KR20100034177A - Tool's length auto-measurement - Google Patents

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KR20100034177A
KR20100034177A KR1020080093182A KR20080093182A KR20100034177A KR 20100034177 A KR20100034177 A KR 20100034177A KR 1020080093182 A KR1020080093182 A KR 1020080093182A KR 20080093182 A KR20080093182 A KR 20080093182A KR 20100034177 A KR20100034177 A KR 20100034177A
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김태균
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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for measuring the length and diameter of a cutting tool are provided to measure the length of the cutting tool and also to measure the diameter change of the cutting tool by obliquely photographing the tip of the cutting tool. CONSTITUTION: A method for measuring the length and diameter of a cutting tool comprises the steps of: initializing an image of a CCD camera with respect to the initial state of a cutting tool(S1), photographing the initial state of the cutting tool first with the CCD camera installed on one side of the cutting tool and extracting image information(S2), photographing the cutting tool again and extracting image information(S3), comparing and analyzing the first and second image information(S4), and determining the damage to the cutting tool(S5).

Description

절삭공구의 길이 및 직경 측정방법 및 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치{TOOL'S LENGTH AUTO-MEASUREMENT}Cutting tool length and diameter measuring method and cutting tool length and diameter measuring device {TOOL'S LENGTH AUTO-MEASUREMENT}

본 발명은 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법 및 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 기술하면 다수의 공구가 장착된 공작기계에 있어서 공구를 CCD 카메라로 촬영하여 공작물의 가공에 따른 공구의 길이 및 공구경의 변화를 측정하여 마모 및 파손 등 공구의 손상 정도를 판별하는 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법 및 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and a measuring device for measuring the length and diameter of a cutting tool, and in more detail, in a machine tool equipped with a plurality of tools, by photographing the tool with a CCD camera, the tool length and tool according to the processing of the workpiece. The present invention relates to a method for measuring the length and diameter of a cutting tool and a measuring device for determining a degree of damage of a tool such as wear and damage by measuring a change in diameter.

일반적으로, 공작기계를 이용한 절삭가공은 다양한 절삭공구를 이용하여 평삭가공, 측면가공, 구멍가공, 나사가공 등이 이루어지며, 이를 위한 NC(수치제어)공작기계의 경우, 일측에 마련된 공구 수납부에(공구 메거진) 다수의 절삭공구를 배치하고 주축은 이 공구를 이용하여 필요한 가공에 공구를 교환하면서 가공을 하게 된다. 이로서 공작기계는 다수의 공구수납으로 보다 빠르고 신속하게 운용된다. In general, the cutting process using a machine tool is made using a variety of cutting tools, such as planing, side processing, hole processing, threading, etc., NC (numeric control) machine tool for this purpose, the tool housing provided on one side In the tool magazine, a number of cutting tools are placed and the spindle is machined by exchanging the tool for the required machining. This allows machine tools to run faster and faster with multiple tool storage.

상기의 공작기계에 사용되는 절삭공구는 가공 중에 공구와 공작물과의 마찰 로 인해 공구인선이 마모되면서 길이가 변화하거나 가공 중에 공작물의 재질 불균일, 장비 운용 실수 및 외부의 요인에 의하여 파손 또는 절손 등이 발생된다. The cutting tools used in the above-mentioned machine tools vary in length due to wear of the tool edge due to friction between the tool and the workpiece during machining, or damage or loss due to material unevenness of the workpiece during machining, equipment operation mistakes and external factors. Is generated.

이는, 공작물의 가공이 이루어지는 동안에 공작물의 소재 및 절삭공구의 문제로 인하여 부분 손상(웨어링) 및 파손 등을 유발하며, 공작기계의 운용 실수나 과부하는 물론 심각한 파손을 유발한다. This causes partial damage (wearing) and breakage due to the problem of the workpiece and the cutting tool during the machining of the workpiece, and causes serious failure as well as an operation error or an overload of the machine tool.

예컨대, 상기 절삭공구가 다수개의 절삭날을 가지는 경우, 복수개의 공구 인서트가 파손이나 절손 등이 일어나야 피공작물(제품)에 직접적으로 영향을 일으키게 된다. 하지만 엔드밀, 탭, 드릴 등의 경우, 절삭 날의 개수가 적으므로 인해 절삭 날의 파손이 일어나면 공작물에 직접적으로 이상이 생기며 불량을 초래하게 된다. For example, when the cutting tool has a plurality of cutting edges, a plurality of tool inserts must be broken or broken to directly affect the workpiece (product). However, in the case of end mills, taps, drills, etc., since the number of cutting edges is small, an abnormality occurs directly on the workpiece and causes defects when the cutting edge breaks.

