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专利名称：刀具尺寸的测定方法以及测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对在例如CNC (计算机数控)的机床中使用的刀具的刀尖位置、刀具长度、直径、刀尖形状、刀具的摆动等刀具尺寸进行测定的方法以及装置。
背景技术：
在例如加工中心等NC机床中，在工件的加工时，安装于主轴的例如所谓钻头和/或立铣刀这样的刀具一边旋转一边与工件接触。在提高这样的刀具的位置控制的精度时，必须考虑刀具相对于主轴的位置和/或旋转的主轴的热变形等。因此，预先测定实际已安装于主轴的刀具的尺寸是很重要的。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-151512号公报

发明内容
发明要解决的课题以往，提出了对安装于主轴的刀具进行拍摄以测定刀具的尺寸的方法。在该测定方法中，基于在图像上确定了的刀具的轮廓来自动测定刀具的尺寸。然而，这样的自动的尺寸的测定基于例如预先登记的刀具的尺寸而实施。因此，在刀具具有设想外的尺寸的情况下，难以确定刀具的测定部位进行。本发明是鉴于上述实际情况而进行的，其目的在于提供即使是设想外的刀具也能够简单地确定测定部位的刀具尺寸的测定方法以及测定装置。用于解决课题的技术方案为了达成上述目的，根据本发明提供一种刀具尺寸的测定方法，使用与刀具相对移动的拍摄装置对所述刀具进行拍摄，通过得到的图像数据来测定所述刀具的尺寸，其中，包括:使用所述拍摄装置拍摄到的包含所述刀具的轮廓的图像在显示装置的显示画面上显示的步骤；通过接触检测装置检测对所述图像进行接触指示而形成的指示点的步骤；和基于检测出的所述指示点来确定所述刀具的形状的测定部位、测定方向或者移动方向的步骤。在该刀具尺寸的测定方法中:在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹来计算所述刀具的轮廓、所述刀具的移动轨迹以及所述刀具的中心轴线中的至少任意I个。另外，在该刀具尺寸的测定方法中:在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹，输出使所述图像的视野外的所述刀具的轮廓移动到所述图像的视野内的移动信号。根据本发明提供一种刀具尺寸的测定装置，通过对刀具进行拍摄而得到的图像数据来测定所述刀具的尺寸，包括:对包含所述刀具的轮廓的图像进行拍摄的拍摄装置；具有显示所述图像的显示画面的显示装置；检测对所述图像进行接触指示而形成的指示点的接触检测装置；和基于检测出的所述指示点来确定所述刀具的形状的测定部位、测定方向或者移动方向的演算装置。在该刀具尺寸的测定装置中:所述演算装置，在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹来计算所述刀具的轮廓、所述刀具的移动轨迹以及所述刀具的中心轴线中的至少任意I个。另外，在该刀具尺寸的测定装置中:所述演算装置，在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹，输出使所述图像的视野外的所述刀具的轮廓移动到所述图像的视野内的移动信号。根据本发明，能够提供即使是设想外的刀具也能够简单地确定测定部位的刀具尺寸的测定方法以及测定装置。


图1是概略性的表示具备本发明的一个实施方式涉及的刀具尺寸的测定装置的机床的结构的图。图2是表示本发明的第I实施方式涉及的刀具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。图3是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图4是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图5是表示本发明的第2实施方式涉及的刀具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。图6是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图7是表示对刀具的轮廓线的构成进行识别的步骤的图。