JP6894590B2 - 基準点特定装置、加工プログラム生成システム、基準点特定方法 - Google Patents

Description

本発明は、基準点特定装置、加工プログラム生成システム、基準点特定方法に関する。

従来、ワークに対して切削等の加工を工作機械を用いて行なう場合、工作機械に加工プログラムを実行させることで加工を行なわせる。この加工プログラムは、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システムを用いて生成することが可能である。ＣＡＭシステムの例としては、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムおよび自動プログラミング装置が挙げられる。
ＣＡＭシステムに工作機械の加工プログラムを生成させる場合、作業者は、ＣＡＭシステムにおける対話式自動プログラミング装置に対し、完成品の立体形状データや、立体形状の各部位に対応する寸法を含む諸元データを対話形式に沿って入力する。そして作業者は、入力された諸元データに応じてＣＡＭシステムの表示画面上に表示される形状モデルを視認し、想定どおりの形状や寸法となっているかを確認する。そして、想定どおりとなっていない箇所が見つかった場合には、諸元データの修正を行ない、諸元データが出来上ると、ＣＡＭシステムは、この諸元データを基に自動プログラムを生成する。
このような加工プログラムを生成するためにワークにおける各種情報を入力するシステムとして例えば特許文献１の技術がある。

また、加工プログラムに基づいて工作機械を駆動させ、ワークに対して加工をする場合、ワークの形状や加工条件の他に、工作機械上における座標のどの位置にワークがあるかを特定する必要があり、一般に、ワークにおける基準点を決定し、この基準点と工作機械上における座標系とを対応づけることで、ワークの工作機械上における座標を特定することができる。この基準点は、基準点とするワーク上に位置に、プローブを当接させて工作機械上における座標位置を計測することで特定される。

特開２００２−２５８９２５号公報

しかしながら、ワークの基準点を特定するためには、プローブを用いて計測する必要があるため、計測プログラムの作成や計測プログラムのデバッグが必要となり、手間がかかるという問題がある。また、プローブを用いて測定する工程が必要であるため、その分サイクルタイムが長引いてしまい、作業効率が低下してしまう。また、ワークには非常に高価なものもあるため、プローブによる測定を行なう際のミスによってプローブでワークを破損してしまうような場合を無くす必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、プローブを利用しなくても、ワークの基準点を特定することができる基準点特定装置、加工プログラム生成システム、基準点特定方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、ワークが載置されるテーブルを鉛直軸回りに回転させるモータの回転角度を示す割出指示を出力する割出部と、互いの撮像方向に延びる直線が前記テーブルの回転軸上で交差するように設置された２つのカメラに撮像指示を出力するカメラ制御部と、前記テーブルの回転軸に沿ってレーザを走査させ、前記レーザの反射光に基づいて前記テーブル上に載置された前記ワークの空間位置を特定するレーザスキャナに走査指示を出力するスキャナ制御部と、前記割出部が前記回転角度が基準角度となる割出指示を出力した後、単位角度だけ回転させる割出指示を出力することを繰り返して前記テーブルが１周する間に、前記割出部が割出指示を出力するごとに、前記カメラ制御部が撮像指示を出力することにより前記２つのカメラから得られる撮像画像から求められる視差と、前記２つのカメラのカメラパラメータとから三角測量法により前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置を特定し、前記スキャナ制御部が前記走査指示を出力することにより前記レーザスキャナが特定した空間位置を示す検知情報から前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置を特定し、前記基準角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度の各々に対応する前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置及び前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置とに基づいて、前記ワークを加工する工作機械の機械座標における前記ワークの全ての面の空間位置を特定し、特定した前記ワークの全ての面の空間位置を測定結果として出力する測定部と、前記測定部によって得られた測定結果に基づいて、前記ワークの立体形状を示す立体形状データを生成する形状データ生成部と、前記立体形状データが示す形状のいずれかの位置に対して指定される位置を入力する位置入力部と、前記位置入力部から入力された位置に基づいて前記ワークの基準位置を表す基準位置データを出力する基準位置データ出力部と、を有する基準点特定装置である。

