JPH03184742A - Nc加工装置における原点補正方法 - Google Patents
Nc加工装置における原点補正方法Info
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- JPH03184742A JPH03184742A JP1323768A JP32376889A JPH03184742A JP H03184742 A JPH03184742 A JP H03184742A JP 1323768 A JP1323768 A JP 1323768A JP 32376889 A JP32376889 A JP 32376889A JP H03184742 A JPH03184742 A JP H03184742A
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、NC(数値制御)加工装置における原点補正
方法に関する。
方法に関する。
従来、この種の原点補正方法としては、初期設定時に試
し加工を行ない、ずれがあればNCコントローラの初期
値を変更したり、治工具のセツティングを変更したりし
て行なっている。つまり、位置ずれが発生する度に加工
物の寸法などを調べて、再度初期設定時と同じ作業を行
なうのが一般的である。
し加工を行ない、ずれがあればNCコントローラの初期
値を変更したり、治工具のセツティングを変更したりし
て行なっている。つまり、位置ずれが発生する度に加工
物の寸法などを調べて、再度初期設定時と同じ作業を行
なうのが一般的である。
しかしながら、このような方法では試行錯誤的な要素が
多いために時間が掛かる、あるいは測定精度が充分保証
出来ない、などの問題がある。
多いために時間が掛かる、あるいは測定精度が充分保証
出来ない、などの問題がある。
したがって、本発明の課題はNCレーザ加工装置やNC
ターレットパンチ(型抜き)などの装置において、NC
データの原点と被加工物上の原点とを短時間にしかも精
度良く合わせることが可能な方法を提供することにある
。
ターレットパンチ(型抜き)などの装置において、NC
データの原点と被加工物上の原点とを短時間にしかも精
度良く合わせることが可能な方法を提供することにある
。
数値制御(NC)プログラムを実行するNCコントロー
ラにより制御されて所定の加工作業を行なう加工装置と
、被加工物を保持しxy平面と高さ方向に移動可能なテ
ーブルと、主としてこのテーブルの移動3位置決め制御
を行なうテーブルコントローラとを少なくとも有してな
るNC加工装置に対し、被加工物を照明する照明器と、
被加工物を撮像する撮像装置と、撮像信号にもとづき所
定の計測、処理を行なう画像計測装置とを設け、前記加
工装置によって被加工物と等価なテストピース上に2本
の直線を加工し、この加工された線図を前記撮像装置に
より撮像し、前記画像計測装置により線図の重心位置と
その原点からのずれ量を計測し、計測結果を前記NCコ
ントローラに与えてその原点座標を補正する。
ラにより制御されて所定の加工作業を行なう加工装置と
、被加工物を保持しxy平面と高さ方向に移動可能なテ
ーブルと、主としてこのテーブルの移動3位置決め制御
を行なうテーブルコントローラとを少なくとも有してな
るNC加工装置に対し、被加工物を照明する照明器と、
被加工物を撮像する撮像装置と、撮像信号にもとづき所
定の計測、処理を行なう画像計測装置とを設け、前記加
工装置によって被加工物と等価なテストピース上に2本
の直線を加工し、この加工された線図を前記撮像装置に
より撮像し、前記画像計測装置により線図の重心位置と
その原点からのずれ量を計測し、計測結果を前記NCコ
ントローラに与えてその原点座標を補正する。
また、数値制御(N C)プログラムを実行するNCコ
ントローラにより制御されて所定の加工作業を行なうレ
ーザ加工装置と、被加工物を保持しXY平面と高さ方向
に移動可能なテーブルと、主としてこのテーブルの移動
2位置決め制御を行なうテーブルコントローラとを少な
くとも有してなるNC加工装置に対し、被加工物を照明
する照明器と、被加工物を撮像する撮像装置と、撮像信
号にもとづき所定の計測、処理を行なう画像計測装置と
、加工装置からのレーザ光を被加工物に導き、反射光を
