图像处理装置的制作方法

1.本发明涉及机床中的工具的检查技术。


背景技术：

2.机床有将工件切削加工成期望的形状的装置、层积金属粉末等而制作工件的装置。进行切削加工的机床有通过使切削用的工具与旋转的工件接触来加工工件的车削中心、通过使旋转的工具与工件接触来加工工件的加工中心、以及复合地具备这些功能的复合加工机等。
3.工具被固定于主轴或刀具架等工具保持部。机床按照预先准备的加工程序，一边更换工具，一边移动工具保持部并加工工件。
4.绳状的切屑从加工中的工件飞散，其有时卷绕于工具。卷绕有切屑的工具需要更换为相同类型的其他工具。更换后，通过新的工具继续进行加工。作业者在加工结束后从工具去除切屑(参照专利文献1)。
5.[在先技术文献]
[0006]
[专利文献]
[0007]
专利文献1：日本特开平9-323240号公报


技术实现要素：

[0008]
[发明要解决的课题]
[0009]
若卷绕于工具的切屑为少量，则能够继续使用该工具的情况也较多。少量的切屑在主轴的移动中大多从工具自然地脱落。由于更换工具花费时间，因此需要根据卷绕于工具的切屑的量(以下，称为“卷绕量”)而适当地判断是否需要更换工具。
[0010]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0011]
本发明的一个方案的图像处理装置包括：从照相机接收工具的拍摄图像的接收部；
[0012]
计算剩余面积的面积计算部，剩余面积是在拍摄图像中与工具对应的区域中的、距工具中心规定距离以上的部分的区域的面积；以及基于剩余面积的大小，判定继续使用工具是否适当的检查部。
[0013]
本发明的其他方案的图像处理装置包括：照相机和工具相对于工具的长度方向移动，从照相机接收多个拍摄图像的接收部；针对多个拍摄图像，分别计算第1区域与第2区域的差异点数的面积计算部，第1区域包含拍摄图像中的与工具对应的区域，第2区域包含基准图像中的与工具对应的区域；以及基于多个拍摄图像各自的差异点数，判定继续使用所述工具是否适当的检查部。
[0014]
[发明效果]
[0015]
根据本发明，容易基于卷绕量适当地判断是否需要更换工具。
附图说明
[0016]
图1是机床的外观图。
[0017]
图2是表示工具识别区域中的工具、照相机以及照明装置的位置关系的示意图。
[0018]
图3是机床和图像处理装置的硬件构成图。
[0019]
图4是图像处理装置的功能框图。
[0020]
图5是表示工具与拍摄区域的位置关系的示意图。
[0021]
图6是预备检查时的拍摄图像的示意图。
[0022]
图7是用于说明预备检查时的基准工具的黑像素数的计算方法的示意图。
[0023]
图8是卷绕检查时的拍摄图像的示意图。
[0024]
图9是用于说明卷绕检查时的使用工具的黑像素数的计算方法的示意图。
[0025]
图10是基准工具拍摄画面的画面图。
[0026]
图11是使用工具拍摄画面的画面图。
[0027]
图12是表示卷绕量与黑像素数的关系的图表。
[0028]
图13是表示卷绕量与差分像素数的关系的图表。
[0029]
图14是表示卷绕检查的处理过程的流程图。
[0030]
图15是表示图14的s26中的图像检查的详细的流程图。
[0031]
图16是变形例的预备检查时的拍摄图像的示意图。
[0032]
图17是检查设定画面的画面图。
[0033]
图18是变形例的使用工具拍摄画面的第1画面图。
[0034]
图19是变形例的使用工具拍摄画面的第2画面图。
[0035]
图20是变形例的使用工具拍摄画面的第3画面图。
具体实施方式
[0036]
图1是机床100的外观图。
[0037]
本实施方式的机床100是对配置在加工区域200内的工件进行加工的复合加工机。工件被固定于保持部104，由被安装于作为另一保持部的主轴的工具102进行切削。保持工件的保持部104被驱动机构旋转驱动。
[0038]
在工具102被插入到工具识别区域210内时，下方的照明装置108对工具102进行照明，上方的照相机106对工具102进行拍摄。基于此时的拍摄图像执行后面说明的工具登记、工具检查、预备检查以及卷绕检查。关于工具识别区域210的构成，参照以下图2进一步详细说明。
[0039]
机床100具备遮断外部的罩202。罩202具备门204。用户打开门204，进行向加工区域200安装工件以及从加工区域200取出工件。操作盘206从作业者受理对机床100的各种操作。
[0040]
操作盘206与图像处理装置110连接。作业者能够通过图像处理装置110远程监视机床100的作业状况。在本实施方式中，机床100主体与图像处理装置110经由有线线缆连接。图像处理装置110例如也可以作为机床100的内部、例如操作盘206的内部装置而形成。
[0041]
工具收纳部130收纳多个工具102。通过工具更换部(后面说明)从工具收纳部130中收纳的多个工具102取得工具102，并将其安装于主轴。此外，如图1所示，在水平方向上设