また、本発明は、上述の基準点特定装置において、前記立体形状データに基づく立体形状を表示装置の表示画面上に出力させる表示制御部を有し、前記基準位置データ出力部は、前記表示画面上に表示された立体形状のいずれかの位置に対して前記位置入力部によって入力された位置を前記基準位置データとして出力する。

また、本発明は、上述の基準点特定装置において、前記形状データ生成部は、前記立体形状における基準点として設定可能な基準候補位置を検出し、前記表示制御部は、前記立体形状とともに前記基準候補位置を前記立体形状の部位のうち基準候補位置以外の部位とは異なる表示態様で前記表示画面上に出力し、前記位置入力部は、前記検出された基準候補位置から位置の指定入力を受け付ける。

また、本発明は、上述の基準点特定装置において、前記形状データ生成部は、前記立体形状におけるエッジを検出し、前記表示制御部は、前記立体形状とともに前記エッジを前記立体形状のエッジ以外の部位とは異なる表示態様で前記表示画面上に出力し、前記位置入力部は、前記検出されたエッジのいずれかの位置に対して位置の指定入力を受け付ける。

また、本発明は、上述の基準点特定装置と、前記基準点特定装置の出力部から出力されるデータに基づいて、前記ワークに対して工具を相対移動させて前記ワークを切削加工する加工プログラムを生成する加工プログラム生成装置とを有する加工プログラム生成システムである。

また、本発明は、基準点特定装置に用いられる基準点特定方法であって、割出部が、ワークが載置されるテーブルを鉛直軸回りに回転させるモータの回転角度を示す割出指示を出力し、カメラ制御部が、互いの撮像方向に延びる直線が前記テーブルの回転軸上で交差するように設置された２つのカメラに撮像指示を出力し、スキャナ制御部が、前記テーブルの回転軸に沿ってレーザを走査させ、前記レーザの反射光に基づいて前記テーブル上に載置された前記ワークの空間位置を特定するレーザスキャナに走査指示を出力し、前記割出部が、前記回転角度が基準角度となる割出指示を出力した後、単位角度だけ回転させる割出指示を出力することを繰り返して前記テーブルが１周する間に、測定部が、前記割出部が割出指示を出力するごとに、前記カメラ制御部が撮像指示を出力することにより前記２つのカメラから得られる撮像画像から求められる視差と、前記２つのカメラのカメラパラメータとから三角測量法により前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置を特定し、前記スキャナ制御部が前記走査指示を出力することにより前記レーザスキャナが特定した空間位置を示す検知情報から前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置を特定し、前記基準角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度の各々に対応する前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置及び前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置とに基づいて、前記ワークを加工する工作機械の機械座標における前記ワークの全ての面の空間位置を特定し、特定した前記ワークの全ての面の空間位置を測定結果として出力し、形状データ生成部が、前記測定部によって得られた測定結果に基づいて、前記ワークの立体形状を示す立体形状データを生成し、位置入力部が、前記立体形状データが示す形状のいずれかの位置に対して指定される位置を入力し、基準位置データ出力部が、前記位置入力部から入力された位置に基づいて前記ワークの基準位置を表す基準位置データを出力する基準点特定方法である。

以上説明したように、この発明によれば、ワークの立体形状を測定して得られた立体形状データが示す形状のうち、いずれかの位置を基準位置として出力するようにした。これにより、プローブによって測定することなく、ワークにおける基準点を特定することができる。

第１の実施形態に係る制御用データ生成装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る制御装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る測定データ生成方法を示すフローチャートである。 ディスプレイ１７に表示される画面の一例を示す図である。 ディスプレイ１７に表示される画面の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る基準点特定装置を用いた制御用データ生成装置の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る制御用データ生成装置１０は、ワークを測定した測定結果から、ワークの立体形状データや寸法データを生成して出力する機能を有するとともに、工作機械における座標系である機械座標におけるワークの基準点を特定する機能を有する。
制御用データ生成装置１０は、パレットＰを支持するテーブル１１と、テーブル１１を回転させるモータ１２と、立設される測定機器固定部１３と、測定機器固定部１３に取り付けられた２つのカメラ１４と、測定機器固定部１３に取り付けられたレーザスキャナ１５と、制御装置１６とを備える。なお、カメラ１４およびレーザスキャナ１５の設置数および位置関係は、これに限られない。また、制御用データ生成装置１０は、工作機械の構成の一部であってもよい。