따라서, 장시간 사용된 절삭공구는 마모의 발생량만큼 가공 오차가 발생됨으로 상기 절삭공구의 길이를 측정하고 마모된 길이를 보정해야 할 필요가 있다.Therefore, a cutting tool used for a long time is a machining error occurs as much as the amount of wear occurs, it is necessary to measure the length of the cutting tool and to correct the worn length.

이로 인해, 종래에는 절삭공구의 파손검출이나 길이의 측정은 기계 내부에 설치된 리미터 스위치나 터치센서를 이용하여 주축에 장착된 공구가 주축이 설치된 축이 이송하여 직접 접촉하여 센서가 동작하게 되면 이 동작 시점을 기준으로 이동거리를 환산하는 방법과 레이저 측정장치에 의하여 주사한 레이저가 수광부에 도달하는 시간을 기준으로 측정하는 방법, 초음파 센서 등을 이용하는 다양한 방법이 있다.For this reason, conventionally, the damage detection or the length measurement of the cutting tool is performed when the sensor is operated by directly contacting the axis installed with the main shaft by using a limiter switch or a touch sensor installed inside the machine. There are a variety of methods using a method of converting a moving distance based on a viewpoint, a method of measuring based on a time when a laser scanned by a laser measuring device reaches a light receiving unit, an ultrasonic sensor, and the like.

그리고, 기계 내부에서 장착된 공구를 측정하여 파손, 마모를 검출하는 방법은 이미 선 제안된 바에 있는 특허출원 제: 00 호의 명칭: '절삭공구 길이 측정방 법'이 있고 또는, 특허출원 제:1992-1869호의 명칭: '선삭용 공구수명 자동측정장치' 등으로 공지된 바 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.In addition, a method for detecting breakage and wear by measuring a tool mounted inside the machine is already proposed in the previously proposed patent application No. 00: 'Measuring method for cutting tool length' or Patent Application No .: 1992 The name of -1869: known as 'automatic tool life measuring device for turning', etc., a detailed description thereof will be omitted.

상기와 같이 제안된 종래의 기술들은 기계의 내부에 장치가 설치되어 절삭칩으로 인하여 측정이 불가능하게 되거나, 절삭유를 사용하는 기계에 있어서 그 유분으로 인하여 오차 발생의 원인 및 레이저 센서의 경우 주사부나 수광부의 렌즈가 보이지 않게 되어 주기적 혹은 매일 점검하거나 에러 발생시 마다 보수를 하여야 하는 불편함이 있었다. The conventional techniques proposed as described above are impossible to measure due to the cutting chip because the device is installed inside the machine, or in the machine using the cutting oil, the cause of the error due to the oil and the scanning part or the light receiving part in the case of the laser sensor. Because the lens of the camera was not visible, it was inconvenient to check periodically or daily or repair it whenever an error occurred.

또한, 기계 내부에 설치된 측정장치로 인하여 공작물의 설치공간이 제한을 받게 되고 측정장치에 절삭칩이나 기타 오염원을 청소하기 위하여 이를 깨끗하게 하는 별도의 장치가 부가하여 설치되어야 하는 단점이 있었다. In addition, the installation space of the workpiece is limited due to the measuring device installed inside the machine and there was a disadvantage that a separate device for cleaning the cutting chip or other contaminant must be added to the measuring device.

그리고, 데이터 신호를 포함한 제어 및 전기장치의 보호를 위하여 다양한 방안이 고려되어야 하고 이 오염원으로부터 보호가 어렵고, 절삭공구의 정밀한 측정이 곤란함은 물론, 내구성이 급격히 저하되는 단점과, 공작물의 설치에 상당한 제약이 따르게 되며, 이는 곧 피공작물의 가공 치수가 불규칙하거나 제품의 불량을 초래하는 등의 문제점이 잔존하였다.In addition, various measures should be considered for the protection of control and electrical devices including data signals, and are difficult to protect from these pollutants, difficult to precisely measure cutting tools, as well as a drastic deterioration in durability. Subsequent limitations have been followed, which left problems such as irregular workpiece dimensions or product defects.

이러한 다양한 문제로 인하여 이를 해결하기 위한 처리 방안이 매우 열악하여 측정장치의 오동작 발생위험이 증가하는 실정으로 시급한 개선을 필요로 한다.Due to these various problems, the treatment to solve this problem is very poor, and the risk of malfunction of the measuring device increases, which requires urgent improvement.

