JP5021957B2

JP5021957B2 - 工作具検査装置

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Publication number: JP5021957B2
Application number: JP2006160567A
Authority: JP
Inventors: 浩幸長谷川
Original assignee: 株式会社ジェイネット
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP2007326196A

Description

本発明は、加工機械にセットされたドリル、エンドミル等の工作具の外形形状についての検査を行なう工作具検査装置に関する。

ドリルやエンドミル等の工作具を装着して被加工物の穴あけ加工や切削加工を行なう加工機械では、その加工によってドリルやエンドミルの先端部分が磨耗してへたってしまったり、欠けたりしてしまうことがある。このように工作具にへたりや欠けが生じてしまうと、正規の加工ができなくなるため、工作具の外形形状の検査及び管理が重要である。

ところで、近年、直径１０μm〜１００μm程度の穴を公差数μmの精度で加工することのできる穴あけ加工機械が実現されている（例えば、非特許文献１参照）。また、この加工機械におけるドリルの位置合わせの分解能も１μm以下を実現している。このような加工機械では、穴あけ加工に用いるドリルが極細（１０μm〜１００μm径）となるため、その先端部のへたりや欠けが生じ易く、その外形形状の検査及び管理が特に重要である。しかし、そのような極細工作具の先端部のへたりや欠けを目視によって判断することは極めて難しい。

従来、レーザ光を用いた測定装置がある。このような測定装置を用いて例えば次のようにしてドリルがへたっているか否かあるいはドリルが欠けているか否かを検査することができる。

正規の形状となるドリル（基準ドリル）を工作機器にセットし、そのセットされたドリルを工作機器が認識する原点（垂直方向（Ｚ軸方向）における原点）に位置付ける。そして、水平方向に進むレーザビーム光及びそのレーザビーム光を受光する受光器の高さ位置を、前記レーザビーム光が前記基準ドリルの先端にてちょうど遮られて受光器にて受光できなくなるように調整する。このようにして初期調整がなされた後、定期的あるいは不定期的に加工機械での加工作業を止め、加工に用いられていたドリルを加工機械が認識する原点に位置付ける。そして、前記高さ位置調整のなされたレーザビーム光を受光器に向けて進ませる。このとき、受光器にてレーザビーム光が受光されなければ、レーザビーム光がドリルの先端にて遮られたということで、ドリルの先端がへったっていないあるいは欠けていないと判断することができる。一方、受光器にてレーザビーム光が受光されれば、レーザビーム光がドリルの先端にて遮られなかったということで、ドリルの先端がへたったあるいは欠けていると判断することができる。即ち、受光器からの出力信号がドリルのへたりや欠けの有無を表す検査出力信号となる。
日刊工業新聞社日刊工業新聞平成１５年６月２６日付け記事

しかし、前述したようなレーザ光を利用した装置では、レーザビーム光の断面が真円ではなく、例えば縦長の楕円であること、迷光が存在すること、レーザビーム光の光軸内のパワー分布が不規則であること、ドリルのＸ−Ｙ方向（横方向）のずれによりドリルの先端部によるレーザビーム光に対する遮光条件が変わることなど、安定した検査条件を得ることが難しい。このため、精度のよい検査結果を得ることが難しい。

また、加工作業中に定期的または不定期的にドリル等の工作具の外形形状の適否（例えば、先端部のへたりや欠けの有無）を検査する場合、切粉やマシン油が工作具の先端部に付着している可能性がある。このように切粉やマシン油が付着していると、その切粉やマシン油によってレーザビーム光が遮られてしまい、工作具の外形形状の正確な検査結果を得ることができない。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、切粉やマシン油等の異物が工作具に付着していても精度良く前記工作具の外形形状を検査することができるようにした工作具検査装置を提供するものである。

本発明に係る工作具検査装置は、加工機械にセットされ、被加工物の加工を行なう工作具の先端部分を含む所定視野範囲を撮影して画像信号を出力する撮影手段と、該撮影手段から出力される画像信号に基づいて２値画像データを生成して処理する画像処理手段とを有し、前記画像処理手段は、前記２値画像データから画像エッジ点を検出するエッジ点検出手段と、前記検出された複数の画像エッジ点から、前記工作具の輪郭に対応した画像エッジ点以外の画像エッジ点として見込まれるものを除去する手段と、その除去後に残った画像エッジ点に基づいて前記工作具の輪郭を表す仮想輪郭線を決定する仮想輪郭線決定手段と、前記２値画像データのうちの前記仮想輪郭線によって前記工作具内の領域と見込まれる領域内の部分に基づいて前記工作具の外形の特徴を表す外形情報を生成する外形情報生成手段とを有する構成となる。

