JPS5945938B2 - 工具摩耗の測定方法 - Google Patents
工具摩耗の測定方法Info
- Publication number
- JPS5945938B2 JPS5945938B2 JP50030856A JP3085675A JPS5945938B2 JP S5945938 B2 JPS5945938 B2 JP S5945938B2 JP 50030856 A JP50030856 A JP 50030856A JP 3085675 A JP3085675 A JP 3085675A JP S5945938 B2 JPS5945938 B2 JP S5945938B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wear
- tool
- worn surface
- worn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明、ス光反射を利用して切削工具の摩耗を検出、測
定する方法に関するものである。
定する方法に関するものである。
切削工具の摩耗面に光をあて、その反射光によつて工具
摩耗を検出する方法はすでに知られている。
摩耗を検出する方法はすでに知られている。
しかるに、工具摩耗面番ち第１図かられかるように摩擦
方向にほぼ平らであるが、切削方向と直交する切刃方向
には著しいという特性を有し、そのため摩耗面１は著し
い方向性乱反射特性をもち、Ｔ平面内においては鏡面反
射であるが、ｓ平面内では乱反射となる。
方向にほぼ平らであるが、切削方向と直交する切刃方向
には著しいという特性を有し、そのため摩耗面１は著し
い方向性乱反射特性をもち、Ｔ平面内においては鏡面反
射であるが、ｓ平面内では乱反射となる。
そこで、工具摩耗を光反射によつて測る場合、反射光を
集光角の小さい光学系で受光すると、たとえ工具摩耗巾
が一定であつても、摩耗面１の微細な凹凸による方向性
乱反射によつて、得られる信号は第２図ａに示すような
波形となり、例洸ばテレビカメラのビデイオ信号をフィ
ルタ等に通すという常識的な信号処理技術で摩耗巾を得
ることができない。
集光角の小さい光学系で受光すると、たとえ工具摩耗巾
が一定であつても、摩耗面１の微細な凹凸による方向性
乱反射によつて、得られる信号は第２図ａに示すような
波形となり、例洸ばテレビカメラのビデイオ信号をフィ
ルタ等に通すという常識的な信号処理技術で摩耗巾を得
ることができない。
さらに、上記ｓ平面内における乱反射について考察する
と、第３図に示すように、ｓ平面内において摩耗面ＡＢ
がＰ方向から平行光によつて照明されているとき、集光
角は非常に小さいが有効面積が大きいセンサを、正反射
方向（Ｑ方向）に対して２θだけ傾斜したＲ方向に置き
、これによつてＲ方向への反射光の全体を受光したとす
ると、その全受光量は摩耗面ＡＢにおいてθだけ傾いた
部分の割合に比例する。
と、第３図に示すように、ｓ平面内において摩耗面ＡＢ
がＰ方向から平行光によつて照明されているとき、集光
角は非常に小さいが有効面積が大きいセンサを、正反射
方向（Ｑ方向）に対して２θだけ傾斜したＲ方向に置き
、これによつてＲ方向への反射光の全体を受光したとす
ると、その全受光量は摩耗面ＡＢにおいてθだけ傾いた
部分の割合に比例する。
しかし、ｓ平面内における摩耗面ＡＢには多数の凹凸に
よつて種々の方向を向いた切片があり、Ｐ方向からの光
束はＱ方向だけでなく、かなり広範囲に散らされ偏 こ
のため、Ｒ方向への反射光量／ｐ方向からの光量）によ
つて与えられる反射利得はかなり小さくなる。また、Ｒ
方向にＩＴＶカメラをおいて＾ｊ間をスイーブする場合
は、ＡＢ間においてθだけ傾いている切片だけが順次輝
くことになるので、第２図ａのようなビデイオ信号とな
る。つまり、摩耗面の測定方向からみた反射率は場所に
よつて変化があり、ばらつきがある。但し、摩耗面を散
乱光で照明した場合は、入射光の方向が種々であるから
、Ｒ方向で受光しても、摩耗面全体がほぼ一様に輝き、
例えば摩耗巾が略一定の場合にへ第２図ｂのビデイオ信
号を得ることが可能である。
よつて種々の方向を向いた切片があり、Ｐ方向からの光
束はＱ方向だけでなく、かなり広範囲に散らされ偏 こ
のため、Ｒ方向への反射光量／ｐ方向からの光量）によ