モータ１２は、テーブル１１を鉛直軸回りに回転させる。
２つのカメラ１４は、互いの撮像方向に伸びる直線がテーブル１１の回転軸上で交差するように設けられる。
レーザスキャナ１５は、テーブル１１の回転軸に沿ってレーザを走査させ、その反射光に基づいてテーブル１１の上に載置された物体の空間位置を特定する。例えば、レーザスキャナ１５は、レーザの照射時刻から反射光の検知時刻までの時間から、物体の空間位置を特定することができる。レーザスキャナ１５は、特定した空間位置を示す検知情報を出力する。
制御装置１６は、モータ１２、カメラ１４およびレーザスキャナ１５の制御を行う。制御装置１６は、情報を表示するためのディスプレイ１７を備える。

パレットＰには、加工対象であるワークＷおよびワークＷを支持する治具Ｊが固定される。テーブル１１、パレットＰおよび治具Ｊは、ワークＷを支持する支持具の一例である。パレットＰには、加工前のワークＷが固定される。
ここで、ワークＷは、例えば鋳造された物体であり、最終的な形状や寸法にある程度近い状態のものである。この実施形態においては、ワークＷが鋳物であり、このワークＷに対して切削加工することで、最終的な形状に加工される場合について説明する。

図２は、第１の実施形態に係る制御装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
制御装置１６は、カメラ制御部１０１、スキャナ制御部１０２、割出部１０３、測定部１０４、形状データ生成部１０５、表示制御部１０６、指定部１０７、入力部１０８、データ出力部１０９を備える。
カメラ制御部１０１は、カメラ１４に撮像指示を出力し、またカメラ１４から撮像画像を取得する。
スキャナ制御部１０２は、レーザスキャナ１５に走査指示を出力し、またレーザスキャナ１５から検知情報を取得する。
割出部１０３は、モータ１２に回転角度を示す割出指示を出力する。これにより、モータ１２が回転し、テーブル１１が指定の回転角度に割り出される。

測定部１０４は、カメラ制御部１０１が取得した撮像画像、スキャナ制御部１０２が取得した検知情報、および割出部１０３が指示した回転角度に基づいて、ワークＷの立体形状を測定する。
ここで、具体的な立体形状の測定方法について説明する。
測定部１０４は、カメラ制御部１０１が２つのカメラ１４からそれぞれ取得した２つの撮像画像の対応する画素を探索する。視差の探索方法の例としては、ブロックマッチング法などが挙げられる。測定部１０４は、探索した対応する各画素間の距離を視差として算出する。そして、測定部１０４は、算出した視差と、２つのカメラ１４のカメラパラメータとを用いて、三角測量法により、ワークＷのうち撮像画像に写った面の空間位置を特定する。なお、カメラパラメータは、カメラ１４の設置座標、視線角度、および撮像倍率を含むパラメータである。また測定部１０４は、スキャナ制御部１０２から取得した検知情報から、ワークＷのうちレーザが照射された面の空間位置を特定する。そして、測定部１０４は、割出部１０３が指示した回転角度ごとに、特定した空間位置の座標を回転させることで、ワークＷの全ての面の空間位置を特定する。なお、ワークＷの同一部分の空間位置が重複して計測されている場合、測定部１０４は、平均値の算出によりその部分の空間位置を特定する。ここで、空間位置は、工作機械における機械座標に対応している。すなわち、パレットＰ上に治具Ｊによって固定されたワークは、加工プログラム生成装置によって生成された加工プログラムに従って加工を行なう工作機械によって、この固定された状態において加工される。そのため、測定部１０４によって測定される空間位置は、工作機械における機械座標に対応している。

