JP6000478B2 - 工具形状測定装置および工具形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、工具の形状を測定する工具形状測定装置および工具形状測定方法に関する。

従来の第１の工具形状測定装置は、光学式の非接触センサを工具主軸に対して相対移動させることによって、工具先端部分の輪郭を取得している。この第１の工具形状測定装置は、工具の先端部の輪郭形状毎に予め定められた複数の補正テーブルの中から、輪郭形状に応じた補正テーブルを選択している。そして、第１の工具形状測定装置は、補正テーブルに基づいて、工具寸法の補正量を求め、この補正量を用いて実施の工具寸法（工具の長さ、径）を得ている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の第２の工具形状測定装置は、工具を中心軸周りに回転させることができる工具保持機構を有している。この第２の工具形状測定装置は、工具を回転させながら撮像した工具形状を円筒に当てはめている。そして、第２の工具形状測定装置は、円筒の寸法および撮像画像と、工具モデルとのパターンマッチング結果に基づいて、工具モデルを決定し、工具モデルを用いて工具寸法データを生成している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１８５７７１号公報 特開２００６−２８４５３１号公報

上記前者および後者の従来技術では、センサもしくは工具を、回転または並進移動させる移動機構を利用することで工具寸法を測定している。これは、工具形状が複雑であるために、工具とセンサとの間を固定した状態で得られる見た目（工具輪郭等）から正確な工具寸法（径・長さ）を測定することは難しいからである。しかしながら、上記前者および後者の従来技術のように移動機構を用いるとコストや設置スペースが増加するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で工具寸法を測定することができる工具形状測定装置および工具形状測定方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、工具形状測定装置が、回転工具を撮像した画像から工具輪郭を検出する輪郭検出部と、前記工具輪郭に基づいて、前記回転工具の工具軸を表す２次元座標を算出し、撮像平面上の点と３次元空間の平面上の点との対応関係および前記２次元座標に基づいて、前記工具軸を表す３次元座標を算出し、前記３次元座標に基づいて、前記回転工具の軸方向である工具軸方向を算出する軸方向算出部と、前記画像を撮像した撮像装置と前記回転工具との間の位置姿勢関係であって予め校正されたものと、前記工具軸方向と、前記工具輪郭とに基づいて、前記回転工具の撮像面上の見かけの工具径を算出する工具径測定部と、前記撮像装置と前記回転工具との間の距離を前記３次元座標を用いて算出するとともに、前記距離に基づいて前記工具輪郭の歪みを補正することによって前記見かけの工具径を実際の工具径に補正する工具径補正部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で工具寸法を測定することが可能になるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る工具形状測定装置が備える工具保持機構を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、工具径の補正方法を説明するための図である。 図５は、実施の形態２に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、工具先端部分へのプリミティブの当てはめ処理を説明するための図である。 図８は、プリミティブの撮像面上への投影処理を説明するための図である。 図９は、実施の形態３に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態３に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態４に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、実施の形態４に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、形状パラメータを決定する処理を説明するための図である。 図１４は、実施の形態５に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。 図１５は、実施の形態５に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態５に係る演算装置のハードウェア構成を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る工具形状測定装置および工具形状測定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る工具形状測定装置が備える工具保持機構を示す図である。図１の（ａ）では、工具形状測定装置が備える工具保持機構１２および撮像装置２１の斜視図を示している。また、図１の（ｂ）および（ｃ）では、工具計測の様子を示している。図１の（ｂ）は、回転工具１１および撮像装置２１の斜視図であり、図１の（ｃ）は、回転工具１１および撮像装置２１の上面図である。なお、本実施の形態では、工具の一例が回転工具１１である場合について説明するが、工具は回転工具１１以外の工具であってもよい。

工具保持機構１２は、測定対象の回転工具１１を保持する装置である。工具保持機構１２は、回転工具１１および後述する標準器１６を着脱可能なよう構成されている。また、工具保持機構１２は、撮像装置２１が各回転工具１１を撮像できる位置に、各回転工具１１を移動させる。また、工具保持機構１２は、撮像装置２１が標準器１６を検出できる位置に、標準器１６を移動させる。

撮像装置２１は、工具保持機構１２に対し固定された状態で配置されている。撮像装置２１は、工具保持機構１２で保持されている回転工具１１を撮像する。また、撮像装置２１は、工具保持機構１２で保持されている標準器１６の形状と模様を検出する。なお、工具保持機構１２としては、工作機械に備えられている工具マガジン（使用する回転工具１１を複数保持することのできる装置）等を利用してもよい。この場合、撮像用の新規な装置（機構）の追加が不要となる。

工具保持機構１２へは、後述する校正データを生成する際に、標準器１６が取り付けられる。校正データは、標準器１６を用いて校正されたデータであり、（１）撮像装置２１と工具保持機構１２（回転工具１１）との間の位置姿勢関係、および（２）撮像装置取得データと実空間との間のスケール情報（寸法比）を含んでいる。本実施の形態の工具形状測定装置は、校正された位置姿勢関係および校正されたスケール情報を用いて回転工具１１の形状や寸法を測定する。

標準器１６は、概略平面状の板状部材を用いて構成されている。標準器１６は、回転工具１１が取り付けられた場合の回転工具１１の軸（工具軸５０ｚ）を通る直線を含む平面内に、標準器１６が有する１つの主面（板状部材の上面）が収まるよう工具保持機構１２に取り付けられる。換言すると、標準器１６は、工具軸５０ｚを通る直線を含む基準平面を有している。標準器１６の基準面（工具軸５０ｚを含む平面）には、標準器１６を既知の物体として扱いやすいよう市松模様等の規則的な模様が付されている。これにより、校正処理が単純化できる。

図１の（ｂ）や（ｃ）に示すように、撮像装置２１は、工具保持機構１２に取り付けられた回転工具１１の工具軸５０ｚと、撮像方向（光軸５２ｘ）とが垂直になるよう配置されている。工具保持機構１２は、第１の回転工具１１の工具形状を測定する際には、第１の回転工具１１を撮像装置２１の前（撮像位置）まで移動させ、第２の回転工具１１の工具形状を測定する際には、第２の回転工具１１を撮像装置２１の前まで移動させる。また、工具保持機構１２は、標準器１６の模様など検出する際（校正処理時）には、標準器１６を撮像装置２１の前まで移動させる。

