算マップ)から、新たな「所定長さLG」を算出する。 [Reflection mode 1] A new " Predetermined length LG" is calculated.
[反映態様2]判定処理において算出される中央値が判定値以上であるときには、前記[復動]における「所定長さLB」から所定値βを減算した値(=LB-β)を、新たな所定長さLBとして定める。一方、中央値が判定値未満であるときには、「所定長さLB」に所定値βを加算した値(=LB+β)を、新たな所定長さLBとして定める。 [Reflection mode 2] When the median value calculated in the determination process is equal to or greater than the determination value, the value obtained by subtracting the predetermined value β from the "predetermined length LB" in the above [Return movement] (= LB - β) is newly added. is defined as a predetermined length LB. On the other hand, when the median value is less than the judgment value, a value obtained by adding a predetermined value β to the "predetermined length LB" (=LB+β) is determined as a new predetermined length LB.
要は、ワイヤ11の加工面40の状態が高い加工精度を維持しつつワイヤ11の高寿命化を図ることの可能な状態になるように、判定処理の判定結果に応じて[往動]の所定長さLGや[復動]の所定長さLBを調整できればよい。
The point is that the [forward movement] is changed according to the determination result of the determination process so that the state of the machined
・各実施形態において、判定処理の判定結果(具体的には、中央値)を回転駆動部16,17の作動制御に反映する処理(図10のステップS26の処理)を省略してもよい。こうした構成によっても、ワイヤ11の加工面40の状態を判定することができる。
- In each embodiment, the process of reflecting the determination result (specifically, the median value) of the determination process in the operation control of the
・各実施形態において、学習器51として、畳込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network:CNN)を採用することができる。この場合には、学習器51の機械学習を、加工面40の状態についてのクラス分類が可能になるように実行させてもよい。
- In each embodiment, a convolutional neural network (CNN) can be adopted as the
この場合におけるクラス分類としては、加工面40の劣化状態(図8(a)~図8(e)参照)についてのクラス分類を採用することができる。同構成によれば、判定画像50を入力データとして、学習済みの学習器51から、加工面40の劣化状態を示すデータを出力させることができる。
As the class classification in this case, it is possible to adopt the class classification of the deterioration state of the machined surface 40 (see FIGS. 8(a) to 8(e)). According to this configuration, data indicating the deterioration state of the machined
また、上記クラス分類としては、ワイヤ11の加工面40における砥粒41の分散状態についてのクラス分類を採用することができる。ここで、加工面40における砥粒41の分散状態は、図16(a)に示すように、単位面積あたりの砥粒41の配置数が比較的多い密状態になったり、図16(b)に示すように、同配置数が平均的な数である平均状態になったりする。また、加工面40における砥粒41の分散状態は、図16(c)に示すように、単位面積あたりの砥粒41の配置数が比較的少ない粗状態になったりもする。上記構成によれば、判定画像50を入力データとして、学習済みの学習器51から、図16(a)~図16(c)に一例を示す砥粒41の分散状態を示す出力データを出力させることができる。これにより、例えばワイヤ11の製造工程における検査工程において、上記出力データを利用して、ワイヤ11の加工面40における砥粒41の分散状態を検査することができるようになる。
Further, as the class classification, a class classification regarding the dispersed state of the
・上記各実施形態にかかる工具撮像装置は、ワイヤ放電加工装置にも適用することができる。図17に、そうしたワイヤ放電加工装置60の一例を示す。図17に示すように、ワイヤ放電加工装置60は、ワークW2の加工に利用される工具であるワイヤ61と、同ワイヤ61が巻き付けられる一対のリール62,63とを有している。各リール62,63には、回転駆動部(図示略)が接続されている。ワイヤ放電加工装置60によるワークW2の加工に際しては、ワイヤ11を一方のリール62から繰り出するとともに他方のリール63によって巻き取るといったように、リール62,63が回転駆動される。ワイヤ放電加工装置60は、電源装置64を有している。ワークW2の加工時には、電源装置64の正極がワイヤ61に接続されるとともに同電源装置64の負極がワークW2に接続される。ワイヤ放電加工装置60は、ワークW2を加工する際に同ワークW2をワイヤ61に対して相対移動させるための移動装置(図示略)を有している。ワイヤ放電加工装置60は、ワイヤ61の加工面611を撮像するためのカメラ65を有している。このカメラ65の撮像部分は、ワイヤ11の加工面611におけるワークW2を通過した後の部分に対向した状態になっている。カメラ65によって撮像された画像は電子制御装置の記憶部(図示略)に記憶される。
- The tool imaging device according to each of the above embodiments can also be applied to a wire electric discharge machine. An example of such a wire
ワイヤ放電加工装置60に適用される工具撮像装置では、教師データによって学習された学習器が電子制御装置の記憶部に記憶される。そして、カメラ21によって撮像した画像(判定画像)を入力データとして、学習済みの上記学習器から、加工面611の状態の指標値(生成誤差)が出力される。
In the tool imaging device applied to the wire electric
ここで、上記ワイヤ61は、外面が加工面611をなすワイヤ状のものである。ワイヤ61としては、具体的には、金属線(例えば真鍮線や亜鉛めっき加工された真鍮線)が用いられる。このワイヤ61は、使用に伴い劣化が進むと、加工面611に凹凸形状が生じる。上記構成によれば、そうしたワイヤ61の加工面611の形状変化を捉えて、同加工面611の状態を適正に判定することができる。また、その判定結果をもとに、ワイヤ61の送り速度やワークW2の移動速度を調節することで、ワークW2の加工精度を高く維持しつつ、ワイヤ61の高寿命化を図ることができる。
Here, the
・上記各実施形態にかかる工具撮像装置は、研削加工装置にも適用することができる。図18に、そうした研削加工装置70の一例を示す。図18に示すように、研削加工装置70は、加工に利用される工具として、略円板状の回転砥石71を有している。回転砥石71は、基材の外周面に多数の砥粒が分散した状態で結合剤によって固着された構造をなすものである。回転砥石71の外周面をなす加工面711は、その移動方向に延びる長尺状をなしている。回転砥石71は、回転可能な状態で支持されている。回転砥石71には、例えばサーボモータを有する回転駆動部72が接続されている。研削加工装置70は、回転砥石71とワーク(図示略)とを相対移動させることが可能になっている。研削加工装置70では、回転砥石71を回転駆動しつつ同回転砥石71とワークとを相対移動させて回転砥石71をワークに接触させることにより、回転砥石71の加工面711によって同ワークの表面が研削加工される。研削加工装置70に適用される工具撮像装置は、回転砥石71の加工面711を撮像するためのカメラ73を有している。この工具撮像装置では、回転砥石71が回転している状態、すなわち加工面711が移動している状態で、カメラ73による加工面711の撮像が繰り返し実行される。カメラ73によって撮像された画像は電子制御装置の記憶部(図示略)に記憶される。
- The tool imaging device according to each of the above embodiments can also be applied to a grinding device. FIG. 18 shows an example of such a
