JP7012675B2 - Machine tool imaging system and imaging method - Google Patents

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Description

本発明は、コンピュータ数値制御(CNC)工作機械に用いられる撮像システムおよび撮像方法に関し、とりわけ工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部と、照明部で照明された被加工物を撮像する撮像部と、照明部および撮像部に接続された制御部とを備えた撮像システムおよびこれを用いた撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging system and an imaging method used in a computer numerically controlled (CNC) machine tool, in particular, a plurality of illuminating units for illuminating a workpiece arranged in the machine tool, and a workpiece illuminated by the illuminating unit. The present invention relates to an image pickup system including an image pickup unit for imaging an object, an illumination unit, and a control unit connected to the image pickup unit, and an image pickup method using the image pickup system.

従来より、カメラによってCNC工作機械の内部を撮影し、その画像を工作機械の外部に配置されたディスプレイ装置で表示するシステムが知られていた。例えば特許文献1には、加工領域を外部と隔てるカバー体を備えた工作機械が記載され、このカバー体は、扉部を介して、加工領域と外部とを連通させる開口部を有するが、外部から加工領域を視認できる窓部が設けられていない。また特許文献1の工作機械は、加工領域の画像を撮像するカメラと、撮像された画像を表示するディスプレイ装置とを備える。こうして撮像された画像は、ディスプレイ装置を介してリアルタイムでオペレータに表示され、コントローラにより加工の進捗状況等を解析するための画像データを提供して、工作機械による加工の制御にフィードバックされる。よって特許文献1の工作機械において、カメラで撮像された画像が鮮明であるほど、工作機械による精緻な加工を実現することができる。 Conventionally, a system has been known in which a camera captures the inside of a CNC machine tool and the image is displayed on a display device arranged outside the machine tool. For example, Patent Document 1 describes a machine tool provided with a cover body that separates the machined area from the outside, and the cover body has an opening for communicating the machined area and the outside through a door portion, but the outside. There is no window that allows the machined area to be visually recognized. Further, the machine tool of Patent Document 1 includes a camera that captures an image of a processing region and a display device that displays the captured image. The image captured in this way is displayed to the operator in real time via the display device, provides image data for analyzing the progress of machining by the controller, and is fed back to the control of machining by the machine tool. Therefore, in the machine tool of Patent Document 1, the clearer the image captured by the camera, the more precise the processing by the machine tool can be realized.

一般に、工作機械は、加工領域において大量のクーラント液を研削または切削等の工具の刃先に向けて噴射して、工具の刃先を冷却するように構成されている。光源として、小型で信頼性の高い複数のLED光源が用いられる。刃先に向けて噴射されたクーラント液は、被加工物および刃先に衝突して飛散する。すなわち被加工物の加工に伴って、クーラント液の小滴(霧状の液滴)等の飛散物が形成される。このとき複数のLED光源からの光が、飛散物で反射するが、CCDカメラ等の撮像部に強い光が入ると、画像の一部または全体が白っぽくなる現象が生じる(以下、本願では、このような現象を「フレア」現象、または単に「フレア」という。)。フレアが生じた画像では、被加工物または加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)がぼやけることがあり、工作機械による精緻な加工を阻害する虞があるため、フレアを排除することが強く望まれていた。 Generally, a machine tool is configured to cool a tool cutting edge by injecting a large amount of coolant liquid toward the cutting edge of a tool such as grinding or cutting in a machining area. As the light source, a plurality of small and highly reliable LED light sources are used. The coolant liquid sprayed toward the cutting edge collides with the workpiece and the cutting edge and scatters. That is, with the processing of the workpiece, scattered objects such as small droplets (mist-like droplets) of the coolant liquid are formed. At this time, light from a plurality of LED light sources is reflected by scattered objects, but when strong light enters an image pickup unit such as a CCD camera, a phenomenon occurs in which a part or the whole of the image becomes whitish (hereinafter, this in the present application). Such a phenomenon is called a "flare" phenomenon, or simply "flare"). In an image with flare, the contour (machining state) of the workpiece or the deposit of cutting chips generated during machining may be blurred, which may hinder the precise machining by the machine tool, so flare is eliminated. Was strongly desired.

特開2017-159407号JP-A-2017-159407

そこで本発明の1つの態様は、被加工物の加工に伴って生じる飛散物に起因して撮像画像にフレアが生じることを実質的に低減または排除することにより、鮮明な撮像画像を得て、工作機械による精緻な加工を実現することを目的とする。 Therefore, one aspect of the present invention is to obtain a clear captured image by substantially reducing or eliminating flare in the captured image due to scattered objects generated by processing the workpiece. The purpose is to realize precise machining with machine tools.

本発明に係る第1の態様は、工作機械に用いられる撮像システムに関し、この撮像システムは、工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部と、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明する前記照明部を特定するとともに、特定された前記照明部からの照明光の特性を調整する。 A first aspect of the present invention relates to an image pickup system used in a machine tool, and the image pickup system is illuminated by a plurality of lighting units for illuminating a workpiece arranged in the machine tool and the lighting unit. An image pickup unit that captures an image of the work piece, a lighting unit, and a control unit connected to the image pickup unit are provided, and the control unit includes the work piece based on an image captured by the image pickup unit. The illuminating unit that illuminates the scattered matter generated by the processing of the above is specified, and the characteristics of the illuminating light from the specified illuminating unit are adjusted.

また本発明に係る第2の態様は、工作機械に用いられる撮像方法に関し、この撮像方法は、複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程と、撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、撮像された画像に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明する前記照明部を特定する特定工程と、特定された前記照明部からの照明光の特性を調整する調整工程と、を備える。 A second aspect of the present invention relates to an imaging method used in a machine tool, in which the imaging method includes a lighting step of illuminating a workpiece arranged in the machine tool using a plurality of lighting units. An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and the lighting unit that illuminates scattered objects generated by processing the workpiece based on the captured image. A specific step for specifying the above and an adjustment step for adjusting the characteristics of the illumination light from the specified illumination unit are provided.

本発明に係る態様によれば、被加工物の加工に伴って生じる飛散物に起因して画像にフレアが生じることを実質的に低減または排除することにより、鮮明な撮像画像を得て、工作機械による精緻な加工を実現することができる。 According to the aspect of the present invention, by substantially reducing or eliminating the occurrence of flare in the image due to the scattered matter generated by the processing of the workpiece, a clear captured image can be obtained and the work is performed. It is possible to realize precise processing by machine.

本発明の実施形態1に係る工作機械の全体的構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the overall structure of the machine tool which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態1に係る撮像システムの概略的構成を示す拡大斜視図である。It is an enlarged perspective view which shows the schematic structure of the image pickup system which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る撮像システムの概略的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the image pickup system which concerns on Embodiment 1. FIG. 加工時の図2の撮像システムの平面図である。It is a top view of the image pickup system of FIG. 2 at the time of processing. 実施形態1に係る変形例1の加工時の撮像システムの斜視図である。It is a perspective view of the image pickup system at the time of processing of the modification 1 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る撮像システムの概略的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the image pickup system which concerns on Embodiment 2. 実施形態2に係る撮像システムの撮像部および照明部を示す正面図である。It is a front view which shows the image pickup part and the illumination part of the image pickup system which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係る撮像システムの撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image pickup method of the image pickup system which concerns on Embodiment 2. 実施形態2に係る撮像システムの複数の照明部のそれぞれのオンオフ動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the on / off operation of each of the plurality of lighting units of the image pickup system which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態2の変形例2に係る撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image pickup method which concerns on the modification 2 of Embodiment 2. 実施形態2の変形例2の撮像システムの複数の照明部のそれぞれのオンオフ動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the on-off operation of each of the plurality of illumination units of the image pickup system of the modification 2 of Embodiment 2. 実施形態3に係る撮像システムの撮像部および照明部を示す正面図である。It is a front view which shows the image pickup part and the illumination part of the image pickup system which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施形態3に係る撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image pickup method which concerns on Embodiment 3. 実施形態3の撮像システムの複数の照明部のそれぞれのオンオフ動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the on / off operation of each of the plurality of lighting units of the image pickup system of Embodiment 3. 実施形態3の変形例3に係る撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image pickup method which concerns on the modification 3 of Embodiment 3. 実施形態3の変形例3の撮像システムの複数の照明部のそれぞれのオンオフ動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the on-off operation of each of the plurality of illumination units of the image pickup system of the modification 3 of Embodiment 3. 実施形態4に係る撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image pickup method which concerns on Embodiment 4. 実施形態4の撮像システムの複数の照明部のそれぞれのオンオフ動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the on / off operation of each of the plurality of lighting units of the image pickup system of Embodiment 4.

添付図面を参照して本発明に係る工作機械に用いられる撮像システムおよび撮像方法の実施形態を以下説明する。各実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば「上下」および「X軸、Y軸、Z軸」等)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、工作機械の各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。また、各図面において同一の構成部品には同一の符号を用いて示す。 An embodiment of an imaging system and an imaging method used in the machine tool according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of each embodiment, terms indicating directions (for example, "upper and lower" and "X-axis, Y-axis, Z-axis", etc.) are appropriately used for ease of understanding, but these are for illustration purposes only. Therefore, these terms do not limit the present invention. In each drawing, in order to clarify the shape or characteristics of each component of the machine tool, these dimensions are shown as relative ones and are not necessarily expressed at the same scale ratio. Further, in each drawing, the same components are shown by using the same reference numerals.

[実施形態1]
図1~図5を参照しながら、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の実施形態1について以下詳細に説明する。図1は、本発明の各実施形態に係る工作機械100の全体的構成を示す概略的な斜視図であり、図2は、工作機械100の内部に配置された実施形態1に係る撮像システム1の構成部品を示す模式的な斜視図である。また、図3は、図2の撮像システム1の概略的構成を示すブロック図であり、図4は、被加工物Wを加工しているときの図2の撮像システム1の平面図である。
実施形態1に係る工作機械100は、図1に示すように、工場等のフロアに直接的に据え置かれた工作機械チャンバ101(以下、単に「チャンバ」ともいう。)を備える。また工作機械100は、チャンバ101内に配置されたベッド102と、ベッド102からZ方向(図1の上方向)に延びるコラム103と、コラム103からX方向(図1の左方向)に延びるサドル104と、サドル104に固定された主軸頭105と、主軸頭105に着脱自在に取り付けられた研削ツール21と、被加工物W(以下、「ワーク」ともいう。)を固定して支持する載置台106(以下、「テーブル」ともいう。)とを備える。
[Embodiment 1]
The first embodiment of the image pickup system and the image pickup method according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the machine tool 100 according to each embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an image pickup system 1 according to the first embodiment arranged inside the machine tool 100. It is a schematic perspective view which shows the component of. Further, FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the image pickup system 1 of FIG. 2, and FIG. 4 is a plan view of the image pickup system 1 of FIG. 2 when the workpiece W is being processed.
As shown in FIG. 1, the machine tool 100 according to the first embodiment includes a machine tool chamber 101 (hereinafter, also simply referred to as “chamber”) directly installed on the floor of a factory or the like. Further, the machine tool 100 includes a bed 102 arranged in the chamber 101, a column 103 extending from the bed 102 in the Z direction (upward in FIG. 1), and a saddle extending from the column 103 in the X direction (leftward in FIG. 1). A mounting 104, a head head 105 fixed to the saddle 104, a grinding tool 21 detachably attached to the head head 105, and a workpiece W (hereinafter, also referred to as “work”) to be fixedly supported. It is equipped with a stand 106 (hereinafter, also referred to as a “table”).