本実施の形態では、工具軸方向がＺ方向であり、撮像装置２１の撮像方向がＸ方向であり、工具軸方向および撮像方向の両方に垂直な方向がＹ方向（例えば、鉛直方向）である場合について説明する。

図２は、実施の形態１に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る工具形状測定装置２０Ａは、撮像装置２１と、演算装置３０Ａと、出力部２２とを備えている。なお、工具形状測定装置２０Ａは、工具保持機構１２を備えているが、図２では工具保持機構１２の図示を省略している。

撮像装置２１は、工具保持機構１２で保持されている回転工具１１の画像を撮像し、撮像した画像（工具撮像データ）を演算装置３０Ａに入力する。また、撮像装置２１は、標準器１６の形状と模様を検出し、検出した形状および模様を用いて校正データを生成する。撮像装置２１は、生成した校正データを演算装置３０Ａに入力する。

演算装置３０Ａは、回転工具１１の工具形状を算出するコンピュータなどである。本実施の形態の演算装置３０Ａは、回転工具１１の工具輪郭や校正データ等を用いて種々の演算を行う。

演算装置３０Ａは、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４とを有している。撮像装置２１は、回転工具１１の画像を輪郭検出部３１に入力するとともに、校正データを軸方向算出部３２に入力する。

輪郭検出部３１は、撮像装置２１で撮像された回転工具１１の画像に基づいて、回転工具１１の輪郭（以下、工具輪郭という）を検出する。例えば、輪郭検出部３１が、可視カメラで撮像した画像から工具輪郭を検出する場合には、撮像装置２１から見て回転工具１１の背面に光源を設置しておく。そして、輪郭検出部３１は、撮像された画像内での、回転工具１１が撮像される画素と光源が撮像される画素との明暗差を利用することで工具輪郭を検出する。

また、輪郭検出部３１は、背景画像を用いて工具輪郭を検出してもよい。この場合、輪郭検出部３１は、予め工具保持機構１２に回転工具１１を設置していない状態の背景画像を取得しておく。そして、輪郭検出部３１は、回転工具１１を撮影した画像から背景画像を差し引くことによって工具輪郭を検出する。輪郭検出部３１は、検出した工具輪郭を軸方向算出部３２に送る。

軸方向算出部３２は、工具輪郭に基づいて、回転工具１１の軸方向である工具軸方向を算出する。回転工具１１のうち有効刃でない円筒形部分の輪郭線は、２次元走査データ上では２本の直線として撮像される。このため、軸方向算出部３２は、前記２本の直線に対して距離が等しくなる点の集合を撮像平面上での工具軸５０ｚとみなす。そして、軸方向算出部３２は、工具軸５０ｚを表す点の２次元座標を、予め取得しておいた校正データ（位置姿勢関係）を用いて３次元座標に変換する。さらに、軸方向算出部３２は、３次元座標（点）の集合に基づいて、工具軸５０ｚの３次元方向（工具軸方向）を算出する。軸方向算出部３２は、校正データと、工具輪郭と、算出した工具軸方向とを工具径測定部３３に送る。

工具径測定部３３は、工具輪郭、工具軸方向および校正データ（位置姿勢関係およびスケール情報）を用いて回転工具１１の工具径（直径）を測定する。工具径は、撮像画像上の上側の工具輪郭と、下側の工具輪郭との間の最短距離である。したがって、工具径は、撮像画像における工具軸５０ｚ上の点から工具軸方向に対して垂直な方向に走査したときに交差する工具輪郭上の２点を結ぶ線分の長さとして算出される。工具径測定部３３は、この工具輪郭上の２点を、校正データ（スケール情報）を用いて３次元座標に変換することで、実空間スケールにおける工具径を得る。工具径測定部３３は、工具径および工具輪郭を工具径補正部３４に送る。

工具径補正部３４は、工具径の寸法誤差を補正する。具体的には、工具径補正部３４は、工具径測定部３３から送られてきた工具径（撮像画面上のみかけの工具径）に対し、画像の輪郭歪みに起因する寸法誤差を補正する。

回転工具１１は、実物の回転工具１１よりも太く歪んで撮像される。換言すると、撮像装置２１によって取得した撮像画像上の工具輪郭は、実物の回転工具１１の輪郭よりも太く歪んでいる。そのため、工具径測定部３３によって得られる工具輪郭上の２点を結ぶ線分の長さ（画像上の工具径）は、実際の工具径とは異なる。

そこで、本実施の形態の工具径補正部３４は、輪郭歪みを推定し、推定した輪郭歪み量で工具径を補正することで工具径の測定誤差を低減する。工具径補正部３４は、寸法誤差を補正した工具径（実際の工具径）を出力部２２に送る。出力部２２は、寸法誤差が補正された工具径を工作機械（例えば、ＮＣ工作機械）やデータベースなどの外部装置に出力する。なお、撮像装置２１は、工具形状測定装置２０Ａと別構成であってもよい。また、工具保持機構１２は、工具形状測定装置２０Ａと別構成であってもよい。

つぎに、工具形状測定装置２０Ａの処理手順を説明する。図３は、実施の形態１に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。本実施の形態では工具形状測定装置２０Ａは、撮像装置２１と工具保持機構１２との位置姿勢関係、および撮像装置取得データと実空間との間のスケール情報を、標準器１６を用いて予め校正しておく。このとき、撮像装置２１としては空間の２次元的な走査が可能な可視カメラ等が利用される。

位置姿勢関係およびスケール情報を校正する際には、標準器１６が、工具保持機構１２に取り付けられる。これにより、標準器１６の平面（主面）が、工具軸を通る平面となるよう標準器１６が配置される。撮像装置２１は、標準器１６（標準器１６の形状と模様）を検出することによって既知の形状と模様を検出する（ステップＳ１０）。撮像装置２１は、既知の形状と模様を検出することによって、標準器１６との相対的な位置姿勢関係およびスケール情報を取得する。