图8是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图9是表示本发明的第3实施方式涉及的刀具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。图10是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图11是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图12是表示本发明的第4实施方式涉及的刀具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。图13是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。
图14是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图15是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。图16是表示基于在显示画面上显示的图像来确定刀具的形状的步骤的图。
具体实施例方式以下，一边参照附图，一边对本发明的一个实施方式进行说明。图1是概略性地表示具备本发明的一个实施方式涉及的刀具尺寸的测定装置的机床10的结构的图。该机床10除了对工件(未图示)执行加工处理的机械部分外，还包括:对机床10的工作进行控制的NC装置12 ;和连接于机床10以及NC装置12而对机床10的刀具的尺寸进行测定的尺寸测定装置13。机床10使用例如5轴立式的加工中心。在本实施方式中，尺寸测定装置13与NC装置12分别进行图示，但尺寸测定装置13也可以例如组装入NC装置12内。首先，对机床10的结构进行说明。在机床10上设定有XYZ正交3轴基准坐标系。机床10包括:沿着水平面即XY平面扩展的床身15 ;配置于床身15上的工作台底座16 ;和在工作台底座16的后方从床身15与Z轴平行地沿垂直方向上立的立柱17。在工作台底座16上固定工件(未图示)。在立柱17上支撑有主轴头18。在主轴头18的下端经由主轴19向下拆装自如地安装有刀具20。刀具20由组装入主轴头18内的旋转电动机(未图示)旋转驱动。在这里，刀具20使用例如球头立铣刀。加之，主轴头18能够经由A轴旋转进给机构围绕与X轴平行的轴线回转地安装于主轴台(未图示)。同时，主轴头18能够经由C轴旋转进给机构围绕与Z轴平行的轴线回转地安装于主轴台。旋转进给机构包括例如直接驱动电动机和/或伺服电动机。在主轴头18中组装有分别检测A轴以及C轴回转方向的旋转角的旋转角检测器(未图示)。用这些旋转角检测器读取出的旋转角向NC装置12输出即反馈。工作台底座16能够经由直线进给机构沿水平方向(X轴方向)移动地被支撑在床身15上。另一方面，主轴头18能够经由直线进给机构沿铅垂方向(Z轴方向)以及水平方向(Y轴方向)移动地被支撑于立柱17。直线进给机构包括例如滚珠丝杠与对该滚珠丝杠进行旋转驱动的伺服电动机。另外，也可以代替主轴头18的Y轴方向的移动，而使工作台底座16沿Y轴方向移动。另外，也可以代替主轴头18具有A轴以及C轴的结构，而设为工作台底座16具有A轴以及C轴的结构。在床身15中，组装有对该床身15与工作台底座16之间的沿着X轴的相对位置进行读取的X轴位置检测器21。在立柱17上，组装有分别对该立柱17与主轴头18之间的沿着Y轴以及Z轴的相对位置进行读取的Y轴位置检测器(未图示)以及Z轴位置检测器22。这些位置检测器使用例如数字标尺即可。通过基准坐标系的坐标值来确定用这些位置检测器读取出的相对位置。读取出的坐标值向NC装置12输出即反馈。通过所述旋转进给机构以及直线进给机构来实现工作台底座16与主轴19即与刀具20的相对移动。相对移动基于从NC装置12供给的后述的驱动信号而实现。在相对移动过程中，旋转的刀具20在预定的加工点与工件接触。这样工件被加工成所希望的形状。接下来，对NC装置12的结构进行说明。NC装置12包括:存储NC程序的存储部24 ;对存储于存储部24的NC程序进行解析的程序解析部25 ;根据由程序解析部25解析出的NC程序生成移动指令的移动指令部26，和根据从移动指令部26输出的移动指令向机床10的伺服电动机输出驱动信号的伺服控制部27。