形状データ生成部１０５は、測定部１０４による測定結果に基づいて立体形状データを生成する。例えば、形状データ生成部１０５は、ＳＴＬ（Stereolithography）データを生成する。この場合、形状データ生成部１０５は、測定部１０４による測定結果が示すワークＷの各部分の空間位置を、三角形ポリゴンの頂点座標に変換することで、ＳＴＬデータを生成することができる。このとき、形状データ生成部１０５は、立体形状データを複数の基本図形の組み合わせに近似変換する。基本図形の例としては、直方体、球、三角柱、三角錐、円柱、円錐などが挙げられる。
形状データ生成部１０５は、立体形状データが示す立体形状において、基準点として設定可能な基準候補位置を検出する。基準候補位置としては、立体形状データが示す立体形状におけるいずれの位置であってもよく、立体形状の面上のいずれかの位置や、立体形状におけるエッジの位置であってもよい。

表示制御部１０６は、形状データ生成部１０５が生成した立体形状データをディスプレイ１７に表示させる。
表示制御部１０６は、立体形状データをディスプレイ１７に出力する。これにより、ディスプレイ１７の画面上には、立体形状データに対応した立体形状が表示される。
表示制御部１０６は、立体形状とともに基準候補位置を立体形状の部位のうち基準候補位置以外の部位とは異なる表示態様で表示画面上に出力する。ここで異なる表示態様としては、例えば、立体形状のうち基準候補位置以外の部位を表示する線（実線、破線等）と区別可能な大きさの点を表示したり、基準候補位置以外の部位とは異なる色で基準候補位置を表示したり、基準候補位置を点滅表示させたりすることができる。

入力部１０８は、立体形状データが示す形状のいずれかの位置に対して指定される位置を入力する。入力部１０８は、例えば、ディスプレイ１７の画面上に表示された基準候補位置やエッジの位置のうちいずれかの位置に対する指定入力を受け付ける。
この入力部１０８は、例えば、マウス、キーボード、ディスプレイ１７上のタッチパネル等を用いることができる。
データ出力部１０９は、入力部１０８から入力された位置に基づいてワークの基準位置を表す基準位置データを出力する。より具体的には、データ出力部１０９は、ディスプレイ１７の表示画面上に表示された立体形状のいずれかの位置に対して入力部１０８によって入力された位置を基準位置データとして出力する。
また、データ出力部１０９は、出力対象のデータ（立体形状データ、基準位置データ等）を含む諸元データを、加工プログラムを生成する加工プログラム生成装置に出力する。諸元データには、例えば、ワークの形状を表す形状データ、ワークの各部位の寸法、ワークの材質、ワークに対する切削条件、加工形状、加工位置等を含む情報である。この諸元データを用いることで加工プログラムが生成される。加工プログラム生成装置としては、例えば、立体形状データに基づいて加工プログラムを自動生成するＣＡＭシステムを用いることができる。なお、加工プログラムとは、工作機械を制御するためのＮＣ（Numerical Control）データである。
立体形状データにおける各部位の寸法は、計測された空間位置に基づき、複数の空間位置に基づいて算出することができる。例えば、ワークの直線状の部位においては、その直線の一方の端点からもう一方の端点までの距離を算出することで寸法を得ることができる。円状（円環状）の部位においては、その部位の空間位置をつなぐ輪郭を検出し、この輪郭に応じた曲率や半径又は直径を求め、これらに応じて円状であるかを判定し、円上である場合には、直径を寸法として得ることができる。また、２つの直線形状がなす角がある場合には、角度を検出することもできる。この寸法の算出は、形状データ生成部１０５が行なうようにしてもよい。

ここで、ワークＷ、治具Ｊ、パレットＰ、テーブル１１を一体として測定した場合、測定部１０４によって得られた立体形状データに、ワークＷの立体形状データだけでなく、治具Ｊ、パレットＰ、テーブル１１に対応する立体形状データも含まれている場合がある。このような場合には、入力部１０８は、作業者から、ディスプレイ１７に表示された立体形状データのうち、ワークＷ、治具Ｊ、パレットＰ、およびテーブル１１に相当する領域の指定をそれぞれ受け付ける。例えば、入力部１０８は、作業者による操作によって、ディスプレイ１７に表示された立体形状データの一部分の選択を受け付ける。次に、入力部１０８は、立体形状データのうち、選択された部分が属する基本図形を特定する。次に、入力部１０８は、作業者による操作によって、選択された部分の種別（ワークＷ、治具Ｊ、パレットＰ、またはテーブル１１）の入力を受け付ける。そして、指定部１０７は、特定した基本図形の領域が入力された種別の部材に相当すると特定する。これにより、形状データ生成部１０５が生成した立体形状データのうち、加工・干渉対象物Ｗａを構成する部材ごとに、部材の種別とその部材に相当する領域の指定を受け付ける。これにより、制御用データ生成装置１０は、立体形状データのうち加工対象となるワークＷとその他の部分（加工対象とならない部分、治具Ｊ、パレットＰ、テーブル１１）とを特定し、ワークＷを対象とした立体形状データを得ることができる。