このような構成により、工作具の先端部分を含む所定視野範囲の画像を表す２値画像データの画像エッジ点から工作具の輪郭に対応した画像エッジ点以外の画像エッジ点として見込まれるものが除去され、その除去後に残った画像エッジ点に基づいて前記工作具の輪郭を表す仮想輪郭線が決定されるので、撮影時の工作具に切粉やマシン油等が付着していても、その決定される仮想輪郭線は、その切粉やマシン油等に対応した画像部分の影響を受けないものとなり得る。そして、２値画像データのうち、その切粉やマシン油等に対応した画像部分の影響を受けない仮想輪郭線によって工作具内の領域と見込まれる領域内の部分に基づいて当該工作具の外形の特徴を表す外形情報が生成されるので、その外形情報は、工作具に付着した切粉やマシン油等に影響されない工作具自体の外形の特徴を表し得るようになる。

また、本発明に係る工作具検査装置において、前記工作具はドリルであり、前記輪郭線決定手段は、回転する前記ドリルの先端部の傾斜する輪郭を表す直線を仮想輪郭線として決定する構成とすることができる。

このような構成により、ドリルの先端部に切粉やマシン油等が付着していても、その切粉やマシン油等に影響されない回転するドリル自体の先端部の外形の特徴を表し得る外形情報を得ることができるようになる。

また、本発明に係る工作具検査装置において、前記工作具はボールエンドミルであり、前記輪郭線決定手段は、回転する前記ボールエンドミルの先端部の輪郭を表す円線を仮想輪郭線として決定する構成とすることができる。

このような構成により、ボールエンドミルの先端部に切粉やマシン油等が付着していても、その切粉やマシン油等に影響されない回転するボールエンドミル自体の先端部の外形の特徴を表し得る外形情報を得ることができるようになる。

更に、本発明に係る工作具検査装置において、前記工作具はフラットエンドミルであり、前記輪郭線決定手段は、回転する前記フラットエンドミルの先端部の輪郭を表す直線を仮想輪郭線として決定する構成とすることができる。

このような構成により、フラットエンドミルの先端部に切粉やマシン油等が付着していても、その切粉やマシン油等に影響されない回転するフラットエンドミル自体の先端部の外形の特徴を表し得る外形情報を得ることができるようになる。

本発明に係る工作具検査装置によれば、工作具に切粉やマシン油等の異物が付着していたとしても、その工作具に付着した切粉なマシン油等の異物に影響されない工作具自体の外形の特徴を表し得る外形情報を得ることができるので、切粉やマシン油等の異物が工作具に付着していても精度良く前記工作具の外形形状を検査することができるようになる。

以下、本発明に係る工作具検査装置について、図面を用いて説明する。

本発明に係る工作具検査装置の適用される加工機械は、図１に示すように構成される。

図１において、この加工機械１００は、穴あけ加工機であり、基台１１０上にＸ軸方向、Ｙ軸方向で移動自在となるワークテーブル１２０が設けられている。ワークテーブル１２０の上方には、回転及び上下動可能となるドリルチャック１３０が設けられている。ドリルチャック１３０によりドリル１４０のチャッキング部１４２がチャッキングされ、チャッキング部１４２に続くドリル本体１４１がワーキングテーブル１２０に対して垂直に（Z軸方向に水平に）セットされる。ワーキングテーブル１２０上には、被加工物となるワーク２００がセットされており、ドリルチャッキング１３０を回転させながら下降させることにより、ドリル本体１４１がワーク２００に対して穴あけ加工を行なう。ドリル本体１４１の直径は、例えば、５０μm程度であり、ワーク２００に対して５０μm程度の穴あけ加工がなされる。