撮像装置２１は、標準器１６の主面を基準とした位置姿勢を、標準器１６の位置姿勢とみなして、校正データの位置姿勢関係を生成する。また、撮像装置２１は、撮像装置２１によって取得した標準器１６の模様のスケールと、実空間における模様のスケールとの比を、校正データのスケール情報として生成する。この比を用いた寸法変換は、撮像装置２１が可視カメラである場合には、画像上での１画素あたりの長さをｍｍ等の単位に変換することに相当する。

校正データは、撮像平面上の点と３次元空間の平面上の点との対応関係を表す変換テーブル等として得られる。ここで、撮像装置２１と標準器１６との相対姿勢は、撮像装置２１の被写界深度等の影響を受ける。このため、撮像装置２１は、撮像装置２１の光軸が標準器１６の基準となる平面（工具軸５０ｚを含む平面）と垂直となるよう設置しておくのが好ましい。

撮像装置２１は、標準器１６の形状と模様に基づいて校正データを取得すると（ステップＳ２０）、この校正データを軸方向算出部３２に入力する。なお、校正データは、演算装置３０Ａが生成してもよい。この場合、校正データは、例えば軸方向算出部３２などで生成される。

校正データの生成が完了した後、各回転工具１１の形状測定が開始される。輪郭検出部３１は、撮像装置２１で撮像された回転工具１１の画像に基づいて、工具輪郭を検出する（ステップＳ３０）。そして、輪郭検出部３１は、検出した工具輪郭を軸方向算出部３２に送る。

軸方向算出部３２は、校正データおよび工具輪郭に基づいて、回転工具１１の工具軸方向を算出する（ステップＳ４０）。そして、軸方向算出部３２は、校正データ、工具輪郭および算出した工具軸方向を工具径測定部３３に送る。

工具径測定部３３は、工具輪郭、工具軸方向および校正データ（撮像装置２１と回転工具１１との位置姿勢関係）を用いて回転工具１１の工具径を測定する（ステップＳ５０）。そして、工具径測定部３３は、工具輪郭および工具径を工具径補正部３４に送る。

この後、工具径補正部３４は、工具径測定部３３から送られてきた工具輪郭（画像）の歪みを補正する。具体的には、工具径補正部３４は、工具径測定部３３から送られてきた工具径に対し、画像の輪郭歪みに起因する寸法誤差を補正する（ステップＳ６０）。工具径補正部３４で補正された工具径は、回転工具１１の工具データとして、出力部２２から外部装置に出力される。

ここで、工具径の補正方法について説明する。図４は、工具径の補正方法を説明するための図である。図４の（ａ）は、撮像装置２１の光学中心Ｐｃと、工具軸５０ｚ上の点Ｐｚとを結ぶ線分とを含み工具軸５０ｚに対して垂直な平面における工具断面を示している。また、図４の（ｂ）は、回転工具１１の上面図である。

測定する工具部分が円筒である場合、この断面は一般に楕円となる。図４の（ａ）では、撮像装置２１から回転工具１１に向かう切断面５１で回転工具１１を切断した場合の楕円形状を示している。

工具軸５０ｚが撮像装置２１の光軸５２ｘに対して垂直である場合には、楕円の短軸の長さＬｂが回転工具１１の工具半径ｒと同じになる。ここでの工具半径ｒは、回転工具１１の実際の半径である。

また、楕円の長軸の長さＬａは、工具軸５０ｚから光学中心Ｐｃまでの最短距離（撮像装置２１と回転工具１１との間の距離）Ｄ´と、楕円中心（点Ｐｚ）から光学中心Ｐｃまでの距離Ｄとを用いて、以下の式（１）で表される。

また、光学中心Ｐｃから撮像面上に工具輪郭として現れる楕円上の点Ｐ₀（ｘ₀，ｙ₀）へ向かう直線は、撮像面上の工具半径ｒ´を用いて、以下の式（２）で表される。ここでの工具半径ｒ´は、撮像面上の見かけの半径である。

この式（２）で示される直線の式は、（Ｄ，０）を通り、点Ｐ₀（ｘ₀，ｙ₀）を接点とする楕円の接線に等しい。楕円の接線の傾きｄｙ／ｄｘは、楕円の方程式をｘで微分することで以下の式（３）のように表される。したがって、以下の式（４）が成立する。

式（４）を式（２）に代入することで、接線の接点の座標点Ｐ₀（ｘ₀，ｙ₀）は、以下の式（５）で表すことができる。この式（５）を楕円の方程式に代入すると、回転工具１１の真の工具半径ｒを以下の式（６）で表すことができる。

式（６）より、回転工具１１の撮像面上での見え方（撮像面上の工具半径ｒ´）は、工具半径ｒおよび光学中心Ｐｃから工具軸５０ｚまでの最短距離Ｄ´のみに依存する。そこで、光学中心Ｐｃから工具軸５０ｚまでの最短距離Ｄ´を、軸方向算出部３２で得られる工具軸５０ｚから算出することで、工具径を測定することが可能となる。

工具軸５０ｚが光軸と垂直でない場合には、撮像面に対する工具軸５０ｚの奥行が変化するので、撮像面上の工具輪郭の大きさも変化する。そこで、上記の式（６）の補正に加え、工具軸５０ｚの奥行を考慮した、以下の式（７）のような補正を行ってもよい。式（７）では、光学中心Ｐｃから工具軸５０ｚまでの最短距離Ｄ´を基準とし、この最短距離Ｄ´と、撮像面から楕円中心までの距離Ｄｐとの比を考慮している。

出力部２２は、寸法誤差が補正された工具径を工具データとして、データベース（記憶装置）などに出力する。これにより、回転工具１１の工具径に関するデータベースが作成される。なお、データベースは、工作機械の内部に配置してもよいし、工作機械の外部に配置してもよい。また、データベースは、工具形状測定装置２０Ａの内部に配置してもよいし、外部に配置してもよい。

データベースが工具形状測定装置２０Ａの外部に配置される場合には、データ通信手段を利用してデータベースに工具データが送信される。この場合において、複数の工作機械でデータベースを共有してもよい。データベースを共有する利点としては、複数の工作機械が保有する多数の回転工具１１を一元管理できることである。また、過去に測定した工具データと現在の工具データとを比較することで、回転工具１１の摩耗等の劣化度合いを判定することができる。さらに、劣化度合いと使用履歴との相関性から加工条件の回転工具１１に対する負荷を見積もることもできるので、回転工具１１の交換時期を正確に知ることができる。

