KR20220157826A - the method for successively efficiently processing the cut sub-process of the multi-phase of the improvement processing using the image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 센서를 이용한 개선 가공의 복수 단계의 절단 부공정을 연속하여 효율적으로 가공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for continuously and efficiently processing a multi-step sub-cutting process of improvement processing using an image sensor.
일반적으로는, 플라즈마 절단 토치, 레이저 절단 토치, 가스 절단 토치 또는 그 밖의 절단 공구를 사용하여 모재로부터 제품을 잘라내기 위한 자동 절단 장치에 관한 것으로이다.Generally, it relates to automatic cutting devices for cutting products from base materials using plasma cutting torches, laser cutting torches, gas cutting torches or other cutting tools.
플라즈마 절단, 레이저 절단, 가스 절단 또는 그 밖의 절단 방법에 의해서 잘라내는 제품 중에는, 나중에 행해 지게 되는 용접의 품질을 향상시키기 위해서 또는 그 밖의 목적에서, 그 제품의 외주의 절단면에 개선 가공 또는 모따기 가공 (이하, 양자를 「개선 가공」이라고 총칭한다) 을 형성할 것이 요구되는 경우가 적지 않다.Among products cut by plasma cutting, laser cutting, gas cutting, or other cutting methods, improvement processing or chamfering processing on the cut surface of the outer circumference of the product to improve the quality of welding to be performed later or for other purposes ( Hereinafter, both are collectively referred to as "improvement processing") in many cases where it is required to form.
예를 들어, 건설기계의 바디나 프레임의 부품으로서 사용되는 제품의 경우, 그 7 할 정도의 제품에 개선 가공이 요구된다. 개선 가공은 가공면의 형상에 의해 많은 종류로 나누어지는데, 그 중 몇몇 종류의 개선 가공에 따르면, 개선 가공된 면은, 제품의 주 표면에 대한 각도가 상이한 2 개의 절단면의 조합으로 구성된다.For example, in the case of products used as parts of the body or frame of a construction machine, improvement processing is required for about 70% of the products. Improvement processing is divided into many types according to the shape of the processing surface, and according to some types of improvement processing among them, the improvement processing surface is composed of a combination of two cut surfaces having different angles with respect to the main surface of the product.
이러한 종류의 개선 가공은, 2 개의 절단면을 각각 형성하기 위한 2 단계의 절단 부공정에 의해서 실시된다.This kind of refinement is performed by a two-step sub-cutting process to form two cut surfaces, respectively.
최초 단계의 절단 부공정에서는, 모재의 주 표면에 대하여 예를 들어 수직인 방향에서 모재에 대한 절단이 이루어져, 그 모재로부터 제품이 잘려나간다. 2 번째 단계의 절단 부공정에서는, 잘라낸 제품의 외형에 대하 여, 제품의 주 표면에 대하여 예를 들어 비스듬한 방향으로 경사 절단 (bevel cut) 이 이루어져, 그 외형 가장 자리의 일부가 절단 제거된다.In the first step of the sub-cutting process, the base material is cut in a direction, for example, perpendicular to the main surface of the base material, and the product is cut out from the base material. In the sub-cutting step of the second step, a bevel cut is made on the outer contour of the cut product, for example in an oblique direction, with respect to the main surface of the product, and a part of the outer edge is cut off.
개선 가공에 관해서, 미국 특허 제6,326,588호 (특허 문헌 1) 및 일본국 공개특허공보 평11-57999호 (특허 문헌 2) 에 기재된 발명이 알려져 있다.Regarding improvement processing, inventions described in US Patent No. 6,326,588 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-57999 (Patent Document 2) are known.
미국 특허 제6,326,588호에는, 개선 가공을 위한 2 단계의 절단을 실시하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법 은, 우선, 레이저 빔에 의해 모재를 수직으로 절단하여 제품을 잘라내고, 그 후, 제품만을 남기고 스크랩을 제거하고, 그 후에 제품의 외형 위치를 검출하여, 검출된 외형 위치를 레이저 제어 유닛에 제공하며, 마지막으로, 기울인 레이저 빔을 사용하여 제품의 외연을 비스듬하게 절단한다.US Patent No. 6,326,588 discloses a method of performing a two-step cutting for improvement machining. This method first cuts the base material vertically with a laser beam to cut out the product, then removes the scraps leaving only the product, then detects the outer position of the product, and transfers the detected outer position to the laser control unit Finally, the outer edge of the product is obliquely cut using an inclined laser beam.
일본국 공개특허공보 평11-57999호에는, 다음과 같은 개선 절단 장치가 개시되어 있다. 즉, 이 개선 절단 장치는, 미리 잘라낸 제품을 수취하여 이것을 소정 위치에 놓고, 그 제품 외형의 복수 지점의 위치를 레이저 센서 등을 사용하여 검출한다. 검출된 외형의 복수 지점의 위치에 기초하여, 그 제품의 외형선을 직선, 원, 원호 등의 결합으로서 완전하게 정의된 기하학형상 데이터가 생성된다. 그 기하학형상 데이터를 사용하여, 제품의 외형이 임의의 경사 각도로 절단된다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-57999 discloses the following improved cutting device. That is, this improved cutting device receives a pre-cut product, places it at a predetermined position, and detects the positions of a plurality of points on the outer shape of the product using a laser sensor or the like. Based on the positions of the plural points of the detected outline, geometric shape data that completely defines the outline of the product as a combination of straight lines, circles, arcs, etc. is generated. Using the geometry data, the outline of the product is cut at an arbitrary inclination angle.
또한, 개선 가공에 직접 관련되는 것은 아니지만, 일본국 공개특허공보 2003-251464호 (특허 문헌 3) 에는, 모재로부터 제품을 잘라낼 때의 절단 위치를 정확하게 하기 위한 방법이 개시되어 있다. 여기에는, 2 종류의 방법이 개시되어 있다. 제 1 방법은, 모재를 카메라로 촬영하고, 촬영된 화상으로부터 모재의 윤곽선 좌표를 산출하여, 산출된 모재의 윤곽선 내의 절단 가능한 영역 내에 제품 도형을 네스팅한다. 제 2 방법은, 모재의 크기나 형상과 절단할 도형의 크기나 형상의 데이터를 미리 기억시켜 두고, 모재의 여러 지점을 카메라로 촬영하여 각 촬영 지점에서의 모재의 윤곽선을 계산하고, 그 윤곽선과 미리 기억되어 있는 모재의 데이터를 비교하여 양 데이터의 위치 어긋남을 맞춘 후, 그 다음에 제품을 잘라낸다.Further, although not directly related to improvement processing, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-251464 (Patent Document 3) discloses a method for making the cutting position accurate when cutting out a product from a base material. Two types of methods are disclosed here. In the first method, a base material is photographed with a camera, contour coordinates of the base material are calculated from the photographed image, and a product figure is nested within a cutable region within the calculated contour of the base material. In the second method, the data of the size or shape of the base material and the size or shape of the figure to be cut are stored in advance, and various points of the base material are photographed with a camera to calculate the outline of the base material at each shooting point, and the outline and After comparing the data of the base material stored in advance and adjusting the positional displacement of both data, the product is then cut out.
개선 가공의 작업 능률을 향상시키기 위해, 절단 위치를 수치 제어 (NC) 에 의해 자동 제어할 수 있는 1 대의 절단 장치를 사용하여 상기 서술한 2 이상의 단계를 갖는 절단 부공정을 연속해서 자동적으로 실시할 수 있도록 하는 것이 요망된다. 그러나, 최초 단계의 절단 부공정에서는 NC의 성능이 반영된 고정밀도의 가공을 실시할 수 있지만, 2 번째 이후의 단계의 절단 부공정에 있어서 절단 정밀도가 악화된다는 문제가 있다. 그 이유는, 최초 단계에서 제품이 모재로부터 잘려나갔을 때, 모재로부터 지지를 받지 못하게 된 제품이 움직여, 제품의 절단 장치에 대한 상대 위치가 원래 위치로부터 약간 어긋나버리기 때문이다.In order to improve the working efficiency of the improvement process, the sub-cutting process having the above two or more steps is continuously and automatically performed using one cutting device capable of automatically controlling the cutting position by numerical control (NC). It is desired to be able to However, in the sub-cutting process of the first stage, high-precision machining can be performed in which the performance of the NC is reflected, but there is a problem that the cutting precision deteriorates in the sub-cutting process of the second and subsequent stages. The reason for this is that, when the product is cut from the base material in the initial stage, the product that is not supported by the base material moves, and the position of the product relative to the cutting device is slightly displaced from the original position.
미국 특허 제6,326,588호 및 일본국 공개특허공보 평11-57999호는, 제품의 외형 위치의 센싱을 실시하여, 센싱 결과로부터 제품의 외형선을 산출한다는 방법을 제공하고 있다.U.S. Patent No. 6,326,588 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-57999 provide a method of sensing the outer position of a product and calculating the outer line of the product from the sensing result.
그러나, 제품의 외형선을 정확히 산출하기 위해서는, 제품의 외형선 상의 많은 점의 위치를 센싱할 필요가 있다. 그리고, 그들 검출 결과로부터 제품의 외형을 완전히 정의한 기하학형상 데이터를 산출하기 위해서 대량의 계산 처리를 실시해야 한다. 또한, 제품의 외형의 위치를 검출할 때, 미국 특허 제6,326,588호와 같이 제품 이외의 스크랩을 사전에 제거하거나, 또는, 일본국 공개특허공보 평11-57999호와 같이 제품만을 꺼내어 절단 장치에 세팅할 필요가 있다. 이러한 필요를 위해서, 상당히 긴 대기 시간이 최초 단계의 절단 부공정과 다음 단계의 절단 부공정 사이에 개입되지 않을 수 없고, 따라서, 이 2 단계의 절단 부공정을 연속해서 효율 적으로 진행시키기가 어렵다.However, in order to accurately calculate the outline of the product, it is necessary to sense the positions of many points on the outline of the product. Then, a large amount of calculation processing must be performed in order to calculate the geometric shape data that completely defines the outer shape of the product from these detection results. In addition, when detecting the position of the outer shape of a product, scraps other than the product are removed in advance, as in US Patent No. 6,326,588, or only the product is taken out and set in a cutting device, as in Japanese Patent Laid-Open No. 11-57999. Needs to be. For this need, a considerably long waiting time must be intervened between the cutting subprocess of the first stage and the subcutting subprocess of the next stage, and therefore, it is difficult to efficiently proceed these two subcutting steps continuously. .