本発明に係る工作機械100は、研削ツール21の代わりに穿孔ツール(ドリル)または研磨ツール(砥石、ともに図示せず)等の任意の適当な加工ツールを取り付けることにより、テーブル106に載置されたワークWを穿孔加工または研磨加工等を行うことができる。また各実施形態に係る工作機械100は、好適には、X軸、Y軸、Z軸、回転軸および傾斜軸を制御して、ワークWをワンチャッキングで多面加工することができる5軸複合加工機械であってもよい。 The machine tool 100 according to the present invention is placed on the table 106 by attaching an arbitrary suitable machining tool such as a drilling tool (drill) or a polishing tool (grindstone, both not shown) instead of the grinding tool 21. The work W can be drilled, polished, or the like. Further, the machine tool 100 according to each embodiment preferably has a 5-axis composite capable of controlling the X-axis, the Y-axis, the Z-axis, the rotation axis, and the inclined axis to perform multi-faceted machining of the work W by one chucking. It may be a processing machine.

図1および図2に示すように、被加工物Wは、テーブル106に固定されており、Z軸を中心とした円形の凸部Tを有するものである。研削ツール21は、駆動ロッド22を介して主軸頭105に取り付けられ、Z軸に平行な中心軸周りに回転するように構成されている。実施形態1の工作機械100において、回転する研削ツール21が被加工物Wの凸部Tの垂直面(Z軸方向に沿った側面)に当接することにより、被加工物Wの凸部Tが任意の半径を有するように研削加工することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the workpiece W is fixed to the table 106 and has a circular convex portion T centered on the Z axis. The grinding tool 21 is attached to the spindle head 105 via the drive rod 22 and is configured to rotate around a central axis parallel to the Z axis. In the machine tool 100 of the first embodiment, the rotating grinding tool 21 comes into contact with the vertical surface (side surface along the Z-axis direction) of the convex portion T of the workpiece W, so that the convex portion T of the workpiece W is formed. It can be ground to have an arbitrary radius.

また、研削ツール21の回転方向とは逆方向に被加工物W(テーブル106)を回転させながら、研削ツール21を被加工物Wの凸部Tの垂直面に当接させて研削加工してもよい。その他、被加工物WをZ軸周りに回転させ、主軸頭105に固定したフライスを上下方向に移動させることにより、被加工物Wの凸部Tを研削加工してもよい。すなわち、工作機械100による加工手法は、本発明を限定するものではない。同様に、被加工物Wの加工は、上述の単純な形状に限定されるものではなく、本発明は、5軸複合加工機械で実現されるさまざまな形状および加工に対して適用可能である。 Further, while rotating the workpiece W (table 106) in the direction opposite to the rotation direction of the grinding tool 21, the grinding tool 21 is brought into contact with the vertical surface of the convex portion T of the workpiece W for grinding. May be good. In addition, the convex portion T of the workpiece W may be ground by rotating the workpiece W around the Z axis and moving the milling cutter fixed to the spindle head 105 in the vertical direction. That is, the machining method by the machine tool 100 does not limit the present invention. Similarly, the machining of the workpiece W is not limited to the simple shape described above, and the present invention is applicable to various shapes and machining realized by the 5-axis compound machining machine.

図3は、実施形態1に係る撮像システム1の概略的構成を示すブロック図であり、図4は、工作機械100が被加工物を加工しているときの撮像システム1の平面図である。
図2~図4に示すように、実施形態1に係る撮像システム1は、概略、研削ツール21(および/またはテーブル106)を回転駆動する加工部20、被加工物Wおよび研削ツール21を冷却するために、これらに向けて大量のクーラント液を噴射するノズル31を含む冷却部30と、加工時の被加工物Wならびに研削ツール21およびこれらの背景の画像を撮像(モニター)するCCDカメラ等の撮像部40と、加工時の被加工物Wを照明するLED等の複数の照明部50(照明部1および照明部2)と、上記構成部品を制御する制御部60とを備える。なお、図4ではテーブル106を省略している。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the image pickup system 1 according to the first embodiment, and FIG. 4 is a plan view of the image pickup system 1 when the machine tool 100 is processing an workpiece.
As shown in FIGS. 2 to 4, the imaging system 1 according to the first embodiment generally cools the machining unit 20, the workpiece W, and the grinding tool 21 that rotationally drive the grinding tool 21 (and / or the table 106). A cooling unit 30 including a nozzle 31 that injects a large amount of coolant toward these, a workpiece W at the time of processing, a grinding tool 21, a CCD camera that captures (monitors) images of these backgrounds, and the like. 40, a plurality of lighting units 50 (illumination unit 1 and illumination unit 2) such as LEDs that illuminate the workpiece W at the time of processing, and a control unit 60 that controls the above-mentioned components. In FIG. 4, the table 106 is omitted.

工作機械100の加工時、制御部60は、主軸頭105内に配置されたモータ(加工部20)を用いて研削ツール21をZ軸周りに回転させながら、被加工物Wの凸部Tに当接させるとともに、大量のクーラント液をノズル31(冷却部30)から被加工物Wおよび研削ツール21に向けて噴射し、これらを冷却する。図4の黒点で示すように、ノズル31から噴射されたクーラント液は、被加工物Wおよび研削ツール21に衝突して飛散し、霧状の液滴(霧状クーラントC)を形成する。なお、被加工物の加工の際に生じる飛散物には、霧状クーラントCの他、加工時に被加工物から生じる切子や切削屑等の粉砕物、および/または機械摺動面に供給される潤滑油、あるいは粉砕物もしくは潤滑油を包含した霧状クーラントCが含まれ、本願ではこれらを総称して「飛散物」という。 During machining of the machine tool 100, the control unit 60 uses a motor (machining unit 20) arranged in the spindle head 105 to rotate the grinding tool 21 around the Z axis while forming a convex portion T of the workpiece W. Along with abutting, a large amount of coolant is sprayed from the nozzle 31 (cooling unit 30) toward the workpiece W and the grinding tool 21 to cool them. As shown by the black dots in FIG. 4, the coolant liquid ejected from the nozzle 31 collides with the workpiece W and the grinding tool 21 and scatters to form mist-like droplets (mist-like coolant C). The scattered matter generated during the processing of the workpiece is supplied to the atomized coolant C, crushed matter such as facets and cutting chips generated from the workpiece during processing, and / or the machine sliding surface. Lubricating oil, crushed material, or atomized coolant C containing lubricating oil is included, and these are collectively referred to as "scattered material" in the present application.

撮像部40は、加工時の被加工物Wならびに研削ツール21およびこれらの背景の画像を撮像し、制御部60は、撮像部40から得た画像データを解析して、加工部20による加工の制御にフィードバックする。照明部50は、オンオフの応答速度が速く信頼性の高い発光ダイオードランプ(以下、単に「LED」という。)を用いて、被加工物Wおよび研削ツール21を照明する。例えば、研削ツール21による被加工物Wの研削加工が進むにつれ、研削ツール21の位置がZ軸に接近するが、一般に、加工の進捗に応じて、被加工物Wおよび研削ツール21の位置が変化する。そこで制御部60は、加工部20の制御手順(制御プログラム)に応じて、冷却部30のノズル31、撮像部40、および照明部50の位置および指向角度を任意に調整できるように構成されている。すなわち制御部60は、ノズル31、撮像部40、および照明部50の位置および指向角度を常に認識し、制御することができる。 The image pickup unit 40 captures an image of the workpiece W at the time of processing, the grinding tool 21, and the background thereof, and the control unit 60 analyzes the image data obtained from the image pickup unit 40 and processes it by the processing unit 20. Feedback to control. The lighting unit 50 illuminates the workpiece W and the grinding tool 21 by using a light emitting diode lamp (hereinafter, simply referred to as “LED”) having a fast on / off response speed and high reliability. For example, as the grinding of the workpiece W by the grinding tool 21 progresses, the position of the grinding tool 21 approaches the Z axis, but in general, the positions of the workpiece W and the grinding tool 21 move according to the progress of the machining. Change. Therefore, the control unit 60 is configured so that the positions and pointing angles of the nozzle 31, the image pickup unit 40, and the illumination unit 50 of the cooling unit 30 can be arbitrarily adjusted according to the control procedure (control program) of the processing unit 20. There is. That is, the control unit 60 can always recognize and control the positions and directivity angles of the nozzle 31, the image pickup unit 40, and the illumination unit 50.

図4の黒点で示す霧状クーラントCは、クーラント液の小滴(霧状の液滴)であり、研削ツール21の周りに放射状に飛散する。撮像部40は、照明部50からの光で霧状クーラントCの小滴、被加工物W、研削ツール21、および加工時に生じた切削屑の堆積物を照明することにより、これらの画像を撮像する。このとき、霧状クーラントCの小滴、撮像部40、および照明部50の位置等に依存するが、いずれか一方の照明部50(照明部1または照明部2)からの光が霧状クーラントCの小滴に反射して、撮像部40に部分的に強い光が入り、画像の一部または全体が白っぽくなるフレアが生じる場合がある。フレアが生じた画像では、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)がぼやけてしまう。 The mist-like coolant C shown by the black dots in FIG. 4 is a small droplet (mist-like droplet) of the coolant liquid, and is scattered radially around the grinding tool 21. The image pickup unit 40 captures these images by illuminating the small droplets of the mist-like coolant C, the workpiece W, the grinding tool 21, and the deposit of cutting chips generated during processing with the light from the illumination unit 50. do. At this time, although it depends on the positions of the small droplets of the mist-like coolant C, the image pickup unit 40, and the illumination unit 50, the light from one of the illumination units 50 (illumination unit 1 or the illumination unit 2) is the mist-like coolant. Reflected by the small droplets of C, strong light may partially enter the image pickup unit 40, causing flare that makes a part or the whole of the image whitish. In the flared image, the contour (machined state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining is blurred.

そこで実施形態1に係る制御部60は、撮像部40で撮像された画像にフレアが生じないように、フレアの原因となる霧状クーラントCの小滴の位置を特定するとともに、フレアを引き起こす照明部50(照明部1または照明部2)を減灯(照明部50からの光強度を低減)または消灯させるように構成されている。本願では、便宜上、フレアの原因となる霧状クーラントCを「フレアクーラントFC」といい、フレアを引き起こす照明部を「フレア照明部50」という。 Therefore, the control unit 60 according to the first embodiment identifies the position of a small drop of the mist-like coolant C that causes flare and causes the flare so that the image captured by the image pickup unit 40 does not cause flare. The unit 50 (illumination unit 1 or illumination unit 2) is configured to reduce the light (reduce the light intensity from the illumination unit 50) or turn it off. In the present application, for convenience, the mist-like coolant C that causes flare is referred to as "flare coolant FC", and the lighting unit that causes flare is referred to as "flare lighting unit 50".

