JPH04299204A - バイト端縁検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は切削加工機に用いられる
バイトの切削端縁となるバイトの先端縁を精度よく検出
するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来バイト端縁位置または形状を精度良
く検出するために、バイト先端部を顕微鏡で拡大した状
態でＣＣＤカメラ等で撮像し、これを画像処理すること
によって顕微鏡ないしは撮像装置に対するバイト端縁位
置を検出する手法が知られている。これはＰＲＥＣＩＳ
ＩＯＮ　ＥＮＧ．　（Ｂｕｔｔｅｒ　ｗｏｒｔｈ　Ｃｏ
．　Ｌｔｄ．），１９８９，Ｏｃｔ，ｖｏｌ１１，Ｎｏ
４，２３１頁に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この手法で例えば２ｍ
ｍ×２ｍｍの範囲を１０２４×１０２４画素のＣＣＤカ
メラで撮像すると１画素が２μｍ×２μｍ相当となる。 一般に画像処理して輪郭線位置等を抽出処理すると、輪
郭線位置の位置精度が１画素の分解能よりも１桁程度低
下してしまう。このためこの例の場合にはミクロン単位
でバイト端縁位置や形状を検出することが難しい。検出
精度を向上させようとするとより高倍率の顕微鏡が必要
となり、現実の加工現場で適用するのが困難となる。勿
論顕微鏡や特殊照明源が必要となり装置が複雑・大型化
する点も無視できない。そこで本発明ではより単純な構
成でしかも検出精度を向上させることのできる検出装置
を開発するのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明ではバイトホルダに固定されたバイトの端縁
を検出するための装置であり、該バイト端縁形状にほぼ
対応する形状の端縁を有し、該バイト端縁と前記対応端
縁との間でスリットを形成する基準プレートと、該スリ
ットにレーザ光を照射するレーザ光源と、該照射された
レーザ光が該スリットで回折されて生じる明暗パターン
を検出する装置とを有するバイト端縁検出装置を創出し
た。

【０００５】

【作用】この装置によると、レーザ光がスリットで回折
されて生じる明暗のパターンからスリット幅が演算され
る。ここで明暗のパターンのピッチはスリット幅に反比
例して大きく拡大されていることから、検出にあたって
顕微鏡等の光学拡大系が必要とされず、しかも高精度で
スリット幅が算出される。

【０００６】

【実施例】次に本発明を具現化した実施例について説明
する。 第１実施例 図１は第１実施例のシステム構成を示している。図示６
はバイト８を位置決めした後でその位置でバイトを固定
することができるバイトホルダであり、非固定状態のと
きバイト８を矢印Ａに示すように進退させたり、矢印Ｂ
で示すように上下動させたりすることができる。

【０００７】図示１０は基準プレートであり、バイト８
の先端縁８ａにほぼ対応する形状の端縁１０ａを有して
いる（図２も参照）。基準プレート１０はバイトホルダ
６と所定の位置関係で固定されており、バイト８の先端
縁８ａと基準プレート１０の端縁１０ａ間に微小幅のス
リットＳが形成される位置関係におかれている。図示２
はレーザ光源であり、そのスリットＳにレーザ光４を照
射する位置に固定されている。スリットＳのレーザ光源
２と反対位置に光センサ群１２が固定されている。

【０００８】この光センサ群１２は図２に示されている
ように、スリットＳからバイト８の先端縁の一辺に直交
する方向（ｘ方向）に配置されたフォトダイオード群１
２−１〜４，バイト８の他の一辺に直交する方向（ｚ方
向）に配置されたフォトダイオード群２３−１〜４、な
らびにバイト８の頂点から長手方向（ｙ方向）に配置さ
れたフォトダイオード群２２−１〜４で構成されている
。

【０００９】フォトダイオード１２−１〜４は図２に示
されているように、スリットＳからの距離ｘ１，ｘ２，
ｘ３，ｘ４が１：２：４：８の関係におかれている。フ
ォトダイオード２３−１〜４はこれと対称に配置されて
いる。フォトダイオード２２−１〜４もスリットＳから
の距離ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４が１：２：４：８の関係
におかれている。ただしこれらのフォトダイオード２２
−１〜４は、ｘ方向のスリット幅よりもｙ方向のスリッ
ト幅の方が大きくなる関係と同じ関係で、ｘｚ方向のフ
ォトダイオード間隔よりも大きな間隔で配置されている
。

