WO2014104660A1 - 공구 경로 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2014104660A1
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장계봉
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두산인프라코어 주식회사
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    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a technique for processing a workpiece through a tool, in particular, to create an optimum tool path by predicting a cutting-out phenomenon and a processing form of a workpiece, which may occur due to wear and edge correction of a tool when machining a workpiece.
  • An apparatus and method are provided.
  • the infeed of the workpiece may be insufficient depending on the degree of wear of the tool, which causes the operator to follow the preset tool path for the movement trajectory of the tool center for machining to the desired workpiece shape.
  • the workpiece cannot be machined correctly.
  • the worker wears a manual measure of the degree of wear of the tool to manually replace the tool, and checks the infeed shortage of the workpiece, and reprocesses the workpiece, thereby requiring a considerable time to process the workpiece. There was this.
  • the tool path must also be designed manually by the operator, which is designed differently according to the skill of the operator and applies the tool path differently when machining the workpiece, thus making it difficult to precisely process and improve productivity. This results in the phenomenon of falling and the completeness of the workpiece.
  • the present invention is proposed to solve the infeed shortage caused by the conventional tool wear and edge correction, etc., to generate the optimum tool path by predicting the infeed shortage that may occur during the machining of the workpiece and the processing type of the workpiece To provide an apparatus and method for.
  • Tool path generation apparatus for achieving the above object, the input unit for receiving the initial tool shape and the initial workpiece shape; Identify the tool shape and the workpiece shape by identifying the tool image and the workpiece image respectively, and check the tool state and the workpiece state by comparing the identified tool shape and the workpiece shape with the initial tool shape and the initial workpiece shape respectively inputted through the input unit. And a controller configured to generate an optimal tool path according to the processing of the workpiece based on the identified tool state and the workpiece state. And an output unit for displaying the tool path generated by the controller.
  • Tool path generation method in the tool path generation apparatus for achieving the above object, the step of receiving an initial tool shape and the initial workpiece shape; Identifying a tool shape and a workpiece shape by identifying a tool image and a workpiece image, respectively; Comparing the identified tool shape and the workpiece shape with the received initial tool shape and the initial workpiece shape, respectively, to confirm the tool state and the workpiece state and to generate the tool state information and the workpiece state information; And generating an optimal tool path according to the processing of the workpiece based on the identified tool state and the workpiece state.
  • the present invention calculates the tool image and the workpiece image from the image of the tool and the workpiece photographed when processing the workpiece, and using the calculated tool image and the workpiece image, the tool coordinate correction and the optimum tool according to the tool state and the workpiece state, such as wear degree By creating a path, it is possible to prevent the infeed shortage of the workpiece, thereby increasing the completeness of the workpiece.
  • the optimal tool can be recommended for the degree of wear of the tool and the infeed shortage in cutting, and the user can be warned by displaying a warning about the wear of the tool. Makes it easy to know when to change tools.
  • the present invention by generating the optimum tool path, it is possible to minimize the time required for the machining operation due to the wear of the tool, inadequate tool path, etc., even a non-skilled person can easily create a tool path through the tool path generation device Since it can be done, there is an effect that can improve the work efficiency of the worker.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a tool path generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a controller of a tool path generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for generating a tool path in a tool path generating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view illustrating a tool image and a workpiece image according to a tool path in a tool path generating device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a tool path generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the tool path generating device 100 generates an optimal tool movement path according to processing of a tool and a workpiece image in order to prevent a tool cutting shortage due to cutting a workpiece when machining a workpiece through a tool. do.
  • the tool path generating apparatus 100 may include a photographing unit 110, an input unit 120, a control unit 130, a storage unit 140, and an output unit 150.
  • the tool path generating apparatus 100 may be a kind of computing device that operates as a related program for generating a tool movement path according to processing a workpiece, and may be connected to or included in a worker's computer or a portable device.
  • the tools may include, for example, various cutting tools such as bites, drills, milling cutters, reamers, gear tooth cutters, thread cutters, broaches, and the like.
  • the photographing unit 110 includes one or more cameras, and photographs a workpiece processed by the tool and the tool of the operating machine by using the one or more cameras, and then transmits the captured tool and the image of the workpiece to the controller 130. .
  • the photographing unit 110 may photograph the tool and the workpiece in real time while the machine tool is operating, and photograph the tool and the workpiece at various angles.
  • the photographing unit 110 is not connected to the tool path generating apparatus 100, may be formed on the outside, that is, may be mounted on the machine tool or installed in the vicinity of the machine tool. In this case, the tool path generating apparatus 100 may receive an image photographed by the photographing unit 110 through a communication unit (not shown).
