CN107544432B - 寿命判定装置、寿命判定方法及计算机可读取的记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种寿命判定装置、寿命判定方法及计算机可读取的记录介质，更恰当地判定切削加工工具的寿命。该寿命判定装置具备：图像取得部，其取得切削加工对象物的切削加工结果的图像；特征量取得部，其从通过所述图像取得部取得的图像取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及寿命判定部，其基于由所述特征量取得部取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

Description

寿命判定装置、寿命判定方法及计算机可读取的记录介质

技术领域

本发明涉及一种切削加工工具的寿命判定装置、寿命判定方法以及计算机可读取的记录介质。

背景技术

以前，在生产线等中使用切削加工来进行工具的切削加工。

在切削加工工序中，通过安装了与加工的种类相应的切削加工工具的装置，来对对象物实施作为目的的各种加工。

这样的切削加工的精度受到所安装的切削加工工具的损耗的影响，所以一般对工具的不同类别设定固有的使用寿命时间，在加工时间的总和达到使用寿命时间时，更换切削加工工具。

另外，在专利文献1中公开了通过向加工对象物的表面照射激光脉冲光，利用其反射光来评价测量的尺寸精度，由此来预测工具寿命的技术。

然而，切削加工工具的恰当的使用寿命时间是考虑“工具的种类”、“加工对象的形状”、“加工对象的品质”、或“加工条件”等多个原因而决定的，所以难以一致地决定。因此，实际状况是针对进行加工的每个装置，基于切削加工工具的损耗状态和加工精度等来决定切削加工工具的使用寿命时间。另外，关于暂时决定的使用寿命时间，因为根据进行切削加工的对象物的品种、其比例而发生变化，所以需要进行适当的修改。

此外，专利文献1所记载的技术通过激光脉冲光的反射光来测量旋转的被切削材料的半径方向的尺寸变化量，因此适用对象限于特定的加工方式，并且未必能够准确地判定切削加工工具自身的损耗。

如此，在现有的技术中，难以适当地判定切削加工工具的寿命。

专利文献1：日本特开平4-75854号公报

发明内容

本发明的目的在于更适当地判定切削加工工具的寿命。

(1)为了达成上述目的，本发明的一个方式的寿命判定装置(例如，后述的寿命判定装置1)具备：图像取得部(例如，后述的图像取得部21a)，其取得切削加工对象物的切削加工结果的图像；特征量取得部(例如，后述的对比度取得部21b)，其从通过所述图像取得部取得的图像取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及寿命判定部(例如，后述的寿命判定部21c)，其基于由所述特征量取得部取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

(2)在(1)的寿命判定装置中，所述特征量取得部可以从通过所述图像取得部取得的多个所述图像取得所述特征量，所述寿命判定部可以基于由所述特征量取得部取得的所述特征量的随时间变化来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

(3)在(2)的寿命判定装置中，所述寿命判定部可以基于预定期间的所述特征量的平均值，判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

(4)在(2)的寿命判定装置中，所述寿命判定部可以基于预定期间的所述特征量中的将预定数的上位值以及预定数的下位值中的至少任意一方排除后的平均值，判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

(5)在(1)至(4)的任意一个寿命判定装置中，所述图像取得部可以取得从多个方向对所述切削加工对象物的进行了切削加工的部分进行拍摄而得到的图像。

(6)在(1)至(5)的任意一个寿命判定装置中，所述特征量取得部可以取得所述图像中的对比度来作为所述特征量。

(7)本发明的一种寿命判定方法包括如下步骤：图像取得步骤，其取得切削加工对象物的切削加工结果的图像；特征量取得步骤，其从在所述图像取得步骤取得的图像取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及寿命判定步骤，其基于在所述特征量取得步骤中取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

(8)本发明的一方式的程序使计算机实现如下功能：图像取得功能，其取得切削加工对象物的切削加工结果的图像；特征量取得功能，其从通过所述图像取得功能取得的图像取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及寿命判定功能，其基于通过所述特征量取得功能取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

通过本发明，能够更适当地判定切削加工工具的寿命。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的寿命判定装置的结构的示意图。

