JP5022924B2 - 干渉確認装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体と、この移動体の移動領域内に配置された構造体とを備える工作機械において、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する干渉確認装置に関する。

工作機械の分野では、従来から、例えば、刃物台に保持された工具と主軸のチャックに把持されたワークとの干渉、刃物台とワークとの干渉、工具とチャックとの干渉、刃物台とチャックとの干渉などを防止する各種の方法や装置が提案されており、このようなものの一つに、特開２００６−１０２９２３号公報に開示された衝突防止方法がある。

この衝突防止方法は、主軸と、主軸先端に装着され、ワークを把持するチャックと、所定の送り方向に移動自在に配設され、工具を保持する刃物台と、刃物台を前記送り方向に移動させる送り機構部と、送り機構部の作動を制御するＮＣ装置などを備えた旋盤において、チャック，ワーク，刃物台及び工具を撮像カメラにより撮像して２次元画像を取得し、取得した２次元画像を基にチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置を認識して、これらチャック，ワーク，刃物台及び工具間の衝突を防止するというものである。

具体的には、撮像カメラにより取得した２次元画像からチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置関係を検出して、刃物台及び工具が、予め設定した、チャック及びワークの干渉領域内にあるかどうか、又はチャック及びワークが、予め設定した、刃物台及び工具の干渉領域内にあるかどうかを確認し、予め設定した干渉領域内にあった場合には送り機構部の作動を停止させる。

尚、このような衝突防止処理は、ＮＣ装置とは別体に設けられる衝突防止装置によって行われ、干渉領域内にあることが確認されると、アラーム信号が当該衝突防止装置からＮＣ装置に送信される。或いは、撮像カメラにより取得した２次元画像がＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に送信されて、ＮＣ装置内の衝突防止装置より行われる。

特開２００６−１０２９２３号公報

しかしながら、上記従来の衝突防止方法では、以下に説明するような問題点があった。即ち、撮像カメラで取得する２次元画像には奥行きに関する情報がなく、刃物台及び工具とチャック及びワークとが奥行き方向で間隔を隔てていたとしても、得られる２次元画像はこれらが重なったものとなる場合があるため、このようなときまでこれらが衝突すると判定されて正確な衝突判定処理を行うことができない。

また、このような問題を防止するには、異なる方向からチャック，ワーク，刃物台及び工具を撮像可能な複数の撮像カメラを用いて２次元画像を取得し、取得した２次元画像を組み合わせて３次元空間内における刃物台及び工具とチャック及びワークの位置関係を認識する必要があるが、この場合においても、例えば、工具及びワークが刃物台などで隠れていないような２次元画像を、取得した２次元画像の中から選択して衝突防止処理を行わなければならず、単に複数の２次元画像を組み合わせるだけでは、精度良く衝突を回避することができないこともある。更に、工具及びワークが刃物台などで隠れていないような２次元画像を選択する処理を行うようにすると、当該衝突防止処理が複雑になるという新たな問題を生じる。

また、ＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に衝突防止処理を実行させると、この衝突防止処理がＮＣ装置の演算能力に大きく左右され、高精度且つ高速に実施することが困難になるという問題や、撮像カメラにより取得した２次元画像をＮＣ装置側に送信するためなどに当該ＮＣ装置に外部機器との間でデータの送受信を行う機能を付加しなければならず、ＮＣ装置が高価となり、工作機械のコストが上昇するという問題を生じる。尚、このような問題は、ＮＣ装置とは別体の衝突防止装置がＮＣ装置から干渉確認用の情報（例えば位置情報など）を得て衝突防止処理を行う場合も同様に発生し、更に、この場合には、ＮＣ装置の製造メーカによってＮＣ装置で扱われるデータの種類やデータ構成などが異なるために製造メーカ毎に衝突防止装置の仕様を変更しなければならず、衝突防止装置の開発期間や開発コストなどの面で負担が増大するという問題も生じる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、移動体の移動領域内を撮像して得られる２次元画像データを用い、簡単な処理で正確に移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる干渉確認装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
予め設定された第１軸，第２軸及び第３軸の直交３軸方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
光軸が前記第１軸，第２軸及び第３軸とそれぞれ平行に設けられて前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された第１撮像部，第２撮像部及び第３撮像部を備え、これらの各撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記第１軸と直交する第１平面、前記第２軸と直交する第２平面、及び前記第３軸と直交する第３平面における前記移動体及び構造体の輪郭形状に関するデータをそれぞれ記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
前記移動体と構造体が干渉するか否かを判定する干渉判定手段とを備えてなり、
前記干渉判定手段は、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データをそれぞれ読み出し、読み出した各２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状を、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データを参照してそれぞれ特定した後、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体及び構造体の位置を認識して、認識した移動体及び構造体の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内において前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かをそれぞれ確認する干渉確認処理部と、
前記干渉確認処理部によって前記第１平面，第２平面及び第３平面のすべてにおいて前記移動体と構造体が干渉すると判断された場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉判定処理部とから構成されてなることを特徴とする干渉確認装置に係る。

この発明によれば、第１軸と直交する第１平面、第２軸と直交する第２平面、及び第３軸と直交する第３平面内における移動体及び構造体の輪郭形状、即ち、第１軸方向，第２軸方向及び第３軸方向から見たときの移動体及び構造体の輪郭形状に関するデータが予め輪郭形状データ記憶手段にそれぞれ格納される。

そして、制御装置により駆動機構部が制御されて移動体が第１軸方向や第２軸方向、第３軸方向に移動せしめられると、画像生成手段によって、各撮像部により移動体の移動領域内が一定時間間隔で撮像されて２次元画像データがそれぞれ生成され、画像データ記憶手段に格納される。尚、このとき、各撮像部は、各軸方向から移動体の移動領域内を撮像する。

この後、干渉判定手段の干渉確認処理部によって、画像データ記憶手段に格納された２次元画像データなどを基に、第１平面，第２平面及び第３平面内において移動体と構造体とが干渉するか否かがそれぞれ確認される。具体的には、次のようにして確認される。尚、ここでは、第１平面内において移動体と構造体とが干渉するか否かを確認する場合を一例に挙げて説明するが、第２平面及び第３平面内において移動体と構造体とが干渉するか否かについても同様にして確認される。

まず、画像データ記憶手段に格納された、第１撮像部により得られる２次元画像データが読み出され、読み出された２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状が、輪郭形状データ記憶手段に格納された、第１平面における移動体及び構造体の輪郭形状データが参照されて特定された後、第１平面内における移動体及び構造体の位置が認識される。

この後、認識された第１平面内における移動体及び構造体の位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された、第１平面における移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、第１平面内において移動体及び構造体が干渉するか否かが確認される。

移動体及び構造体が干渉するか否かは、例えば、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近しているか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合や、接近している場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。