在移动指令中，包含例如工件的加工点的分度数据以及表示主轴19的与分度后的加工点相对应的位置的坐标值数据。接下来，对尺寸测定装置13的结构进行说明。尺寸测定装置13包括配置于工作台底座16上的尺寸测定单元31。尺寸测定单元31包括光源32和朝向光源32的拍摄装置33。在光源32中使用向拍摄装置33输出平行光的例如高亮度LED。拍摄装置33包括透镜单元34以及CXD (电荷耦合元件)图像传感器35。CXD图像传感器35由例如二维图像传感器构成。尺寸测定装置13包括:从拍摄装置33接受拍摄到的图像的图像数据的图像调整装置36 ;和对光源32以及拍摄装置33的工作进行控制的控制装置37。上述CXD图像传感器35以例如每秒30 60巾贞的巾贞频输出与成像于其受光面的图像相对应的模拟图像信号。模拟图像信号由组装入拍摄装置33内的A/D转换器转换为数字图像数据，向图像调整装置36输出。图像调整装置36进行黑点校正、降噪、白平衡调整、轮廓校正以及对比度调整等图像调整处理，将数字图像数据二值化。图像调整装置36将图像调整后的图像数据存储于后述的帧存储器。另一方面，控制装置37向拍摄装置33输出对拍摄装置33的移动和/或变焦进行控制的驱动信号。另外，在拍摄装置33的视野中与上述的基准坐标系的YZ平面相对应地设定有xy正交2轴的视野坐标系。该视野坐标系的各坐标值，按YZ平面内的拍摄装置33的移动后的各位置的每个视野，基准坐标系的各坐标值相关联。尺寸测定装置13包括:存储尺寸测定程序以及刀具数据的存储装置41 ;基于尺寸测定程序来执行各种各样的演算处理的演算装置42 ;和存储每一帧的图像数据的帧存储器43。在演算处理时尺寸测定程序只要暂时读出到存储器(未图示)即可。尺寸测定程序以及刀具数据的详细情况后述。另外，尺寸测定程序可以从例如FD (软盘)和/或CD-ROM等可移动性记录介质获取到存储装置41中，也可以从谓LAN和/或互联网这样的计算机网络获取到存储装置41中。尺寸测定装置13包括:显示装置44，其具有显示用上述图像数据确定的图像的显示画面；和触摸面板45，其重合地配置于显示装置44的显示画面上。显示装置44只要为例如LCD (液晶显示)面板等平面显示面板即可。触摸面板45采用例如静电电容方式的触摸面板即可。当通过例如手指在触摸面板45的表面上接触并指示时，触摸面板45能够向演算装置42输出与指示点即接触位置的坐标值有关的坐标值信号。演算装置42使所输出的坐标值与在上述显示画面上显示的图像的视野坐标系相关联。另外，接触检测装置不是必须要配置于显示画面上的，例如只要是能够检测向显示画面的接触指示的装置即可。在这里，触摸面板45能够检测所谓由手势进行的操作。例如触摸面板45能够基于触摸面板45上的手指的移动来检测连续的不同位置的多个接触位置。演算装置42使各种处理与这样的多个接触位置的检测相对应。例如使刀具20与拍摄装置33的相对移动与在触摸面板45上使手指快速移动预定移动距离的所谓滑动(flick)操作相对应。另外，使使刀具20与拍摄装置33的相对移动与在手指与触摸面板45上接触的状态下使手指移动的所谓拖动(drag)操作相对应。另外，在尺寸测定装置13中能够设定各种测定模式。演算装置42根据测定模式来执行滑动操作以及拖动操作的进行停止。
接下来，对本发明的第I实施方式涉及的刀具20的尺寸的测定方法进行说明。在处理的执行时，尺寸测定装置13的演算装置42从存储装置41向例如存储器暂时读取对应的尺寸测定程序。这样演算装置42基于尺寸测定程序执行各种各样的演算处理。首先，演算装置42向NC装置12输出开始信号。与开始信号的接收相应地，NC装置12向机床10输出驱动信号。其结果，在机床10中，在XY平面上将主轴19定位于光源32与拍摄装置33之间的预定位置。刀具20围绕其旋转中心旋转驱动。主轴头18即刀具20与Z轴平行地下降。同时，演算装置42使光源32以及拍摄装置33的工作开始。控制装置37输出使拍摄装置33驱动的驱动信号。这样一来拍摄装置33开始拍摄。拍摄装置33按拍摄的每一帧生成模拟的图像信号。根据该图像信号生成的图像数据，经由图像调整装置36按每一帧而存储于帧存储器43。当基于主轴头18的下降、刀具20的轮廓的一部分进入拍摄装置33的图像的视野内时，沿着Z轴的主轴头18的下降停止。这样将刀具20定位在测定位置。