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1、(10)申请公布号 CN 103180094 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103180094 A *CN103180094A* (21)申请号 201180050962.2 (22)申请日 2011.10.21 237762/2010 2010.10.22 JP 239868/2010 2010.10.26 JP 241331/2010 2010.10.27 JP B23Q 17/22(2006.01) B23Q 17/24(2006.01) G03B 15/00(2006.01) G06T 1/00(2006.01) H04N 5/225(2006.01) (71)申。
2、请人 株式会社牧野铣床制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 仓桥康浩 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 段承恩 杨光军 (54) 发明名称 工具尺寸的测定方法及测定装置 (57) 摘要 根据工作机械 （10） ， 在工具 （20） 的整体轮廓 未收纳在拍摄装置 （33） 的图像的视场 （V） 内的情 况下， 利用拍摄装置 （33） 与工具 （20） 的相对移动 使拍摄装置 （33） 的视场 （V） 移动。而且， 根据基 于图像数据所确定的部分轮廓线 （51） 来决定视 场 （V） 的移动方向 （53） ， 由此拍摄装置 （33） 能够 借助视场 （V）的移动来。
3、巡视工具 （20）的轮廓线 （54） 。如此， 即使在测定直径比拍摄装置 （33） 的 视场 （V） 大的工具 （20） 的尺寸时， 也能确定例如 所希望范围的部分轮廓线 （51） 。若将所确定的多 个部分轮廓线 （51） 结合， 则可抽取工具 （20） 的所 希望范围的轮廓线。能够使用这样的轮廓线测定 工具 （20） 的尺寸。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.04.22 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/074347 2011.10.21 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/053645 JA 2012.04.26 (51)Int.C。
4、l. 权利要求书 1 页 说明书 13 页 附图 13 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书13页 附图13页 (10)申请公布号 CN 103180094 A CN 103180094 A *CN103180094A* 1/1 页 2 1. 一种工具尺寸的测定方法， 使用与工具相对移动的拍摄装置来拍摄所述工具， 通过 所获得的图像数据来测定所述工具的尺寸， 其特征在于， 包括 ： 基于由所述拍摄装置拍摄所述工具的轮廓的一部分而得的图像数据， 确定所述工具的 部分轮廓的工序， 基于所确定的所述部分轮廓， 决定使所述拍摄装置的视场在所述图像数据的。
5、视场外的 所述工具的轮廓的方向上移动的移动方向的工序， 和 输出使所述拍摄装置与所述工具相对移动， 以使得所述拍摄装置的视场向所决定的所 述视场的移动方向移动的移动指令的工序。 2. 根据权利要求 1 所述的工具尺寸的测定方法， 其中， 反复进行所述部分轮廓的确定、 所述视场的移动方向的决定、 以及使所述拍摄装置与所述工具相对移动的移动指令的输 出。 3.根据权利要求1或2所述的工具尺寸的测定方法， 其中， 在决定所述视场的移动方向 时， 使所述拍摄装置的视场扩大， 对确定了所述部分轮廓的所述图像数据的视场外的概略 轮廓进行确定。 4. 根据权利要求 1 3 中任一项所述的工具尺寸的测定方法，。
6、 其中， 还包括 ： 将基于多 个所述图像数据各自而确定的所述部分轮廓相互结合， 抽取所述工具的结合轮廓的工序。 5. 一种工具尺寸的测定装置， 通过拍摄工具而得的图像数据来测定所述工具的尺寸， 其特征在于， 包括 ： 拍摄装置， 拍摄所述工具而生成图像数据 ； 和 运算装置， 基于所生成的所述图像数据， 确定形成所述工具的轮廓的一部分的部分轮 廓， 基于所确定的所述部分轮廓， 决定使所述拍摄装置的视场在所述图像数据的视场外的 所述工具的轮廓的方向上移动的移动方向， 输出使所述拍摄装置与所述工具相对移动以使 得所述拍摄装置的视场向所决定的所述视场的移动方向移动的移动指令。 6. 根据权利要求 。