定y轴和z轴，在垂直方向上设定x轴。z轴方向与主轴及工件的轴向对应。
[0042]
图2是表示工具识别区域210中的工具102、照相机106以及照明装置108的位置关系的示意图。
[0043]
工具102包括用于工件的加工的刃部112以及被固定于主轴116的保持架118的柄部114。主轴116保持工具102，并且可旋转或移动地构成。另外，主轴116也能够使所保持的工具旋转。
[0044]
照相机106具备cmos(complementary metal oxide semiconductor：互补金属氧化物半导体)、ccd(电荷耦合器件)等图像传感器(拍摄元件)。照相机106从上方(x轴方向)拍摄被安装于主轴116的工具102。照相机106与图像处理装置110连接，拍摄图像被发送到图像处理装置110。照相机106被固定于工具识别区域210。通过主轴116以z轴为轴心使工具102旋转，能够从多个方向拍摄工具102。另外，通过主轴116使工具102在水平方向(yz方向)上移动，能够拍摄工具102的多个部位。
[0045]
以与照相机106相对的方式在下部固定有照明装置108。照明装置108从下方对工具102进行照明。通过照明装置108的透射照明，照相机106能够取得容易掌握工具102的轮廓位置的、对比度高的拍摄图像。
[0046]
用户在新登记工具102时(以下，称为“工具登记”)，在操作盘206中设定为工具登记模式，在主轴116上安装新的工具102。接着，输入任意的工具id。主轴116使工具102移动、旋转，被固定的照相机106从各种位置和方向自动地拍摄工具102。根据由照相机106得到的多个拍摄图像识别工具形状，将工具id与工具形状建立对应地进行登记。通过这样的控制方法，能够针对每个工具102将工具形状自动地与工具id建立对应地登记。工具形状形成为二维数据或三维数据。在工具登记时，也执行作为后面说明的卷绕检查的前提的“预备检查”，详细情况在后面说明。
[0047]
另外，在对加工中或加工后的工具102执行检查时，主轴116也使工具102进入到工具识别区域210。与新登记时同样，主轴116使工具102移动、旋转，照相机106从各种位置和方向自动地拍摄工具102。根据由照相机106得到的多个拍摄图像识别工具形状。以下，将在这样的加工中适当执行的检查称为“工具检查”。作业者通过将工具登记时的工具形状数据与工具检查时的工具形状数据进行比较，来判定工具102的磨损度、有无缺损。
[0048]
本实施方式的照相机106具有约100万像素(1224
×
1024)的分辨率。拍摄范围为300毫米
×
300毫米程度。另外，照相机106能够在1秒钟内取得最多80张拍摄图像。
[0049]
本实施方式的机床100除了判定工具102的缺损等的工具检查之外，还执行检查切屑向工具102的卷绕量的“卷绕检查”。以下，以卷绕检查为中心进行说明。
[0050]
图3是机床100和图像处理装置110的硬件构成图。
[0051]
机床100包括：操作控制装置120、加工控制部122、加工装置124、工具更换部126以及工具收纳部130。作为数值控制装置而发挥功能的加工控制部122按照加工程序向加工装置124发送控制信号。加工装置124按照来自加工控制部122的指示使主轴116移动而对工件进行加工。
[0052]
操作控制装置120包括操作盘206，控制加工控制部122。工具收纳部130收纳工具。工具更换部126对应于所谓的atc(automatic tool changer：自动工具更换装置)。工具更换部126按照来自加工控制部122的更换指示，从工具收纳部130取出工具，将主轴116上的
工具与取出的工具进行更换。
[0053]
图像处理装置110主要进行工具形状识别等图像处理。如上所述，图像处理装置110也可以构成为操作控制装置120的一部分。图像处理装置110也可以是一般的膝上型pc(personal computer：个人计算机)或平板计算机。
[0054]
图4是图像处理装置110的功能框图。
[0055]
图像处理装置110的各构成要素通过cpu(central processing unit：中央处理单元)和各种计算机处理器等运算器、存储器或存储装置这样的存储装置、包括将它们连结的有线或无线的通信线的硬件、以及存储于存储装置并向运算器供给处理命令的软件而实现。计算机程序也可以由设备驱动器、操作系统、位于其上位层的各种应用程序、或对这些程序提供共通功能的库构成。以下说明的各块，不是硬件单位的构成，而是表示功能单位的块。
[0056]
此外，操作控制装置120和加工控制部122也可以是在与图像处理装置10不同的操作系统上实现处理器等运算器、存储器或存储装置这样的存储装置、包括将它们连结的有线或无线的通信线的硬件、以及存储于存储装置并向运算器供给处理命令的软件或程序的方式。