본 발명은, 공작기계용 절삭공구(T,Ta)를 CCD카메라(10)로 촬영하여 길이를 측정하는 방법에 있어서, 상기 절삭공구의 최초상태에 대해 상기 CCD카메라(10)의 이미지를 초기화하는 단계(S1)와; 상기 절삭공구의 일측에 설치된 CCD카메라로 절삭공구의 초기상태를 1차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S2)와; 상기 절삭공구를 사용한 후, 상기 CCD카메라로 2차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S3)와; 상기와 같이 추출된 절삭공구의 1차 이미지와 2차 이미지 정보를 제어수단에 의해 비교 분석하는 단계(S4) 및, 상기 절삭공구의 마모에 따른 손상 여부를 판별하는 단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 하는 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법을 제안하는 것이다.The present invention is a method for measuring the length by photographing the cutting tool (T, Ta) for the machine tool with the CCD camera 10, the initializing the image of the CCD camera 10 for the initial state of the cutting tool Step S1; Photographing an initial state of the cutting tool with a CCD camera provided at one side of the cutting tool and extracting the image information having pixel coordinate values (S2); After the cutting tool is used, secondary imaging by the CCD camera to extract image information having coordinate values in pixel units (S3); Comparing the primary image and the secondary image information of the cutting tool extracted as described above by the control means (S4), and determining whether the damage due to the wear of the cutting tool (S5) It is to propose a method for measuring the length and diameter of a cutting tool.

본 발명에서 제안하는 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법 및 측정장치는 절삭공구를 CCD카메라를 이용하여 가공 전과 가공 후의 외형을 픽셀단위의 이미지로서 비교 분석하여 절삭공구의 마모도를 판별함으로 절삭공구의 손상 유무를 신속하고 정확하게 측정이 가능하며, 이를 보정하거나 적절한 시기에 교체하여 절삭가공에 따른 피공작물의 불량률을 줄이고 공작기계의 가동효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The cutting tool length and diameter measuring method and measuring device proposed by the present invention compare the cutting tool before and after the cutting process by using a CCD camera as a pixel-by-pixel image to determine the degree of wear of the cutting tool damage to the cutting tool The presence or absence can be measured quickly and accurately, and this can be corrected or replaced at an appropriate time to reduce the defective rate of the workpiece due to the cutting process and improve the operating efficiency of the machine tool.

뿐만 아니라, 본 발명은 절삭공구의 길이 측정은 물론 CCD카메라로 절삭공구의 끝부분을 비스듬히 촬영하여 직경의 변화를 측정할 수 있어서, 절삭공구의 손상 및 파손 등을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention can measure the length of the cutting tool as well as measuring the change in diameter by photographing the tip of the cutting tool at an angle with a CCD camera, the damage and damage of the cutting tool can be more precisely measured There is this.

또는 본 발명은 절삭공구는 물론 피공작물의 손상 및 파손 등을 예방하여 NC 및 CNC공작기계 등과 같은 자동화 공작기계가 보다 안정적인 환경의 자동화 구현이 가능하도록 하는 이점을 수반한다.In another aspect, the present invention is to prevent the damage and damage of the workpiece as well as the cutting tool, the automated machine tool such as NC and CNC machine tool is accompanied with the advantage to enable the automation of a more stable environment.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more easily understand the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 CCD카메라로 촬영한 이미지 정보를 좌표로 나타낸 도면이다. 1 is a flow chart schematically showing a method for measuring the length and diameter of a cutting tool according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the coordinates of the image information taken by the CCD camera of the present invention.

상기의 도면을 참조하면 본 발명의 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법은, 공작기계용 절삭공구(T,Ta)를 CCD카메라(10)로 촬영하여 길이를 측정하는 방법에 있어서, 상기 절삭공구의 최초상태에 대해 상기 CCD카메라(10)의 이미지를 초기화하는 단계(S1)와; 상기 절삭공구의 일측에 설치된 CCD카메라로 절삭공구의 초기상태를 1차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S2)와; 상기 절삭공구를 사용한 후, 상기 CCD카메라로 2차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S3)와; 상기와 같이 추출된 절삭공구의 1차 이미지와 2차 이미지 정보를 제어수단에 의해 비교 분석하는 단계(S4) 및, 상기 절삭공구의 마모에 따른 손상 여부를 판별하는 단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 한다.Referring to the drawings, the method for measuring the length and diameter of the cutting tool of the present invention is a method for measuring the length of the cutting tool (T, Ta) for the machine tool by measuring with a CCD camera 10, Initializing an image of the CCD camera 10 with respect to an initial state (S1); Photographing an initial state of the cutting tool with a CCD camera provided at one side of the cutting tool and extracting the image information having pixel coordinate values (S2); After the cutting tool is used, secondary imaging by the CCD camera to extract image information having coordinate values in pixel units (S3); Comparing the primary image and the secondary image information of the cutting tool extracted as described above by the control means (S4), and determining whether the damage due to the wear of the cutting tool (S5) It is done.