7、5 所述的工具尺寸的测定装置， 其中， 所述运算装置反复进行所述部 分轮廓的确定、 所述视场的移动方向的决定、 以及使所述拍摄装置与所述工具相对移动的 移动指令的输出。 7. 根据权利要求 5 或 6 所述的工具尺寸的测定装置， 其中， 所述运算装置， 通过使所述 拍摄装置的视场扩大， 对确定了所述部分轮廓的所述图像数据的视场外的概略轮廓进行确 定， 从而决定所述视场的移动方向。 8.根据权利要求57中任一项所述的工具尺寸的测定装置， 其中， 所述运算装置将基 于多个所述图像数据各自而确定的所述部分轮廓相互结合， 抽取所述工具的结合轮廓。 9. 根据权利要求 5 8 中任一项所述的工具尺寸的测。
8、定装置， 其中， 还包括 ： 显示基于所述图像数据而确定的所述工具的形状的显示装置 ； 和 在所述显示装置上对所述工具的形状输入预定指示的输入装置。 权 利 要 求 书 CN 103180094 A 2 1/13 页 3 工具尺寸的测定方法及测定装置 技术领域 0001 本发明涉及对在例如 CNC（计算机数值控制） 的工作机械中所使用的工具的刀尖 的位置及形状、 工具的长度及直径、 工具相对于主轴的倾斜等工具尺寸进行测定的方法及 装置。 背景技术 0002 例如在加工中心等 NC 工作机械中， 在工件加工时， 安装于主轴上的例如钻头、 立 铣刀等工具一边旋转一边与工件接触。要提高这样的工具的位。
9、置控制的精度， 必须考虑工 具相对于主轴的位置、 旋转的主轴的热变形等。 因此， 实际预先测定安装于主轴的工具的尺 寸尤为重要。 0003 专利文献 1: 日本专利第 3880110 号公报 0004 专利文献 2: 日本特开平 9 83843 号公报 0005 专利文献 3: 日本特开 2007 326196 号公报 0006 专利文献 4: 日本特开 2007 49489 号公报 发明内容 0007 以往， 提出了对安装于主轴的工具进行拍摄来测定工具的尺寸的方法。在该测定 方法中， 通过从光源照射的光而在图像上形成工具的影子。通过确定 （特定） 该影子的轮廓 来测定工具的尺寸。但是， 在 。
10、NC 工作机械使用例如比拍摄的视场大的直径的工具的情况 下， 在所拍摄到的图像上仅能确定工具刀尖的一部分轮廓。 在该情况下， 测定工具的尺寸是 不可能的。 0008 本发明是鉴于上述实际情况而做出的， 其母在于提供一种对于比拍摄装置的视场 大的直径的工具也能测定工具尺寸的工具尺寸的测定方法及测定装置。 0009 为了达到上述目的， 根据本发明， 提供一种工具尺寸的测定方法， 使用与工具相对 移动的拍摄装置来拍摄所述工具， 通过所获得的图像数据来测定所述工具的尺寸， 包括 ： 基 于由所述拍摄装置拍摄所述工具的轮廓的一部分而得的图像数据， 确定所述工具的部分轮 廓的工序 ； 基于所确定的所述部分。
11、轮廓， 决定使所述拍摄装置的视场在所述图像数据的视 场外的所述工具的轮廓的方向上移动的移动方向的工序 ； 和输出使所述拍摄装置与所述工 具相对移动， 以使得所述拍摄装置的视场向所决定的所述视场的移动方向移动的移动指令 的工序。 0010 在该工具尺寸的测定方法中， 反复进行所述部分轮廓的确定、 所述视场的移动方 向的决定、 以及使所述拍摄装置与所述工具相对移动的移动指令的输出。此外， 在决定所 述视场的移动方向时， 可以扩大所述拍摄装置的视场， 对确定了所述部分轮廓的所述图像 数据的视场外的概略轮廓进行确定。而且， 在该工具尺寸的测定方法中， 还可以包括 ： 将基 于多个所述图像数据各自而确定。
12、的所述部分轮廓相互结合， 抽取所述工具的结合轮廓的工 序。 说 明 书 CN 103180094 A 3 2/13 页 4 0011 此外， 根据本发明， 提供一种工具尺寸的测定装置， 通过拍摄工具而得的图像数据 来测定所述工具的尺寸， 其特征在于， 包括 ： 拍摄装置， 拍摄所述工具而生成图像数据 ； 和 运算装置， 基于所生成的所述图像数据， 确定形成所述工具的轮廓的一部分的部分轮廓， 基 于所确定的所述部分轮廓， 决定使所述拍摄装置的视场在所述图像数据的视场外的所述工 具的轮廓的方向上移动的移动方向， 输出使所述拍摄装置与所述工具相对移动以使得所述 拍摄装置的视场向所决定的所述视场的移动。