[0057]
图像处理装置110包括：用户接口处理部140、数据处理部142、通信部300以及数据存储部144。
[0058]
用户接口处理部140除了受理来自作业者的操作之外，还承担图像显示或声音输出等与用户接口相关的处理。通信部300承担与操作控制装置120的通信。数据处理部142基于由用户接口处理部140取得的数据及数据存储部144中存储的数据来执行各种处理。数据处理部142还作为用户接口处理部140、通信部300以及数据存储部144的接口发挥功能。数据存储部144存储各种程序和设定数据。
[0059]
用户接口处理部140包括输入部146和输出部148。
[0060]
输入部146经由触摸面板、鼠标、键盘等硬件设备受理来自用户的输入。输出部148通过图像显示或声音输出向用户提供各种信息。输出部148包括显示部138。显示部138使各种图像进行画面显示。
[0061]
通信部300包括从操作控制装置120接收数据的接收部304以及向操作控制装置120发送数据和指令的发送部306。
[0062]
数据处理部142包括：面积计算部150、检查部152、工具更换指示部154以及拍摄处理部156。
[0063]
拍摄处理部156控制照相机106来拍摄工具102。加工控制部122使主轴116移动至照相机106的正下方，拍摄处理部156拍摄工具102。也能够从拍摄处理部156向加工控制部122指示主轴116的移动方向。检查部152根据拍摄图像的各像素的亮度，将拍摄图像二值化为白像素和黑像素。检查部152控制工具登记、工具检查、预备检查以及卷绕检查。面积计算部150根据在预备检查和卷绕检查时得到的拍摄图像，计算后面说明的“剩余面积”，作为切屑向工具102的卷绕量。检查部152基于剩余面积，判定可否继续使用工具。工具更换指示部154在由检查部152判定为不适合继续使用工具102时(以下，也称为“判定异常”)，经由操作控制装置120向加工控制部122指示工具更换。加工控制部122向工具更换部126指示更换被判定异常的工具。
[0064]
图5是表示工具102与拍摄区域170的位置关系的示意图。
[0065]
拍摄区域170位于照相机106的受光面正下方。照相机106对处于拍摄区域170的范围内的物体进行拍摄。加工控制部122通过移动主轴116而将工具102插入到拍摄区域170。由于拍摄区域170比工具102小，因此一次无法拍摄工具102整体。
[0066]
在为了增大拍摄区域170而增大照相机106的透镜的情况下，会导致照相机106的成本上升。另外，在工具识别区域210设置有较大的照相机106的情况下，由于加工区域200的空间被压迫，因此不优选。因此，在本实施方式中采用以下方式：通过较小的照相机106分多次拍摄工具102，基于多个拍摄图像来识别工具102整体的形状。
[0067]
以下，将通过照相机106拍摄工具102的一部分而得到拍摄图像称为“部分图像”。
[0068]
在预备检查和卷绕检查时，加工控制部122使工具102(主轴116)沿z轴正方向、即、沿工具102的长度方向以一定速度移动。在此所说的长度方向是指工具102的轴向。在图5中，工具102的长度方向与z轴方向一致。另外，在本实施方式中，工具102的工具长边的方向与长度方向一致。拍摄处理部156始终监视拍摄区域170。拍摄区域170中的实时取景图像被从照相机106传输到图像处理装置110。
[0069]
图6是预备检查时的拍摄图像的示意图。
[0070]
检查部152在规定的定时对加工中或加工后的工具102执行卷绕检查。卷绕检查的执行定时是任意的，在本实施方式中，说明在一个工具102a的连续使用时间超过规定时间、例如、3分钟时执行卷绕检查的情况。换言之，在工具102a的连续使用时间为3分钟之内时更换为其他工具102b时，不执行工具102a的卷绕检查。关于工具102a，在卷绕检查中被判定为异常时，在更换与工具102a相同类型的备用的工具102a之后继续进行加工。
[0071]
另外，检查部152在工具登记结束后，执行作为卷绕检查的前提的预备检查。预备检查与卷绕检查的内容基本相同，详细情况后面说明。检查部152通过比较预备检查的结果和卷绕检查的结果来计算卷绕量，并基于卷绕量进行异常/正常判定。
[0072]
以下，将工具登记时的工具102、换言之、完全没有卷绕切屑的状态的工具102称为“基准工具”。另外，将在工具登记结束后实际用于加工工件的工具102、换言之、具有卷绕切屑的可能性的工具102称为“使用工具”。图6表示一个工具102a1(a型的工具102之一)的预备检查时的拍摄图像。以下，将工具102a1的中心线的x坐标值设为“x1”，将工具102a1的半径设为“r”。因此，工具102a的轮廓线的x坐标值x2为“x1+r”。
[0073]