次に、本実施形態に係る制御用データ生成装置１０の動作を説明する。
図３は、第１の実施形態に係る測定データ生成方法を示すフローチャート、図４、図５は、ディスプレイ１７に表示される画面の一例を示す図である。
まず作業者は、パレットＰに治具Ｊおよび加工前のワークＷを取り付け、加工・干渉対象物Ｗａを作成する（ステップＳ１）。次に、作業者は、加工・干渉対象物Ｗａをテーブル１１に設置する（ステップＳ２）。次に、作業者は、制御用データ生成装置１０を操作し、制御用データ生成装置１０に基準点特定プログラムを実行させる。

制御用データ生成装置１０が基準点特定プログラムの実行を開始すると、割出部１０３は、テーブル１１の回転角度が基準角度（例えば、０度）となるように、モータ１２に割出指示を出力する（ステップＳ３）。次に、制御用データ生成装置１０は、テーブル１１が１周するまで、以下のステップＳ５からステップＳ９に示す処理を繰り返し実行する（ステップＳ４）。
まずカメラ制御部１０１は、２つのカメラ１４に撮像指示を出力し、２つのカメラ１４から撮像画像を取得する（ステップＳ５）。またスキャナ制御部１０２は、レーザスキャナ１５に走査指示を出力し、レーザスキャナ１５から検知情報を取得する（ステップＳ６）。次に、測定部１０４は、カメラ１４から取得した撮像画像およびスキャナ制御部１０２から取得した検知情報に基づいて、ワークＷの空間位置を測定する（ステップＳ７）。次に、測定部１０４は、測定した空間位置を、テーブル１１の回転軸回りに、現在のテーブル１１の割出角度だけ回転させることで、テーブル１１の基準角度を基準としたワークＷの空間位置を特定する（ステップＳ８）。
次に、割出部１０３は、モータ１２にテーブル１１を単位角度だけ回転させる割出指示を出力する（ステップＳ９）。

テーブル１１が１周する間、上記のステップＳ５からステップＳ９の処理が実行されると、形状データ生成部１０５は、測定部１０４が測定したワークＷの空間位置に基づいて立体形状データを生成する（ステップＳ１０）。次に、表示制御部１０６は、形状データ生成部１０５が生成した立体形状データをディスプレイ１７に表示させる（ステップＳ１１）。例えば、図４には、ワークＷのある一面（例えば正面図）がディスプレイ１７上に表示された場合を示している。この図において符号４００は、ディスプレイ１７の表示画面の表示領域を示す。そして画面上にはワークの形状が表示されている（符号４０５）。ここでは、ワークには、穴（下穴）が形成されており、その穴の形状も画面上に表示される（符号４１０）。ここでは、正面図のみ図示しているが、画面をスクロールすることで、側面図や平面図等の他の視点からみた場合の図を表示させるようにしてもよいし、側面図や平面図等を選択するラジオボタン等の選択ボタンを表示しておき、入力部１０８によって選択された場合には、その選択された図を表示するようにしてもよい。

次に、形状データ生成部１０５は、立体形状データが示す立体形状において、基準点として設定可能な基準候補位置を検出する（ステップＳ１２）。形状データ生成部１０５は、基準候補位置を検出ルールが予め定められており、例えば、立体形状におけるエッジの位置を検出するルールに基づいて、立体形状におけるエッジを検出する。エッジとしては、例えば、ワークＷの一方の面とこの一方の面に連なる他方の面との境界である辺のうち、いずれかの位置であってもよいし、ワークＷの頂点であってもよい。図４においては、基準候補位置として、例えば、第１基準候補位置４２０、第２基準候補位置４２１、第３基準候補位置４２２、第４基準候補位置４２３の４つの基準候補位置が検出される。

