KR20130086356A - Tool collision prevention system and tool collision prevention method - Google Patents
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Abstract
공작 기계(1)의 공구(2)에 의해 가공되는 피작업물(3)을 포함하는 피작업물부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 공구(2)와 피작업물부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌 방지 시스템으로서, 피작업물부의 형상을 삼차원 계측하는 레이저 스캐너(5)와, 레이저 스캐너(5)의 계측 결과에 기초하여 피작업물부의 형상을 결정하는 피작업물 형상 결정부(33)를 구비하고, 피작업물 형상 결정부(33)에는, 레이저 스캐너(5)의 계측 결과에 피작업물부의 형상이 계측되어 있지 않은 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 미계측 영역에 대해 피작업물부의 외형 또는 그 외형보다도 외측에 피작업물부의 형상을 결정하도록 피작업물부의 형상을 보간하는 형상 보간부(35)가 포함되어 있다.Three-dimensional measurement of the work piece including the work piece 3 processed by the tool 2 of the machine tool 1 is performed in advance, and based on the measurement result, the tool 2 and the work piece collide with each other. A tool collision avoidance system for determining whether or not a collision is to be determined, comprising: a laser scanner 5 that three-dimensionally measures the shape of a workpiece, and a workpiece that determines the shape of the workpiece based on a measurement result of the laser scanner 5 In the case where the shape determining portion 33 is provided and the workpiece shape determining portion 33 includes an unmeasured area in which the shape of the workpiece is not measured in the measurement result of the laser scanner 5, The shape interpolation part 35 which interpolates the shape of a to-be-worked part so that the shape of a to-be-worked part may be determined with respect to an unmeasurement area | region or the outer side of the external part is included.
Description
본 발명은 공작 기계에 있어서의 공구의 피작업물에의 충돌을 방지하기 위한 공구 충돌 방지 시스템 등에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a tool collision avoidance system for preventing a collision of a tool to a workpiece in a machine tool.
공작 기계에 있어서는 공구가 피작업물에 충돌하는 것을 회피하기 위해 레이저 광을 조사하여 미리 피작업물의 형상을 삼차원 계측하여 피작업물이 가공되는 과정의 시뮬레이션을 하고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 한편, 피작업물의 형상을 삼차원 계측하는 장치로서 피작업물을 회전대에 설치하여 회전시키면서 계측함으로써 사각(死角) 영역을 제거하거나(특허 문헌 2 참조), 라인 광을 조사하는 삼차원 센서의 광로를 거울(mirror)로 변경함으로써 사각 영역을 감소시키거나(특허 문헌 3 참조) 하는 것이 알려져 있다.In a machine tool, in order to avoid a tool colliding with a workpiece, laser beam is irradiated, three-dimensional measurement of the shape of the workpiece is performed, and simulation of a process of processing the workpiece is performed (for example, refer to Patent Document 1). ). On the other hand, as a device for three-dimensional measurement of the shape of the workpiece, the workpiece is placed on a swivel and rotated to measure the square area to remove the blind spot (see Patent Document 2), or to mirror the optical path of the three-dimensional sensor for irradiating line light. It is known to reduce the blind area by changing to mirror (see Patent Document 3).
공작 기계에 있어서의 피작업물의 형상의 삼차원 계측에서는, 공작 기계의 설비에 따라서는 피작업물의 형상을 계측할 수 없는 사각 영역을 포함하는 미계측 영역이 생겨 버려 정확한 형상을 파악할 수 없는 경우가 있다. 특허 문헌 2 및 3의 장치와 같이 개조하는 것은 비용의 면에서 생각해서 유리한 계책은 아니고 미계측 영역을 가지는 데이터를 이용하는 경우라도 확실하게 공구의 피작업물에의 충돌을 회피하고 싶다.In the three-dimensional measurement of the shape of a workpiece in a machine tool, an unmeasured area including a blind area that cannot measure the shape of the workpiece may be generated depending on the equipment of the machine tool, and an accurate shape may not be grasped. . The retrofitting of the apparatuses of
그래서, 본 발명은 피작업물의 형상을 삼차원 계측하는 경우에 미계측 영역이 있어도 확실하게 공구의 피작업물에의 충돌을 방지할 수 있는 공구 충돌 방지 시스템 및 공구 충돌 방지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a tool collision preventing system and a tool collision preventing method which can reliably prevent a tool from colliding with a workpiece even when there is an unmeasured area in the case of three-dimensional measurement of the shape of the workpiece. do.