前記画像計測装置に導くハーフミラ−とを設け、前記加
工装置によって被加工物上に任意のパターンを加工した
後、この加工されハーフミラ−を介して与えられるパタ
ーンを撮像装置により撮像し、前記画像計測装置にてこ
のパターンの原パターンに対するずれ量を計測し、計測
結果を前記NCコントローラに与えてその原点座標を補
正するようにしても良い。
ントローラにより制御されて所定の加工作業を行なうレ
ーザ加工装置と、被加工物を保持しXY平面と高さ方向
に移動可能なテーブルと、主としてこのテーブルの移動
2位置決め制御を行なうテーブルコントローラとを少な
くとも有してなるNC加工装置に対し、被加工物を照明
する照明器と、被加工物を撮像する撮像装置と、撮像信
号にもとづき所定の計測、処理を行なう画像計測装置と
、加工装置からのレーザ光を被加工物に導き、反射光を
前記画像計測装置に導くハーフミラ−とを設け、前記加
工装置によって被加工物上に任意のパターンを加工した
後、この加工されハーフミラ−を介して与えられるパタ
ーンを撮像装置により撮像し、前記画像計測装置にてこ
のパターンの原パターンに対するずれ量を計測し、計測
結果を前記NCコントローラに与えてその原点座標を補
正するようにしても良い。
さらには、前記NC加工装置に対し、レーザ光の発光端
近傍に設けられてレーザ光のパワーを減衰させるための
フィルタと、被加工物と同じ高さで且つ有効加工エリア
外に少なくとも2つ設けられるスリットと、このスリッ
トを介するレーザ光を受光するフォトセンサとを設け、
このフォトセンサの強度分布が最大になる位置へと前記
テーブルを動かし、その移動量から原点位置からのずれ
量を検出し、補正するようにしても良い。
近傍に設けられてレーザ光のパワーを減衰させるための
フィルタと、被加工物と同じ高さで且つ有効加工エリア
外に少なくとも2つ設けられるスリットと、このスリッ
トを介するレーザ光を受光するフォトセンサとを設け、
このフォトセンサの強度分布が最大になる位置へと前記
テーブルを動かし、その移動量から原点位置からのずれ
量を検出し、補正するようにしても良い。
加工装置のNCデータの原点を実際の加工状態で加工さ
せ、この加工形状を非接触で自動的に計測し、これをフ
ィードバックして原点補正をすることにより迅速な補正
を可能にするとともに、温度変化や経時変化があっても
加工精度を常に一定に保てるようにする。
せ、この加工形状を非接触で自動的に計測し、これをフ
ィードバックして原点補正をすることにより迅速な補正
を可能にするとともに、温度変化や経時変化があっても
加工精度を常に一定に保てるようにする。
第1図は本発明の第1の実施例を示す概要図である。
同図の1はNCC上ニジステム主テーブルで、その上に
は高さ方向(z)の位置決め用2テーブル2が、モータ
3により駆動されるボールネジ4を介して結合されてい
る。さらに、その上にはXy方向の位置決め用xyテー
ブル5が載置され、このxy子テーブルに被加工物6が
載置される。
は高さ方向(z)の位置決め用2テーブル2が、モータ
3により駆動されるボールネジ4を介して結合されてい
る。さらに、その上にはXy方向の位置決め用xyテー
ブル5が載置され、このxy子テーブルに被加工物6が
載置される。
これらのテーブル1,2.5はテーブルコントローラ7
によって制御され、これにより被加工物6を所定高さで
xy平面の所定位置に位置決めすることができる。8は
レーザ加工装置または支軸ボール盤、9はパーソナルコ
ンピュータおよびシーケンサからなり、この加工装置を
制御するNCコントローラである。また、10はテレビ
カメラ、11は画像計測装置、12は照明器である。
によって制御され、これにより被加工物6を所定高さで
xy平面の所定位置に位置決めすることができる。8は
レーザ加工装置または支軸ボール盤、9はパーソナルコ
ンピュータおよびシーケンサからなり、この加工装置を
制御するNCコントローラである。また、10はテレビ
カメラ、11は画像計測装置、12は照明器である。
かかる構成において、通常はNCコントローラ9内のプ
ログラムおよびデータに基づき加工装置8を制御すると
ともに、テーブルコントローラ7を介して2テーブル2
.xy子テーブルを制御することにより、所定の加工作
業が行なわれる。