본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 개선 가공의 복수 단계의 절단 부공정을 연속하여 효율적으로 가공하는 방법은 모재가 놓이기 위한 스테이지와 절단 공구와 촬상 영역을 갖는 이미지 센서와 상기 스테이지에 대하여 상기 절단 공구를 이동시키며, 상기 절단 공구의 각도를 변화시키며, 또한, 상기 이미지 센서의 상기 촬영 영역을 이동시키기 위한 공구 이동 기구와 NC 프로그램에 따라서, 상기 절단 공구, 상기 이미지 센서 및 상기 공구 이동 기구 각각의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 컨트 롤러는, 상기 NC 프로그램에 따라서, 상기 스테이지 상에 놓인 상기 모재를 상기 절단 공구에 의해 절단하여 제품을 잘라내는 제 1 절단 부공정을 실행하도록 제어를 행하는 제 1 절단 부공정 제어 수단과 상기 제 1 절단 부공정이 실행된 후, 상기 스테이지 상의 상기 잘라낸 제품의 2 개 이상의 특이점의 상기 NC 프로그램에 의해 정의되는 정규 위치를 포함한 1 개 이상의 영역에 상기 이미지 센서의 촬상 영역을 설정하고, 그리고, 상기 이미지 센서로부터 상기 1 개 이상의 영역의 화상을 취득하도록 제어를 행하는 촬상 제어 수단과 상기 이미지 센서로부터 취득된 상기 1 개 이상의 영역의 상기 화상을 해석하여, 상기 스테이지 상의 상기 잘라낸 제품의 상기 2 개 이상의 특이점의 실제 위치를 검출하는 특이점 검출 수단과 상기 특이점의 상기 검출된 실제 위치에 따라서, 상기 스테이지 상의 상기 잘라낸 제품의 실제 위치에 적합하도록 상기 NC 프로그램을 수정하는 프로그램 수정 수단과 상기 수정된 NC 프로그램에 따라서, 상기 스테이지 상의 상기 잘라낸 제품에 대하여 상기 절단 공구에 의해 추가 절단을 실시하는 제 2 절단 부공정을 실행하도록 제어하는 제 2 절단 부공정 제어 수단을 갖는다.According to the present invention, a method for continuously and efficiently processing multiple steps of sub-cutting process of improved machining using an image sensor includes a stage for placing a base material, a cutting tool, and an image sensor having an imaging area, and the cutting tool for the stage. The cutting tool, the image sensor, and the tool moving mechanism respectively operate according to the NC program and the tool moving mechanism for moving the cutting tool, changing the angle of the cutting tool, and moving the imaging area of the image sensor. Equipped with a controller to control. The controller includes first cutting sub-process control means for performing control to execute a first sub-process of cutting in which the base material placed on the stage is cut by the cutting tool to cut out a product according to the NC program; After the first cutting subprocess is executed, setting the imaging area of the image sensor to one or more areas including regular positions defined by the NC program of two or more singular points of the cut product on the stage, and image pickup control means for performing control to acquire images of the one or more regions from the image sensor, and analyzing the images of the one or more regions acquired from the image sensor to obtain the two or more elements of the cut-out product on the stage; Singular point detecting means for detecting the actual position of the singular point, and program correcting means for modifying the NC program to conform to the actual position of the cut product on the stage according to the detected actual position of the singular point, and the corrected NC program Accordingly, it has second cutting sub-process control means for controlling to execute a second sub-cutting process of performing additional cutting by the cutting tool on the cut-out product on the stage.
본 발명에 의하면, 절단 위치를 수치 제어 (NC) 에 의해 자동 제어할 수 있는 1 대의 절단 장치를 사용하여, 개선 가공을 위한 2 이상의 단계를 갖는 절단 부공정을 연속적으로 실시할 수 있다.According to the present invention, using a single cutting device capable of automatically controlling the cutting position by numerical control (NC), it is possible to continuously perform a sub-cutting step having two or more steps for improving processing.
도 1 은 플라즈마 절단 장치에 적용된 본 발명의 제 1 실시형태의 전체적인 구성을 나타내는 사시도.
도 2 는 제 1 실시형태에 있어서의 플라즈마 토치를 기울이기 위한 틸터의 사시도.
도 3 은 제 1 실시형태에 있어서의 메인 컨트롤러 (32) 의 교정을 나타내는 블록선도.
도 4A 내지 도 4D 는 상이한 종류의 개선 가공을 설명하기 위한 절단면의 단면도.
도 5 는 복수 단계의 절단 부공정으로 구성되는 개선 가공의 절단 공정의 제어의 흐름을 나타내는 도면.
도 6 은 잘라낸 제품 (34) 의 위치를 검출하여 그 위치 어긋남을 파악하는 제어를 설명하기 위한 제품 (34) 의평면도.
도 7A 는, 패턴 매칭 방법에 의해 특이점을 서치하기 위한 패턴예를 나타내는 도면이고, 도 7B 는, 화상 내의 제품의 도형과 패턴의 매치가 성립하였을 때의 예를 나타내는 도면.
도 8 은 가공 제어 데이터의 캘리브레이션을 설명하기 위한 모재 (14) 의 평면도.
도 9 는 동(同) 캘리브레이션 제어의 플로우차트.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 플라즈마 절단 장치에 있어서의 이미지 센서와 램프의 배치를 나타 내는 사시도.
도 11A 는, 제 2 실시형태에 있어서 특이점의 자동 검출이 행해지고 있을 때의 콘솔의 예를 나타내는 도면이고, 도 11B 는, 특이점의 수동 검출이 행해지고 있을 때의 콘솔의 예를 나타내는 도면.
도 12 는 제 2 실시형태에 있어서 특이점을 검출하는 제어의 흐름을 나타내는 도면.
도 13 은 제 2 실시형태에 있어서 모재의 원점 좌표와 자세를 검출하는 제어의 흐름을 나타내는 도면.1 is a perspective view showing the overall configuration of a first embodiment of the present invention applied to a plasma cutting device.
Fig. 2 is a perspective view of a tilter for tilting the plasma torch in the first embodiment;
Fig. 3 is a block diagram showing calibration of the
4A to 4D are cross-sectional views of cut surfaces for explaining different types of improvement processing.
Fig. 5 is a diagram showing the flow of control of a cutting process of improvement processing composed of a plurality of steps of sub-cutting process.
Fig. 6 is a plan view of the
Fig. 7A is a diagram showing an example of a pattern for searching for a singularity by a pattern matching method, and Fig. 7B is a diagram showing an example when a figure of a product in an image and a pattern are matched.
Fig. 8 is a plan view of the
Fig. 9 is a flowchart of the same calibration control;
Fig. 10 is a perspective view showing the arrangement of an image sensor and a lamp in a plasma cutting device according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 11A is a diagram showing an example of a console when a singularity is automatically detected in the second embodiment, and Fig. 11B is a diagram showing an example of a console when a singularity is manually detected.
Fig. 12 is a diagram showing the flow of control for detecting a singular point in the second embodiment;
Fig. 13 is a diagram showing the flow of control for detecting the origin coordinates and posture of a base material in the second embodiment.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 전체적인 구성을 나타낸다.1 shows the overall configuration of a first embodiment of the present invention.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 플라즈마 절단 장치 (10) 는, 바닥 위에 설치된 대략 직육면체형의 테이블 (12) 을 갖고, 이 테이블 (12) 의 상면 위에 모재 (14) (전형적으로는 강판) 가탑재되게 된다. 모재 (14) 에 대한 절단 위치를 제어하기 위해서, 테이블 (12) 의 평면형상의 장변과 단변 방향에 각각 X 축과 Y 축을 갖고, 또한, 테이블 (12) 의 상면에 직교하는 방향 (높이 방향) 에 Z 축을 갖는 직교 좌표계가 논리적으로 정의된다. 테이블 (12) 의 옆에 X 축에 평행하게 X 궤도 (16) 가 설치되고, X 궤도 (16) 상에 대차 (臺車) (18) 가 탑재되어 있으며, 대차 (18) 는 X 축 방향으로 왕복 이동할 수 있다.As shown in Fig. 1, the
대차 (18) 로부터 테이블 (12) 의 상방으로, Y 축과 평행하게 Y 궤도 들보 (20) 가 연장되어 나와 있고, Y 궤도 들보 (20) 에 캐리지 (22) 가 장착되며, 캐리지 (22) 는 Y 축 방향으로 왕복 이동할 수 있다. 캐리지 (22) 에 엘리베이터 (24) 가 장착되고, 엘리베이터 (24) 에 틸터 (26) 가 장착되며, 엘리베이터 (24) 는 틸터 (26) 를 Z 축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 틸터 (26) 에, 절단 공구로서의 플라즈마 토치 (28) 가 장착되어 있다. 틸터 (26) 는, 개선 가공에 필요한 소정의 각도 범위에서 플라즈마 토치 (28) 를 기울이는 (플라즈마토치 (28) 의 방향을 바꾸는) 것이 가능하다.A Y