图2是表示进行了切削加工的工件W的一个例子的示意图。

图3A表示切削加工工具的使用开始初期的加工结果。

图3B表示基于切削加工工具的寿命进行的更换紧前的加工结果。

图4A是从正面的左侧拍摄了工件W的加工面而得到的图像。

图4B是从正面拍摄了工件W的加工面而得到的图像。

图4C是从正面的右侧拍摄了工件W的加工面而得到的图像。

图5是表示处理部的结构的框图。

图6是一示意图，其表示通过对比度取得部取得的对比度的数据的一个例子。

图7是表示切削加工工具的使用时间与剩余寿命之间关系的示意图。

图8是表示寿命判定装置的处理部执行的寿命判定处理的流程的流程图。

符号的说明：

1：寿命判定装置

10A～10C：拍摄部

20：处理部

21：CPU

21a：图像取得部

21b：对比度取得部

21c：寿命判定部

22：存储器

23：输入部

24：显示部

25：存储部

26：通信部。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

[结构]

图1是表示本发明的一实施方式的寿命判定装置1的结构的示意图。

本实施方式的寿命判定装置1是一种拍摄进行了切削加工的多个对象物(以下，称为“工件W”)的加工面的图像，基于拍摄到的加工面的图像的对比度(表示切削加工结果的品质的特征量)的随时间变化来判定切削加工工具的寿命的装置。

如图1所示，寿命判定装置1包含拍摄部10A～10C、处理部20而构成。

拍摄部10A～10C由拍摄切削加工后的工件W的加工面的图像的装置构成。在本实施方式中，拍摄部10由数字相机构成。但是，只要是能够拍摄工件W的加工面的图像的装置，也可使用红外线相机等其他的拍摄装置。

图2是表示进行了切削加工的工件W的一个例子的示意图。

另外，图3A以及图3B是表示工件W的加工面的一个例子的示意图，图3A表示切削加工工具的使用开始初期的加工结果，图3B表示根据切削加工工具的寿命进行更换紧前的加工结果。此外，在图3A以及图3B中，表示切削加工部位的圆的线宽与对比度的高度对应，线宽越粗表示对比度越高。

拍摄部10A～10C针对多个工件W拍摄图2所示的工件W的加工面。多个工件W的加工面的图像对应于切削加工工具的寿命，在图3A所示的使用开始初期的状态下切削品质高，图像的对比度高，在图3B所示的更换紧前的状态下，切削品质相对降低，图像的对比度低。

另外，拍摄部10A～10C从各个不同的方向拍摄工件W的加工面。在本实施方式中，拍摄部10A从正面拍摄工件W的加工面，拍摄部10B从正面的左侧拍摄工件W的加工面，拍摄部10C从正面的右侧拍摄工件W的加工面。由此，对于相同工件W的加工面，能够取得从多个不同方向拍摄到的图像，能够更准确地掌握工件W的加工面的形状。

图4A～图4C是表示从不同方向拍摄了工件W的加工面的图像的示意图，图4A是从正面的左侧拍摄了工件W的加工面的图像，图4B是从正面拍摄了工件W的加工面的图像，图4C是从正面的右侧拍摄了工件W的加工面的图像。

如图4A～图4C所示，通过拍摄部10A～10C从不同的多个方向拍摄工件W的加工面，作为图像取得加工结果。

并且，拍摄部10A～10C将拍摄多个工件W的加工面时的拍摄条件(快门速度、光圈、视角的大小、照明的明亮度、感光度、白平衡等参数)设定为相同来进行拍摄。由此，能够不受拍摄条件的差异的影响，作为图像准确地取得多个工件W的加工面的状态。

此外，这些拍摄部10A～10C与拍摄对象即工件W的加工面之间的位置关系由用于控制拍摄部10A～10C以及工件W中的至少某一方的位置以及姿态的装置来决定。在本实施方式中，为了决定拍摄部10A～10C与拍摄对象即工件W的加工面之间的位置关系，通过握持拍摄部10A～10C的机器人M1来控制拍摄部10A～10C的位置以及拍摄方向，并通过握持工件W的机器人M2控制工件W的位置以及姿态。