在拍摄装置33的图像的视野内确定刀具20的轮廓。在CXD图像传感器35的受光面上，通过从光源32照射的平行光而成像对刀具20的影进行投影的图像。图像数据包括确定视野内的图像的多个像素。如上所述，在图像数据中按每个像素确定了明暗二值，所以在用图像数据确定的视野内，暗的像素被确定为刀具20的影的投影部分，另一方面明的像素被确定为平行光的受光部分。这样确定了刀具20的轮廓。图2是表示本发明的第I实施方式涉及的刀具20的尺寸测定方法的处理流程的流程图。在该第I实施方式中将滑动操作以及拖动操作设为停止。在步骤SI中，演算装置42在显示装置44的显示画面上显示包含测定位置的刀具20的轮廓的图像。在显示时从帧存储器43中读取对包含测定位置的刀具20的轮廓的图像进行确定的图像数据。如图3所示，在显示画面S上显示刀具20。此时，当在显示画面S上手指在刀具20的轮廓线51上摸索移动时，触摸面板45检测手指的接触位置而向演算装置42输出与该接触位置相对应的坐标值信号。接受了坐标值信号的演算装置42在步骤S2中，与坐标值相对应地计算接触位置的轨迹。轨迹按例如手指的接触区域的宽度形成。接下来，演算装置42在步骤S3中在与轨迹的区域相对应的图像数据上的区域中检测轮廓线51的边缘。如上所述，图像数据的各像素按明暗二值表示，所以边缘在图像的视野中用与刀具20图像的像素相对应的暗的像素中的、与明的像素相邻的暗的像素来确定。这样一来演算装置42在步骤S4中，基于与明的像素相邻的连续的多个暗的像素的提取来确定刀具20的形状的测定部位即轮廓线51。轮廓线51用例如回归曲线来确定。另夕卜，在例如手指从轮廓线51上偏离而边缘在轨迹内局部中断的情况下，只要在与轨迹接近的区域检测轮廓线51的边缘即可。所确定的轮廓线51在图像数据方面用视野坐标系的坐标值来确定。这样一来例如尺寸测定的操作者能够对尺寸测定装置13指示轮廓线51。此时，也可以测定例如刀具20的刀具直径。如图4所示，例如如果操作者使手指接触互相平行地延伸的轮廓线51的平行分量上的任意2点，则演算装置42基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点52a、52b。演算装置42通过在x轴上从一方的测定点52a的坐标值中减去另一方的测定点52b的坐标值来测定刀具20的刀具直径d。在测定时，视野坐标系的坐标值转换成基准坐标系的坐标值即可。另外，也可以基于轮廓线51的平行分量的X轴上的各自的坐标值的中间位置的坐标值，计算刀具20的旋转中心即中心轴线L。在这里，中心轴线L只要规定为与y轴平行即可。另外，也可以测定例如刀具20的刀尖位置。例如如果操作者使手指接触半圆状的轮廓线51的下端附近的任意点，则演算装置42基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点53。在这里，演算装置42将在轮廓线51上y轴的坐标值为最小值的点确定为测定点53。换而言之，只要将刀具20的中心轴线L与轮廓线51的交点确定为刀尖位置即可。也可以基于该刀尖位置计算刀具20的刀具长度。这样测定的轮廓线51和/或刀具直径、刀尖位置等坐标值与图像数据相关联地存储于帧存储器43。如上所述,根据第I实施方式涉及的机床10,在显示画面S上显示刀具20的轮廓线51。在尺寸测定的操作者，如果用手指在轮廓线51上摸索移动时，则能够在显示画面S上自动地确定刀具20的形状的测定部位即轮廓线51。而且，操作者能够极简单地测定刀具20的尺寸。操作者能够通过指定例如刀具20的轮廓线51的特定位置而自动地测定刀具20的刀具直径和/或刀尖位置。因此，根据这样的刀具20的尺寸测定方法，能够简单地确定例如多级刀具等具有复杂的轮廓线的设想外的刀具的测定部位。接下来，对本发明第2实施方式涉及的刀具20的尺寸的测定方法进行说明。与上述同样地，演算装置42基于尺寸测定程序输出开始信号。机床10、光源32以及拍摄装置33开始工作。在机床10中，在XY平面上将主轴19定位于光源32与拍摄装置33之间的预定位置。同时，主轴19在A轴方向上被定位于例如任意旋转角的位置。这样一来刀具20的中心轴线在基准坐标系的YX正交2轴的平面坐标系上与Y轴以及Z轴相交叉。这样一来刀具20确立倾斜姿势。在这里，旋转角设定为例如刀具20的中心轴线从与Z轴平行的状态向水平面在A轴方向上旋转了 45度的角度。