そして、干渉確認処理部により第１平面，第２平面及び第３平面のすべてにおいて移動体と構造体が干渉すると判断されると、干渉判定手段の干渉判定処理部によってアラーム信号が制御装置に送信される。送信されたアラーム信号が制御装置によって受信されると、当該制御装置により駆動機構部の作動が停止せしめられて移動体が停止する。尚、上記干渉判定手段の処理は、各撮像部の撮像間隔と同じ周期で実行される。

このように、本発明に係る干渉確認装置によれば、第１軸，第２軸及び第３軸の直交３軸方向から移動体の移動領域内を撮像して２次元画像データを生成するとともに、生成した２次元画像データと、第１平面，第２平面及び第３平面における移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、第１平面，第２平面及び第３平面内において移動体及び構造体が干渉するか否かをそれぞれ確認し、すべての平面内で干渉すると判断した場合に移動体及び構造体が実際に干渉すると判断してアラーム信号を制御装置に送信するようにしたので、簡単な処理で正確に干渉判定手段における一連の処理を実行することができる。

また、制御装置から干渉判定用の情報を一切得ることなく処理を行っているので、当該干渉確認装置を制御装置から分離，独立した構成とすることができ、制御装置の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉判定手段における処理を実施することができる。また、制御装置を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置と当該干渉確認装置との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置を安価にして工作機械のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置にも同じ干渉確認装置を適用することができるので、当該干渉確認装置の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。

尚、前記干渉確認処理部は、前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものを前記各撮像部毎にそれぞれ読み出し、読み出したそれぞれの２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状を、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データを参照して特定するとともに、前記各撮像部毎にそれぞれ２つの２次元画像データを比較して、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記構造体の位置、並びに前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体の現在及び一定時間前の位置をそれぞれ認識する第１処理部と、前記第１処理部により認識された移動体の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体の移動方向及び移動速度をそれぞれ算出する第２処理部と、前記第１処理部により認識された移動体の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された移動体の移動方向及び移動速度を基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内での予め設定された時間経過後における前記移動体の位置をそれぞれ推定する第３処理部と、前記第３処理部により推定された移動体の位置と、前記第１処理部により認識された移動体の現在位置及び構造体の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体の輪郭形状を前記現在位置から推定位置に移動させて前記第１平面，第２平面及び第３平面内において前記移動体及び構造体が干渉するか否かをそれぞれ確認する第４処理部とから構成されていても良い。

このようにすれば、干渉確認処理部では、次のようにして干渉確認される。尚、以下の説明では、第１平面における干渉確認について説明するが、第２平面及び第３平面における干渉確認についても同様である。

即ち、まず、第１処理部によって、画像データ記憶手段に格納された、第１撮像部により得られる２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものが読み出され、読み出されたそれぞれの２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状が、輪郭形状データ記憶手段に格納された、第１平面における移動体及び構造体の輪郭形状データが参照されて特定されるとともに、これら２つの２次元画像データが比較されて、第１平面内における構造体の位置、並びに第１平面内における移動体の現在及び一定時間前の位置が認識される。

ついで、第２処理部よって、第１処理部により認識された移動体の現在及び一定時間前の位置と、第１撮像部の撮像間隔とを基に第１平面内における移動体の移動方向及び移動速度が算出された後、第３処理部によって、第１処理部により認識された移動体の現在位置、並びに第２処理部により算出された移動体の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における第１平面内での移動体の位置が推定される。

移動体の位置を推定するに当たっては、例えば、算出した移動方向に算出した移動速度で移動した場合の位置を推定するようにしても、算出した移動速度から加速又は減速しつつ算出した移動方向に移動した場合の位置を推定するようにしても良い。また、予め設定された時間経過後における移動体の位置に代え、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動体が停止すると想定される位置よりも移動体移動方向において現在位置から離れた位置を移動体の停止までに到達する位置として推定するようにしても良い。尚、このような到達位置は、例えば、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動体が停止すると想定される位置に一定値を付加したり、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動体が停止すると想定される位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。

この後、第４処理部によって、第３処理部により推定された移動体の位置と、第１処理部により認識された移動体の現在位置及び構造体の位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された、第１平面における移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、移動体の輪郭形状を現在位置から推定位置に移動させて第１平面内において移動体及び構造体が干渉するか否かが確認される。

移動体と構造体とが干渉するか否かは、例えば、移動体が現在位置にあるときと推定位置にあるときの輪郭形状を結んで形成される領域と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、移動体の輪郭形状を現在位置から推定位置まで段階的に移動させ、その各段階において、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。

このように、移動体の移動速度などを基に設定した推定位置と移動体及び構造体の輪郭形状データとを用いて干渉確認を行えば、干渉領域が移動体の移動速度に関係なく一律に設定され、移動体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動体を構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。

また、前記干渉確認処理部の第３処理部は、前記到達位置を推定するに当たり、前記制御装置が前記駆動機構部を制御して前記移動体を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記各撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記制御装置が前記駆動機構部を制御して前記移動体を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記移動体が停止する位置を算出し、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記到達位置をそれぞれ推定するように構成されていても良い。

このようにすれば、移動体の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して移動体が停止する際の到達位置を推定しており、移動体が最大加速度で加速中であったとしても確実に構造体との干渉を防止することができる。

また、前記干渉確認装置は、前記移動体及び構造体の輪郭形状データを設定して前記輪郭形状データ記憶手段に格納する輪郭形状データ設定手段を更に備え、前記画像生成手段は、前記各撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記各撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを更に備え、前記輪郭形状データ設定手段は、前記画像生成手段の第１画像生成部によって生成された２次元画像データから前記移動体及び構造体の輪郭形状をそれぞれ抽出して前記移動体及び構造体の輪郭形状データを設定するように構成されていても良い。

このようにすれば、画像生成手段の第１画像生成部によって、各撮像部により移動体及び構造体が撮像されて２次元画像データが生成された後、輪郭形状データ設定手段により、生成された２次元画像データから移動体及び構造体の輪郭形状がそれぞれ抽出されて、第１平面，第２平面及び第３平面における移動体及び構造体の輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶手段に格納される。尚、移動体や構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、生成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して移動体や構造体に相当する画像をそれぞれ抽出し、抽出した２値化画像を基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、生成された２次元画像データから移動体や構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。

一方、各撮像部により移動体の移動領域内が一定時間間隔で撮像されて生成された２元画像データは、画像生成手段の第２画像生成部によって前記画像データ記憶手段に格納される。このようにして輪郭形状データを設定するようにすれば、これを簡単に設定することができる。

また、前記画像生成手段は、前記第２軸及び第３軸方向に並設された複数の前記第１撮像部と、前記第１軸及び第３軸方向に並設された複数の前記第２撮像部と、前記第１軸及び第２軸方向に並設された複数の前記第３撮像部とを有し、前記干渉確認装置は、前記画像生成手段によって生成された２次元画像データを前記一定時間間隔で合成して前記第１平面，第２平面及び第３平面についてそれぞれ１つの２次元画像データとし、前記画像データ記憶手段に格納する画像合成手段を更に備えていても良い。