틸터 (26) 는, 도 2 에 나타나 있는 바와 같이, 엘리베이터 (24) 에 장착되어 Z 축 방향으로 승강이 가능한 브래킷 (40) 을 갖고, 이 브래킷 (40) 에 Z 축에 평행하게 주회전 샤프트 (42) 가 장착되어 있으며, 주회전 샤프트 (42) 는 Z 축에 평행한 B 축을 중심으로 일정 각도 범위에서 회전 운동이 자유롭다. 또, 주회전 샤프트 (42) 에, Z 축에 평행하게 하방으로 연장된 2 개의 아암 (44, 44) 이 고정되고, 아암 (44, 44) 의 하단부에 부회전 샤프트 (46) 를 사이에 두고 플라즈마 토치 (28) 가 장착되어 있으며, 플라즈마 토치 (28) 는, 아암 (44, 44) 에 대하여 B 축에 수직인 C 축을 중심으로 일정 각도 범위에서 회전 운동이 자유롭다. 브래킷 (40) 에장착된 모터 유닛 (48) 으로부터 동력에 의해, 주회전 샤프트 (42) 의 회전과 부회전 샤프트 (46) 의 회전이 독립적으로 실시된다.As shown in FIG. 2, the
다시 도 1 을 참조하여, 엘리베이터 (24) 에는, 추가로, 스테이지 (12) 상의 모재 (14) 의 표면의 2 차원 이미 지를 센싱하기 위한 이미지 센서 (30) 가 장착되어 있고, 이미지 센서 (30) 는 틸터 (26) (플라즈마 토치 (28)) 와 함께 Z 축 방향으로 승강이 가능하다. 이미지 센서 (30) 로는, 예를 들어, CCD 등을 사용한 에어리어 촬상 소자를 내장하는 이미지 센서 (정지화 (靜止畵) 카메라 또는 동화 (動畵) 카메라), 또는, 플랫 베이스형 이미지 스캐너 등에서 사용되고 있는 리니어 촬상 소자로 촬영 범위를 주사하도록 구성된 것, 적외선 이미지를 촬영하는 것 등, 여러 가지 구조의 것을 채용할 수 있지만, 이 실시형태에서는, 일례로서 CCD 등을 사용한 디지털 동화 카메라가 사용된다. 또, 이미지 센서 (30) 는, 엘리베이터 (24) 가 아니라 캐리지 (22) 에 장착해도 된다. 어떻든 간에, 이미지 센서 (30) 는 틸터 (26) (플라즈마 토치 (28)) 와 함께 X 축과 Y 축의 방향으로 이동할 수 있고, 이미지 센서 (30) 와 틸터 (26) (플라즈마 토치 (28) 의 기본적인 장착 위치) 의 XY 평면에서의 위치 관계는 일정하다. 이미지 센서 (30) 의 시야는 Z 축과 평행하고 테이블 (12) 로 (하방으로) 향하고 있으며, 이미지 센서 (30) 의 결상 광학계는 테이블 (12) 상의 모재 (14) 의 주 표면 (상면) 의 이미지를 이미지 센서 (30) 의 수광면에 결상할 수 있도록 조정되고 있고, 따라서, 모재 (14) 의 주 표면의 어떠한 사이즈의 영역 (이하, 촬상 영역이라고 한다) 을 촬영할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the
상기 서술한 X 궤도 (16), 대차 (18), Y 궤도 들보, 캐리지 (22), 엘리베이터 (24) 및 틸터 (26) 가, 스테이지 (12) 상의 모재 (14) 에 대한 플라즈마 토치 (28) 에 의한 절단 위치 (즉, 모재 (14) 를 절단하는 점의 XY 좌표면 상에서의 위치) 와 절단 각도 (베벨각, 즉, Z 축에 대한 절단면의 각도) 를 변경하기 위한 공구 이동 기구를 구성한다. 공구 이동 기구 (16∼26) 는, 또한, 스테이지 (12) 상의 모재 (14) 에 대한 이미지 센서 (30) 의촬상 영역의 위치를 바꾸는 역할도 겸한다. 도 1 에는 나타나 있지 않지만, 전력을 플라즈마 토치 (28) 에공급하기 위한 플라즈마 전원 (35) (도 3 참조) 과, 플라즈마 가스 및 어시스트 가스를 플라즈마 토치 (28) 에공급하기 위한 가스 시스템 (36) (도 3 참조) 도, 이 플라즈마 절단 장치 (10) 에 형성되어 있다.The above-described
테이블 (12) 의 가까이에 메인 컨트롤러 (32) 가 설치되어 있다. 메인 컨트롤러 (32) 는 도 3 에 나타내는 바와 같이 수치 컨트롤러 (320) 를 가지며, 수치 컨트롤러 (320) 는 NC 프로그램 (322) 을 외부 장치로부터 입력하여 기억하고, 그 NC 프로그램 (322) 에 기초하여 모재 (14) 로부터 제품 (34) 을 잘라내기 위한 절단 공정을 실행하고 제어한다. 즉, 수치 컨트롤러 (320) 는, 기억된 NC 프로그램 (322) 에 기초하여, 공구 이동 기구 (16∼26) 의 동작을 제어하여 플라즈마 토치 (28) 의 이동과 각도 (베벨각) 를 제어하면서, 플라즈마 전원 (35) 과 가스 시스템 (36) 의 동작을 제어하여 플라즈마 토치 (28) 의 동작을 제어한다. 여기서, NC 프로그램 (322) 에는, 예를 들어, 모재 (14) 의 형상 및 사이즈 등을 정의한 모재 정의 데이터, 및 각 제품 (34) 의모재 (14) 상에서의 위치와 형상을 정의한 제품 도형 데이터가 포함되어 있다. 그리고, 각 제품 (34) 에 개선 가공을 실시해야 할 경우에는, 개선 가공을 각 제품 (34) 의 어느 부분에 실시할지, 및, 개선 가공된 절단면이 단면형상에 있어서 어떠한 형상으로 되어야 하는지, 등의 개선 가공의 상세 조건을 지정한 개선 가공 데이터도 NC 프로그램 (322) 에 포함된다. 또, 각 제품 (34) 의 개선 가공이 다음에서 서술하는 복수 단계의 절단 부공정을 포함하는 경우에는, 각 제품 (34) 의 형상에 따라서 미리 선택된 각 제품의 외형선 상의 적어도 2 개의 점 (전형적으로는, 예를 들어, 제품 (34) 외형의 코너에 상당하는 점) (특이점이라고 한다) 의 위치의 XY 좌표값도 NC 프로그램 (322) 에 포함된다.A
뒤에서 도 4A 내지 도 4D 를 참조하여 설명하는 바와 같이, 몇몇 종류의 개선 가공은 2 단계 이상의 절단 부공 정에 의해 실시된다. 그 경우, 제 1 단계의 절단 부공정에서는, NC 프로그램 (322) 에 기초하여 모재 (14) 로부터 각 제품 (34) 을 잘라낸다. 그 후, 제 2 단계 이후의 절단 부공정에서는, 잘라낸 각 제품 (34) 에, 그 절단면이 단면형상에 있어서 NC 프로그램 (322) 의 개선 가공 데이터에 의해 지정된 형상이 되도록, NC 프로 그램 (322) 에 기초하여 추가의 절단이 실시된다. 이와 같이 복수 단계의 절단 부공정이 실시되는 경우, 제 1 단계의 절단 부공정에서 각 제품 (34) 이 모재 (14) 로부터 잘려 나갔을 때, 각 제품 (34) 의 위치가 원래의 위치 (정규의 위치) 로부터 약간 어긋나버리는 경우가 있다. 제 2 단계의 각 절단 부공정에서도, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남이 발생하는 일이 있다. 앞서의 절단 부공정에서 어느 제품 (34) 의 위치가 정규 위치 로부터 어긋난 경우, 원래의 NC 프로그램 (322) 에 기초해서는, 다음 번 절단 부공정을 실시하는 것이 불가능해 진다. 이 문제에 대비하여, 메인 컨트롤러 (32) 는 추가로 2 번째 단계 이후의 각 절단 부공정을 시작하는 직전에 각 제품 (34) 의 상기 서술한 위치 어긋남을 검출하여, 그 위치 어긋남을 보상하도록 NC 프로그램 (322) 을 수정하는 제어를 실시할 수 있게 되어 있다.As will be described later with reference to FIGS. 4A-4D, some types of refinement machining are performed by a two or more step sub-cutting process. In that case, each
이 NC 프로그램 (322) 을 수정하는 제어를 가능하게 하기 위해서, 메인 컨트롤러 (32) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 화상 해석기 (324) 를 갖고, 화상 해석기 (324) 는 수치 컨트롤러 (320) 와 이미지 센서 (30) 에 접속 된다. 화상 해석기 (324) 는, 컴퓨터 프로그램이어도 되고, 하드 와이어 로직 회로이어도 되며, 그들의 조합이어도 된다. 화상 해석기 (324) 와 수치 컨트롤러 (320) 는, 다음과 같이 협동함으로써 상기 제어를 실현한다. 즉, 2 번째 단계 이후의 각 절단 부공정을 시작하기 직전에, 수치 컨트롤러 (320) 는 공구 이동 기구 (16∼26) 를 제어함으로써 이미지 센서 (30) 를 이동시키고, 그리고, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심 점이 NC 프로그램 (322) 에 의해서 지정되는 각 제품 (34) 의 적어도 2 개의 특이점의 정규 위치 (상기 위치 어긋남이 없으면 특이점이 실제로 거기에 위치하게 되는 위치) 에 각각 일치하는 2 개의 위치 (즉, 2 개의 특이점의 정규 위치의 바로 위 위치) 에서, 이미지 센서 (30) 를 차례로 정지시킨다. 이미지 센서 (30) 가 각 특이점의 정규 위치 바로 위에서 정지하면, 화상 해석기 (324) 가 이미지 센서 (30) 를 구동하여, 모재 (14) 의주 표면 상의 촬상 영역 (즉, 각 특이점의 정규 위치를 중심으로 한 소정 사이즈의 영역) 의 화상을 취득하고, 그리고, 그 취득된 화상을 해석하여 각 특이점의 실제 위치의 XY 좌표를 검출하여 그 XY 좌표를 계산한다.In order to enable control for correcting this
화상 해석기 (324) 는, 검출된 각 특이점의 실제 위치의 XY 좌표값을 수치 컨트롤러 (320) 에 통지한다. 제품 (34) 마다, 적어도 2 개의 특이점의 실제 위치의 XY 좌표값이 화상 해석기 (324) 에 의해 검출되어, 수치 컨트롤러 (320) 에 통지된다. 그 후, 수치 컨트롤러 (320) 는, 화상 해석기 (324) 로부터 통지된 각 제품 (34) 의 적어도 2 개의 특이점의 실제 위치의 XY 좌표값과, NC 프로그램 (322) 에 의해 지정된 각 제품 (34) 의상기 특이점의 정규 위치의 XY 좌표값을 비교하여, 각 제품 (34) 의 실제 위치의, 정규 위치로부터의 위치 어긋 남량을 나타내는 값의 세트 (평행 이동 성분치와 회전 성분치의 세트) 를 계산한다. 그리고, 수치 컨트롤러 (320) 는, 계산된 위치 어긋남 값의 세트에 따라서, NC 프로그램 (322) (특히, 제품 (34) 별 제품 도형 데이터) 을 각 제품 (34) 의 실제 위치에 적합하도록 수정하고, 그 수정된 NC 프로그램 (323) 에 기초하여 다음 단계의 절단 부공정을 제어한다. 후술하는 이 제어의 상세한 설명으로부터 알 수 있듯이, 이 제어에 의하면, 전술한 종래 기술보다 간단하게 제품 (34) 의 실제 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 이 제어는, 테이블 (12) 상에서 스크랩 (제품 (34) 이외의 잔재) 을 제거하지 않고서도 실시할 수 있다.The
도 3 에 나타내는 바와 같이, 메인 컨트롤러 (32) 는, 추가로 콘솔 (326) 을 갖는다. 콘솔 (326) 은, 상기 서술한 수치 컨트롤러 (320) 및 화상 해석기 (324) 에 작업자가 각종 지령을 입력하거나, 수치 컨트롤러 (320) 및 화상 해석기 (324) 로부터의 각종 정보 (예를 들어, 이미지 센서 (30) 로부터 수신되는 화상, 상기 서술한 특이점의 정규 위치와 검출된 실제 위치, 및 각종 문자 메시지 등) 를 표시하기 위해서 등에 사용된다.As shown in FIG. 3 , the
도 4A 내지 도 4D 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 플라즈마 절단 장치 (10) 에 의해 실행할 수 있는 대표 적인 복수 종류의 개선 가공에 의한 제품 (34) 절단면의 단면형상의 예를 나타낸다.4A to 4D show examples of the cross-sectional shape of a cut surface of a
도 4A 에 나타내는 종류의 개선 가공에 의한 제품 (34) 의 절단면은, 그 전부가, 제품 (34) 의 주 표면 (상면) 에 대하여 수직이 아닌 임의의 각도를 이루는 베벨면 (50) 으로 되어 있다. 이와 같이 절단면의 전부가 하나의 베벨면 (50) 이 되는 종류의 개선 가공은, 일반적으로 V 개선 가공이라고 불려진다. 또, 도 4A 와는 상하가 역전되어 있는 경우도, V 개선 가공에 포함된다.All of the cut surfaces of the
도 4B 에 나타내는 종류의 개선 가공에 의한 제품 (34) 의 절단면은, 그 일부가 베벨면 (50) 이고, 나머지 부분이 주 표면에 수직인 수직면 (52) 으로 되어 있다. 이와 같이 절단면이 베벨면 (50) 과 수직면 (52) 의 2 면으로 구성되는 종류의 개선 가공은, 일반적으로 Y 개선 가공이라고 불린다. 또, 도 4B 와는 상하가 역전 되어 있는 경우도, Y 개선 가공에 포함된다.A cut surface of a