본 발명은 상기와 같은 단계에 의해 절삭공구의 길이 및 직경을 측정하기 위한 측정장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.The present invention is a measuring device for measuring the length and diameter of the cutting tool by the above steps consists of the following configuration.

도 3은 본 발명에 따른 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 절삭공구의 직경 변화를 측정하기 위한 측정장치를 나타내는 정면도이다. 3 is a front view schematically showing a length and diameter measuring device of the cutting tool according to the present invention, Figure 4 is a front view showing a measuring device for measuring the change in the diameter of the cutting tool according to another embodiment of the present invention.

상기의 도 3을 참조하면 본 발명의 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치는, 공작기계용 절삭공구(T,Ta)를 CCD카메라(10)로 촬영하여 길이를 측정하는 장치에 있어서, 상기 절삭공구의 외관을 촬영하여 픽셀단위의 이미지를 추출하는 CCD카메라(10)와; 상기 공작기계의 공구수납부 일측에 설치하여 CCD카메라를 지지하기 위한 브라켓(20)과; 상기 CCD카메라로 촬영한 절삭공구의 1차 이미지와 2차 이미지 정보를 비교 분석하여 마모에 따른 손상 여부를 판단하기 위한 제어수단(30)으로 구성된다.Referring to FIG. 3, the length and diameter measuring device of the cutting tool of the present invention is a device for measuring the length of the cutting tool (T, Ta) for the machine tool by measuring the CCD camera 10, the cutting tool CCD camera 10 for taking a picture of the external appearance and extracting the pixel unit image; A bracket 20 installed at one side of the tool housing of the machine tool to support the CCD camera; Control means 30 for comparing the primary image and the secondary image information of the cutting tool taken by the CCD camera to determine whether the damage due to wear.

바람직하게는 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치는, 상기 CCD카메라(10)가 절삭공구의 끝부분을 향해 소정의 각도(B)로 비스듬히 설치됨을 특징으로 한다.Preferably, referring to FIG. 4, the length and diameter measuring device of the cutting tool according to another embodiment of the present invention, the CCD camera 10 at an angle (B) at an angle toward the end of the cutting tool. Characterized in that it is installed.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.The above is described in more detail as follows.

먼저, 본 발명은 절삭공구의 최초상태에 대하여 CCD카메라(10)의 이미지를 초기화하고 촬영을 준비한다.(S1) First, the present invention initializes the image of the CCD camera 10 with respect to the initial state of the cutting tool and prepares to photograph (S1).

처음 사용하는 상기의 절삭공구는 NC장치의 공구 데이터부에 저장된 그 공구의 공구번호 내지는 공구명칭 및 종류, 공구의 길이, 직경 등의 정보가 제어부로 송신되고 데이터부에 보관된다. 이후 상기 CCD카메라(10)를 이용하여 초기 이미지를 촬영하여 절삭공구(T,Ta)의 길이, 직경을 구한다. 다시말해, 상기 이미지의 해당 픽셀의 위치를 기억하고 그 위치에서 미리 저장되어 있는 공구의 기본정보 즉, 공구길이, 직경 등의 정보와 일치화시켜 초기화하는 것이다.In the cutting tool used for the first time, information such as the tool number, the tool name and type of the tool, the length and diameter of the tool, and the like stored in the tool data section of the NC device are transmitted to the controller and stored in the data section. Then, the initial image is taken using the CCD camera 10 to obtain the length and diameter of the cutting tool (T, Ta). In other words, the position of the corresponding pixel of the image is stored and initialized in accordance with the basic information of the tool, that is, the tool length, the diameter, and the like previously stored at the position.

이후, NC공작기계로부터 공구의 측정작업 지시가 내려지면, 상기 CCD카메라에 의해 절삭공구의 초기상태를 1차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지(G1) 정보로 추출한다.(S2) 이는 절삭공구의 초기 상태를 이미지화한 공구 템플릿을 생성하여 좌표값을 추출하는 것이다.Subsequently, when a tool measurement instruction is given from the NC machine tool, the CCD camera first photographs the initial state of the cutting tool and extracts the image G1 information having coordinates in pixel units (S2). Coordinates are extracted by creating a tool template that images the initial state of the cutting tool.