13、方向移动的移动指令。 0012 在该工具尺寸的测定装置中， 所述运算装置反复进行所述部分轮廓的确定、 所述 视场的移动方向的决定、 以及使所述拍摄装置与所述工具相对移动的移动指令的输出。此 外， 所述运算装置通过扩大所述拍摄装置的视场， 对确定了所述部分轮廓的所述图像数据 的视场外的概略轮廓进行确定， 由此决定所述视场的移动方向。 而且， 所述运算装置将基于 多个所述图像数据各自而确定的所述部分轮廓相互结合， 抽取所述工具的结合轮廓。 0013 工具尺寸的测定装置还包括 ： 显示基于所述图像数据而确定的所述工具的形状的 显示装置 ； 和在所述显示装置上对所述工具的形状输入预定指示的输入装置。 。
14、0014 根据本发明， 可提供一种即使对直径比拍摄装置的视场大的工具， 也能测定工具 尺寸的工具尺寸的测定方法及测定装置。此外， 不必为了使工具的整体轮廓全部进入一个 视场而缩小图像数据从而降低测定精度， 能够以较大的图像数据进行高精度的测定。 而且， 若利用软件按照预定的算法决定视场的移动方向， 则也不需要使拍摄装置的视场扩大的物 象放大、 物象缩小装置。 附图说明 0015 图 1 是概略表示具有本发明的一实施方式的工具尺寸的测定装置的工作机械的 结构的图。 0016 图 2 是表示一具体例的图像数据的图。 0017 图 3 是表示本发明的第 1 实施方式的工具尺寸的测定方法的处理流程的流。
15、程图。 0018 图 4 是表示另一具体例的图像数据的图。 0019 图 5 是表示本发明的第 2 实施方式的工具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。 0020 图 6 是表示又一具体例的图像数据的图。 0021 图 7 是表示本发明的第 3 实施方式的工具尺寸的测定方法的处理流程的流程图。 0022 图 8 是表示又一具体例的图像数据的图。 0023 图 9 是表示在图 1 所示的拍摄式工具测定装置中， 刀尖进入检测部的具体的第 1 方式的示意性结构框图。 0024 图 10 是表示在图 1 所示的拍摄式工具测定装置中， 刀尖进入检测部的具体的第 2 方式的示意性结构框图。 0025 图 11。
16、 是表示图 1 所示的拍摄式工具测定装置的系统结构的一例的框图。 0026 图12A是用于说明在本发明的拍摄式工具测定装置中， 掌握拍摄环境/条件、 判断 拍摄条件、 导出调整指令， 来调整拍摄部的拍摄要素的拍摄条件的过程 （手順） 的一例的流 程图。 0027 图12B是用于说明在本发明的拍摄式工具测定装置中， 掌握拍摄环境/条件、 判断 拍摄条件、 导出调整指令， 来调整拍摄部的拍摄要素的拍摄条件的过程的一例的流程图。 说 明 书 CN 103180094 A 4 3/13 页 5 具体实施方式 0028 以下， 参照附图说明本发明的一实施方式。 0029 图 1 是概略表示具有本发明的一。
17、实施方式的工具尺寸的测定装置的工作机械 10 的结构的图。该工作机械 10 除了包括对工件 （未图示） 执行加工处理的机械部分之外， 还包 括 ： 控制工作机械 10 的动作的 NC 装置 12 ； 与工作机械 10 及 NC 装置 12 连接而测定工作机 械 10 的工具尺寸的尺寸测定装置 13。工作机械 10 例如使用 5 轴立式的加工中心。在本实 施方式中， 图示了尺寸测定装置 13 与 NC 装置 12 分别独立， 但尺寸测定装置 13 也可以例如 组装于 NC 装置 12 内。 0030 首先， 说明工作机械 10 的机械结构。在工作机械 10 设定 XYZ 正交 3 轴的基准坐 标。
18、系。 工作机械10包括沿水平面即XY平面扩展的机座15、 配置在机座15上的基台 （table base） 16、 和在基台 16 的后方从机座 15 与 Z 轴平行地在垂直方向上立起的立柱 17。工件 （未图示） 固定在基台 16 上。主轴头 18 支承于立柱 17。工具 20 经由主轴 19 朝下地装卸 自如地安装在主轴头 18 的下端。工具 20 被组装到主轴头 18 内的主轴马达 （未图示） 驱动 而旋转。在此， 工具 20 使用例如球头立铣刀。 0031 基台 16 经由直线进给机构可在水平方向 （X 轴方向） 上移动地支承于机座 15 上。 另一方面， 主轴头 18 经由直线进给机。