具体的には、まず制御部60は、撮像画像にフレアが生じたか否かを判定する。制御部60は、上述のとおり、撮像部40と照明部50の位置および指向角度を常に認識して制御しているが、フレアが生じた画像に基づいて、撮像部40からフレアクーラントFCまでの距離dと、撮像部40の中心軸に対する傾斜角θとを求める。撮像部40は、タイム・オブ・フライト(ToF:Time of Flight)センサーを含むものであってもよい。制御部60は、フレアクーラントFCまでの距離dおよび傾斜角θから、例えばフレア照明部が「照明部1」であると判定することができる。さらに制御部60は、その後一定期間、照明部1を減灯または消灯させ、照明部2のみを用いて被加工物Wおよび研削ツール21を照明し、これらの画像を得るように制御する。こうして実施形態1に係る制御部60は、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明な撮像画像を得て、加工部20による精緻な加工を実現することができる。 Specifically, first, the control unit 60 determines whether or not flare has occurred in the captured image. As described above, the control unit 60 constantly recognizes and controls the positions and directivity angles of the image pickup unit 40 and the illumination unit 50, but based on the flared image, the image pickup unit 40 to the flare coolant FC. The distance d and the inclination angle θ with respect to the central axis of the imaging unit 40 are obtained. The image pickup unit 40 may include a Time of Flight (ToF) sensor. The control unit 60 can determine, for example, that the flare illumination unit is the “illumination unit 1” from the distance d to the flare coolant FC and the inclination angle θ. Further, the control unit 60 reduces or turns off the lighting unit 1 for a certain period of time, illuminates the workpiece W and the grinding tool 21 using only the lighting unit 2, and controls to obtain these images. In this way, the control unit 60 according to the first embodiment obtains a clear image showing the outline (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining, and realizes precise machining by the machining section 20. can do.

また制御部60は、詳細図示しないが、人工知能(AI:Artificial Intelligence)機能を備え、フレアクーラントFCまでの距離dや傾斜角θをはじめ、被加工物Wの構成材料、研削ツール21の種類、クーラントの構成材料、ノズル31から噴出されるクーラントの噴出速度、および照明部50からの照明光の波長をパラメータとして、撮像した画像に関連付け、ディープラーニング等のニューラルネットワークにおける学習済みの重み付け係数と応答関数に基づく演算を行い、フレアクーラントFCの位置/角度およびフレア照明部50を導出するように機械学習してもよい。 Although not shown in detail, the control unit 60 has an artificial intelligence (AI) function, includes a distance d to the flare qualant FC, an inclination angle θ, a constituent material of the workpiece W, and a type of grinding tool 21. , The constituent material of the coolant, the ejection speed of the coolant ejected from the nozzle 31, and the wavelength of the illumination light from the illumination unit 50 as parameters, which are associated with the captured image, and the weighting coefficient learned in the neural network such as deep learning. Machine learning may be performed so as to perform an operation based on the response function and derive the position / angle of the flare coolant FC and the flare illumination unit 50.

このように制御部60は、撮像部40で撮像された画像に基づいて、フレアが生じたことを判定し、フレアクーラントFCの位置/角度を導出し、一定の点灯期間、フレア照明部を減灯または消灯させることにより、フレアが生じない画像を撮像することができる。これにより、制御部60は、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明な撮像画像を得て、加工部20による精緻な加工を実現することができる。また制御部60は、一定の点灯期間が経過した後、撮像画像にフレアが生じたか否か、周期的に判定するように構成してもよい。 In this way, the control unit 60 determines that flare has occurred based on the image captured by the image pickup unit 40, derives the position / angle of the flare coolant FC, and reduces the flare illumination unit for a certain lighting period. By turning the light on or off, it is possible to capture an image in which flare does not occur. As a result, the control unit 60 can obtain a clear image showing the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining, and can realize precise machining by the machining section 20. can. Further, the control unit 60 may be configured to periodically determine whether or not flare has occurred in the captured image after a certain lighting period has elapsed.

上記実施形態1の被加工物Wは、テーブル106に固定されており、Z軸を中心とした円形の凸部Tを有するものであったが、本発明は、被加工物Wの態様および加工部20の加工ツール21の種別等に限定されるものではなく、冷却部30を用いてクーラント液を被加工物Wおよび研削ツール21に噴射しながら加工する工作機械100の撮像システムに広く採用することができる。 The workpiece W of the first embodiment is fixed to the table 106 and has a circular convex portion T centered on the Z axis. However, the present invention describes the embodiment and processing of the workpiece W. It is not limited to the type of the processing tool 21 of the unit 20, and is widely adopted in the image pickup system of the machine tool 100 that processes the workpiece W and the grinding tool 21 while injecting the coolant liquid using the cooling unit 30. be able to.

(変形例1)
図5は、実施形態1の変形例1に係る撮像システム1の斜視図である。図5の撮像システム1において、被加工物Wが側方チャック23に取り付けられ、砥石等の研磨ツール(加工部20)がX軸周りに回転するスピンドル24に接続され、クーラントを噴射するノズル31(冷却部30)が側方のタレット25に取り付けられている。また撮像システム1は、実施形態1と同様、2つの照明部50で被加工物Wおよび加工部20を照明し、撮像部40を用いてこれらの画像を撮像するように構成されている。
(Modification 1)
FIG. 5 is a perspective view of the imaging system 1 according to the first modification of the first embodiment. In the image pickup system 1 of FIG. 5, the workpiece W is attached to the side chuck 23, a polishing tool (machining portion 20) such as a grindstone is connected to the spindle 24 rotating around the X axis, and the nozzle 31 for injecting coolant. (Cooling unit 30) is attached to the side turret 25. Further, as in the first embodiment, the image pickup system 1 is configured to illuminate the workpiece W and the machined portion 20 with two lighting units 50 and to capture these images using the image pickup unit 40.

図5に示す撮像システムにおいて、制御部60は、同様に、撮像画像にフレアが生じたか否かを判定し、フレアが生じた画像に基づいて、撮像部40からフレアクーラントFCまでの距離dと、撮像部40の中心軸に対する傾斜角θとを求める。そして制御部60は、距離dおよび傾斜角θから、例えばフレア照明部が照明部1であると判定し、その後一定期間、照明部1を減灯または消灯させ、照明部2のみを用いて被加工物Wおよび研削ツール21を照明し、これらの画像を得るように制御する。 In the image pickup system shown in FIG. 5, the control unit 60 similarly determines whether or not flare has occurred in the captured image, and based on the flared image, the distance d from the image pickup unit 40 to the flare coolant FC. , The inclination angle θ with respect to the central axis of the image pickup unit 40 is obtained. Then, the control unit 60 determines from the distance d and the inclination angle θ that, for example, the flare lighting unit is the lighting unit 1, then turns off or turns off the lighting unit 1 for a certain period of time, and covers the lighting unit 1 using only the lighting unit 2. The workpiece W and the grinding tool 21 are illuminated and controlled to obtain these images.

このように制御部60は、上記実施形態1と同様、撮像部40で撮像された画像に基づいて、フレアが生じたことを判定し、フレアクーラントFCの位置/角度を導出し、一定の点灯期間、フレア照明部を減灯または消灯させることにより、フレアが生じない画像を撮像することができる。こうして制御部60は、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明な撮像画像を得て、加工部20による精緻な加工を実現することができる。 In this way, the control unit 60 determines that flare has occurred based on the image captured by the image pickup unit 40, derives the position / angle of the flare coolant FC, and keeps the lighting constant, as in the first embodiment. By reducing or extinguishing the flare illumination unit during the period, it is possible to capture an image in which flare does not occur. In this way, the control unit 60 can obtain a clear image showing the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining, and can realize precise machining by the machining section 20.

[実施形態2]
図6~図9を参照しながら、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の実施形態2について以下詳細に説明する。実施形態2の撮像システムは、10個の照明部50を備える点を除き、実施形態1の撮像システム(2個)と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 2]
The second embodiment of the imaging system and the imaging method according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 6 to 9. Since the imaging system of the second embodiment has the same configuration as the imaging system (two) of the first embodiment except that it includes 10 lighting units 50, the description of the overlapping points will be omitted.

図6は、実施形態2に係る撮像システム2の概略的構成を示すブロック図であり、図7は、実施形態2に係る撮像システム2の撮像部40および複数の照明部50を示す正面図である。上述のとおり、実施形態2に係る撮像システム2は、10個の照明部50(図6の照明部1~10)を有し、図7で示すように、中央に配置された撮像部40の周りに照明部50が等角度間隔に配置されている。図7では、各照明部50は、撮像部40と同心円状に36度間隔で配置されているが、この構成に限定されるものではなく、楕円および矩形等の任意の形状に沿って任意の間隔で配置してもよいし、撮像部40と各照明部50を別体として構成してもよい。また図6の撮像システム2は、回転矢印で示すように、任意の直交する回転軸の周りで回転することができ、制御部60は、被加工物Wを加工する加工部20に向けて、撮像部40および各照明部50を任意の方向に指向させることができる。 FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the image pickup system 2 according to the second embodiment, and FIG. 7 is a front view showing an image pickup unit 40 and a plurality of illumination units 50 of the image pickup system 2 according to the second embodiment. be. As described above, the image pickup system 2 according to the second embodiment has 10 illumination units 50 (illumination units 1 to 10 in FIG. 6), and as shown in FIG. 7, the image pickup unit 40 arranged in the center. Illumination units 50 are arranged around the lighting units at equal intervals. In FIG. 7, the illumination units 50 are arranged concentrically with the image pickup unit 40 at intervals of 36 degrees, but the present invention is not limited to this configuration, and any shape such as an ellipse or a rectangle can be used. It may be arranged at intervals, or the image pickup unit 40 and each illumination unit 50 may be configured as separate bodies. Further, the image pickup system 2 of FIG. 6 can be rotated around an arbitrary orthogonal rotation axis as shown by a rotation arrow, and the control unit 60 is directed toward the processing unit 20 for processing the workpiece W. The image pickup unit 40 and each illumination unit 50 can be directed in any direction.

制御部60は、各照明部50(照明部1~10)を互いに独立して点灯または消灯(減灯)させることができる。撮像部40は、短いフレーム単位期間で被加工物Wおよび加工部20を撮像して、画像データをリアルタイムで制御部60に送信することができるCCDカメラを採用することが好ましく、例えばフレーム単位期間は1msである。フレーム単位期間とは、撮像部40が連続して撮像できる画像フレームの最小時間であってもよい。また各照明部50は、実施形態1と同様、オンオフの応答速度が速く、信頼性の高いLEDを用いることが好ましく、フレーム単位期間の同等の応答速度(例えば1ms)でオンオフ動作させることができる。 The control unit 60 can turn on or off (reduce) each of the illumination units 50 (illumination units 1 to 10) independently of each other. The image pickup unit 40 preferably employs a CCD camera capable of capturing images of the workpiece W and the processing unit 20 in a short frame unit period and transmitting image data to the control unit 60 in real time, for example, in a frame unit period. Is 1 ms. The frame unit period may be the minimum time of an image frame that the image pickup unit 40 can continuously image. Further, as in the first embodiment, each lighting unit 50 preferably uses an LED having a fast on / off response speed and high reliability, and can be operated on / off at an equivalent response speed (for example, 1 ms) in a frame unit period. ..

図8は、実施形態2に係る撮像システム2の制御(撮像方法)を示すフローチャートであり、図9は、実施形態2に係る撮像システム2の複数の照明部のオンオフ動作を示すタイミングチャートである。図8および図9を参照しながら、実施形態2に係る撮像方法について詳細に以下説明する。なお、本発明を容易に理解しやすくするために、各照明部50を「LED1~10」といい、撮像部40を単にカメラ40といい、カメラ40で撮像される被加工物Wならびに研削ツール21およびこれらの背景の画像を「カメラ画像」という。 FIG. 8 is a flowchart showing control (imaging method) of the imaging system 2 according to the second embodiment, and FIG. 9 is a timing chart showing an on / off operation of a plurality of lighting units of the imaging system 2 according to the second embodiment. .. The imaging method according to the second embodiment will be described in detail below with reference to FIGS. 8 and 9. In order to make the present invention easier to understand, each lighting unit 50 is referred to as "LED 1 to 10", the image pickup unit 40 is simply referred to as a camera 40, and the workpiece W and the grinding tool imaged by the camera 40 are referred to. 21 and images of these backgrounds are referred to as "camera images".