基台１１０上の所定位置には、測定ユニット３００が設置されている。測定ユニット３００は、図２に示すように構成されている。

図２において、この測定ユニット３００は、高輝度LEDにて平行光線を出力する光源装置３０１、レンズユニット３０２、ＣＣＤカメラ３０３、コネクタ３０４及びカメラケーブル３０５を備えている。レンズユニット３０２は、高倍率のレンズ系で構成され、ＣＣＤカメラ３０３の受光面に対して例えば、４４８μm×３８８μmの視野範囲の画像を結像させる。光源装置３０１は、出力される平行光線がワークテーブル１２０の面（Ｘ−Ｙ平面）に平行となるように基台１１０上にセットされる。ＣＣＤカメラ３０３は、高解像度のＣＣＤを備え、例えば、１０２４×７６０ピクセル（画素）の解像度を有する。ＣＣＤカメラ３０３は、受光面に結像される前記視野範囲の画像に対応した画像信号を出力する。この画像信号は、ピクセル（画素）毎の多階調（例えば、２５６階調）輝度信号となる。

光源装置３０１とレンズユニット３０２との間に回転するドリル本体１４１の先端部分が位置づけられた状態で光源装置３０１からの平行光線が出力されると、その平行光線をバックライトとしたドリル本体１４１の先端部分の影（外形形状を表す）に対応した画像部分を含む前記視野範囲の画像がＣＣＤカメラ３０３の受光面に結像される。そして、ドリル本体１４１の先端部分を含む前記結像画像に対応した画像信号がＣＣＤカメラ３０３からコネクタ３０４及びカメラケーブル３０５を介して処理ユニット３５０（画像処理手段）に供給される。処理ユニット３５０は、その画像信号に対して所定の閾値処理等を施すことによって２値画像データを生成し、その２値画像データを処理する。また、処理ユニット３５０は、その処理結果に応じて加工機械１００に対して所定の信号及びデータを送り得る。

処理ユニット３５０は、図３に示す手順に従って回転するドリル本体１４１の外形形状に係る検査処理を実行する。

ドリルチャック１３０にチャッキングされてそのドリルチャック１３０とともにドリル１４０が回転する。光源装置３０１とレンズユニット３０２との間に回転するドリル１４０のドリル本体１４１の先端部分が位置付けられた状態で光源装置３０１から平行光線が出力されると（バックライト点灯：Ｓ１）、処理ユニット３５０は、ＣＣＤカメラ３０３からの画像信号に基づいてドリル本体１４１の先端部分についての２値画像捕捉処理を行なう（Ｓ２）。この２値画像捕捉処理では、ＣＣＤカメラ３０３からのピクセル毎の多階調輝度信号（画像信号）が所定の閾値で２値化されてピクセル毎の２値画像データに変換され、その２値画像データが内部メモリに展開される。その結果、図５に示すように、光源装置３０１からの平行光線（バックライト）にて得られるドリル本体１４１の先端部分の影に対応した画像部分Ｉ_D（例えば、黒に相当する画素値「０」の部分）を視野範囲Ｅ_Vの他の画像部分（背景部分であって、例えば、白に相当する画素値「１」）から区別して表す２値画像データがメモリ上に展開される。これにより、測定ユニット３００は、ドリル本体１４１の２値画像を捕捉することとなる。

このようにしてピクセル毎に２値（１（白）または０（黒））にて表される２値画像データがメモリ上に展開されると、処理ユニット３５０は、例えば、図６に示すように、ドリル本体１４１を横切る方向に相当する横方向のスキャンラインＬｓｉ（初期値Ｌｓ０）をメモリ上に設定し（Ｓ３）、メモリ上の２値画像データＩ_D1をそのスキャンラインＬｓｉに沿って走査する。その過程で、例えば、画素値が１（白）から０（黒）に変化する点が左側の画像エッジ点（左エッジ点）ＰＬｉとして検出され（Ｓ４）、画素値が０（黒）から１（白）に変化する点が右側の画像エッジ点（右エッジ点）ＰＲｉとして検出される（Ｓ５）。なお、各画像エッジ点は、例えば、２値画像データＩ_D1が展開されるメモリ上での座標値が特定されることにより検出されたものとなる。

処理ユニット３５０は、スキャンラインＬＳｉについての走査によって左エッジ点ＰＬｉ及び右エッジ点ＰＲｉが検出されると、そのスキャンラインＬＳｉが予め定めた最終番目ｎのスキャンラインＬＳｎであるか否かを判定する（Ｓ６）。そして、そのスキャンラインＬＳｉが最終番目ｎのスキャンラインＬＳｎでなければ（Ｓ６でＮＯ）、新たなスキャンラインを設定して（Ｓ３）、前述したのと同様に、その新たなスキャンラインでの左エッジ点ＰＬ及び右エッジ点ＰＲを検出する（Ｓ４、Ｓ５）。以後、処理のなされたスキャンラインが最終番目ｎのスキャンラインＬＳｎであるとの判定（Ｓ６でＹＥＳ）がなされるまで、同様の処理（Ｓ３〜Ｓ５）が繰り返し実行される。

