JP7066905B1 - 情報処理装置および工作機械 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る工作機械の外観を表す斜視図である。
工作機械1は、工具を適宜交換しながらワークを所望の形状に加工する複合加工機として構成されている。工作機械1は、装置筐体の内部に加工室2が設けられる。加工室2には、ワークを加工する加工装置が設けられる。装置筐体の前面には、加工装置を操作するための操作盤4が設けられる。
工作機械1は、情報処理装置100、加工制御装置102、加工装置104、工具交換部106、工具格納部108および撮像部110を含む。加工制御装置102は、数値制御部として機能し、加工プログラム(NCプログラム)にしたがって加工装置104に制御信号を出力する。加工装置104は、加工制御装置102からの指示にしたがって工具主軸(図示略:以下、単に「主軸」という)を動かしてワークを加工する。
図3(A)に示すように、加工室2は、四つの側面に囲まれており、その一側面において主軸10が上下および左右に移動可能に設けられている。主軸10は、水平方向の回転軸を有し、先端に工具Tが同軸状に取り付けられる。主軸10と軸線方向に対向する側面は旋回扉12を有する。旋回扉12から水平に支持プレート14が延出している。旋回扉12は、鉛直方向の軸を中心に回転できる扉である。
本実施形態のカメラ30は、その光軸L周りの回転が規制された構造を有する。すなわち、カメラ30は、光軸Lに直交するヨー軸L1周りと、光軸Lおよびヨー軸L1に直交するピッチ軸L2周りには回動自在であるが、光軸L周りには回動できない。このため、カメラ30の取り付け誤差などにより、画面に表示される撮像エリアの座標と、ソフトウェアが認識する撮像エリアの座標とがずれた場合、手作業での調整は困難となる。そこで、情報処理装置100は、作業者によるカメラの角度調整に際し、それらの座標のずれを解消するための補正処理を実行する。
情報処理装置100の各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)および各種コンピュータプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
取得部150は、撮像部110により撮像された画像を取得する。グリッド設定部152は、撮像エリアにおける所定の物理量(切屑)の存在を判定するために撮像画像を複数のグリッドに区分(分割)する。グリッドは、特定形状(本実施形態では正方形であるが、幾何学的形状であればよい)を有する(詳細後述)。以下、撮像画像において複数のグリッドにより区分される領域を「グリッド領域」ともいう。また、複数のグリッドにより構成される画像を「グリッド画像」ともいう。
図6は、認識部156の構成を表すブロック図である。
認識部156は、モデル学習部41、算出部43および判定部44を備える。
既に述べたように、上述した清掃制御システムを導入する場合、画面に表示される撮像エリアの座標と、ソフトウェアが認識する撮像エリアの座標とがずれる可能性がある。このため、本実施形態では、工作機械1の使用に先立って作業者(オペレータ)がカメラ30の角度を調整するなど、そのずれを解消する作業を行う。なお、説明の便宜上、両座標が一致した状態を「画面の整合状態」とも表現する。
なお、本実施形態ではカメラ30が複数設けられるため、それぞれのカメラ30について補正が行われるが、便宜上、その一つについての補正を例に説明する。他のカメラ30については同様であるので、説明を省略する。
操作盤4のモニタには、図11(A)に示す画面200が表示される。画面200は、上述した参照画面170と操作画面202とを横並びに含む。操作画面202には、自動洗浄ボタン210、手動洗浄ボタン212、洗浄経路調整ボタン214、詳細設定ボタン216が設けられる。
本処理は、オペレータによるメンテナンスボタン220の選択を契機に実行される。
表示制御部160は、メンテナンス画面として参照画面170に撮像画像P0を表示させ(S10)、ベースラインBLを重ねるように表示させる(S12)。
自動洗浄モードおよび手動洗浄モードのいずれかにおいて清掃制御が開始されると、取得部150が、撮像画像P0を取得する(S40)。続いて、補正部158が、補正情報格納部146に格納された補正情報(キャリブレーションデータ)を読み出し(S42)、撮像画像P0に対して内部処理的に上述した補正処理を反映させる。
本実施形態では、加工室2におけるカメラ30の設置に取り付け誤差があった場合、作業者(オペレータ)が撮像画像P0を確認しつつ、カメラ30の角度(ヨー角、ピッチ角)を微調整できる。カメラ30は構造上、光軸周りの回転(ロール角)を調整できないが、撮像画像P0を回転させることでその補正を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば、工作機械1におけるカメラ30の角度調整に制約があったとしても、画面表示される撮像エリアとソフトウェアが認識する撮像エリアとの整合を図ることができる。このため、オペレータが画面に表示された撮像画像に基づいてクーラントによる切屑の洗浄指示を行う場合であっても、その洗浄指示位置とクーラントの噴射位置とが整合する。つまり、洗浄制御の精度を高く維持することができる。