つて与えられる反射利得はかなり小さくなる。また、Ｒ
方向にＩＴＶカメラをおいて＾ｊ間をスイーブする場合
は、ＡＢ間においてθだけ傾いている切片だけが順次輝
くことになるので、第２図ａのようなビデイオ信号とな
る。つまり、摩耗面の測定方向からみた反射率は場所に
よつて変化があり、ばらつきがある。但し、摩耗面を散
乱光で照明した場合は、入射光の方向が種々であるから
、Ｒ方向で受光しても、摩耗面全体がほぼ一様に輝き、
例えば摩耗巾が略一定の場合にへ第２図ｂのビデイオ信
号を得ることが可能である。
このことは、方向性乱反射するにも拘らず、その影響を
受けないことを意味している。なお、切刃方向に対して
摩耗巾が部分的に変化する場合には、第２図ｂの出力が
それに対応して変化するため、摩耗巾の切刃方向の変化
をも測定することが可能になる。しかし、この方法は工
具摩耗の測定に用いることが不可能である。それは、散
乱光照明の場合、摩耗面からの反射だけではなく、摩耗
面近くにある逃げ面２（摩耗面とＴ平面内の傾角にして
大約６逃位の傾きを有することが多（・。）からの反射
光が強勢に混入するためである。摩耗面の大きさは切削
方向の摩耗幅にして高々０．１〜０．６１ｒｔｍである
のに比べ、逃げ面２の大きさは極めて大きく、また摩耗
面に比べて逃げ面の反射率が大きいので、上記方法では
Ｓ／′Ｎ比が極端に劣化して実用できないのである。以
上に訃いて第２図及び第３図により説明したように、方
向性乱反射特性に対処する手段を持たない通常のテレビ
カメラ利用の方法では、工具摩耗特有の問題を対処する
ことが困難であり、従つてテレビカメラの利用により工
具摩耗を測定することには問題がある。本発明は、この
ような工具摩耗に特有の問題点を考慮し、光源からのほ
ぼコリメートした光束で工具摩耗面の極く近傍だけを照
明することにより逃げ面からの雑音を避けるようにした
点に特徴を有するものである。
受けないことを意味している。なお、切刃方向に対して
摩耗巾が部分的に変化する場合には、第２図ｂの出力が
それに対応して変化するため、摩耗巾の切刃方向の変化
をも測定することが可能になる。しかし、この方法は工
具摩耗の測定に用いることが不可能である。それは、散
乱光照明の場合、摩耗面からの反射だけではなく、摩耗
面近くにある逃げ面２（摩耗面とＴ平面内の傾角にして
大約６逃位の傾きを有することが多（・。）からの反射
光が強勢に混入するためである。摩耗面の大きさは切削
方向の摩耗幅にして高々０．１〜０．６１ｒｔｍである
のに比べ、逃げ面２の大きさは極めて大きく、また摩耗
面に比べて逃げ面の反射率が大きいので、上記方法では
Ｓ／′Ｎ比が極端に劣化して実用できないのである。以
上に訃いて第２図及び第３図により説明したように、方
向性乱反射特性に対処する手段を持たない通常のテレビ
カメラ利用の方法では、工具摩耗特有の問題を対処する
ことが困難であり、従つてテレビカメラの利用により工
具摩耗を測定することには問題がある。本発明は、この
ような工具摩耗に特有の問題点を考慮し、光源からのほ
ぼコリメートした光束で工具摩耗面の極く近傍だけを照
明することにより逃げ面からの雑音を避けるようにした
点に特徴を有するものである。
また、第１図ＶＣ．｝けるＴ平面内に訃いて工具摩耗を
光反射によつて測定する場合、強力な外光のすくい面３
での反射、逃げ面２での反射による外乱を排除しなけれ
ばならない。
光反射によつて測定する場合、強力な外光のすくい面３
での反射、逃げ面２での反射による外乱を排除しなけれ
ばならない。
しかも、第１図のＳ平面内に｝いては、前述のように工
具摩耗面１が著しい乱反射特性を有するため、反射光は
かなり広く拡散する。これを集光角の小さい光学系で受
光すると、反射光の極く一部しか受入れられないから、
利得が非常に小さくなる。本発明は、このような問題点
をも解消するため、工具摩耗面からの反射光をレンズで
集光し、これを上記摩耗面に卦ける摩耗巾の方向に細い
間隔を有するスリツトを通して自己走査形イメージセン
サに受光させ、それによつてスリツトの開口をＳ平面内
においてできるだけ広くとつて乱反射光をも能率的に受
入八その結果、摩耗面に卦けるビデイオ出力信号が第２
図ａのようになることなく、同図ｂのようになつて、方
向性乱反射にも拘らず摩耗巾に対応した出力を得ること
ができ、その変化から切刃方向の摩耗巾の変化をも測定