19、构可在铅垂方向 （Z 轴方向） 及水平方向 （Y 轴方向） 移 动地支承于立柱 17。直线进给机构包括例如滚珠丝杠和驱动该滚珠丝杠旋转的伺服马达。 利用这些直线进给机构， 可实现基台 16 与主轴头 18 即工具 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进行。在相对移动期间旋转的工具 20 在预定的加 工点与工件接触。如此， 工件被加工成所希望的形状。 0032 在机座 15 组装有用于读取该机座 15 与基台 16 之间的沿 X 轴的相对位置的 X 轴 位置检测器 21。在立柱 17 组装有用于分别读取该立柱 17 与主轴头 18 之间的沿 Y 轴及 Z 。
20、轴的相对位置的 Y 轴位置检测器 （未图示） 及 Z 轴位置检测器 22。这些位置检测器可以是 例如数显测量装置 （digital scale） 。由这些位置检测器读取的相对位置用基准坐标系的 坐标值确定。所读取的坐标值被输出即反馈到 NC 装置 12。 0033 接着， 说明 NC 装置 12 的结构。NC 装置 12 包括 ： 保存 NC 程序的存储部 24 ； 对保存 于存储部 24 的 NC 程序进行解析的程序解析部 25 ； 按照由程序解析部 25 解析的 NC 程序而 生成移动指令的移动指令部 26 ； 和按照从移动指令部 26 输出的移动指令而对工作机械 10 的伺服马达输出驱动。
21、信号的伺服控制部 27。移动指令例如包括工件的加工点的转位 （割 出） 数据及表示与转位后的加工点对应的主轴头 18 的位置的坐标值数据。 0034 接着， 说明尺寸测定装置 13 的结构。尺寸测定装置 13 包括配置在基台 16 上的尺 寸测定单元 31。在图 1 所示的实施方式中， 尺寸测定单元 31 包括光源装置 32 和面向光源 装置 32 的拍摄装置 33。光源装置 32 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 例如可在基准坐标系的 YZ 平面内相对于基台 16 相对移动。拍摄装置 33 具有透 镜单元 34 及 CCD（电荷耦合元件） 图像传感器 3。
22、5。CCD 图像传感器 35 例如构成二维图像 传感器。透镜单元 34 例如具有多个透镜， 基于透镜的驱动而执行基于光学变焦的物象放大 （zoom in） 及物象缩小 （zoom out） 。 0035 尺寸测定装置13包括从拍摄装置33接收所拍摄的图像的图像数据的图像调整装 说 明 书 CN 103180094 A 5 4/13 页 6 置 36、 和控制光源装置 32 及拍摄装置 33 的动作的控制装置 37。前述的 CCD 图像传感器 35 以例如每秒 30 60 帧的帧速率输出与在其受光面成像的图像对应的模拟图像信号。模拟 图像信号被组装到拍摄装置33内的A/D转换器转换为数字图像数据。
23、， 并输出到图像调整装 置 36。 0036 图像调整装置 36 进行黑点修正 （補正， 图像斑点调整） 、 降噪、 白 平衡调整、 轮廓修正及对比度调整等图像调整处理， 将数字图像数据 2 值化。图像调整装置 36将图像调整后的图像数据保存于后述的帧存储器。 另一方面， 控制装置37将控制拍摄装 置 33 的移动、 变焦的驱动信号输出到拍摄装置 33。另外， 在拍摄装置 33 的视场， 与前述的 基准坐标系的 YZ 平面对应地设定 xy 正交 2 轴的视场坐标系。该视场坐标系的各坐标值按 在 YZ 平面内的拍摄装置 33 的移动后的各位置的视场， 与基准坐标系的各坐标值被赋予关 联。 003。
24、7 尺寸测定装置13包括 ： 存储尺寸测定程序及工具尺寸数据的存储装置41 ； 基于尺 寸测定程序执行各种运算处理的运算装置 42 ； 保存每帧的图像数据的帧存储器 43 ； 检测工 具 20 的刀尖的刀尖检测装置 46 ； 检测加工时的各种拍摄条件， 并自动调整拍摄条件以获得 所希望的拍摄条件的拍摄条件调整装置 47。在运算处理时， 尺寸测定程序只要临时被读取 到存储器 （未图示） 即可。尺寸测定程序及工具尺寸数据的详细情况将后述。另外， 尺寸测 定程序可以从例如 FD （软磁盘） 、 CD ROM 及其他可移动记录介质取出到存储装置 41， 也可 以从 LAN、 因特网这样的计算机网络取出。