刀具20基于Y轴方向的直线移动以及Z轴方向的直线移动而沿45度的进给方向移动。Y轴方向的直线移动的速度和Z轴方向的直线移动的速度设定为相等。S卩，在机床10的设定上，A轴方向的刀具20的旋转角与刀具20的进给方向的角度设定为相同。因此，刀具20的移动轨迹设定为与设定于机床10的基准坐标系的Y轴以及Z轴相交叉的方向。当刀具20进入拍摄装置33的视野内时，在对沿所设定的进给方向移动过程中的不同位置的刀具20进行拍摄而得的各帧的每帧输出图像数据。另外，刀具20的移动在刀具20在视野内移动了预定距离的时间点停止。距离可以任意设定。图5是表示本发明的第2实施方式涉及的刀具20的尺寸测定方法的处理流程的流程图。在该第2实施方式中将滑动操作以及拖动操作设为停止。演算装置42在步骤Tl中，在表示刀具20的轮廓的各图像数据的每个中确定轮廓线51。与上述同样地基于边缘的检测而在各图像数据的每个中用坐标值来确定轮廓线51即可。所以如图6所示，演算装置42在步骤T2中，使确定了的不同各位置的多个轮廓线51在显示画面S上显示。此时，当手指在显示画面S上沿刀具20的进给方向即轮廓线51上粗略地摸索移动时，触摸面板45检测手指的接触位置而向演算装置42输出与该接触位置相对应的坐标值信号。接受了坐标值信号的演算装置42在步骤T3中，与坐标值相对应地计算接触位置的轨迹。演算装置42计算视野坐标系中的接触位置的轨迹的倾斜即角度。接着，通过演算装置42，在步骤T4中将轨迹的角度与所设定的刀具20的进给方向的角度(在这里为45度)进行比较。在这里，进给方向的角度，只要设定有允许相对于所设定的角度的预定偏离的预定的允许范围即可。如果轨迹的角度不是允许范围内的角度，则演算装置42在步骤T5中例如在显示画面S上显示有错误。另一方面，如果轨迹的角度为允许范围内的角度，则演算装置42在步骤T6中计算刀具20的移动轨迹54以及中心轴线55。另外，移动轨迹54为由直线进给机构沿预定的进给方向输送的刀具20的移动的轨迹。中心轴线55为与主轴19的旋转中心一致的刀具20的中心轴线。在移动轨迹54以及中心轴线55的计算时，演算装置42按各像素数据的每个来识别轮廓线51的结构。刀具20为球头立铣刀，所以如图7所示，在演算装置42中，识别到例如被刀具20的顶端规定的圆51a和连接于圆51a的后端的长方形51b。在圆51a的识别时，只要根据轮廓线51的形状来确定刀具20的顶端的半圆即可。在长方形51b的确定时，只要根据轮廓线51的形状来确定平行分量即可。演算装置42根据圆51a来确定中心点P。同时，演算装置42根据长方形51b来确定长度方向的轴线A。构成圆51a、中心点P、长方形51b以及轴线A的各像素的视野坐标系中的坐标值被确定。在这里，基于确定长方形51b的坐标值使轴线A公式化。这样一来确定了坐标值的图像数据被存储于帧存储器43中。表示圆51a、中心点P、长方形51b以及轴线A的视野坐标系的坐标值的坐标值数据，与图像数据相关联地存储于帧存储器43中即可。接下来，演算装置42基于按多个帧的每个确定了的多个中心点P的位置的推移来计算刀具20的移动轨迹。按每个帧确定了的圆51a基于视野坐标系进行配置，各中心点Pn的坐标值(xn、yx)被确定。对通过确定了的所有中心点P的回归曲线进行计算。这样算出的回归曲线相当于图6所示的刀具20的移动轨迹54。同样地，基于在多帧的各自中确定了的多个轴线A的平均，计算图6所示的刀具20的中心轴线55。具体地说，计算多个轴线A的平均的回归曲线。对算出的移动轨迹54以及中心轴线55进行确定的刀具数据被存储于存储装置41中。在刀具数据中，坐标值只要从视野坐标系转换为基准坐标系的坐标值而确定即可。如从图6明了的那样，在本实施方式的例子中，刀具20的移动轨迹54与中心轴线55不一致。移动轨迹54与中心轴线55例如以交叉角α相交叉。在这里，如果以移动轨迹54的角度即进给方向的角度如设定那样为45度为前提，则可知主轴19的旋转角的位置从设定的45度错开。这样的错开会使工件的加工精度显著下降。因此，算出的交叉角α只要能够用在机床10的A轴方向的旋转角的机械校正中即可，或者只要能够用在用于NC装置12的主轴19的位置控制的坐标值的校正中即可。这样一来在机床10，实施中心轴线54与移动轨迹55 —致的校正。另外，尺寸的测定的结果在移动轨迹54与中心轴线55 —致的情况下，表现为主轴19的旋转角的位置如设定那样。