도 4C 에 나타내는 종류의 개선 가공에 의한 제품 (34) 의 절단면은, 플러스의 베벨각을 갖는 하나의 베벨면 (50A) 과, 마이너스의 베벨각을 갖는 또 다른 하나의 베벨면 (50B) 으로 구성된다. 이와 같이 베벨각이 상이한 2 개의 베벨면 (50A, 50B) 으로 절단면이 구성되는 종류의 개선 가공은, 일반적으로 X 개선 가공으로 불린 다.The cut surface of the
도 4D 에 나타내는 종류의 개선 가공에 의한 제품 (34) 의 절단면은, 위와 아래의 베벨면 (50A, 50B) 과, 중앙의 수직면 (52) 을 갖는다. 이와 같이 베벨각이 상이한 3 개의 면 (50A, 50B, 52) 으로 절단면이 구성되는 종류의 개선 가공은, 일반적으로 K 개선 가공으로 불린다.A cut surface of a
도 4A 에 나타내는 V 개선 가공은 1 단계의 절단 공정에서 사용할 수 있다. 이에 대하여, 도 4B 및 도 4C 에 나타내는 Y 개선 가공 및 X 개선 가공은 2 단계의 절단 부공정을 필요로 하고, 도 4D 에 나타내는 K 개선 가공은 3 단계의 절단 부공정을 필요로 한다. 이들 Y, X 및 K 개선 가공은, 본 발명의 원리에 따라서 제어된 다. 여기서, Y, X 및 K 개선 가공에 있어서, 수직면과 베벨면 중 어느 것을 어느 단계에서 형성할지는, 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 4B 에 나타낸 Y 개선 가공의 경우, 전형적으로는 제 1 단계에서 수직면 (52) 을 형성하고, 제 2 단계에서 베벨면 (50) 을 형성하지만, 반대로, 제 1 단계에서 베벨면 (50) 을 형성하고, 제 2 단계에서 수직면 (52) 을 형성해도 된다.The V improvement process shown in FIG. 4A can be used in a one-step cutting step. In contrast, the Y refinement process and the X refinement process shown in FIGS. 4B and 4C require a two-step sub-cutting step, and the K-improvement process shown in FIG. 4D requires a three-step sub-cutting step. These Y, X and K improvement processes are controlled according to the principles of the present invention. Here, in the Y, X, and K improvement processing, which of the vertical plane and the bevel plane is to be formed at which stage can be freely selected. For example, in the case of the Y improvement machining shown in Fig. 4B, typically the
도 5 는, 복수 단계의 절단 부공정으로 구성되는 개선 가공의 절단 공정을 메인 컨트롤러 (32) (수치 컨트롤러 (320) 와 화상 해석기 (324)) 가 제어하는 경우의 그 제어의 흐름을 나타낸다.Fig. 5 shows the flow of control when the main controller 32 (
도 5 에 나타내는 바와 같이, 단계 60 에서 메인 컨트롤러 (32) 내의 수치 컨트롤러 (320) 는, 입력된 NC 프로 그램 (322) 에 기초하여 제 1 단계의 절단 부공정을 실행하고 제어한다. 제 1 단계의 절단 부공정에서는, 미리 결정되어 있는 모재 (14) 의 스테이지 (12) 상에서의 위치 및 자세와, NC 프로그램 (322) 에 기술된 각 제품 (34) 의 형상 도형 데이터에 기초하여, 플라즈마 토치 (28) 가 제 1 베벨 각도를 유지하면서 각 제품 (34) 의 형상 도형을 따라서 이동하면서, 플라즈마 토치 (28) 가 플라즈마 아크를 분사하고, 그것에 의해, 각 제품 (34) 의 전체 둘레에 걸쳐 제 1 베벨각도 (예를 들어, 모재 (14) 의 주 표면에 대하여 수직인 각도, 또는 소정의 기울어진 각도) 로 모재 (14) 가 절단됨으로써, 모재 (14) 로부터 각 제품 (34) 을 잘라낸다. 잘라낸 각제품 (34) 은 모재 (14) 로부터 완전히 떨어져 나가기 때문에, 각 제품 (34) 의 위치가 정규 위치로부터 약간 어긋나버리는 경우가 있다. NC 프로그램 (322) 에 의해 지정된 모든 제품 (34) 이 잘려 나가면, 제 1 단계의 절단 부공정이 완료된다.As shown in FIG. 5, in
제 1 단계의 절단 부공정이 완료된 후, 메인 컨트롤러 (32) 는, 단계 62∼66 의 제어, 즉, 잘라낸 각 제품 (34) 의 실제 위치를 검출하여, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남을 파악하는 제어를 실시한다. 도 6 은, 이 제어를 구체적으로 설명하기 위한 제품 (34) 의 평면도이다. 이하, 도 5 와 도 6 을 참조하면서, 단계 62∼66 의제어에 관해서 설명한다.After the sub-step of cutting in the first step is completed, the
도 5 에 나타내는 바와 같이, 단계 62 에서, 화상 해석기 (324) 는 이미지 센서 (30) 를 구동하여, 모재 (14) 의 표면에 있어서, 잘라낸 각 제품 (34) 의 적어도 2 개의 특이점의 정규 위치를 각각 중심으로 한 소정 사이즈의 2 개의 영역을 촬영시키고, 그 촬영된 2 개 영역의 화상을 이미지 센서 (30) 로부터 취득하여, 그 2 개 영역의 화상 (컬러 화상 또는 그레이 스케일 화상) 을 바이너리 화상 (모노크롬 화상) 으로 변환한다. 여기서, 각 제품 (34) 의 특이점은 그 위치에 기초하여 각 제품 (34) 의 위치를 산출하기 위해서 적합한 각 제품 (34) 상의 어떠한 지점 또는 점이다. 각 제품 (34) 의 위치 어긋남 (평행 이동 성분과 회전 성분) 을 파악할 필요성에서, 각 제품 (34) 에 관해서 적어도 2 개의 특이점이 설정된다. 각 제품 (34) 의 적어도 2 개의 특이 점의 정규 위치의 XY 좌표는 NC 프로그램 (322) 에 의해서 미리 지정되어 있다. 또는, 변형예로서, NC 프로 그램 (322) 에 포함되는 각 제품 (34) 의 제품 도형 데이터에 기초하여, 수치 컨트롤러 (320) 가 각 제품 (34) 의 적어도 2 개의 특이점의 정규 위치의 XY 좌표를 결정해도 된다. 이 실시형태에서는, 각 제품 (34) 의 외형선 상의 2 개의 코너점이 2 개의 특이점으로서 사용된다. 또한, 각 제품 (34) 의 특이점의 「정규 위치」 란, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남이 발생하지 않았다면 특이점은 거기에 실제로 존재할 것임에 틀림없는 위치이 고, 이들은 NC 프로그램 (322) 내의 각 제품 (34) 의 제품 도형 데이터에 기초하여 정해지는 것이다. 제품 (34) 의 위치 어긋남이 발생함으로써, 특이점의 실제 위치는 각각의 정규 위치로부터 어긋나버린다.As shown in Fig. 5, in
단계 62 에 관해서, 도 6 에 나타난 예를 사용하여 설명한다. 도 6 에 있어서, 참조번호 80 이 부여된 일점 쇄선의 도형은, NC 프로그램 (322) 의 제품 도형 데이터에 의해 정의된, 어떤 제품 (34) 의 형상 도형으로, 그제품 (34) 의 정규 위치를 나타내고 있으며, 이것을 이하 「정규 제품 도형」이라고 한다. 정규 제품 도형 (80) 의 외형선 상의 2 개의 코너점 (861, 862) 이 정규 제품 도형 (80) 의 특이점으로서 설정된다. 정규 제품 도형 (80) 의 특이점 (861, 862) 은 제품 (34) 의 2 개의 특이점 (코너점) 의 정규 위치에 상당하기 때문 에, 이것을 이하, 「특이점 정규 위치」라고 한다. 단계 62 에서는, 수치 컨트롤러 (320) 가, 이미지 센서 (30) 를 X 축과 Y 축을 따라서 이동시켜, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심이 제 1 특이점 정규 위치 (861) 에 위치하도록 이미지 센서 (30) 의 위치를 세트한다. 그리고, 화상 해석기 (324) 가 이미지 센서 (30) 를 구동하여, 그 촬상 영역 (즉, 제 1 특이점 정규 위치 (861) 를 중심으로 한 소정 사이즈의 영역) (881)의 화상을 취득한다. 다음으로, 수치 컨트롤러 (320) 가, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역 중심이 제 2 특이점 정규 위치 (862) 에 위치하도록 이미지 센서 (30) 의 위치를 세트하고, 그리고, 화상 해석기 (324) 가 이미지 센서 (30) 를 구동하여 그 촬상 영역 (즉, 제 2 특이점 정규 위치 (862) 를 중심으로 한 소정 사이즈의 영역) (882) 의 화상을 취득한다. 여기서, 특이점 정규 위치 (861, 862) 의 XY 좌표는 NC 프로그램 (322) 에 기초하여 정해지기 때문에, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심의 위치를 상기한 바와 같이 특이점 정규 위치 (861, 862) 에 각각 세트하는 제어는, NC 프로그램 (322) 에 기초하여 실시된다. 이미지 센서 (30) 가촬상 영역 (881 및 882) 을 촬영할 때, 제품 (34) 과 함께 스크랩 (82) 도, 제 1 단계의 절단 부공정이 종료되 었을 때 그대로의 위치에서 스테이지 (12) 상에 남겨 두어도 된다. 물론, 촬영을 실시하기 전에, 제품 (34) 만을 남기고 스크랩 (82) 를 스테이지 (12) 상에서 제거해도 된다.Regarding
많은 경우, 잘라낸 제품 (34) 의 실제 위치는, 도시한 바와 같이 정규 제품 도형 (80) 으로부터는 약간 어긋나 있고, 따라서, 제품 (34) 의 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 는, 대응하는 특이점 정규 위치 (861, 862) 로부터 어긋나 있다. 대부분의 경우, 그 위치 어긋남 거리는 길어야 1㎜ 정도이다. 촬상 영역 (881, 882) 의 사이즈는, 상기 위치 어긋남량보다 충분히 크게 설정되어 있다. 따라서, 각 촬상 영역 (881, 882) 중에 각 특이점의 실제 위치 (841, 842) 는 반드시 포함되게 된다.In many cases, the actual position of the cut-
다시 도 5 를 참조하여, 상기 서술한 단계 62 에서 촬상 영역 (881, 882) 의 바이너리 화상을 취득한 후, 단계 63 에서, 화상 해석기 (324) 는 촬상 영역 (881, 882) 의 바이너리 화상을 해석하여 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 를 찾아내고, 그들 실제 위치 (841, 842) 의 XY 좌표를 산출한다. 특이점의 실제 위치 (841, 842) 를 서치하는 범위는, 촬상 영역 (881, 882) 의 전체 범위이어도 되지만, 그렇지 않고, 도 6 에 예시한 것처럼, 각각의 특이점 정규 위치 (861, 862) 로부터 소정 거리 R 이내의 근방 범위 (901, 902) 안으로만 한정해도 된다. 여기서, 소정 거리 R 에는, 가능성이 있는 위치 어긋남 거리의 최대치 (예를 들어, 절단 홈, 즉잘라낸 제품 (34) 과 스크랩 (82) 사이의 빈틈, 의 최대폭) 정도의 값이 채용되어 얻는다. 이와 같이 특이 점의 실제 위치 (841, 842) 를 서치하는 범위를 특이점 정규 위치 (861, 862) 의 근방 범위 (901, 902) 안으로만 한정함으로써, 제품 (34) 의 주위에 존재하는 스크랩 (82) 이 서치 범위로부터 제외되는 경우가 많아지기 때문에, 스크랩 (82) 의 어느 지점을 특이점으로서 오검출할 가능성이 줄어든다. 또, 그 서치에 의해서, 같은 특이점에 해당할 가능성이 같은 정도로 높은 복수의 후보점이 발견된 경우에는, 발견된 복수의 후보점 중에서, 대응하는 특이점 정규 위치에 가장 가까운 위치에 있는 하나의 점을 특이점의 실제 위치로서 선택할 수 있다.Referring again to FIG. 5 , after acquiring the binary images of the
변형예로서, 상기한 바와 같이 2 개의 특이점 정규 위치 (861, 862) 를 각각 포함하는 2 개의 영역 (881, 882) 의 화상을 순차적으로 취득하여 각각의 화상을 해석하는 것이 아니라, 2 개의 특이점 정규 위치 (861, 862) 의 쌍방을 포함하는 하나의 넓은 영역의 화상을 1 도로 취득하고, 그리고, 그 하나의 넓은 영역의 화상을 해석하여 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 를 찾아내도록 해도 된다.As a modified example, instead of sequentially acquiring images of the two