実施形態2に係る撮像方法によれば、制御部60は、ステップST01において、フレーム単位期間の10倍に相当する所定の全灯期間(例えば10ms)、すべてのLED1~10が点灯し、カメラ40がカメラ画像を撮像するように制御するとともに、制御部60内のメモリ(図示せず)に各フレーム単位期間に対応するそれぞれのカメラ画像またはその平均値としてのカメラ画像に関する画像データを記憶する。このとき、全灯期間中に撮像されたカメラ画像にフレアが発生しているものとする。カメラ画像にフレアが発生していない場合は、詳細図示しないが、制御部60は、ST01に戻って、全灯期間すべてのLED1~10を点灯させる。すなわち、この実施形態に係る撮像方法によれば、カメラ画像にフレアが発生しない限り、通常の撮像方法と同様、継続してすべてのLED1~10を点灯させて、カメラ画像を撮像する。なお、全灯期間は、10msより長く、または短く設定してもよい。 According to the image pickup method according to the second embodiment, in step ST01, in step ST01, all the LEDs 1 to 10 are turned on for a predetermined full lighting period (for example, 10 ms) corresponding to 10 times the frame unit period, and the camera 40 is turned on. Controls to capture a camera image, and stores image data related to each camera image corresponding to each frame unit period or a camera image as an average value thereof in a memory (not shown) in the control unit 60. At this time, it is assumed that flare has occurred in the camera image captured during the entire lighting period. When no flare has occurred in the camera image, although not shown in detail, the control unit 60 returns to ST01 and lights LEDs 1 to 10 during the entire lighting period. That is, according to the imaging method according to this embodiment, as long as flare does not occur in the camera image, all the LEDs 1 to 10 are continuously turned on to capture the camera image as in the normal imaging method. The total lighting period may be set longer or shorter than 10 ms.

ステップST02において、制御部60は変数iを1に設定する。ステップST03において、全灯期間終了後、制御部60は、LEDiのみをフレーム単位期間(例えば1ms)だけ消灯させ(OFF)、ステップST04において、カメラ画像からフレアが消失したか否かを判定する。ステップST05において、制御部60は、カメラ画像からフレアが消失したときに消灯させたLEDiを制御部60内のメモリ(図示せず)に記憶する。ステップST06において、制御部60は、変数iをインクリメントし、ステップST03~ST06を反復する。 In step ST02, the control unit 60 sets the variable i to 1. In step ST03, after the end of all lighting periods, the control unit 60 turns off only the LEDi for a frame unit period (for example, 1 ms) (OFF), and in step ST04, determines whether or not flare has disappeared from the camera image. In step ST05, the control unit 60 stores the LEDi turned off when the flare disappears from the camera image in a memory (not shown) in the control unit 60. In step ST06, the control unit 60 increments the variable i and repeats steps ST03 to ST06.

ステップST07において、制御部60は、変数iが10を超えたとき(i=11)、ステップST08に進み、フレアが消失したときに消灯させたLEDi(例えば図9のLED5)以外の各LEDを所定の照明期間(例えば80ms)だけ点灯させて、カメラ画像を得る。このとき制御部60は、照明期間、フレアが消失したときに消灯させたLEDiを完全に消灯させるのではなく、一定の割合で減灯(LEDiからの光強度を低減)させてもよく、カメラ画像に与えるフレアの程度に応じて減灯させてもよい。 In step ST07, the control unit 60 proceeds to step ST08 when the variable i exceeds 10 (i = 11), and turns off each LED other than the LEDi (for example, LED5 in FIG. 9) when the flare disappears. A camera image is obtained by turning on the light for a predetermined lighting period (for example, 80 ms). At this time, the control unit 60 may reduce the light (reduce the light intensity from the LEDi) at a constant rate instead of completely turning off the LEDi that was turned off when the flare disappeared during the lighting period. The light may be dimmed according to the degree of flare given to the image.

ステップST09において、制御部60は、フレアを排除または実質的に低減させたカメラ画像を得て、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明なカメラ画像を解析することにより、加工部20による精緻な加工を実現することができる。制御部60は、ステップST09の後、再びステップST01に戻って、ST01~09の動作を反復的に行い、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行う。 In step ST09, the control unit 60 obtains a camera image in which flare is eliminated or substantially reduced, and a clear camera showing the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining. By analyzing the image, precise processing by the processing unit 20 can be realized. After step ST09, the control unit 60 returns to step ST01 again to repeatedly perform the operations of ST01 to 09, continuously obtain a clear camera image, and perform accurate processing using the processing unit 20. ..

(変形例2)
図10および図11を参照しながら、実施形態2の変形例2について以下説明する。変形例2の撮像方法は、概略、各LED1~10を順次点灯させて、カメラ画像にフレアが発生するか否かを判定する点以外、実施形態2の撮像方法と同様のものであるので、重複する点については説明を省略する。
図10は、変形例2に係る撮像方法を示すフローチャートであり、図11は、変形例2に係る撮像システム2の複数の照明部のオンオフ動作を示すタイミングチャートである。図10および図11を参照しながら、変形例2に係る撮像方法について以下説明する。
(Modification 2)
The second modification of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 10 and 11. The imaging method of the second modification is substantially the same as the imaging method of the second embodiment, except that the LEDs 1 to 10 are turned on in sequence to determine whether or not flare occurs in the camera image. The description of the overlapping points will be omitted.
FIG. 10 is a flowchart showing the imaging method according to the modified example 2, and FIG. 11 is a timing chart showing an on / off operation of a plurality of lighting units of the imaging system 2 according to the modified example 2. The imaging method according to the second modification will be described below with reference to FIGS. 10 and 11.

変形例2に係る撮像方法によれば、制御部60は、ステップST11において、制御部60は変数iを1に設定した後、ステップST12でLEDiをフレーム単位期間(例えば1ms)点灯させて(ON)、ステップST13でカメラ画像にフレアが発生したか否かを判定する。またステップST14において、制御部60は、カメラ画像にフレアが発生したときに点灯させたLEDiを制御部60内のメモリ(図示せず)に記憶する。ステップST15において、制御部60は、変数iをインクリメントし、ステップST12~ST15を反復する。 According to the imaging method according to the second modification, the control unit 60 sets the variable i to 1 in step ST11, and then turns on the LEDi for a frame unit period (for example, 1 ms) in step ST12 (ON). ), It is determined in step ST13 whether or not flare has occurred in the camera image. Further, in step ST14, the control unit 60 stores the LEDi lit when flare occurs in the camera image in a memory (not shown) in the control unit 60. In step ST15, the control unit 60 increments the variable i and repeats steps ST12 to ST15.

ステップST16において、制御部60は、変数iが10を超えたとき(i=11)、ステップST17に進み、フレアが発生したときに点灯させたLEDi(例えば図11のLED5)以外の各LEDを所定の照明期間(例えば90ms)だけ点灯させて、カメラ画像を得る。このとき実施形態2と同様、変形例2に係る制御部60は、照明期間、フレアが発生したときに点灯させたLEDiを完全に消灯させるのではなく、一定の割合で減灯(LEDiからの光強度を低減)させてもよく、カメラ画像に与えるフレアの程度に応じて減灯させてもよい。 In step ST16, when the variable i exceeds 10 (i = 11), the control unit 60 proceeds to step ST17 and turns on each LED other than the LEDi (for example, LED5 in FIG. 11) that is turned on when flare occurs. A camera image is obtained by turning on the light for a predetermined lighting period (for example, 90 ms). At this time, as in the second embodiment, the control unit 60 according to the second modification does not completely turn off the LEDi that was turned on when flare occurs during the lighting period, but reduces the light at a constant rate (from the LEDi). The light intensity may be reduced), or the light may be reduced according to the degree of flare given to the camera image.

ステップST18において、制御部60は、フレアを排除または実質的に低減させたカメラ画像を得て、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明なカメラ画像を解析することにより、加工部20による精緻な加工を実現することができる。制御部60は、ステップST18の後、再びステップST11に戻って、ST11~18の動作を反復的に行い、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行う。 In step ST18, the control unit 60 obtains a camera image in which flare is eliminated or substantially reduced, and a clear camera showing the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining. By analyzing the image, precise processing by the processing unit 20 can be realized. After step ST18, the control unit 60 returns to step ST11 again to repeatedly perform the operations of ST11 to 18, continuously obtain a clear camera image, and perform accurate processing using the processing unit 20. ..

[実施形態3]
図12~図14を参照しながら、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の実施形態3について以下詳細に説明する。実施形態3の撮像システム3は、5個の照明部50を備え、各照明部50が互いに異なるピーク波長を有する2つのLED(例えば赤外LEDおよび白色LED)を有する点を除き、実施形態2の撮像システム2(単色)と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 3]
The third embodiment of the imaging system and the imaging method according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 12 to 14. The image pickup system 3 of the third embodiment includes five illumination units 50, and each illumination unit 50 has two LEDs (for example, an infrared LED and a white LED) having different peak wavelengths from each other. Since it has the same configuration as the image pickup system 2 (single color) of the above, the description of the overlapping points will be omitted.

図12は、実施形態3に係る撮像システム3の撮像部40および複数の照明部50を示す正面図である。図示のように、撮像システム3は、中央に配置された撮像部40の周りに5個の照明部50(図12参照)を有し、各照明部50は、例えば赤外LEDチップ(LED/IR)および白色LEDチップ(LED/W)を有する。図12では、各照明部50の赤外LEDおよび白色LEDをそれぞれ「50IR」および「50W」と示す。 FIG. 12 is a front view showing an image pickup unit 40 and a plurality of illumination units 50 of the image pickup system 3 according to the third embodiment. As shown in the figure, the image pickup system 3 has five illumination units 50 (see FIG. 12) around an image pickup unit 40 arranged in the center, and each illumination unit 50 has, for example, an infrared LED chip (LED /). It has an IR) and a white LED chip (LED / W). In FIG. 12, the infrared LED and the white LED of each lighting unit 50 are referred to as “50IR” and “50W”, respectively.

実施形態3の撮像部40は、撮像波長を可視帯域から赤外帯域まで撮像可能なCMOSセンサーであるか、あるいは可視帯域で撮像可能な可視光センサーと赤外帯域で撮像可能な赤外センサーを備える。なお白色LEDチップとは、紫外LEDまたは青色LEDチップの周囲に蛍光体を配置したものであってもよいし、青色、緑色および赤色LEDチップを組み合わせたものであってもよい。 The imaging unit 40 of the third embodiment is a CMOS sensor capable of imaging the imaging wavelength from the visible band to the infrared band, or a visible light sensor capable of imaging in the visible band and an infrared sensor capable of imaging in the infrared band. Be prepared. The white LED chip may be one in which a phosphor is arranged around an ultraviolet LED or a blue LED chip, or may be a combination of blue, green, and red LED chips.

ところで、クーラント液は、水、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および水溶性加工油剤(潤滑油)等のさまざま成分で構成されており、上記各成分は、特定の赤外ピーク波長で高い吸光係数を有する。例えば、水は1450nm、ポリエチレングリコールは1452nm、そしてポリプロピレングリコールは1427nmの吸収波長で高い吸光係数を有する(光をより吸収しやすい)。 By the way, the coolant liquid is composed of various components such as water, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and a water-soluble processing oil (lubricating oil), and each of the above components has a high absorption coefficient at a specific infrared peak wavelength. .. For example, water has a high absorption coefficient at an absorption wavelength of 1450 nm, polyethylene glycol at 1452 nm, and polypropylene glycol at an absorption wavelength of 1427 nm (more likely to absorb light).