このように実施の形態１によれば、回転工具１１の画像から抽出された工具輪郭と、予め取得しておいた校正データとを用いることによって、工具軸方向および工具径を容易に測定することができる。また、推定した輪郭歪みに基づいて、回転工具１１の寸法を補正するので、工具径方向に太く歪んで撮像されることに起因する寸法の測定誤差を低減することができる。これにより、従来技術において必要とされていたセンサもしくは工具を並進・回転移動させる機構などが不要になる。したがって、簡易な構成で工具寸法を測定することが可能になる。また、工具形状を測定するコストを低減でき、装置設置面積を省スペース化できる。

実施の形態２．
つぎに、図５〜図８を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、後述する工具形状測定装置２０Ｂが、工具先端部分の輪郭に円・球・円錐等のプリミティブを当てはめて、プリミティブを撮像面上へ投影する。プリミティブを撮像面上へ投影する際には、工具形状測定装置２０Ｂが、工具軸方向および校正データを用いて、実際のプリミティブの断面と同じ見え方になるようプリミティブの傾きやスケールを補正する。そして、工具形状測定装置２０Ｂは、投影されたプリミティブを用いて回転工具１１の工具先端位置を測定し、工具先端位置に基づいて回転工具１１の工具長を算出する。

図５は、実施の形態２に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る工具形状測定装置２０Ｂは、撮像装置２１と、演算装置３０Ｂと、出力部２２とを備えている。図５の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１の工具形状測定装置２０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

本実施の形態の演算装置３０Ｂは、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６とを有している。

本実施の形態では、工具径測定部３３は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、工具径とを工具径補正部３４に送る。また、工具径補正部３４は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径とを工具先端測定部３５に送る。

工具先端測定部３５は、工具輪郭、工具軸方向、校正データおよび補正された工具径を用いて、回転工具１１の先端位置（以下、工具先端位置という）および形状（先端形状）を測定する。本実施の形態の工具先端測定部３５は、回転工具１１の先端部分の輪郭に円・球・円錐等のプリミティブを当てはめることで、工具先端位置を測定する。工具先端測定部３５は、校正データと、測定した工具先端位置とを工具長測定部３６に送る。

工具長測定部３６は、工具先端位置および校正データを用いて回転工具１１の工具長を測定する。校正データには、工具保持機構１２と撮像装置２１との間の位置姿勢関係が含まれている。したがって、工具長測定部３６は、校正データを用いることで工具保持機構１２に対する工具先端位置、すなわち工具長を算出する。工具長測定部３６は、測定した工具長を出力部２２に送る。出力部２２は、工具長と、寸法誤差が補正された工具径とを外部装置に出力する。

つぎに、工具形状測定装置２０Ｂの処理手順を説明する。図６は、実施の形態２に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。なお、図３で説明した実施の形態１に係る工具形状測定装置２０Ａと同様の処理については、その説明を省略する。

工具形状測定装置２０Ｂは、工具形状測定装置２０Ａと同様の処理手順によって、補正した工具径を算出する（ステップＳ１０〜Ｓ６０）。このとき、工具径測定部３３は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、工具径とを工具径補正部３４に送る。また、工具径補正部３４は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径とを工具先端測定部３５に送る。また、工具径補正部３４は、補正した工具径を出力部２２に送る。

工具先端測定部３５は、工具輪郭、工具軸方向、校正データおよび補正された工具径を用いて、工具先端位置および回転工具１１の先端形状を測定する（ステップＳ７０）。このとき、工具先端測定部３５は、回転工具１１の先端部分の輪郭に円・球・円錐等のプリミティブを当てはめることで、工具先端位置を測定する。

工具先端測定部３５は、回転工具１１には先端断面が円や球等のプリミティブで近似できるものが多く存在することを利用し、工具先端部分の輪郭に円・球・円錐等のプリミティブを当てはめる。工具先端測定部３５は、当てはめられるプリミティブとして、回転工具１１の回転体の先端形状に適したものを選択する。プリミティブの選択では、作業者が、当てはめるプリミティブもしくは回転工具１１の種類を指定してもよいし、工具先端測定部３５が、輪郭検出部３１より得られる工具先端部分の輪郭に複数のプリミティブを当てはめて最も適合するものを選択してもよい。

輪郭と同様に、工具先端部分も歪んで撮像されるので、その寸法誤差を補正することが望まれる。工具形状測定装置２０Ｂは、工具輪郭にプリミティブを当てはめる際に、撮像面上で生じる歪みを再現することによって、歪みの影響を排除した寸法測定を行うことが可能となる。

工具先端部分の断面が円近似できる場合（スクエアエンドのエンドミル等）においては、工具先端測定部３５は、工具径測定部３３および工具径補正部３４によって測定される工具径の円（回転工具１１の断面）を、撮像面上の工具軸５０ｚの各位置に投影する。

図７は、工具先端部分へのプリミティブの当てはめ処理を説明するための図である。図８は、プリミティブの撮像面上への投影処理を説明するための図である。図７の（ａ）では、回転工具１１の一例として回転工具１１Ａを図示している。また、図７の（ｂ）では、図７の（ａ）に示した回転工具１１Ａを撮像面４５上へ投影した様子を示している。

工具先端測定部３５は、プリミティブを撮像面４５上へ投影する際には、工具軸方向（工具軸角度θ１）および校正データを用いて、実際にプリミティブの断面が存在する場合の見え方になるよう傾きやスケールを合わせる。ここでのプリミティブは、中心がＰａ（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）の円４２（工具軸５０ｚ上の円）である。傾きやスケールが合わせることによって、工具先端測定部３５は、撮像面４５上での歪みを再現することができる。撮像面４５上へ投影される中心が（ｘ₁，ｙ₁）の円４４は、一般に楕円となり、光軸５２ｘから離れた位置に投影されるほど楕円の長軸と短軸との比が小さくなる。