특이점의 실제 위치를 찾아내기 위한 화상의 해석 방법으로는, 여러 가지 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 촬상 영역 (881, 882) 의 각 화상 내에서 제품 (34) 의 외형선을 구성하는 복수의 선분을 검출하고, 그리고, 그들 선분이 교차하여 형성되는 코너점으로서 각 특이점 정규 위치 (861, 862) 에 가장 가까운 것을 찾아내어, 찾아낸 코너점을 특이점의 실제 위치로 간주하는 방법을 채용할 수 있다. 또는, 예를 들어, 도 7A 와 도 7B 에 나타내는 패턴 매칭 방법을 사용할 수도 있다. 이 방법은, 영역 (881, 882) 의 각 화상 중에서, 제품 도형에 의해 정해지는 각 특이점의 근방의 제품 형상 패턴에 가장 잘 매치하는 도형 패턴을 찾아 내는 방법이다.As an image analysis method for finding the actual position of a singular point, various methods can be employed. For example, in each image of the
도 7A 에는, 이 패턴 매칭 방법에서 사용되는 화소치 매트릭스 (100) 가 나타나 있다. 이 화소치 매트릭스 (100) 는, M 화소 × N 화소의 사이즈를 갖는다 (도 7A 중, 1 칸이 1 화소에 상당하고, 따라서, 도시된 예에서 는, 화소치 매트릭스 (100) 의 사이즈는 8 화소 × 8 화소이다). 화소치 매트릭스 (100) 내의 각 화소치는 「1」 또는 「0」의 바이너리 값이다. 화소치 매트릭스 (100) 는 제품 영역 (102) 과 배경 영역 (104) 으로 구성되며, 제품 영역 (102) 의 모든 화소치는 예를 들어 「1」이고, 배경 영역 (104) 의 모든 화소치는 예를 들어 「0」이다. 제품 영역 (102) 의 형상은, NC 프로그램의 제품 도형 데이터에 의해 정의된 어떠한 제품 (34) 의 제품 도형의 특이점 정규 위치 (861) 의 근방 부분 형상에 상당하며, 배경 영역 (104) 의 형상은, 그제품 도형 외의 영역 (전형적으로는, 절단 부분의 영역) 의 형상에 상당한다. 그리고, 제품 영역 (102) 의특이점 정규 위치 (861) 에 대응하는 1 개의 코너점 (106) 이, 화소치 매트릭스 (100) 의 중심점에 배치된다.7A shows a
화상 해석부 (324) 는, 수치 컨트롤러 (320) 로부터 NC 프로그램의 제품 도형 데이터를 수신하고, 그 제품 도형 데이터에 기초하여 각 제품 (34) 의 어떠한 특이점 정규 위치, 예를 들어 제 1 특이점 정규 위치 (861) 에 대응한 상기 구성의 화소치 매트릭스 (100) 를 작성한다. 그 후, 화상 해석기 (324) 는, 제 1 특이점 정규 위치(861) 의 촬영 영역 (881) 의 바이너리 화상 중 하나의 부분에, 화소치 매트릭스 (100) 를 오버레이한다.The
그 때, 먼저, 그 바이너리 화상의 중심점 (즉, 제 1 특이점 정규 위치 (861)) 과 화소치 매트릭스 (100) 의 중심점 (즉, 도 7A 에 나타낸 제품 영역 (102) 의 코너점 (106)) 이 위치적으로 일치하도록 하여, 화소치 매트릭스 (100) 를 오버레이한다. 그리고, 화상 해석기 (324) 는, 화소치 매트릭스 (100) 내의 각 화소의 화소치 와, 그것이 오버레이된 바이너리 화상 중의 각 화소의 화소치를 비교하여, 양 화소치가 일치하는지 여부를 조사 하고, 화소치의 일치가 얻어진 화소의 개수를 집계한다. 이 집계치가, 화소치 매트릭스 (100) 와, 그것이 오버레이된 바이너리 화상의 부분 사이의 이미지 패턴의 매치도를 나타내게 된다. 그 후, 화상 해석부 (324) 는, 화소치 매트릭스 (100) 의 중심점의 바이너리 화상 상에서의 위치를 1 화소씩 X 방향 또는 Y 방향으로 축차 이동시키고, 각 이동처의 위치에서 상기 서술한 화소치의 비교를 실시하여, 화소치가 일치한 화소수를 집계하고 매치도를 구한다. 상기 서술한 서치 범위의 모든 화소 위치에 걸쳐서 화소치 매트릭스 (100) 의중심점의 이동을 반복하고, 각 이동처의 위치에서 화소치가 일치한 화소수 즉 매치도를 계산한다.At that time, first, the center point of the binary image (namely, the first singular point normal position 861) and the center point of the pixel value matrix 100 (namely, the
이상의 결과, 각 화소치 매트릭스 (100) 의 중심점이 놓여진 바이너리 화상 중의 각종 위치 중에서, 화소치가 일치한 화소수 즉 매치도가 가장 커진 위치가 제 1 특이점의 실제 위치 (841) 에 해당할 가능성이 가장 높은 위치인 것으로 판단되고, 그리고, 그 위치의 XY 좌표가 제 1 특이점의 실제 위치 (841) 로서 검출된다. 예를 들어, 도 7B 에 예시한 바와 같이, 바이너리 화상 (110) 중의 일점 쇄선으로 나타내는 영역 (112) 에 도 7A 에나타낸 화소치 매트릭스 (100) 가 오버레이되었을 때, 매치도가 최대가 된다. 따라서, 이 때의 화소치 매트 릭스 (100) 의 중심점 (즉, 도 7A 에 나타내는 제품 영역 (102) 의 코너점 (106)) 에 대응하는 바이너리 화상 (110) 중의 위치 (841) 가, 제 1 특이점의 실제 위치로서 검출된다. 이와 동일한 패턴 매칭이 각 제품 (34) 의 제 2 특이점에 대해서도 실시되어, 도 6 에 나타낸 제 2 특이점의 실제 위치 (842) 도 검출된다.As a result of the above, among various positions in the binary image in which the center point of each
또, 매치도를 계산하는 방법으로서, 화소치가 일치한 화소수를 단순히 카운트하는 방법 대신에, 화소치 매트릭스 (100) 의 중심점 (즉, 특이점 (841) 에 대응하는 코너점 (106)) 에 가까운 화소에 대하여 큰 웨이팅 계수를 부여하고, 중심점에서 먼 화소에 대하여 작은 웨이팅 계수를 부여하여, 화소치가 일치한 화소의 웨이팅 계수를 적산하여 매치도로 하는 방법을 채용할 수도 있다. 이 방법에 의해서, 스크랩 (82) 상에 특이점을 오검출할 우려가 더욱 줄어든다.Also, as a method of calculating the degree of matching, instead of simply counting the number of pixels with identical pixel values, a method close to the center point of the pixel value matrix 100 (i.e., the
다시 도 5 를 참조하여, 단계 63 에서, 상기한 바와 같은 화상 해석에 의해 각 제품 (34) 의 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 의 XY 좌표가 검출되는데, 이들 검출된 XY 좌표는, 각각의 촬상 영역의 화상 내의 좌표계에 따른 XY 좌표 (이하, 화상 좌표라고 한다) 이다. 다음으로, 화상 해석기 (324) 는, 화상 해석에서 얻어진 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 의 화상 좌표를, 각각 수치 컨트롤러 (320) 에 의해 사용되는 플라즈마 토치 (28) 의 위치 제어를 위한 기계 좌표계에 따른 XY 좌표 (이하, 기계 좌표라고 한다) 로 변환한다.Referring again to Fig. 5, in
그리고, 화상 해석기 (324) 는 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 의 기계 좌표를 수치 컨트롤러 (320) 에통지한다.Then, the
그 후, 도 5 에 나타내는 단계 64 에서, 수치 컨트롤러 (320) 가, 화상 해석기 (324) 로부터 통지된 각 제품 (34) 의 2 개의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 의 기계 좌표에 기초하여, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남량을 나타내는 값의 세트 (평행 이동 거리치와 회전 각도치의 세트) 를 계산한다. 그리고, 수치 컨트롤러 (320) 는, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남량 값의 세트에 기초하여, 그 위치 어긋남량이 소정의 허용 범위 내인지 여부를 판단한다. 그 결과, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남량이 허용 범위 내이면, 제어는 단계 66 으로 진행되지 만, 위치 어긋남량이 허용 범위를 초과한 경우에는, 제어는 단계 65 로 진행된다. 단계 65 에서는, 수치 컨트롤러 (320) 는, 그 제품 (34) 의 위치 어긋남량이 허용 범위를 초과하고 있음을 나타내는 알람 신호를 예를 들어 콘솔 (326) 에 출력하고, 그리고, 그 제품 (34) 을 다음 단계 이후의 절단 부공정에 의한 자동 가공의 대상으로부터 제외시킨다.Then, in
한편, 단계 64 의 결과, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남량이 허용 범위 내이면, 제어는 단계 66 으로 진행되고, 여기서, 수치 컨트롤러 (320) 는, 각 제품 (34) 의 위치 어긋남량에 적합하도록 NC 프로그램 (322) (특히, 각제품 (34) 의 위치와 형상을 정의한 제품 도형 데이터) 을 수정한다. 다시 도 6 을 참조하여, 이 제어에서 는, 원래의 NC 프로그램 (322) 에 기초하여 얻어지는 각 제품 (34) 의 특이점 정규 위치 (861, 862) 의 기계 좌표 (X10, Y10), (X20, Y20) 가 검출된 특이점의 실제 위치 (841, 842) 의 기계 좌표 (X11, Y11), (X21, Y21) 로 시프트하도록, 원래의 NC 프로그램 (322) 에 대하여 평행 이동과 회전의 변환이 실시된다. 즉, 각 제품 (34) 의 특이점 정규 위치 (861, 862) 의 기계 좌표 (X10, Y10), (X20, Y20) 를, 각 제품 (34) 의 검출된 특이 점의 실제 위치 (841, 842) 의 기계 좌표 (X11, Y11) , (X21, Y21) 로 이동시키기 위한 평행 이동 거리와 회전 각이 계산되고, 그 평행 이동 거리 분(分)의 좌표 평행 이동 수정과 회전각 분(分)의 좌표 회전 수정이 원래의 NC 프로그램 (322) 의 각 제품 (34) 의 제품 도형 데이터에 적용되어, 수정된 NC 프로그램 (323) 이 얻어진다.On the other hand, as a result of
도 3 에 나타내는 바와 같이, 수정된 NC 프로그램 (323) 은 수치 컨트롤러 (320) 에 의해서 기억된다.As shown in FIG. 3 , the modified
다시 도 5 를 참조하여, 수치 컨트롤러 (320) 는, 단계 68 에서 수정된 NC 프로그램 (323) 을 사용하여, 개선 가공을 필요로 하는 각 제품 (34) 에 대해 제 2 단계의 절단 부공정, 즉 각 제품 (34) 의 외주연부에 제 2 베벨 각도 (예를 들어, 제품 (34) 의 주 표면에 대하여 기울어진 각도, 또는 수직 각도) 로 추가의 절단을 실시하고, 그 절단면의 단면형상을 수정된 NC 프로그램 (323) 에 의해 지정된 개선형상 (開先形狀) (예를 들어, 도 4B 에예시한 Y 개선, 또는, 도 4C 에 예시한 X 개선 등의 단면형상) 으로 한다. 수정된 NC 프로그램 (323) 에서 는, 각 제품 (34) 의 제품 도형 데이터는 각 제품 (34) 의 실제의 위치를 나타내고 있기 때문에, 제 2 단계의 절단 부공정의 절단 궤적은 각 제품 (34) 의 실제 위치에 따른 적정한 위치로 제어되고, 따라서 고정밀도의 가공이 실시될 수 있다.Referring back to FIG. 5 , the
그 후, 수치 컨트롤러 (320) 는, 단계 70 에서, 각 제품 (34) 에 관해서 실행해야 할 모든 절단 부공정이 완료 되었는지 여부를 판단하고, 그 결과, 다음 단계의 절단 부공정을 필요로 하는 개선 가공이 남아 있는 경우에는, 그 개선 가공에 관해서 상기 서술한 단계 62∼68 의 제어를 반복하여, 그 다음 단계의 절단 부공정을 실행한다.After that, the
그 후, 메인 컨트롤러 (32) 는, 단계 72 의 제어에 의해, 상기 서술한 단계 60∼70 의 제어를 NC 프로그램 (322) 에 의해 정의된 모든 제품 (34) 에 관해서 반복한다.After that, the