본 발명의 공구 충돌 방지 시스템은, 공작 기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물을 포함하는 피작업물부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피작업물부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌 방지 시스템으로서, 상기 피작업물부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단과, 상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피작업물부의 형상을 결정하는 형상 결정 수단을 구비하고, 상기 형상 결정 수단에는, 상기 계측 수단의 계측 결과에 상기 피작업물부의 형상이 계측되어 있지 않은 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 상기 미계측 영역에 대해 상기 피작업물부의 외형 또는 상기 외형보다도 외측에 상기 피작업물부의 형상을 결정하도록 상기 피작업물부의 형상을 보간하는 형상 보간 수단이 포함되어 있음으로써 상기 과제를 해결한다.The tool collision avoidance system of the present invention three-dimensionally measures a workpiece including a workpiece to be processed by a tool of a machine tool, and determines whether the tool and the workpiece are colliding based on the measurement result. A tool collision avoidance system for performing a collision determination, comprising: measuring means for three-dimensionally measuring the shape of the workpiece, and shape determining means for determining the shape of the workpiece based on a measurement result of the measurement means, When the shape determining means includes an unmeasured area in which the shape of the workpiece is not measured in the measurement result of the measurement means, the shape determining means is more than the outer shape or the outline of the workpiece in relation to the unmeasured area. Shape interpolation means for interpolating the shape of the workpiece to determine the shape of the workpiece on the outside is included By solving the above problems.
본 발명의 공구 충돌 방지 시스템에 의하면, 계측 수단에 의해 계측한 피작업물부의 계측 결과에 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 실제의 형상 또는 그것보다 큰 형상으로 하여 피작업물부의 형상을 보간한다. 이에 의해 피작업물부의 형상으로서는 실제의 외형보다 커지지만, 확실하게 공구의 충돌을 회피할 수가 있다. 보간한 형상의 부분에서 공구가 충돌한다고 하는 경고가 이루어진 경우라도, 작업자가 확인한다고 하는 공정이 추가될 뿐이고, 공구의 충돌은 확실하게 회피된다. 추가의 설비를 필요로 하는 일 없이 간단하고 쉬운 구성으로 공구의 충돌을 회피할 수 있다. 또한, 피작업물부란 피작업물만의 경우와 피작업물에 더하여 피작업물을 지지하는 치구, 테이블, 계측기 등의 그 외의 구성을 포함한 경우를 포함하는 개념이다. 또, 「피작업물부의 외형보다도 외측」에는 피작업물부에 오목부가 설치되어 있는 경우의 오목부 내주면측으로 돌출하여 커지는 것 같은 형상도 포함하고, 원래의 피작업물부의 외형에 대해서 그것보다도 체적이 늘어나도록 하여 형상을 결정한다고 하는 개념이 포함된다.According to the tool collision avoidance system of the present invention, when the unmeasured area is included in the measurement result of the workpiece measured by the measuring means, the shape of the workpiece is interpolated as an actual shape or larger than that. do. As a result, the shape of the workpiece is larger than the actual appearance, but it is possible to reliably avoid collision of the tool. Even when a warning is given that the tool collides in the interpolated shape, only a step for the operator to confirm is added, and the collision of the tool is surely avoided. Simple and easy configuration avoids tool collisions without the need for additional equipment. In addition, the workpiece part is a concept including the case of only the workpiece | work and the case including other structures, such as a jig, a table, a measuring instrument, etc. which support a workpiece | work in addition to a workpiece | work. In addition, "outer than the external shape of the workpiece" includes a shape that protrudes toward the inner circumferential side of the recess when the recess is provided in the workpiece, and has a volume larger than that of the original workpiece. The concept of determining the shape by stretching is included.
본 발명의 공구 충돌 방지 시스템의 한 태양에 있어서, 상기 형상 보간 수단은, 상기 계측 수단에 의해 취득된 삼차원 좌표 데이터의 일부가 결락(缺落)하여, 상기 미계측 영역을 나타내는 결락 좌표 데이터가 포함되어 있는 경우에, 그 결락 좌표 데이터에 인접하는, 데이터의 결락이 없는 인접 좌표 데이터에 기초하여 보간 좌표 데이터를 결정하고, 상기 결락 좌표 데이터에 상기 보간 좌표 데이터를 보간함으로써 상기 피작업물부의 형상을 보간해도 좋다. 이 태양에 의하면, 결락 좌표 데이터에 대해, 이에 인접하는 인접 좌표 데이터에 기초하여 보간 좌표 데이터를 결정한다. 이에 의해 결락 좌표 데이터가 보간되어 피작업물부의 형상을 보간함으로써 공구의 충돌을 확실하게 회피할 수가 있다.In one aspect of the tool collision avoidance system of the present invention, the shape interpolation means includes missing coordinate data indicating a portion of the three-dimensional coordinate data acquired by the measurement means and indicating the unmeasured area. If so, the interpolation coordinate data is determined based on the adjacent coordinate data without missing data, and the interpolated coordinate data is interpolated to the missing coordinate data to form the shape of the workpiece. You may interpolate. According to this aspect, interpolation coordinate data is determined with respect to missing coordinate data based on the adjacent coordinate data adjacent to this. As a result, the missing coordinate data is interpolated, and the collision of the tool can be reliably avoided by interpolating the shape of the workpiece.