在对工具102a1进行工具登记后，检查部152对工具102a1执行预备检查。拍摄处理部156指示操作控制装置120使主轴116在z轴方向上直线移动。拍摄处理部156在拍摄区域170(实时取景图像)中检测到刃部112的前端后，指示照相机106取得拍摄图像(部分图像)。照相机106在接收到指示时取得第1张部分图像并固定于存储器。在图6中，在规定的开始位置p1取得第1张部分图像。开始位置p1例如被定义为工具102a1的前端点与拍摄图像的中心点的z距离成为规定值时。
[0074]
取得开始位置p1的部分图像后，加工控制部122使主轴116(工具102a1)在z轴正方向上缓慢地直线移动。拍摄处理部156与工具102a1的移动联动，连续地取得部分图像。在规定的结束位置p2处取得最后的部分图像。根据从开始位置p1到结束位置p2得到的部分图像组，得到包括刃部112的一部分轮廓的拍摄图像。
[0075]
面积计算部150将所得到的部分图像作为对象，设定作为拍摄范围的一部分的检
查区域q。检查区域的x坐标与x1～x3的范围对应，z坐标与z1～z2的范围对应。z1、z2的位置任意，但z2优选被设定为不包含柄部114的位置。x3的位置被设定为成为x3＞x2＝x1+r的任意位置。
[0076]
在照相机106为广角的情况下，也可以通过1次拍摄对检查区域q整体进行拍摄。像本实施方式那样，在拍摄区域170比照相机106小的情况下，通过移动主轴116而多次拍摄工具102，拍摄处理部156根据多个部分图像合成与检查区域q对应的拍摄图像即可。
[0077]
在预备检查和卷绕检查中，与工具102对应的区域的全部或一部分成为拍摄对象。在图6中，“与工具102对应的区域”可以是刃部112和柄部114的全部区域，至少是包含检查区域q的区域即可。
[0078]
图7是用于说明预备检查时的基准工具的黑像素数的计算方法的示意图。
[0079]
面积计算部150基于亮度将与检查区域q对应的拍摄像素的各像素二值化。在本实施方式中，拍摄图像的各像素为黑色的像素(黑像素)与白色的像素(白像素)的任意一者。在基准工具的情况下，黑像素为与工具102的位置对应的像素(以下，称为“工具像素”)。
[0080]
以下，将与检查区域q对应的拍摄图像中的像素的坐标(x，z)称为像素坐标。另外，将在此所说的x，z分别称为x像素坐标、z像素坐标。
[0081]
将与工具102a1的中心轴对应的x像素坐标设为x1。x像素坐标＝x1的黑像素数设为n个。换言之，可以说与x坐标为x1(中心轴)、z坐标为z1～z2的位置对应的黑像素的数量为n个。在x像素坐标大于x2(＝x1+r)时，换言之，在工具102a1的轮廓线的外侧，黑像素数为0。这是因为在工具102a1的外侧不存在拍摄到拍摄图像的物体(参照图6)。
[0082]
以下，将在检查区域q的x像素坐标x中检测到的黑像素数记为“c(x)”。在图7中，在x1≦x≦x2中为c(x)＝n，在x＞x2中为c(x)＝0。实际上，由于在拍摄工具102a1时产生各种图像噪声，因此在x＞x2中也为c(x)＞0，关于包含噪声的测量结果参照图12、图13在后面说明。
[0083]
图8是卷绕检查时的拍摄图像的示意图。
[0084]
通过参照图6、7说明的预备检查，从工具102a1的检查区域q确定黑像素。如上所述，检查部152在规定的定时对工具102a1执行卷绕检查。
[0085]
图8表示工具102a1的卷绕检查时的拍摄图像。在工具102a1附着有切屑180。在卷绕检查时，拍摄处理部156也指示操作控制装置120使工具102a1在z轴方向上直线移动。拍摄处理部156在拍摄区域170(实时取景图像)中检测到刃部112的前端后，指示照相机106取得拍摄图像(部分图像)。照相机106在接收到指示时取得第1张部分图像并固定于存储器。
[0086]
加工控制部122使工具102a1在z轴正方向上继续直线移动。拍摄处理部156与工具102a1的移动联动，连续地取得部分图像。面积计算部150在x1～x3、z1～z2的范围内设定工具102a的检查区域q。预备检查时的检查区域q与卷绕检查时的检查区域q为相同范围。
[0087]
在卷绕检查中，拍摄图像中不仅拍摄到工具102a1，还拍摄到切屑180。面积计算部150对拍摄图像进行二值化处理，分类为黑像素与白像素。此时的黑像素的大部分与工具102a1对应，但一部分与切屑180对应。
[0088]
图9是用于说明卷绕检查时的使用工具的黑像素数的计算方法的示意图。将与切屑180的位置对应的像素称为“屑像素”。在x1≦x≦x2中为c(x)＝n。这与基准工具相同。在x1≦x≦x2的范围内检测到的黑像素是工具像素。另一方面，在x＞x2中，换言之，在工具
102a1的轮廓线的外侧也检测到少量的黑像素。这是与切屑180对应的屑像素。以下，将在比x2靠外侧处检测到的工具像素称为“剩余像素”。多数剩余像素是屑像素，但可能也包含少量切屑之外的物体或者噪声。图9所示的剩余像素组190表示剩余像素的集合。将剩余像素的总数称为“剩余面积”。