处理部20基于由拍摄部10A～10C拍摄到的工件W的加工面图像来判定切削加工工具的寿命。

图5是表示处理部20的结构的框图。

如图5所示，处理部20具备CPU(Central Processing Unit中央处理单元)21、存储器22、输入部23、显示部24、存储部25、通信部26。

CPU21通过执行在存储部25中存储的各种程序来控制整个寿命判定装置1。例如，CPU21执行用于判定切削加工工具寿命的寿命判定处理的程序。

通过执行用于寿命判定处理的程序，在CPU21中作为功能性结构形成图像取得部21a、对比度取得部21b、寿命判定部21c。

图像取得部21a取得由拍摄部10A～10C拍摄到的工件W的加工面的图像(从正面、左侧以及右侧拍摄到的图像)的数据。另外，图像取得部21a将对于相同的工件W从不同方向拍摄到的三个图像作为一组，将与多个工件W相对应的各组的图像数据与加工的时间序列对应起来存储在存储部25。由此，在存储部25中，按照加工顺序存储从多个方向拍摄各工件W的加工面而得到的图像的数据。

对比度取得部21b在存储部25所存储的多个工件W的加工面的图像数据中，取得表示对比度(特征量)的数据。例如，对比度取得部21b在工件W的加工面的各个图像数据中，计算预先设定区域(以下称为“对象区域”)的对比度。作为对象区域，在工件W的加工面的各个图像数据中，能够将特定的切削加工部位(一个部位或多个部位)设定为样本，或者设定工件W的加工面的图像中的一部分区域或整个图像。在本实施方式中，在工件W的加工面的图像中，将包含切削加工部位的一部分区域设定为对象区域。

图6是一示意图，表示由对比度取得部21b取得的对比度的数据的一个例子。

在图6中，对于由拍摄部10A～10C各自拍摄到的多个工件W的加工面的图像数据，按时间序列表示对比度。此外，图6中的点划线表示由拍摄部10A拍摄到的正面的图像的数据的对比度，虚线表示由拍摄部10B拍摄到的左侧的图像的数据的对比度，实线表示由拍摄部10C拍摄到的右侧的图像的数据的对比度。

另外，图7是表示切削加工工具的使用时间与剩余寿命之间的关系的示意图。

在图7中，表示了在切削加工工具成为预定的剩余寿命时逐次更换为新品的过程，图6的表示对比度的数据是与图7所示的过程对应的数据。

如图6所示，可知当以时间序列观察拍摄部10A～10C分别拍摄到的图像的对比度时，在切削加工工具的使用开始初期对比度高，随着加工次数增加，对比度慢慢地降低。另外，可知在更换了切削加工工具时，拍摄部10A～10C分别拍摄到的图像的对比度再次变为高的值。

寿命判定部21c基于由对比度取得部21b取得的表示对比度的数据来判定切削加工工具的寿命。具体来说，寿命判定部21c基于预先设定的判定基准(以下适当称为“切削加工工具的寿命判定基准”)，通过判定各图像数据中的对比度的随时间变化来判定切削加工工具的寿命。

在这里，作为切削加工工具的寿命判定基准，例如可采用以下的判定基准。此外，在本实施方式中，对分别由拍摄部10A～10C拍摄到的每个图像，基于以下判定基准进行判定。

(判定基准1)

预先设定对比度的阈值(绝对值)，根据各图像数据中的对比度与阈值之间的比较结果来判定切削加工工具的寿命。

(判定基准2)

根据是否达到了从对比度的初始值(更换切削工具紧后的值)减去恒定值后的对比度来判定切削加工工具的寿命。

(判定基准3)

根据是否达到了对比度的初始值(更换切削工具紧后的值)的恒定倍率(将m、n设为整数n/m倍等)的对比度来判定切削加工工具的寿命。

(判定基准4)

基于对比度的偏差范围来判定切削加工工具的寿命。

(判定基准5)

基于对比度的变化率来判定切削加工工具的寿命。

(判定基准6)