여기서, 처음 사용하는 절삭공구(T,Ta)는 NC공작기계로부터 공구의 길이 또는 직경 정보를 수신받아서 좌표값의 위치와 길이에 대한 정보를 보정하여 일치시켜 조정작업을 수행한다. 다시말해, 좌표계의 각 셀에 적용되는 단위 길이는 CCD카메라의 설치 위치에 따라서 다소의 편차가 발생함으로, 측정용 기준 절삭공구를 이용하여 측정데이터를 입력한 후 이 보정값 만큼 보정해야 하며, 이 보정값을 이용하여 카메라의 위치와 공구의 위치관계가 각 셀 단위의 고유 길이정보를 가지게 된다.Here, the first cutting tool (T, Ta) is used to receive the length or diameter information of the tool from the NC machine tool to correct and match the position information and the length of the coordinate value to perform the adjustment work. In other words, the unit length applied to each cell of the coordinate system varies slightly depending on the installation position of the CCD camera. Therefore, the measurement data should be corrected by using the reference cutting tool and then corrected by this correction value. Using the correction value, the positional relationship between the camera position and the tool has unique length information for each cell.

상기와 같이 보정을 완료한 이후에 사용되는 절삭공구는 길이 편차에 대한 보정작업이 자동으로 가능하게 된다.The cutting tool used after the correction is completed as described above, the correction operation for the length deviation is automatically enabled.

다음, 상기 절삭공구를 사용한 후, 대기포트에 절삭가공 작업을 마친 공구가 복귀하면 상기 CCD카메라로 2차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출한다.(S3)Next, after the cutting tool is used, the tool after the cutting operation is returned to the standby port is photographed by the CCD camera and extracted as image information having a coordinate value in pixel units (S3).

상기 절삭공구를 사용하여 피공작물을 가공한 후 상태변화 즉, 가공마찰로 인한 절삭날의 마모나 손상에 따른 변화를 측정하기 위해, 카메라로 2차 촬영한 공구의 이미지(G2)를 각 셀에 위치시키면 공구의 끝단에 대한 셀의 위치정보로 환산할 수 있게 된다.After processing the workpiece by using the cutting tool, in order to measure the change in the state, that is, the change or wear or damage of the cutting edge due to the machining friction, the image G2 of the tool photographed secondly by the camera is applied to each cell. When positioned, it is possible to convert the position information of the cell with respect to the end of the tool.

도 2를 참조하면, 상기 CCD카메라로 촬영한 절삭공구의 이미지는 가상 X축 및 Y축 좌표계에 위치하게 되고 이 좌표의 위치로 각각의 절삭공구에 대한 상대위치가 결정이 되어 있다.2, the image of the cutting tool taken by the CCD camera is located in the virtual X-axis and Y-axis coordinate system, and the relative position of each cutting tool is determined by the position of this coordinate.

상기와 같이 추출된 절삭공구의 1차 이미지(G1)와 2차 이미지(G2) 정보를 제어수단(30)에 의해 비교 분석한다.(S4) 이때, 상기 1차 이미지(G1)와 2차 이미지(G2)의 차이값(A)에 의해 상기 절삭공구의 마모에 따른 교체 여부를 판별한다.The primary image G1 and the secondary image G2 information of the cutting tool extracted as described above are analyzed by the control means 30. (S4) In this case, the primary image G1 and the secondary image are analyzed. The difference value (A) of (G2) determines whether or not the replacement of the cutting tool is caused by wear.

이렇게 상기 제어수단(30)은 절삭공구의 최초 이미지(G1)와 가공 후의 이미지(G2) 정보를 통해 환산된 거리데이터와 초기의 측정데이터를 비교하여 허용오차 범위 내인지를 판단하고 절삭공구의 손상 내지는 파손, 교체 여부 등을 판별한다.(S5) In this way, the control means 30 compares the distance data converted from the initial image G1 of the cutting tool with the information of the image G2 after processing and the initial measurement data to determine whether it is within a tolerance range and damages the cutting tool. To determine whether it is damaged or replaced. (S5)

이때, 허용오차 범위 내일 경우 상기 S2단계로 복귀하여 상기와 같은 과정을 반복적으로 수행하며 또는, 비교값이 허용오차 범위를 벗어날 경우, 절삭공구의 손 상이나 파손 등으로 간주하고 경보를 신호(S6)하여 공구의 끝부분이 처음과 일치하도록 길이를 보정하거나 손상된 절삭공구를 교체하도록 하는 것이다. 이는 상기 절삭공구의 전체 이미지에서 공구템플릿의 좌표비교 및 설정된 문턱값 기준 작업 후 공구 이미지의 모양을 비교하여 마모 정도를 산출한다.At this time, if it is within the tolerance range, the process returns to step S2 and repeats the above process, or if the comparison value is out of the tolerance range, the cutting tool is regarded as damaged or broken and an alarm is signaled (S6). This can be done to correct the length so that the tip of the tool matches the beginning or to replace a damaged cutting tool. This calculates the degree of wear by comparing the shape of the tool image after the coordinate comparison of the tool template and the set threshold value reference operation in the overall image of the cutting tool.