[0089]
面积计算部150分别求出预备检查时的工具102a1(基准工具)的剩余面积s1和卷绕检查时的工具102a1(使用工具)的剩余面积s2。切屑180相对于工具102a1的卷绕量越多，剩余面积s2越大。此外，如图7所示，理想的是，基准工具的剩余面积s1为“0”。
[0090]
预先设定有阈值t1。检查部152在s2(使用工具的剩余面积)－s1(基准工具的剩余面积)＞阈值t1时，将工具102a1判定为“异常”。在这种情况下，工具102a1需要更换为相同类型的其他工具102a2。
[0091]
更具体而言，首先，对于基准工具，取得以检查区域q为对象的拍摄图像。面积计算部150取得拍摄图像中包含的各像素(x、z)的亮度值。面积计算部150对亮度值为规定的阈值以下的黑像素的数量进行计数。接着，对于使用工具也同样，取得以检查区域q为对象的拍摄图像。面积计算部150取得拍摄图像中包含的各像素(x、z)的亮度值。面积计算部150对亮度值为规定的阈值以下的黑像素的数量进行计数。检查部152按每个坐标比较使用工具的黑像素和基准工具的黑像素，对不同的像素数进行计数。此时的差分与“s2－s1”对应。以下，将剩余面积s2与剩余面积s1的差分值称为“差分像素数d”或“差分值d”。在差分值d为阈值t1以上时，认为卷绕量非常大，因此工具102a1被判定为异常(不可继续使用)。
[0092]
图10是基准工具拍摄画面230的画面图。
[0093]
拍摄处理部156拍摄工具102，显示部138显示拍摄图像。基准工具拍摄画面230是未卷绕切屑的工具102、例如、是预备检查时的基准工具的拍摄图像。如上所述，面积计算部150基于拍摄图像计算剩余面积。显示部138也可以在基准工具拍摄画面230中显示剩余面积s1。
[0094]
图11是使用工具拍摄画面220的画面图。
[0095]
使用工具拍摄画面220是卷绕有切屑180的工具102的拍摄图像。在卷绕检查时拍摄使用工具时，显示使用工具拍摄画面220。面积计算部150对使用工具也计算剩余面积s2。显示部138也可以在使用工具拍摄画面220中显示剩余面积s2。图像处理装置110的显示部138也能够并列显示基准工具拍摄画面230和使用工具拍摄画面220。此时，显示部138除基准工具的剩余面积s1和使用工具的剩余面积s2之外，还显示它们的差分值d。作业者一边对基准工具拍摄画面230(基准工具)和与各种卷绕量对应的使用工具拍摄画面220进行观察比较，一边自由地设定阈值t1。输入部146受理阈值t1的输入，并将此设定为检查部152的内部参数。在暂时设定了阈值t1之后，检查部152基于阈值t1判定可否继续使用使用工具。
[0096]
图12是表示卷绕量与黑像素数的关系的图表。
[0097]
横轴是工具径向(x轴方向)，纵轴是每个x像素坐标的黑像素数。黑像素包含与工具102对应的工具像素和与切屑180对应的屑像素的二者。曲线231是几乎未卷绕切屑的工具102a1的黑像素数。曲线232是稍微卷绕有切屑但能够继续使用的工具102a1的黑像素数。曲线234是由于切屑大量卷绕而需要更换的工具102a1的黑像素数。图12的图表与图7、图9示意性地表示的图对应。
[0098]
如图12所示，在距工具中心的距离超过r(工具直径)时，黑像素数急剧减少。关于
曲线234，即使距工具中心的距离成为r以上，也残留有黑像素数。这是因为在比工具轮廓靠外侧处检测到大量屑像素。此外，如基准工具拍摄画面230所示那样完全没有卷绕切屑的工具102a1，也检测到少量剩余像素。这是因为伴随拍摄条件的变动、图像的二值化而产生噪声。因此，在曲线231中也检测到少量作为噪声的剩余像素。即使是基准工具，实际上剩余面积s1也不为零。
[0099]
图13是表示卷绕量与差分像素数的关系的图表。
[0100]
图13表示作为基准工具的工具102a1和与图12中的曲线231、曲线232、曲线234对应的作为使用工具的工具102a1的黑像素的差分值d(差分像素数)。卷绕量越大，则以工具直径r为中心、特别是在比工具直径r靠外部处检测到越多剩余像素。
[0101]
图14是表示卷绕检查的处理过程的流程图。
[0102]
在卷绕检查的执行定时，加工控制部122使主轴116向工具识别区域210移动(s24)。加工控制部122在使主轴116插入到工具识别区域210后，向操作控制装置120通知准备完成。
[0103]
检查部152进行工具102的图像检查(s26)。通过图像检查，判定可否继续使用使用工具。图像检查的详细情况参照以下图15进行说明。
[0104]
在图像检查的结果为判定异常的情况下(s28的是)，显示部138向作业者报知在使用工具卷绕有大量或大型的切屑(s30)。接着，拍摄处理部156经由操作控制装置120向加工控制部122指示更换工具(s32)。工具更换部126对使用工具(切屑卷绕量较大的工具102a1)和收纳于工具收纳部130的相同类型的备用的工具102a2进行更换。