除了以上那样的测定以外，在尺寸测定装置13中，也可以测定倾斜姿势的刀具20的刀具直径和/或刀尖位置。例如如图8所示，在显示画面S上显示基于I个图像数据而确定的刀具20的轮廓线51。在这里，假设移动轨迹54与中心轴线55 —致的情况。如果操作者使手指接触例如互相平行地延伸的轮廓线51的平行分量上的任意2点，则演算装置42基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点56a、56b。演算装置42基于所指定的测定点56a、56b，测定轮廓线51的平行分量彼此的距离即正交于移动轨迹54以及中心轴线55的假想直线上的距离d即可。这样测定的距离d相当于刀具20的刀具直径d。
另外，也可以测定例如刀具20的刀尖位置。例如如果操作者使手指接触半圆状的轮廓线51的下端附近的任意点，则演算装置42基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点57。在这里，演算装置42将在轮廓线51上y轴的坐标值为最小值的点确定为测定点57。测定点57的切线被规定为与X轴平行。只要将该测定点57确定为刀尖位置即可。基于该刀尖位置来计算刀具20的刀具长度。同样地，也可以将测定点58确定为X轴的坐标值为最小值的点。测定点58的切线被规定为与y轴平行。这样确定了的轮廓线51和/或刀具直径、刀尖位置等坐标值与图像数据相关联地存储于帧存储器43中。如上所述,根据第2实施方式涉及的机床10,在显示画面S上显示刀具20的轮廓线51。如果尺寸测定的操作者用手指在触摸面板45上在预定的移动轨迹上摸索移动，能够在显示画面S上自动地对刀具20的测定部位即刀具20的移动轨迹54以及中心轴线55进行确定。这样一来操作者能够极简单地测定刀具20的形状。而且，操作者能够通过指定例如刀具20的轮廓线51的特定位置来自动地测定刀具20的刀具直径和/或刀尖位置。因此，根据这样的刀具20的尺寸测定方法，能够简单地对例如多级刀具等具有复杂的轮廓线的设想外的刀具的测定部位进行确定。接下来，对本发明第3实施方式涉及的刀具20的尺寸的测定方法进行说明。在该第3实施方式中将滑动操作以及拖动操作设为进行。图9是表示本发明的第3实施方式涉及的刀具20的尺寸测定方法的处理流程的流程图。与上述第I实施方式同样地，刀具20被定位于测定位置。在步骤Ul中，在显示画面S上显示刀具20的轮廓。此时，如图10所示，在例如刀具20的尺寸比图像的视野大时等，在显示画面S中没有容纳刀具20的轮廓的整体。例如，设想刀具20的刀具直径比拍摄装置33的视野即显示画面S的宽度大的情况。此时，当操作者使手指在触摸面板45上基于滑动操作以及拖动操作沿要使刀具20移动的方向移动时，触摸面板45检测连续的不同位置的手指的接触位置而将与该接触位置相对应的坐标值信号向演算装置42输出。接受了坐标值信号的演算装置42在步骤U2中与坐标值相对应地计算接触位置的轨迹。在计算时，手指的接触位置的移动方向被确定为轨迹的走向。在这里，在刀具20中使用球头立铣刀，并且在显示画面S上显示球头立铣刀的顶端，所以操作者只要例如基于拖动操作使手指在触摸面板45上向显示画面S的左下移动即可。演算装置42基于算出的轨迹使拍摄装置33的视野移动。演算装置42在步骤U3中，向NC装置12输出使刀具20以及拍摄装置33相对移动的移动信号。接受了移动信号的NC装置12使刀具20在YZ平面内移动。这样一来如图11所示，拍摄装置33的视野移动。换而言之，在显示画面S上刀具20向上述的接触位置的轨迹的方向移动。这样一来视野外的刀具20的轮廓线51移动到拍摄装置33的视野内。基于伴随着移动而输出的图像数据，与上述第2实施方式同样地对刀具20的轮廓线51进行确定。然后，只要与第I实施方式同样地基于轮廓线51上的测定点的指定来测定刀具20的刀具直径和/或刀尖位置即可。如上所述，根据第3实施方式涉及的机床10，如果尺寸测定的操作者通过手指在触摸面板45上在预定的移动轨迹上摸索移动，则能够在显示画面S上对刀具20的测定部位即视野外的刀具20的轮廓线51进行确定。这样一来操作者能够极简单地测定刀具20的形状。另外，操作者能够通过指定例如刀具20的轮廓线51的确定的位置来自动地测定刀具20的刀具直径和/或刀尖位置。