このようにすれば、移動体が移動領域内のどの位置にあっても移動体をほぼ同じ形状で写すことができるので、移動体の輪郭形状を高精度に得ることができ、干渉確認をより高精度に行うことができる。尚、各２次元画像を１つの２次元画像に合成する手法は、特に限定されるものではなく、その一例としては、例えば、各２次元画像の特徴点を抽出し、抽出した特徴点を基に合成する手法が挙げられる。

尚、前記移動体及び構造体としては、例えば、工作機械が旋盤である場合には、ベッド、ベッド上に配設された主軸台、主軸台によって回転自在に支持された主軸、主軸に取り付けられ、ワークを把持するチャック、ワーク、ベッド上に移動可能に配設されたサドル、サドル上に配設され、工具を保持する刃物台、工具、ベッド上に移動可能に配設された心押台、心押台に保持された心押軸などが該当し、工作機械がマシニングセンタである場合には、ベッド、ベッド上に配設されたコラム、コラムに移動可能に支持された主軸頭、主軸頭によって回転自在に支持され、工具を保持する主軸、工具、ベッド上に移動可能に配設され、ワークを保持するテーブル、ワークなどが該当する。また、更に、工作機械には、一般的に、切りくずや切削液などの侵入を防止すべく、カバー体が適宜設けられるため、このようなカバー体を含めるようにしても良い。

また、前記第１撮像部，第２撮像部及び第３撮像部は、前記第１軸方向，第２軸方向及び第３軸方向から移動体の移動領域を撮像するが、この軸方向には、当該軸に沿ったある一つの方向のみの場合と、当該軸に沿ったある一つの方向とこれとは逆方向の２方向の場合との２つを含むものである。したがって、撮像部の撮像方向としては、合計３方向〜６方向が考えられる。

以上のように、本発明に係る干渉確認装置によれば、移動体の移動領域内を撮像して得られる２次元画像データを用い、簡単な処理で正確に移動体と構造体との間の干渉を防止することができるとともに、制御装置から独立して構成することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図であり、図２は、本実施形態に係る干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図であり、図３は、図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。

図１に示すように、本例の干渉確認装置１は、第１画像生成装置１１，第２画像生成装置１２，第３画像生成装置１３，第１画像データ記憶部１４，第２画像データ記憶部１５，輪郭形状データ設定処理部１６，輪郭形状データ記憶部１７，画像合成処理部１８，合成画像データ記憶部１９，干渉判定部２０，表示制御部２３などから構成され、例えば、図２及び図３に示したＮＣ旋盤３０に設けられる。

まず、前記ＮＣ旋盤３０について説明する。このＮＣ旋盤３０は、図１乃至図３に示すように、ベッド３１と、ベッド３１上に配設された主軸台（図示せず）と、水平な軸線中心に（Ｚ軸回りに）回転自在に主軸台（図示せず）によって支持された主軸３２と、主軸３２に取り付けられたチャック３３と、Ｚ軸方向に移動可能にベッド３１上に配設された第１サドル３４と、Ｚ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能に第１サドル３４上に配設された第２サドル３５と、Ｘ軸及びＺ軸の双方と直交するＹ軸方向に移動可能に第２サドル３５に配設された刃物台３６と、第１サドル３４をＺ軸方向に移動させる第１送り機構部３７と、第２サドル３５をＸ軸方向に移動させる第２送り機構部３８と、刃物台３６をＹ軸方向に移動させる第３送り機構部３９と、主軸３２を軸線中心に回転させる主軸モータ４０と、各送り機構部３７，３８，３９及び主軸モータ４０の作動を制御する制御装置４１と、制御装置４１に接続した操作盤４５などを備える。尚、ＮＣ旋盤３０には、カバー体４８に囲まれた、加工の行われる加工領域Ｋが形成されており、主軸３２の先端部，チャック３３，第１サドル３４，第２サドル３５及び刃物台３６がこの加工領域Ｋ内に配置されている。

前記チャック３３は、チャック本体３３ａと、ワークＷを把持する複数の把持爪３３ｂとからなる。前記刃物台３６は、第２サドル３５に設けられる刃物台本体３６ａと、刃物台本体３６ａに支持され、外周面に工具Ｔを保持する多角柱状のタレット３６ｂとを備えており、工具Ｔは、バイトなどの旋削工具であって、工具本体Ｔａと、ワークＷを加工するための刃部（チップ）Ｔｂとから構成される。前記操作盤４５は、制御装置４１に対して各種信号を入力するための入力装置４６と、制御装置４１による制御状態などを画面表示するための画面表示装置４７などからなる。

前記制御装置４１は、プログラム記憶部４２，プログラム解析部４３，駆動制御部４４などからなる。前記プログラム記憶部４２には、予め作成された加工プログラムが格納される。前記プログラム解析部４３は、プログラム記憶部４２に格納された加工プログラムを解析して、刃物台３６の移動位置や送り速度、主軸モータ４０の回転速度などに関する動作指令を抽出する。

前記駆動制御部４４は、プログラム解析部４３によって抽出された動作指令や、オペレータによって入力装置４６から入力された操作信号を基に、刃物台３６の移動や主軸３２の回転などを制御する。また、駆動制御部４４は、干渉判定部２０から送信されたアラーム信号を受信すると、各送り機構部３７，３８，３９及び主軸モータ４０の作動を停止させる。

次に、前記干渉確認装置１について説明する。上述したように、この干渉確認装置１は、第１画像生成装置１１，第２画像生成装置１２，第３画像生成装置１３，第１画像データ記憶部１４，第２画像データ記憶部１５，輪郭形状データ設定処理部１６，輪郭形状データ記憶部１７，画像合成処理部１８，合成画像データ記憶部１９，干渉判定部２０及び表示制御部２３を備える。尚、本例では、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体（以下、「静止構造体」という）と、刃物台３６及び工具Ｔからなる構造体（以下、「移動構造体」という）とが相互に干渉するか否かを確認するものとして説明する。

前記第１画像生成装置１１は、主軸３２側とは反対側のカバー体４８に静止構造体と対向するように配設された複数のＣＣＤカメラ（第１ＣＣＤカメラ１１ａ，第２ＣＣＤカメラ１１ｂ…第６ＣＣＤカメラ１１ｆ）を備え、これらのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆによって、静止構造体及び移動構造体を撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第１画像データ記憶部１４に格納する第１画像生成処理と、加工領域Ｋ内を一定時間間隔（例えば、１ミリ秒）で撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第２画像データ記憶部１５に格納する第２画像生成処理とを行う。