25、到存储装置 41。 0038 尺寸测定装置 13 包括 ： 具有显示画面的显示装置 44， 在显示画面显示例如构成表 示工具20的像 （廓影 （silhouette） ） 的图像数据的像素各自的亮暗2值的信息、 该像素的坐 标值 ； 和例如通过在显示画面上指定预定的位置而对运算装置 42 输入指示的输入装置 45。 显示装置 44 可以是例如 LCD（液晶显示器） 面板等平面显示器面板， 输入装置 45 可以是例 如触摸面板、 键盘、 鼠标等。使用者能够使用例如触摸面板、 鼠标， 在显示装置 44 的显示画 面上所显示的图像上指定工具 20 的轮廓线的方向、 或指定工具 20 的轮廓线上的位置。
26、。 0039 接着， 说明测定本发明的工作机械 10 的工具 20 的尺寸的方法。在执行处理时， 尺 寸测定装置 13 的运算装置 42 从存储装置 41 将尺寸测定程序暂时读取到例如存储器。这 样运算装置 42 基于尺寸测定程序执行各种运算处理。首先， 运算装置 42 向 NC 装置 12 输 出开始信号。根据开始信号的接收， NC 装置 12 向工作机械 10 输出驱动指令。结果， 在工 作机械10， 主轴19被定位， 以使得在XY平面上工具20的刀尖部分进入光源装置32及拍摄 装置 33 之间的预定的基准位置。工具 20 被驱动而绕其旋转中心旋转。主轴头 18 即工具 20 与 Z 轴平。
27、行地下降。在此， 基准位置是预先设于视场中的、 成为指示工具 20 的进入动作 的停止的基准的位置。 0040 同时， 运算装置 42 使光源装置 32 及拍摄装置 33 的动作开始。控制装置 37 输出 驱动拍摄装置 33 的驱动信号。如此拍摄装置 33 开始拍摄。拍摄装置 33 按拍摄的各帧而 生成模拟的图像信号。从该图像信号生成的图像数据经由图像调整装置 36 被按各帧而保 存于帧存储器 43。若随着主轴头 18 的下降， 工具 20 的一部分轮廓进入拍摄装置 33 的图像 的视场内， 则停止沿着 Z 轴的主轴头 18 的下降。如此， 在基准位置的拍摄装置 33 的图像的 视场内， 工具。
28、 20 的一部分轮廓被确定。 0041 通过从光源装置 32 照射的平行光投影工具 20 的影子 （廓影） 而成的图像成像在 说 明 书 CN 103180094 A 6 5/13 页 7 CCD 图像传感器 35 的受光面。图像数据由确定视场内的图像的许多像素构成。如上所述， 在图像数据中按每个像素确定亮暗2值， 所以例如如图2所示， 在由基准位置的图像数据确 定的视场 V 内， 暗像素作为工具 20 的影子的投影部分被确定， 而亮像素作为平行光的受光 部分被确定。如此工具 20 的一部分轮廓被确定。 0042 图 3 是表示本发明的第 1 实施方式的工具 20 的尺寸测定方法的处理流程的流。
29、程 图。对于从帧存储器 43 读出的基准位置的图像数据， 在步骤 S1， 运算装置 42 检测工具 20 的轮廓的边缘。如上所述， 各像素由亮暗 2 值表示， 因此边缘由图像的视场 V 中与工具 20 的图像的像素对应的暗像素中的、 与亮像素相邻的暗像素确定。如此， 从图 2 可知， 运算装 置 42 在步骤 S2 通过抽取与亮像素相邻的连续的多个暗像素来确定部分轮廓线 51。 0043 如上所述， 在拍摄装置 33 的视场内设定 xy 正交 2 轴的视场坐标系， 因此构成部分 轮廓线51的各像素的坐标值被确定。 视场坐标系的坐标值例如通过定标 （calibration） 而 被预先与工作机械。
30、 10 的基准坐标系赋予关联， 视场坐标系的坐标值被变换为基准坐标系 的坐标值。如此在基准坐标系， 部分轮廓线 51 的坐标值被确定。被确定的部分轮廓线 51 的图像数据被保存于帧存储器 43。表示部分轮廓线 51 的坐标值的坐标值数据可以与图像 数据赋予关联地被保存于帧存储器 43。 0044 其后， 在步骤 S3， 运算装置 42 算出部分轮廓线 51 的切线 52。切线 52， 利用在部分 轮廓线 51 上的坐标值中例如表示视场 V 内的 x 轴方向的中间位置的坐标值的中间点算出。 在算出时， 例如基于构成部分轮廓线 51 的像素的坐标值而导出确定部分轮廓线 51 的数学 式。 基于该数。