工具先端測定部３５は、投影される楕円（円４２）をプリミティブの輪郭４１に当てはめる際には、楕円中心よりも工具先端方向に存在する半円部分のみを用いる。そして、工具先端測定部３５は、半円部分が工具先端部分の輪郭の全部もしくは一部と接するときの楕円中心を工具先端位置Ｐ１に決定する。

一般に、工具先端部分の輪郭は、複雑な凹凸を含む形状となるが、工具の回転体の輪郭に内接する。例えば、図７の（ｂ）に示すように、プリミティブの工具先端部分の輪郭が、プリミティブの輪郭４１に内接する。

したがって、工具先端部分の輪郭と接しかつ工具保持機構１２から工具先端方向に向かって最も遠い位置となるときのプリミティブの位置が工具先端位置Ｐ１として決定されることで、画像の輪郭歪みの影響を排除することができる。

工具先端測定部３５は、球（ボールエンドのエンドミル等に適用）や円錐（ドリル等に適用）等、その他のプリミティブに関しても円での当てはめ方法と同様の方法で、工具先端部分を輪郭へ当てはめることができる。

工具先端位置の算出の際には、当てはめたプリミティブに応じて適切なオフセットを工具先端位置に加えてもよい。工具先端測定部３５は、プリミティブが円である場合には、工具先端位置のオフセットをゼロとする。また、工具先端測定部３５は、プリミティブが球である場合には、球の半径（工具径に等しい長さ）分だけ工具軸方向に足した位置を工具先端位置として算出する。また、工具先端測定部３５は、プリミティブが円錐である場合には、円錐の高さ分だけ工具軸方向に足した位置を工具先端位置として算出する。

工具先端測定部３５は、先端形状と、校正データと、測定した工具先端位置とを工具長測定部３６に送る。工具長測定部３６は、工具先端位置および校正データを用いて回転工具１１Ａの工具長を測定する。工具長測定部３６は、校正データ内に含まれている、工具保持機構１２と撮像装置２１との間の位置姿勢関係を用いて、工具保持機構１２に対する工具先端位置（工具長）を算出する（ステップＳ８０）。工具長測定部３６は、先端形状と、測定した工具長を出力部２２に送る。出力部２２は、先端形状と、工具長と、寸法誤差が補正された工具径とを、工具データとして外部装置に出力する。

このように、実施の形態２によれば、プリミティブを用いて工具先端位置を測定するので、工具先端部分の輪郭に生じる画像の歪み及び工具先端部分の複雑な凹凸形状といった寸法誤差の要因を排除して工具長を測定することができる。これにより、従来技術において必要とされていたセンサもしくは工具を並進・回転移動させる機構などが不要になる。したがって、簡易な構成で工具寸法を測定することが可能になる。

実施の形態３．
つぎに、図９および図１０を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、後述する工具形状測定装置２０Ｃが、検出した工具輪郭に応じたプリミティブの情報を、予め登録しておいた輪郭情報内から抽出する。そして、工具形状測定装置２０Ｃが、抽出したプリミティブの情報を用いて工具先端部分の形状を測定する。

図９は、実施の形態３に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る工具形状測定装置２０Ｃは、撮像装置２１と、演算装置３０Ｃと、出力部２２とを備えている。図９の各構成要素のうち図５に示す実施の形態２の工具形状測定装置２０Ｂと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

本実施の形態の演算装置３０Ｃは、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、プリミティブ選択部３７とを有している。

本実施の形態では、工具径測定部３３は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、工具径とを工具径補正部３４に送る。また、工具径補正部３４は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径とをプリミティブ選択部３７に送る。

プリミティブ選択部３７は、輪郭データベース６０に接続されている。輪郭データベース６０は、種々の工具先端部分の工具輪郭と、各工具輪郭に最も適合するプリミティブの情報と、を対応付けした輪郭情報を格納する。輪郭情報には、回転工具１１を種々の角度から見た場合の回転工具１１の工具輪郭が含まれている。

プリミティブ選択部３７は、工具径補正部３４から送られてくる工具輪郭（輪郭検出部３１で検出された工具輪郭）と、輪郭情報内の工具輪郭とを照合する。プリミティブ選択部３７は、検出された工具輪郭に対応する工具輪郭を輪郭情報内で検索する。そして、プリミティブ選択部３７は、検出された工具輪郭に対応する情報（検出された工具輪郭に最も適合するプリミティブの情報）を輪郭情報内から抽出する。これにより、プリミティブ選択部３７は、回転工具１１に当てはめるプリミティブの情報を輪郭データベース６０から取得する。プリミティブ選択部３７は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径と、抽出したプリミティブの情報とを工具先端測定部３５に送る。

工具先端測定部３５は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径と、抽出されたプリミティブの情報とを用いて、工具先端位置および回転工具１１の先端形状を測定する。このとき、工具先端測定部３５は、回転工具１１の先端部分の輪郭に、輪郭情報内から抽出されたプリミティブを当てはめる。工具先端測定部３５は、当てはめたプリミティブを用いて回転工具１１の工具先端位置を求め、工具先端位置に基づいて工具長を求める。

つぎに、工具形状測定装置２０Ｃの処理手順を説明する。図１０は、実施の形態３に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。なお、図６で説明した実施の形態２に係る工具形状測定装置２０Ｂと同様の処理については、その説明を省略する。

工具形状測定装置２０Ｃは、工具形状測定装置２０Ａ，２０Ｂと同様の処理手順によって、補正した工具径を算出する（ステップＳ１０〜Ｓ６０）。このとき、工具径測定部３３は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、工具径とを工具径補正部３４に送る。また、工具径補正部３４は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径とをプリミティブ選択部３７に送る。また、工具径補正部３４は、補正した工具径を出力部２２に送る。

プリミティブ選択部３７は、輪郭検出部３１で検出された工具輪郭と、輪郭情報内の工具輪郭とを照合し、検出された工具輪郭に対応する工具輪郭を輪郭情報内で検索する（ステップＳ６５）。そして、プリミティブ選択部３７は、検出された工具輪郭に対応するプリミティブの情報を輪郭情報内から抽出する。これにより、プリミティブ選択部３７は、回転工具１１に当てはめるプリミティブの情報を輪郭データベース６０から取得する。