[0105]
在图像检查的结果为判定正常时(s28的否)，s30、s32的处理被跳过。
[0106]
图15是表示图14的s26的中的图像检查的详细的流程图。
[0107]
拍摄处理部156拍摄工具102，取得与检查区域q对应的拍摄图像(s40)。面积计算部150计算使用工具的剩余面积s2，计算在预备检查中预先取得的剩余面积s1与剩余面积s2的差分值d(s42)。检查部152在差分值d大于阈值t1时(s44的是)，判定为异常(s46)。在差分值d为阈值t1以下时(s44的否)，检查部152判定使用工具为正常(可继续使用)(s48)。如上所述，在判定异常时执行工具更换。
[0108]
[总结]
[0109]
以上，基于实施方式说明了机床100和图像处理装置110。
[0110]
卷绕于工具102的切屑，有可能会损伤工件。另一方面，如果在稍微卷绕有切屑的情况下也更换工具102则加工效率会降低。根据本实施方式，图像处理装置110对工具102的卷绕量进行图像识别，能够自动地判定可否继续使用使用工具。根据这样的控制方法，能够兼顾机床100的加工效率和安全性。
[0111]
另外，作业者通过在基准工具拍摄画面230和使用工具拍摄画面220中除工具102的拍摄图像外还参照剩余面积s1、s2或差分值d，能够直观地设定适当的阈值t1。
[0112]
此外，本发明并不限定于上述实施方式及变形例，在不脱离主旨的范围内能够使构成要素变形而具体化。也可以通过将上述实施方式及变形例所公开的多个构成要素适当组合而形成各种发明。另外，也可以从上述实施方式及变形例所示的全部构成要素删除几个构成要素。
[0113]
[变形例]
[0114]
在本实施方式中，说明了差分值d(＝s1－s2)＞阈值t1时，检查部152将工具102a1判定为异常的情况。作为变形例，检查部152也可以计算差分值d2＝s2/s1。也可以设定任意的阈值t2，在d2＞t2时，检查部152将工具102a1判定为异常。
[0115]
图像处理装置110为了判定工具102是否产生缺损，定期地执行工具检查。图像处理装置110也可以在工具检查时向机床100指示执行卷绕检查。图像处理装置110的检查部152也可以在加工中检测到某种异常时，执行卷绕检查。例如，在主轴116内置有加速度传感器，从照相机106向图像处理装置110定期地通知加速度。在照相机106的加速度达到规定的阈值以上时，由于可能会发生工具102的干扰，因此图像处理装置110的检查部152也可以执行卷绕检查。也可以在加工区域内设置集音麦克风，在产生异常声音(规定音量以上的声音、规定频带的声音等)时，图像处理装置110执行卷绕检查。
[0116]
也可以在基于工具102a1的加工后，在更换为其他工具102b的定时执行卷绕检查。例如，将作为与工具102a1相同类型的工具的工具102a2收纳于工具收纳部130。在将工具102a1更换为工具102b时，对工具102a1执行卷绕检查。在工具102a1成为判定异常时，在工具更换部126对工具102a1与工具102b进行更换后，操作控制装置120将根据102a1的状态数据设定为“不可使用”。在下一次需要工具102a1时，工具更换部126选择相同类型的工具102a2，而不是不可使用的工具102a1。在工具102a2卷绕有切屑而成为判定异常时，工具102a2也被设定为“不可使用”。作业者在一系列的加工作业结束后，从工具收纳部130中被设为“不可使用”的工具102除去切屑。此后，作业者也可以从图像处理装置110或操作控制装置120将工具102a1、工具102a2的状态从“不可使用”变更设定为“可使用”。
[0117]
在本实施方式中，将工具直径r的位置设定为边界线，作为剩余像素，面积计算部150检测位于比边界线(工具直径r)靠外侧的黑像素。剩余像素与工具像素的边界线不限于工具直径r，作业者可以任意设定。
[0118]
在本实施方式中，说明了将照相机106固定，通过使主轴116在照相机106的附近移动来拍摄工具102的情况。作为变形例，也可以使用可动型的照相机106。数据处理部142也可以包括照相机控制部(未图示)，照相机控制部通过在工具检查时使照相机106移动至工具102的旁边来拍摄工具102。
[0119]
在剩余面积较大时，例如，在s2(使用工具的剩余面积)－s1(基准工具的剩余面积)＞阈值t3时，发送部306也可以使主轴116移动至加工区域200内的规定位置，并向操作控制装置120发送指示主轴116高速旋转的控制信号。旋转速度任意，例如，在500～2000rpm程度的范围内进行设定即可。操作控制装置120在接收到该控制信号时，使加工控制部122执行上述控制。在规定次数的旋转后，检查部152也可以再次执行卷绕检查。通过主轴116的旋转运动，有可能从工具102除去切屑180。在再次的卷绕检查中剩余面积较小时，例如，为s2－s1≦t3时，检查部152也可以将该工具102判定为可继续使用。