前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆは、これらの光軸がＺ軸と平行となるように横向きに設けられて前記加工領域Ｋ内（移動構造体の移動領域内）をそれぞれ異なる視点から撮像する。また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並設されて格子状に配置されており、加工領域Ｋを各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆと同じ数（本例では６個）の領域に分割して得られる１つの領域を１つのカメラがそれぞれ撮像するように構成されている（図７参照）。

前記第１画像生成処理では、例えば、第１ＣＣＤカメラ１１ａ及び第２ＣＣＤカメラ１１ｂにより静止構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。また、例えば、第３ＣＣＤカメラ１１ｃ，第４ＣＣＤカメラ１１ｄ，第５ＣＣＤカメラ１１ｅ及び第６ＣＣＤカメラ１１ｆにより移動構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。尚、第１ＣＣＤカメラ１１ａ及び第２ＣＣＤカメラ１１ｂでは、主軸３２の先端部の一部，チャック３３の一部及びワークＷの一部が撮像される（図７参照）。また、第３ＣＣＤカメラ１１ｃ及び第４ＣＣＤカメラ１１ｄでは、刃物台３６の一部及び工具Ｔの一部が撮像され、第５ＣＣＤカメラ１１ｅ及び第６ＣＣＤカメラ１１ｆでは、刃物台３６の一部が撮像される（図７参照）。

一方、前記第２画像生成処理では、すべてのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆにより加工領域Ｋ内を撮像してその２次元画像データを生成する（図７参照）。

前記第２画像生成装置１２は、加工領域Ｋの上方のカバー体４８に配設された複数のＣＣＤカメラ（第１ＣＣＤカメラ１２ａ，第２ＣＣＤカメラ１２ｂ…第１２ＣＣＤカメラ１２ｌ）を備え、これらのＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌによって、静止構造体及び移動構造体を撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第１画像データ記憶部１４に格納する第１画像生成処理と、加工領域Ｋ内を一定時間間隔（例えば、１ミリ秒）で撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第２画像データ記憶部１５に格納する第２画像生成処理とを行う。

前記各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌは、これらの光軸がＹ軸と平行となるように下向きに設けられて前記加工領域Ｋ内（移動構造体の移動領域内）をそれぞれ異なる視点から撮像する。また、各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に並設されて格子状に配置されており、加工領域Ｋを各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌと同じ数（本例では１２個）の領域に分割して得られる１つの領域を１つのカメラがそれぞれ撮像するように構成されている（図９参照）。

前記第１画像生成処理では、例えば、第３ＣＣＤカメラ１２ｃ及び第６ＣＣＤカメラ１２ｆにより静止構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。また、例えば、第１０ＣＣＤカメラ１２ｊ及び第１１ＣＣＤカメラ１２ｋにより移動構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。尚、第３ＣＣＤカメラ１２ｃでは、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷの一部が撮像され、第６ＣＣＤカメラ１２ｆでは、ワークＷの一部が撮像される（図９参照）。また、第１０ＣＣＤカメラ１２ｊでは、刃物台３６の一部が撮像され、第１１ＣＣＤカメラ１２ｋでは、刃物台３５の一部及び工具Ｔが撮像される（図９参照）。

一方、前記第２画像生成処理では、すべてのＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌにより加工領域Ｋ内を撮像してその２次元画像データを生成する（図９参照）。

前記第３画像生成装置１３は、加工領域Ｋの奥側のカバー体４８に配設された複数のＣＣＤカメラ（第１ＣＣＤカメラ１３ａ，第２ＣＣＤカメラ１３ｂ…第８ＣＣＤカメラ１３ｈ）を備え、これらのＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈによって、静止構造体及び移動構造体を撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第１画像データ記憶部１４に格納する第１画像生成処理と、加工領域Ｋ内を一定時間間隔（例えば、１ミリ秒）で撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを第２画像データ記憶部１５に格納する第２画像生成処理とを行う。

前記各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈは、これらの光軸がＸ軸と平行となるように横向きに設けられて前記加工領域Ｋ内（移動構造体の移動領域内）をそれぞれ異なる視点から撮像する。また、各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に並設されて格子状に配置されており、加工領域Ｋを各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈと同じ数（本例では８個）の領域に分割して得られる１つの領域を１つのカメラがそれぞれ撮像するように構成されている（図１１参照）。

前記第１画像生成処理では、例えば、第５ＣＣＤカメラ１３ｅ，第６ＣＣＤカメラ１３ｆ，第７ＣＣＤカメラ１３ｇ及び第８ＣＣＤカメラ１３ｈにより静止構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。また、例えば、第１ＣＣＤカメラ１３ａ及び第２ＣＣＤカメラ１３ｂにより移動構造体を撮像してその２次元画像データを生成する。尚、第５ＣＣＤカメラ１３ｅ及び第６ＣＣＤカメラ１３ｆでは、ワークＷの一部が撮像され、第７ＣＣＤカメラ１３ｇ及び第８ＣＣＤカメラ１３ｈでは、主軸３２の先端部の一部，チャック３３の一部及びワークＷの一部が撮像される（図１１参照）。また、第１ＣＣＤカメラ１３ａ及び第２ＣＣＤカメラ１３ｂでは、刃物台３６の一部が撮像される（図１１参照）。

一方、前記第２画像生成処理では、すべてのＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈにより加工領域Ｋ内を撮像してその２次元画像データを生成する（図１１参照）。

尚、前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈは、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して、前記光電変換素子の配列と同配列の２次元濃淡画像データとして出力する。そして、前記第１画像データ記憶部１４又は第２画像データ記憶部１５には、このようにして出力された２次元濃淡画像データ（２次元画像データ）がそれぞれ格納される。また、前記第１画像生成処理は、特許請求の範囲に言う第１画像生成部に対応した処理であり、加工開始前に行われ、前記第２画像生成処理は、特許請求の範囲に言う第２画像生成部に対応した処理であり、加工中に行われる。

前記輪郭形状データ設定処理部１６は、各画像生成装置１１，１２，１３の第１画像生成処理により第１画像データ記憶部１４に格納された２次元画像データを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ設定し、設定した輪郭形状データを前記輪郭形状データ記憶部１７に格納する。

Ｘ軸−Ｙ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データについては、第１画像生成装置１１により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された静止構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから静止構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した静止構造体の輪郭形状を基に、当該静止構造体の輪郭形状と、当該静止構造体の輪郭形状の基準点Ｐに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定し（図４（ａ）の実線部分参照）、また、第１画像生成装置１１により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された移動構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから移動構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した移動構造体の輪郭形状を基に、当該移動構造体の輪郭形状と、当該移動構造体の輪郭形状の基準点Ｑに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定する（図４（ｂ）の実線部分参照）。