表示制御部１０６は、基準候補位置が検出されると、この検出された基準候補位置をディスプレイ１７の表示画面上であって、立体形状のうち基準候補位置に対応する位置に、基準候補位置を表す図形を表示する。図４においては、ワークＷのエッジのうち、４つの頂点（第１基準候補位置４２０、第２基準候補位置４２１、第３基準候補位置４２２、第４基準候補位置４２３）に対応する位置に円を付加して表示する。ここでは、基準候補位置を表す図形として円を表示する場合について説明するが、正方形や星型等の形状であってもよい。また、図形を付加して表示する他に、図形を頂点に対応する位置の画素を立体形状を描画する色とは異なる色で表示するようにしてもよいし、色と図形との両方を組み合わせて表示するようにしてもよい。
このように、基準候補位置をディスプレイ１７に表示することにより、作業者は、ワーク上におけるどの位置を基準点として指定可能であるかを簡単に把握することができる。
また、表示制御部１０６は、ディスプレイ１７の表示画面上に入力装置によって操作可能なポインタ（符号４０５）を表示する。

基準候補位置が表示されると、入力部１０８は、この表示された基準候補位置のなかから作業者によって指定入力されるいずれか１つの点を取得する（ステップＳ１４）。ここでは、作業者によってマウスが操作され、ポインタ４０３が、第１基準候補位置４２０、第２基準候補位置４２１、第３基準候補位置４２２、第４基準候補位置４２３のなかから、基準点として設定する対象となる基準候補位置まで移動され、決定を示すクリック入力があると、入力部１０８は、このポインタ４０３によって指定された位置における基準候補位置を基準点とする指定入力を受け付ける。

データ出力部１０９は、入力部１０８から基準位置が指定入力されると、この基準位置に対応する機械座標を基準点とし、この基準点を表す基準位置データと、立体形状データとを加工プログラム生成装置（例えばＣＡＭシステム）に出力する。加工プログラム生成装置は、データ出力部１０９から出力される立体形状データ、基準位置データ等を含む諸元データに基づいて、ワークＷに対して工具を相対移動させてワークＷを切削加工する加工プログラムを生成する。

以上説明したように、本実施形態によれば、機械座標上に置かれたワークＷの形状を測定し、その測定結果から得られる立体形状データに基づいて、ワークＷの形状のいずれかの位置を基準点として入力を受け付けるようにした。すなわち、従来であれば、ワークの形状や寸法等を表す諸元データを入力した後、ワークをテーブルに固定し、機械座標における基準点をプローブによって測定し、その測定された基準点と諸元データにおける所定の位置とを対応付けする処理を行なうことで、諸元データに基づく加工を行なう機械座標上の位置を特定することができる。

これに対し、本実施形態によれば、機械座標上に配置されたワークＷについて空間位置を特定するようにしたので、ワークＷの形状を測定することで機械座標上における座標位置に基づくワークＷの形状が特定されるため、このワークＷの形状のうちいずれかの位置を基準位置として特定することで、機械座標における基準点を特定することができる。したがって、プローブを用いて計測する必要がないため、プローブによる計測工程にかかる時間を削減することができ、また、プローブを利用して計測を行なう計測プログラムの作成や計測プログラムのデバッグが不要となる。そのため、サイクルタイムが長引くことを低減し、効率を向上することができ、また、プローブを用いることがないので、プローブでワークを破損してしまうような場合を無くすことができる。