31、学式的微分算出切线52。 此外， 也可以取代数学式的微分， 根据从构成部分轮 廓线 51 的任意 2 点 （例如包括上述的中间点） 的像素导出的斜率来算出切线 52。 0045 基于这样算出的切线52， 运算装置42在步骤S4决定拍摄装置33的视场的移动方 向 53。具体而言， 由切线 52 确定的正反 2 方向推定为该图像数据的视场 V 的视场外的轮廓 线 54 的方向。在此， 运算装置 42 将由切线 52 确定的正反 2 方向中的 1 方向 （例如右上方 向） 设定为使拍摄装置 33 的视场 V 移动的移动方向 53。运算装置 42 在步骤 S5， 使视场 V 向由移动方向 53 确定的。
32、方向移动。运算装置 42 将根据移动方向 53 使工具 20 及拍摄装置 33 相对移动的移动信号输出到控制装置 37。收到移动信号的控制装置 37 为了使工具 20 及拍摄装置 33 相对移动而使拍摄装置 33 移动。在此， 拍摄装置 33 在 YZ 平面内移动。拍 摄装置 33 的视场 V 沿着移动方向 53 开始移动。 0046 拍摄装置 33 及工具 20 开始相对移动后， 运算装置 42 基于每 1 帧的图像数据反复 进行步骤 S1 步骤 S5 的处理。结果， 按每 1 帧决定视场 V 的移动方向 53。如此， 例如如图 4 概念性表示， 按各帧确定工具 20 的部分轮廓线 51。若。
33、沿着上述的切线 52 的一个方向的 多个部分轮廓线 51 在遍及所希望范围内被确定， 则拍摄装置 33 返回最初的拍摄位置。运 算装置 42 在沿着切线 52 的另一个方向 （即左下方向） 设定视场 V 的移动方向 53。基于该 移动方向 53， 工具 20 及拍摄装置 33 相对移动。这样确定在另一个方向上的工具 20 的所希 望范围的多个部分轮廓线 51。另外， 部分轮廓线 51 不需要在整个工具 20 被确定。在此， 工 具 20 是球头立铣刀， 因此部分轮廓线 51 的确定只要执行到球头立铣刀的柄即平行部分的 轮廓线的一部分被确定即可。 0047 运算装置 42 从帧存储器 43 读取。
34、确定了的全部的部分轮廓线 51 的图像数据及坐 标值数据， 将全部的部分轮廓线 51 相互结合而形成结合轮廓线 55。在结合时， 可以使用例 说 明 书 CN 103180094 A 7 6/13 页 8 如各个部分轮廓线 51 的坐标值数据。如上所述， 坐标值数据用基准坐标系的坐标值确定。 如此， 从图 5 可知， 抽取工具 20 的结合轮廓线 55。基于抽取的结合轮廓线 55， 运算装置 42 测定例如工具 20 的刀尖位置、 工具直径等。在测定时， 参照基准坐标系的坐标值。另外， 结 合轮廓线 55、 测定结果可以显示在例如显示装置 44 的显示画面上。此时， 可以为 ： 使用者 使用输。
35、入装置 45 在显示画面上指定并输入工具 20 的确定的位置， 由此使用者任意指定工 具 20 的测定位置。 0048 如上所述， 根据第 1 实施方式的工作机械 10， 在工具 20 整体轮廓未被收纳于拍摄 装置 33 的图像的视场 V 内时 （例如在 06mm 见方的视场中拍摄直径 20mm 的球头立铣刀 时） ， 利用拍摄装置 33 及工具 20 的相对移动而使拍摄装置 33 的视场 V 移动。而且， 基于根 据图像数据确定的部分轮廓线 51 来决定使视场 V 向 1 个图像数据的视场外的轮廓线 54 的 方向移动的移动方向 53， 因此拍摄装置 33 能够通过视场 V 的移动而沿着工具。
36、 20 的轮廓线 巡视 （探寻） 。如此， 即使在进行比拍摄装置 33 的视场 V 大的尺寸的工具 20 的测定时， 也能 确定例如在遍及所希望的范围内的多个部分轮廓线51。 若例如将所确定的多个部分轮廓线 51 结合， 则抽取工具 20 的所希望范围的结合轮廓线 55。结果， 能够使用结合轮廓线 55 测 定工具 20 的尺寸。 0049 图 5 是表示本发明的第 2 实施方式的工具 20 的尺寸测定方法的处理流程的流程 图。在该实施方式中， 与上述的步骤 S1、 S2 同样， 读取保存在帧存储器 43 的图像数据， 在 步骤 T1 检测工具 20 的轮廓的边缘， 在步骤 T2， 根据连续的。
37、多个暗像素确定部分轮廓线 51。 接着， 在步骤 T3， 运算装置 42 算出部分轮廓线 51 的回归曲线 Y F （X） 。在算出回归曲线 时， 可以参照视场坐标系中的像素的坐标值。 接着， 在步骤T4， 参照保存于存储装置41的工 具尺寸数据即回归曲线 Y1 f1（X） ， Y2 f2（X） Yn 1 fn-1（X） ， Yn fn（X） ， 检索 与算出的回归曲线一致的回归曲线。另外， 工具尺寸数据是按各种工具 20 预先测定的工具 20 的轮廓线的回归曲线。 0050 若确定了与算出的回归曲线 Y F（X） 一致的回归曲线 Yn fn（X） ， 则在步骤 T5， 运算装置 42 例如如。