そこで実施形態3の各照明部50の赤外LEDチップとして、例えば1450nm付近のピーク波長を有するものを採用することにより、制御部60は、赤外LEDチップから赤外光で照明したときのカメラ画像(以下、「赤外カメラ画像」という。)に基づいて、実施形態1と同様、クーラント液の各小滴の位置/角度を監視することができる。なお本願では、クーラント液(飛散物)が選択的に吸収する光(特定の吸収波長で吸光係数の高い光、例えば赤外光)を「第1のスペクトル光」といい、選択的に吸収しない白色光を「第2のスペクトル光」ともいう。 Therefore, by adopting an infrared LED chip of each lighting unit 50 of the third embodiment having a peak wavelength of, for example, around 1450 nm, the control unit 60 is a camera when illuminated with infrared light from the infrared LED chip. As in the first embodiment, the position / angle of each droplet of the coolant can be monitored based on the image (hereinafter referred to as “infrared camera image”). In the present application, the light selectively absorbed by the coolant (scattered matter) (light having a high absorption coefficient at a specific absorption wavelength, for example, infrared light) is referred to as "first spectral light" and is not selectively absorbed. White light is also referred to as "second spectral light".

また制御部60は、上記実施形態と同様、赤外カメラ画像と、白色LEDチップからの白色光で照明したカメラ画像(以下、「白色カメラ画像」という。)にフレアが発生したか否かを判定して、フレアの原因となる飛散物の位置/角度、およびフレア照明部50を特定することができる。 Further, the control unit 60 determines whether or not flare has occurred in the infrared camera image and the camera image illuminated by the white light from the white LED chip (hereinafter referred to as “white camera image”) as in the above embodiment. By making a determination, the position / angle of the scattered matter that causes flare and the flare illumination unit 50 can be specified.

さらに、制御部60は、白色カメラ画像と赤外カメラ画像とを比較することにより、加工時に生じる粉砕物に起因するフレアと、霧状クーラントCに起因するフレアとを区別することができる。すなわち制御部60は、被加工物Wおよび研削ツール21等の背景物に起因するフレアが発生した場合であっても、これを許容し、フレアクーラントFCを検出した場合に限定して、フレア照明部50を消灯または減灯させてもよい。こうして実施形態3に係る撮像方法によれば、フレアクーラントFCに起因するフレアのみを排除または低減し、継続的に鮮明なカメラ画像を解析して、正確な加工を実現することができる。 Further, the control unit 60 can distinguish between the flare caused by the pulverized material generated during processing and the flare caused by the atomized coolant C by comparing the white camera image and the infrared camera image. That is, even if flare is generated due to the workpiece W and the background object such as the grinding tool 21, the control unit 60 allows the flare, and only when the flare coolant FC is detected, the flare illumination is performed. The unit 50 may be turned off or turned off. In this way, according to the imaging method according to the third embodiment, it is possible to eliminate or reduce only the flare caused by the flare-coolant FC, continuously analyze a clear camera image, and realize accurate processing.

択一的に、制御部60は、実施形態1で上記説明したように、人工知能(AI)機能を備えることにより、フレアクーラントFCをより確実に特定するように構成してもよい。具体的には、制御部60は、撮像した赤外カメラ画像と白色カメラ画像を比較し、霧状クーラントCに起因するフレアが発生したときのフレアクーラントFCまでの距離dや傾斜角θ等の上記パラメータをビッグデータとして蓄積した後(学習済みの重み付け係数と応答関数を得た後)、白色カメラ画像に発生するであろうフレアクーラントFCまでの距離dや傾斜角θを、赤外カメラ画像のみから予測する。そして制御部60は、より短い検出期間(例えば5ms=1ms×5)、各赤外LEDチップで照明して赤外カメラ画像を得ることにより、実施形態1と同様、フレアクーラントFCおよびフレア照明部50を導出してもよい(図示せず)。こうして制御部60は、フレアクーラントFCをより迅速かつ確実に特定し、フレア照明部50を消灯または減灯させ、フレアクーラントFCに起因するフレアのみを排除または低減し、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行うことができる。 Alternatively, the control unit 60 may be configured to more reliably identify the flare coolant FC by providing an artificial intelligence (AI) function, as described above in Embodiment 1. Specifically, the control unit 60 compares the captured infrared camera image with the white camera image, and determines the distance d to the flare coolant FC and the inclination angle θ when flare caused by the atomized coolant C occurs. After accumulating the above parameters as big data (after obtaining the trained weighting coefficient and response function), the distance d to the flare qualant FC and the tilt angle θ that will occur in the white camera image are shown in the infrared camera image. Predict only from. Then, the control unit 60 illuminates with each infrared LED chip for a shorter detection period (for example, 5 ms = 1 ms × 5) to obtain an infrared camera image, whereby the flare coolant FC and the flare illumination unit are similarly to the first embodiment. 50 may be derived (not shown). In this way, the control unit 60 more quickly and surely identifies the flare coolant FC, turns off or dims the flare illumination unit 50, eliminates or reduces only the flare caused by the flare coolant FC, and continuously clears the camera image. Therefore, accurate processing can be performed using the processing unit 20.

概略的に上記説明した実施形態3に係る撮像方法について、図13および図14を用いて詳細に以下説明する。図13は、実施形態3に係る撮像システム3の撮像方法を示すフローチャートであり、図14は、実施形態3に係る撮像システム3の複数の照明部のオンオフ動作を示すタイミングチャートである。実施形態3に係る撮像システム3は、照明部50として、赤外LEDチップ(LED1~5/IR)および白色LEDチップ(LED1~5/W)を備える。 The imaging method according to the third embodiment described above will be described in detail below with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a flowchart showing an imaging method of the imaging system 3 according to the third embodiment, and FIG. 14 is a timing chart showing an on / off operation of a plurality of lighting units of the imaging system 3 according to the third embodiment. The image pickup system 3 according to the third embodiment includes an infrared LED chip (LED1 to 5 / IR) and a white LED chip (LED1 to 5 / W) as an illumination unit 50.

実施形態3に係る撮像方法によれば、制御部60は、ステップST21において、所定の全灯期間(例えば10ms)において、すべての赤外LEDチップ(LED1~5/IR)および白色LEDチップ(LED1~5/W)が交互に点灯し、撮像部40が赤外カメラ画像と白色カメラ画像を撮像するように制御するとともに、制御部60内のメモリ(図示せず)に各フレーム単位期間に対応するそれぞれのカメラ画像またはその平均値としてのカメラ画像に関する画像データを記憶する。このとき、少なくとも白色カメラ画像(および赤外カメラ画像)にフレアが発生しているものとする。白色カメラ画像にフレアが発生していない場合は、詳細図示しないが、ST21に戻って、全灯期間すべてのLED1~5/IRおよびLED1~5/Wを点灯させる。すなわちこの撮像方法によれば、少なくとも白色カメラ画像(および赤外カメラ画像)にフレアが発生しない限り、一般の撮像方法と同様、継続してすべてのLED1~5/IRおよびLED1~5/Wを点灯させて、赤外カメラ画像および白色カメラ画像を撮像する。制御部60は、LED1~5/IRの赤外カメラ画像から、クーラント液の各小滴の位置/角度/分布状態を特定することができる。なお、全灯期間は、10msより長く、または短く設定してもよい。 According to the image pickup method according to the third embodiment, in step ST21, the control unit 60 includes all infrared LED chips (LED1 to 5 / IR) and white LED chips (LED1) in a predetermined full lighting period (for example, 10 ms). ~ 5 / W) lights up alternately, and the image pickup unit 40 controls to capture the infrared camera image and the white camera image, and the memory (not shown) in the control unit 60 corresponds to each frame unit period. Stores image data related to each camera image or a camera image as an average value thereof. At this time, it is assumed that flare has occurred at least in the white camera image (and the infrared camera image). If flare does not occur in the white camera image, although not shown in detail, the process returns to ST21 to turn on LEDs 1 to 5 / IR and LEDs 1 to 5 / W for the entire lighting period. That is, according to this imaging method, all LEDs 1 to 5 / IR and LEDs 1 to 5 / W are continuously used as in the general imaging method, as long as flare does not occur at least in the white camera image (and infrared camera image). Turn on and take an infrared camera image and a white camera image. The control unit 60 can specify the position / angle / distribution state of each droplet of the coolant liquid from the infrared camera images of LEDs 1 to 5 / IR. The total lighting period may be set longer or shorter than 10 ms.

ステップST22において、制御部60は変数iを1に設定する。ステップST23において、全灯期間終了後、制御部60は、LEDi/IRおよびLEDi/Wをそれぞれフレーム単位期間(例えば1ms)だけ消灯させ(OFF)、ステップST24において、白色カメラ画像からフレアが消失したか否か、すなわちフレアクーラントFCを検出したか否かを判定する。このように制御部60は、LED1~5/Wの白色カメラ画像から、フレアの発生原因となる飛散物または背景物の位置/角度を特定し、赤外カメラ画像から得られたクーラント液の各小滴の位置/角度と比較することにより、フレアの原因となるフレアクーラントFCを検出したか判定する。 In step ST22, the control unit 60 sets the variable i to 1. In step ST23, after the end of the entire lighting period, the control unit 60 turns off the LEDi / IR and LEDi / W for each frame unit period (for example, 1 ms) (OFF), and in step ST24, the flare disappears from the white camera image. Whether or not, that is, whether or not flare coolant FC is detected is determined. In this way, the control unit 60 identifies the position / angle of the scattered object or the background object that causes flare from the white camera image of the LEDs 1 to 5 / W, and each of the coolant liquids obtained from the infrared camera image. By comparing with the position / angle of the droplet, it is determined whether or not the flare-coolant FC that causes flare is detected.

ステップST25において、制御部60は、白色カメラ画像からフレアが消失したときに消灯させたLEDi/IRおよびLEDi/Wを制御部60内のメモリ(図示せず)に記憶する。ステップST26において、制御部60は、変数iをインクリメントし、ステップST23~ST25を反復する。 In step ST25, the control unit 60 stores the LEDi / IR and the LEDi / W turned off when the flare disappears from the white camera image in a memory (not shown) in the control unit 60. In step ST26, the control unit 60 increments the variable i and repeats steps ST23 to ST25.

ステップST27において、制御部60は、変数iが5を超えたとき(i=6)、ステップST28に進み、フレアが消失したときに消灯させたLEDi/IRおよびLEDi/W(例えば図14のLED3/IRおよびLED3/W)以外の各LEDを所定の照明期間(例えば80ms)だけ点灯させて、赤外カメラ画像および白色カメラ画像を得る。このとき、制御部60は、照明期間、フレアが消失したときに消灯させたLEDi/IRおよびLEDi/Wを完全に消灯させるのではなく、一定の割合で減灯(LEDiからの光強度を低減)させてもよく、カメラ画像に与えるフレアの程度に応じて減灯させてもよい。 In step ST27, the control unit 60 proceeds to step ST28 when the variable i exceeds 5, and turns off the LEDi / IR and LEDi / W (for example, LED3 in FIG. 14) when the flare disappears. Each LED other than / IR and LED3 / W) is turned on for a predetermined illumination period (for example, 80 ms) to obtain an infrared camera image and a white camera image. At this time, the control unit 60 does not completely turn off the LEDi / IR and LEDi / W that were turned off when the flare disappeared during the lighting period, but reduced the light at a constant rate (reduces the light intensity from the LEDi). ), Or the light may be dimmed according to the degree of flare given to the camera image.