また、上述した実施形態において、表示制御部１０６は、図４に示すような平面図での表示の他に、図５に示すように、立体形状データに応じた立体形状を画面上に表示することもできる。図５では、ワークが斜投影された場合の形状が表示されているが、他の表現方法（等角投影等）で表示されてもよい。図５においては、基準候補位置として、第１基準候補位置５２０、第２基準候補位置５２１、第３基準候補位置５２２、第４基準候補位置５２３の４つの基準候補位置が検出され、基準候補位置を示す図形が表示される。また、例えば、ポインタ５０３が第１基準候補位置５２０の位置に移動された場合には、第１基準候補位置５２０の座標値（機械座標における３次元座標における座標値）が第１基準候補位置の近傍に表示制御部１０６によってマウスオーバされ表示される。ここでは、座標値（１００,２００,３００）が表示されている。ここでは、ｘ軸座標値（画面左右方向）が１００、ｙ軸座標値（画面上下方向）が２００、ｚ軸座標値（画面奥方向）が３００として表示される。この座標値の表示は、図４に示す２次元形状において表示するようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、制御用データ生成装置１０は、テーブル１１の割出により、テーブル１１の位置を基準としてワークＷの形状を測定する。これにより、制御用データ生成装置１０は、正確にワークＷの形状を測定することができる。なお、他の実施形態においては、制御用データ生成装置１０は、テーブル１１の割出を行わなくてもよい。すなわち、他の実施形態に係る制御用データ生成装置１０は、カメラ１４およびレーザスキャナ１５をワークＷ回りに回転させることで、ワークＷの全体の形状を測定してもよい。

また、本実施形態によれば、制御用データ生成装置１０は、ワークＷの立体形状データを、プログラム作成用データとして、加工プログラム生成装置（例えば、ＣＡＭシステム）に入力する。これにより、作業者は、ワークＷの設計データをワークＷの提供者から得ることができない場合にも、加工プログラム生成装置にそのワークＷの加工プログラムを作成させることができる。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、制御用データ生成装置１０は、カメラ１４の撮像画像およびレーザスキャナ１５の検知情報に基づいて、ワークＷの形状を測定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、制御用データ生成装置１０は、カメラ１４の撮像画像のみ、またはレーザスキャナ１５の検知情報のみに基づいて、ワークＷの形状を測定してもよい。また、他の実施形態では、制御用データ生成装置１０は、プローブをワークＷに接触させることで、接触方式による形状測定を行っても良い。

また、上述した実施形態では、制御用データ生成装置１０は、工作機械の制御装置およびＣＡＭシステムと別個の装置であるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御用データ生成装置１０は、工作機械の制御装置に備えられていてもよい。また他の実施形態に係る制御用データ生成装置１０は、加工プログラム生成装置に備えられていてもよい。この場合、制御用データ生成装置１０は、生成した立体形状データに基づいて、加工プログラムの生成処理を行う。

なお、ワークＷの底面側において、パレットＰやテーブル１１に当接している面については、測定部１０４による測定が出来ない場合があったとして、他の面については測定できている。そのため、作業者は、この底面側の面内以外の位置において基準点を指定すればよい。

図６は、第１の実施形態におけるコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、ＣＰＵ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御用データ生成装置１０は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。ＣＰＵ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

なお、少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行しても良い。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０ 制御用データ生成装置
１１ テーブル
１２ モータ
１３ 測定機器固定部
１４ カメラ
１５ レーザスキャナ
１６ 制御装置
１０１ カメラ制御部
１０２ スキャナ制御部
１０３ 割出部
１０４ 測定部
１０５ 形状データ生成部
１０６ 表示制御部
１０７ 指定部
１０８ 入力部
１０９ データ出力部
Ｗ ワーク
Ｊ 治具
Ｐ パレット

Claims (6)

