KR20130103597A - Tool collision prevention system and tool collision prevention method - Google Patents

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KR20130103597A
KR20130103597A KR1020137017804A KR20137017804A KR20130103597A KR 20130103597 A KR20130103597 A KR 20130103597A KR 1020137017804 A KR1020137017804 A KR 1020137017804A KR 20137017804 A KR20137017804 A KR 20137017804A KR 20130103597 A KR20130103597 A KR 20130103597A
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KR1020137017804A
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도시아키 기무라
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잇판자이단호진 기카이신코쿄카이
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Abstract

피작업물(3A)과, 미리 형상이 특정되고, 그 형상에 관한 구조물 형상 데이터(41)를 가지는 지지 구조물(3B)을 포함하는 피계측부(3)를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 공구(2)와 피계측부(3)가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌방지 시스템으로서, 피계측부(3)의 형상을 삼차원 계측하고, 계측된 피계측부(3)의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 구조물 형상 데이터(41)를 비교하고, 피계측부 형상 데이터로부터 지지 구조물(3B)에 상당하는 데이터를 특정하고, 그 특정한 데이터를 피계측부 형상 데이터로부터 분리한다. Three-dimensional measurement of the measured part 3 including the workpiece 3A and the supporting structure 3B having a shape in advance and having structure shape data 41 relating to the shape in advance, and based on the measurement result As a tool collision avoidance system for determining whether or not the tool 2 and the measured portion 3 collide with each other, a three-dimensional measurement of the shape of the measured portion 3 is carried out, and the shape of the measured measured portion 3 The measurement part shape data and the structure shape data 41 are compared, and the data corresponding to the supporting structure 3B are specified from the measurement part shape data, and the specific data is separated from the measurement part shape data.

Description

공구 충돌방지 시스템 및 공구 충돌방지 방법{TOOL COLLISION PREVENTION SYSTEM AND TOOL COLLISION PREVENTION METHOD}TOOL COLLISION PREVENTION SYSTEM AND TOOL COLLISION PREVENTION METHOD}

본 발명은 공작기계에 있어서의 공구의 피작업물(work)에의 충돌을 방지하기 위한 공구 충돌방지 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 with a work piece in a machine tool.

공작기계에 있어서는 공구가 피작업물에 충돌하는 것을 회피하기 위해, 레이저 광을 조사하고 미리 피작업물의 형상을 삼차원 계측하여 피작업물이 가공되는 과정의 시뮬레이션(simulation)이 행해지고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).In a machine tool, in order to avoid a tool colliding with a workpiece, a simulation of a process in which the workpiece is processed by irradiating laser light and measuring three-dimensionally the shape of the workpiece is performed (for example, See Patent Document 1).

일본국 특허공개 2007－48210호 공보Japanese Patent Publication No. 2007-48210

공작기계에 있어서, 피작업물의 형상을 삼차원 계측할 때에 피작업물을 지지하는 치구(治具)나 테이블 등의 기계 구조물도 동시에 계측된다. 이 때문에 피작업물과, 피작업물 이외의 치구나 기계 구조물을 식별하지 못하여 절삭 반송 중에 잘못하여 공구가 치구 등을 절삭할 우려가 있다.In a machine tool, when three-dimensional measurement of the shape of a workpiece is carried out, mechanical structures such as a jig and a table supporting the workpiece are also simultaneously measured. For this reason, there is a possibility that the tool may cut the jig or the like by mistake during the cutting conveyance because the workpiece and the jig or machine structure other than the workpiece cannot be identified.

그래서, 본 발명은 피작업물과, 피작업물 이외의 치구나 기계 구조물의 식별 가능한 상태의 삼차원 계측 데이터를 취득할 수 있는 공구 충돌방지 시스템 및 공구 충돌방지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a tool collision avoidance system and a tool collision avoidance method capable of acquiring three-dimensional measurement data in an identifiable state of a workpiece and a fixture or mechanical structure other than the workpiece.

본 발명의 공구 충돌방지 시스템은, 공작기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물과, 미리 형상이 특정되고, 그 형상에 관한 구조물 형상 데이터를 가지는 특정 구조물을 포함하는 피계측부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피계측부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌방지 시스템으로서, 상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단과, 상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피계측부의 형상을 결정하는 형상 결정 수단을 구비하고, 상기 형상 결정 수단에는, 상기 계측 수단에서 계측된 상기 피계측부의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하는 구조물 특정 수단과, 상기 구조물 특정 수단에서 특정한 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하는 구조물 분리 수단이 설치되어 있는 것에 의해 상기 과제를 해결한다.The tool collision avoidance system of the present invention three-dimensionally measures a measurement part including a workpiece to be processed by a tool of a machine tool and a specific structure having a predetermined shape and having structure shape data relating to the shape in advance, A tool collision avoidance system for making a collision determination of whether or not the tool and the measurement part collide with each other based on the measurement result, comprising: measurement means for three-dimensionally measuring the shape of the measurement part, and based on the measurement result of the measurement means. And a shape determining means for determining the shape of the measured part, wherein the shape determining means compares the measured part shape data regarding the shape of the measured part measured by the measuring means and the structure shape data, and measures the measured part. Structure specifying means for specifying data corresponding to the specific structure from shape data; It solves the above problem by the structure in a particular data at a particular means the structure separating means for separating the blood from the measurement shape data is provided.

본 발명의 공구 충돌방지 시스템에 의하면, 계측 수단에 의해 피작업물과 특정 구조물을 포함하는 피계측부를 삼차원 계측하고, 그 계측 결과로부터 특정 구조물에 대응하는 구조물 형상 데이터를 특정하고, 그 특정한 형상 데이터를 분리한다. 분리된 원래의 데이터에는 피작업물을 포함하는 형상 데이터가 남기 때문에, 피작업물과 특정 구조물을 식별 가능하게 할 수가 있다. 특정 구조물로서 치구나 기계 구조물 등이 포함된다. 따라서, 피작업물과 특정 구조물의 식별 가능한 상태의 삼차원 계측 데이터를 취득할 수가 있어 절삭 반송 중에 잘못하여 공구가 치구를 절삭하는 것을 방지할 수 있다.According to the tool collision avoidance system of this invention, a measurement means including a workpiece and a specific structure is three-dimensionally measured by a measuring means, and the structure shape data corresponding to a specific structure is specified from the measurement result, and the specific shape data Disconnect. Since the shape data including the workpiece remains in the separated original data, the workpiece and the specific structure can be identified. Specific structures include fixtures and mechanical structures. Therefore, three-dimensional measurement data in a state in which the workpiece and the specific structure can be distinguished can be obtained, and the tool can be prevented from cutting the jig accidentally during the cutting conveyance.

본 발명의 공구 충돌방지 시스템의 한 형태에 있어서, 상기 계측 수단은, 상기 특정 구조물의 적어도 일부가 변위하는 경우에, 그 변위 가능한 범위에 있어서 상기 특정 구조물의 일련의 동작 상태를 복수로 분할하여, 분할한 각 상태에 대해 상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하고, 상기 구조물 특정 수단은, 상기 계측 수단에서 계측된 상기 각 상태의 상기 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정해도 좋다. 이 형태에 의하면, 특정 구조물의 적어도 일부가 변위하는 경우에는, 그 특정 구조물이 변위 가능한 범위에 있어서 일련의 동작 상태를 복수로 분할하여 각 상태에 대해 계측 수단이 삼차원 계측하므로 특정 구조물이 변위해도 특정을 할 수 있다. 복수, 즉 적어도 2이상의 상태로 분할하여 그 각 상태에서 삼차원 계측하므로 사각을 줄인 계측이 가능하게 된다.In one aspect of the tool collision avoidance system of the present invention, when the at least part of the specific structure is displaced, the measuring means divides a series of operating states of the specific structure into a plurality in a displaceable range, The shape of the measured part is three-dimensionally measured for each of the divided states, and the structure specifying means compares the measured part shape data and the structure shape data of the respective states measured by the measuring means, and measures the shape of the measured part. Data corresponding to the specific structure may be specified from the data. According to this aspect, when at least a part of a specific structure is displaced, the measuring means three-dimensionally measure each state by dividing a series of operating states in a range in which the specific structure can be displaced, so that even if a specific structure is displaced, can do. By dividing into a plurality of states, that is, at least two or more states and measuring three-dimensionally in each state, measurement with reduced blind spots is possible.