[0120]
输出部148也可以包括报知部(未图示)。报知部也可以在卷绕检查中s1－s2＞t1成立时，向作业者报知“存在切屑卷绕于工具的可能性”这样的消息。报知方法可以是声音和文字的二者或一者。
[0121]
以下，说明切屑相对于工具102的卷绕以及工具102的折损的检测方法的变形例。
[0122]
图16是变形例的预备检查时的拍摄图像的示意图。
[0123]
在变形例中，检查部152也在规定的定时对加工中或加工后的工具102执行卷绕检
查。检查部152还在工具登记时执行预备检查。
[0124]
图16是一个工具102a2(a型的工具102之一)的预备检查时的拍摄图像。在图16中，也将工具102a2的中心线的x坐标值设为“x1”。
[0125]
在对工具102a2进行工具登记后，检查部152对工具102a2执行预备检查。在预备检查时，拍摄处理部156使主轴116在z轴方向上、即、在工具102的长度方向上直线移动。在此，将拍摄区域的中心线与工具102a2的中心线的坐标值的差分设为“xp”。差分值xp能够通过后面说明的方法由用户任意设定。
[0126]
加工控制部122按照差分值xp在x轴方向上对主轴116进行调整后，基于移动值zp使其在z轴方向上移动。移动值zp也能够通过后面说明的方法由用户任意设定。拍摄处理部156与工具102a2的移动联动，连续地取得部分图像。即，在使工具102在其长度方向上移动的过程中，拍摄多个部分图像。以下，将在预备检查时得到的部分图像称为“基准图像”。
[0127]
像这样，在预备检查时，将根据差分值xp及移动值zp定义的检查区域q作为对象，作为基准图像而取得多个部分图像。在预备检查时，未产生切屑相对于工具102的卷绕、工具102的折损。
[0128]
在卷绕检查时，也以与预备检查时同样的检查区域q为对象而取得多个部分图像。在卷绕检查时，也在使工具102在其长度方向上移动的过程中，拍摄多个部分图像。以下，将卷绕检查时的部分图像称为“验证图像”。在卷绕检查时，有可能在工具102产生切屑的卷绕。
[0129]
图17是检查设定画面310的画面图。
[0130]
用户能够在预备检查前在检查设定画面310中设定检查对象、检查范围、检测灵敏度。通过显示部138，检查设定画面310进行画面显示。检查设定画面310包含检查选择区域313、范围设定区域314以及检测灵敏度设定区域316。在检查选择区域313中，用户针对折损检查和卷绕检查分别设定是否需要作为检查项目。在图17中仅选择卷绕检查。关于折损检查在后面说明。
[0131]
在范围设定区域314中，用户通过设定差分值xp及移动值zp来定义检查区域q。在检测灵敏度设定区域316中，用户从“高”“中”“低”中选择检测灵敏度。在本变形例中，检查部152比较基准图像和验证图像，基于各自包含的黑像素数的查分量来判定切屑的卷绕的大小。
[0132]
检测灵敏度，例如在“高”时作为阈值的像素数被设定为t1，在“中”时被设定为像素数t2(＞t1)，在“低”时被设定为像素数t3(＞t2)。在变形例中，替代面积计算部152，“计算部”不是计算剩余面积而是通过计算差异点数(后面说明)来进行卷绕判定。即，变形例的图像处理装置110的功能框图是将图4中说明的功能框图的“面积计算部”变更为“计算部”的图。计算部比较相同拍摄位置的基准图像和验证图像，计算作为基准图像中成为黑像素的第2区域与验证图像中成为黑像素的第1区域的像素数的差分的差异点数。在此所说的黑像素，通过与参照图7说明的方法相同的方法确定。
[0133]
在第1区域中，不仅是工具主体，可能包含卷绕于工具102的切屑。另一方面，由于预备检查时的工具102上未卷绕切屑，因此第2区域是仅与工具102对应的区域。根据作为第1区域和第2区域的黑像素的数量之差的差异点数，检查部152判定工具102是否为正常(可继续使用)。在未卷绕切屑的情况下，理想的是第1区域和第2区域完全一致，差异点数为零。
即，第1区域和第2区域本来应该一致，是与工具102对应的区域，在切屑等卷绕于工具102时第1区域大于第2区域。
[0134]
用户在使输入的设定值有效化时触摸设定按钮318。此时，拍摄处理部156和检查部152将设定值保存于数据存储部144。在取消时用户触摸取消按钮320。
[0135]
关于折损检查方法在后面说明，首先关于卷绕检查的方法，一边示出具体示例一边说明。
[0136]
图18是变形例的使用工具拍摄画面的第1画面图。
[0137]
在图18中，取得验证图像p1～p4。在与验证图像p1～p4相同的拍摄位置处预先取得基准图像v1～v4(未图示)。计算部将基准图像v1中的第2区域和验证图像p1中的第1区域进行比较。更具体而言，检查部152将在验证图像p1中成为规定的阈值亮度以下的黑像素区域设为第1区域，将在基准图像v1中成为阈值亮度以下的黑像素区域设为第2区域，计算第1区域与第2区域的像素数的差异点数d1。