예컨대, 동일한 절삭공구를 측정할 때에는 처음 측정할 때의 공구의 끝점 좌표값이 데이터베이스에 저장되고 이 좌표값에 대한 길이의 변수로 표현되며, 이를 환산하여 공구의 길이를 측정하게 된다. 또한, 상기 절삭공구가 절삭가공 전이나 절삭 가공 후이든 초기 측정에 대한 좌표와 그 편차를 환산하여 길이의 오차범위를 산출하는 것이다. For example, when measuring the same cutting tool, the coordinate value of the end point of the tool at the time of the first measurement is stored in a database and represented as a variable of the length of the coordinate value, which is converted to measure the length of the tool. In addition, the cutting tool calculates an error range of the length by converting the coordinates and the deviation of the initial measurement, whether before cutting or after cutting.

상기 CCD카메라(10)는 제어수단(30)과 연결되어 이미지 정보가 전달되며, 상기 제어수단에 의해 이미지 정보를 비교 분석하여 마모 정도 및 교체 여부를 판단하게 된다.The CCD camera 10 is connected to the control means 30 and the image information is transmitted, by comparing the image information by the control means to determine the degree of wear and replacement.

상기 CCD카메라(10)의 설치위치는 절삭공구의 회전반경 및 성능에 따라 다소의 차이는 있지만, 카메라로 촬영시 이미지의 픽셀(화소)에 분명한 명함을 가지도록 근접 설치하는 것이 바람직하며, 이때 절삭공구와 간섭되지 않도록 한다.Although the installation position of the CCD camera 10 varies slightly depending on the rotation radius and the performance of the cutting tool, it is preferable that the CCD camera 10 is installed close to have a clear business card in the pixel (pixel) of the image when the camera is photographed. Do not interfere with the tool.

상기 절삭공구(T)는 도 2에서처럼, 공작기계에 마련된 공구홀더(2)에 장착되어 있고, 상기 CCD카메라(10)가 흔들리지 않도록 지지하기 위해 공작기계의 몸체 또는 절삭공구의 주변 구조물에 브라켓(20)을 설치하여 CCD카메라를 장착한다. 상기 브라켓은 절삭공구의 길이방향으로 나란하게 설치되고 CCD카메라는 절삭공구의 일측 끝부분에서 공구의 중심을 향해 설치되며, 상기 절삭공구의 형태에 따라 축선 으로부터 직각 또는 소정의 각도로 비스듬히 설치된다. The cutting tool (T) is mounted to a tool holder (2) provided in the machine tool, as shown in Figure 2, to support the CCD camera 10 to not shake the bracket of the machine tool or the peripheral structure of the cutting tool ( 20) to mount the CCD camera. The brackets are installed side by side in the longitudinal direction of the cutting tool and the CCD camera is installed toward the center of the tool at one end of the cutting tool, and is installed at an angle or at an angle to the right angle from the axis according to the shape of the cutting tool.

또는, 상기 절삭공구의 길이가 다양할 경우, 하나의 카메라로 측정이 곤란함으로 그 길이의 차이에 따른 최소 길이부터 최대 길이까지 측정 가능하도록 카메라의 설치 개수가 결정되며, 상기 절삭공구(T,T1,T2)의 길이에 따라 CCD카메라(10a,10b,10c)를 적어도 하나 또는 복수개로 구비하는 것이다.Alternatively, when the length of the cutting tool varies, it is difficult to measure with one camera, so the number of installation of the camera is determined to be able to measure from the minimum length to the maximum length according to the difference in length, and the cutting tools (T, T1 At least one or a plurality of CCD cameras 10a, 10b, and 10c are provided according to the length of T2.

본 발명은 도 4에서처럼, 상기 절삭공구(Ta)가 밀링 공작기계에 주로 사용되는 페이스커터 등과 같이 절삭날의 회전반경의 변화 즉, 절삭공구의 직경의 변화를 측정하기 위해 CCD카메라(10d)가 절삭공구의 끝부분을 향해 비스듬한 각도(B)로 설치된다.In the present invention, as shown in Figure 4, the cutting tool Ta is a CCD camera (10d) to measure the change in the rotation radius of the cutting edge, that is, the change in the diameter of the cutting tool, such as a face cutter mainly used in milling machine tools, etc. It is installed at an oblique angle B toward the end of the cutting tool.