38、图 6 所示， 将一致的回归曲线 Yn fn（X） 重合于图像数据上的回归 曲线 Y F（X） 。接着， 在步骤 T6， 运算装置 42 确定一致的回归曲线 Yn fn（X） 的 Y 截 距 （切片） 等的实值、 变换为视场坐标系的坐标值。如此， 该图像数据的视场外的轮廓线 54 的方向被确定。在步骤 T7， 运算装置 42 基于所确定的轮廓线 54 的方向来决定拍摄装置 33 的视场 V 的移动方向 53。在决定时， 运算装置 42 将沿着由回归曲线 Yn fn（X） 确定的视 场外的轮廓线 54 的正反 2 方向中的例如 1 个方向， 确定为移动方向 53。运算装置 42 在步 骤 T8 。
39、使视场 V 向所确定的移动方向 53 移动。在此， 在视场 V 上选择例如右上方向。 0051 与上述同样， 基于从运算装置 42 输出的移动信号， 拍摄装置 33 的视场 V 向移动方 向 53 移动。运算装置 42 在每 1 帧反复进行步骤 T1 步骤 T8 的处理。如此， 按每 1 帧决 定拍摄装置 33 的视场 V 的移动方向 53。若在遍及所希望的范围内确定了上述的轮廓线 54 的一个方向的部分轮廓线51， 则运算装置42为了使视场向轮廓线54的另一个方向 （例如视 场 V 的左方向） 移动而使拍摄装置 33 返回最初的拍摄位置。运算装置 42 在另一个方向设 定视场 V 的移动方向。
40、 53。与该移动方向 53 相应地， 工具 20 及拍摄装置 33 相对移动。如此 确定在另一个方向上的工具 20 的所希望范围的多个部分轮廓线 51。其后执行与上述同样 的处理。另外， 在决定视场 V 的移动方向 53 时， 可以使用在拍摄装置 33 的视场 V 内， 工具 说 明 书 CN 103180094 A 8 7/13 页 9 20 的影子所占的占有面积。 0052 图 7 是表示本发明的第 3 实施方式的工具 20 的尺寸测定方法的处理流程的流程 图。在该实施方式中， 与上述的步骤 S1、 S2 同样， 读取保存在帧存储器 43 的图像数据， 在步 骤 U1， 检测工具 20 的。
41、轮廓的边缘。在步骤 U2， 根据连续的多个暗像素确定部分轮廓线 51。 其后， 在步骤 U3， 运算装置 42 将使拍摄装置 33 执行物象缩小的指令信号输出到控制装置 37。控制装置 37 基于透镜单元 34 的驱动执行物象缩小。结果， 如图 8 所示， 拍摄装置 33 的视场 V 扩大。 0053 在步骤 U4， 运算装置 42 基于视场扩大了的图像数据而确定除了部分轮廓线 51 之 外的工具 20 的概略轮廓线 56。在确定时， 使用确定上述的部分轮廓线 51 时的方法。运算 装置42在步骤U5基于确定的概略轮廓线56， 决定拍摄装置33的视场V的移动方向53。 在 决定时， 运算装置 。
42、42 将由概略轮廓线 56 确定的正反 2 方向中的一个方向设定为使工具 20 和拍摄装置 33 相对移动的移动方向 53。在此， 例如可以基于所确定的概略轮廓线 56 的长 度， 确定直到下一次物象缩小时的工具 20 与拍摄装置 33 的相对移动的距离。 0054 运算装置 42 在步骤 U6 基于指令信号的输出， 使拍摄装置 33 物象放大， 直到上述 的最初确定了部分轮廓线 51 的视场 V 的大小。其后， 运算装置 42 在步骤 U7 使视场 V 向由 概略轮廓线 56 确定的任一方向移动。在此， 在视场 V 上选择例如右上方向的移动方向 53。 运算装置 42 将使工具 20 和拍摄。
43、装置 33 相对移动的移动信号输出到拍摄装置 33。这样与 上述同样， 工具 20 及拍摄装置 33 相对移动。在相对移动中， 运算装置 42 基于从帧存储器 43 读取的图像数据， 按各帧确定部分轮廓线 51。 0055 在工具 20 以最初确定的相对移动的距离移动的期间， 在步骤 U8， 反复部分轮廓线 51 的确定。其后， 在工具 20 移动了相对移动的距离后， 运算装置 42 反复步骤 U3 U8 的处 理。 若在遍及所希望范围内确定了上述的轮廓线54的一个方向的多个部分轮廓线51， 则运 算装置 42 为了使视场 V 向由最初确定的概略轮廓线 56 所确定的 2 个方向中的另一个方向。