一方、Ｘ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データについては、第２画像生成装置１２により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された静止構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから静止構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した静止構造体の輪郭形状を基に、当該静止構造体の輪郭形状と、当該静止構造体の輪郭形状の基準点Ｒに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定し（図５（ａ）の実線部分参照）、また、第２画像生成装置１２により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された移動構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから移動構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した移動構造体の輪郭形状を基に、当該移動構造体の輪郭形状と、当該移動構造体の輪郭形状の基準点Ｓに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定する（図５（ｂ）の実線部分参照）。

また、Ｙ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データについては、第３画像生成装置１３により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された静止構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから静止構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した静止構造体の輪郭形状を基に、当該静止構造体の輪郭形状と、当該静止構造体の輪郭形状の基準点Ｕに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定し（図６（ａ）の実線部分参照）、また、第３画像生成装置１３により生成され第１画像データ記憶部１４に格納された移動構造体の２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから移動構造体の輪郭形状を抽出し、抽出した移動構造体の輪郭形状を基に、当該移動構造体の輪郭形状と、当該移動構造体の輪郭形状の基準点Ｖに関する基準点データとを含む輪郭形状データを設定する（図６（ｂ）の実線部分参照）。

そして、このようにして設定された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データが輪郭形状データ記憶部１７に格納される。尚、静止構造体や移動構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、合成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して静止構造体や移動構造体に相当する画像を抽出し、抽出した２値化画像を基に静止構造体や移動構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、合成された２次元画像データから静止構造体や移動構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に静止構造体や移動構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。

前記画像合成処理部１８は、第１画像生成装置１１の第２画像生成処理により第２画像データ記憶部１５に格納された２次元画像データを前記一定時間毎に合成して１つの２次元合成画像データにし（図７及び図８参照）、第２画像生成装置１２の第２画像生成処理により第２画像データ記憶部１５に格納された２次元画像データを前記一定時間毎に合成して１つの２次元合成画像データにし（図９及び図１０参照）、第３画像生成装置１３の第２画像生成処理により第２画像データ記憶部１５に格納された２次元画像データを前記一定時間毎に合成して１つの２次元合成画像データにし（図１１及び図１２参照）、これらを前記合成画像データ記憶部１９にそれぞれ格納する。

尚、図７では、Ｘ軸−Ｙ軸平面内において移動構造体が移動する前の２次元画像を、図８では、Ｘ軸−Ｙ軸平面内において移動構造体が移動した後の２次元画像をそれぞれ図示し、図９では、Ｘ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体が移動する前の２次元画像を、図１０では、Ｘ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体が移動した後の２次元画像をそれぞれ図示し、図１１では、Ｙ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体が移動する前の２次元画像を、図１２では、Ｙ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体が移動した後の２次元画像をそれぞれ図示している。また、各２次元画像を１つの２次元画像に合成する手法は、特に限定されるものではなく、その一例としては、例えば、各２次元画像の特徴点を抽出し、抽出した特徴点を基に合成する手法が挙げられる。また、上記輪郭形状データ設定処理部１６が２次元画像を合成する手法についても、同様のものを採用することができる。

前記干渉判定部２０は、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のそれぞれにおいて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認する干渉確認処理部２１と、干渉確認処理部２１によってＸ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のすべてにおいて移動構造体と静止構造体が干渉すると判断された場合にアラーム処理を行う干渉判定処理部２２とから構成されており、図１３乃至図１６に示すような一連の処理を行って静止構造体と移動構造体とが相互に干渉するか否かを判定する。

即ち、まず、合成画像データ記憶部１９から、各画像生成装置１１，１２，１３により生成され画像合成処理部１８により合成された、即ち、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面に係る２次元合成画像データであって最新のもの（例えば、図８、図１０、図１２に示すような２次元合成画像）及びこの一定時間前のもの（例えば、図７、図９、図１１に示すような２次元合成画像）を読み出し（ステップＳ１）、輪郭形状データ記憶部１７から、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ読み出す（ステップＳ２）。

ついで、読み出したＸ軸−Ｙ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データを参照して、読み出した最新及びこの一定時間前のＸ軸−Ｙ軸平面に係る２次元合成画像データにおける静止構造体及び移動構造体の輪郭形状をそれぞれ特定し、また、読み出したＸ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データを参照して、読み出した最新及びこの一定時間前のＸ軸−Ｚ軸平面に係る２次元合成画像データにおける静止構造体及び移動構造体の輪郭形状をそれぞれ特定し、更に、読み出したＹ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データを参照して、読み出した最新及びこの一定時間前のＹ軸−Ｚ軸平面に係る２次元合成画像データにおける静止構造体及び移動構造体の輪郭形状をそれぞれ特定する（ステップＳ３）。具体的には、例えば、マッチング処理により特定する。

そして、Ｘ軸−Ｙ軸平面についてそれぞれ２つの２次元合成画像データを比較し、静止構造体のＸ軸−Ｙ軸平面内における位置（基準点Ｐの座標値）と、移動構造体のＸ軸−Ｙ軸平面内における現在及び一定時間前の位置（基準点Ｑの座標値）をそれぞれ認識し、また、Ｘ軸−Ｚ軸平面についてそれぞれ２つの２次元合成画像データを比較し、静止構造体のＸ軸−Ｚ軸平面内における位置（基準点Ｒの座標値）と、移動構造体のＸ軸−Ｚ軸平面内における現在及び一定時間前の位置（基準点Ｓの座標値）をそれぞれ認識し、更に、Ｙ軸−Ｚ軸平面についてそれぞれ２つの２次元合成画像データを比較し、静止構造体のＹ軸−Ｚ軸平面内における位置（基準点Ｕの座標値）と、移動構造体のＹ軸−Ｚ軸平面内における現在及び一定時間前の位置（基準点Ｖの座標値）をそれぞれ認識する（ステップＳ４）。尚、基準点Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｕ，Ｖの座標値は、例えば、ピクセル値により認識することができる。

次に、Ｘ軸−Ｙ軸平面内における移動構造体の現在及び一定時間前の位置と、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆの撮像間隔とを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面内における移動構造体の移動方向及び移動速度をそれぞれ算出し、また、Ｘ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の現在及び一定時間前の位置と、各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌの撮像間隔とを基に、Ｘ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の移動方向及び移動速度をそれぞれ算出し、更に、Ｙ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の現在及び一定時間前の位置と、各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈの撮像間隔とを基に、Ｙ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の移動方向及び移動速度をそれぞれ算出する（ステップＳ５）。