인접 좌표 데이터에 기초하여 보간 좌표 데이터를 결정하는 경우에 있어서, 상기 형상 보간 수단은, 상기 결락 좌표 데이터에 인접하는 인접 좌표 데이터군을 비교하여, 상기 인접 좌표 데이터군 중에서 최대치를 가지는 인접 좌표 데이터를 보간 좌표 데이터로서 결정해도 좋다. 이 태양에 의하면, 결락 좌표 데이터에 인접하는 복수의 인접 좌표 데이터군 중에서 최대치를 보간 좌표 데이터로서 보간한다. 이에 의해 불명확한 형상인 미계측 영역에 대해서 실제의 외형보다 작은 형상으로 되는 것을 방지하면서, 보간하는 형상을 생각할 수 있는 최대의 크기로 함으로써 확실하게 공구의 충돌을 방지할 수 있다.In the case of determining interpolation coordinate data based on adjacent coordinate data, the shape interpolation means compares adjacent coordinate data groups adjacent to the missing coordinate data and selects adjacent coordinate data having a maximum value among the adjacent coordinate data groups. You may determine as interpolation coordinate data. According to this aspect, the maximum value is interpolated as interpolation coordinate data among the several adjacent coordinate data group adjacent to the missing coordinate data. As a result, the collision of the tool can be reliably prevented by making the shape to be interpolated to the maximum size that can be considered while preventing the unmeasured area having an unclear shape from becoming smaller than the actual appearance.
본 발명의 공구 충돌 방지 방법은, 공작 기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물을 포함하는 피작업물부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피작업물부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌 방지 방법으로서, 상기 피작업물부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 공정과, 상기 계측 공정의 계측 결과에 기초하여 상기 피작업물부의 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하고, 상기 형상 결정 공정에는, 상기 계측 공정의 계측 결과에 상기 피작업물부의 형상이 계측되어 있지 않은 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 상기 미계측 영역에 대해 상기 피작업물부의 외형 또는 상기 외형보다도 외측에 상기 피작업물부의 형상을 결정하도록 상기 피작업물부의 형상을 보간하는 형상 보간 공정이 포함되어 있음으로서 상기 과제를 해결한다. 본 발명의 공구 충돌 방지 방법은, 본 발명의 공구 충돌 방지 시스템으로서 구현된다.In the tool collision prevention method of the present invention, the workpiece part including the workpiece to be processed by the tool of the machine tool is three-dimensionally measured in advance, and based on the measurement result, whether the tool and the workpiece part collide with each other. A tool collision prevention method for determining a collision of a tool, comprising: a measurement step of three-dimensionally measuring the shape of the workpiece, and a shape determination step of determining the shape of the workpiece based on a measurement result of the measurement step, In the shape determining step, when the measurement result of the measurement step includes an unmeasured area in which the shape of the workpiece is not measured, the shape determination step is performed more than the external shape or the external shape of the workpiece part with respect to the unmeasured area. Includes a shape interpolation step of interpolating the shape of the workpiece to determine the shape of the workpiece on the outside This problem is solved. The tool collision avoidance method of the present invention is implemented as a tool collision avoidance system of the present invention.
이상, 설명한 것처럼 본 발명의 공구 충돌 방지 시스템 및 공구 충돌 방지 방법에 있어서는, 계측 수단에 의해 계측한 피작업물부의 계측 결과에 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 실제의 형상 또는 그것보다 큰 형상으로 하여 피작업물부의 형상을 보간한다. 이에 의해 피작업물부의 형상으로서는 실제의 외형보다 커지지만, 확실하게 공구의 충돌을 회피할 수가 있다.As described above, in the tool collision preventing system and the tool collision preventing method of the present invention, when the unmeasured area is included in the measurement result of the workpiece part measured by the measuring means, the actual shape or a shape larger than that. By interpolating the shape of the workpiece. As a result, the shape of the workpiece is larger than the actual appearance, but it is possible to reliably avoid collision of the tool.
도 1은 본 발명의 한 형태와 관련되는 공구 충돌 방지 시스템이 적용된 공작 기계 및 공구 충돌 방지 장치의 개략도이다.
도 2는 공작 기계 및 공구 충돌 방지 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 레이저 스캐너와 피작업물과의 관계를 설명하는 도이다.
도 4는 사각 영역에 대해 설명하는 도이다.
도 5는 형상 보간 처리를 설명하는 플로차트(flow chart)이다.