ログラムおよびデータに基づき加工装置8を制御すると
ともに、テーブルコントローラ7を介して2テーブル2
.xy子テーブルを制御することにより、所定の加工作
業が行なわれる。
一方、原点座標を自動補正する場合は加工モードから自
動補正モードへと切り換え、NCコントローラ9により
一定の点(x G+ y c)を通り互いに直交する
直線のマークを被加工物と等価なテスト用サンプル6の
上に刻印する。しかる後、xy子テーブルをテレビカメ
ラ10の視野位置(Xv。
動補正モードへと切り換え、NCコントローラ9により
一定の点(x G+ y c)を通り互いに直交する
直線のマークを被加工物と等価なテスト用サンプル6の
上に刻印する。しかる後、xy子テーブルをテレビカメ
ラ10の視野位置(Xv。
yv)へと移動し、クロスマークを撮像する。このとき
の画像が例えば第2図(ロ)の如く示されるものとする
と、画像計測装置11ではy軸検出用ウィンドウ内x(
xウィンドウ)とX軸検出用ウィンドウ内y (yウ
ィンドウ)とを形成して、各ウィンドウ内の計測座標系
における重心座標(x6°、 yc’)を計測する。
の画像が例えば第2図(ロ)の如く示されるものとする
と、画像計測装置11ではy軸検出用ウィンドウ内x(
xウィンドウ)とX軸検出用ウィンドウ内y (yウ
ィンドウ)とを形成して、各ウィンドウ内の計測座標系
における重心座標(x6°、 yc’)を計測する。
さらに、この(xc 。
y c’ )と、第2図(イ)の如く示される、初期時
に設定された計測座標系における重心座標(Xc。
に設定された計測座標系における重心座標(Xc。
yc)とを比較し、
Δx=x、−X(。
ΔY=YG 3’c。
この偏差(ΔX、Δy)をNCコントローラ9の座標系
に換算してNCコントローラ9ヘフイードバツクし、N
Cコントローラ9の座標系の原点位置(X、。、y7゜
)の値を、上記の如く求めた偏差相当の換算量をもって
補正することにより、加工装置の実際の加工軌跡に合わ
せることができる。
に換算してNCコントローラ9ヘフイードバツクし、N
Cコントローラ9の座標系の原点位置(X、。、y7゜
)の値を、上記の如く求めた偏差相当の換算量をもって
補正することにより、加工装置の実際の加工軌跡に合わ
せることができる。
ここで、線の重心を検出するようにしたのは、加工装置
での線幅が毎回変化すること、照明や焦点深度からも線
幅が一定にならないことから、線のエツジ検出手法が採
用出来ないことによる。また、線幅を要求位置補正精度
±δに対して同等位にするため、画像計測装置の分解能
をこの線幅に対して約3画素以上としている。
での線幅が毎回変化すること、照明や焦点深度からも線
幅が一定にならないことから、線のエツジ検出手法が採
用出来ないことによる。また、線幅を要求位置補正精度
±δに対して同等位にするため、画像計測装置の分解能
をこの線幅に対して約3画素以上としている。
その他、加工装置では数10μ以下の精度を要求される
ことがあることから、テレビカメラ10のレンズには拡
大レンズを用いるようにしたり、テストピース6に対し
ては背景と線部のコントラストが充分取れるよう、照明
などを含めて工夫するようにしている。
ことがあることから、テレビカメラ10のレンズには拡
大レンズを用いるようにしたり、テストピース6に対し
ては背景と線部のコントラストが充分取れるよう、照明
などを含めて工夫するようにしている。
なお、座標の計測用マークとしては、第3図のような円
形のパターンでも良く、場合によっては多角形のパター
ンでも良い。
形のパターンでも良く、場合によっては多角形のパター
ンでも良い。
上記では、ウィンドウをX軸、y軸に各1つずつ設定す
るようにしたが、各2つずつ設定することもできる。第
4図はこのような場合を説明するための説明図である。
るようにしたが、各2つずつ設定することもできる。第
4図はこのような場合を説明するための説明図である。
すなわち、検査ステーションを複数(ここでは2つ)に
分け、同図(イ)のステーションIではウィンドウW1
で重心(Xc+、3’c+)を求め、ウィンドウW2で
(xG□、 Ycm)を求める。そして、(X、ym
)だけ離れたステーション■でも同様にしてウィンドウ
W3で(Xc、13’G3)を求め、W4で(XG4.