この後、Ｘ軸−Ｙ軸平面内における移動構造体の現在位置，移動方向及び移動速度、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆの撮像間隔を基に、駆動制御部４４が送り機構部３８，３９を制御して当該移動構造体をこの現在位置及び移動速度からこの移動方向に最大加速度で加速させつつ移動させたときに各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆの撮像間隔だけ時間が経過した後のＸ軸−Ｙ軸平面内における移動速度及び移動位置を算出した後、駆動制御部４４が送り機構部３８，３９を制御して当該移動構造体をこの算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に最大加速度で減速させつつ移動させたときに当該移動構造体が停止するＸ軸−Ｙ軸平面内における位置を算出し、また、Ｘ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の現在位置，移動方向及び移動速度、各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌの撮像間隔を基に、駆動制御部４４が送り機構部３７，３９を制御して当該移動構造体をこの現在位置及び移動速度からこの移動方向に最大加速度で加速させつつ移動させたときに各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌの撮像間隔だけ時間が経過した後のＸ軸−Ｚ軸平面内における移動速度及び移動位置を算出した後、駆動制御部４４が送り機構部３７，３９を制御して当該移動構造体をこの算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に最大加速度で減速させつつ移動させたときに当該移動構造体が停止するＸ軸−Ｚ軸平面内における位置を算出し、更に、Ｙ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の現在位置，移動方向及び移動速度、各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈの撮像間隔を基に、駆動制御部４４が送り機構部３８，３９を制御して当該移動構造体をこの現在位置及び移動速度からこの移動方向に最大加速度で加速させつつ移動させたときに各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈの撮像間隔だけ時間が経過した後のＹ軸−Ｚ軸平面内における移動速度及び移動位置を算出した後、駆動制御部４４が送り機構部３８，３９を制御して当該移動構造体をこの算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に最大加速度で減速させつつ移動させたときに当該移動構造体が停止するＹ軸−Ｚ軸平面内における位置を算出し、このようにして、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面内における当該移動構造体の停止位置を当該移動構造体が停止するまでに到達する位置としてそれぞれ推定する（ステップＳ６）。尚、加速時の最大加速度及び減速時の最大加速度は、ＮＣ旋盤３０に設定されている設定値が図示しない記憶部内に予め格納されるようになっており、干渉判定処理部２０は、この記憶部内の最大加速度を参照してステップＳ６の処理を行う。

ついで、干渉確認処理を行う（ステップＳ７）。この処理では、図１５及び図１６に示すように、まず、第１，第２及び第３干渉確認フラグをＯＦＦにした後（ステップＳ２１）、Ｘ軸−Ｙ軸平面内における移動構造体の推定停止位置及び現在位置と、Ｘ軸−Ｙ軸平面内における静止構造体の位置と、Ｘ軸−Ｙ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、移動構造体の輪郭形状を現在位置から推定停止位置に移動させる（ステップＳ２２）。

そして、この移動により移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するかどうかを判断する（ステップＳ２３）。具体的には、例えば、移動構造体が現在位置にあるときと推定停止位置にあるときの輪郭形状を結んで形成される領域と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり（図１７（ａ）及び図１８（ａ）参照）、移動構造体の輪郭形状を現在位置から推定停止位置まで段階的に移動させ、その各段階において、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する（図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）参照）。

ステップＳ２３で接触又は重なり合う部分があると判断した場合（例えば、図１８のような場合）には、Ｘ軸−Ｙ軸平面内において移動構造体及び静止構造体が干渉するとみなして第１干渉確認フラグをＯＮにし（ステップＳ２４）、ステップＳ２３で接触又は重なり合う部分がないと判断した場合（例えば、図１７のような場合）には、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、Ｘ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の推定停止位置及び現在位置と、Ｘ軸−Ｚ軸平面内における静止構造体の位置と、Ｘ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、移動構造体の輪郭形状を現在位置から推定停止位置に移動させ、上記と同様にして、この移動により移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するかどうかを判断する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６で接触又は重なり合う部分があると判断した場合（例えば、図２０のような場合）には、Ｘ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体及び静止構造体が干渉するとみなして第２干渉確認フラグをＯＮにし（ステップＳ２７）、ステップＳ２６で接触又は重なり合う部分がないと判断した場合（例えば、図１９のような場合）には、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、Ｙ軸−Ｚ軸平面内における移動構造体の推定停止位置及び現在位置と、Ｙ軸−Ｚ軸平面内における静止構造体の位置と、Ｙ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、移動構造体の輪郭形状を現在位置から推定停止位置に移動させ、上記と同様にして、この移動により移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するかどうかを判断する（ステップＳ２９）。

ステップＳ２９で接触又は重なり合う部分があると判断した場合（例えば、図２２のような場合）には、Ｙ軸−Ｚ軸平面内において移動構造体及び静止構造体が干渉するとみなして第３干渉確認フラグをＯＮにし（ステップＳ３０）、当該干渉確認処理を終了する。一方、ステップＳ２９で接触又は重なり合う部分がないと判断した場合（例えば、図２１のような場合）にも、当該干渉確認処理を終了する。そして、干渉確認処理を終了すると、ステップＳ８以降の処理に戻る。

このステップＳ８では、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のすべてにおいて移動構造体と静止構造体が干渉すると判断されたか否か、即ち、第１，第２及び第３干渉確認フラグのすべてがＯＮになっているか否かを確認し、すべてＯＮになっているときには、移動構造体と静止構造体とが実際に干渉すると判断してアラーム信号を駆動制御部４４及び前記表示制御部２３に送信して処理を終了する。

一方、ステップＳ８で、各干渉確認フラグの内、いずれか１つでもＯＦＦになっているときには、移動構造体と静止構造体は干渉しないと判断して、ステップＳ１０に進み、処理終了かどうかを確認して、終了でない場合には、一定時間（各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの撮像間隔と同じ時間）が経過したことを確認した後、上記ステップＳ１以降の処理を再び実行する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ１０で処理終了であると判断した場合には、上記一連の処理を終了する。

尚、上記各処理の内、ステップＳ１〜ステップＳ４が特許請求の範囲に言う干渉確認処理部の第１処理部に対応した処理、ステップＳ５が特許請求の範囲に言う干渉確認処理部の第２処理部に対応した処理、ステップＳ６が特許請求の範囲に言う干渉確認処理部の第３処理部に対応した処理、ステップＳ７が特許請求の範囲に言う干渉確認処理部の第４処理部に対応した処理である。

前記表示制御部２３は、干渉判定処理部２２から送信されたアラーム信号を受信すると、画面表示装置４７にアラーム表示を行う。

以上のように構成された本例の干渉確認装置１によれば、まず、各画像生成装置１１，１２，１３の第１画像生成処理が行われ、静止構造体及び移動構造体が撮像されて２次元画像データがそれぞれ生成され、生成された各２次元画像データが第１画像データ記憶部１４に格納される。

ついで、輪郭形状データ設定処理部１６により、第１画像データ記憶部１４に格納された２次元画像データを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶部１７に格納される。