図６に示す例の場合、回転するドリル本体１４１の先端部に切粉等の異物が付着しており、２値画像データＩ_D1にはその異物に対応した部分Ｄ１、Ｄ２が存在する。なお、図６では、ドリル本体１４１の先端部に付着した異物もドリル本体１４１と共に回転することから、画像Ｉ_D1上ではその異物に対応した部分D１、Ｄ２が回転中心線（ＣＬ）に対称となって表れる。前述した処理（Ｓ３〜Ｓ５）の結果、ドリル本体１４１の先端部の傾斜した輪郭に対応して左エッジ点ＰＬ０、ＰＬ１、ＰＬ２、・・・、ＰＬｊ、・・・ＰＬｎが検出されると共に、右エッジ点ＰＲ０、ＰＲ１、ＰＲ２、・・・、ＰＲｊ、・・・ＰＲｎが検出される。処理ユニット３５０は、ドリル本体１４１の先端部の輪郭は傾斜直線になるという前提に基づいて、検出された左エッジ点ＰＬ０〜ＰＬｎから、傾斜直線上にないと見込まれる左エッジ点ＰＬ１、ＰＬｊを特異点として除去する（Ｓ７）。そして、処理ユニット３５０は、残りの左エッジ点ＰＬ０、ＰＬ２、・・・、ＰＬｎに基づいて、それら各左エッジ点を通ると見込まれる仮想ラインＡ１（傾斜直線）を回転するドリル本体１４１の先端部の左側の輪郭を表す仮想輪郭線として決定する（Ｓ８）。

また、処理ユニット３５０は、同様にして、検出された右エッジ点ＰＲ０〜ＰＲｎから、傾斜直線上にないと見込まれる右エッジ点ＰＲ１、ＰＲｊを特異点として除去する（Ｓ９）。そして、処理ユニット３５０は、残りの右エッジ点ＰＲ０、ＰＲ２、・・・、ＰＲｎに基づいて、それら各右エッジ点を通ると見込まれる仮想ラインＡ２（傾斜ライン）を回転するドリル本体１４１の先端部の右側の輪郭を表す仮想輪郭線として決定する（Ｓ１０）。

このようにして、回転するドリル本体１４１の先端部の輪郭を表す２つの仮想ラインＡ１、Ａ２を決定すると、処理ユニット３５０は、図４に示す手順に移行し、前記仮想ラインＡ１とＡ２の交点をドリル本体１４１の仮想先端Ｃとして演算する（Ｓ１１）。その後、処理ユニット３５０は、メモリ上に展開される２値画像（データ）Ｉ_D1の前記２つの仮想ラインＡ１とＡ２との間の領域を横方向に所定の間隔にて順次走査し、画像のエッジ点を検出する（Ｓ１２）。前記走査の範囲となる仮想ラインＡ１とＡ２との間は、ドリル本体１４１の先端部内と見込まれる領域となることから、前記検出された画像エッジ点は、ドリル本体１４１の先端部の輪郭に対応したものとなる。前述したように仮想ラインＡ１及びＡ２を決定する過程で、ドリル本体１４１の先端部に付着した切粉やマシン油等の異物に対応した画像部分Ｄ１、Ｄ２の影響が除去されているので、仮想ラインＡ１とＡ２との間の領域を走査することによって得られた画像エッジ点は、異物の輪郭に相当するものではなく、ドリル本体１４１の先端部分自体の輪郭に相当するものとみなし得る。

このようにしてドリル本体１４１の先端部分の輪郭に相当する画像エッジ点が得られると、処理ユニット３５０は、その画像エッジ点に基づいてドリル本体１４１の先端部分の外形の特徴を表す外形データを生成する（Ｓ１３）。例えば、前記画像エッジ点を連結して表される輪郭データを外形データとして生成することができる。この場合、その輪郭データを基準となるドリルから得られた輪郭データと比較することにより、検査対象となるドリル本体１４１の先端部のへたりや欠けがあるか否かを判定することができる。