도 6a는 사각 영역 및 불연속 영역의 형상 보간에 대해 설명하는 도이고, 도 6b는 도 6a의 피작업물에 대해서 행한 형상 보간에 대해 설명하는 도이다.
도 7은 결락 좌표 데이터의 일례를 나타내는 도이다.1 is a schematic diagram of a machine tool and a tool collision avoidance apparatus to which a tool collision avoidance system according to one aspect of the present invention is applied.
2 is a functional block diagram of a machine tool and a tool collision avoidance device.
3 is a diagram illustrating a relationship between a laser scanner and a workpiece.
4 is a diagram illustrating a rectangular area.
5 is a flowchart for explaining shape interpolation processing.
FIG. 6A is a diagram illustrating shape interpolation between rectangular and discontinuous regions, and FIG. 6B is a diagram illustrating shape interpolation performed on the workpiece of FIG. 6A.
7 is a diagram illustrating an example of missing coordinate data.
도 1에 본 발명의 한 형태와 관련되는 공구 충돌 방지 시스템이 적용된 공작 기계 및 공구 충돌 방지 장치의 개략도를 나타낸다. 공작 기계(1)는 NC프로그램에 따라 차례차례 동작하는 기계이다. 공작 기계(1)에는 공구(2)와, 이 공구에 의해 가공되는 피작업물부로서의 피작업물(3)과, 공구(2)의 길이 및 직경을 계측하는 공구 계측 센서(4)와, 피작업물(3)의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단으로서의 레이저 스캐너(5)와, 필요에 따라서 각종 메시지가 표시되는 모니터(6)를 구비하고 있다. 한편, 공구 충돌 방지 장치(10)는 이른바 퍼스널 컴퓨터로서 구성된다. 공구 충돌 방지 장치(10)와 공작 기계(1)를 접속하는 접속 회선에는 레이저 스캐너(5)에 의해 계측된 피작업물(3)의 형상의 계측치를 송수신하기 위한 USB 회선(7)과, 그 외의 정보의 송수신을 위한 이더넷(ethernet)(등록상표) 회선(8)이 설치되어 있다. 또한, 공구 계측 센서(4) 및 레이저 스캐너(5)는 각종 공지의 기술을 이용해도 좋다. 레이저 스캐너(5)에는 삼차원 계측이 가능한 각종의 스캐너를 적용할 수 있다.1, the schematic diagram of the machine tool and tool collision prevention apparatus to which the tool collision prevention system which concerns on one form of this invention was applied is shown. The
도 2에 공작 기계(1) 및 공구 충돌 방지 장치(10)의 기능 블록도를 나타낸다. 공작 기계(1)는 제어부(21)을 구비하고 있다. 제어부(21)는 마이크로 프로세서와 그 마이크로 프로세서의 동작에 필요한 내부 기억 장치(일례로서 ROM 및 RAM) 등의 각종의 주변장치를 조합한 유닛으로서 구성되어 있다. 제어부(21)는 공작 기계(1)의 동작에 필요한 제어를 행한다. 공구 충돌 방지 장치(10)는 제어부(31)와 접속 인터페이스(32)를 구비하고 있다. 제어부(31)는 마이크로 프로세서와 그 마이크로 프로세서의 동작에 필요한 내부 기억 장치(일례로서 ROM 및 RAM) 등의 각종의 주변장치를 조합한 유닛으로서 구성되고, 미도시의 모니터, 키보드 등의 사용자 인터페이스를 가지고 있다. 제어부(31)에는 형상 결정 수단으로서의 피작업물 형상 결정부(33)와 충돌 판정부(34)를 구비하고 있다. 피작업물 형상 결정부(33)는 레이저 스캐너(5)에 피작업물(3)의 형상의 계측을 지시하고, 취득된 계측 정보로부터 피작업물(3)의 형상을 결정한다. 피작업물 형상 결정부(33)에는 형상 보간 수단으로서의 형상 보간부(35)가 설치되어 있다. 형상 보간부(35)는 피작업물 형상 결정부(33)에서 얻어진 계측 정보인 피작업물(3)의 삼차원 좌표 데이터의 일부가 결락하고 있는 경우에, 결락한 부분의 결락 좌표 데이터를 보간하는 처리를 한다. 충돌 판정부(34)는 공구(2)와 피작업물(3)이 충돌하는지 아닌지의 판정에 관한 처리를 한다. 접속 인터페이스(32)는 ORiN(등록상표) 등의 공지의 것이라도 좋다.The functional block diagram of the