본 발명의 공구 충돌방지 시스템의 한 형태에 있어서, 상기 특정 구조물이, 변위하지 않는 고정 구조물과 변위하는 변위 구조물을 가지는 경우에, 상기 구조물 특정 수단은, 상기 피계측부 형상 데이터와 상기 고정 구조물의 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 고정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하고, 상기 구조물 분리 수단은, 상기 고정 구조물에 상당하는 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하고, 상기 형상 결정 수단에는, 상기 구조물 분리 수단에 의해 분리된 상기 각 상태에 있어서의 나머지의 데이터에 기초하여 상기 변위 구조물의 형상에 관한 데이터를 합성하여 상기 변위 구조물의 형상을 결정하는 변위 구조물 형상 결정 수단이 더 설치되어 있어도 좋다. 이 형태에 의하면, 특정 구조물중 변위하지 않는 고정 구조물에 대해, 그 고정 구조물의 구조물 형상 데이터를 참조하고, 피계측부 형상 데이터로부터 고정 구조물에 상당하는 형상 데이터를 특정하고 분리한다. 그리고, 분리된 원래의 데이터에는, 변위의 일련의 동작 상태를 분할한 각 상태에 있어서의 변위 구조물의 형상 데이터가 남아 있으므로, 이들의 형상 데이터를 합성하고 변위 구조물의 형상 데이터를 결정할 수가 있다. 또한 결정한 형상 데이터에 대해서, 변위 구조물의 구조물 형상 데이터를 참조하여 변위 구조물에 상당하는 데이터를 특정하고 분리함으로써 피작업물을 특정할 수도 있다.In one form of the tool anti-collision system of the present invention, in the case where the specific structure has a fixed structure that does not displace and a displaceable structure that displaces, the structure specifying means comprises the measured shape data and the structure of the fixed structure. Compare shape data, specify the data corresponding to the fixed structure from the measured part shape data, and the structure separating means separates the data corresponding to the fixed structure from the measured part shape data, and the shape determining means. Displacement structure shape determination means for synthesizing data about the shape of the displacement structure on the basis of the remaining data in the respective states separated by the structure separation means is further provided in the structure. You may be. According to this aspect, with respect to the fixed structure which does not displace in a specific structure, the structure shape data of the fixed structure is referred, and the shape data corresponding to the fixed structure is identified and separated from the measured shape data. And since the shape data of the displacement structure in each state which divided | segmented the series of operation states of a displacement remains in the original data isolate | separated, these shape data can be synthesize | combined and the shape data of a displacement structure can be determined. In addition, with respect to the determined shape data, the workpiece can be specified by specifying and separating the data corresponding to the displacement structure with reference to the structure shape data of the displacement structure.

본 발명의 공구 충돌방지 시스템의 한 형태에 있어서, 상기 형상 결정 수단에는, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 구조물 분리 수단에 의해 분리된 나머지의 데이터를 상기 피작업물의 형상에 관한 피작업물 형상 데이터로서 특정하는 피작업물 형상 특정 수단이 설치되어 있어도 좋다. 이 형태에 의하면, 삼차원 계측에 의해 얻어진 피계측부 형상 데이터로부터 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하고, 그 데이터가 분리된 후의 원래의 데이터에 대해 피작업물 형상 데이터로서 특정함으로써, 피계측부 형상 데이터에 대해서, 피작업물 형상 데이터와 특정 구조물에 상당하는 데이터를 식별 가능하게 취급할 수가 있다.In one aspect of the tool collision avoidance system of the present invention, the shape determining means includes the remaining data separated by the structure separating means from the measured shape data as the shape data of the workpiece. The workpiece shape specifying means to identify may be provided. According to this aspect, by specifying the data corresponding to the specific structure from the measured part shape data obtained by the three-dimensional measurement, and specifying the workpiece data as the workpiece shape data with respect to the original data after the data is separated, For example, the shape data of the workpiece and the data corresponding to the specific structure can be handled in a distinguishable manner.

피작업물 형상 특정 수단이 설치된 형태에 있어서, 상기 형상 결정 수단에는, 상기 피작업물 형상 데이터와 상기 구조물 특정 수단에서 특정한 특정 구조물의 데이터에 기초하여, 상기 피작업물과 상기 특정 구조물을 식별 가능하게 상기 피계측부의 형상을 재합성하는 피계측부 형상 합성 수단이 더 설치되어 있어도 좋다. 이 형태에 의하면, 피작업물 형상 데이터와 특정한 특정 구조물의 형상 데이터를 재합성함으로써, 피계측부 형상 데이터에 있어서 피작업물 및 특정 구조물의 형상 데이터가 각각 식별 가능하게 되고, 절삭 반송 중에 잘못하여 공구가 치구를 절삭하는 것을 방지할 수 있다.In the form in which the workpiece shape specifying means is provided, the shape determining means can identify the workpiece and the specific structure based on the workpiece shape data and the data of the specific structure specified by the structure specifying means. The measurement unit shape synthesizing means for resynthesizing the shape of the measurement unit may be further provided. According to this aspect, by resynthesizing the shape data of the workpiece and the shape data of the specific specific structure, the shape data of the workpiece and the specific structure can be identified in the measured part shape data, respectively, and the tool accidentally cuts during the cutting conveyance. The cutting of the jig can be prevented.

피계측부 형상 합성 수단이 설치된 형태에 있어서, 상기 피계측부 형상 합성 수단은, 상기 구조물 특정 수단에 의해 특정된 특정 구조물의 데이터에 대응하는 구조물 형상 데이터를 이용하여 상기 피계측부의 형상을 재합성해도 좋다. 이 형태에 의하면, 피계측부의 형상은, 피작업물 형상 데이터와 구조물 형상 데이터에 의해 재합성된다. 이에 의해 실제로 계측한 데이터보다 정밀도가 높은 데이터를 이용하여 피계측부 형상 데이터를 활용할 수가 있다.In the form in which the measured part shape synthesizing means is provided, the measured part shape synthesizing means may resynthesize the shape of the measured part using structure shape data corresponding to the data of the specific structure specified by the structure specifying means. . According to this aspect, the shape of the measurement part is resynthesized by the workpiece shape data and the structure shape data. As a result, the shape data of the part to be measured can be utilized using data having higher precision than the data actually measured.

본 발명의 공구 충돌방지 방법은, 공작기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물과, 미리 형상이 특정되고, 그 형상에 관한 구조물 형상 데이터를 가지는 특정 구조물을 포함하는 피계측부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피계측부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌방지 방법으로서, 상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 공정과, 상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피계측부의 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하고, 상기 형상 결정 공정에는, 상기 계측 수단에서 계측된 상기 피계측부의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하는 구조물 특정 공정과, 상기 구조물 특정 수단에서 특정한 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하는 구조물 분리 공정이 마련되어 있는 것에 의해 상기 과제를 해결한다. 본 발명의 공구 충돌방지 방법은, 본 발명의 공구 충돌방지 시스템으로서 구현화된다.In the tool collision preventing method of the present invention, a measurement part including a workpiece to be processed by a tool of a machine tool and a specific structure having a predetermined shape and having structure shape data relating to the shape is three-dimensionally measured in advance, A tool anti-collision method for making a collision determination of whether or not the tool and the measurement part collide with each other based on the measurement result, comprising: a measurement step of three-dimensional measurement of the shape of the measurement part and a measurement result of the measurement means; And a shape determining step of determining the shape of the measured part, wherein the shape determining step compares the measured part shape data regarding the shape of the measured part measured by the measuring means with the structure shape data, and measures the measured part. A structure specifying step of specifying data corresponding to the specific structure from shape data; The above-mentioned problem is solved by providing a structure separation step of separating data specified by the structure specifying means from the measurement part shape data. The tool collision avoidance method of the present invention is embodied as the tool collision avoidance system of the present invention.