ステップST29において、制御部60は、クーラントフレアを排除または実質的に低減させたカメラ画像を得て、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明なカメラ画像を解析することにより、加工部20による精緻な加工を実現することができる。制御部60は、ステップST29の後、再びステップST21に戻って、ST21~29の動作を反復的に行い、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行う。 In step ST29, the control unit 60 obtains a camera image in which the coolant flare is eliminated or substantially reduced, and clearly shows the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining. By analyzing the camera image, precise processing by the processing unit 20 can be realized. After step ST29, the control unit 60 returns to step ST21 again to repeatedly perform the operations of ST21 to 29, continuously obtain a clear camera image, and perform accurate processing using the processing unit 20. ..

(変形例3)
図15および図16を参照しながら、実施形態3の変形例3について以下説明する。変形例3の撮像方法は、概略、各LEDi/IRおよびLEDi/Wを順次点灯させて、少なくとも白色カメラ画像(および赤外カメラ画像)にクーラントフレアが発生するか否かを判定する点以外、実施形態3の撮像方法と同様のものであり、実施形態2に対する変形例2に対応するものであるので、重複する点については説明を省略する。
(Modification 3)
A modified example 3 of the third embodiment will be described below with reference to FIGS. 15 and 16. The imaging method of the third modification is generally except that each LEDi / IR and LEDi / W are turned on in sequence to determine at least whether or not coolant flare occurs in a white camera image (and an infrared camera image). Since it is the same as the imaging method of the third embodiment and corresponds to the second modification with respect to the second embodiment, the description of the overlapping points will be omitted.

図15は、変形例3に係る撮像方法を示すフローチャートであり、図16は、変形例3に係る撮像システム3の複数の照明部のオンオフ動作を示すタイミングチャートである。図15および図16を参照しながら、変形例3に係る撮像方法について以下説明する。
変形例3に係る撮像方法によれば、制御部60は、ステップST31において、制御部60は変数iを1に設定した後、ステップST32でLEDi/IRおよびLEDi/Wをフレーム単位期間(例えば1ms)点灯させて(ON)、ステップST33で少なくとも白色カメラ画像(および赤外カメラ画像)にフレアが発生したか否かを判定する。またステップST34において、制御部60は、少なくとも白色カメラ画像(および赤外カメラ画像)にフレアが発生したときに点灯させたLEDi/IRおよびLEDi/Wを制御部60内のメモリ(図示せず)に記憶する。ステップST35において、制御部60は、変数iをインクリメントし、ステップST32~ST35を反復する。
FIG. 15 is a flowchart showing the imaging method according to the modified example 3, and FIG. 16 is a timing chart showing the on / off operation of a plurality of lighting units of the imaging system 3 according to the modified example 3. The imaging method according to the modified example 3 will be described below with reference to FIGS. 15 and 16.
According to the imaging method according to the third modification, the control unit 60 sets the variable i to 1 in step ST31, and then sets the LEDi / IR and LEDi / W in the frame unit period (for example, 1 ms) in step ST32. ) Turn on (ON), and determine whether or not flare has occurred in at least the white camera image (and the infrared camera image) in step ST33. Further, in step ST34, the control unit 60 stores the LEDi / IR and LEDi / W lit at least when flare occurs in the white camera image (and infrared camera image) in the memory (not shown) in the control unit 60. Remember in. In step ST35, the control unit 60 increments the variable i and repeats steps ST32 to ST35.

ステップST36において、制御部60は、変数iが5を超えたとき(i=6)、ステップST37に進み、フレアが発生したときに点灯させたLEDi/IRおよびLEDi/W(例えば図16のLED3/IRおよびLED3/W)以外の各LEDを所定の照明期間(例えば90ms)だけ点灯させて、赤外カメラ画像および白色カメラ画像を得る。このとき実施形態3と同様、制御部60は、照明期間、フレアが発生したときに点灯させたLEDi/IRおよびLEDi/Wを完全に消灯させるのではなく、一定の割合で減灯(LEDiからの光強度を低減)させてもよく、カメラ画像に与えるフレアの程度に応じて減灯させてもよい。 In step ST36, the control unit 60 proceeds to step ST37 when the variable i exceeds 5, and turns on the LEDi / IR and LEDi / W (for example, the LED 3 in FIG. 16) when flare occurs. Each LED other than / IR and LED3 / W) is turned on for a predetermined illumination period (for example, 90 ms) to obtain an infrared camera image and a white camera image. At this time, as in the third embodiment, the control unit 60 does not completely turn off the LEDsi / IR and LEDi / W that were turned on when flare occurs during the lighting period, but reduces the lights at a constant rate (from LEDi). The light intensity may be reduced), or the light may be reduced according to the degree of flare given to the camera image.

ステップST38において、制御部60は、クーラントフレアを排除または実質的に低減させたカメラ画像を得て、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明なカメラ画像を解析することにより、加工部20による精緻な加工を実現することができる。制御部60は、ステップST38の後、再びステップST31に戻って、ST31~38の動作を反復的に行い、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行う。 In step ST38, the control unit 60 obtains a camera image in which the coolant flare is eliminated or substantially reduced, and clearly shows the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining. By analyzing the camera image, precise processing by the processing unit 20 can be realized. After step ST38, the control unit 60 returns to step ST31 again to repeatedly perform the operations of ST31 to 38, continuously obtain a clear camera image, and perform accurate processing using the processing unit 20. ..

[実施形態4]
図17および図18を参照しながら、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の実施形態4について以下詳細に説明する。実施形態4の撮像システム4は、5個の照明部50を備え、各照明部50が互いに異なるピーク波長を有する2つのLED(例えば青色LED/Bおよび赤色LED/R)を有する点を除き、実施形態3の撮像システム3(赤外LED/IRと白色LED/W)と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
[Embodiment 4]
Embodiment 4 of the imaging system and imaging method according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 17 and 18. The image pickup system 4 of the fourth embodiment includes five illumination units 50, except that each illumination unit 50 has two LEDs (eg, blue LED / B and red LED / R) having different peak wavelengths from each other. Since it has the same configuration as the image pickup system 3 (infrared LED / IR and white LED / W) of the third embodiment, the description of overlapping points will be omitted.

ところで、クーラント液は、被加工物Wおよび研削ツール21に衝突/飛散して形成された霧状の液滴(クーラント液の小滴)であり、一定の径を有する球状の小滴で構成される場合が多い。一般に、球状の小滴は、その径が小さいほど、より長い波長の光を散乱しやすく、より短い波長の光を選択的に反射しやすい(反射率が高い)。なお本願では、クーラント液(飛散物)が選択的に反射する光(特定の反射波長を有する光、例えば青色光)を「第3のスペクトル光」といい、選択的に吸収しない光(例えば赤色光)を「第4のスペクトル光」ともいう。 By the way, the coolant liquid is a mist-like droplet (small droplet of the coolant liquid) formed by colliding / scattering with the workpiece W and the grinding tool 21, and is composed of spherical small droplets having a constant diameter. In many cases. In general, the smaller the diameter of a spherical droplet, the easier it is to scatter light with a longer wavelength, and the easier it is to selectively reflect light with a shorter wavelength (high reflectance). In the present application, the light selectively reflected by the coolant (scattered matter) (light having a specific reflection wavelength, for example, blue light) is referred to as "third spectral light", and light that is not selectively absorbed (for example, red). Light) is also referred to as "fourth spectral light".

そこで実施形態4に係る撮像システムおよび撮像方法は、クーラント液の小滴が特定の粒径を有するものと仮定し、照明部50の青色LEDから青色光を照明して得たときのカメラ画像(以下、「青色カメラ画像」という。)と、照明部50の赤色LEDから赤色光を照明して得たときのカメラ画像(以下、「赤色カメラ画像」という。)とを比較して、両者の差異が著しい画像の部分をクーラント小滴に起因するものと判定する。こうして実施形態4に係る制御部60は、実施形態3と同様、青色カメラ画像および赤色カメラ画像から、クーラント液の各小滴の位置/角度を監視することができる。 Therefore, in the image pickup system and the image pickup method according to the fourth embodiment, it is assumed that the droplets of the coolant have a specific particle size, and the camera image obtained by illuminating the blue light from the blue LED of the illumination unit 50 ( Hereinafter, the camera image obtained by illuminating the red light from the red LED of the lighting unit 50 (hereinafter referred to as “red camera image”) is compared with the “blue camera image”) of both. It is determined that the part of the image where the difference is significant is caused by the coolant droplets. In this way, the control unit 60 according to the fourth embodiment can monitor the position / angle of each droplet of the coolant liquid from the blue camera image and the red camera image as in the third embodiment.

また制御部60は、青色カメラ画像および赤色カメラ画像にフレアが発生したか否かを判定することにより、フレアの原因となるフレアクーラントFCおよびフレア照明部50を特定することができる。さらに、被加工物Wおよび研削ツール21等の背景物は、照明部50からの光の波長に依存して反射強度が増減することはないので、背景物に起因するフレアが発生した場合であっても、これを許容し、フレアクーラントFCを検出した場合に限定して、フレア照明部50を消灯または減灯させることができる。こうして実施形態4に係る撮像方法によれば、フレアクーラントFCに起因するフレアのみを排除または低減し、継続的に鮮明なカメラ画像を解析して、正確な加工を実現することができる。 Further, the control unit 60 can identify the flare coolant FC and the flare illumination unit 50 that cause flare by determining whether or not flare has occurred in the blue camera image and the red camera image. Further, since the reflection intensity of the workpiece W and the background object such as the grinding tool 21 does not increase or decrease depending on the wavelength of the light from the illumination unit 50, flare caused by the background object may occur. However, this is allowed, and the flare illumination unit 50 can be turned off or turned off only when the flare qualant FC is detected. In this way, according to the imaging method according to the fourth embodiment, it is possible to eliminate or reduce only the flare caused by the flare-coolant FC, continuously analyze a clear camera image, and realize accurate processing.

概略的に上記説明した実施形態4に係る撮像方法について、図17および図18を用いて詳細に以下説明する。図17は、実施形態4に係る撮像システム4の撮像方法を示すフローチャートであり、図18は、実施形態4に係る撮像システム4の複数の照明部のオンオフ動作を示すタイミングチャートである。実施形態4に係る撮像システム4は、照明部50として、青色LEDチップ(LED1~5/B)および赤色LEDチップ(LED1~5/R)を備える。 The imaging method according to the fourth embodiment described above will be described in detail below with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. 17 is a flowchart showing an imaging method of the imaging system 4 according to the fourth embodiment, and FIG. 18 is a timing chart showing an on / off operation of a plurality of lighting units of the imaging system 4 according to the fourth embodiment. The image pickup system 4 according to the fourth embodiment includes a blue LED chip (LEDs 1 to 5 / B) and a red LED chip (LEDs 1 to 5 / R) as an illumination unit 50.