【００１０】図３は幅ＷのスリットＳに波長λのレーザ
光４を当てたときにスリットＳからｄだけ離れた面にお
ける光の強度（Ｉ）分布を図示している。周知のように
スリットＳの後方には回折縞が生じ光の明暗パターンが
発生する。また縞のピッチはスリットＳの幅Ｗが小さい
ほど大きくなる。ここでＷ３　はスリットの幅が小のと
き、Ｗ１０はスリットの幅が中のとき、Ｗ１４はスリッ
トの幅が大の場合を例示している。

【００１１】スリットＳからｘ１の距離におかれたフォ
トダイオード１２−１では、スリット幅がＷ３　のとき
Ｉ１　の、スリット幅がＷ１０のときＩ２　の、スリッ
ト幅がＷ１４のときＩ３　強度が検出される。これが図
５の（Ａ）　に示されており、フォトダイオード１２−
１によって検出される光強度Ｉ（ａｔｘ１）はスリット
の幅Ｗに対して図示のように変化する。なおここで図示
右方ほどスリットの幅Ｗが小さい場合を示している。同
様に図３において、スリットＳからＸ２　の距離におか
れたフォトダイオード１２−２では、スリット幅がＷ３
　のときＩ４　の、Ｗ１０のときＩ５　の、Ｗ１４のと
きＩ６　の光強度が検出される。これが図５の（Ｂ）　
に示されている。

【００１２】同様にＸ３　の距離におかれたフォトダイ
オード１２−３では図５（Ｃ）　に示される光強度Ｉ（
ａｔｘ３）が、ｘ４　の距離におかれたフォトダイオー
ド１２−４では図５（Ｄ）　に示される光強度Ｉ（ａｔ
ｘ４）が検出される。なお図５（Ａ）　〜（Ｄ）　では
、横方向にはスリット幅Ｗが同一スケールで図示されて
いるが、縦方向の光強度はそれぞれ異なるスケールで図
示されている。

【００１３】図１の光センサ群１２では上記の光強度分
布がｘ，ｙ．ｚの３方向に検出される。光センサ群１２
の検出値はコンパレータ１４に入力され、図５のＲ１〜
４に示す閾値と比較され、光強度が強いか（Ｈ）、弱い
か（Ｌ）を示す信号に変換される。この信号は図１のイ
ンターフェイス１６を介してコンピュータ２０に入力さ
れる。コンピュータ２０ではフォトダイオード１２−１
〜４からのＨＬ信号の組合せから、光の強度（Ｉ）の分
布がどのような波形であるかを判断し、この波形より図
２の端縁８ａ，１０ａ間の距離Ｗｘ　を判定する。これ
は図５（Ｅ）　に示す関係によって判定される。

【００１４】図５（Ｅ）　はスリット幅Ｗと４つのフォ
トダイオードからのＨＬ信号の組合せの対応関係を示す
ものであり、例えばスリット幅Ｗがごく小さいＷ１　〜
Ｗ２　間にあるときにはｘ１　の位置にあるフォトダイ
オード１２−１のみが高強度を受光し、他のフォトダイ
オードは全部弱強度の光を受光していることを示してい
る。図５（Ｅ）　から明らかに、各フォトダイオードか
らのＨＬ信号の組合せは１６種類存在し、それは固有の
スリット幅に１：１に対応している。異なるスリット幅
にもかかわらず同一ＨＬの組合せ状態となることはない
。

【００１５】このためコンピュータ２０ではＨＬ信号の
組合せからスリット幅Ｗを決定することができる。この
ようにして本実施例では明暗パターンを示すＨＬ信号の
組合せからコンピュータ２０がスリット幅Ｗを求め、さ
らにこれから基準プレート１０に対するバイト８の端縁
位置を算出するのである。