プリミティブ選択部３７は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径と、抽出したプリミティブの情報とを工具先端測定部３５に送る。工具先端測定部３５は、工具輪郭と、工具軸方向と、校正データと、補正した工具径と、抽出されたプリミティブの情報とを用いて、工具先端位置および回転工具１１の先端形状を測定する（ステップＳ７０）。

工具先端測定部３５は、校正データと、測定した工具先端位置と、先端形状とを工具長測定部３６に送る。工具長測定部３６は、工具先端位置および校正データを用いて回転工具１１の工具長を測定する（ステップＳ８０）。工具長測定部３６は、先端形状と、測定した工具長を出力部２２に送る。出力部２２は、先端形状と、工具長と、寸法誤差が補正された工具径とを、工具データとして外部装置に出力する。

このように、実施の形態３によれば、検出した工具輪郭に応じたプリミティブの情報を、予め登録しておいた輪郭情報内から抽出するので、回転工具１１の先端形状に最も良く似ているプリミティブを容易に選択することができる。このため、先端形状部分の形状測定の精度を向上させることができる。

実施の形態４．
つぎに、図１１〜図１３を用いてこの発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、後述する工具形状測定装置２０Ｄが、外周刃エッジの条件に適合するエッジが外周刃エッジであるかを判定し、外周刃エッジに基づいて回転工具１１の性質（性能）に関する形状パラメータ（刃数・有効刃長・ねじれ角の少なくとも１つ）を決定する。

図１１は、実施の形態４に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る工具形状測定装置２０Ｄは、撮像装置２１と、演算装置３０Ｄと、出力部２２とを備えている。図１１の各構成要素のうち図５に示す実施の形態２の工具形状測定装置２０Ｂと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

本実施の形態の演算装置３０Ｄは、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、エッジ検出部３８と、形状決定部３９とを有している。本実施の形態では、撮像装置２１は、撮像した回転工具１１の画像を、軸方向算出部３２およびエッジ検出部３８に送る。

エッジ検出部３８は、撮像装置２１から得られる画像から回転工具１１の外周刃エッジを検出する。エッジ検出部３８は、検出した外周刃エッジを形状決定部３９に送る。形状決定部３９は、外周刃エッジを用いて、回転工具１１の性質に関する形状パラメータ（刃数・有効刃長・ねじれ角など）を決定する。形状決定部３９は、外周刃エッジの形状特徴（外周刃エッジ連続性など）に基づいて、形状パラメータを決定する。形状決定部３９は、形状パラメータを出力部２２に送る。出力部２２は、先端形状と、工具径と、工具長と、形状パラメータとを外部装置などに出力する。

つぎに、工具形状測定装置２０Ｄの処理手順を説明する。図１２は、実施の形態４に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。また、図１３は、形状パラメータを決定する処理を説明するための図である。なお、図６で説明した実施の形態２に係る工具形状測定装置２０Ｂと同様の処理については、その説明を省略する。

工具形状測定装置２０Ｄは、工具形状測定装置２０Ａ，２０Ｂと同様の処理手順によって、補正した工具径を算出する（ステップＳ１０〜Ｓ８０）。このとき、撮像装置２１は、撮像した回転工具１１の画像を、輪郭検出部３１およびエッジ検出部３８に送る。また、工具径補正部３４は、補正した工具径を出力部２２に送り、工具長測定部３６は、測定した工具長を出力部２２に送る。

エッジ検出部３８は、撮像装置２１から得られる画像７０（図１３の（ａ）参照）から回転工具１１の外周刃エッジを検出する（ステップＳ９０）。撮像装置２１として可視カメラを用いる場合には、工作機械内でも回転工具１１の表面を撮像できるよう照明で回転工具１１を照らす等の対策をとってもよい。ここで、回転工具１１の姿勢や照明の方向によっては外周刃エッジが検出しづらいことがあるので、エッジ検出部３８は、異なる複数の方向から回転工具１１を照らした複数回の撮像結果（画像）を用いて外周刃エッジを検出してもよい。エッジ検出部３８は、検出した外周刃エッジを形状決定部３９に送る。

形状決定部３９は、エッジ検出部３８で検出された外周刃エッジを用いて、回転工具１１の形状パラメータ（刃数・有効刃長・ねじれ角の少なくとも１つ）を決定する（ステップＳ１００）。

具体的には、形状決定部３９は、外周刃エッジに対して、工具先端測定部３５と同様の処理によって工具径断面に対応する円７１を当てはめる。そして、形状決定部３９は、当てはめた円（撮像面上では楕円となる）７１と交わるエッジを外周刃の候補点７２として抽出し、この各候補点７２の３次元座標を算出する。この時に算出される３次元座標は、工具軸を柱軸とし工具径と等しい径を有した円柱の側面上に存在する。形状決定部３９は、外周刃の候補点７２を抽出する処理を、工具軸に沿って位置をずらしながら複数回実行することで、円柱の側面上に連続的に並んだ外周刃エッジの候補点７２を取得する。形状決定部３９は、取得した円柱の側面を展開することによって、平面上の直線もしくは曲線として外周刃の候補点群を得る。

ここで、エッジ検出部３８によって検出されるエッジには、外周刃でないエッジも含まれるので、形状決定部３９は、何れのエッジが外周刃であるかを判定する。回転工具１１の外周刃のねじれ角θ２は一定で、かつ外周刃は工具回転体と内接する。このため、形状決定部３９が、外周刃の候補点群が描かれた円柱の側面を展開すると、展開図７５において外周刃の各エッジは直線上に並ぶ。

一方、エッジが外周刃でないエッジである場合、そのエッジは工具回転体と内接していないにも関わらず円柱側面上に存在するとみなして３次元座標が算出されるので、展開図７５上では歪んで投影される。そこで、形状決定部３９は、展開図７５上で曲線上に並ぶエッジ点を外周刃エッジの候補から除外する。換言すると、形状決定部３９は、展開図７５上で直線上に並ぶエッジ点を外周刃エッジの候補点として抽出する。