また、前記仮想先端Ｃを通る縦線ＣＬ上で、最下の画像エッジ点の位置（メモリ上の位置であっても、仮想先端Ｃとの間の距離であってもよい）をドリル本体１４１の真の先端Ｂを表す外形データとして得ることもできる。この場合、その先端Ｂの位置に応じてドリル本体１４１の先端部のへたりや欠けがあるか否かを判定することができる。

前述したように検査対象となるドリル本体１４１の先端部についての外形データが生成されると、光源装置３０１からの平行光線の出力が停止（バックライト消灯）され（Ｓ１４）、処理が終了する。

前述したような加工機械１００に設けられた測定ユニット３００によれば、ドリル本体１４１の先端部分を含む所定視野範囲の画像を表す２値画像データＩ_D1の左エッジ点ＰＬ０〜ＰＬｎ及び右エッジ点ＰＲ０〜ＰＲｎから異物に対応した画像部分Ｄ１、Ｄ２の画像エッジ点として見込まれるものが除去され、残った左エッジ点に基づいてドリル本体１４１の先端部分の左側の輪郭を表す仮想ラインＡ１が決定されるとともに、残った右エッジ点に基づいてドリル本体１４１の先端部分の右側の輪郭を表す仮想ラインＡ２が決定されるので、撮影時にドリル本体１４１に切粉やマシン油等の異物が付着していても、その決定される各仮想ラインＡ１、Ａ２は、その異物に対応した画像部分の影響を受けないものとなり得る。そして、２値画像データＩ_D1のうち、その異物に対応した画像部分の影響を受けない仮想ラインＡ１とＡ２によって挟まれる画像領域を走査して得られる画像エッジ点に基づいてドリル本体１４１の先端部部分の外形の特徴を表す外形データ（例えば、ドリル本体１４１の先端部分の輪郭データ、あるいは、ドリル本体１４１の先端Ｂの位置）が生成されるので、その外形データは、ドリル本体１４１に付着した異物に影響されないそのドリル本体１４１の先端部分自体の外形の特徴を表し得るようになる。このような外形データに基づいてドリル本体１４１の先端部分の外形形状の検査結果を得ることができるので、回転するドリル本体１４１の先端部分に切粉やマシン油等の異物が付着していたとしても、精度良くドリル本体１４１の先端部分の外形形状を検査することができるようになる。

なお、前述した例では、仮想ラインＡ１、Ａ２を得る際（図３におけるＳ３〜Ｓ５参照）におけるスキャンラインＬＳｉの間隔は、外形データを生成するための画像エッジ点を得る際（図４におけるＳ１２参照）におけるスキャンラインの間隔よりも大きくすることができる。このスキャンラインＬＳｉの間隔は、２値画像データＩ_D1において異物に対応した画像エッジ点をドリル本体１４１の先端部分に対応した画像エッジ点から区別することができるという観点から定められる。一方、外形データを生成するための画像エッジ点を得る際におけるスキャンラインの間隔は、所望の精度にて外形データを得るという観点から定められる。

前述した例では、検査対象となる工作具がドリル１４０（ドリル本体１４１）であったが、検査対象は他の工作具であってもよい。例えば、ボールエンドミルの場合、例えば、図７（ａ）に示すように、ボールエンドミルに対応した２値画像データＩ_Ｄ２が得られる。その２値画像データＩD2をスキャンラインＬＳ０〜ＬＳｎに沿って順次走査する過程で、左エッジ点ＰＬ０〜ＰＬｎ及び右エッジ点ＰＲ０〜ＰＲｎが検出される（図３におけるＳ３〜Ｓ５参照）。その後、ボールエンドミルの先端部分の輪郭は円線になるという前提に基づいて、検出された左エッジ点ＰＬ０〜ＰＬｎ及び右エッジ点ＰＲ０〜ＰＲｎから、円線上にないと見込まれる左エッジ点ＰＬ２、ＰＬｎ及び右エッジ点ＰＲ２、ＰＲｎが特異点として除去される（図３におけるＳ７、Ｓ９参照）。そして、残りの左エッジ点ＰＬ０、ＰＬ１、・・・、ＰＬｊ、・・・及び残りの右エッジ点ＰＲ０、ＰＲ１、・・・、ＰＲｊ、・・・に基づいて、それらの左エッジ点及び右エッジ点を通ると見込まれる仮想円線Ａがボールエンドミルの先端部分の輪郭を表す仮想輪郭線として決定される（図３におけるＳ８、Ｓ１０参照）。