이상 설명한 제어에 의해, 1 대의 플라즈마 절단 장치 (10) 상에서 모재 (14) 로부터 제품 (34) 을 잘라내고, 그 후에, 잘라낸 제품의 절단면에 추가의 절단 가공을 실시하는, 개선 가공을 위한 복수 단계의 절단 부공정을 자동적으로 연속해서 효율적으로 실행할 수 있다. 또, 위에서 설명한 제어는, 최초의 절단 부공정에서 제품을 「잘라낼」 때, 제품의 외주를 전체 둘레에 걸쳐서 완전히 절단하여 제품을 모재 (스크랩) 로부터 완전히 분리시키는 경우뿐만 아니라, 제품 외주의 일부만을 남기고, 그 일부가 마이크로 조인트와 같이 제품과 모재 (스 크랩) 를 연결하고 있는 경우에도 적용할 수 있고, 그것에 의해 2 회째 이후의 절단 부공정의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.By the above-described control, the
그런데, 상기 서술한 제어에 있어서는, 플라즈마 토치 (28) (플라즈마 토치 (28) 에 의한 절단 위치) 와 이미지 센서 (30) 사이의 위치 관계가 수치 컨트롤러 (320) 및 화상 해석기 (322) 에 의해 정확히 파악되어 있어야 한다. 그러나, 플라즈마 토치 (28) 의 위치 제어축은, X, Y, Z 축뿐만 아니라 틸트를 위한 B 축과 C 축이 있기 때문에, 플라즈마 토치 (28) 가 다른 물건에 접촉하거나 하였을 때, 어느 하나의 축의 원점이 올바른 위치로 부터 약간 어긋나버릴 가능성이 있다. 또는, 어떠한 원인에 의해 이미지 센서 (30) 의 위치가 어긋나버리는 경우가 있을지로 모른다. 그래서, 이 실시형태에서는, 메인 컨트롤러 (32) 는, 플라즈마 토치 (28) (플라즈마 토치 (28) 에 의한 절단 위치) 와 이미지 센서 (30) 사이의 위치 관계를 검출하고, 검출된 위치 관계에 따라서 NC 프로그램 (322) 또는 그 밖의 가공 제어 데이터를 캘리브레이션하는 기능을 추가로 구비한다. 이 캘리브레이션은, 플라즈마 토치 (28) 가 다른 물건에 접촉하거나 하였을 때, 개선 가공의 개시 전, 플라즈마 절단 장치의 전원 투입시, 지진이 발생한 후 등, 임의의 시기에 사용할 수 있다.By the way, in the above-described control, the positional relationship between the plasma torch 28 (the cutting position by the plasma torch 28) and the
도 8 은, 이 캘리브레이션의 동작을 설명하는 도면이다. 도 9 는, 이 캘리브레이션의 제어의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.Fig. 8 is a diagram explaining the operation of this calibration. 9 is a flowchart showing the flow of this calibration control.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 이 캘리브레이션의 제어에서는, 단계 130 에서 수치 컨트롤러 (320) 는, 틸터 (26) 의 B 축과 C 축의 위치를 BC 좌표의 원점에 세트하고, 그리고 플라즈마 토치 (28) 를 구동하여, NC 프로그램 (322) 에 의해 지정되는 테스트 절단선을 따라서 스테이지 상에 놓인 어떤 테스트재 (이것은, 제품 (34) 을잘라내기 위한 모재 (14) 이어도 되고, 별도의 판재이어도 된다) (121) 를 절단하는 테스트 절단을 실시한다.As shown in FIG. 9 , in this calibration control, in
여기서, 테스트 절단선은, 도 8 에 예시한 L 자형의 꺾인 선 (120) 이어도 되고, 또는, 그 밖의 형상의 선이 어도 (예를 들어, 단순한 둥근 구멍이 뚫릴 뿐이어도) 상관없지만, 어떻든 간에, 테스트 절단선은 소정의 XY 좌표의 위치 (예를 들어, XY 좌표의 원점) 를 통과하고 있어, 테스트 절단선 상의 어디가 상기 소정 좌표 위치에 해당하는지가, 이미지 센서 (30) 에 의해 촬영되는 화상으로부터 파악 가능한 형상을 갖고 있다. 도 8 에나타낸 예에서는, L 자형의 테스트 절단선 (120) 의 코너점 (122) 이 상기 소정 좌표 위치에 해당한다. 따라서, 이 L 자형의 테스트 절단선 (120) 의 상기 소정 좌표 위치에 해당하는 지점 즉 코너점 (122) 은, 상기 서술한 특이점을 서치하는 방법과 동일한 방법으로 찾아낼 수 있다.Here, the test cut line may be the L-shaped
다시 도 9 를 참조하여, 단계 130 의 테스트 절단이 끝나면, 단계 132 에서 수치 컨트롤러 (320) 는, 미리 수치 컨트롤러 (320) 에 설정되어 있는 오프셋 거리 (X 방향의 거리와 Y 방향의 거리) 만큼 상기 소정 좌표 위치로부터 어긋난 위치에 BC 좌표의 원점에 세트되어 있는 플라즈마 토치 (28) 의 절단 위치에 상당하는 위치가 오도록, 공구 이동 기구 (16∼26) 를 이동시키고, 그것에 의해, 플라즈마 토치 (28) 와 이미지 센서 (30) 가 함께 이동한다. 여기서, 상기 오프셋 거리란, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심과, BC 좌표의 원점에 세트되어 있는 플라즈마 토치 (28) 의 절단 위치 사이의 거리를 나타낸 데이터이다. 상기 이동이 끝난 후, 단계 134 에서 화상 해석기 (324) 가 이미지 센서 (30) 를 구동하여, 그 촬상 영역의 화상을 이미지 센서 (30) 로부터 취득한다. 이 때, 만약에 토치 이동 기구 (16∼26) 의 X, Y, Z, B, C 축 모든 원점이 정확하다면, 출력된 화상 (124) 내에서, 테스트 절단선 (120) 의 코너점 (상기 소정 좌표 위치에 상당하는 지점) (122) 이 그화상의 중심 (이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심) (126) 에 위치할 것이다. 한편, 그렇지 않다면, 실제의 오프셋 거리는 수치 컨트롤러 (320) 에 기억되어 있는 오프셋 거리와는 상이하기 때문에, 도 8 에 예시한 것처럼, 촬영된 화상 (124) 내에서, 테스트 절단선 (120) 의 코너점 (상기 소정 좌표 위치에 상당하는 지점) (122) 은 화상 (124) 의 중심 (126) 으로부터 벗어나게 된다.Referring back to FIG. 9 , when the test cutting in
그 후, 화상 해석기 (324) 는, 도 9 의 단계 136 에서 화상 (124) 을 해석하여, 화상 (124) 의 중심 (이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심) (126) 과 테스트 절단선 (120) 의 코너점 (상기 소정 좌표의 상당하는 지점) (122) 사이의 기계 좌표계에서의 위치 어긋남량 (즉, 실제의 오프셋 거리와, 수치 컨트롤러 (320) 에 기억되어 있는 오프셋 거리의 차이로서, X 방향의 위치 어긋남량과 Y 방향의 위치 어긋남량으로 이루어진다) 을계산하고, 그 위치 어긋남량을 NC 컨트롤러 (320) 에 통지한다. 그리고, 단계 138 에서 NC 컨트롤러 (320) 가, 그 위치 어긋남량의 분량만큼, NC 프로그램 (322) (특히, 각 제품 (34) 의 제품 도형 데이터의 XY 좌표값) 및 상기 서술한 오프셋 거리 중 어느 일방을 수정한다. 이후에는, NC 프로그램 (322) 에 의해 지정되는 어느 XY 좌표에 대응하는 위치를 플라즈마 토치 (28) 로 절단한 후에, 오프셋 거리만큼 카메라 (30) 를 이동시키 면, 그 XY 좌표 위치에 대응하는 절단 위치에 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심이 정확하게 위치 매칭되게 된다. 덧붙여서, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역의 중심은 이미지 센서 (30) 의 렌즈계의 수차의 영향을 가장 받기 어렵기 때문에, 촬상 영역의 중심을 절단 위치에 맞춰지도록 캘리브레이션을 실시함으로써, 도 5 의 단계 62∼68 에 나타낸 제어를 고정밀도로 실시하는 것이 가능하게 된다.Then, the
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 플라즈마 절단 장치에 대해 설명한다. 제 2 실시형태는, 상기 서술한 제 1 실시형태의 구성에 4 가지 개량을 부가한 것으로, 그 중 3 개의 개량은 특이점의 검출 성능을 높이기 위한 것이고, 다른 1 개의 개량은, 테이블 (12) 상에서의 모재 (14) 의 위치와 자세를 검출하는 성능을 개선 시키기 위한 것이다. 특이점의 검출 성능을 높이기 위한 첫번째 개량은, 이미지 센서 (30) 의 배치와 그 촬상 영역의 조명에 관한 것이고, 두 번째 개량은, 특이점의 자동 검출과 수동 검출의 조합에 관한 것이며, 세번째 개량은, 화상 해석의 대상이 되는 화상 영역을 작게 제한하는 것에 관한 것이다. 이하, 각각의 개량에 대해 설명한다.Next, a plasma cutting device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, four improvements are added to the configuration of the first embodiment described above, three of which are for improving the singular point detection performance, and the other one is for improving the singular point detection performance. It is to improve the performance of detecting the position and posture of the
도 10 은, 제 2 실시형태에 있어서의 이미지 센서 (30) 의 배치 방법과, 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역을 조명 하는 방법을 나타내고 있다.10 shows a method of arranging the
도 10 에 나타나는 바와 같이, 이미지 센서 (30) 는, 플라즈마 토치 (28) 와 함께 X, Y 및 Z 방향으로 이동하도 록, 플라즈마 토치 (28) 를 유지하는 엘리베이터 (24) (브래킷 (40)) 에 장착되어 있다. 플라즈마 토치 (28) 에 의해 모재 (14) 가 절단되어 있을 때에 모재 (14) 로부터 튀어 오른 용융 금속의 액적이 이미지 센서 (30) 에 닿지 않도록 이미지 센서 (30) 는 플라즈마 토치 (28) 보다 충분히 높은 위치에 배치되어 있다. 또한, 브래킷 (40) 상에는, 이미지 센서 (30) 의 양측에서 근방의 위치에 2 개의 램프 (202, 204) 가 장착되어 있다. 2 개의 램프 (202, 204) 는, 모재 (14) 의 표면에 있어서 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역 (210) 을 촬상 영역 (210) 의 양측에서 조명한다.As shown in FIG. 10, the
이미지 센서 (30) 로부터 얻어지는 촬상 영역 (210) 의 화상에 있어서, 특이점의 검출을 곤란하게 하는 요인으 로서, 모재 (14) 표면의 더러움 (예를 들어 스퍼터), 모재 (14) 의 표면 상태 (색, 녹 발생, 흠집) 의 불균일, 및, 이 플라즈마 절단 장치가 설치되어 있는 환경의 조명 상태의 열악함 (밝기의 결여, 그림자의 존재) 등이 있다. 2 개의 램프 (202, 204) 에 의해 촬상 영역 (210) 을 양측에서 조명함으로써, 이들 요인의 영향이 줄어 들고, 촬영된 화상에서는, 모재 (14) 나 제품 (34) 의 표면과 절단 홈 사이의 명도의 차이가 보다 명확하게 된다. 그것에 의해, 화상을 해석하여 특이점을 자동적으로 검출하는 정밀도가 향상된다.In the image of the
이미지 센서 (30) 로부터 출력되는 촬상 영역 (210) 의 화상은 화상 해석기 (324) (도 3 참조) 에 의해 해석된 다. 화상 해석기 (324) 는, 촬상 영역 (210) 의 화상의 전역을 해석하는 것은 아니고, 촬상 영역 (210) 의화상 중에서 그 중심에 가까운 좁은 영역 (216) (이하, 해석 영역) 의 화상만을 추출하여, 그 해석 영역 (216)의 화상을 해석한다. 이미지 센서 (30) 로부터 출력되는 화상의 화소 피치가 예를 들어 약 0.1㎜ (즉, 해상 도가 약 250ppi) 인 경우, 해석 영역 (216) 의 치수는 예를 들어 약 2 인치 × 2 인치이고, 해석 영역 (216) 의화상의 픽셀 사이즈는 약 200 픽셀 × 200 픽셀이다. 해석 영역 (216) 의 치수와 그 화상의 픽셀 사이즈가이 정도이면, 화상 해석에 걸리는 시간은 매우 단시간으로 할 수 있다.An image of the
화상 해석에 의해 특이점을 자동적으로 검출하는 방법에, 항상 100% 의 신뢰성을 기대하는 것은 불가능하다.It is impossible to always expect 100% reliability for a method for automatically detecting a singularity by image analysis.