基于与过去的对比度数据的比较结果来判定切削加工工具的寿命。例如，作为判定基准6的一个方式，能够基于与过去使用的一个或多个切削加工工具的对比度数据的相似性来判定当前的切削加工工具的寿命等。

对于这些判定基准，能够根据切削加工工具的种类、加工对象的形状、加工对象的品质、或者加工条件这样的各种条件来选择并采用一个或多个判定基准。在本实施方式中，采用判定基准1。

返回到图1，存储器22由DRAM(Dynamic Random Access Memory动态随机存取存储器)等半导体存储器构成，存储CPU21执行各种处理时生成的数据。

输入部23由键盘、鼠标或触摸屏等输入装置构成，接受用户向寿命判定装置1的各种信息的输入。

显示部24由LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)等显示装置构成，显示寿命判定装置1的各种处理结果。

存储部25由硬盘或闪速存储器等非易失性存储装置构成，存储用于寿命判定处理的程序、由拍摄部10A～10C拍摄到的工件W的加工面的图像数据等。

通信部26具备LAN(Local Area Network局域网)或USB(Universal Serial Bus通用串行总线)等基于预定的通信规格来进行信号处理的通信接口，控制在寿命判定装置1与外部装置之间进行的通信。

[动作]

接着，说明寿命判定装置1的动作。

图8是表示寿命判定装置1的处理部20执行的寿命判定处理的流程的流程图。

通过经由输入部23进行输入来指示执行寿命判定处理，开始寿命判定处理。

当开始了寿命判定处理时，在步骤S1中，图像取得部21a取得由拍摄部10A～10C拍摄到的工件W的加工面的图像数据，并存储到存储部25。此外，关于步骤S1的处理，除了在拍摄部10A～10C每次拍摄工件W的加工面的图像时逐次执行该处理以外，还可在由拍摄部10A～10C拍摄了多个工件W的加工面的图像后，集中取得这些图像数据，可以采取任意一种方式。

在步骤S2中，对比度取得部21b在存储部25所存储的多个工件W的加工面的图像数据中，取得表示对比度(特征量)的数据。

在步骤S3中，寿命判定部21c基于由对比度取得部21b取得的表示对比度的数据来判定切削加工工具的寿命。具体来说，寿命判定部21c通过基于上述的判定基准1判定各图像数据中的对比度来判定切削加工工具的寿命。

在步骤S4中，寿命判定部21显示切削加工工具的寿命判定结果。例如，在某个图像数据中的对比度为判定基准1的阈值以下时，寿命判定部21c判定为切削加工工具达到寿命。

如上所述，本实施方式的寿命判定装置1从不同方向拍摄进行了切削加工的多个工件W的加工面图像，并基于拍摄到的加工面图像中的对比度(特征量)的随时间变化来判定切削加工工具的寿命。

即，在寿命判定装置1中，对于相同工件W的加工面，取得从多个不同方向拍摄到的图像。

由此，能够更准确地掌握工件W的加工面的形状。

另外，在寿命判定装置1中，基于切削加工工具的实际加工结果来进行寿命判定。即，基于表示切削加工结果的品质的特征量来进行寿命判定。

由此，与根据切削加工工具自身的形状等判定损耗状态的情况相比，能够将作为目标的加工品质中所表现的直接要素作为对象，进行更准确的寿命判定。

另外，在寿命判定装置1中，基于切削加工工具的加工结果的随时间变化，判定切削加工工具的寿命。

由此，与只根据一次加工结果判定切削加工工具的寿命的情况相比，能够进行更准确地反映切削加工工具的状态的寿命判定。

如此，通过本实施方式的寿命判定装置1，能够更恰当地判定切削加工工具的寿命。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，能够适当变更。

例如，关于握持拍摄部10A～10C的机器人M1以及握持工件W的机器人M2，可在生产线等中将为了工件W的加工工序而安装的设备兼用于判定切削加工工具的寿命，或者在生产线中的设备以外另外设置用于判定切削加工工具的寿命的设备，可采用任意一种方式。