【００１６】本実施例では、検出されたスリット幅がコ
ンピュータ２０に入力された所定の値となるようにバイ
トホルダ６が制御されるようになっている。すなわちコ
ンピュータ２０はインタフェイス１６を介してコントロ
ーラ１８に信号を送り、バイトホルダ６によってバイト
８を進退させたり上下動させたりしてバイト８が所定の
位置となるように制御する。そして所定の位置にバイト
８が位置したところでバイト８の位置を固定し、この状
態で実加工を行なう。なおこの調整作業時にはｚ方向の
フォトダイオード２３−１〜４についても同様の処理が
実行され、図２のＷｘ，Ｗｚ　が所定値に調整される。

【００１７】上述のようにしてバイト８がｘ，ｚ方向に
対して位置決めされた後、今度はｙ方向のフォトダイオ
ード２２−１〜４の信号が分析される。ここで図４（Ａ
）　のようにバイト８が正常な形状を維持していれば、
ｙ方向のセンサ群からの信号の組合せもｘ，ｚ方向のセ
ンサ群のものと同一であり、このような信号が入力され
ていればバイト８が正常と判断される。

【００１８】これに対し図４（Ｂ）　のように先端が磨
耗していたり、あるいは図４（Ｃ）　のように刃先が欠
けていると、ｘｚ方向のセンサ群に対してｙ方向センサ
群の出力のみがかけ離れたものとなる。このことからバ
イト８の刃先の形状判断が実施される。即ち、本実施例
を図１に示すようにコンピュータ２０にＸ方向、Ｙ方向
、Ｚ方向の理想的な明暗パターンを記憶した形状記憶メ
モリ１００を接続し、検出したＸ，Ｙ，Ｚ方向の明暗パ
ターンと比較することにより、バイト先端の状態を推定
するようにしても良い。

【００１９】以上述べたように本実施例のバイト端縁検
出装置では、フォトダイオードから検出される明暗パタ
ーン即ち、ＨＬ信号の組合せによりスリットの幅Ｗを検
出できるため、フォトダイオードの数を増減することに
より前記組合せを増減して所望の精度でバイトの状態を
検出できる。

【００２０】第２実施例 この実施例は図１に示されるシステムのうち、光センサ
群１２をＣＣＤカメラに交換し、このＣＣＤカメラの信
号をＡ／Ｄコンバータを介してコンピュータ２０に入力
するように修正した構成を備えている。この実施例では
ＣＣＤカメラで撮像された回折縞を画像処理してスリッ
ト幅を算出する。この画像処理では、第１実施例と同一
原理に基づいた処理を実行してもよい。あるいはこれに
かえて、回折縞のピッチを算出しこれからスリット幅を
算出してもよい。この場合にもバイト先端の２辺でのス
リット幅と頂点でのスリット幅を比較してバイト頂点の
摩耗やカケ等の有無を判別することができる。

【００２１】なおこの実施例の場合、基準プレート１０
とバイト８を必ずしも同一平面に配置する必要はない。 基準プレート１０とバイト８をレーザ光に沿った方向に
離して設けた場合は、バイト８と基準プレート１０間の
レーザ光に沿った方向の距離をコンピュータ２０に入力
すれば、コンピュータ２０の側でその距離を考慮した画
像処理が実行され、バイト位置が検出されるのである。

【００２２】

【発明の効果】さて本発明によると、回折パターンから
スリット幅が検出されることから顕微鏡等の高価かつ大
型の装置を用いることなく高精度でバイト位置や形状が
検出される。このため加工精度が維持し易くなり、実用
上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のシステム構成図。

【図２】光センサ群の配置を示す図。

【図３】回折パターンの一例を示す図。

【図４】バイトと基準プレートの関係を示す図。

【図５】実施例によるときのスリット幅算出原理を説明
する図。

【符号の説明】

８　　バイト ８ａ　　端縁 １０　　基準プレート １０ａ　　端縁 Ｓ　　スリット ２　　レーザ光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バイトホルダに固定されたバイトの端
   縁を検出するための装置であり、該バイト端縁形状にほ
   ぼ対応する形状の端縁を有し、該バイト端縁と前記対応
   端縁との間でスリットを形成する基準プレートと、該ス
   リットにレーザ光を照射するレーザ光源と、該照射され
   たレーザ光が該スリットで回折されて生じる明暗パター
   ンを検出する装置とを有するバイト端縁検出装置。