  • the photographing unit 110 may transmit, for example, an image photographing the machine tool to the tool path generating apparatus 100 using a mobile phone of an operator. If the photographing unit 110 is fixed in one direction, in order to photograph the tool and the workpiece at various angles, the photographing unit 110 may photograph the tool and the workpiece using a portable camera or a mobile phone equipped with a camera.
  • the input unit 120 receives the processing drawing information from the operator and transmits the input processing drawing information to the controller 130.
  • the input unit 120 may receive information necessary for generating a tool path, in particular, a tool path calculation algorithm, a mounting position of the tool, initial tool shape information, and workpiece related information.
  • the input unit 120 may generate a user input signal corresponding to the user's request or information according to the user's manipulation.
  • the input unit 120 may be implemented by various input means that are currently commercialized or that can be commercialized in the future.
  • the input unit 120 may include a general input device such as a keyboard, a mouse, a joystick, a touch screen, a touch pad, and the like.
  • the controller 130 collects an image including at least one tool and a workpiece transmitted from the photographing unit 110, and analyzes the collected image to calculate a tool image and a workpiece image. Then, the controller 130 may perform image processing based on the calculated image of the tool and the workpiece, and generate tool state information including the wear degree of the tool, the shape of the tool, and the workpiece state information. In addition, the controller 130 may generate an optimal tool path according to the movement path of the tool when the workpiece is processed based on the generated tool and workpiece state information and the machining drawing information input through the input unit 130. To this end, the controller 130 includes an image processing unit 131, a tool state checking unit 132, a workpiece state checking unit 133, and a tool path generating unit 134 as illustrated in FIG. 2. Can be configured.
  • the image processor 131 calculates a tool image and a workpiece image from at least one image including a tool and a workpiece received from the photographing unit 110, or calculates an image including both the tool and the workpiece. For example, the image processor 131 may calculate a desired image by capturing only a tool and a workpiece region except for an area of the background in at least one image so as to clearly identify the tool and the workpiece. In addition, the image processor 131 analyzes the calculated tool and workpiece images to identify the tool shape and the workpiece shape, and generates tool shape information and the workpiece shape information using the identified tool shape and the workpiece shape, respectively. The tool shape information and the workpiece shape information are transmitted to the tool state checking unit 132 and the workpiece state checking unit 133, respectively.
  • the tool status checking unit 132 forms a tool mapping table by mapping initial tool shape information received through the input unit 120 to tool information (name, manufacturer, wear limit information, characteristic information, etc.), and forms the formed mapping table. Can manage In addition, the tool state checking unit 132 receives the tool shape information processed by the image processing unit 131, and compares the received tool shape information with initial tool shape information set in the tool mapping table to check the degree of tool wear. Can be. Accordingly, the tool state checking unit 132 may generate and manage comparison result information, that is, tool state information, and transmit the tool state information to the tool path generation unit 134.
  • the workpiece state checking unit 133 maps initial workpiece shape information received through the input unit 120 to workpiece information (name, manufacturer, material, feature information, etc.) to form a workpiece mapping table, and manages the formed workpiece mapping table. can do.
  • the initial workpiece shape information may be an image obtained by processing an image photographed by a camera of the photographing unit 110 using the image processor 131 before processing the workpiece.
  • the workpiece state checking unit 133 compares the workpiece shape information processed by the image processing unit 131 with initial workpiece shape information set in the workpiece mapping table to check the degree of processing (cutting), that is, the workpiece processing shape according to the tool path and Infeed shortage can be predicted. Accordingly, the workpiece state confirming unit 133 may generate and manage the comparison result information, that is, the workpiece state information, and transmit the workpiece state information to the tool path generation unit 134.
  • the tool path generation unit 134 generates an initial tool path based on the machining drawing information input through the tool path calculation algorithm, and the tool state information and the workpiece state confirmation unit 133 received from the tool state confirmation unit 132. Create the optimal tool path based on the workpiece state information from Specifically, the tool path generation unit 134 checks the workpiece state information through a tool path calculation algorithm, and compares the state of the currently processed workpiece with the machining drawing information input from the operator to check the current machining state such as an infeed shortage. And correct the previous tool path according to the confirmed machining status information. In this case, the tool path generation unit 134 may generate an optimal tool path by correcting the modified tool path so that the tool path information may be processed up to the maximum point that can process the current workpiece in the current tool shape. . For example, the tool path generator 134 may apply Equation 1 below as a tool path calculation algorithm.