上記実施形態では、工作機械1を複合加工機として説明したが、ターニングセンタであってもよいし、マシニングセンタであってもよい。また、材料(例えば金属粉末)をレーザで溶かしながら加工する付加加工の機械であってもよい。その場合、加工時に飛散する材料が、物質認識部により認識される「物理量」となる。
本変形例では、情報処理装置が工作機械の外部に設置される。すなわち、情報処理システムは、工作機械301、データ処理装置310およびデータ格納装置312を備える。データ処理装置310が「情報処理装置」として機能する。
本変形例では、図15上段に示す撮像画像を図15下段に示すように補正することができる。すなわち、グリッド設定部152は、撮像部110から受信した撮像画像の予め設定された位置にグリッド線を重ねる処理(グリッド線分割処理)を行う。そのように処理すると、グリッド線と撮像画像P10との重なりが図15上段の図のような関係になる場合がある。このグリット線と撮像画像P10とを重ねたデータは、撮像画像P10と重なる最外周のグリッドについて4辺のグリッド線が表れないグリッド領域が存在する。このような場合に、表示制御部160は、4辺すべてが撮像画像と重ならないグリッド領域を無視し、4辺すべてが撮像画像P10と重なるグリッド区画だけを参照画面の大きさにあわせて表示する処理を行うことが可能である(図15下段)。また、グリッド設定部152が、4辺が撮像画像P10と重ならないグリッド領域(または4辺が表れないグリッド領域)があることを検出し、4辺が撮像画像P10と重なるように網目状にあるグリッド線全体を上下左右に動かして調整するような処理を行ってもよい。
Claims (9)
- 工作機械に固定されたカメラにより撮像エリアを撮像し、撮像された撮像画像を補正後にグリッドに区分し、前記グリッド内の目標の存在を解析し、その目標に向けて流体を噴射する工作機械で用いられる前記撮像画像を処理する情報処理装置であって、
表示画像中に工作機械の特定エリアの輪郭に沿うラインを予め記憶する基準情報格納部と、
撮像画像に表示される前記特定エリアの輪郭を前記ラインに合わせるよう、前記撮像画像を前記カメラの光軸の回転方向に回転させる補正部と、
前記補正部による補正後の撮像画像と前記グリッドとを重ねて表示部に表示させる表示制御部と、
を備える、情報処理装置。 - カメラにより撮像エリアを撮像し、撮像された撮像画像を補正後にグリッドに区分し、前記グリッド内の目標の存在を解析し、その目標に向けて流体を噴射する工作機械で用いられる前記撮像画像を処理する情報処理装置であって、
工作機械の特定エリアの輪郭に沿うラインを表示部の特定の位置に表示制御する表示制御部と、
前記撮像画像と前記ラインとを重ねて前記表示部に表示させた状態で、前記撮像画像に撮像された工作機械の特定エリアの輪郭を前記ラインに合わせるよう、前記撮像画像を回転させる補正部と、を備え、
前記表示制御部は、前記補正部による補正後の撮像画像と前記グリッドとを重ねて表示部に表示させる、情報処理装置。 - 前記補正部は、前記撮像画像の回転により前記目標の設定誤差を補正する、請求項1に記載の情報処理装置。
- オペレータの操作入力を受け付ける入力部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記補正部による補正に先立って前記撮像画像に前記ラインを重ねて表示させ、
前記補正部は、オペレータの操作入力に応じて前記撮像画像を回転させる、請求項1又は3に記載の情報処理装置。 - 前記表示制御部は、オペレータの操作入力に応じて前記光軸を通る補助線を前記撮像画像に重ねて表示させる、請求項4に記載の情報処理装置。
- 当該情報処理装置が、前記カメラの角度制御に関し、前記光軸に直交するヨー軸周りの第1の回動と、前記光軸および前記ヨー軸に直交するピッチ軸周りの第2の回動と、を制御する駆動制御部をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記補正部による補正に先立って前記カメラの光軸が前記撮像エリアに予め設定された中心設定位置に位置するよう、前記第1の回動および前記第2の回動を制御する、請求項1又は3に記載の情報処理装置。 - 前記表示制御部は、画角を回転した後の撮像画像から外周部を切り取る形で長方形状の画像を前記表示部に表示させる、請求項1~6のいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記撮像エリアの撮影画像を複数の前記グリッドに区分するグリッド設定部と、
前記撮影画像に基づき、前記撮像エリアにおける予め定める物理量を前記グリッド単位で認識する認識部と、
前記流体を噴射する噴射部を制御する噴射制御部と、
を備え、
前記噴射制御部は、前記撮像エリア内で認識された前記物理量に基づいて前記目標を設定する、請求項1~7のいずれかに記載の情報処理装置。 - 加工室に設定される撮像エリアを撮像するカメラと、
撮像された撮像画像を補正後にグリッドに区分して処理する情報処理装置と、
処理された撮像画像の前記グリッド内の目標に向けて流体を噴射する噴射部と、
を備える工作機械であって、
前記情報処理装置は、
表示画像中に前記加工室に設定された特定エリアの輪郭に沿うラインを予め記憶する基準情報格納部と、
撮像画像に表示される前記特定エリアの輪郭を前記ラインに合わせるよう、前記撮像画像を前記カメラの光軸の回転方向に回転させる補正部と、
前記補正部による補正後の撮像画像と前記グリッドとを重ねて表示部に表示させる表示制御部と、
を含む、工作機械。
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