yc4)を求める。こうすれば、重心(XGI、
yGI)と(X Gl 3’ cz)を結ぶ直線と
、(Xl、l、 yGII)と(X 04+ yG
4)を結ぶ直線とが求まるので、その交点(x c、、
y c)と各直線の傾きθとを計算により求めるこ
とができる。そして、この(X c、3’ a)の初期
値からの偏差Δ((XG、 )’G)とΔθとに基づ
き、NCコントローラの加ニブログラムデータを補正す
る。
分け、同図(イ)のステーションIではウィンドウW1
で重心(Xc+、3’c+)を求め、ウィンドウW2で
(xG□、 Ycm)を求める。そして、(X、ym
)だけ離れたステーション■でも同様にしてウィンドウ
W3で(Xc、13’G3)を求め、W4で(XG4.
yc4)を求める。こうすれば、重心(XGI、
yGI)と(X Gl 3’ cz)を結ぶ直線と
、(Xl、l、 yGII)と(X 04+ yG
4)を結ぶ直線とが求まるので、その交点(x c、、
y c)と各直線の傾きθとを計算により求めるこ
とができる。そして、この(X c、3’ a)の初期
値からの偏差Δ((XG、 )’G)とΔθとに基づ
き、NCコントローラの加ニブログラムデータを補正す
る。
線図の検出精度を向上させるに当たっては、次のように
することが考えられる。
することが考えられる。
これは、2軸調整用テーブル2の上昇、下降により、x
y子テーブルS上テストピースまたはワークの撮像信号
のコントラストが変化するので、これが最もシャープに
なる位置を高さ方向の最適位置とするものである。第5
図はこのことを説明するための説明図である。
y子テーブルS上テストピースまたはワークの撮像信号
のコントラストが変化するので、これが最もシャープに
なる位置を高さ方向の最適位置とするものである。第5
図はこのことを説明するための説明図である。
同図(イ)はモニタ画面上の映像を示す。ハツチング部
は被写体の一部であり、成る水平線上(y、)における
撮像信号の一例を同図(ロ)に示す。同図(ロ)はアウ
トフォーカス時の画像であり、インフォーカス(合焦)
時には同図(ハ)のようにシャープな画像となる。そこ
で、Z軸方向の上昇、下降信号をトリガとしてステップ
送り毎のフレーム画像またはフィールド画像を微分し、
微分信号のピークとなる点をフォーカス点とするように
している。
は被写体の一部であり、成る水平線上(y、)における
撮像信号の一例を同図(ロ)に示す。同図(ロ)はアウ
トフォーカス時の画像であり、インフォーカス(合焦)
時には同図(ハ)のようにシャープな画像となる。そこ
で、Z軸方向の上昇、下降信号をトリガとしてステップ
送り毎のフレーム画像またはフィールド画像を微分し、
微分信号のピークとなる点をフォーカス点とするように
している。
第6図は本発明の第2の実施例を示す概要図である。
これはレーザ加工装置のレーザビーム出口と被加工物台
との間にハーフミラ−13を設けるとともに、ハーフミ
ラ−I3の上方に設けられている照明器(例えばリング
状照明器)12により被加工物に刻印されたパターンを
照明し、テレビカメラ10および画像計測装置11によ
りパターンの特徴点の計測およびパターンマツチングな
どの処理をして原パターンとの位置ずれを検出し、その
結果をNCコントローラにフィードハックすることによ
り補正を行なうもので、任意の形状で加工されるパター
ンを加工とほぼ同時に処理して補正するようにした点が
特徴である。
との間にハーフミラ−13を設けるとともに、ハーフミ
ラ−I3の上方に設けられている照明器(例えばリング
状照明器)12により被加工物に刻印されたパターンを
照明し、テレビカメラ10および画像計測装置11によ
りパターンの特徴点の計測およびパターンマツチングな
どの処理をして原パターンとの位置ずれを検出し、その
結果をNCコントローラにフィードハックすることによ
り補正を行なうもので、任意の形状で加工されるパター
ンを加工とほぼ同時に処理して補正するようにした点が
特徴である。
第7図は本発明の第3の実施例を示す概要図である。
これは、テレビカメラの代わりに2つ(または4つ)の