또, 이상의 설명에서는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 첨부 도면의 참조 부호를 괄호 쓰기에 의해 부기하였지만, 이에 의해 본 발명이 도시의 형태에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the above description, in order to make understanding of this invention easy, the reference numeral of the accompanying drawing is added by the parenthesis. However, this invention is not limited to the form of illustration by this.

이상, 설명한 것처럼, 본 발명의 공구 충돌방지 시스템 및 공구 충돌방지 방법에 있어서는, 계측 수단에 의해 피계측부를 삼차원 계측하고, 그 계측 결과로부터 특정 구조물에 대응하는 구조물 형상 데이터를 특정하고, 그 특정한 형상 데이터를 분리한다. 분리된 원래의 데이터에는 피작업물을 포함하는 형상 데이터가 남기 때문에, 피작업물과 특정 구조물을 식별 가능하게 할 수가 있다. 따라서, 피작업물과 특정 구조물의 식별 가능한 상태의 삼차원 계측 데이터를 취득할 수가 있어 절삭 반송 중에 잘못하여 공구가 치구를 절삭하는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the tool collision avoidance system and the tool collision avoidance method of the present invention, the measurement part is three-dimensionally measured, the structure shape data corresponding to the specific structure is specified from the measurement result, and the specific shape is determined. Separate data. Since the shape data including the workpiece remains in the separated original data, the workpiece and the specific structure can be identified. Therefore, three-dimensional measurement data in a state in which the workpiece and the specific structure can be distinguished can be obtained, and the tool can be prevented from cutting the jig accidentally during the cutting conveyance.

도 1은 본 발명의 한 형태와 관련되는 공구 충돌방지 시스템이 적용된 공작기계 및 공구 충돌 장치의 개략도이다.
도 2는 지지 구조물의 사시도이다.
도 3은 공작기계 및 공구 충돌방지 장치의 기능 블록도이다.
도 4는 공구 충돌방지 장치의 제어부의 피계측부 형상 결정부가 실행하는 피계측부 식별 처리를 나타낸 플로차트(flow chart)이다.
도 5는 도 2의 피계측부에 대해 B축 회전 테이블의 작업면이 경사진 상태를 나타내는 도이다.
도 6은 도 2의 피계측부 상태에 대해 삼차원 계측하여 얻어진 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 7은 도 5의 피계측부 상태에 대해 삼차원 계측하여 얻어진 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 8은 도 6의 형상 데이터에 대해 스텝 S3에서 특정한 형상 데이터를 분리한 후의 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 9는 도 7의 형상 데이터에 대해 스텝 S3에서 특정한 형상 데이터를 분리한 후의 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 10은 스텝 S4에서 합성 후의 피작업물 및 변위 구조물의 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 11은 도 10의 형상 데이터에 대해 스텝 S5에서 특정한 형상 데이터를 분리한 후의 형상 데이터를 표시한 도이다.
도 12는 도 11의 형상 데이터에 대해 스텝 S7에서 특정한 형상 데이터를 분리한 후의 형상 데이터를 표시한 도이다.1 is a schematic diagram of a machine tool and a tool collision device to which a tool collision prevention system according to one aspect of the present invention is applied.
2 is a perspective view of the support structure.
3 is a functional block diagram of a machine tool and tool collision avoidance device.
FIG. 4 is a flowchart showing measurement unit identification processing performed by the measurement unit shape determining unit of the control unit of the tool collision preventing device.
FIG. 5 is a view showing a state in which the working surface of the B-axis rotation table is inclined with respect to the measured part of FIG. 2.
FIG. 6 is a diagram showing shape data obtained by three-dimensional measurement of the measured part state of FIG. 2.
FIG. 7 is a diagram showing shape data obtained by three-dimensional measurement of the measured part state of FIG. 5.
FIG. 8 is a diagram showing shape data after separation of shape data specified in step S3 from the shape data of FIG. 6.
FIG. 9 is a view showing shape data after separation of specific shape data in step S3 from the shape data of FIG. 7.
10 is a diagram showing shape data of the workpiece and the displacement structure after synthesis in step S4.
FIG. 11 is a diagram showing shape data after separation of specific shape data in step S5 from the shape data of FIG. 10.
FIG. 12 is a diagram showing shape data after separation of specific shape data in step S7 from the shape data of FIG. 11.

도 1에 본 발명의 한 형태와 관련되는 공구 충돌방지 시스템이 적용된 공작기계 및 공구 충돌 장치의 개략도를 나타낸다. 공작기계(1)는 NC프로그램에 따라 차례차례 동작하는 기계이다. 공작기계(1)에는 공구(2)와, 그 공구에 의해 가공되는 피작업물(3A)을 포함하는 피계측부(3)와, 공구(2)의 길이 및 직경을 계측하는 공구 계측 센서(4)와, 피작업물(3A)의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단으로서의 레이저 스캐너(5)를 구비하고 있다. 피계측부(3)에는 피작업물(3A)과, 특정 구조물로서의 지지 구조물(3B)이 설치되어 있다. 지지 구조물(3B)에는 피작업물(3A)을 보유하는 치구(53)나, 틸팅(tilting) 테이블(52), 계측기 등도 포함한 개념, 즉 피계측부(3)로부터 피작업물(3A)을 제외한 나머지의 계측 대상으로 하여 본 형태에서는 설명하고 있다. 한편, 공구 충돌방지 장치(10)는 이른바 퍼스널 컴퓨터로서 구성된다. 공구 충돌방지 장치(10)와 공작기계(1)를 접속하는 접속 회선에는, 레이저 스캐너(5)에 의해 계측된 피계측부(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 이용하여도 좋다. 레이저 스캐너(5)에는 삼차원 계측이 가능한 각종의 스캐너를 적용할 수 있다.Fig. 1 shows a schematic diagram of a machine tool and a tool collision device to which a tool collision prevention system according to one embodiment of the present invention is applied. The machine tool 1 is a machine that operates sequentially according to an NC program. The machine tool 1 includes a measurement part 3 including a tool 2, a workpiece 3A processed by the tool, and a tool measurement sensor 4 for measuring the length and diameter of the tool 2. ) And a laser scanner 5 as measurement means for three-dimensionally measuring the shape of the workpiece 3A. 3 A of workpieces and the support structure 3B as a specific structure are provided in the to-be-measured part 3. The supporting structure 3B includes a jig 53 holding the workpiece 3A, a tilting table 52, a measuring instrument, and the like, that is, the workpiece 3 is removed from the measurement portion 3. This form is described as the remaining measurement target. On the other hand, the tool collision avoidance apparatus 10 is comprised as what is called a personal computer. In the connection line which connects the tool collision avoidance apparatus 10 and the machine tool 1, the USB line 7 for transmitting and receiving the measured value of the shape of the measured part 3 measured by the laser scanner 5, and An Ethernet (registered trademark) line 8 for transmitting and receiving other information is provided. In addition, the tool measurement sensor 4 and the laser scanner 5 may use various well-known techniques. Various scanners capable of three-dimensional measurement can be applied to the laser scanner 5.