  • A means a workpiece shape
  • B means a tool shape
  • E means a tool path.
  • Equation 1 when the tool shape B is moved to the element position of the tool path E, the tool shape Bz moving in the z direction must be within the element of the workpiece shape A. . That is, it means that the image of the tool can fit into the image of the workpiece shape, which is the same principle as removing the workpiece image along the tool path based on the image of the tool.
  • the tool path generation unit 134 may generate the optimum tool path by repeatedly generating the tool path.
  • the tool path generation unit 134 notifies the user of the infeed shortage according to the tool shape, and if there is a tool to cut the infeed shortage among the tools mounted on the machine tool, selects this as an optimal tool and notifies the user. You may.
  • the storage 140 stores information related to tool path generation.
  • the storage 140 may store the tool mapping table generated by the tool status checker 132 and the workpiece mapping table generated by the workpiece status checker 133 in a corresponding database.
  • a preset tool path calculation algorithm can be stored.
  • the storage 140 may store images inputted through the photographing unit 110, a tool image processed by the image processor 131, and a workpiece image.
  • the storage unit 230 may include an optical media such as a magnetic media such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape, a compact disk read only memory (CD-ROM), and a digital video disk (DVD). And magnetic-optical media such as floppy disks and ROM, random access memory (RAM), and flash memory.
  • the output unit 150 is a means for providing a user recognition of the operation result or state of the tool path generating apparatus 100.
  • the output unit 150 may display the images input through the photographing unit 110, the tool processed by the image processor 131, the workpiece image, and the tool path generated by the tool path generator 134 on the screen. Can be.
  • the output unit 150 may display a screen for generating a tool mapping table and a workpiece mapping table, a tool and workpiece image analysis screen, a tool path calculation screen, and a machining drawing screen according to machining drawing information.
  • the tool path generation apparatus 100 configured as described above may be a computing device that is convenient for a worker to carry, and may include, for example, a laptop, a smartphone, and the like of a worker having a tool path program installed therein.
  • the tool path generating apparatus 100 may be a computing device fixed to a work room, and may include, for example, a computer (desktop) on which a tool path program is installed.
  • FIG 3 is a view showing a tool path generation method in a tool path generation device according to an embodiment of the present invention.
  • the tool path generating apparatus 100 photographs the tool and the workpiece by using the photographing unit 110, and as illustrated in FIG. 4 attached to operation 1102, the photographed tool and the workpiece.
  • An image including each or all of the tool image and the workpiece image is calculated from the image of.
  • the tool image along the tool path is shown in Fig. 4 (a) attached, and the image of the area that can be processed in the workpiece is shown in Fig. 4 (b), in Fig. 4 (a) It can be seen that the cutting shortage phenomenon 400 occurs according to the tool image.
  • the tool path generation apparatus 100 generates the tool shape information and the workpiece shape information by grasping the tool shape and the workpiece shape from the calculated tool image and the workpiece image, respectively.
  • the tool path generating apparatus 100 checks the tool state using the tool shape information and the preset tool mapping table, and generates the tool state information according to the check result. In this case, the tool path generating apparatus 100 confirms the workpiece state by using the workpiece shape information and the preset workpiece mapping table, and generates the workpiece confirmation state information according to the confirmation result.
  • the tool path generating apparatus 100 confirms the machining state information using the machining drawing information, the tool state information, and the workpiece state information previously input from the operator through a tool path calculation algorithm, and confirms the confirmed machining state. Based on the information, you modify the tool path to create a new tool path.
  • the tool path generating apparatus 100 may generate a tool path for processing up to a maximum point that can be processed into a tool shape.
  • the tool path generation device 100 may generate the optimal tool path by repeatedly performing the tool path generation.
  • the program instructions recorded may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • the recording medium may be magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical disks such as Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM), digital video disks (DVD), Magnetic-Optical Media, such as floppy disks, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, random access memory (RAM), flash memory, and the like. do.
  • Examples of program instructions may include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler.
  • Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • FIG. 5 is a view showing a path of a tool during machining.
  • the infeed shortage 400 occurs, while the tool path according to an embodiment of the present invention.
  • the generation device may predict the infeed shortage from the tool shape and generate a path 520 of the tool after program correction to prevent the infeed shortage.
  • a tool image and a workpiece image are calculated from an image of a tool and a workpiece photographed at the time of processing a workpiece, and the tool state and the workpiece, such as wear, are calculated using the calculated tool image and the workpiece image.