スリン)14と、それに対応する数のフォトディテクタ
15とを用いるようにしたもので、16はフォトディテ
クタ15に適量のレーザ光を導入するためのフィルタで
ある。すなわち、レーザ光を2つ(または4つ)のスリ
ン)14を介して各フォトディテクタ15で検出し、そ
の出力がピークとなるxyテーブルの基準点からの移動
量を、これを駆動するステップモータの送り量から求め
て原点位置からのずれ量を検出し、補正するものである
。この実施例は槽底が簡単になるだけでなく、オンライ
ンでの補正が可能となる点が特徴である。なお、17は
有効加工エリアを示し、スリット14はこの有効加工エ
リア外に形成される。
スリン)14と、それに対応する数のフォトディテクタ
15とを用いるようにしたもので、16はフォトディテ
クタ15に適量のレーザ光を導入するためのフィルタで
ある。すなわち、レーザ光を2つ(または4つ)のスリ
ン)14を介して各フォトディテクタ15で検出し、そ
の出力がピークとなるxyテーブルの基準点からの移動
量を、これを駆動するステップモータの送り量から求め
て原点位置からのずれ量を検出し、補正するものである
。この実施例は槽底が簡単になるだけでなく、オンライ
ンでの補正が可能となる点が特徴である。なお、17は
有効加工エリアを示し、スリット14はこの有効加工エ
リア外に形成される。
本発明によれば、次のような効果を期待することができ
る。
る。
)加工装置の座標系とNCコントローラの座標系との調
整を、迅速かつ高精度に実現することができる。
整を、迅速かつ高精度に実現することができる。
ii )非接触方式のため、環境条件に左右され易い高
精度の加工を行なうものについても、補正が容易である
。
精度の加工を行なうものについても、補正が容易である
。
iii )機暖のメンテナンス(特に部品交換)が容易
である。
である。
第1図は本発明の第1の実施例を示す概要図、第2図は
本発明による座標検出方法を説明するための説明図、第
3図は線図の他の例を説明するための説明図、第4図は
本発明による座標検出方法の他の例を説明するための説
明図、第5図は高さ方向の調整方法を説明するための説
明図、第6図は本発明の第2の実施例を示す概要図、第
7図は本発明の第3の実施例を示す概要図である。 符号説明 1・・・主テーブル、2・・・2テーブル、3・・・モ
ータ、4・・・ボールネジ、5・・・xyテーブル、6
・・・被加工物(テストピース)、7・・・テーブルコ
ントローラ、8・・・加工装置、9・・・NCコントロ
ーラ、10・・・テレビカメラ、11・・・画像計測装
置、12・・・照明器、13・・・ハーフミラ−14・
・・スリット、15・・・フォトディテクタ、I6・・
・フィルタ、17・・・加工エリア。 せ乙と 第21!! (イ) (ロ) 第3 図 薯 A 図 (イ)ステーション■ (D) ステーション■ 第5 図 第6 図
本発明による座標検出方法を説明するための説明図、第
3図は線図の他の例を説明するための説明図、第4図は
本発明による座標検出方法の他の例を説明するための説
明図、第5図は高さ方向の調整方法を説明するための説
明図、第6図は本発明の第2の実施例を示す概要図、第
7図は本発明の第3の実施例を示す概要図である。 符号説明 1・・・主テーブル、2・・・2テーブル、3・・・モ
ータ、4・・・ボールネジ、5・・・xyテーブル、6
・・・被加工物(テストピース)、7・・・テーブルコ
ントローラ、8・・・加工装置、9・・・NCコントロ
ーラ、10・・・テレビカメラ、11・・・画像計測装
置、12・・・照明器、13・・・ハーフミラ−14・
・・スリット、15・・・フォトディテクタ、I6・・
・フィルタ、17・・・加工エリア。 せ乙と 第21!! (イ) (ロ) 第3 図 薯 A 図 (イ)ステーション■ (D) ステーション■ 第5 図 第6 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)数値制御(NC)プログラムを実行するNCコント
ローラにより制御されて所定の加工作業を行なう加工装