즉, 상기의 CCD카메라(10d)의 경사각도와 이미지의 길이에 대한 계산식을 확립함으로서, 이미지의 길이에 대한 계산변수와 동일하게 변화의 측정이 가능하다. 다시말해, CCD카메라의 경사각에 대해 촬영 이미지 외경의 외곽부분을 셀의 좌표값으로 확립함으로서, 중심거리로부터의 외고 및 거리가 산출되어 진다. 오차의 보정은 길이의 보정과 동일하게 이루어진다.That is, by establishing a calculation formula for the inclination angle and the image length of the CCD camera 10d, the change can be measured in the same manner as the calculation variable for the image length. In other words, by establishing the outer portion of the photographed image outer diameter with respect to the inclination angle of the CCD camera as the coordinate value of the cell, the outer height and distance from the center distance are calculated. Correction of the error is made in the same manner as correction of the length.

상기 절삭공구 이미지의 파손검출을 위한 알고리즘은 화상 촬영한 데이터를 표준 픽셀 구간에서의 좌표상에 마지막 데이터가 위치하는 좌표를 각 공구에 대하여 좌표값으로 기록 저장된다. 사용 후, 공구의 길이는 CCD카메라로 촬영하여 얻어진 마지막 데이터가 위치하는 픽셀의 좌표에서의 지점을 확인한다.The algorithm for damage detection of the cutting tool image records and stores the coordinates where the last data is located on the coordinates in the standard pixel section with respect to each tool. After use, the length of the tool identifies the point in the coordinates of the pixel where the last data obtained by imaging with a CCD camera is located.

여기서, 픽셀 단위당의 거리는 카메라의 위치와 공구의 직경에 따라 변수로 설정되며, CCD카메라의 해상도 당 거리가 결정된다. 물론 카메라 기술의 발달로 하 드웨어적인 픽셀에 소프트웨어적으로 이를 더욱 미세하게 나눌 수 있으며 이 픽셀을 세분화할수록 더 정밀한 공구의 길이 데이터를 얻을 수 있다.Here, the distance per pixel unit is set as a variable according to the position of the camera and the diameter of the tool, and the distance per resolution of the CCD camera is determined. Of course, advances in camera technology allow us to subdivide the hardware pixel into more fine-grained software, and the finer the pixel, the more precise the tool length data can be obtained.

상기의 CCD카메라로 촬영한 절삭공구의 이미지가 가지는 픽셀은 가로와 세로의 폭에 수많은 단위로 위치할 수 있으며, 동일한 결과를 얻을 수 있는 이유는 공구의 최대 직경은 항상 공구의 축 중심에 위치하기 때문이다. 이런 공구의 규칙성으로 인하여 길이 변수를 확보할 수 있다.Pixels of the cutting tool image taken by the CCD camera can be located in a number of units in the width and length of the width, and the reason for the same result is that the maximum diameter of the tool is always located at the center of the tool axis. Because. Due to the regularity of these tools, length variables can be obtained.

또는, 상기 절삭공구가 축 중심에서부터 편심으로 설치되는 경우에도 측정이 가능하다. 이는 편심의 절삭공구의 인서트 또는 절삭날의 위치에 관계없이 카메라가 공구 축의 중심을 기준으로 1회전하면서 이미지(영상)를 촬영하면 연속적인 데이터의 확보가 가능하며, 이렇게 확보된 이미지의 최대 직경값이 공구의 외경이 된다.Alternatively, measurement can be performed even when the cutting tool is installed eccentrically from the center of the shaft. This allows continuous data to be obtained by taking an image (video) while the camera rotates once about the center of the tool axis, regardless of the eccentric cutting tool insert or cutting edge position. It is the outer diameter of this tool.

이로서, 본 발명은 길이와 직경의 동시 측정이 가능하며 직접 접촉하는 방법에 비하여 비절삭 시간을 최대한 줄여 절삭 시간을 많게 함으로 기계의 가동률을 향상시킬 수 있다.As a result, the present invention can measure the length and diameter at the same time, and can improve the operation rate of the machine by increasing the cutting time by reducing the non-cutting time as much as possible compared to the direct contact method.

본 발명의 절삭공구 측정장치는 예컨대, 상기의 CCD카메라의 설치위치를 NC공작기계 또는 CNC공작기계 등의 메거진 혹은 메거진에서 공구를 교환하기 위한 대기 위치, 즉 공구수납부에 설치하여 보다 안정적인 촬영 및 선명한 이미지를 확보할 수 있다. 또한, 카메라의 해상도를 증가시키면 보다 정밀한 측정오차 및 마모 상태를 검출할 수 있어 적절한 시기에 절삭공구를 보정하거나 교체할 수 있도록 한다.The cutting tool measuring apparatus of the present invention, for example, the installation position of the CCD camera in a magazine or magazine such as a CNC machine tool or a CNC machine tool, a standby position for exchanging the tool, that is, a more stable shooting and A clear image can be obtained. Increasing the resolution of the camera also enables more accurate measurement errors and wear conditions to be detected, allowing cutting tools to be corrected or replaced at the right time.