[0138]
在工具102的前端发生切屑的卷绕的情况下，差异点数d变大。在未发生卷绕时，即使考虑图像噪声等的影响，差异点数d1也为较小的值。在图18中，由于为d1＜t1，因此无论检测灵敏度是高、中、低的哪一者，检查部152针对验证图像p1均不检测卷绕。在图18中，由于在工具102的前端部几乎未发生切屑的卷绕，因此验证图像p1中的第1区域与基准图像v1中的第2区域大致完全对应。
[0139]
验证图像p4与基准图像v4的差异点数d4大于阈值t1小于阈值t3。因此，在验证灵敏度被设定为“高(t1)”时，由于切屑卷绕于工具102，因此检查部152判定为该工具102不适于继续使用。另一方面，在验证灵敏度被设定为“中(t2)”或“低(t3)”时，检查部152将工具102判定为可继续使用。检查部152针对验证图像p1～p4依次比较差异点数d和阈值，在针对任意一个验证图像检测到超过阈值的差分值时，将工具102判定为不可使用。
[0140]
用户通过设定检测灵敏度，能够自由地设定针对工具102的继续使用的判断基准。
[0141]
图19是变形例的使用工具拍摄画面的第2画面图。
[0142]
在图19中，由于移动值zp被设定为比图18所示的检查时大，因此取得验证图像p1～p9和基准图像v1～v9(未图示)。验证图像p4的第1区域与基准图像v4的第2区域的像素数的差异点数d4大于阈值t2小于阈值t3。因此，在检测灵敏度被设定为“高(t1)”“中(t2)”时，检查部152将工具102判定为不可继续使用。在检测灵敏度被设定为“低(t3)”时，检查部152将工具102判定为可继续使用。
[0143]
图20是变形例的使用工具拍摄画面的第3画面图。
[0144]
在图20中，由于移动值zp也被设定为比图18所示的检查时大，因此取得验证图像p1～p9和基准图像v1～v9(未图示)。验证图像p5的第1区域与基准图像v5的第2区域的像素数的差异点数d5大于阈值t3。因此，在检测灵敏度被设定为“高(t1)”“中(t2)”“低(t3)”的任意一者时，检查部152均基于验证图像p5而将工具102判定为不可继续使用。
[0145]
像这样，检查部152从验证图像的第1区域中包含的黑像素数减去基准图像的第2区域中包含的黑像素数，在该差异点数d大于阈值时，判定为切屑向工具102的卷绕量已大到不适于继续使用。
[0146]
另一方面，在工具102产生缺损时，验证图像的第1区域中包含的黑像素数变得小于基准图像的第2区域中包含的黑像素数。在检查设定画面310中选择了折损检测时，检查
部152从基准图像的第2区域所包含的黑像素数减去验证图像的第1区域所包含的黑像素数，将该差异点数e与阈值进行比较。检查部152在差异点数e比阈值大时，判定为工具102已折损到不适于继续使用。折损检查的阈值也根据检查设定画面310中的检测灵敏度设定区域316的设定而变化。
[0147]
如上所述，在变形例中，检查部152将作为工具登记时的拍摄图像的基准图像与验证图像、以及作为卷绕检查、折损检查时的拍摄图像的验证图像进行比较，并基于第1区域和第2区域的像素数的差异点数，判定是否产生切屑的卷绕或者工具102的折损。检查部152基于用户的检测灵敏度的设定值，判定可否继续使用工具102。

技术特征：
1.一种图像处理装置，包括：从照相机接收工具的拍摄图像的接收部，计算剩余面积的面积计算部，所述剩余面积是在所述拍摄图像中与工具对应的区域中的、距工具中心规定距离以上的部分的区域的面积，以及基于所述剩余面积的大小，判定继续使用所述工具是否适当的检查部。2.一种图像处理装置，包括：照相机和工具相对于工具的长度方向移动，从照相机接收多个拍摄图像的接收部，针对多个拍摄图像，分别计算第1区域与第2区域的差异点数的面积计算部，所述第1区域包含拍摄图像中的与工具对应的区域，所述第2区域包含基准图像中的与工具对应的区域，以及基于所述多个拍摄图像各自的差异点数，判定继续使用所述工具是否适当的检查部。3.如权利要求2所述的图像处理装置，还包括从用户受理检测灵敏度的指定的输入部；所述检查部在所述多个拍摄图像中的任意一个的差异点数成为与所述被指定的检测灵敏度预先建立对应的阈值以上时，报知切屑卷绕于作为检查对象的工具。

技术总结
图像处理装置包括：从机床的照相机接收工具的拍摄图像的接收部；计算剩余面积的面积计算部，剩余面积是在拍摄图像中与工具对应的区域中的、距工具中心规定距离以上的部分的区域的面积；以及基于剩余面积的大小，判定继续使用工具是否适当的检查部。用工具是否适当的检查部。用工具是否适当的检查部。


技术研发人员：洼田纯一
受保护的技术使用者：DMG森精机株式会社
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2023/9/22