도 2에 지지 구조물(3B)의 사시도를 나타낸다. 지지 구조물(3B)은 공작기계 테이블(51)과, 틸팅(tilting) 테이블(52)과, 피작업물(3A)을 보유하는 치구(53)를 구비하고 있다. 틸팅 테이블(52)에는 B축 회전 테이블(54)과, B축 회전 테이블(54)을 Y축의 둘레(B축)로 회전 가능하게 지지하는 지지대(55)가 설치되어 있다. B축 회전 테이블(54)에는 Z축에 직교한 상태로 Z축의 둘레(C축)로 회전 가능한 C축 회전 테이블(56)이 설치되어 있다. 틸팅 테이블(52)은 XYZ축에 대해 이동 가능한 3축 가공기에 회전축을 2축(BC축) 부가한 5축 가공기이며, 이 틸팅(tilting) 테이블(52)에는 주지 기술을 적용해도 좋다. C축 회전 테이블(56)에는 치구(53)를 설치 가능하고, 이에 의해 피작업물(3A)을 보유할 수 있다. 지지 구조물(3B)에 있어서 공작기계 테이블(51) 및 지지대(55)를 고정 구조물, B축 회전 테이블(54) 및 치구(53)를 변위 구조물이라고 하는 경우가 있다.2 is a perspective view of the supporting structure 3B. The supporting structure 3B is provided with the machine tool table 51, the tilting table 52, and the jig 53 which hold | maintains the workpiece | work 3A. The tilting table 52 is provided with a B-axis rotary table 54 and a support 55 for rotatably supporting the B-axis rotary table 54 around the Y-axis circumference (B-axis). The B-axis turn table 54 is provided with a C-axis turn table 56 that can rotate around the Z axis (C axis) in a state perpendicular to the Z axis. The tilting table 52 is a 5-axis machine in which two axes (BC axes) have been added to a three-axis machine that is movable with respect to the XYZ axis, and a well-known technique may be applied to this tilting table 52. The jig | tool 53 can be attached to the C-axis rotation table 56, and can hold | maintain the workpiece | work 3A by this. In the support structure 3B, the machine tool table 51 and the support table 55 may be referred to as the fixed structure, the B-axis rotary table 54 and the jig 53 in some cases.

도 3에 공작기계(1) 및 공구 충돌방지 장치(10)의 기능 블록도를 나타낸다. 공작기계(1)는 제어부(21)를 구비하고 있다. 제어부(21)는 마이크로프로세서와, 이 마이크로프로세서의 동작에 필요한 내부 기억 장치(일례로서 ROM 및 RAM) 등의 각종의 주변장치를 조합한 유닛으로서 구성되어 있다. 제어부(21)는 공작기계(1)의 동작에 필요한 제어를 행한다. 공구 충돌방지 장치(10)는 제어부(31)와, 접속 인터페이스(32)와, 외부 기억장치(33)를 구비하고 있다. 제어부(31)는 마이크로프로세서와, 이 마이크로프로세서의 동작에 필요한 내부 기억 장치(일례로서 ROM 및 RAM) 등의 각종의 주변장치를 조합한 유닛으로서 구성되고, 미도시의 모니터, 키보드 등의 사용자 인터페이스(interface)를 가지고 있다.3 shows a functional block diagram of the machine tool 1 and the tool collision avoidance device 10. The machine tool 1 has a control unit 21. The control unit 21 is configured as a unit that combines a microprocessor and various peripheral devices such as internal storage devices (for example, ROM and RAM) required for the operation of the microprocessor. The control unit 21 performs control necessary for the operation of the machine tool 1. The tool collision preventing device 10 includes a control unit 31, a connection interface 32, and an external storage device 33. The control unit 31 is configured as a unit combining a microprocessor and various peripheral devices such as internal storage devices (for example, ROM and RAM) required for the operation of the microprocessor. has (interface)

제어부(31)에는 형상 결정 수단으로서의 피계측부 형상 결정부(34)와, 충돌 판정부(35)가 설치되어 있다. 피계측부 형상 결정부(34)는 레이저 스캐너(5)에 피계측부(3)의 형상의 계측을 지시하고, 취득된 계측 정보에 기초하여 피계측부(3)의 형상을 결정한다. 충돌 판정부(34)는 공구(2)로 피계측부(3)가 충돌하는지 아닌지의 판정에 관한 처리를 한다. 접속 인터페이스(32)는 ORiN(등록상표) 등의 공지의 것이라도 좋다. 외부 기억장치(33)에는 지지 구조물(3B)의 형상에 관한 구조물 형상 데이터(41)가 기억되어 있다. 구조물 형상 데이터(41)는 지지 구조물(3B)을 구성하는 개개의 부재의 형상에 관한 데이터로, 일례로서 CAD 데이터나, 레이저 스캐너로 계측한 형상 데이터, 혹은 지지 구조물(3B)의 형상을 직사각형 등으로 단순화하여 나타낸 간이 구조물 데이터 등을 들 수 있다.The control part 31 is provided with the measurement part shape determination part 34 and the collision determination part 35 as shape determination means. The measurement unit shape determining unit 34 instructs the laser scanner 5 to measure the shape of the measurement unit 3, and determines the shape of the measurement unit 3 based on the obtained measurement information. The collision determination unit 34 performs a process relating to the determination of whether or not the measurement unit 3 collides with the tool 2. The connection interface 32 may be a known one such as ORiN (registered trademark). In the external storage device 33, structure shape data 41 relating to the shape of the support structure 3B is stored. The structure shape data 41 is data regarding the shape of the individual members constituting the support structure 3B. For example, the shape data 41 includes a CAD data, shape data measured by a laser scanner, or a shape of the support structure 3B. The simplified structure data etc. which were simplified and shown are mentioned.

피계측부 형상 결정부(34)에는 구조물 특정 수단으로서의 구조물 특정부(36)와, 구조물 분리 수단으로서의 구조물 분리부(37)와, 변위 구조물 형상 결정 수단으로서의 변위 구조물 형상 결정부(38)와, 피작업물 형상 특정 수단으로서의 피작업물 형상 특정부(39)와, 피계측부 형상 합성 수단으로서의 피계측부 형상 합성부(40)가 설치되어 있다. 구조물 특정부(36)는 레이저 스캐너(5)에 의해 계측된 피계측부(3)의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 구조물 형상 데이터(41)를 비교하고, 피계측부 형상 데이터로부터 구조물 형상 데이터에 상당하는 데이터를 특정한다. 구조물 분리부(37)는 구조물 특정부(36)에서 특정한 데이터를 피계측부 형상 데이터로부터 분리한다. 변위 구조물 형상 결정부(38)는 피계측부 형상 데이터로부터 변위하지 않는 고정 구조물의 형상에 관한 데이터를 분리한 나머지의 데이터에 기초하여 변위하는 변위 구조물의 형상에 관한 데이터를 합성하고 변위 구조물의 형상을 결정한다. 피작업물 형상 특정부(39)는 피계측부 형상 데이터로부터 구조물 분리부(37)에서 분리된 나머지의 데이터를 피작업물(3A)의 형상에 관한 피작업물 형상 데이터로서 특정한다. 피계측부 형상 합성 수단(40)은 피작업물 형상 데이터와 구조물 특정부(36)에서 특정한 데이터에 기초하여, 피작업물(3A)과 지지 구조물(3B)을 식별 가능하게 피계측부(3)의 형상을 재합성한다.The measurement unit shape determining unit 34 includes a structure specifying unit 36 as a structure specifying unit, a structure separating unit 37 as a structure separating unit, a displacement structure shape determining unit 38 as a displacement structure forming unit, and The workpiece shape specifying portion 39 as the workpiece shape specifying means and the measured shape forming portion 40 as the measure shape forming means are provided. The structure specifying unit 36 compares the measured unit shape data regarding the shape of the measured unit 3 measured by the laser scanner 5 with the structure shape data 41 and corresponds to the structure shape data from the measured unit shape data. Specifies the data to make. The structure separating unit 37 separates data specified in the structure specifying unit 36 from the measured part shape data. The displacement structure shape determining unit 38 synthesizes data on the shape of the displaced structure based on the remaining data obtained by separating data on the shape of the fixed structure that is not displaced from the measured shape data. Decide The workpiece shape specifying unit 39 specifies the remaining data separated by the structure separation unit 37 from the measurement unit shape data as the workpiece shape data relating to the shape of the workpiece 3A. The measurement unit shape synthesizing means 40 is configured to identify the workpiece 3A and the supporting structure 3B based on the workpiece shape data and the data specified in the structure specifying unit 36. Resynthesize the shape.