도 3은 레이저 스캐너(5)와 피작업물(3)의 관계를 설명하는 도이다. 레이저 스캐너(5)는 공구(2)의 주축 AX(Z축 방향)에 대해서 설치각 a로 장착되어 있다. 또, 레이저 스캐너(5)는 스폿(spot) 레이저, 라인(line) 레이저를 사출하기 때문에, 피작업물(3)에 대한 레이저 스캐너(5)의 계측 범위 b~c는 레이저 스캐너(5)로 주사 가능한 주사각에 의해 정해진다. 예를 들면, 레이저 스캐너(5)의 주사각의 범위가 -14.4°~+14.4°인 경우에, 설치각 a를 30°로 하여 그 레이저 스캐너(5)를 공구(2)에 달면, 레이저 스캐너(5)의 계측 범위 b~c는 주축 AX에 대해서 15.6°~44.4°의 범위로 된다. 따라서, 레이저 스캐너(5)에 의한 계측 가능 영역 A는 레이저 스캐너(5)의 설치각 a 및 주사각에 의존한다. 또한, 레이저 스캐너(5)와 피작업물(3)은 상대적으로 변위 가능하게 구성되어 있다. 레이저 스캐너(5)와 피작업물(3)의 상대 위치를 변경하고 나서 일시적으로 정지하여 계측하거나 상대 위치를 변경하면서 계측하거나 할 수가 있고, 적당한 상황에 따른 계측이 가능한 것이다. 피작업물(3) 또는 레이저 스캐너(5)의 중의 적어도 어느 일방이 위치 변경 가능하게 구성되어 있으면 좋다.3 is a diagram illustrating a relationship between the
피작업물(3)에 깊은 구멍이나 깊은 홈(groove)이 설치되어 있는 경우에 레이저 스캐너(5)로 피작업물(3)을 삼차원 계측하면, 깊은 구멍이나 깊은 홈(groove)에 의해 생기는 단차가 레이저 광에 대해서 사각으로 되고, 얻어지는 삼차원 좌표 데이터의 일부가 결락하는 경우가 있다. 도 4는 사각 영역에 대해 설명하는 도이다. 단차 h에 레이저광 L이 입사하면, 입사했을 때의 주사각에 의해 레이저 광의 입사각이 변동한다. 단차 h의 높이 ΔZ에 대해, 레이저 스캐너(5)의 계측 범위 b~c에 의해, 사각 영역 B~C가 Y축 방향으로 생긴다. 상술의 계측 범위의 예로 말하면, 레이저 스캐너(5)의 주사각의 타이밍에 의해 레이저광 L의 입사각이 변화하기 때문에, 사각 B, C는 입사각에도 의하지만 사각 영역 B=ΔZ×tan(15.6)까지의 범위는 입사각에 의하지 않고 항상 사각 영역이 되고, 사각 영역 B로부터 사각 C=ΔZ×tan(44.4)의 범위는 입사각에 의해 사각 영역이 변화한다.When the
도 5를 참조하여 공구 충돌 방지 장치(10)의 제어부(31)가 실행하는 형상 보간 처리에 대해 설명한다. 형상 보간 처리는 피작업물 형상 결정부(33)가 실행하는 피작업물(3)의 형상 계측 처리의 일부로서 실행된다. 피작업물(3)의 형상 계측 처리 및 충돌 판정 처리에 대해서는 공지 기술을 이용해도 좋다. 예를 들면, 피작업물(3)의 형상 계측 처리에 있어서는 피작업물 형상 결정부(33)에 의해 레이저 스캐너(5)에 계측 개시의 지시가 이루어지고, 레이저 스캐너(5)가 삼차원 계측함으로써써 그 계측 영역의 계측 정보(삼차원 좌표 데이터)가 얻어지고, 제어부(31)의 기억 장치에 받아들여진다. 그리고, 피작업물 형상 결정부(33)는 받아들여진 계측 정보에 기초하여 피작업물(3)의 형상을 결정한다. 한편, 충돌 판정 처리에서는 결정된 형상의 정보에 기초하여 충돌의 판정을 한다. 충돌의 판정에는 시판의 각종 가공 시뮬레이터를 이용할 수가 있다. 충돌 판정부(34)는 판정 결과에 기초하여 충돌하는 취지의 경고 메시지 또는 충돌하지 않는 취지의 안전 메시지를 공구 충돌 방지 장치(10)의 모니터에 표시한다.The shape interpolation process performed by the
피작업물 형상 결정부(33)가 실행하는 형상 계측 처리에 있어서, 계측 정보로서 얻어진 삼차원 좌표 데이터가 결락하고 있는 경우에 형상 보간 처리가 실행된다. 우선, 형상 보간부(35)는 스텝 S1에서 형상 계측 처리에서 얻어진 삼차원 좌표 데이터로부터 결락 좌표 데이터를 선택한다. 도 6a에 나타내듯이 각 볼록부(3a~3c)에 의해 생기는 단차 h1~h6에 레이저광 L을 조사하면, 레이저광 L의 피작업물(3)에의 입사각에 의해 사각 영역 B1~B3이 생긴다. 또, 단차 h5에서는 조사된 레이저광 L이 반사하지 않는 불연속 영역 B4가 생긴다. 레이저 스캐너(5)에서 얻어진 계측 정보는 삼차원 좌표 데이터이며, 레이저 스캐너(5)의 광원으로부터 라인 형상으로 차례차례 사출되는 레이저광 L에 의해 각 계측점에서 데이터를 얻을 수 있다. 상술한 레이저 스캐너(5)의 주사각에 의해 도 6a에 있어서 사각 영역 B1~B3 및 불연속 영역 B4의 미계측 영역이 생겨 삼차원 좌표 데이터를 얻지 못하고 결락하게 된다.In the shape measurement processing executed by the workpiece
도 7에 결락 좌표 데이터의 일례를 나타낸다. 도 7은 X-Y평면 상에 X축 방향 및 Y축 방향으로 일정 간격으로 격자모양으로 구분한 메쉬 m를 할당하고, 이 각 메쉬 m에 있어서 포함되는 삼차원 좌표 데이터인 점군(點群) 데이터 중, Z축 좌표의 최대치를 높이 정보로서 그 메쉬에 부가한 것을 나타내고 있다. 각 메쉬 m에는 좌표 데이터가 결락한 결락 좌표 데이터 D1, D2,…(특히 구별할 필요가 없는 경우는 참조 부호 D로 대표함)가 존재하는 경우가 있다. 결락 좌표 데이터 D는 공백의 좌표 데이터이며, 1개의 결락 좌표 데이터 D 혹은 2이상의 결락 좌표 데이터 D군으로서 존재한다. 도 7의 예에서는 결락 좌표 데이터 D가 5개 집합한 결락 좌표 데이터 D1~D5군을 나타내고 있다. 형상 보간부(35)는 이 결락 좌표 데이터 D를 선택한다. 스텝 S1에 있어서는 결락 좌표 데이터 D1~D5군의 경우라도 어느 것인가의 결락 좌표 데이터 D가 선택되게 된다. 