아울러, 상기의 제어수단(30)은 도 5에서처럼 카메라로 쵤영한 이미지 정보를 처리 및 전반적인 작동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 처리된 정보데이터를 저장 및 관리하는 데이터베이스(32)가 구비된다. 또한 NC 또는 CNC공작기계와 통신을 담당하는 통신부(34)와, 상기 CCD카메라로 촬영시 절삭공구에 빛을 조사하여 이미지를 선명하게 하는 조명부(36) 등이 구비된다.In addition, the control means 30 is provided with a control unit for controlling the processing and overall operation of the image information taken by the camera as shown in Figure 5, and a database 32 for storing and managing the information data processed by the control unit . In addition, the communication unit 34 in charge of communication with the NC or CNC machine tool, and the illumination unit 36 for illuminating the cutting tool when shooting with the CCD camera to sharpen the image is provided.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.1 is a flow chart schematically showing a method for measuring the length and diameter of a cutting tool according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 CCD카메라로 촬영한 이미지 정보를 좌표로 나타낸 도면.Figure 2 is a view showing the coordinates of the image information taken by the CCD camera of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치를 개략적으로 나타낸 정면도.Figure 3 is a front view schematically showing a length and diameter measuring device of the cutting tool according to the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 절삭공구의 직경을 측정하기 위한 측정장치를 나타내는 정면도.Figure 4 is a front view showing a measuring device for measuring the diameter of the cutting tool according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 절삭공구 측정장치의 제어수단을 개략적으로 나타낸 도면.Figure 5 schematically shows the control means of the cutting tool measuring apparatus according to the present invention.

Claims (3)

공작기계용 절삭공구(T,Ta)를 CCD카메라(10)로 촬영하여 길이를 측정하는 방법에 있어서,In the method of measuring the length by photographing the cutting tool (T, Ta) for the machine tool with the CCD camera 10, 상기 절삭공구의 최초상태에 대해 상기 CCD카메라(10)의 이미지를 초기화하는 단계(S1)와;Initializing an image of the CCD camera (10) with respect to the initial state of the cutting tool (S1); 상기 절삭공구의 일측에 설치된 CCD카메라로 절삭공구의 초기상태를 1차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S2)와;Photographing an initial state of the cutting tool with a CCD camera provided at one side of the cutting tool and extracting the image information having pixel coordinate values (S2); 상기 절삭공구를 사용한 후, 상기 CCD카메라로 2차 촬영하여 픽셀단위의 좌표값을 가지는 이미지 정보로 추출하는 단계(S3)와;After the cutting tool is used, secondary imaging by the CCD camera to extract image information having coordinate values in pixel units (S3); 상기와 같이 추출된 절삭공구의 1차 이미지와 2차 이미지 정보를 제어수단에 의해 비교 분석하는 단계(S4) 및, 상기 절삭공구의 마모에 따른 손상 여부를 판별하는 단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 하는 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법.Comparing the primary image and the secondary image information of the cutting tool extracted as described above by the control means (S4), and determining whether the damage due to the wear of the cutting tool (S5) Method for measuring the length and diameter of cutting tools. 공작기계용 절삭공구(T,Ta)를 CCD카메라(10)로 촬영하여 길이를 측정하는 방법에 있어서,In the method of measuring the length by photographing the cutting tool (T, Ta) for the machine tool with the CCD camera 10, 상기 절삭공구의 외관을 촬영하여 픽셀단위의 이미지를 추출하는 CCD카메라(10)와;A CCD camera 10 which photographs the exterior of the cutting tool and extracts an image of a pixel unit; 상기 공작기계의 공구수납부 일측에 설치하여 CCD카메라를 지지하기 위한 브 라켓(20)과;A bracket 20 installed on one side of the tool housing of the machine tool to support the CCD camera; 상기 CCD카메라로 촬영한 절삭공구의 1차 이미지와 2차 이미지 정보를 비교 분석하여 마모에 따른 손상 여부를 판단하기 위한 제어수단(30)으로 구성됨을 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치.Comparing and analyzing the primary image and the secondary image information of the cutting tool taken by the CCD camera comprising a control means (30) for determining whether damage due to abrasion of the cutting tool length and diameter. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기의 CCD카메라(10)가 절삭공구의 끝부분를 향해 소정의 각도(B)로 비스듬히 설치됨을 특징으로 하는 절삭공구의 길이 및 직경 측정방법 및 절삭공구의 길이 및 직경 측정장치.The method of measuring the length and diameter of the cutting tool and the length and diameter measuring device of the cutting tool, characterized in that the CCD camera 10 is installed obliquely at a predetermined angle (B) toward the end of the cutting tool.
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