도 4는 공구 충돌방지 장치(10)의 제어부(31)의 피계측부 형상 결정부(34)가 실행하는 피계측부 식별 처리를 나타낸 플로차트(flow chart)이다. 피계측부 식별 처리는 피작업물(3A)의 가공 개시전에 피계측부(3)를 구성하는 피작업물(3A)과 지지 구조물(3B)을 식별 가능한 상태로 형상 데이터를 얻는 처리이다. 피계측부 형상 결정부(34)는 우선 스텝 S1로 레이저 스캐너(5)에 의한 피계측부(3)의 삼차원 계측을 실행한다. 이 때에 피계측부 형상 결정부(34)는 틸팅(tilting) 테이블(52)의 B축 회전 테이블(54)의 회전 가능한 범위에 있어서 B축 회전 테이블(54)의 일련의 동작 상태를 복수로 분할하여 그 각 상태에 대해 각각 레이저 스캐너(5)로 삼차원 계측한다. 구체적으로는, B축 회전 테이블(54)이 Z축 방향과 직교할 때를 기준(0°)으로 하여 -90° 회전한 상태(도 2)와 －45° 회전한 상태(도 5)의 사이에서 변위한 경우, 피계측부 형상 결정부(34)는 그 변위 가능한 범위에 있어서 B축 회전 테이블(54)의 경사각을 복수로 분할하고, 각 경사각을 지정하고, 각 상태에 있어서의 피계측부(3)의 형상을 레이저 스캐너(5)에 삼차원 계측시킨다. 레이저 스캐너(5)의 계측 횟수는 B축 회전 테이블(54)의 변위 가능한 범위나 후술하는 형상 데이터의 합성 처리의 정밀도 등에 의해 적당히 변경해도 좋다. 복수의 상태, 즉 적어도 2이상의 상태로 분할하여 그 각 상태에서 삼차원 계측하므로 사각을 줄인 계측이 가능하게 된다. 도 2 및 도 5에 나타내는 피계측부(3)를 각각 삼차원 계측하여 얻어진 형상 데이터를 도(圖)로 한 것을 도 6 및 도 7에 나타낸다. 도 6 및 도 7에는 고정 구조물 형상 데이터(61)와, 변위 구조물 형상 데이터(62)와, 피작업물 형상 데이터(63)가 계측시의 각 상태에 따라 표시되어 있다. 또한, 실제로는 분할한 각 상태에 대해서 계측하고 있으므로 계측한 수만큼 형상 데이터가 존재한다.FIG. 4 is a flow chart showing measurement unit identification processing performed by the measurement unit shape determining unit 34 of the control unit 31 of the tool collision preventing device 10. The measurement part identification process is a process of obtaining shape data in the state which can identify the workpiece | work 3A and support structure 3B which comprise the to-be-measured part 3 before starting processing of the workpiece | work 3A. The measurement part shape determination part 34 first performs three-dimensional measurement of the measurement part 3 by the laser scanner 5 in step S1. At this time, the measurement part shape determiner 34 divides the series of operating states of the B-axis rotation table 54 into a plurality of parts in the rotatable range of the B-axis rotation table 54 of the tilting table 52. Three-dimensional measurement is carried out with the laser scanner 5 about each state. Specifically, between the state where the B-axis rotation table 54 is rotated by -90 ° (FIG. 2) and -45 ° when it is orthogonal to the Z-axis direction as a reference (0 °) (FIG. 5). In the case of displacing at, the measurement part shape determining unit 34 divides the inclination angle of the B-axis rotation table 54 into a plurality of in the displaceable range, designates each inclination angle, and measures the measurement part 3 in each state. ) Is three-dimensionally measured by the laser scanner 5. The number of times of measurement of the laser scanner 5 may be changed as appropriate depending on the range in which the B-axis rotation table 54 can be displaced, the accuracy of the synthesis processing of shape data described later, and the like. By dividing into a plurality of states, that is, at least two or more states and measuring three-dimensionally in each state, measurement with reduced blind spots is possible. 6 and 7 show shape data obtained by three-dimensional measurement of the measurement unit 3 shown in FIGS. 2 and 5 as the figures. 6 and 7, the fixed structure shape data 61, the displacement structure shape data 62, and the workpiece shape data 63 are displayed according to each state at the time of measurement. In addition, since the measurement is carried out for each of the divided states, shape data exists as many as the measured number.

피계측부 형상 결정부(34)는 다음의 스텝 S2로 진행되어 레이저 스캐너(5)의 계측 결과로부터 고정 구조물의 형상 데이터를 특정한다. 피계측부 형상 결정부(34)는 외부 기억장치(33)의 구조물 형상 데이터(41)를 참조하고, 공작기계 테이블(51) 및 지지대(55)에 상당하는 구조물 형상 데이터(41)를 취득하고, 취득한 구조물 형상 데이터(41)와 삼차원 계측에 의해 얻어진 형상 데이터를 비교하고, 계측 결과의 형상 데이터로부터 그 구조물 형상 데이터(41)에 상당하는 데이터를 특정한다. 스텝 S1에서 분할한 수만큼 형상 데이터가 존재하기 때문에, 각 형상 데이터에 대해 특정한다. 고정 구조물에 대해서는 변위하지 않기 때문에, 각 형상 데이터에 대해 같은 데이터를 가지고 있고, 그 데이터에 대해 특정하게 된다. 또한, 이 특정 방법에 있어서는 주지의 화상 처리 기술을 이용할 수가 있다. 그리고 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S3에서 특정한 형상 데이터, 즉 고정 구조물 형상 데이터(61)를 삼차원 계측에 의해 얻어진 형상 데이터로부터 분리한다. 이 분리 처리에 대해서도 주지 기술을 적용할 수가 있다. 스텝 S1에서 얻어진 형상 데이터(도 6 및 도 7)로부터 분리된 원래의 형상 데이터를 도 8 및 도 9에 각각 나타낸다.The measurement unit shape determining unit 34 proceeds to the next step S2 to specify the shape data of the fixed structure from the measurement result of the laser scanner 5. The measurement unit shape determining unit 34 refers to the structure shape data 41 of the external storage device 33, and acquires the structure shape data 41 corresponding to the machine tool table 51 and the support table 55, The obtained structure shape data 41 is compared with the shape data obtained by three-dimensional measurement, and the data corresponded to the structure shape data 41 is specified from the shape data of a measurement result. Since shape data exists by the number divided | segmented in step S1, it specifies about each shape data. Since it is not displaced with respect to the fixed structure, it has the same data with respect to each shape data, and becomes specific about the data. In addition, in this specific method, a known image processing technique can be used. The measurement part shape determining unit 34 separates the shape data specified in step S3, that is, the fixed structure shape data 61 from the shape data obtained by three-dimensional measurement. The well-known technique can also be applied to this separation treatment. The original shape data separated from the shape data (Figs. 6 and 7) obtained in step S1 are shown in Figs. 8 and 9, respectively.

피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S4로 진행되어 분리 후의 형상 데이터(도 8및 도 9)를 합성한다. 분리 후의 형상 데이터는 변위 구조물 형상 데이터(62) 및 피작업물 형상 데이터(63)에 해당하기 때문에, 각 상태의 형상 데이터를 합성 처리함으로써, 형상의 특정이 가능하게 된다. 합성 처리에는 각 상태의 형상 데이터에 대해 변위 구조물 등의 기울기 등의 자세 정보를 취득하여 합성할 수가 있고, 주지의 화상 처리 기술을 이용할 수가 있다. 합성 후의 피작업물(3A) 및 변위 구조물의 형상 데이터를 도로 한 것을 도 10에 나타낸다.The measurement part shape determination part 34 advances to step S4, and synthesize | combines the shape data (FIGS. 8 and 9) after separation. Since the shape data after separation corresponds to the displacement structure shape data 62 and the workpiece shape data 63, the shape can be specified by synthesizing the shape data of each state. In the combining process, attitude information such as the inclination of the displacement structure or the like can be obtained and synthesized from the shape data of each state, and known image processing techniques can be used. Fig. 10 shows the shape data of the workpiece 3A and the displacement structure after the synthesis.