편의상 결락 좌표 데이터 D1이 선택되었다고 하여 설명을 계속한다.An example of missing coordinate data is shown in FIG. FIG. 7: Allocates the mesh m divided | segmented into grid form at regular intervals on the X-Y plane in the X-axis direction and the Y-axis direction, and among the point group data which is three-dimensional coordinate data contained in each mesh m. , The maximum value of the Z-axis coordinate is added to the mesh as height information. Each mesh m has missing coordinate data D1, D2,... (Represented by reference numeral D in particular when there is no need to distinguish) may be present. The missing coordinate data D is empty coordinate data and exists as one missing coordinate data D or two or more missing coordinate data D groups. In the example of FIG. 7, the group of missing coordinate data D1 to D5 in which five missing coordinate data D is set is shown. The
다음에 형상 보간부(35)는 스텝 S2로 진행되어 결락 좌표 데이터 D1에 인접하는 좌표 데이터를 추출하고, 추출한 좌표 데이터를 비교한다. 이 경우에 있어서, 결락 좌표 데이터 D1~D5군과 같이 복수의 결락 좌표 데이터 D가 인접하고 있는 경우에는, 결락 좌표 데이터 D1~D5를 하나의 데이터군으로서 인식하고, 그 데이터군에 인접하는 좌표 데이터를 추출한다. 도 7에서는 결락 좌표 데이터 D1에 인접하는 결락 좌표 데이터 D2, D3, D5에 대해서는 결락 좌표 데이터라고 판단하고, 또한 이들 결락 좌표 데이터 D2, D3, D5에 인접하는 좌표 데이터를 추출하고, 인접하는 결락 좌표 데이터가 추출되지 않게 될 때까지 추출 처리를 행한다. 이에 의해 결락 좌표 데이터 D1~D5군에 있어서, X축 방향 및 Y축 방향의 팔방에 인접하는 인접 좌표 데이터 N1~N14가 추출된다. 추출한 인접 좌표 데이터 N1~N14를 비교하고, 이들 중에서 가장 높은 수치를 결락 좌표 데이터 D군에 보간하는 보간 좌표 데이터로서 결정한다. 도 7의 예에서 말하면, 추출한 각 인접 좌표 데이터 N1~N3=50, N4~N5=150, N6~N14=100의 중에서 가장 높은 수치를 가지는 인접 좌표 데이터 N4~N5=150을 보간 좌표 데이터로서 결정한다. 다음의 스텝 S3에서, 형상 보간부(35)는 스텝 S2에서 결정한 보간 좌표 데이터를 결락 좌표 데이터 D1~D5군의 각각에 보간하여 이번 처리를 종료한다. 형상 보간 처리에 있어서 스텝 S1~스텝 S3의 처리가 형상 보간 수단에 상당하고, 형상 계측 처리가 형상 결정 수단에 해당한다.Next, the
도 6b는 결락 좌표 데이터를 보간하여 형성된 피작업물(3)의 형상을 설명하는 도이다. 또한, 도 6b는 Y-Z평면 상에 있어서의 단면도로 설명하고 있기 때문에, 편의상 Y축 방향으로 등간격으로 구분된 메쉬 m의 Y축 성분 mY로 설명하지만, 실제는 X-Y평면 상의 메쉬 m에 포함되는 삼차원 좌표 데이터로 메쉬 m 내의 좌표 데이터가 결정된다. 도 6b에 사각 영역 B1~B3 및 불연속 영역 B4에 의한 각 결락 좌표 데이터 D가 형상 보간 처리에 의해 보간된 모습을 나타낸다. 각 미계측 영역 B1~B4에 인접하는 인접 좌표 데이터로서는, 각 볼록부(3a~3c)의 상면부에 위치하는 메쉬 성분 mY가 Z축 방향으로 가장 큰 값을 가지고 있으므로, 그 값이 미계측 영역 B1~B4에 대응하는 각 메쉬 성분 mY에 보간 좌표 데이터로서 보간되고, 도 6b의 굵은 선으로 나타낸 형상과 같이 결정된다. 또한, 메쉬 성분 mY 마다 하나의 좌표 데이터가 결정되기 때문에 메쉬 성분 mY에서 높이가 다른 외형을 할당되어 있는 경우에는, 그 메쉬 성분 mY에 포함되는 최대치에 의해 형상이 보간되고, 도 6b의 당해 메쉬 성분 mY1~mY3과 같이 실제의 피작업물(3)의 외형보다도 외측에 보간되는 일이 있다.6B is a diagram for explaining the shape of the
보간 후에는 형상 계측 처리에서 데이터 보간 후의 계측 정보에 기초하여 피작업물(3)의 형상이 결정된다. 도 6a와 같은 형상을 가지는 피작업물(3)의 경우, 도 6b의 굵은 선으로 나타낸 형상과 같이 직사각형 모양으로 결정되고, 피작업물(3)의 외형보다도 외측에 피작업물(3)의 형상이 보간된다. 피작업물(3)의 실제의 외형보다도 외측, 즉 현실의 피작업물(3)의 외형에 대해서 그것보다도 체적이 늘어나도록 하여 형상이 보간된다. 이 「외측」의 개념에는 피작업물(3)에 오목부가 설치되어 있는 경우의 오목부 내주면측으로 돌출하여 커지는 것 같은 형상의 보간도 포함된다. 또한, 미계측 영역에 있어 보간된 형상과 실제의 외형이 동일하게 되는 경우도 있다. 이러한 간단하고 쉬운 처리에 의해 형상이 보간됨으로써 공구(2)와 피작업물(3)의 충돌을 확실하게 방지할 수가 있다. 실제의 피작업물(3)의 외형보다 큰 형상으로서 인식되게 되지만, 이 보간된 형상 부분에 의해 충돌의 경고가 통지되어도 작업자에 의한 확인 작업이 공정에 추가될 뿐이고, 공구(2)와 피작업물(3)이 충돌하는 것에 의한 손실에 비하면 충분히 실용에 견딜 수 있는 정도의 경미한 추가이다.After interpolation, the shape of the