1. ワークが載置されるテーブルを鉛直軸回りに回転させるモータの回転角度を示す割出指示を出力する割出部と、
   互いの撮像方向に延びる直線が前記テーブルの回転軸上で交差するように設置された２つのカメラに撮像指示を出力するカメラ制御部と、
   前記テーブルの回転軸に沿ってレーザを走査させ、前記レーザの反射光に基づいて前記テーブル上に載置された前記ワークの空間位置を特定するレーザスキャナに走査指示を出力するスキャナ制御部と、
   前記割出部が前記回転角度が基準角度となる割出指示を出力した後、単位角度だけ回転させる割出指示を出力することを繰り返して前記テーブルが１周する間に、前記割出部が割出指示を出力するごとに、前記カメラ制御部が撮像指示を出力することにより前記２つのカメラから得られる撮像画像から求められる視差と、前記２つのカメラのカメラパラメータとから三角測量法により前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置を特定し、前記スキャナ制御部が前記走査指示を出力することにより前記レーザスキャナが特定した空間位置を示す検知情報から前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置を特定し、前記基準角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度の各々に対応する前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置及び前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置とに基づいて、前記ワークを加工する工作機械の機械座標における前記ワークの全ての面の空間位置を特定し、特定した前記ワークの全ての面の空間位置を測定結果として出力する測定部と、
   前記測定部によって得られた測定結果に基づいて、前記ワークの立体形状を示す立体形状データを生成する形状データ生成部と、
   前記立体形状データが示す形状のいずれかの位置に対して指定される位置を入力する位置入力部と、
   前記位置入力部から入力された位置に基づいて前記ワークの基準位置を表す基準位置データを出力する基準位置データ出力部と、
   を有する基準点特定装置。
2. 前記立体形状データに基づく立体形状を表示装置の表示画面上に出力させる表示制御部を有し、
   前記基準位置データ出力部は、前記表示画面上に表示された立体形状のいずれかの位置に対して前記位置入力部によって入力された位置を前記基準位置データとして出力する
   請求項１記載の基準点特定装置。
3. 前記形状データ生成部は、前記立体形状における基準点として設定可能な基準候補位置を検出し、
   前記表示制御部は、前記立体形状とともに前記基準候補位置を前記立体形状の部位のうち基準候補位置以外の部位とは異なる表示態様で前記表示画面上に出力し、
   前記位置入力部は、前記検出された基準候補位置から位置の指定入力を受け付ける
   請求項２に記載の基準点特定装置。
4. 前記形状データ生成部は、前記立体形状におけるエッジを検出し、
   前記表示制御部は、前記立体形状とともに前記エッジを前記立体形状のエッジ以外の部位とは異なる表示態様で前記表示画面上に出力し、
   前記位置入力部は、前記検出されたエッジのいずれかの位置に対して位置の指定入力を受け付ける
   請求項２に記載の基準点特定装置。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の基準点特定装置と、
   前記基準点特定装置の出力部から出力されるデータに基づいて、前記ワークに対して工具を相対移動させて前記ワークを切削加工する加工プログラムを生成する加工プログラム生成装置と
   を有する加工プログラム生成システム。
6. 基準点特定装置に用いられる基準点特定方法であって、
   割出部が、ワークが載置されるテーブルを鉛直軸回りに回転させるモータの回転角度を示す割出指示を出力し、
   カメラ制御部が、互いの撮像方向に延びる直線が前記テーブルの回転軸上で交差するように設置された２つのカメラに撮像指示を出力し、
   スキャナ制御部が、前記テーブルの回転軸に沿ってレーザを走査させ、前記レーザの反射光に基づいて前記テーブル上に載置された前記ワークの空間位置を特定するレーザスキャナに走査指示を出力し、
   前記割出部が、前記回転角度が基準角度となる割出指示を出力した後、単位角度だけ回転させる割出指示を出力することを繰り返して前記テーブルが１周する間に、
   測定部が、前記割出部が割出指示を出力するごとに、前記カメラ制御部が撮像指示を出力することにより前記２つのカメラから得られる撮像画像から求められる視差と、前記２つのカメラのカメラパラメータとから三角測量法により前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置を特定し、前記スキャナ制御部が前記走査指示を出力することにより前記レーザスキャナが特定した空間位置を示す検知情報から前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置を特定し、前記基準角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度と、前記割出部が出力する割出指示が示す回転角度の各々に対応する前記ワークのうち撮像画像に写った面の空間位置及び前記ワークのうち前記レーザが照射された面の空間位置とに基づいて、前記ワークを加工する工作機械の機械座標における前記ワークの全ての面の空間位置を特定し、特定した前記ワークの全ての面の空間位置を測定結果として出力し、
   形状データ生成部が、前記測定部によって得られた測定結果に基づいて、前記ワークの立体形状を示す立体形状データを生成し、
   位置入力部が、前記立体形状データが示す形状のいずれかの位置に対して指定される位置を入力し、
   基準位置データ出力部が、前記位置入力部から入力された位置に基づいて前記ワークの基準位置を表す基準位置データを出力する
   基準点特定方法。

Images