만약에 오검출이 발생하고, 그 오검출 결과에 기초하여 다음 단계의 절단이 행해지면, 잘라낸 제품 (34) 은사용할 수 없게 되기 때문에, 소비된 비용과 시간과 노동력이 소용없게 된다. 그 때문에, 특이점의 오검출을 확실히 없애는 것이 요망된다. 그래서, 이 제 2 실시형태에서는, 자동 검출에서는 오류가 생길 우려가 있을 때에는, 자동 검출을 고집하지 않고, 즉시 자동 검출에서터 수동 검출 (작업자에 의한 특이점의 지정) 로검출 모드를 전환하는 기능이 탑재된다. 변형예로서, 자동 검출 결과가 오검출의 가능성이 있는 경우, 자동 검출의 리트라이를 1 회나 2 회 정도 실시하고, 리트라이에 의해서도 오검출의 가능성이 사라지지 않으면, 수동 검출 모드로 이행하도록 해도 된다.If an erroneous detection occurs and the next stage of cutting is performed based on the erroneous detection result, the
도 11A 와 도 11B 는, 자동 검출로부터 수동 검출로 특이점의 검출 방법을 전환하는 기능을 설명하기 위한 콘솔 (326) 의 예를 나타낸다.11A and 11B show an example of a
도 11A 와 도 11B 에 나타내는 바와 같이, 콘솔 (326) 에는, 표시 스크린 (402), 자동/수동 전환 버튼 (404), 이동 버튼 (406), 경보음기 (408) 및 호출 램프 (410) 가 구비되어 있다. 화상 해석기 (324) 는, 화상 해석에 의한 특이점의 자동 검출을 실시하고 있을 (자동 검출 모드일) 때에는, 도 11A 에 예시된 것처럼 표시 스크린 (402) 에 해석 범위 (216) 의 화상을 표시하여, 표시 스크린 (402) 의 중심 (412) 에 NC 프로그램에 의해 지정되는 특이점의 정규 위치를 위치시킨다. 표시 스크린 (402) 에는, 특이점을 지시하기 위한 커서 (414) 도표시된다. 화상 해석기 (324) 는, 화상 해석에 의해 특이점의 위치를 검출하면, 그 검출이 오류일 가능성이 있는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 검출된 특이점의 위치와 정규 위치 사이의 거리가 소정의 역치 (예를 들어, 미리 설정되어 있는 절단 홈의 최대폭 정도의 값) 보다 크면, 그렇게 크게 특이점의 위치가 어긋날 가능 성은 거의 없으므로, 그 검출은 오류일 가능성이 있다고 판단된다. 이와 같이 오검출의 가능성이 있다고 판단된 경우, 화상 해석기 (324) 는, 콘솔 (326) 의 경보음기 (408) 및 호출 램프 (410) 를 구동하여 작업자를 호출하고, 작업자로부터 지시가 입력될 때까지 제어를 진행시키지 않고서 대기한다.11A and 11B, the
그 후, 작업자가 콘솔 (326) 의 자동/수동 전환 버튼 (404) 을 누르면, 화상 해석기 (324) 는, 자동 검출 모드 로부터 수동 검출 모드로 전환되고, 도 11B 에 나타낸 바와 같이, 표시 스크린 (402) 에 표시되어 있던 화상을 확대하여, 특이점의 정규 위치의 근방 영역이 보다 상세히 표시되도록 한다. 작업자는, 이동 버튼 (406) 을조작함으로써 커서 (414) 를 이동시켜, 표시 스크린 (402) 상의 특이점의 위치를 커서 (414) 로 지정할 수있다. 또는, 표시 스크린 (402) 상에 터치 센서 패널이 구비되어 있으면, 작업자는, 표시 스크린 (402) 상의 특이점의 위치를 손 끝이나 펜 끝 등에 의해 직접적으로 지정할 수도 있다. 또는, 도시하지 않은 마우스에 의해서 커서 (414) 를 이동시키는 것도 가능하다. 어떻든 간에, 작업자에 의해 표시 스크린 (402) 상의 특이점의 위치가 지정되면, 화상 해석기 (324) 는, 자동 검출된 위치가 아니라 작업자에 의해 지정된 위치를 특이점의 위치로서 그 기계 좌표를 계산하여, 수치 컨트롤러 (320) 에 통지한다.Then, when the operator presses the automatic/
도 12 는, 화상 해석기 (324) 가 실시하는 특이점 검출 처리의 흐름을 나타내고, 이 흐름에는, 상기 서술한 자동 검출 모드에서 수동 검출 모드로의 전환 제어도 포함되어 있다. 이 흐름은, 도 5 에 나타낸 개선 가공의 제어의 흐름 중에서 단계 63 에 상당한다.Fig. 12 shows the flow of the singular point detection process performed by the
도 12 에 나타내는 바와 같이, 단계 502 에서, 화상 해석기 (324) 는, 해석 범위의 바이너리 화상을 해석하여 특이점의 위치를 검출한다. 단계 504 에서, 화상 해석기 (324) 는 검출된 특이점의 위치가 소정의 오검출 조건을 만족하는지 체크한다. 소정의 오검출 조건이란, 예를 들어, 전술한 바와 같이 검출된 특이점의 위치와 정규 위치 사이의 거리가 소정의 역치 (예를 들어, 미리 설정되어 있는 절단 홈의 최대폭 정도의 값) 보다 크다는 조건이다. 또, 이 조건에 추가하여 다른 조건이 있어도 된다. 이 체크 결과가 노 (no) 이면, 검출된 특이점의 위치는 올바른 것으로 판단되지만 (단계 506), 예스 (yes) 이면, 검출된 특이점의 위치는 잘못되어 있을 가능성이 있다고 판단되어, 제어가 단계 508 로 진행된다.As shown in Fig. 12, in
단계 508 에서, 화상 해석기 (324) 는, 작업자를 호출하여, 작업자로부터 지시가 입력될 때까지 대기한다.In
단계 510 에서, 작업자로부터 수동 검출로의 전환 지시가 입력되면, 화상 해석기 (324) 는, 표시 스크린 (402) 에 특이점의 정규 위치 근방의 화상을 확대 표시한다. 그 후, 단계 512 에서, 작업자가 표시 스크린 (402) 상의 1 위치를 지정하면, 화상 해석기 (324) 는 그 지정된 위치를 특이점의 올바른 위치로 한다.In
이와 같이, 자동 검출과 수동 검출을 조합하여 사용함으로써, 특이점의 위치를 확실히 찾아낼 수 있다. 수동 검출시에는, 표시 스크린 (402) 에 표시된 화상 상에서 작업자가 특이점의 위치를 지정한다는 방법을 사용함 으로써, 특이점의 수동 검출이 용이하다.In this way, by using the automatic detection and manual detection in combination, the location of the singularity can be found reliably. In the case of manual detection, manual detection of the singularity is easy by using a method in which the operator designates the position of the singularity on the image displayed on the
그런데, 표시 스크린 (402) 상에 촬영된 화상을 표시하고, 그 화상 상에서 작업자가 원하는 위치를 지정한다는 상기 방법은, 특이점의 검출뿐만 아니라, 가공 공정의 개시 전에 스테이지 (12) 상에서의 모재 (14) 의 위치 (예를 들어 원점의 XY 좌표) 와 자세 (예를 들어 모재 (14) 의 한 변의 X 축 또는 Y 축에 대한 경사 각도) 를검출하기 위해서도 활용된다.By the way, the above method of displaying a photographed image on the
도 13 은, 이 제 2 실시형태에 있어서의, 이미지 센서 (30) 에 의해 촬영된 화상을 사용하여 모재 (14) 의 위치와 자세를 검출하는 제어의 흐름을 나타낸다.Fig. 13 shows the flow of control for detecting the position and attitude of the
도 13 에 나타내는 제어가 시작되면, 단계 602 에서, 화상 해석부 (324) 가 이미지 센서 (30) 를 구동하여, 이미지 센서 (30) 의 촬상 범위의 화상을 입력하고, 입력된 화상을 콘솔 (326) 의 표시 스크린 (402) 에표시한다. 작업자는, 도 11A 또는 도 11B 에 예시된 콘솔 (326) 의 커서/카메라 전환 버튼 (416) 을 조작하 여, 이동 버튼 (406) 에 의해 이동할 수 있는 대상물을 커서 (414) 로부터 카메라 즉 이미지 센서 (30) 로 전환 한다. 그 후, 단계 604 에서, 작업자가 콘솔 (326) 의 이동 버튼 (406) 을 조작하여 이동 지시를 입력하면, 수치 컨트롤러 (320) 가, 그 이동 지시에 따라서 이미지 센서 (30) 를 X 방향 및 /또는 Y 방향으로 이동시킨다.When the control shown in FIG. 13 starts, in
화상 해석부 (324) 는, 이 제어가 이루어지고 있는 동안 시종 계속하여, 이미지 센서 (30) 로부터 촬상 범위의 화상을 입력하고 표시 스크린 (402) 에 표시하는 것을 고속 주기로 반복하고, 그것에 의해, 표시 스크린 (402) 상에는 실시간으로 현재의 이미지 센서 (30) 의 위치에 대응한 촬상 범위의 화상 (동화상) 이 표시된다.While this control is being performed, the
작업자는, 표시 스크린 (402) 상의 화상을 보면서 이동 버튼 (406) 을 조작함으로써, 이미지 센서 (30) 를원하는 위치로 (그 위치가 작업자로부터 멀리 떨어져 있어도) 용이하게 보낼 수 있다. 모재 (14) 의 하나의 기준점 (전형적으로는, 하나의 코너점) 이 표시 스크린 (402) 상에 표시된 시점에서, 작업자는, 이동 버튼 (406) 을 조작하여 정지 지시를 입력한다. 그 정지 지시에 응답하여, 수치 컨트롤러 (320) 는 이미지 센서 (30) 의 이동을 정지한다.The operator can easily send the
이미지 센서 (30) 의 이동이 정지되어 있을 때에, 단계 606 에서, 작업자는 콘솔 (326) 의 커서/카메라 전환 버튼 (416) 을 조작하여, 이동 버튼 (406) 에 의해 이동할 수 있는 대상물을 이미지 센서 (30) 로부터 커서 (414) 로 전환하고, 그리고, 이동 버튼 (406) 에 의해 커서 (414) 를 조작하여, 표시 스크린 (402) 에 표시되어 있는 모재 (14) 의 기준점 (코너점) 의 위치를 지시한다. 또는, 도시하지 않은 마우스로 커서 (414) 가 조작되어도 될 수도 있으며, 혹은, 표시 스크린 (402) 이 터치 센서 패널을 구비한 경우에는, 표시 스크린 (402) 상의 기준점의 위치가 작업자의 손 끝 또는 펜 끝 등으로 직접적으로 지시되어도 된다. 이와 같이 표시 스크린 (402) 에 표시된 화상 상에서 기준점을 지정하는 방법에 의해서, 기준점이 작업자로부터 멀리 떨어져 있거나, 또는 환경 조명이 어두운 경우에도, 작업자는 용이하게 기준점을 지정할 수 있다. 이렇게 해서 표시 스크린 (402) 에 표시된 모재 (14) 상의 일 위치가 작업자에 의해 지시되면, 화상 해석기 (324) 는, 그 지시된 위치의 화상 좌표를 모재 (14) 의 1 기준점의 화상 좌표로서 결정한다. 그리고, 단계 608 에서 화상 해석기 (324) 는, 그 결정된 1 기준점의 화상 좌표를 기계 좌표로 변환하고, 그 기계 좌표를 수치 컨트롤러 (320) 에 송신한 다.When the movement of the
상기 서술한 단계 604 내지 610 의 처리는, 결정될 모든 기준점 (예를 들어, 모재 (14) 의 3 개의 코너점) 에관해서 반복된다. 그 결과, 수치 컨트롤러 (320) 는, 모재 (14) 의 모든 기준점의 기계 좌표를 취득한다.The processing of
그 후, 수치 컨트롤러 (320) 는, 모재 (14) 의 모든 기준점의 기계 좌표에 기초하여 모재 (14) 의 위치 (예를 들어, 모재 (14) 의 원점의 XY 좌표) 와 자세 (예를 들어, 모재 (14) 의 원점을 통과하는 한 변의 X 축 또는 Y 축에 대한 경사 각도) 를 계산한다. 이렇게 해서 결정된 모재 (14) 의 위치와 자세는, 그 후에 실시되는 절단 공정 (도 5 참조) 에 있어서 수치 컨트롤러 (320) 에 의해 사용되고, 그것에 의해서, 수치 컨트롤러 (320) 는 모재 (14) 가 기계 좌표계에 대하여 어떠한 위치 관계로 놓여져 있더라도, NC 프로그램에 따라서 모재 (14) 로부터 각 제품을 잘라낼 때에, 모재 (14) 를 절단하는 위치를 NC 프로그램에 의해 지정되는 위치로 제어한다.After that, the
상기한 바와 같이 하여 스크린에 표시되는 화상 내의 점을 작업자가 지정함으로써 모재의 기준점을 수치 컨트롤 러에 교시하는 방법은, 개선 가공을 실시하는 기능을 갖는 자동 절단기뿐만 아니라, 개선 가공을 실시하는 기능을 갖지 않은 자동 절단기에도 적용 가능하며, 또한 유용하다. 대형 플라즈마 절단기의 어떤 기종은, 모재의 위치 결정을 테이블 상에서 실시하기 위한 툴 또는 스토퍼를 구비하고 있지 않다. 이러한 기계에서는, 기계 좌표계와 모재의 위치 관계를 수치 컨트롤러에 교시하기 위한 특별한 작업이 필요하다. 종래, 절단 공구와의 위치 관계가 미리 수치 컨트롤러에 의해서 파악되어 있는 레이저 포인터를 작업자가 수동의 죠그 기구에 의해 모재의 코너점까지 천천히 이동시킴으로써, 그 코너점의 좌표를 수치 컨트롤러에 교시하는 방법이 채용되어 있다. 또는, 모재를 촬영하고 있는 CCD 카메라로부터의 화상을 스크린에 표시시키고, 그리고, 표시 화상 중의 모재의 코너점이 스크린의 중심의 마커점 위치에 도달할 때까지 작업자가 수동의 죠그 기구로 CCCD 카메라를 이동시키는 방법도 채용되어 있다. 