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Abstract

본 발명은 공구 경로 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 공구 경로 생성 장치는 공구 및 가공물을 촬영한 하나 이상의 영상에서 공구 이미지 및 가공물 이미지를 산출하고, 산출된 공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 파악하여 공구 형상 및 가공물 형상을 확인하고, 확인된 공구 형상 및 가공물 형상을 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상과 각각 비교하여 공구 상태 및 가공물 상태를 확인하고, 확인된 공구 상태 및 가공물 상태를 기반으로 가공물의 가공에 따른 최적의 공구 경로를 생성하고, 생성된 공구 경로를 표시함으로써, 가공물의 절입 부족 현상을 방지할 수 있으므로 가공물의 완성도를 높일 수 있고, 작업자의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

공구 경로 생성 장치 및 방법
본 발명은 공구를 통한 가공물을 가공하는 기술에 관한 것으로서, 특히 가공물 가공 시 공구의 마모 및 인선 보정 등으로 인해 발생될 수 있는 절입 부족 현상 및 가공물의 가공 형태를 예측하여 최적의 공구 경로를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
공작 기계와 절삭 공구의 발달로 가공 기술 개발도 가속화되고 있으며, 가공물을 쉽고 편리하게 가공할 수 있다.
그러나 가공물 가공 시 공구가 마모된 경우, 공구의 마모도에 따라 가공물의 절입 부족 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 작업자가 원하는 가공물의 형상으로 가공하기 위한 공구 중심의 운동 궤적에 대해 미리 설정된 공구 경로에 따라 정확하게 가공물을 가공할 수 없다.
또한, 종래의 가공 기술에서는 공구의 마모도 정도를 작업자가 직접 수동으로 측정하여 공구를 교체하고, 가공물의 절입 부족 부분을 직접 확인하여 가공물을 재 가공함에 따라 가공물을 가공하는 데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래의 가공 기술에서는 공구 경로 또한 작업자가 직접 수동으로 설계해야 하는데, 이는 작업자의 숙련도에 따라 상이하게 설계되고, 가공물 가공 시에도 상이하게 공구 경로를 적용하게 되므로 정확한 가공이 어려우며, 작업 생산성이 떨어지고 가공물의 완성도가 저하되는 현상을 초래하게 된다.
본 발명은 종래의 공구 마모 및 인선 보정 등으로 인해 발생되는 절입 부족 현상을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 가공물 가공 시 발생될 수 있는 절입 부족 현상 및 가공물의 가공 형태를 예측하여 최적의 공구 경로를 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치는, 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상을 입력받는 입력부; 공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 파악하여 공구 형상 및 가공물 형상을 확인하고, 확인된 공구 형상 및 가공물 형상을 상기 입력부를 통해 입력받은 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상과 각각 비교하여 공구 상태 및 가공물 상태를 확인하며, 확인된 공구 상태 및 가공물 상태 기반으로 가공물의 가공에 따른 최적의 공구 경로를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부에서 생성된 공구 경로를 표시하는 출력부를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치에서의 공구 경로 생성 방법은, 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상을 입력받는 단계; 공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 파악하여 공구 형상 및 가공물 형상을 확인하는 단계; 확인된 공구 형상 및 가공물 형상을 입력받은 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상과 각각 비교하여 공구 상태 및 가공물 상태를 확인하고 공구 상태 정보 및 가공물 상태 정보를 생성하는 단계; 및 확인된 공구 상태 및 가공물 상태를 기반으로 가공물의 가공에 따른 최적의 공구 경로를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 가공물 가공 시 촬영된 공구 및 가공물의 영상으로부터 공구 이미지 및 가공물 이미지를 산출하고, 산출된 공구 이미지 및 가공물 이미지를 이용하여 마모도 등의 공구 상태 및 가공물 상태에 따른 공구 좌표 보정 및 최적의 공구 경로를 생성함으로써 가공물의 절입 부족 현상을 방지할 수 있으므로 가공물의 완성도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 공작 기계로부터 획득한 공구 형성과 공구 이미지의 비교를 통해 공구의 마모 정도와 그에 따른 절삭 가공시 절입 부족 현상에 대해 최적의 공구를 추천할 수 있으며, 공구의 마모에 대한 경고를 표시함으로써 사용자가 쉽게 공구의 교체 시기를 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 최적의 공구 경로를 생성함으로써, 공구의 마모, 공구 경로의 부적합 등으로 인해 가공 작업에 소요되는 시간을 최소화할 수 있으며, 비 숙련자도 공구 경로 생성 장치를 통해 쉽게 공구 경로를 생성할 수 있으므로 작업자의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치의 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 공구 경로 생성 장치에서의 공구 경로 생성을 위한 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 공구 경로 생성 장치에서 공구 경로에 따른 공구 이미지 및 가공 후 가공물 이미지를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 공구 경로 생성 장치(100)는 공구를 통해 가공물을 가공 시 가공물을 절삭함에 따른 공구 절입 부족 현상을 방지하기 위해, 공구 및 가공물 이미지 처리에 따른 최적의 공구의 이동 경로를 생성한다. 이를 위해, 공구 경로 생성 장치(100)는 촬영부(110), 입력부(120), 제어부(130), 저장부(140) 및 출력부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 공구 경로 생성 장치(100)는 가공물을 가공함에 따른 공구 이동 경로를 생성하기 위한 관련 프로그램 등으로 동작하는 일종의 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 작업자의 컴퓨터 또는 휴대 장치 등에 연결 또는 포함되어 이용될 수 있다. 공구는 예를 들어, 바이트, 드릴, 밀링 커터, 리머, 치절공구(gear tooth cutter), 나사 가공용 공구(thread cutter), 브로우치(broach) 등의 다양한 절삭 공구가 이에 포함될 수 있다.