본 발명은, 상술한 형태에 한정되는 일 없이 여러 가지의 형태로 실시할 수가 있다. 예를 들면, 본 형태에서는 형상 보간 처리를 형상 계측 처리의 일부로서 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 형상 보간 처리가 독립하여 처리되어도 좋다. 결락 좌표 데이터를 가지는 삼차원 좌표 데이터가 있는 경우에 형상 보간 처리를 실행함으로써 결락 좌표 데이터에 보간 좌표 데이터를 보간할 수가 있다. 또, 본 형태에 있어서 계측 수단을 레이저 스캐너(5)로서 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. CCD 카메라 등의 미계측 영역이 생기는 각종 계측 수단에 대해서 본 발명을 적용해도 좋다. 또, 본 형태에 있어서, 결락 좌표 데이터 D에 대해서 인접하는 인접 좌표 데이터를 결락 좌표 데이터 D의 팔방으로부터 취득하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 사방으로부터라도 좋고, 적당한 변경이 가능하다. 또, 메쉬 m의 크기에 대해서도 임의라도 좋고 성능에 따라 적당하게 변경이 가능하다.This invention can be implemented in various aspects, without being limited to the form mentioned above. For example, although this shape demonstrated the shape interpolation process as a part of shape measurement process, it is not limited to this. For example, shape interpolation may be performed independently. When there is three-dimensional coordinate data having missing coordinate data, interpolation coordinate data can be interpolated to the missing coordinate data by performing shape interpolation processing. In addition, although the measurement means was demonstrated as the
피작업물부는 피작업물(3)만의 경우와 피작업물(3)에 더하여 피작업물(3)을 지지하는 치구, 테이블, 계측기 등의 그 외의 구성을 포함한 경우를 포함하는 개념이다. 또, 미계측 영역이란 사각 B1~B3 및 불연속 영역 B4를 포함하는 개념이다.The work piece is a concept including the case of only the
Claims (4)
상기 피작업물부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단과,
상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피작업물부의 형상을 결정하는 형상 결정 수단을 구비하고,
상기 형상 결정 수단에는, 상기 계측 수단의 계측 결과에 상기 피작업물부의 형상이 계측되어 있지 않은 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 상기 미계측 영역에 대해 상기 피작업물부의 외형 또는 상기 외형보다도 외측에 상기 피작업물부의 형상을 결정하도록 상기 피작업물부의 형상을 보간하는 형상 보간 수단이 포함되어 있는 공구 충돌 방지 시스템.Tool collision prevention system which measures the workpiece part including the workpiece processed by the tool of a machine tool in advance, and makes a collision determination of whether the said tool and the workpiece part collide based on the measurement result. As
Measuring means for three-dimensionally measuring the shape of the workpiece;
And a shape determining means for determining the shape of the work piece based on the measurement result of the measuring means.