置と、被加工物を保持しXY平面と高さ方向に移動可能
なテーブルと、主としてこのテーブルの移動、位置決め
制御を行なうテーブルコントローラとを少なくとも有し
てなるNC加工装置に対し、 被加工物を照明する照明器と、被加工物を撮像する撮像
装置と、撮像信号にもとづき所定の計測、処理を行なう
画像計測装置とを設け、 前記加工装置によって被加工物と等価なテストピース上
に2本の直線を加工し、この加工された線図を前記撮像
装置により撮像し、前記画像計測装置により線図の重心
位置とその原点からのずれ量を計測し、計測結果を前記
NCコントローラに与えてその原点座標を補正すること
を特徴とするNC加工装置における原点補正方法。 2)数値制御(NC)プログラムを実行するNCコント
ローラにより制御されて所定の加工作業を行なうレーザ
加工装置と、被加工物を保持しXY平面と高さ方向に移
動可能なテーブルと、主としてこのテーブルの移動、位
置決め制御を行なうテーブルコントローラとを少なくと
も有してなるNC加工装置に対し、 被加工物を照明する照明器と、被加工物を撮像する撮像
装置と、撮像信号にもとづき所定の計測、処理を行なう
画像計測装置と、加工装置からのレーザ光を被加工物に
導き、反射光を前記画像計測装置に導くハーフミラーと
を設け、 前記加工装置によって被加工物上に任意のパターンを加
工した後、この加工されハーフミラーを介して与えられ
るパターンを撮像装置により撮像し、前記画像計測装置
にてこのパターンの原パターンに対するずれ量を計測し
、計測結果を前記NCコントローラに与えてその原点座
標を補正することを特徴とするNC加工装置における原
点補正方法。 3)数値制御(NC)プログラムを実行するNCコント
ローラにより制御されて所定の加工作業を行なうレーザ
加工装置と、被加工物を保持しXY平面と高さ方向に移
動可能なテーブルと、主としてこのテーブルの移動、位
置決め制御を行なうテーブルコントローラとを少なくと
も有してなるNC加工装置に対し、 レーザ光の発光端近傍に設けられてレーザ光のパワーを
減衰させるためのフィルタと、被加工物と同じ高さで且
つ有効加工エリア外に少なくとも2つ設けられるスリッ
トと、このスリットを介するレーザ光を受光するフォト
センサとを設け、このフォトセンサの強度分布が最大に
なる位置へと前記テーブルを動かし、その移動量から原
点位置からのずれ量を検出し、補正することを特徴とす
るNC加工装置における原点補正方法。 4)前記2本の直線のかわりに所定大きさの円または多
角形の線図を加工することを特徴とする請求項1)に記
載のNC加工装置における原点補正方法。 5)前記2本の直線のそれぞれに各2つのウインドウを
設定し、各ウインドウ内の線の重心位置から原点のx、
y方向の位置ずれおよび回転ずれの双方を検出可能にし
てなることを特徴とする請求項1)に記載のNC加工装
置における原点補正方法。 6)前記撮像装置からの撮像信号の微分値が最大となる
ように高さ方向の位置決めを行なうことを特徴とする請
求項1)または2)に記載のNC加工装置における原点
補正方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1323768A JPH0763923B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Nc加工装置における原点補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1323768A JPH0763923B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Nc加工装置における原点補正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03184742A true JPH03184742A (ja) | 1991-08-12 |
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