このようにして回転するボールエンドミルの先端部の輪郭を表す仮想円線Ａが決定されると、その最下の画像エッジ点がボールエンドミルの仮想先端Ｃとして演算される（図４におけるＳ１１参照）。その後、メモリ上に展開される２値画像（データ）Ｉ_D2の前記仮想円線Ａ内の領域が例えば横方向に所定の間隔にて順次走査され、画像のエッジ点が検出される（図４におけるＳ１２参照）。前記走査範囲となる仮想円線Ａ内は、ボールエンドミルの先端部内と見込まれる領域となることから、前記検出された画像エッジ点は、ボールエンドミルの先端部の輪郭に対応したものとなる。

このようにしてボールエンドミルの先端部分の輪郭に相当する画像エッジ点が得られると、その画像エッジ点に基づいてボールエンドミルの先端部分の外形の特徴を表す外形データが生成される（図４におけるＳ１３参照）。例えば、前記画像エッジ点を連結して表される輪郭データを外形データとして生成することができる。この場合、その輪郭データを基準となるボールエンドミルから得られた輪郭データと比較することにより、検査対象となるボールエンドミルの先端部のへたりや欠けがあるか否かを判定することができる。

また、仮想円線Ａの横方向中心線ＣＬ１上で、最下の画像エッジ点の位置をボールエンドミルの真の先端Ｂ１を表す外形データとして得ることもできる。この場合、その先端Ｂ１の位置に応じてボールエンドミルの先端部のへたりや欠けがあるか否かを判定することができる。また、図７（ｂ）に示すように、前記仮想円線Ａ内を縦方向に操作して画像エッジ点を検出することもできる。この場合、仮想円線Ａの縦方向中心線ＣＬ２上で、最も端の画像エッジ点の位置をボールエンドミルの真の横端Ｂ２を表す外形データとして得ることもできる。この外形データ（Ｂ２）に基づいてボールエンドミルの横方向のへたりや欠けの有無を判定することができる。

このように検査対象の工作具がボールエンドミルとなる場合であっても、その先端部の輪郭を表す仮想円線Ａ（仮想輪郭線）が、切粉やマシン油等の異物に影響されたものとならないので、前述したドリル１４０（ドリル本体１４１）の場合と同様に、回転するボールエンドミルの先端部分に切粉やマシン油等の異物が付着していたとしても、精度良くそのボールエンドミルの先端部分の外形形状を検査することができるようになる。

更に、例えば、フラットエンドミルの場合、例えば、図８に示すように、フラットエンドミルに対応した２値画像データＩ_D3が得られる。この場合も、前述した２つの例（ドリル１４０の例及びボールエンドミルの例）と同様に、２値画像データＩ_D3から、フラットエンドミルの左側端に対応した左エッジ点、フラットエンドミルの右側端に対応した右エッジ点及びフラットエンドミルの先端に対応した先端エッジ点の各画像エッジ点が検出される（図３におけるＳ３〜Ｓ５参照）。そして、フラットエンドミルの先端部分の輪郭は直線になるという前提に基づいて、検出された画像エッジ点から、直線上にないと見込まれる異物に対応した画像部分Ｄ５、Ｄ６についての画像エッジ点が除去され、残りの画像エッジ点を通ると見込まれる３つの仮想ラインＡ１、Ａ２、Ａ３がフラットエンドミルの先端部分の輪郭を表す仮想輪郭線として決定される（図３におけるＳ７〜Ｓ１０）。

このようにフラットエンドミルの２値画像（データ）Ｉ_D3上で３つの仮想ラインＡ１、Ａ２、Ａ３が決定されると、メモリ上に展開される２値画像（データ）Ｉ_D3の前記３つの仮想ラインＡ１、Ａ２、Ａ３にて囲まれる領域が例えば横方向に所定の間隔にて順次走査され、画像のエッジ点が検出される（図４におけるＳ１２参照）。前記走査範囲となる３つの仮想ラインＡ１、Ａ２、Ａ３に囲まれた領域内は、フラットエンドミルの先端部内と見込まれる領域となることから、前記検出された画像エッジ点は、フラットエンドミルの先端部の輪郭に対応したものとなる。