그러나, 어떠한 종래 방법에서나, 죠그 기구에 의해 천천히 신중하게 레이저 포인터 또는 CCD 카메라를 이동시킨다는, 작업자에 있어서 수고스럽고 시간이 걸리는 작업이 필요하다.As described above, a method in which an operator designates a point in an image displayed on a screen to teach a numerical controller the reference point of a base material is not only an automatic cutting machine having a function of performing improvement processing, but also a function of performing improvement processing. It is also applicable to automatic cutting machines that do not have it, and is also useful. Some types of large plasma cutting machines do not have tools or stoppers for positioning the base material on the table. In such a machine, special work is required to teach the numerical controller the positional relationship between the machine coordinate system and the base material. Conventionally, a method in which an operator slowly moves a laser pointer whose positional relationship with a cutting tool is previously grasped by a numerical controller to a corner point of the base material by a manual jog mechanism, and teaches the coordinates of the corner point to the numerical controller are employed Alternatively, the image from the CCD camera photographing the base material is displayed on the screen, and the operator moves the CCCD camera with a manual jog mechanism until the corner point of the base material in the displayed image reaches the marker point position in the center of the screen. How to do it is also adopted. However, in any conventional method, laborious and time-consuming work is required for the operator to move the laser pointer or CCD camera slowly and carefully by the jog mechanism.
이에 대하여, 도 13 에 나타낸 방법에 의하면, 모재의 기준점 (예를 들어 코너점) 이 이미지 센서 (예를 들어 CDD 카메라) 의 촬상 영역 내에 단순히 들어가기만 하면 되므로, 이미지 센서를 보다 고속으로 보다 러프하게 이동시킬 수 있어, 작업자가 실시해야 될 조작이 보다 간단하다.In contrast, according to the method shown in FIG. 13, since the base material's reference point (eg, corner point) simply needs to enter the imaging area of the image sensor (eg, CDD camera), the image sensor can be moved at a higher speed and more roughly. can be made, and the operation to be performed by the operator is simpler.
그리고, 상기한 바와 같이 하여 표시 화상 내의 점을 작업자가 지정함으로써 모재의 기준점을 수치 컨트롤러에 교시하는 방법은, 모재의 위치와 자세를 컨트롤러에게 알리는 목적뿐만 아니라, 별도의 목적으로도 이용할 수있다. 예를 들어, NC 프로그램의 실행에 의해 자동적으로 절단을 실시하는 것이 아니라, 작업자에 의해 지정된 모재 상의 점 또는 선을 따라서 모재를 절단하는 수동 절단을 실시하는 경우에, 그 절단해야 할 각 점 또는 각 선 (각 선을 정의하기 위한 점의 각각) 의 좌표를 작업자가 컨트롤러에게 알리는 목적에도 적용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 작업원이 죠그 기구를 조작하여 이미지 센서의 촬상 영역을 모재 상에서 이동시키 면서, 표시된 촬상 영역의 화상 내의 임의의 1 이상의 점을 지정하면, 컨트롤러가, 지정된 각 점의 좌표를 각기준점 (절단해야 할 각 점 또는 절단해야 할 각 선을 정의하는 각 점) 의 좌표로서 파악하고, 그리고, 그 파악된 각 기준점의 좌표에 따라서 절단 공구를 이동시켜 절단 동작을 실시할 수 있다.And, the method of teaching the numerical controller the reference point of the base material by designating a point in the displayed image by the operator as described above can be used not only for the purpose of informing the controller of the position and attitude of the base material, but also for other purposes. For example, in the case of performing manual cutting in which the base material is cut along a point or line on the base material specified by the operator, instead of cutting automatically by executing the NC program, each point or angle to be cut is performed. It can also be applied for the purpose of telling the controller the coordinates of the line (each of the points defining each line). In this case, for example, when a worker operates a jog mechanism to move the imaging area of the image sensor on the base material and designates one or more arbitrary points in the image of the displayed imaging area, the controller determines the coordinates of each designated point. is grasped as the coordinates of each reference point (each point defining each point to be cut or each line to be cut), and then, the cutting operation can be performed by moving the cutting tool according to the coordinates of each identified reference point. .
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 이 실시형태는 본 발명의 설명을 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위를 이 실시형태에만 한정하는 취지는 아니다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않으면서, 그 밖의 여러 가지 양태로도 실시할 수 있다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this embodiment is only an example for description of this invention, and the scope of this invention is not limited to this embodiment only. This invention can be implemented also in other various aspects, without deviating from the summary.
Claims (9)
상기 컨트롤러 (32) 가, 상기 NC 프로그램에 따라서, 상기 스테이지 (12) 상에 놓인 모재 (14) 를 상기 절단 공구에 의해 절단하여 제품 (34) 을 잘라내는 제 1 절단 부공정을 실행하도록 제어를 행하는 제 1 절단 부공정 제어 수단 (60) 과, 상기 제 1 절단 부공정이 실행된 후, 상기 스테이지 상의 잘라낸 제품 (34) 의 2 개 이상의 특이점의 상기 NC 프로그램에 의해 정의되는 정규 위치 (861, 862) 를 포함한 1 개 이상의 영역 (881, 882) 에 상기 이미지 센서 (30) 의 촬상 영역을 설정하고, 그리고, 상기 이미지 센서로부터 상기 1 개 이상의 영역 (881, 882) 의 화상을 취득하도록 제어를 행하는 촬상 제어 수단 (62) 과, 상기 이미지 센서로부터 취득된 상기 1 개 이상의 영역 (881, 882) 의 화상을 해석하여, 상기 스테이지 상의 잘라낸 제품 (34) 의 상기 2 개 이상의 특이점의 실제 위치 (841, 842) 를 검출하는 특이점 검출 수단 (63) 과, 상기 특이점의 검출된 실제 위치 (841, 842) 에 따라서, 상기 스테이지 상의 잘라낸 제품 (34) 의 실제 위치에 적합하도록 상기 NC 프로그램 (322) 을 수정하는 프로그램 수정 수단 (66) 과, 상기 수정된 NC 프로그램 (323) 에 따라서, 상기 스테이지 상의 잘라낸 제품 (34) 에 대하여 상기 절단 공구에 의해 추가 절단을 실시하는 제 2 절단 부공정을 실행하도록 제어하는 제 2 절단 부공정 제어 수단 (70) 을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 개선 가공의 복수 단계의 절단 부공정을 연속하여 효율적으로 가공하는 방법.A method for continuously and efficiently processing a multi-step sub-cutting process of improvement processing using an image sensor, comprising: a stage (12) for placing a base material (14), a cutting tool (28), and an image sensor having an imaging area 30 and a tool for moving the cutting tool 28 relative to the stage 12, changing the angle of the cutting tool 28, and also moving the imaging area of the image sensor 30 moving mechanisms 16 to 26 and a controller 32 for controlling operations of the cutting tool, the image sensor, and the tool moving mechanism, respectively, according to an NC program 322;
The controller 32 performs control to execute a first sub-cutting step of cutting the product 34 by cutting the base material 14 placed on the stage 12 with the cutting tool according to the NC program. regular positions (861, 862), set an imaging area of the image sensor 30 in one or more areas 881, 882, and control to acquire images of the one or more areas 881, 882 from the image sensor. The actual positions of the two or more singular points of the cut product 34 on the stage (841 , 842), and according to the detected actual positions (841, 842) of the singularity, the NC program 322 to adapt to the actual position of the cut product 34 on the stage. Program correcting means 66 for correcting, and controlling to execute a second sub-cutting process for performing additional cutting by the cutting tool on the cut product 34 on the stage according to the corrected NC program 323; A method for continuously and efficiently processing a plurality of sub-cutting steps of improvement processing using an image sensor, characterized in that it has a second sub-cutting process control unit (70) for controlling the sub-cutting process.
Priority Applications (1)
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KR1020210065838A KR20220157826A (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | the method for successively efficiently processing the cut sub-process of the multi-phase of the improvement processing using the image sensor |
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CN118162721A (en) * | 2024-04-16 | 2024-06-11 | 东莞市龙鑫装备科技有限公司 | Steel cutting method, system, device, electronic equipment and storage medium |
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2021
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