この後、制御装置４１（駆動制御部４４）により送り機構部３７，３８，３９及び主軸モータ４０が制御されてワークＷの加工が開始されると、移動構造体がＸ軸方向やＹ軸方向、Ｚ軸方向に移動するが、このとき、各画像生成装置１１，１２，１３の第２画像生成処理が行われ、一定時間間隔で加工領域Ｋ内が撮像されて２次元画像データが生成され、第２画像データ記憶部１５に格納される。

各画像生成装置１１，１２，１３の第２画像生成処理で生成され第２画像データ記憶部１５に格納された２次元画像データは、画像合成処理部１８により一定時間毎に合成され、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面についてそれぞれ１つの２次元合成画像データとされた後、合成画像データ記憶部１９に格納される。

この後、干渉確認処理部２１により、合成画像データ記憶部１９に格納された２次元合成画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものと、輪郭形状データ記憶部１７に格納された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データと、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの撮像間隔などを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のそれぞれにおいて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かが確認される。

そして、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のすべてにおいて移動構造体と静止構造体が干渉すると判断された場合には、干渉判定処理部２２によりアラーム信号が駆動制御部４４及び表示制御部２３に送信される。アラーム信号が駆動制御部４４によって受信されると、各送り機構部３７，３８，３９及び主軸モータ４０の作動が停止せしめられ、また、アラーム信号が表示制御部２３によって受信されると、アラーム表示が画面表示装置４７に表示される。尚、この干渉確認処理部２１及び干渉判定処理部２２における処理は、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの撮像間隔と同じ周期で実行される。

斯くして、本例の干渉確認装置１によれば、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸の直交３軸方向から移動構造体の移動領域内を撮像して２次元画像データを生成するとともに、生成した２次元画像データと、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面における静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のそれぞれにおいて移動構造体及び静止構造体が干渉するか否かを確認し、すべての平面内で干渉すると判断した場合に移動構造体及び静止構造体が実際に干渉すると判断してアラーム信号を駆動制御部４４及び表示制御部２３に送信するようにしたので、簡単な処理で正確に干渉判定部２０における一連の処理を実行することができる。

また、制御装置４１から干渉判定用の情報を一切得ることなく処理を行っているので、当該干渉確認装置１を制御装置４１から分離，独立した構成とすることができ、制御装置４１の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉判定部２０における処理を実施することができる。また、制御装置４１（駆動制御部４４）を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置４１と当該干渉確認装置１との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置４１を安価にしてＮＣ旋盤３０のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置４１の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置１の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置４１にも同じ干渉確認装置１を適用することができるので、当該干渉確認装置１の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。

また、移動構造体の移動速度などを基に設定した推定停止位置と移動構造体及び静止構造体の輪郭形状データとを用いて干渉判定処理を行っているので、干渉領域が移動構造体の移動速度に関係なく一律に設定され、移動構造体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動構造体を静止構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。

また、移動構造体の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して停止位置を推定しているので、移動構造体が最大加速度で加速中であったとしても確実に静止構造体との干渉を防止することができる。

また、各画像生成装置１１，１２，１３により静止構造体及び移動構造体を撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを基に静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データを設定するようにしたので、これを簡単に設定することができる。

また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆを、これらの光軸がＺ軸と平行となるように配置するとともにＸ軸方向及びＹ軸方向に並設し、各ＣＣＤカメラ１２ａ…１２ｌを、これらの光軸がＹ軸と平行となるように配置するとともにＸ軸方向及びＺ軸方向に並設し、各ＣＣＤカメラ１３ａ…１３ｈを、これらの光軸がＸ軸と平行となるように配置するとともにＹ軸方向及びＺ軸方向に並設したので、移動構造体が移動領域内のどの位置にあっても移動構造体をほぼ同じ形状で写すことができる。これにより、干渉確認を高精度に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、静止構造体（主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体）と、移動構造体（刃物台３６及び工具Ｔからなる構造体）とが相互に干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、移動構造体とカバー体４８との間で干渉が生じるか否かを確認するようにしても良い。

また、移動構造体の推定位置は、必ずしも上述のようにして推定する必要はない。また、更に、この推定位置は、駆動制御部４４が直ちに移動構造体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動構造体が停止すると想定される位置よりも移動構造体の移動方向において現在位置から離れた位置であれば良く、このような位置であれば、移動構造体が静止構造体と干渉する前に確実に移動構造体を停止させることができる。尚、このような推定位置は、例えば、駆動制御部４４が直ちに移動構造体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動構造体が停止すると想定される位置に一定値を付加したり、駆動制御部４４が直ちに移動構造体の停止処理を行った場合に現在位置にある移動構造体が停止すると想定される位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。

この他、移動構造体の停止位置に代えて、所定時間経過後における移動構造体の位置を推定しても良く、この場合、例えば、ステップＳ５で算出した移動方向に同じく算出した移動速度で移動構造体が移動した場合の位置を推定したり、ステップＳ５で算出した移動速度から加速又は減速しつつ同じく算出した移動方向に移動構造体が移動した場合の位置を推定する。

また、上例では、移動構造体の停止位置を推定し、推定した停止位置などを用いてＸ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のそれぞれにおいて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限られるものではなく、認識した移動構造体の現在位置と静止構造体の位置などを基に、Ｘ軸−Ｙ軸平面、Ｘ軸−Ｚ軸平面、及びＹ軸−Ｚ軸平面のそれぞれにおいて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしても良い。この場合、例えば、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在する場合や、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近している場合に干渉すると判断する。

また、前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの配置位置は、加工領域Ｋ内の静止構造体及び移動構造体を撮像可能であれば特に限定されるものではない。

また、各画像生成装置１１，１２，１３に複数のＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈを設けたが、１つのＣＣＤカメラで加工領域Ｋの全体を撮像可能な場合には、１つのＣＣＤカメラのみを各画像生成装置１１，１２，１３に設けるようにしても良い。この場合には、画像の合成処理を省くことができる。また、各画像生成装置１１，１２，１３のＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの内の１つでは、静止構造体及び移動構造体の全体をそれぞれ撮像することができないため、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈのいくつかを作動させてこれらを撮像し、得られた２次元画像を合成して輪郭形状を抽出するようにしたが、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの１つで、静止構造体及び移動構造体を撮像することができる場合には、例えば、これらに最も近い位置にあるＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈによりこれらをそれぞれ撮像し、得られた２次元画像から輪郭形状を抽出するようにしても良い。

また、刃物台が、例えば、所定の回転角度位置に割出可能に構成された工具主軸を備えているようなときには、干渉判定を行うに当たり、工具主軸の割出角度を認識する必要があるが、この場合、前記刃物台３６のように１つの基準点Ｑ，Ｓ，Ｖを設定するのではなく、３つの基準点を工具主軸の各輪郭形状に設定し、この３つの基準点により工具主軸の割出角度を認識するようにすると良い。