このようにしてフラットエンドミルの先端部分の輪郭に相当する画像エッジ点が得られると、その画像エッジ点に基づいてフラットエンドミルの先端部分の外形の特徴を表す外形データが生成される（図４におけるＳ１３参照）。例えば、前記画像エッジ点を連結して表される輪郭データを外形データとして生成することができる。このようにして得られた輪郭データ（外形データ）を正規の（正常な）フラットエンドミルについて同様にして得られた輪郭データと比較することにより、検査対象となるフラットエンドミルの先端部分のへたりや欠けの有無を判定することができるようになる。

このように検査対象の工作具がフラットエンドミルとなる場合であっても、その先端部の輪郭を表す３つの仮想ラインＡ１、Ａ２、Ａ３（仮想輪郭線）が、切粉やマシン油等の異物（図８におけるＤ５、Ｄ６参照）に影響されたものとならないので、前述したドリル１４０（ドリル本体１４１）やボールエンドミルの場合と同様に、回転するフラットエンドミルの先端部分に切粉やマシン油等の異物が付着していたとしても、精度良くそのフラットエンドミルの先端部分の外形形状を検査することができるようになる。

以上、説明したように、本発明に係る工作具検査装は、切粉やマシン油等の異物が工作具に付着していても精度良く前記工作具の外形形状を検査することができるという効果を有し、加工機械にセットされたドリル、エンドミル等の工作具の外形形状についての検査を行なう工作具検査装置として有用である。

本発明の実施の形態に係る工作具検査装置としての測定ユニットが適用される工作機械を概略的に示す図である。本発明の実施の形態に係る工作具検査装置としての測定ユニットの構成を示す図である。処理ユニットが実行するドリルの外形形状の検査に係る処理の手順を示すフローチャート（その１）である。処理ユニットが実行するドリルの外形形状の検査に係る処理の手順を示すフローチャート（その２）である。ドリルを撮影して得られる画像の一例を示す図である。ドリルを撮影して得られるその先端部の２値画像を拡大して示す図である。ボールエンドミルを撮影して得られるその先端部の２値画像を拡大して示す図（ａ）（ｂ）である。フラットエンドミルを撮影して得られるその先端部の２値画像を拡大して示す図である。

符号の説明

１００加工機械
１１０基台
１２０ワークテーブル
１３０ドリルチャック
１４０ドリル
１４１ドリル本体
１４２チャッキング部
１４３エンドミル本体
２００ワーク
３００測定ユニット
３０１光源装置
３０２レンズユニット
３０３ＣＣＤカメラ（撮影手段）
３０４コネクタ
３０５カメラケーブル
３５０処理ユニット（画像処理手段）

Claims

加工機械にセットされ、被加工物の加工を行なう工作具の先端部分を含む所定視野範囲を撮影して画像信号を出力する撮影手段と、
該撮影手段から出力される画像信号に基づいて２値画像データを生成して処理する画像処理手段とを有し、
前記画像処理手段は、
前記２値画像データから画像エッジ点を検出するエッジ点検出手段と、
前記検出された複数の画像エッジ点から、前記工作具の輪郭に対応した画像エッジ点以外の画像エッジ点として見込まれるものを除去する手段と、
その除去後に残った画像エッジ点に基づいて前記工作具の輪郭を表す仮想輪郭線を決定する仮想輪郭線決定手段と、
前記２値画像データのうちの前記仮想輪郭線によって前記工作具内の領域と見込まれる領域内の部分に基づいて前記工作具の外形の特徴を表す外形情報を生成する外形情報生成手段とを有することを特徴とする工作具検査装置。
前記工作具はドリルであり、
前記輪郭線決定手段は、回転する前記ドリルの先端部の傾斜する輪郭を表す直線を仮想輪郭線として決定することを特徴とする請求項１記載の工作具検査装置。
前記工作具はボールエンドミルであり、
前記輪郭線決定手段は、回転する前記ボールエンドミルの先端部の輪郭を表す円線を仮想輪郭線として決定することを特徴とする請求項１記載の工作具検査装置。
前記工作具はフラットエンドミルであり、
前記輪郭線決定手段は、回転する前記フラットエンドミルの先端部の輪郭を表す直線を仮想輪郭線として決定することを特徴する請求項１記載の工作具検査装置。