피계측부 형상 결정부(34)는 다음의 스텝 S5에서 합성 후의 형상 데이터로부터 B축 회전 테이블(54)의 형상 데이터를 특정한다. 변위 구조물 형상 데이터(62)에는 B축 회전 테이블(54)에 상당하는 B축 회전 테이블 형상 데이터(62a)와, 치구(53)에 상당하는 치구 형상 데이터(62b)가 식별되어 있지 않은 상태로 포함되어 있다. B축 회전 테이블(54)에 대해서는, 고정 구조물과 마찬가지로, 피계측부(3) 전체의 형상 데이터에 대해서 위치하고 있는 좌표를 특정할 수 있기 때문에, B축 회전 테이블(54)에 대응하는 구조물 형상 데이터(41)를 참조하고, B축 회전 테이블 형상 데이터(62a)를 특정할 수가 있다. 이 특정 방법에 있어서는 주지의 화상 처리 기술을 이용할 수가 있다. 그리고, 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S6으로 진행되어 스텝 S5에서 특정한 형상 데이터를 분리한다. 스텝 S3과 마찬가지의 처리를 실행하면 좋다. 도 11에 B축 회전 테이블 형상 데이터(62a)를 분리한 후의 형상 데이터를 나타낸다.The measurement part shape determination part 34 specifies the shape data of the B-axis rotation table 54 from the shape data after synthesis | combination in following step S5. The displacement structure shape data 62 includes the B-axis rotation table shape data 62a corresponding to the B-axis rotation table 54 and the jig shape data 62b corresponding to the jig 53 without being identified. It is. As for the B-axis rotation table 54, since the coordinates located with respect to the shape data of the whole measurement part 3 can be specified similarly to the fixed structure, the structure shape data corresponding to the B-axis rotation table 54 ( Referring to 41), the B-axis rotation table shape data 62a can be specified. In this specific method, a known image processing technique can be used. The measurement part shape determining unit 34 proceeds to step S6 to separate shape data specified in step S5. The same processing as in step S3 may be executed. 11 shows shape data after the B-axis rotation table shape data 62a is separated.

스텝 S7에서 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S6에서 분리한 후의 형상 데이터로부터 치구(53)의 형상 데이터를 특정한다. 치구(53)에 대해서는 가공하는 피작업물(3A)의 형상, 크기 등에 따라 B축 회전 테이블(54)에 대해 위치가 변동하기 때문에, 고정 구조물이나, 변위 구조물이라도 B축 회전 테이블(54)과 같이는 좌표를 특정할 수가 없고, 치구(53)의 형상 데이터를 특정할 수가 없다. 이 때문에 치구(53)의 형상 데이터의 특정에는, 일례로서 특징 추출법을 이용한다. 특징 추출법은 화상의 특징을 추출하고, 화상의 일치 또는 불일치를 판별하는 것으로서 특징의 추출에는 각종 방법이 알려져 있다. 이 특징 추출법에 대해서는 각종 주지의 방법을 적용해도 좋고, 그 외 주지의 화상 처리 기술을 적용할 수도 있다. 그리고, 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S8로 진행되어 스텝 S7에서 특정한 형상 데이터, 즉 치구 형상 데이터(62b)를 분리한다. 이 분리 처리에 대해서는 스텝 S3 및 스텝 S6에 있어서의 처리와 마찬가지라도 좋다.In step S7, the measurement part shape determination part 34 specifies the shape data of the jig 53 from the shape data after separating in step S6. Since the position of the jig 53 varies with respect to the B-axis rotation table 54 depending on the shape, size, and the like of the workpiece 3A to be processed, the B-axis rotation table 54 and the fixed structure or the displacement structure are different. Similarly, the coordinates cannot be specified and the shape data of the jig 53 cannot be specified. For this reason, the feature extraction method is used as an example for specifying the shape data of the jig 53. The feature extraction method extracts a feature of an image and determines the coincidence or inconsistency of the image. Various methods are known for feature extraction. Various well-known methods may be applied to this feature extraction method, and other well-known image processing techniques may be applied. The measurement part shape determining unit 34 proceeds to step S8 to separate shape data specified in step S7, that is, jig shape data 62b. This separation process may be the same as the process in step S3 and step S6.

다음의 스텝 S9에서 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S8에서 분리한 후에 남은 형상 데이터로부터 피작업물(3A)의 형상 데이터인 피작업물 형상 데이터(63)를 특정한다. 도 12에 치구 형상 데이터(62b)를 분리한 후의 형상 데이터를 나타낸다. 분리 후의 형상 데이터에는 피작업물(3A)의 형상 데이터에 상당하는 데이터가 남아 있으므로, 이것을 피작업물 형상 데이터(63)로서 특정한다. 이어서 스텝 S10에서 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S3, S6, S8에서 분리하고, 스텝 S9에서 특정한 각 형상 데이터를 참조하고, 피계측부(3) 전체의 형상 데이터로서 재합성한다. 이에 의해 얻어지는 피계측부(3)의 형상 데이터는 피작업물(3A)과 지지 구조물(3B), 또 지지 구조물(3B)을 구성하는 각 부재를 식별 가능한 상태가 된다. 따라서, 피작업물(3A)과 치구(53)를 포함하는 지지 구조물(3B)을 식별 가능한 상태로 형상 데이터를 얻을 수 있다. 그 후, 피계측부 형상 결정부(34)는 금회의 피계측부 식별 처리를 종료한다.In the next step S9, the measurement part shape determining unit 34 specifies the workpiece shape data 63, which is the shape data of the workpiece 3A, from the shape data remaining after separation in step S8. 12 shows shape data after the jig shape data 62b is separated. Since the data corresponding to the shape data of the workpiece 3A remain in the shape data after separation, this is identified as the workpiece shape data 63. In step S10, the measurement part shape determination part 34 isolate | separates in step S3, S6, S8, refers to each shape data specified in step S9, and recombines as shape data of the whole measurement part 3 as a whole. The shape data of the to-be-measured part 3 obtained by this will be in the state which can identify each member which comprises 3 A of workpiece | work 3 A, support structure 3B, and support structure 3B. Therefore, the shape data can be obtained in a state in which the support structure 3B including the workpiece 3A and the jig 53 can be identified. Then, the measurement part shape determination part 34 complete | finishes this measurement part identification process.

상술의 처리에 의하면, 우선, 피계측부(3)에 대해 변위하는 부재를 가지는 경우에는 그 일련의 동작 상태를 복수로 분할한 각 상태에 대해 각각 삼차원 계측한다(스텝 S1). 그리고, 구조물 형상 데이터(41)를 참조하고, 계측에 의해 얻어진 피계측부(3)의 형상 데이터로부터 고정 구조물 형상 데이터(61)의 특정, 분리를 하고(스텝 S2, 스텝 S3), 분리 후의 형상 데이터, 즉 피작업물(3A)과 변위 구조물을 포함하는 형상 데이터의 합성을 한다(스텝 S4). 합성 후의 형상 데이터에 대해서는 구조물 형상 데이터(41)를 참조하여 변위 구조물 중, 좌표를 특정할 수 있는 B축 회전 테이블(54)의 형상 데이터를 우선 특정하고(스텝 S5), 분리한다(스텝 S6). 또한, 분리 후의 형상 데이터에 대해 좌표를 특정할 수 없는 치구(53)의 형상 데이터에 대해서는 특징 추출법에 의해 치구 형상 데이터(62b)를 특정하고(스텝 S7), 분리한다(스텝 S8). 그리고, 남은 형상 데이터로부터 피작업물 형상 데이터(63)를 특정하고(스텝 S9), 스텝 S3, S6 및 S8에서 분리하고, 및 스텝 S9에서 특정한 각 형상 데이터를 재합성함(스텝 S10)으로써 피계측부(3)의 형상 데이터를 피작업물(3A)과 지지 구조물(3B)을 식별 가능한 상태로 얻을 수 있다. 레이저 스캐너(5)의 삼차원 계측에 의해 얻어지는 피계측부 형상 데이터에 대해, 구조물 형상 데이터(41)를 참조하여 적당히 분리해 나감으로써 피작업물(3A)의 형상 데이터를 얻을 수 있고, 이에 의해 피작업물(3A)과 지지 구조물(3B)을 식별 가능하게 할 수가 있다.According to the above process, first, when it has a member which displaces with respect to the to-be-measured part 3, three-dimensional measurement is respectively carried out about each state which divided | segmented the series of operation state into two or more (step S1). Then, referring to the structure shape data 41, the fixed structure shape data 61 is specified and separated from the shape data of the measurement unit 3 obtained by measurement (step S2, step S3), and the shape data after separation. That is, the shape data including the workpiece 3A and the displacement structure are synthesized (step S4). Regarding the shape data after the synthesis, the shape data of the B-axis rotation table 54 whose coordinates can be specified among the displacement structures with reference to the structure shape data 41 is first identified (step S5) and separated (step S6). . For the shape data of the jig 53 where coordinates cannot be specified with respect to the shape data after separation, the jig shape data 62b is specified (step S7) and separated by the feature extraction method (step S8). Then, the workpiece shape data 63 is identified from the remaining shape data (step S9), separated in steps S3, S6, and S8, and recombined for each shape data specified in step S9 (step S10). The shape data of the measurement part 3 can obtain the workpiece | work 3A and the support structure 3B in the state which can be distinguished. The shape data of the workpiece 3A can be obtained by appropriately separating the measured part shape data obtained by the three-dimensional measurement of the laser scanner 5 with reference to the structure shape data 41, whereby The water 3A and the support structure 3B can be identified.