また、上例では、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸と平行な直交３方向から撮像して２次元画像データを取得するようにしたが、加工領域Ｋ，静止構造体及び移動構造体を間に挟んでＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈと対向するように３組のＣＣＤカメラを新たに配置し、合計６方向からこれらを撮像したり、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの内、いずれか１組と対向するように１組のＣＣＤカメラを新たに配置し、合計４方向からこれらを撮像したり、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｆ，１２ａ…１２ｌ，１３ａ…１３ｈの内、いずれか２組と対向するように２組のＣＣＤカメラを新たに配置し、合計５方向からこれらを撮像するなど、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸に沿った方向の内、一方向だけでなく、両方向から撮像するようにしても良い。この場合、各撮像方向で得られた２次元画像データを基に干渉確認を行い、すべての撮像方向について干渉すると判断した場合に移動構造体と静止構造体とが実際に干渉すると判断する。

また、上例では、工作機械としてＮＣ旋盤３０を一例に挙げて説明したが、本例の干渉確認装置１は、マシニングセンタなど各種の工作機械に設けることが可能である。また、工具Ｔは、バイトなどの旋削工具に限られず、ドリルやエンドミルなどの回転工具であっても良い。

本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図である。 本実施形態の干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図である。 図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。 静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。 静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。 静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。 本実施形態の干渉判定部における一連の処理を示したフローチャートである。 本実施形態の干渉判定部における一連の処理を示したフローチャートである。 本実施形態の干渉判定部における一連の処理を示したフローチャートである。 本実施形態の干渉判定部における一連の処理を示したフローチャートである。 干渉判定を説明するための説明図である。 干渉判定を説明するための説明図である。 干渉判定を説明するための説明図である。 干渉判定を説明するための説明図である。 干渉判定を説明するための説明図である。 干渉判定を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 干渉確認装置
１１ 第１画像生成装置
１１ａ…１１ｏ ＣＣＤカメラ
１２ 第２画像生成装置
１２ａ…１２ｌ ＣＣＤカメラ
１３ 第３画像生成装置
１３ａ…１３ｈ ＣＣＤカメラ
１４ 第１画像データ記憶部
１５ 第２画像データ記憶部
１６ 輪郭形状データ設定処理部
１７ 輪郭形状データ記憶部
１８ 画像合成処理部
１９ 合成画像データ記憶部
２０ 干渉判定部
２１ 干渉確認処理部
２２ 干渉判定処理部
２１ 表示制御部
３０ ＮＣ旋盤
３１ ベッド
３２ 主軸
３３ チャック
３４ 第１サドル
３５ 第２サドル
３６ 刃物台
３７ 第１送り機構部
３８ 第２送り機構部
３９ 第２送り機構部
４０ 主軸モータ
４１ 制御装置
４４ 駆動制御部
Ｗ ワーク
Ｔ 工具

Claims (6)

1. 予め設定された第１軸，第２軸及び第３軸の直交３軸方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
   光軸が前記第１軸，第２軸及び第３軸とそれぞれ平行に設けられて前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された第１撮像部，第２撮像部及び第３撮像部を備え、これらの各撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
   前記第１軸と直交する第１平面、前記第２軸と直交する第２平面、及び前記第３軸と直交する第３平面における前記移動体及び構造体の輪郭形状に関するデータをそれぞれ記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
   前記移動体と構造体が干渉するか否かを判定する干渉判定手段とを備えてなり、
   前記干渉判定手段は、
   前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データをそれぞれ読み出し、読み出した各２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状を、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データを参照してそれぞれ特定した後、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体及び構造体の位置を認識して、認識した移動体及び構造体の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内において前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かをそれぞれ確認する干渉確認処理部と、
   前記干渉確認処理部によって前記第１平面，第２平面及び第３平面のすべてにおいて前記移動体と構造体が干渉すると判断された場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉判定処理部とから構成されてなることを特徴とする干渉確認装置。
2. 前記干渉確認処理部は、
   前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものを前記各撮像部毎にそれぞれ読み出し、読み出したそれぞれの２次元画像データにおける移動体及び構造体の輪郭形状を、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データを参照して特定するとともに、前記各撮像部毎にそれぞれ２つの２次元画像データを比較して、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記構造体の位置、並びに前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体の現在及び一定時間前の位置をそれぞれ認識する第１処理部と、
   前記第１処理部により認識された移動体の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記移動体の移動方向及び移動速度をそれぞれ算出する第２処理部と、
   前記第１処理部により認識された移動体の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された移動体の移動方向及び移動速度を基に、前記第１平面，第２平面及び第３平面内での予め設定された時間経過後における前記移動体の位置をそれぞれ推定する第３処理部と、
   前記第３処理部により推定された移動体の位置と、前記第１処理部により認識された移動体の現在位置及び構造体の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体の輪郭形状を前記現在位置から推定位置に移動させて前記第１平面，第２平面及び第３平面内において前記移動体及び構造体が干渉するか否かをそれぞれ確認する第４処理部とから構成されてなることを特徴とする請求項１記載の干渉確認装置。
3. 前記干渉確認処理部の第３処理部は、前記予め設定された時間経過後における前記移動体の位置に代え、前記制御装置が直ちに前記移動体の停止処理を行った場合に前記現在位置にある移動体が停止すると想定される位置よりも前記移動方向において前記現在位置から離れた前記第１平面，第２平面及び第３平面内における位置を前記移動体が停止するまでに到達する位置としてそれぞれ推定するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の干渉確認装置。
4. 前記干渉確認処理部の第３処理部は、
   前記到達位置を推定するに当たり、前記制御装置が前記駆動機構部を制御して前記移動体を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記各撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記制御装置が前記駆動機構部を制御して前記移動体を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記移動体が停止する位置を算出し、前記第１平面，第２平面及び第３平面内における前記到達位置をそれぞれ推定するように構成されてなることを特徴とする請求項３記載の干渉確認装置。
5. 前記移動体及び構造体の輪郭形状データを設定して前記輪郭形状データ記憶手段に格納する輪郭形状データ設定手段を更に備え、
   前記画像生成手段は、前記各撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記各撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを更に備え、
   前記輪郭形状データ設定手段は、前記画像生成手段の第１画像生成部によって生成された２次元画像データから前記移動体及び構造体の輪郭形状をそれぞれ抽出して前記移動体及び構造体の輪郭形状データを設定するように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの干渉確認装置。
6. 前記画像生成手段は、前記第２軸及び第３軸方向に並設された複数の前記第１撮像部と、前記第１軸及び第３軸方向に並設された複数の前記第２撮像部と、前記第１軸及び第２軸方向に並設された複数の前記第３撮像部とを有し、
   前記干渉確認装置は、前記画像生成手段によって生成された２次元画像データを前記一定時間間隔で合成して前記第１平面，第２平面及び第３平面についてそれぞれ１つの２次元画像データとし、前記画像データ記憶手段に格納する画像合成手段を更に備えてなることを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの干渉確認装置。

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