촬영부(110)는 하나 이상의 카메라 등을 포함하며, 하나 이상의 카메라를 이용하여 동작 기계의 공구 및 공구에 의해 가공되는 가공물을 촬영한 후 촬영된 공구 및 가공물의 영상을 제어부(130)로 전송한다. 이러한 촬영부(110)는 공작 기계가 작동하는 동안 실시간으로 공구 및 가공물을 촬영할 수 있으며, 다양한 각도로 공구 및 가공물을 촬영할 수 있다. 한편, 촬영부(110)는 공구 경로 생성 장치(100)에 연결되지 않고, 외부에 형성될 수도 있으며, 외부 즉, 공작 기계에 장착되거나 공작 기계 근방에 설치될 수 있다. 이러한 경우, 공구 경로 생성 장치(100)는 통신부(도시되지 않음)를 통해 촬영부(110)에 의해 촬영된 영상을 수신할 수 있다. 또한, 촬영부(110)는 예를 들어, 작업자의 휴대폰을 이용하여 공작 기계를 촬영한 영상을 공구 경로 생성 장치(100)로 전송할 수도 있다. 만약, 촬영부(110)는 한 방향으로 고정된 경우 다양한 각도로 공구 및 가공물을 촬영하기 위해 통신이 가능한 휴대용 카메라 또는 카메라가 장착된 휴대폰을 이용하여 공구 및 가공물을 촬영할 수 있다.
입력부(120)는 작업자로부터 가공 도면 정보를 입력받고 입력된 가공 도면 정보를 제어부(130)로 전송한다. 또한, 입력부(120)는 공구 경로 생성에 필요한 정보들 특히, 공구 경로 산출 알고리즘, 공구의 장착 위치, 초기 공구 형상 정보 및 가공물 관련 정보를 입력받을 수 있다. 여기서, 입력부(120)는 사용자의 조작에 따라 사용자의 요청이나 정보에 해당하는 사용자 입력 신호를 발생할 수 있다. 또한, 입력부(120)는 현재 상용화되어 있거나 향후 상용화가 가능한 다양한 입력 수단으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 입력부(120)는 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 스크린 및 터치 패드 등과 같은 일반적인 입력 장치를 포함할 수 있다.
제어부(130)는 촬영부(110)로부터 전송되는 하나 이상의 공구 및 가공물을 포함하는 영상을 수집하고, 수집된 영상을 분석하여 공구 이미지 및 가공물 이미지를 산출한다. 그런 다음 제어부(130)는 산출된 공구 및 가공물의 이미지를 기반으로 이미지 프로세싱을 수행한 후, 공구의 마모도 및 공구의 모양 등을 포함하는 공구 상태 정보와, 가공물 상태 정보를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 생성된 공구 및 가공물 상태 정보와, 입력부(130)를 통해 입력된 가공 도면 정보를 기반으로 가공물 가공 시 공구의 이동 경로에 따른 최적의 공구 경로를 생성할 수 있다. 이를 위해, 제어부(130)는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(131), 공구 상태 확인부(132), 가공물 상태 확인부(133) 및 공구 경로 생성부(134)를 포함하여 구성될 수 있다.