することができる。
具摩耗面１が著しい乱反射特性を有するため、反射光は
かなり広く拡散する。これを集光角の小さい光学系で受
光すると、反射光の極く一部しか受入れられないから、
利得が非常に小さくなる。本発明は、このような問題点
をも解消するため、工具摩耗面からの反射光をレンズで
集光し、これを上記摩耗面に卦ける摩耗巾の方向に細い
間隔を有するスリツトを通して自己走査形イメージセン
サに受光させ、それによつてスリツトの開口をＳ平面内
においてできるだけ広くとつて乱反射光をも能率的に受
入八その結果、摩耗面に卦けるビデイオ出力信号が第２
図ａのようになることなく、同図ｂのようになつて、方
向性乱反射にも拘らず摩耗巾に対応した出力を得ること
ができ、その変化から切刃方向の摩耗巾の変化をも測定
することができる。
図面を参照して本発明の測定方法をさらに詳細に説明す
ると、第４図に示すように、測定すべき工具１０に対し
ては、摩耗面１１の近傍だけに光源１３からのほぼコリ
メートした光をハーフミラー１４を介して照射し、その
摩耗面１１に訃ける反射光は、レンズ１５で集束し、ス
リツト１６を通して自己走査形イメージセンサ１７によ
り受光する。
ると、第４図に示すように、測定すべき工具１０に対し
ては、摩耗面１１の近傍だけに光源１３からのほぼコリ
メートした光をハーフミラー１４を介して照射し、その
摩耗面１１に訃ける反射光は、レンズ１５で集束し、ス
リツト１６を通して自己走査形イメージセンサ１７によ
り受光する。
上記スリツト１６は、摩耗面１１に卦ける摩耗巾の方向
に一定の細い間隔を有し、横方向には適宜長さに伸びた
もので、通過光量を摩耗巾に比例した光量に変換する機
能を備えている。そして、このスリツト１６を通過した
光は自己走査形イメージセンサ１７ＶＣ受光されること
になる。自己走査形イメージセンサ１７は、多数の光電
池が摩耗巾の方向と直角の力向に配列さ八それにソ１に
シフトレジスタを設けて、パルス発生器１８からのスタ
ートパルスでシフトレジスタを順次励振させることによ
り、配列した光電池から順次出力させるもので、上記各
光電池の出力によつてその位置に対応する摩耗面の摩耗
巾に相当する出力を得ることができ、したがつて自己走
査形イメージセンサ１７によつて得られるビデイオ信号
として、第２図ｂに示すような摩耗面各部の摩耗面に比
例した出力を得ることができる。以上は工具が静止して
いる場合であるが、工具が回転している場合にも実施で
きる。
に一定の細い間隔を有し、横方向には適宜長さに伸びた
もので、通過光量を摩耗巾に比例した光量に変換する機
能を備えている。そして、このスリツト１６を通過した
光は自己走査形イメージセンサ１７ＶＣ受光されること
になる。自己走査形イメージセンサ１７は、多数の光電
池が摩耗巾の方向と直角の力向に配列さ八それにソ１に
シフトレジスタを設けて、パルス発生器１８からのスタ
ートパルスでシフトレジスタを順次励振させることによ
り、配列した光電池から順次出力させるもので、上記各
光電池の出力によつてその位置に対応する摩耗面の摩耗
巾に相当する出力を得ることができ、したがつて自己走
査形イメージセンサ１７によつて得られるビデイオ信号
として、第２図ｂに示すような摩耗面各部の摩耗面に比
例した出力を得ることができる。以上は工具が静止して
いる場合であるが、工具が回転している場合にも実施で
きる。
この場合には摩耗面１２が光軸と垂直となる短時間のみ
自己走査形イメージセンサの受光面に各部の摩耗量に比
例した光が入射する。したがつ自己走査形イメージセン
サの掃引速度を工具回転速度に対して十分大きく選定し
て、適当な同期装置を用いて工具回転と同期してスター
トパルス発生器１８を駆動すれば、自已走査形イメージ
センサの出力は摩耗量に比例したビデイオ信号となる。
あるいへ掃引速度を回転速度と同期させ、イメージセン
サの１絵素当りｎ回転の低速掃引を行つてもよい。ここ
で、上記レンズ５及びスリツト６の機能について詳しく
説明する。一般にスリツトの働きは第５図ａのように平
行光入力に対し全量通過となるので、一応対象童径と出
力は右側グラフに示すように比例形である。
自己走査形イメージセンサの受光面に各部の摩耗量に比
例した光が入射する。したがつ自己走査形イメージセン
サの掃引速度を工具回転速度に対して十分大きく選定し