さらに、図１３の（ｂ）に示すように、外周刃７６の存在する間隔は円周方向に対して一定でかつその間隔７４は円周長７３を等分した長さであること、および外周刃７６のねじれ角θ２は何れも等しい。このことから、形状決定部３９は、何れの直線が外周刃エッジであるかを判定することができる。形状決定部３９は、円柱の展開図７５がこれらの条件（外周刃の形状特徴）に最も適合する直線の組み合わせを抽出する。形状決定部３９は、抽出した展開図７５に基づいて、円周長７３の等分数を回転工具１１の刃数、直線の傾きをねじれ角θ２、外周刃エッジが検出された開始点７６Ａから工具先端位置までの長さを有効刃長としてそれぞれ決定する。

形状決定部３９は、決定した形状パラメータ（刃数・有効刃長・ねじれ角）を出力部２２に送る。出力部２２は、先端形状と、工具径と、工具長と、形状パラメータとを外部装置などに出力する。

なお、工具形状測定装置２０Ｄは、プリミティブ選択部３７を備えていてもよい。この場合、工具形状測定装置２０Ｄは、工具輪郭に応じたプリミティブの情報を用いて先端形状部分の形状を測定する。また、工具形状測定装置２０Ｄは、ステップＳ９０およびＳ１００の処理と、ステップＳ１０〜Ｓ８０の処理と、の何れの処理を先に実行してもよい。

このように、実施の形態４によれば、エッジの中から外周刃エッジの条件に適合するエッジを外周刃エッジであるかを判定しているので、回転工具１１の性質に関する形状パラメータ（刃数・有効刃長・ねじれ角）を決定することができる。従来技術では、同じ径・同じ長さの回転工具は全て同じ工具と判定されるので、刃数のみが異なったりねじれ角のみが異なったりする回転工具を判別することができなかった。本実施の形態では、回転工具１１の形状パラメータを決定することによって、工具回転体が等しく形状パラメータの異なる回転工具１１を判別することができる。

実施の形態５．
つぎに、図１４〜図１６を用いてこの発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５では、後述する工具形状測定装置２０Ｅが、工具軸方向、工具径、工具長および形状パラメータのうちの少なくとも１つの情報に基づいて、回転工具１１の取付状態を判定する。

図１４は、実施の形態５に係る工具形状測定装置の構成を示すブロック図である。実施の形態５に係る工具形状測定装置２０Ｅは、撮像装置２１と、演算装置３０Ｅと、出力部２２とを備えている。図１４の各構成要素のうち図１１に示す実施の形態４の工具形状測定装置２０Ｄと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

本実施の形態の演算装置３０Ｅは、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、エッジ検出部３８と、形状決定部３９と、取付状態判定部４０とを有している。

本実施の形態では、軸方向算出部３２は、算出した工具軸方向を取付状態判定部４０に送る。また、工具径補正部３４は、寸法誤差を補正した工具径を取付状態判定部４０に送る。また、工具長測定部３６は、測定した工具長を取付状態判定部４０に送る。また、形状決定部３９は、形状パラメータを取付状態判定部４０に送る。

取付状態判定部４０は、回転工具１１の取り付け状態を判定する。具体的には、取付状態判定部４０は、工具軸方向、工具径、工具長および形状パラメータのうちの少なくとも１つの情報に基づいて、回転工具１１が正常に取り付けられているか否かを判定する。したがって、取付状態判定部４０へは、工具軸方向、工具径、工具長および形状パラメータのうちの少なくとも１つの情報を入力しておけばよい。

取付状態判定部４０は、工具軸方向を利用する場合には、工具保持機構１２に対する工具軸方向のずれを検出することによって、回転工具１１が傾いて取り付けられているか否かを判定する。

また、取付状態判定部４０は、工具径、工具長、形状パラメータの何れかを利用する場合には、加工条件（切削幅・深さ、送り速度等）に対して適切な回転工具１１が取り付けられているか否かを判定する。取付状態の判定方法は、例えば、加工条件を予め作業者が手動で与えておき、取付状態判定部４０が、使用する回転工具１１の測定結果と照合する。また、回転工具１１の測定結果からその回転工具１１を使用した場合の切削幅・深さ、送り速度等を作業者に提示し、選択されている回転工具１１が適切であるか否かの判断を作業者に委ねてもよい。なお、工具形状測定装置２０Ａ〜２０Ｄの何れかが、取付状態判定部４０を備えていてもよい。

つぎに、工具形状測定装置２０Ｅの処理手順を説明する。図１５は、実施の形態５に係る工具形状測定装置の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１２で説明した実施の形態４に係る工具形状測定装置２０Ｄと同様の処理については、その説明を省略する。

工具形状測定装置２０Ｅは、工具形状測定装置２０Ｄと同様の処理手順によって、補正した工具径、工具長、先端形状などを算出する（ステップＳ１０〜Ｓ１００）。このとき、軸方向算出部３２、工具径補正部３４、工具長測定部３６、形状決定部３９の少なくとも１つが、回転工具１１の取り付け状態を判定するための情報を取付状態判定部４０に送る。

例えば、軸方向算出部３２は、算出した工具軸方向を取付状態判定部４０に送る。また、工具径補正部３４は、寸法誤差を補正した工具径を取付状態判定部４０に送る。また、工具長測定部３６は、測定した工具長を取付状態判定部４０に送る。また、形状決定部３９は、形状パラメータを取付状態判定部４０に送る。

取付状態判定部４０は、取得した情報（工具軸方向、寸法誤差を補正した工具径、工具長、形状パラメータの少なくとも１つ）を用いて、回転工具１１が正常に取り付けられているか否かの判定を行う（ステップＳ１１０）。取付状態判定部４０は、取付状態の判定結果を出力部２２に送る。出力部２２は、取付状態の判定結果と、先端形状と、工具径と、工具長と、形状パラメータとを外部装置などに出力する。

図１６は、実施の形態５に係る演算装置のハードウェア構成を示す図である。演算装置３０Ｅは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。演算装置３０Ｅでは、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインＢを介して接続されている。

ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである工具形状測定プログラム９０を用いて工具形状の測定を行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、回転工具１１の輪郭、工具軸方向、補正前の工具径、補正後の工具径、工具先端位置、先端形状、工具長、回転工具１１の性質に関する形状パラメータ、取付状態、取付状態の判定結果などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（工具形状の測定に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。