이미지 처리부(131)는 촬영부(110)로부터 수신한 공구 및 가공물을 포함하는 하나 이상의 영상으로부터 공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 산출하거나, 공구 및 가공물을 모두 포함하는 이미지를 산출한다. 예를 들어, 이미지 처리부(131)는 공구 및 가공물을 명확히 파악할 수 있도록 하나 이상의 영상에서 배경이 되는 영역을 제외한 공구 및 가공물 영역만을 캡쳐하여 원하는 이미지를 산출할 수 있다. 또한, 이미지 처리부(131)는 산출된 공구 및 가공물 이미지를 분석하여 공구 형상 및 가공물 형상을 파악하고, 파악된 공구 형상 및 가공물 형상을 이용하여 공구 형상 정보 및 가공물 형상 정보를 각각 생성하며, 생성된 공구 형상 정보 및 가공물 형상 정보를 공구 상태 확인부(132) 및 가공물 상태 확인부(133)로 각각 전달한다.
공구 상태 확인부(132)는 입력부(120)를 통해 입력받은 초기 공구 형상 정보를 공구 정보(이름, 제조사, 마모 한계 정보, 특징 정보 등)에 매핑하여 공구 매핑 테이블을 형성하고, 형성된 매핑 테이블을 관리할 수 있다. 또한, 공구 상태 확인부(132)는 이미지 처리부(131)에 의해 처리된 공구 형상 정보를 수신하고, 수신한 공구 형상 정보를 공구 매핑 테이블에 미리 설정된 초기 공구 형상 정보와 비교하여 공구 마모 정도를 확인할 수 있다. 이에 따라 공구 상태 확인부(132)는 비교 결과 정보 즉, 공구 상태 정보를 생성하여 관리할 수 있으며, 공구 상태 정보를 공구 경로 생성부(134)로 전달한다.
가공물 상태 확인부(133)는 입력부(120)를 통해 입력받은 초기 가공물 형상 정보를 가공물 정보(이름, 제조사, 재질, 특징 정보 등)에 매핑하여 가공물 매핑 테이블을 형성하고, 형성된 가공물 매핑 테이블을 관리할 수 있다. 여기서, 초기 가공물 형상 정보는 가공물을 가공하기 전에 촬영부(110)의 카메라를 통해 촬영된 영상을 이미지 처리부(131)를 이용하여 처리한 영상일 수도 있다. 가공물 상태 확인부(133)는 이미지 처리부(131)에 의해 처리된 가공물 형상 정보를 가공물 매핑 테이블에 미리 설정된 초기 가공물 형상 정보와 비교하여 가공(절삭) 정도 확인 즉, 공구 경로에 따른 가공물 가공 형태 및 절입 부족 현상을 예측할 수 있다. 이에 따라 가공물 상태 확인부(133)는 비교 결과 정보 즉, 가공물 상태 정보를 생성하여 관리할 수 있으며, 가공물 상태 정보를 공구 경로 생성부(134)로 전달한다.
공구 경로 생성부(134)는 공구 경로 산출 알고리즘을 통해 기 입력된 가공 도면 정보를 기반으로 초기 공구 경로를 생성하고, 공구 상태 확인부(132)로부터 전달받은 공구 상태 정보 및 가공물 상태 확인부(133)로부터 전달받은 가공물 상태 정보를 기반으로 최적의 공구 경로를 생성한다. 구체적으로, 공구 경로 생성부(134)는 공구 경로 산출 알고리즘을 통해 가공물 상태 정보를 확인하여 현재 가공된 가공물의 상태와 작업자로부터 입력된 가공 도면 정보를 비교하여 절입 부족 부분 등의 현재 가공 상태를 확인하고, 확인된 가공 상태 정보에 따라 이전 공구 경로를 수정한다. 이때, 공구 경로 생성부(134)는 공구 상태 정보를 이용하여 현재 공구 형상으로 현재 가공물을 가공할 수 있는 최대 점까지 가공할 수 있도록 수정된 공구 경로를 보정하여 최적의 공구 경로를 생성할 수 있다. 예를 들어, 공구 경로 생성부(134)는 공구 경로 산출 알고리즘으로 하기 <수학식 1>을 적용할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2013011950-appb-M000001
여기서, A는 가공물 형상을 의미하고, B는 공구 형상을 의미하며, E는 공구 경로를 의미한다. 이러한 수학적 방법은 형태학 원론에 근거한 방법이다. (반대의 예시:
Figure PCTKR2013011950-appb-I000001
)
이러한 <수학식 1>을 적용하면, 공구 형상(B)를 공구 경로(E)의 원소 위치로 이동시켰을 경우, z 방향으로 이동하는 공구 형상(Bz)은 가공물 형상(A)의 원소 안에 있어야 한다. 즉, 공구의 이미지가 가공물 형상의 이미지 안에 들어갈 수 있는 것을 의미하며, 이는 공구의 이미지를 기준으로 공구 경로에 따라 가공물 이미지를 제거(가공)해 나가는 것과 같은 원리이다.