て、適当な同期装置を用いて工具回転と同期してスター
トパルス発生器１８を駆動すれば、自已走査形イメージ
センサの出力は摩耗量に比例したビデイオ信号となる。
あるいへ掃引速度を回転速度と同期させ、イメージセン
サの１絵素当りｎ回転の低速掃引を行つてもよい。ここ
で、上記レンズ５及びスリツト６の機能について詳しく
説明する。一般にスリツトの働きは第５図ａのように平
行光入力に対し全量通過となるので、一応対象童径と出
力は右側グラフに示すように比例形である。
また、同図ｂにように実像面に卦いたスリツトは、一定
範囲の対象瞳径ｈ１で出力が飽和する特性になる。さら
に、実像面より後においたスリツトでへ同図ｃのような
特性になるものと考えられる。いずれにしても、入力光
は近軸光を対象にして｝り、傾いて入射する外光（雑音
）は遮断される。しかし、上記スリツト６はそれだけの
理由で配置したものではない。第１図におけるＴ平面内
に｝いて、実際の工具摩耗を光反射によつて測定する場
合、第６図に示すように、強力な外乱光Ｌｌ，Ｌ２のす
くい面１０ａでの反射及び逃げ面１０ｂでの反射による
外乱を排除しなければならない。しかも、工具１０は測
定系に対して常に静止しているとは限らず、工具が第６
図において上下方向に移動する場合もあり、この場合に
は測定系の光軸が摩耗面上にあるときの自己走査形セン
サのビデイオ出力に基づいての量を測定することになる
。このようなことを考えると、工具近辺に外乱を避ける
手段を設けることは不適当である。このため、本発明に
おいてへまず、照射系（光源１３及びハーフミラー１４
）によつて摩耗面１１の極く近傍にのみコリメート照明
を行い、極力逃げ面１０ｂからの反射を防ぐと共に、光
学系（レンズ１５及びスリツト１６）に｝いてＴ方向の
スリツトの開口をできるだけ小さくとつて、摩耗の測定
には支障がないが、外乱光の混入は排除できるようにし
ている。一方、第１図のＳ平面内に｝いては、前述のよ
うに工具摩耗面が著しい乱反射特囲を有するため、反射
光はかなり広く拡散する。
範囲の対象瞳径ｈ１で出力が飽和する特性になる。さら
に、実像面より後においたスリツトでへ同図ｃのような
特性になるものと考えられる。いずれにしても、入力光
は近軸光を対象にして｝り、傾いて入射する外光（雑音
）は遮断される。しかし、上記スリツト６はそれだけの
理由で配置したものではない。第１図におけるＴ平面内
に｝いて、実際の工具摩耗を光反射によつて測定する場
合、第６図に示すように、強力な外乱光Ｌｌ，Ｌ２のす
くい面１０ａでの反射及び逃げ面１０ｂでの反射による
外乱を排除しなければならない。しかも、工具１０は測
定系に対して常に静止しているとは限らず、工具が第６
図において上下方向に移動する場合もあり、この場合に
は測定系の光軸が摩耗面上にあるときの自己走査形セン
サのビデイオ出力に基づいての量を測定することになる
。このようなことを考えると、工具近辺に外乱を避ける
手段を設けることは不適当である。このため、本発明に
おいてへまず、照射系（光源１３及びハーフミラー１４
）によつて摩耗面１１の極く近傍にのみコリメート照明
を行い、極力逃げ面１０ｂからの反射を防ぐと共に、光
学系（レンズ１５及びスリツト１６）に｝いてＴ方向の
スリツトの開口をできるだけ小さくとつて、摩耗の測定
には支障がないが、外乱光の混入は排除できるようにし
ている。一方、第１図のＳ平面内に｝いては、前述のよ
うに工具摩耗面が著しい乱反射特囲を有するため、反射
光はかなり広く拡散する。
これを集光角の小さい光学系で受光すると、反射光の極
く一部しか受入れられないから、利得が非常に小さくな
る。そこで、本発明ではスリツト１６の開口をＳ平面内
においてできるだけ広くとつて、乱反射光をも能率的に
受入れている。この結果、摩耗面におけるビデイオ出力
信号が第２図ａのようになることはなく、同図ｂのよう
になるので、簡単な信号処理によつて摩耗幅を定めるこ
とができるのである。以上に詳述したように、本発明に
卦いては測定系における各要素がそれぞれ測定上必要な
特有の機能を備えたものとして構成さベ工具摩耗という
特殊な対象物測定の目的を達成することができる。
く一部しか受入れられないから、利得が非常に小さくな
る。そこで、本発明ではスリツト１６の開口をＳ平面内
においてできるだけ広くとつて、乱反射光をも能率的に