実施形態4に係る撮像方法によれば、制御部60は、ステップST41において、全灯期間(例えば10ms)、すべての赤色LEDチップ(LED1~5/R)および青色LEDチップ(LED1~5/B)が交互に点灯し、撮像部40が赤色カメラ画像と青色カメラ画像を撮像するように制御する。また制御部60は、内部メモリに各フレーム単位期間に対応するそれぞれのカメラ画像またはその平均値としてのカメラ画像に関する画像データを記憶する。このとき、少なくとも赤色カメラ画像(および青色カメラ画像)にフレアが発生しているものとする。赤色カメラ画像にフレアが発生していない場合は、詳細図示しないが、ST41に戻って、全灯期間すべてのLED1~5/RおよびLED1~5/Bを点灯させる。すなわちこの撮像方法によれば、少なくとも赤色カメラ画像(および青色カメラ画像)にフレアが発生しない限り、一般の撮像方法と同様、継続してすべてのLED1~5/RおよびLED1~5/Bを点灯させて、赤色カメラ画像と青色カメラ画像を撮像する。制御部60は、青色カメラ画像および赤色カメラ画像から、クーラント液の各小滴の位置/角度/分布状態を特定することができる。 According to the imaging method according to the fourth embodiment, in step ST41, the control unit 60 performs all the red LED chips (LEDs 1 to 5 / R) and the blue LED chips (LEDs 1 to 5 / B) during the entire lighting period (for example, 10 ms). ) Are alternately lit, and the image pickup unit 40 is controlled to capture the red camera image and the blue camera image. Further, the control unit 60 stores image data related to each camera image corresponding to each frame unit period or a camera image as an average value thereof in the internal memory. At this time, it is assumed that flare has occurred at least in the red camera image (and the blue camera image). If no flare has occurred in the red camera image, although not shown in detail, the process returns to ST41 to turn on LEDs 1 to 5 / R and LEDs 1 to 5 / B during the entire lighting period. That is, according to this imaging method, all LEDs 1 to 5 / R and LEDs 1 to 5 / B are continuously turned on as in the general imaging method, unless flare occurs at least in the red camera image (and the blue camera image). Then, the red camera image and the blue camera image are taken. The control unit 60 can specify the position / angle / distribution state of each droplet of the coolant liquid from the blue camera image and the red camera image.

ステップST42において、制御部60は変数iを1に設定する。ステップST43において、全灯期間終了後、制御部60は、LEDi/RおよびLEDi/Bをそれぞれフレーム単位期間(例えば1ms)だけ消灯させ(OFF)、ステップST44において、赤色カメラ画像からフレアが消失したか否か、フレアクーラントFCを検出したか否かを判定する。すなわち制御部60は、LED1~5/Rの赤色カメラ画像から、フレアの発生原因となる飛散物または背景物の位置/角度を特定し、青色カメラ画像から得られたクーラント液の各小滴の位置/角度と比較することにより、フレアの原因となるフレアクーラントFCを検出したか判定する。 In step ST42, the control unit 60 sets the variable i to 1. In step ST43, after the end of the entire lighting period, the control unit 60 turns off the LEDi / R and LEDi / B for each frame unit period (for example, 1 ms) (OFF), and in step ST44, the flare disappears from the red camera image. It is determined whether or not the flare-coolant FC is detected. That is, the control unit 60 identifies the position / angle of the scattered object or the background object that causes flare from the red camera image of the LEDs 1 to 5 / R, and each small drop of the coolant liquid obtained from the blue camera image. By comparing with the position / angle, it is determined whether or not the flare coolant FC that causes flare is detected.

ステップST45において、制御部60は、赤色カメラ画像からフレアが消失したときに消灯させたLEDi/RおよびLEDi/Bを制御部60内のメモリ(図示せず)に記憶する。ステップST46において、制御部60は、変数iをインクリメントし、ステップST43~ST47を反復する。 In step ST45, the control unit 60 stores the LEDsi / R and the LEDsi / B turned off when the flare disappears from the red camera image in a memory (not shown) in the control unit 60. In step ST46, the control unit 60 increments the variable i and repeats steps ST43 to ST47.

ステップST47において、制御部60は、変数iが5を超えたとき(i=6)、ステップST48に進み、フレアが消失したときに消灯させたLEDi/RおよびLEDi/B(例えば図18のLED3/RおよびLED3/B)以外の各LEDを所定の照明期間(例えば80ms)だけ点灯させて、赤色カメラ画像および青色カメラ画像を得る。このとき、制御部60は、照明期間、フレアが消失したときに消灯させたLEDi/RおよびLEDi/Bを完全に消灯させるのではなく、一定の割合で減灯(LEDiからの光強度を低減)させてもよく、カメラ画像に与えるフレアの程度に応じて減灯させてもよい。 In step ST47, the control unit 60 proceeds to step ST48 when the variable i exceeds 5, and turns off the LEDs i / R and LEDi / B (for example, LED 3 in FIG. 18) when the flare disappears. Each LED other than / R and LED3 / B) is turned on for a predetermined lighting period (for example, 80 ms) to obtain a red camera image and a blue camera image. At this time, the control unit 60 does not completely turn off the LEDi / R and LEDi / B that were turned off when the flare disappeared during the lighting period, but reduced the light at a constant rate (reduces the light intensity from the LEDi). ), Or the light may be dimmed according to the degree of flare given to the camera image.

ステップST49において、制御部60は、クーラントフレアを排除または実質的に低減させたカメラ画像を得て、被加工物Wまたは加工時に生じた切削屑の堆積物の輪郭(加工状態)を示す鮮明なカメラ画像を解析することにより、加工部20による精緻な加工を実現することができる。制御部60は、ステップST49の後、再びステップST41に戻って、ST41~49の動作を反復的に行い、継続的に鮮明なカメラ画像を得て、加工部20を用いて正確な加工を行う。 In step ST49, the control unit 60 obtains a camera image in which the coolant flare is eliminated or substantially reduced, and clearly shows the contour (machining state) of the workpiece W or the deposit of cutting chips generated during machining. By analyzing the camera image, precise processing by the processing unit 20 can be realized. After step ST49, the control unit 60 returns to step ST41 again to repeatedly perform the operations of ST41 to 49, continuously obtain a clear camera image, and perform accurate processing using the processing unit 20. ..

なお、詳細図示しないが、実施形態4では、制御部60は、各LEDi/RおよびLEDi/Bを順次消灯させることにより、クーラントフレアが発生するか否かを判定するものであったが、実施形態3の変形例3の撮像方法と同様、各LEDi/RおよびLEDi/Bを順次点灯させて、クーラントフレアが発生するか否かを判定するように構成してもよい。 Although not shown in detail, in the fourth embodiment, the control unit 60 determines whether or not coolant flare occurs by turning off the LEDs i / R and the LEDs i / B in sequence. Similar to the imaging method of the third modification of the third embodiment, the LEDs i / R and the LEDs i / B may be turned on in sequence to determine whether or not coolant flare occurs.

また上記実施形態4では、フレアクーラントFCを検出するために、赤色LEDチップ(LED1~5/R)を用いたが、蛍光体を採用した白色LEDチップ(LED1~5/W)を用いてもよいし、各照明部50に緑色LEDチップ(LED1~5/G)を追加して、3原色LEDチップ(LED1~5/RGB)を用いてもよい。すなわち制御部60は、クーラントフレアが発生したと判定したとき、照明期間、フレアが消失したときに消灯させた照明部50の各LEDi/RGBの光強度(照明部50の色調)を調整してもよい。 Further, in the above embodiment 4, a red LED chip (LED1 to 5 / R) is used to detect the flare qualant FC, but a white LED chip (LED1 to 5 / W) using a phosphor can also be used. Alternatively, a green LED chip (LED1 to 5 / G) may be added to each lighting unit 50, and a three-primary color LED chip (LED1 to 5 / RGB) may be used. That is, when it is determined that the coolant flare has occurred, the control unit 60 adjusts the light intensity (color tone of the lighting unit 50) of each LEDi / RGB of the lighting unit 50 which is turned off when the flare disappears during the lighting period. May be good.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明は、コンピュータ数値制御工作機械に用いられる撮像システムおよび撮像方法に利用することができる。 The present invention can be used in an imaging system and an imaging method used in a computer numerically controlled machine tool.

1~4…撮像システム、20…加工部、21…加工ツール、22…駆動ロッド、23…側方チャック、24…スピンドル、25…タレット、31…ノズル、30…冷却部、40…撮像部、50…照明部、60…制御部、100…工作機械、101…工作機械チャンバ、102…ベッド、103…コラム、104…サドル、105…主軸頭、106…載置台(テーブル)、W…被加工物、T…被加工物の凸部、C…霧状クーラント、FC…フレアクーラント
1-4 ... Imaging system, 20 ... Machining unit, 21 ... Machining tool, 22 ... Drive rod, 23 ... Side chuck, 24 ... Spindle, 25 ... Turret, 31 ... Nozzle, 30 ... Cooling unit, 40 ... Imaging unit, 50 ... lighting unit, 60 ... control unit, 100 ... machine tool, 101 ... machine tool chamber, 102 ... bed, 103 ... column, 104 ... saddle, 105 ... spindle head, 106 ... mounting table (table), W ... machined Object, T ... convex part of work piece, C ... atomized coolant, FC ... flare coolant

Claims (12)