工具形状測定プログラム９０は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインＢを介してＲＡＭ９３へロードされる。ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた工具形状測定プログラム９０を実行する。具体的には、演算装置３０Ｅでは、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から工具形状測定プログラム９０を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。

演算装置３０Ｅで実行される工具形状測定プログラム９０は、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、エッジ検出部３８と、形状決定部３９と、取付状態判定部４０とを含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。

なお、演算装置３０Ａ〜３０Ｄは、演算装置３０Ｅと同様のハードウェア構成を有している。演算装置３０Ａで実行される工具形状測定プログラム９０は、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４を含むモジュール構成となっている。

また、演算装置３０Ｂで実行される工具形状測定プログラム９０は、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６とを含むモジュール構成となっている。

また、演算装置３０Ｃで実行される工具形状測定プログラム９０は、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、プリミティブ選択部３７とを含むモジュール構成となっている。

また、演算装置３０Ｄで実行される工具形状測定プログラム９０は、輪郭検出部３１と、軸方向算出部３２と、工具径測定部３３と、工具径補正部３４と、工具先端測定部３５と、工具長測定部３６と、エッジ検出部３８と、形状決定部３９とを含むモジュール構成となっている。

このように、実施の形態５によれば、工具軸方向、工具径、工具長および形状パラメータのうちの少なくとも１つの情報を用いて回転工具１１の取付状態を判定するので、回転工具１１が正常に取り付けられているか否か、あるいは使用目的に即した回転工具１１が取り付けられているか否かを判定することができる。これにより、誤った取付状態で加工されることを防止できるので、回転工具１１または加工対象物を破損することを低減することができる。また、作業者が想定している加工条件に合わない回転工具１１を誤って使用する等の失敗を低減することができる。

以上のように、本発明に係る工具形状測定装置および工具形状測定方法は、工具の形状測定に適している。

１１，１１Ａ 回転工具、１２ 工具保持機構、１６ 標準器、２０Ａ〜２０Ｅ 工具形状測定装置、２１ 撮像装置、３０Ａ〜３０Ｅ 演算装置、３１ 輪郭検出部、３２ 軸方向算出部、３３ 工具径測定部、３４ 工具径補正部、３５ 工具先端測定部、３６ 工具長測定部、３７ プリミティブ選択部、３８ エッジ検出部、３９ 形状決定部、４０ 取付状態判定部、５０ｚ 工具軸、５２ｘ 光軸、６０ 輪郭データベース。

Claims (10)

1. 回転工具を撮像した画像から工具輪郭を検出する輪郭検出部と、
   前記工具輪郭に基づいて、前記回転工具の工具軸を表す２次元座標を算出し、撮像平面上の点と３次元空間の平面上の点との対応関係および前記２次元座標に基づいて、前記工具軸を表す３次元座標を算出し、前記３次元座標に基づいて、前記回転工具の軸方向である工具軸方向を算出する軸方向算出部と、
   前記画像を撮像した撮像装置と前記回転工具との間の位置姿勢関係であって予め校正されたものと、前記工具軸方向と、前記工具輪郭とに基づいて、前記回転工具の撮像面上の見かけの工具径を算出する工具径測定部と、
   前記撮像装置と前記回転工具との間の距離を前記３次元座標を用いて算出するとともに、前記距離に基づいて前記工具輪郭の歪みを補正することによって前記見かけの工具径を実際の工具径に補正する工具径補正部と、
   を備えることを特徴とする工具形状測定装置。
2. 前記工具径補正部は、
   前記撮像装置の光学中心から前記回転工具の工具軸までの最短距離を算出し、前記最短距離を用いて、前記見かけの工具径を前記実際の工具径に補正することを特徴とする請求項１に記載の工具形状測定装置。
3. 前記工具径補正部は、
   前記最短距離と前記撮像面から前記回転工具の中心までの距離との比をさらに用いて前記実際の工具径をさらに補正することを特徴とする請求項２に記載の工具形状測定装置。
4. 前記回転工具の先端部分の輪郭の立体的な見え方に応じて当てはめられたプリミティブの位置および形状を算出することによって前記回転工具の先端位置を測定する工具先端測定部と、
   前記工具輪郭および前記先端位置に基づいて前記回転工具の工具長を測定する工具長測定部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の工具形状測定装置。
5. データベースに格納された複数の工具輪郭の中から前記先端部分の輪郭に応じたプリミティブを選択するプリミティブ選択部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の工具形状測定装置。
6. 前記画像から前記回転工具の外周刃エッジを検出するエッジ検出部と、
   前記外周刃エッジの形状特徴に基づいて、前記回転工具の性質に関する形状パラメータを決定する形状決定部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の工具形状測定装置。
7. 前記形状パラメータは、前記回転工具の刃数、有効刃長およびねじれ角の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項６に記載の工具形状測定装置。
8. 前記工具軸方向、前記実際の工具径および前記工具長の少なくとも１つを用いて、前記回転工具の取付状態を判定する取付状態判定部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の工具形状測定装置。
9. 前記工具軸方向、前記実際の工具径および前記形状パラメータの少なくとも１つを用いて、前記回転工具の取付状態を判定する取付状態判定部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の工具形状測定装置。
10. 回転工具を撮像した画像から工具輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
    前記工具輪郭に基づいて、前記回転工具の工具軸を表す２次元座標を算出し、撮像平面上の点と３次元空間の平面上の点との対応関係および前記２次元座標に基づいて、前記工具軸を表す３次元座標を算出し、前記３次元座標に基づいて、前記回転工具の軸方向である工具軸方向を算出する軸方向算出ステップと、
    前記画像を撮像した撮像装置と前記回転工具との間の位置姿勢関係であって予め校正されたものと、前記工具軸方向と、前記工具輪郭とに基づいて、前記回転工具の撮像面上の見かけの工具径を算出する工具径測定ステップと、
    前記撮像装置と前記回転工具との間の距離を前記３次元座標を用いて算出するとともに、前記距離に基づいて前記工具輪郭の歪みを補正することによって前記見かけの工具径を実際の工具径に補正する工具径補正ステップと、
    を含むことを特徴とする工具形状測定方法。

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