44、 （即左方向） 移动， 使拍摄装置 33 返回到最初的拍摄位置。运算装置 42 在另一个方向设定 视场 V 的移动方向 53。与该移动方向 53 相应地， 工具 20 及拍摄装置 33 进行相对移动。如 此在遍及工具 20 的所希望范围内， 确定多个部分轮廓线 51。其后执行与上述同样的处理。 0056 根据本实施方式的工作机械 10， 在工具 20 的整个轮廓未被收纳于拍摄装置 33 的 图像的视场 V 内时， 利用拍摄装置 33 及工具 20 的相对移动而图像的视场 V 进行移动。在 移动之前， 通过物象缩小， 与最初的图像的视场 V 相比将视场扩大， 因此能够可靠地识别视 场外的轮廓线 。
45、54 的方向。结果， 拍摄装置 33 能够借助视场 V 的移动而巡视轮廓线 54。而 且， 利用物象放大使得最初的图像的视场 V 再现， 因此能够高精度地确定工具 20 的部分轮 廓线 51。若将这样确定的多个部分轮廓线 51 结合， 则可抽取工具 20 的所希望范围的结合 轮廓线 55。结果， 能够使用结合轮廓线 55 测定工具 20 的尺寸。 0057 另外， 在第 2 实施方式的工具尺寸的测定方法中， 图像数据内的像素数是一定的， 且利用物象缩小将视场 V 扩大， 因此由各像素确定的拍摄范围被扩大。因此， 在物象缩小时 被拍摄的工具 20 的概略轮廓线 56 只不过是概略地确定工具 20。
46、 的形状。因此， 在工具 20 的轮廓的高精度抽取时， 使用概略轮廓线 56 并非上策。 0058 此外， 也可以将物象缩小时的图像显示于例如显示装置 44 的显示画面。使用者可 以使用例如输入装置 45 输入指示， 以在显示画面上具体确定视场 V 的移动方向 53。此时， 说 明 书 CN 103180094 A 9 8/13 页 10 运算装置 42 可以根据通过输入装置 45 输入的指示而确定视场 V 的移动方向 53。此外， 在 上述的实施方式中， 基于透镜单元 34 的驱动而利用光学变焦实现拍摄装置 33 的物象放大 及物象缩小， 但也可以例如利用数字变焦来实现物象放大及物象缩小。 。
47、0059 在以上的实施方式中， 使用立式加工中心作为工作机械 10 的例子来说明本发明 的工具尺寸的测定方法及测定装置， 但本发明的工具尺寸的测定方法及测定装置也可以通 过例如卧式加工中心或其他工作机械而实现。此外， 使用了球头立铣刀作为工具 20 的例子 来说明本发明的工具尺寸的测定方法及测定装置， 但本发明的工具尺寸的测定方法及测定 装置也可以通过例如端面铣刀 （flat end mill） 、 钻头等其他的工具来实现。此外， 在工作 机械 10 中， 可以取代主轴头 18 的 Y 轴方向的移动而使基台 16 沿 Y 轴方向移动。此外， 在 实现拍摄装置 33 与工具 20 的相对移动时，。
48、 可以使工具 20 相对于拍摄装置 33 移动。 0060 参照图 9 说明刀尖检测装置 46 的 1 个实施方式。刀尖检测装置 46 包括 ： 将所拍 摄的工具 20 的图像在成像于图像传感器 35 之前从光学路径分离的半透半反镜 108 ； 将图 像线性变换为线状的柱面透镜 （cylinder lense） 101 ； 和将来自柱面透镜 101 的被变换为 线状的图像信号转换为线状的电信号的线传感器 （） 102。 0061 柱面透镜 101 能够将方形的图像光变换为例如工具 20 的轴向或与工具 20 的轴正 交的方向的线状的图像信号。 0062 线传感器 102 是一维 CCD 图像传。
49、感器， 将多个 CCD 元件排列成纵横线状而成。 0063 通过工具 20 进入图像取得范围， 在工具 20 的轴向排列的线传感器 102 中， 能够捕 捉到轴向的浓淡的图像信号， 在与工具20的轴正交的方向上排列的线传感器102能够捕捉 到与轴向正交的浓淡的图像信号。 0064 基于来自这样的线传感器 102 的图像信号， 工具有无检测机构 （单元） 103 能够利 用例如电压值检测出工具 20 是否进入拍摄部 30 的视场内。当工具 20 有无检测机构 103 检测到工具 20 的进入时， SKIP 信号生成机构 104 发生 SKIP 信号并输出到 CNC 工作机械动 作控制部， 使工作机械的工具进入动作停止。 0065 根据以上的刀尖检测装置 46， 与图像传感器 35 独立地不需要进行图像处理， 就能 检测到工具 20 的刀尖进入拍摄部 30 的视场内， 可实现迅速检测， 能够可靠地生成 SKIP。