또한, 공구 경로 생성부(134)는 공구 경로 생성을 반복적으로 수행함으로써, 최적의 공구 경로를 생성할 수 있다.
또한, 공구 경로 생성부(134)는 공구 형상에 따라 절입 부족 부분을 사용자에게 통보하고, 공작 기게에 장착된 공구 중 절입 부족 부분을 자를 공구가 있는 경우, 이를 최적의 공구로 선정하여 사용자에게 통보할 수도 있다.
다음으로, 저장부(140)는 공구 경로 생성과 관련된 정보들을 저장한다. 구체적으로, 저장부(140)는 공구 상태 확인부(132)에서 생성된 공구 매핑 테이블 및 가공물 상태 확인부(133)에서 생성된 가공물 매핑 테이블을 해당 데이터베이스에 저장할 수 있으며, 공구 경로를 생성하기 위해 미리 설정된 공구 경로 산출 알고리즘을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(140)는 촬영부(110)를 통해 입력된 영상들, 이미지 처리부(131)에서 처리된 공구 이미지 및 가공물 이미지를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(230)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magnet-Optical Media) 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
출력부(150)는 공구 경로 생성 장치(100)의 동작 결과나 상태를 사용자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 화면을 통해 시각적으로 출력하는 표시부나, 가청음을 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다. 특히, 출력부(150)는 촬영부(110)를 통해 입력된 영상들, 이미지 처리부(131)에서 처리된 공구, 가공물 이미지 및 공구 경로 생성부(134)에서 생성된 공구 경로를 화면에 표시할 수 있다. 또한, 출력부(150)는 공구 매핑 테이블 및 가공물 매핑 테이블을 생성하기 위한 화면, 공구 및 가공물 이미지 분석 화면, 공구 경로 산출 화면, 가공 도면 정보에 따른 가공 도면 화면 등을 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 공구 경로 생성 장치(100)는 작업자가 휴대하기 편리한 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 예를 들어, 공구 경로 프로그램이 설치된 작업자의 노트북, 스마트 폰 등이 이에 포함될 수 있다. 또한, 공구 경로 생성 장치(100)는 작업실에 고정된 컴퓨팅 장치로서, 예를 들어, 공구 경로 프로그램이 설치된 컴퓨터(데스크 탑)가 이에 포함될 수 있다.
그러면, 이와 같이 구성된 공구 경로 생성 장치(100)에서 이미지 처리를 통해 최적의 공구 경로를 생성하기 위한 공구 경로 생성 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 공구 경로 생성 장치에서의 공구 경로 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 1101단계에서 공구 경로 생성 장치(100)는 촬영부(110)를 이용하여 공구 및 가공물을 촬영하고, 1102단계에서 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영된 공구 및 가공물의 영상으로부터 공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 또는 모두 포함하는 이미지를 산출한다. 여기서, 공구 경로를 따라가는 공구 이미지는 첨부된 도 4의 (a)에 도시되어 있고, 가공물에서 가공이 가능한 영역에 대한 이미지는 도 4의 (b)에 도시되어 있는데, 도 4의 (a)에서와 같이 공구 이미지에 따라 절입 부족 현상(400)이 발생하는 것을 알 수 있다.
그런 다음 1103단계에서 공구 경로 생성 장치(100)는 산출된 공구 이미지 및 가공물 이미지에서 각각 공구 형상 및 가공물 형상을 파악하여 공구 형상 정보 및 가공물 형상 정보를 생성한다.
1104단계에서 공구 경로 생성 장치(100)는 공구 형상 정보 및 미리 설정된 공구 매핑 테이블을 이용하여 공구 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 공구 상태 정보를 생성한다. 이때, 공구 경로 생성 장치(100)는 가공물 형상 정보 및 미리 설정된 가공물 매핑 테이블을 이용하여 가공물 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 가공물 확인 상태 정보를 생성한다.
이에 따라 1105단계에서 공구 경로 생성 장치(100)는 공구 경로 산출 알고리즘을 통해 작업자로부터 미리 입력된 가공 도면 정보와, 공구 상태 정보 및 가공물 상태 정보를 이용하여 가공 상태 정보를 확인하고, 확인된 가공 상태 정보를 기반으로 공구 경로를 수정하여 새로운 공구 경로를 생성한다. 이때, 공구 경로 생성 장치(100)는 공구 형상으로 가공할 수 있는 최대 점까지 가공하기 위한 공구 경로를 생성할 수 있다. 한편, 공구 경로 생성 장치(100)는 이러한 공구 경로 생성을 반복적으로 수행함으로써 최적의 공구 경로를 생성할 수 있다.