이상의 형태에 있어서, 공구 충돌방지 장치(10)의 제어부(31)가 피계측부 형상 결정부(34)에 스텝 S2~스텝 S9를 실행시킴으로써 형상 결정 수단으로서 기능하고, 특히 피계측부 형상 결정부(34) 중에서 구조물 특정부(36)에 스텝 S2, 스텝 S5 및 스텝 S7을 실행시킴으로써 구조물 특정 수단으로서, 구조물 분리부(37)에 스텝 S3, 스텝 S6 및 스텝 S8을 실행시킴으로써 구조물 분리 수단으로서, 변위 구조물 형상 결정부(38)에 스텝 S4를 실행시킴으로써 변위 구조물 형상 결정 수단으로서, 피작업물 형상 특정부(39)에 스텝 S9를 실행시킴으로써 피작업물 형상 특정 수단으로서, 피계측부 형상 합성부(40)에 스텝 S10을 실행시킴으로써 피계측부 형상 합성 수단으로서 각각 기능한다.In the above aspect, the control part 31 of the tool collision prevention apparatus 10 functions as shape determination means by performing step S2-step S9 to the to-be-measured part shape determination part 34, In particular, the to-be-measured shape shape determination part 34 ) As a structure specifying means by executing step S2, step S5 and step S7 on the structure specifying portion 36 as a structure specifying means, by performing step S3, step S6 and step S8 on the structure separating portion 37 as a structure separating means. By performing step S4 on the shape determining unit 38 as the displacement structure shape determining means, and by executing the step S9 on the workpiece shape specifying unit 39 as the workpiece shape specifying means, the measurement unit shape combining unit 40 By performing step S10, the respective functions as measurement unit shape synthesizing means.

본 발명은 상술한 형태에 한정되는 일 없이, 여러 가지의 형태에 의해 실시할 수가 있다. 예를 들면, 본 형태에서는 공작기계(1)에 대해 5축 가공기로서 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 3축 가공기 등의 다축 가공기에도 적용이 가능하다. 또, 본 형태에서는 회전축이 BC축인 5축 가공기로 설명했지만 이에 한정되지 않고, 예를 들면 AC축이나 AB축 등 다른 조합의 회전축이 채용된 5축 가공기에도 적용이 가능하다. 어느 1축의 둘레로 회전하는 4축 가공기와 같은 장치나 그 외의 각종 주지의 다축 가공기에 대해서도 적용 가능하다. 구조물 특정부(36)가 특징 추출법을 이용하여 위치 좌표를 인식할 수 없는 지지 구조물(3B)을 특정하는 경우에, 변위 구조물에 상당하는 데이터의 합성(스텝 S4) 후에 위치 좌표를 인식할 수 없는 지지 구조물(3B)에 대해 특정(스텝 S7)하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 고정 구조물의 특정, 분리 후에 스텝 S7의 처리를 실행해도 좋다. 피계측부(3)의 구조에 따라 적당한 변경이 가능하다. 또, 스텝 S2, S5 및 S7에서 각 형상 데이터를 특정하고 있지만, 피계측부(3)의 지지 구조물(3B)의 구성에 의해 적당히 변경해도 좋다. 예를 들면, 지지 구조물(3B)에 변위 구조물을 포함하지 않는 경우에는 스텝 S4~S6을 생략해도 좋다. 이 경우에는 레이저 스캐너(5)에 의한 계측을 1회로 해도 좋다. 또, 지지 구조물(3B)에 변위 구조물을 포함하는 경우라도 레이저 스캐너(5)에 의한 계측을 1회로 해도 좋다. 예를 들면, 1회의 계측에서도 변위 구조물이 특정 가능한 경우에는 계측을 1회로 해도 좋다. 순서를 간략화함으로써 작업자의 부담경감이나 계측 등에 걸리는 시간의 단축을 도모할 수가 있다.This invention can be implemented with various aspects, without being limited to the form mentioned above. For example, although the machine tool 1 was demonstrated as a 5-axis machine in this form, it is not limited to this. For example, it is applicable to multi-axis processing machines, such as a three-axis processing machine. In the present embodiment, the rotary shaft has been described as a five-axis machine with a BC axis. However, the present invention is not limited thereto. For example, the rotary axis may be applied to a five-axis machine in which other combinations of rotary axes such as an AC axis and an AB axis are employed. The present invention can also be applied to a device such as a four-axis machine that rotates around any one axis or to various other well-known multi-axis machines. In the case where the structure specifying unit 36 specifies the supporting structure 3B which cannot recognize the position coordinate by using the feature extraction method, the position coordinate cannot be recognized after the synthesis of the data corresponding to the displacement structure (step S4). Although the support structure 3B is specified (step S7), it is not limited to this, You may perform the process of step S7 after specification and removal of a fixed structure. According to the structure of the measurement part 3, a suitable change is possible. In addition, although each shape data is specified in step S2, S5, and S7, you may change suitably by the structure of the support structure 3B of the to-be-measured part 3, and. For example, when the displacement structure is not included in the support structure 3B, steps S4 to S6 may be omitted. In this case, the measurement by the laser scanner 5 may be performed once. Moreover, even when the displacement structure is included in the support structure 3B, the measurement by the laser scanner 5 may be performed once. For example, in one measurement, when the displacement structure can be specified, the measurement may be performed once. By simplifying the procedure, it is possible to shorten the time taken for reducing the burden on the operator, measurement, and the like.

본 형태에서는 스텝 S10에서 피계측부 형상 결정부(34)는 스텝 S3, S6, S8 및 S9에서 분리하고, 특정한 각 형상 데이터를 참조하고, 피계측부(3) 전체의 형상 데이터로서 재합성한다고 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 분리한 각 형상 데이터 대신에 구조물 형상 데이터(41)를 이용하여 피계측부(3) 전체의 형상 데이터를 재합성해도 좋다. 레이저 스캐너(5)로 계측한 실제의 데이터를 각 스텝 S2, S5, S7에서 특정된 개개의 구조물 형상 데이터(41)로 치환하여 피계측부(3) 전체의 형상 데이터를 재합성하므로 데이터의 정밀도가 높아진다. 이러한 형태는 구조물 형상 데이터(41)로서 CAD 데이터를 이용하고 있는 경우에 유용하다. 또, 지지 구조물(3B)의 각 형상을 예를 들면 직사각형 형상이나 구(球) 형상 등으로 간이화한 구조의 간이 구조물 데이터를 작성하고, 이 간이 구조물 데이터를 구조물 형상 데이터(41)로서 이용하여도 좋다. CAD 데이터보다 간이화된 데이터이므로 데이터 작성이 용이하고 작업자의 부담을 경감하면서 지지 구조물(3B)에의 잘못된 절삭을 방지할 수 있다.In this embodiment, the measurement part shape determining unit 34 separates in step S3, S6, S8, and S9 in step S10, refers to the specific shape data, and recombines as shape data of the entire measurement part 3. It is not limited to this. For example, in place of the separated shape data, the shape data of the entire measurement portion 3 may be resynthesized using the structure shape data 41. Since the actual data measured by the laser scanner 5 is replaced with the individual structure shape data 41 specified in each of steps S2, S5, and S7, the shape data of the entire measurement part 3 is resynthesized, so that the accuracy of the data is improved. Increases. This form is useful when CAD data is used as the structure shape data 41. Moreover, the simple structure data of the structure which simplified each shape of the support structure 3B to rectangular shape, a sphere shape, etc., for example, is created, and this simple structure data is used as the structure shape data 41, too. good. Since the data is simpler than the CAD data, it is easy to create data and can reduce erroneous cutting to the supporting structure 3B while reducing the burden on the operator.