因此，根据这样的刀具20的尺寸测定方法，能够简单地对例如多级刀具等具有复杂轮廓线的设想外的刀具的测定部位进行确定。接下来，对本发明第4实施方式涉及的刀具20的尺寸的测定方法进行说明。图12是表示本发明的第4实施方式涉及的刀具20的尺寸测定方法的处理流程的流程图。在该第4实施方式中将滑动操作以及拖动操作设为进行。在这里，刀具20使用例如平面立铣刀以代替上述的球头立铣刀。与上述第I实施方式同样地刀具20沿着Z轴向测定位置下降。如图13所示，在拍摄装置33的视野即显示画面S上在显示画面S内的y轴方向的中间位置设定与X轴平行的Z轴方向位置基准线61。同样地，在显示画面S上在显示画面S内的X轴方向的中间位置设定与y轴平行的Y轴方向位置基准线62。演算装置42，当在刀具20的下端与Z轴方向位置基准线61 —致时向NC装置12输出扫描信号。NC装置12基于扫描信号使刀具20的移动停止。这样一来在步骤Vl中，在显示画面S上显示刀具20的轮廓。与第3实施方式同样地，刀具20的尺寸比图像的视野大，所以在显示画面S中没有容纳刀具20的轮廓的整体。此时，当操作者使手指在触摸面板45上基于滑动操作以及拖动操作而向右侧移动时，演算装置42计算接触位置的轨迹。基于根据算出的轨迹而生成的移动信号的输出，刀具20与Y轴平行地移动。这样一来如图14所示，在显示画面S内显示刀具20的视野外的一侧(左侧)的轮廓线51 (步骤V2)。左侧的轮廓线51配置于比Y轴方向位置基准线62靠右侧处。此时，当操作者接触刀具20的左侧的轮廓线51上的任意点时，演算装置42在步骤V3中，基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点63。然后，操作者基于例如滑动操作使手指向使左侧的轮廓线51从Y轴方向位置基准线62远离的方向移动。这样一来指示了所谓的退避动作。基于演算装置42的接触位置的演算处理，刀具20与Y轴平行地向从Y轴方向位置基准线62远离的方向移动。然后，操作者基于例如滑动操作使手指向使左侧的轮廓线51接近Y轴方向位置基准线62的方向移动。这样一来指示了所谓的接近动作。基于演算装置42的接触位置的演算处理，刀具20与Y轴平行地向接近Y轴方向位置基准线62的方向移动。结果，如图15所示，当刀具20的左侧的轮廓线51与Y轴方向位置基准线62 —致时，演算装置42向NC装置12输出扫描信号。NC装置12基于扫描信号使刀具20的移动停止。这样一来演算装置42在步骤V4中使测定点63与Y轴方向位置基准线62—致。这样一来刀具20被定位于第I位置。演算装置42在步骤V5中，对第I位置的刀具20载基准坐标系中的Y轴的位置坐标系进行确定。然后，当基于操作者的例如拖动操作使手指在触摸面板45上向左侧移动时，刀具20基于演算装置42的接触位置的轨迹计算而与Y轴平行地移动。其结果，如图16所示，在显示画面S内显示刀具20的视野外的另一侧(右侧)的轮廓线51 (步骤V2)。右侧的轮廓线51配置于比Y轴方向位置基准线62靠左侧处。然后，按与上述相反的方向反复执行步骤V2 V5。具体地说，当操作者接触刀具20的右侧的轮廓线51上的任意点时，演算装置42在步骤V3中基于从触摸面板45输出的坐标值将该点指定为测定点64。然后，操作者指示退避动作。基于演算装置42的接触位置的演算处理，刀具20与Y轴平行地向从Y轴方向位置基准线62远离的方向移动。然后，操作者指示接近动作。基于演算装置42的接触位置的演算处理，刀具20与Y轴平行地向接近Y轴方向位置基准线62的方向移动(步骤V4)。当刀具20的右侧的轮廓线51与Y轴方向位置基准线62 —致时，刀具20的移动停止。这样一来刀具20被定位于与第I位置不同的第二位置。对第二位置的刀具20在基准坐标系中的Y轴的位置坐标系进行确定(步骤V5)。演算装置42能够通过例如从第I位置的刀具20的坐标值减去第二位置的刀具20的坐标值，来确定Y轴方向上的刀具20的长度即刀具直径。同时地，能够基于在第I位置的坐标值与第二位置的坐标值之间规定的中间位置来确定刀具20的中心轴线。中心轴线被规定为与Z轴平行。此时，在测定处理之前，刀具20沿着Z轴暂时上升，然后向所述的测定位置沿着Z轴下降。此时，在显示画面S上刀具20的中心轴线被定位为与Y轴方向位置基准线62 —致。当这样一来刀具20的下端与Z轴方向位置基准线61 —致时，刀具20的移动停止。