기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magnet-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 5는 가공시 공구의 경로를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 프로그램 보정 전 공구의 경로(즉, 인선 R 보정 전 공구의 경로)(510)에 따르면, 절입 부족 현상(400)이 발생하는 반면, 본 발명의 일실시예에 따른 공구 경로 생성 장치는 공구 형상으로부터 절입 부족 현상을 예측하여 프로그램 보정 후 공구의 경로(520)를 생성하여 절입 부족 현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명에 따른 공구 경로 생성 장치 및 방법에 의하면, 가공물 가공 시 촬영된 공구 및 가공물의 영상으로부터 공구 이미지 및 가공물 이미지를 산출하고, 산출된 공구 이미지 및 가공물 이미지를 이용하여 마모도 등의 공구 상태 및 가공물 상태에 따른 공구 좌표 보정 및 최적의 공구 경로를 생성함으로써 가공물의 절입 부족 현상을 방지할 수 있으므로 가공물의 완성도를 높일 수 있다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.

Claims (7)

  1. 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상을 입력받는 입력부;
    공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 파악하여 공구 형상 및 가공물 형상을 확인하고, 확인된 공구 형상 및 가공물 형상을 상기 입력부를 통해 입력받은 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상과 각각 비교하여 공구 상태 및 가공물 상태를 확인하며, 확인된 공구 상태 및 가공물 상태 기반으로 가공물의 가공에 따른 최적의 공구 경로를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 생성된 공구 경로를 표시하는 출력부;
    를 포함하는 공구 경로 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공구 및 상기 가공물을 촬영하는 촬영부;
    를 더 포함하고,
    상기 촬영부는 상기 공구 및 상기 가공물을 다양한 각도에서 촬영하기 위한 적어도 하나 이상의 촬영 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 경로 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 촬영한 영상에서 상기 공구 이미지 및 상기 가공물 이미지를 산출하고, 상기 산출된 공구 이미지를 파악하여 공구 형상 정보를 생성하고, 상기 산출된 가공물 이미지를 파악하여 가공물 형상 정보를 생성하는 이미지 처리부;
    생성된 공구 형상 정보를 미리 설정된 초기 공구 형상 정보와 비교하여 공구 상태를 확인하여 공구 상태 정보를 생성하는 공구 상태 확인부;
    생성된 가공물 형상 정보를 미리 설정된 초기 가공물 형상 정보와 비교하여 가공물 상태를 확인하여 가공물 상태 정보를 생성하는 가공물 상태 확인부; 및
    기 입력된 가공 도면 정보, 확인된 공구 상태 및 확인된 가공물 상태를 기반으로 이전 공구 경로를 수정하여 새로운 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 경로 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공구 경로 생성부는,
    상기 공구 상태 확인부에 의해 생성된 공구 상태 정보를 이용하여 현재 공구 형상에서 상기 가공물이 가공 최대 점까지 가공되도록 상기 새로운 공구 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 공구 경로 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공구 상태 정보는 공구의 마모도인 것을 특징으로 하는 공구 경로 생성 장치.
  6. 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상을 입력받는 단계;
    공구 이미지 및 가공물 이미지를 각각 파악하여 공구 형상 및 가공물 형상을 확인하는 단계;
    확인된 공구 형상 및 가공물 형상을 입력받은 초기 공구 형상 및 초기 가공물 형상과 각각 비교하여 공구 상태 및 가공물 상태를 확인하고 공구 상태 정보 및 가공물 상태 정보를 생성하는 단계; 및
    확인된 공구 상태 및 가공물 상태를 기반으로 가공물의 가공에 따른 최적의 공구 경로를 생성하는 단계;
    를 포함하는 공구 경로 생성 장치에서의 공구 경로 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 최적의 공구 경로를 생성하는 단계는,
    기 입력된 가공 도면 정보, 확인된 공구 상태 및 확인된 가공물 상태를 기반으로 이전 공구 경로를 수정하여 새로운 공구 경로를 생성하는 단계; 및
    생성된 공구 상태 정보를 이용하여 현재 공구 형상에서 상기 가공물이 가공 최대 점까지 가공되도록 상기 새로운 공구 경로를 보정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 경로 생성 장치에서의 공구 경로 생성 방법.
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