工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部と、
前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、
前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像にフレアが発生したとき、前記撮像部および前記照明部に対する前記フレアの位置に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定、特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる、工作機械の撮像システム。
Multiple lighting units that illuminate the workpiece placed in the machine tool,
An image pickup unit that captures an image of the workpiece illuminated by the illumination unit,
A control unit connected to the illumination unit and the image pickup unit is provided.
When a flare occurs in an image captured by the image pickup unit, the control unit illuminates scattered objects generated by processing the workpiece based on the position of the flare with respect to the image pickup unit and the illumination unit. An imaging system for a machine tool that identifies the lighting unit that forms the flare , turns off the identified lighting unit, or reduces the intensity of the illumination light from the lighting unit .
工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部と、
前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、
前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記照明部のそれぞれを照明させた後、順次消灯させるように制御するとともに、前記撮像部で撮像された画像からフレアが消失したときの前記照明部を特定することにより、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定、特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる、工作機械の撮像システム。
Multiple lighting units that illuminate the workpiece placed in the machine tool,
An image pickup unit that captures an image of the workpiece illuminated by the illumination unit,
A control unit connected to the illumination unit and the image pickup unit is provided.
The control unit controls to illuminate each of the plurality of illumination units and then turn them off in sequence, and identifies the illumination unit when the flare disappears from the image captured by the image pickup unit. The illuminating unit that illuminates the scattered material generated by the processing of the workpiece and forms the flare is specified, and the identified illuminating unit is turned off or the illumination light from the illuminating unit is turned off. An imaging system for machine tools that reduces strength .
工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部と、
前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、
前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記照明部のそれぞれを順次照明させるように制御するとともに、前記撮像部で撮像された画像にフレアが発生したときの前記照明部を特定することにより、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定、特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる、工作機械の撮像システム。
Multiple lighting units that illuminate the workpiece placed in the machine tool,
An image pickup unit that captures an image of the workpiece illuminated by the illumination unit,
A control unit connected to the illumination unit and the image pickup unit is provided.
The control unit controls each of the plurality of illumination units to be sequentially illuminated, and by specifying the illumination unit when flare occurs in the image captured by the image pickup unit, the workpiece is processed. The illumination unit that forms the flare while illuminating the scattered matter generated by the processing of the above is specified, and the identified illumination unit is turned off or the intensity of the illumination light from the illumination unit is reduced . Imaging system for machine tools.
前記制御部は、検出期間内に前記照明部を特定すること、および前記検出期間より長い照明期間において前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの前記照明光の強度を低減させることを反復する、請求項1~3のいずれか1項に記載の工作機械の撮像システム。 The control unit identifies the lighting unit within the detection period, and turns off the lighting unit or reduces the intensity of the illumination light from the lighting unit in a lighting period longer than the detection period. The imaging system for a machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the image pickup system of the machine tool is repeated. 工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部であって、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物が選択的に吸収する吸収波長を含む第1のスペクトル光と、前記吸収波長とは異なる非吸収波長を含む第2のスペクトル光を切り替え可能に照明する複数の照明部と、
前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、
前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記飛散物を照明するとともにフレアを形成する前記照明部を特定、特定された前記照明部を消灯させるか、または減光させ、
前記制御部は、複数の前記照明部のそれぞれを、前記第1のスペクトル光および前記第2のスペクトル光で順次照明させるように制御して、前記第1のスペクトル光を照射したときに撮像した第1のスペクトル画像と、前記第2のスペクトル光を照射したときに撮像した第2のスペクトル画像とを比較することにより、前記第1のスペクトル画像から特定される前記飛散物の位置と前記第2のスペクトル画像から特定される前記フレアの位置とを比較して、両位置が一致する前記第1および第2のスペクトル画像に対応する前記照明部を、前記飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部として特定する、工作機械の撮像システム。
A first spectral light including an absorption wavelength that is selectively absorbed by scattered objects generated by processing the workpiece, which is a plurality of illuminating units that illuminate the workpiece arranged in the machine tool. A plurality of illuminating units that switchably illuminate a second spectral light including a non-absorbing wavelength different from the absorption wavelength, and
An image pickup unit that captures an image of the workpiece illuminated by the illumination unit,
A control unit connected to the illumination unit and the image pickup unit is provided.
Based on the image captured by the image pickup unit, the control unit identifies the illumination unit that illuminates the scattered object and forms a flare, and turns off or dims the identified illumination unit. ,
The control unit controls each of the plurality of illumination units to be sequentially illuminated with the first spectral light and the second spectral light, and takes an image when the first spectral light is irradiated. By comparing the first spectral image with the second spectral image captured when the second spectral light is irradiated, the position of the scattered matter and the first spectrum image identified from the first spectral image. By comparing with the position of the flare specified from the spectral image of 2, the illuminating unit corresponding to the first and second spectral images in which both positions match is illuminated with the scattered matter and the flare. An imaging system for a machine tool specified as the lighting unit to be formed .
工作機械内に配置された被加工物を照明する複数の照明部であって、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物が選択的に反射する反射波長を含む第3のスペクトル光と、前記反射波長とは異なる非反射波長を含む第4のスペクトル光を切り替え可能に照明する複数の照明部と、
前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像部と、
前記照明部および前記撮像部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記飛散物を照明するとともにフレアを形成する前記照明部を特定、特定された前記照明部を消灯させるか、または減光させ、
前記制御部は、複数の前記照明部のそれぞれを、前記第3のスペクトル光および前記第4のスペクトル光で順次照明させるように制御して、前記第3のスペクトル光を照射したときに撮像した第3のスペクトル画像と、前記第4のスペクトル光を照射したときに撮像した第4のスペクトル画像とを比較することにより、前記第3のスペクトル画像から特定される前記飛散物の位置と前記第4のスペクトル画像から特定される前記フレアの位置とを比較して、両位置が一致する前記第3および第4のスペクトル画像に対応する前記照明部を、前記飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部として特定する、工作機械の撮像システム。
A third spectral light including a reflection wavelength that is selectively reflected by scattered objects generated by processing the workpiece, which is a plurality of illuminating units that illuminate the workpiece arranged in the machine tool. A plurality of illuminating units that switchably illuminate a fourth spectral light including a non-reflective wavelength different from the reflected wavelength, and
An image pickup unit that captures an image of the workpiece illuminated by the illumination unit,
A control unit connected to the illumination unit and the image pickup unit is provided.
Based on the image captured by the image pickup unit, the control unit identifies the illumination unit that illuminates the scattered object and forms a flare, and turns off or dims the identified illumination unit. ,
The control unit controls each of the plurality of illumination units to be sequentially illuminated with the third spectral light and the fourth spectral light, and takes an image when the third spectral light is irradiated. By comparing the third spectral image with the fourth spectral image captured when the fourth spectral light is irradiated, the position of the scattered matter and the second spectrum image identified from the third spectral image. By comparing with the position of the flare specified from the spectral image of 4, the illuminating unit corresponding to the third and fourth spectral images in which both positions match is illuminated with the scattered matter and the flare. An imaging system for a machine tool specified as the lighting unit to be formed .
複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程と、
撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、
撮像された画像にフレアが発生したとき、前記撮像部および前記照明部に対する前記フレアの位置に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定する特定工程と、
特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる調整工程と、を備えた工作機械の撮像方法。
A lighting process that illuminates a workpiece placed in a machine tool using multiple lighting units,
An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and
When flare occurs in the captured image, the illumination that forms the flare while illuminating the scattered matter generated by the processing of the workpiece based on the position of the flare with respect to the image pickup unit and the illumination unit. A specific process to identify the part and
A method for imaging a machine tool, comprising an adjustment step of turning off the specified lighting unit or reducing the intensity of illumination light from the lighting unit .
複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程であって、複数の前記照明部のそれぞれを照明させた後、順次消灯させるように制御する照明工程と、
撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、
前記撮像部で撮像された画像からフレアが消失したときの前記照明部を特定することにより、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定する特定工程と、
特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる調整工程と、を備えた工作機械の撮像方法。
A lighting process in which a plurality of lighting units are used to illuminate an workpiece arranged in a machine tool, and a lighting process in which each of the plurality of lighting units is illuminated and then turned off in sequence. ,
An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and
By specifying the illuminating unit when the flare disappears from the image captured by the imaging unit, the illuminating unit that illuminates the scattered matter generated by the processing of the workpiece and specifies the illuminating unit that forms the flare. Specific process to be performed and
A method for imaging a machine tool, comprising an adjustment step of turning off the specified lighting unit or reducing the intensity of illumination light from the lighting unit .
複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程であって、複数の前記照明部のそれぞれを順次照明させるように制御する照明工程と、
撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、
前記撮像部で撮像された画像にフレアが発生したときの前記照明部を特定することにより、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部を特定する特定工程と、
特定された前記照明部を、消灯するか、または前記照明部からの照明光の強度を低減させる調整工程と、を備えた工作機械の撮像方法。
A lighting process for illuminating a workpiece arranged in a machine tool using a plurality of lighting units, and a lighting process for controlling each of the plurality of lighting units to be sequentially illuminated .
An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and
By specifying the illuminating unit when flare occurs in the image captured by the imaging unit, the illuminating unit that illuminates the scattered matter generated by the processing of the workpiece and specifies the illuminating unit that forms the flare. Specific process to be performed and
A method for imaging a machine tool, comprising an adjustment step of turning off the specified lighting unit or reducing the intensity of illumination light from the lighting unit .
検出期間内に前記特定工程を実行するとともに、前記検出期間より長い照明期間にわたって前記調整工程を実行する、請求項7~9のいずれか1項に記載の工作機械の撮像方法。The image pickup method for a machine tool according to any one of claims 7 to 9, wherein the specific step is executed within the detection period and the adjustment step is executed over a lighting period longer than the detection period. 複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程と、
撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、
撮像された画像に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともにフレアを形成する前記照明部を特定する特定工程と、
特定された前記照明部を消灯させるか、または減光させる調整工程と、を備え
前記照明部は、前記飛散物が選択的に吸収する吸収波長を含む第1のスペクトル光と、前記吸収波長とは異なる非吸収波長を含む第2のスペクトル光を切り替え可能に照明し、
前記照明工程では、複数の前記照明部のそれぞれを、前記第1のスペクトル光および前記第2のスペクトル光で順次照明させるように制御し、
前記特定工程では、前記第1のスペクトル光を照射したときに撮像した第1のスペクトル画像と、前記第2のスペクトル光を照射したときに撮像した第2のスペクトル画像とを比較することにより、前記第1のスペクトル画像から特定される前記飛散物の位置と前記第2のスペクトル画像から特定される前記フレアの位置とを比較して、両位置が一致する前記第1および第2のスペクトル画像に対応する前記照明部を、前記飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部として特定する、工作機械の撮像方法。
A lighting process that illuminates a workpiece placed in a machine tool using multiple lighting units,
An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and
Based on the captured image, a specific step of illuminating the scattered matter generated by the processing of the workpiece and specifying the illuminating portion that forms a flare, and a specific step.
It is provided with an adjustment step of turning off or dimming the specified lighting unit .
The illuminating unit illuminates the first spectral light including an absorption wavelength selectively absorbed by the scattered matter and the second spectral light including a non-absorbing wavelength different from the absorption wavelength so as to be switchable.
In the lighting step, each of the plurality of lighting units is controlled to be sequentially illuminated by the first spectral light and the second spectral light.
In the specific step, the first spectral image captured when the first spectral light is irradiated is compared with the second spectral image captured when the second spectral light is irradiated. The first and second spectral images in which both positions match by comparing the position of the scattered object identified from the first spectral image with the position of the flare identified from the second spectral image. A method of imaging a machine tool , wherein the illumination unit corresponding to the above is specified as the illumination unit that illuminates the scattered object and forms the flare .
複数の照明部を用いて、工作機械内に配置された被加工物を照明する照明工程と、
撮像部を用いて、前記照明部で照明された前記被加工物を撮像する撮像工程と、
撮像された画像に基づいて、前記被加工物の加工に伴って生じる飛散物を照明するとともにフレアを形成する前記照明部を特定する特定工程と、
特定された前記照明部を消灯させるか、または減光させる調整工程と、を備え
前記照明部は、前記飛散物が選択的に反射する反射波長を含む第3のスペクトル光と、前記反射波長とは異なる非反射波長を含む第4のスペクトル光を切り替え可能に照明し、
前記照明工程では、複数の前記照明部のそれぞれを、前記第3のスペクトル光および前記第4のスペクトル光で順次照明させるように制御し、
前記特定工程では、前記第3のスペクトル光を照射したときに撮像した第3のスペクトル画像と、前記第4のスペクトル光を照射したときに撮像した第4のスペクトル画像とを比較することにより、前記第3のスペクトル画像から特定される前記飛散物の位置と前記第4のスペクトル画像から特定される前記フレアの位置とを比較して、両位置が一致する前記第3および第4のスペクトル画像に対応する前記照明部を、前記飛散物を照明するとともに前記フレアを形成する前記照明部として特定する、工作機械の撮像方法。
A lighting process that illuminates a workpiece placed in a machine tool using multiple lighting units,
An imaging step of imaging the workpiece illuminated by the lighting unit using the imaging unit, and
Based on the captured image, a specific step of illuminating the scattered matter generated by the processing of the workpiece and specifying the illuminating portion that forms a flare, and a specific step.
It is provided with an adjustment step of turning off or dimming the specified lighting unit .
The illumination unit illuminates the third spectral light including the reflected wavelength selectively reflected by the scattered object and the fourth spectral light including the non-reflective wavelength different from the reflected wavelength so as to be switchable.
In the lighting step, each of the plurality of lighting units is controlled to be sequentially illuminated by the third spectral light and the fourth spectral light.
In the specific step, the third spectral image captured when the third spectral light is irradiated is compared with the fourth spectral image captured when the fourth spectral light is irradiated. The third and fourth spectral images in which both positions match by comparing the position of the scattered object identified from the third spectral image with the position of the flare identified from the fourth spectral image. A method of imaging a machine tool , wherein the illumination unit corresponding to the above is specified as the illumination unit that illuminates the scattered object and forms the flare .
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