此时，通过中心轴线的刀具20的下端的中心点与Z轴方向位置基准线61以及Y轴方向位置基准线62的交点位置对合。这样一来该交点被确定为刀具20的刀尖位置。如上所述，根据第4实施方式涉及的机床10，如果尺寸测定的操作者通过手指在触摸面板45上在预定的移动轨迹上摸索移动，则能够在显示画面S上确定刀具20的测定部位即视野外的刀具20的轮廓线51。操作者能够极简单地测定刀具20的形状。另外，操作者能够通过指定例如刀具20的轮廓线51的确定的位置来自动地测定刀具20的刀具直径和/或刀尖位置。因此，根据这样的刀具20的尺寸测定方法，能够简单地确定例如多级刀具等具有复杂轮廓线的设想外的刀具的测定部位。在上述的实施方式中，作为机床10的例子使用立式的加工中心对本发明的刀具尺寸的测定方法以及测定装置进行了说明，但本发明的刀具尺寸的测定方法以及测定装置也能够通过例如卧式的加工中心和/或其他的机床来实现。另外，作为刀具20的例子使用球头立铣刀对本发明的刀具尺寸的测定方法以及测定装置进行了说明，但本发明的刀具尺寸的测定方法以及测定装置也能够通过例如平面立铣刀和/或钻头等其他的刀具来实现。附图标记说明13:尺寸测定 装置；19:主轴；20:刀具；33:拍摄装置；42:演算装置； 44:显示装置；45:接触检测装置；51:轮廓线；54:移动轨迹；55:中心轴线；S:显示画面
权利要求
1.一种刀具尺寸的测定方法，使用与刀具相对移动的拍摄装置对所述刀具进行拍摄，通过得到的图像数据来测定所述刀具的尺寸，其特征在于，包括: 在显示装置的显示画面上显示用所述拍摄装置拍摄到的包含所述刀具的轮廓的图像的步骤； 通过接触检测装置检测对所述图像进行接触指示而形成的指示点的步骤；和 基于检测出的所述指示点来确定所述刀具的形状的测定部位、测定方向或者移动方向的步骤。
2.根据权利要求1所述的刀具尺寸的测定方法，其中: 在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹来计算所述刀具的轮廓、所述刀具的移动轨迹以及所述刀具的中心轴线中的至少任意I个。
3.根据权利要求1所述的刀具尺寸的测定方法，其中: 在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹，输出使所述图像的视野外的所述刀具的轮廓移动到所述图像的视野内的移动信号。
4.一种刀具尺寸的测定装置，通过对刀具进行拍摄而得到的图像数据来测定所述刀具的尺寸，其特征在于，包括: 对包含所述刀具的轮廓的图像进行拍摄的拍摄装置； 具有显示所述图像的显示画面的显示装置； 检测对所述图像进行接触指示而形成的指示点的接触检测装置；和 基于检测出的所述指示点来确定所述刀具的形状的测定部位、测定方向或者移动方向的演算装置。
5.根据权利要求4所述的刀具尺寸的测定装置，其中: 所述演算装置，在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹来计算所述刀具的轮廓线、所述刀具的移动轨迹以及所述刀具的中心轴线中的至少任意I个。
6.根据权利要求4所述的刀具尺寸的测定装置，其中: 所述演算装置，在确定所述测定部位、测定方向或者移动方向时，基于连续检测出的不同位置的多个所述指示点来计算该指示点的轨迹，基于算出的所述轨迹，输出使所述图像的视野外的所述刀具的轮廓线移动到所述图像的视野内的移动信号。
全文摘要
根据本发明所涉及的机床(10)，能够在显示画面(S)上显示刀具(20)的轮廓线(51)。如果尺寸测定的操作者用手指在触摸面板(45)的显示画面(S)上在轮廓线(51)上摸索移动而进行接触指示，则能够在显示画面(S)上自动地确定刀具(20)的测定部位即轮廓线(51)。这样一来操作者能够极简单地测定刀具(20)的形状。另外，操作者通过指定例如刀具20的轮廓线(51)的确定的位置，能够自动地测定刀具(20)的刀具直径和/或刀尖位置。因此，根据这样的刀具(20)的尺寸测定方法，能够简单地对例如多级刀具等具有复杂轮廓线的设想外的刀具的测定部位进行确定。
文档编号G01B11/02GK103180096SQ20118005161
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者仓桥康浩 申请人:株式会社牧野铣床制作所