When the shape determining means includes an unmeasured area in which the shape of the workpiece is not measured in the measurement result of the measurement means, the shape determining means is more than the outer shape or the outline of the workpiece in relation to the unmeasured area. And a shape interpolation means for interpolating the shape of the workpiece to determine the shape of the workpiece.
상기 형상 보간 수단은, 상기 계측 수단에 의해 취득된 삼차원 좌표 데이터의 일부가 결락하여, 상기 미계측 영역을 나타내는 결락 좌표 데이터가 포함되어 있는 경우에, 그 결락 좌표 데이터에 인접하는, 데이터의 결락이 없는 인접 좌표 데이터에 기초하여 보간 좌표 데이터를 결정하고, 상기 결락 좌표 데이터에 상기 보간 좌표 데이터를 보간함으로써 상기 피작업물부의 형상을 보간하는 공구 충돌 방지 시스템.The method of claim 1,
In the shape interpolation means, when a part of the three-dimensional coordinate data acquired by the measurement means is missing and the missing coordinate data indicating the unmeasured area is included, the missing data is adjacent to the missing coordinate data. And interpolating coordinate data based on the absent adjacent coordinate data, and interpolating the shape of the workpiece by interpolating the interpolation coordinate data to the missing coordinate data.
상기 형상 보간 수단은, 상기 결락 좌표 데이터에 인접하는 인접 좌표 데이터군을 비교하여, 상기 인접 좌표 데이터군 중에서 최대치를 가지는 인접 좌표 데이터를 보간 좌표 데이터로서 결정하는 공구 충돌 방지 시스템.The method of claim 2,
And the shape interpolation means compares adjacent coordinate data groups adjacent to the missing coordinate data to determine adjacent coordinate data having a maximum value among the adjacent coordinate data groups as interpolated coordinate data.
상기 피작업물부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 공정과,
상기 계측 공정의 계측 결과에 기초하여 상기 피작업물부의 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하고,
상기 형상 결정 공정에는, 상기 계측 공정의 계측 결과에 상기 피작업물부의 형상이 계측되어 있지 않은 미계측 영역이 포함되어 있는 경우에, 상기 미계측 영역에 대해 상기 피작업물부의 외형 또는 상기 외형보다도 외측에 상기 피작업물부의 형상을 결정하도록 상기 피작업물부의 형상을 보간하는 형상 보간 공정이 포함되어 있는 공구 충돌 방지 방법.Tool collision prevention method of performing three-dimensional measurement of the workpiece | work part containing the workpiece | work processed by the tool of a machine tool in advance, and making a collision determination of whether the said tool and the workpiece | work part collide based on the measurement result. As
A measurement step of three-dimensionally measuring the shape of the workpiece;
And a shape determination step of determining the shape of the work piece based on the measurement result of the measurement step,
In the shape determining step, when the measurement result of the measurement step includes an unmeasured area in which the shape of the workpiece is not measured, the shape determination step is performed more than the external shape or the external shape of the workpiece part with respect to the unmeasured area. And a shape interpolation step of interpolating the shape of the workpiece to determine the shape of the workpiece.
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