본 형태의 스텝 S9에 있어서 분리한 후의 형상 데이터를 피작업물 형상 데이터(63)로서 특정했지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 S9에 있어서 남은 형상 데이터에 피작업물(3A)에 상당하는 데이터 이외의 데이터를 포함하고 있는 경우에도 불필요한 데이터에 대해서는 제거하고 피작업물(3A)에 상당하는 데이타를 취하여 피작업물 형상 데이터(63)로서 특정해도 좋다.The shape data after separation in step S9 of this embodiment is specified as the workpiece shape data 63, but the present invention is not limited thereto. For example, even if the shape data remaining in step S9 contains data other than the data corresponding to the workpiece 3A, unnecessary data is removed and data corresponding to the workpiece 3A is taken to avoid the data. You may specify as the workpiece | work shape data 63. FIG.

Claims (7)

공작기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물과, 미리 형상이 특정되고, 그 형상에 관한 구조물 형상 데이터를 가지는 특정 구조물을 포함하는 피계측부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피계측부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌방지 시스템으로서,
상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 수단과,
상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피계측부의 형상을 결정하는 형상 결정 수단을 구비하고,
상기 형상 결정 수단에는,
상기 계측 수단에서 계측된 상기 피계측부의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하는 구조물 특정 수단과,
상기 구조물 특정 수단에서 특정한 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하는 구조물 분리 수단이 설치되어 있는 공구 충돌방지 시스템.Three-dimensional measurement of a workpiece including a workpiece to be processed by a tool of a machine tool and a specific structure having a shape specified in advance and having structure shape data relating to the shape in advance, and based on the measurement result, the tool And a tool collision avoidance system for making a collision determination of whether or not the measured portion collides with each other.
Measuring means for three-dimensionally measuring the shape of the measured part;
It is provided with shape determination means which determines the shape of the said measured part based on the measurement result of the said measurement means,
In the shape determining means,
Structure specifying means for comparing measured unit shape data regarding the shape of the measured unit measured by the measuring unit with the structure shape data, and specifying data corresponding to the specific structure from the measured unit shape data;
And a structure separating means for separating data specified by the structure specifying means from the measured shape data. 제1항에 있어서,
상기 계측 수단은, 상기 특정 구조물의 적어도 일부가 변위하는 경우에, 그 변위 가능한 범위에 있어서 상기 특정 구조물의 일련의 동작 상태를 복수로 분할하여, 분할한 각 상태에 대해 상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하고,
상기 구조물 특정 수단은, 상기 계측 수단에서 계측된 상기 각 상태의 상기 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하는 공구 충돌방지 시스템.The method of claim 1,
When at least a part of the specific structure is displaced, the measuring means divides a series of operating states of the specific structure into a plurality in a range where the displacement is possible, and three-dimensional shape of the measured part with respect to each divided state. To measure,
The structure specifying means compares the measured part shape data of each state measured by the measuring means with the structure shape data, and specifies a data corresponding to the specific structure from the measured part shape data. . 제2항에 있어서,
상기 특정 구조물이, 변위하지 않는 고정 구조물과 변위하는 변위 구조물을 가지는 경우에,
상기 구조물 특정 수단은, 상기 피계측부 형상 데이터와 상기 고정 구조물의 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 고정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하고,
상기 구조물 분리 수단은, 상기 고정 구조물에 상당하는 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하고,
상기 형상 결정 수단에는,
상기 구조물 분리 수단에 의해 분리된 상기 각 상태에 있어서의 나머지의 데이터에 기초하여 상기 변위 구조물의 형상에 관한 데이터를 합성하여 상기 변위 구조물의 형상을 결정하는 변위 구조물 형상 결정 수단이 더 설치되어 있는 공구 충돌방지 시스템.The method of claim 2,
In the case where the particular structure has a fixed structure that does not displace and a displacement structure that displaces,
The structure specifying means compares the measured shape data with the structure shape data of the fixed structure, and specifies data corresponding to the fixed structure from the measured shape data.
The structure separating means separates the data corresponding to the fixed structure from the measured shape data.
In the shape determining means,
A tool further provided with displacement structure shape determining means for synthesizing data relating to the shape of the displacement structure on the basis of the remaining data in the respective states separated by the structure separation means to determine the shape of the displacement structure. Collision Avoidance System. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형상 결정 수단에는,
상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 구조물 분리 수단에 의해 분리된 나머지의 데이터를 상기 피작업물의 형상에 관한 피작업물 형상 데이터로서 특정하는 피작업물 형상 특정 수단이 설치되어 있는 공구 충돌방지 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the shape determining means,
And a workpiece shape specifying means for specifying the remaining data separated by the structure separating means from the measured portion shape data as the workpiece shape data relating to the shape of the workpiece. 제4항에 있어서,
상기 형상 결정 수단에는,
상기 피작업물 형상 데이터와 상기 구조물 특정 수단에서 특정한 특정 구조물의 데이터에 기초하여, 상기 피작업물과 상기 특정 구조물을 식별 가능하게 상기 피계측부의 형상을 재합성하는 피계측부 형상 합성 수단이 더 설치되어 있는 충돌방지 시스템.5. The method of claim 4,
In the shape determining means,
Based on the workpiece shape data and the data of the specific structure specified by the structure specifying means, the measurement unit shape synthesizing means for resynthesizing the shape of the measured unit so that the workpiece and the specific structure can be distinguished is further provided. Collision avoidance system. 제5항에 있어서,
상기 피계측부 형상 합성 수단은, 상기 구조물 특정 수단에 의해 특정된 특정 구조물의 데이터에 대응하는 구조물 형상 데이터를 이용하여 상기 피계측부의 형상을 재합성하는 공구 충돌방지 시스템.The method of claim 5,
And said measured part shape synthesizing means recombines the shape of said measured part using structure shape data corresponding to data of a specific structure specified by said structure specifying means. 공작기계의 공구에 의해 가공되는 피작업물과, 미리 형상이 특정되고, 그 형상에 관한 구조물 형상 데이터를 가지는 특정 구조물을 포함하는 피계측부를 미리 삼차원 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 상기 공구와 상기 피계측부가 충돌하는지 아닌지의 충돌 판정을 하는 공구 충돌방지 방법으로서,
상기 피계측부의 형상을 삼차원 계측하는 계측 공정과,
상기 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 상기 피계측부의 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하고,
상기 형상 결정 공정에는,
상기 계측 수단에서 계측된 상기 피계측부의 형상에 관한 피계측부 형상 데이터와 상기 구조물 형상 데이터를 비교하고, 상기 피계측부 형상 데이터로부터 상기 특정 구조물에 상당하는 데이터를 특정하는 구조물 특정 공정과,
상기 구조물 특정 수단에서 특정한 데이터를 상기 피계측부 형상 데이터로부터 분리하는 구조물 분리 공정이 마련되어 있는 공구 충돌방지 방법.Three-dimensional measurement of a workpiece including a workpiece to be processed by a tool of a machine tool and a specific structure having a shape specified in advance and having structure shape data relating to the shape in advance, and based on the measurement result, the tool And a tool collision prevention method for making a collision determination of whether or not the measured portion collides with each other.
A measurement step of measuring the shape of the measurement part three-dimensionally,
And a shape determination step of determining the shape of the measurement part based on the measurement result of the measurement means,
In the shape determination step,
A structure specifying step of comparing measured unit shape data about the shape of the measured unit measured by the measuring unit with the structure shape data, and specifying data corresponding to the specific structure from the measured unit shape data;
And a structure separation process for separating data specified by the structure specifying means from the measured shape data.
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