10…ワイヤソー
11,61…ワイヤ
20…工具撮像装置
21,65,73…カメラ
25…第1照明部
26…第2照明部
27…撮像対象面
28…裏面
30…電子制御装置
31…CPU
32…ROM
33…RAM
34…記憶部
40,611,711…加工面
50…判定画像
60…ワイヤ放電加工装置
70…研削加工装置
71…回転砥石
DESCRIPTION OF
32 ROM
33 RAM
34...
Claims (6)
前記加工面の前記移動方向における移動速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部によって検出される前記移動速度に基づいて前記撮像を実行する実行時期についての目標値を設定する目標設定部と、
前記目標値に基づき前記撮像を実行する撮像実行部と、を有する工具撮像装置。 It is applied to a tool used for processing by a processing device and having a long shape with a processing surface extending in the moving direction of the processing surface, and the processing surface is applied to the processing surface in a state where the processing surface is moving. In a tool imaging device that repeatedly performs imaging of
a speed detection unit that detects a moving speed of the machining surface in the moving direction;
a target setting unit that sets a target value for execution timing for performing the imaging based on the moving speed detected by the speed detection unit;
and an imaging execution unit that performs the imaging based on the target value.
前記工具撮像装置は、前記加工面の前記移動方向における移動位置を検出する位置検出部を有し、
前記目標設定部は、前記速度検出部によって検出される前記移動速度と前記位置検出部によって検出される前記移動位置とに基づいて、前記加工面の繰り返しの使用に際して同一の前記移動位置において前記撮像が実行される態様で、前記目標値を設定するものである
請求項1に記載の工具撮像装置。 The tool is of a type in which the same portion of the machining surface is repeatedly used,
The tool imaging device has a position detection unit that detects a movement position of the machining surface in the movement direction,
The target setting unit performs the imaging at the same moving position when the machining surface is repeatedly used, based on the moving speed detected by the speed detecting unit and the moving position detected by the position detecting unit. 2. The tool imaging device according to claim 1, wherein the target value is set in a manner in which is executed.
請求項1または2に記載の工具撮像装置。 3. The tool imaging according to claim 1 or 2, wherein the tool is a wire used for processing by a wire saw as the processing device, and is of a type that is used while reciprocating in the axial direction of the wire. Device.
前記加工面における同加工面を撮像する撮像部によって撮像される側の面である撮像対象面を照らす第1照明部と、前記加工面における前記撮像対象面の裏面を照らす第2照明部と、を備え、
前記第1照明部の光軸と前記ワイヤの軸線とが斜めに交差しており、且つ、前記第2照明部の光軸と前記ワイヤの軸線とが交差している
請求項3に記載の工具撮像装置。 The tool imaging device is
A first illumination unit that illuminates an imaging target surface, which is a surface of the processing surface that is imaged by an imaging unit that images the processing surface, and a second illumination unit that illuminates the back surface of the imaging target surface of the processing surface, with
4. The tool according to claim 3, wherein the optical axis of the first illumination section and the axis of the wire obliquely intersect, and the optical axis of the second illumination section and the axis of the wire intersect. Imaging device.
前記目標設定部は、前記複数の撮像部によって撮像される複数の撮像部分が前記移動方向において順に並ぶ態様で、前記複数の撮像部についての前記目標値を各別に設定するものである
請求項1~4のいずれか一項に記載の工具撮像装置。 The tool imaging device includes a plurality of imaging units for imaging the machined surface,
2. The target setting unit individually sets the target values for the plurality of image pickup units in a manner in which the plurality of image pickup portions imaged by the plurality of image pickup units are arranged in order in the movement direction. 5. The tool imaging device according to any one of -4.
前記工具撮像装置は、前記第1撮像画像および前記第2撮像画像における重複部分を特定する重複特定部を備え、
前記速度検出部は、前記第1撮像画像における前記重複部分の位置と前記第2撮像画像における前記重複部分の位置との関係に基づいて、前記移動速度を検出するものである
請求項1~5のいずれか一項に記載の工具撮像装置。 A mode in which the target setting unit partially overlaps a first captured image captured in a first execution period and a part of a second captured image captured in a second execution period subsequent to the first execution period. to set the target value,
The tool imaging device includes an overlap identifying unit that identifies overlapping portions in the first captured image and the second captured image,
6. The speed detection unit detects the moving speed based on a relationship between a position of the overlapping portion in the first captured image and a position of the overlapping portion in the second captured image. The tool imaging device according to any one of .
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