受入れている。この結果、摩耗面におけるビデイオ出力
信号が第２図ａのようになることはなく、同図ｂのよう
になるので、簡単な信号処理によつて摩耗幅を定めるこ
とができるのである。以上に詳述したように、本発明に
卦いては測定系における各要素がそれぞれ測定上必要な
特有の機能を備えたものとして構成さベ工具摩耗という
特殊な対象物測定の目的を達成することができる。
第１図は工具摩耗面の反射特性についての説明図、第２
図Ａ，ｂは摩耗面に対応したビデイオ信号の波形図、第
３図は第１図のＳ平面内における工具摩耗面の反射特性
についての説明図、第４図は本発明の方法を実験する装
置の構成図、第５図ａ−Ｖｂはレンズとスリツトの機能
に関する説明図、第６図は本発明の作用についての説明
図である。 １０・・・工鳳 １１・・・摩耗面、１３・・・光源、
１５・・・レンズ、１６・・・スリツト、１７・・徒査
形イメージセンサ、１８・・・パルス発生器。
図Ａ，ｂは摩耗面に対応したビデイオ信号の波形図、第
３図は第１図のＳ平面内における工具摩耗面の反射特性
についての説明図、第４図は本発明の方法を実験する装
置の構成図、第５図ａ−Ｖｂはレンズとスリツトの機能
に関する説明図、第６図は本発明の作用についての説明
図である。 １０・・・工鳳 １１・・・摩耗面、１３・・・光源、
１５・・・レンズ、１６・・・スリツト、１７・・徒査
形イメージセンサ、１８・・・パルス発生器。
Claims (1)
- １ 工具の摩耗面の近傍だけに光源からのほぼコリメー
トした光をあて、その反射光をレンズで集束し、これを
、上記摩耗面における摩耗巾の方向に一定の細い間隔を
有して通過光量を摩耗巾に比例した光量に変換する機能
を備えたスリットを通して、光電池を摩耗巾の方向と直
角の方向に配列させた自己走査形イメージセンサに受光
させ、上記自己走査形イメージセンサにおいて得られる
ビデイオ信号により摩耗面の各部の摩耗巾に比例した出
力を得ることを特徴とする工具摩耗の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50030856A JPS5945938B2 (ja) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | 工具摩耗の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50030856A JPS5945938B2 (ja) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | 工具摩耗の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51105884A JPS51105884A (en) | 1976-09-20 |
| JPS5945938B2 true JPS5945938B2 (ja) | 1984-11-09 |
Family
ID=12315344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50030856A Expired JPS5945938B2 (ja) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | 工具摩耗の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945938B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4977658A (ja) * | 1972-11-27 | 1974-07-26 |
-
1975
- 1975-03-14 JP JP50030856A patent/JPS5945938B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4977658A (ja) * | 1972-11-27 | 1974-07-26 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51105884A (en) | 1976-09-20 |
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