另外，在上述的实施方式中，说明了作为拍摄部10A～10C拍摄多个工件W的加工面时的拍摄条件，将快门速度、光圈、视角的大小、照明的明亮度、感度、白平衡等参数设定为相同。对此，关于在拍摄多个工件W的加工面时设定为相同的拍摄条件(参数的种类)，能够根据工件W的尺寸或加工面的形状等拍摄对象的特征来适当选择并决定。

另外，在上述的实施方式中，当基于切削加工工具的寿命判定基准进行判定时，在由拍摄部10A～10C中的任意一个拍摄部拍摄到的时间序列的图像数据中满足判定基准时，能够判定为切削加工工具达到寿命。或者，还可在由拍摄部10A～10C中的两个或全部拍摄部拍摄到的时间序列的图像数据中满足判定基准时，判定为切削加工工具达到寿命。

另外，在上述实施方式中，当基于切削加工工具的寿命判定基准进行判定时，也可以使用对预定期间中的对比度数据进行统计处理而得到的结果来进行判定。例如，可以使用预定期间中的对比度的平均值或最大值来进行判定，或者，也可以将作为判定对象的预定期间的对比度中的将对比度的值为上位的预定数量的数据或下位的预定数量的数据除外的对比度的数据作为对象来进行判定。通过进行这样的处理，能够抑制由于从图像数据取得的对比度的偏差引起的误判定。

另外，在上述的实施方式中，当基于切削加工工具的寿命判定基准来进行判定时，也可以与针对工件W实施的切削加工种类对应起来判定对比度。例如，在与工件W相对的切削加工为上切时和为下切时，能够设定不同的判定基准。由此，能够与切削加工的种类相匹配地更加恰当地进行切削加工工具的寿命判定。

另外，在上述实施方式中，当基于切削加工工具的寿命判定基准进行判定时，也可以与进行切削加工的加工装置所具有的与切削加工相关联的信息对应起来判定对比度。例如，能够根据在加工装置中设定的切削加工的加工条件、工件W的切削阻力的值来设定不同的判定基准。由此，能够反映进行切削加工时的具体状况来恰当地进行切削加工工具的寿命判定。

另外，在上述实施方式中，举例说明了使用对比度来作为表示切削加工结果的品质的特征量。对此，作为表示切削加工结果的品质的特征量，还可使用对比度以外的数据。即，作为表示切削加工结果的品质的特征量，能够使用可从工件W的加工面的图像中抽出的其他数据。例如，能够使用工件W的加工面的图像中的边缘的强度、色彩或亮度等的等级等。

以上说明的实施方式的寿命判定装置1的全部或一部分能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。在这里，通过软件来实现意味着通过计算机读取并执行程序来实现。当由硬件构成时，寿命判定装置1的一部分或全部例如能够由LSI(Large Scale Integratedcircuit大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit专用集成电路)、门阵列、FPGA(Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列)等集成电路(IC)构成。

在通过软件来构成寿命判定装置1的一部分或全部时，在由存储了用于记述寿命判定装置1的全部动作或一部分动作的程序的硬盘、ROM等存储部、存储运算所需要的数据的DRAM、CPU以及连接各部的总线构成的计算机中，能够将运算所需要的信息存储在DRAM，通过CPU运行该程序来实现。

这些程序能够使用各种类型的计算机可读取的记录介质(Computer ReadableMedium计算机可读介质)来存储，并供给给计算机。另外，计算机可读取的记录介质包含各种类型的具有实体的记录介质(Tangible Storage Medium有形存储介质)。计算机可读取的记录介质的例子包含磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如掩膜ROM、PROM(Programmable ROM可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM可擦写PROM)、闪存ROM、RAM(Random Access Memory随机存储存储器))。

另外，这些程序也可以通过经由网络下载到用户的计算机来发布。

以上，详细说明了本发明的实施方式，但是上述的实施方式只不过是表示了实施本发明的具体例子。本发明的技术范围并不限于上述实施方式。本发明在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种变更，这些变更也包含在本发明的技术范围内。

Claims (7)

1.一种寿命判定装置，其特征在于，具备：

图像取得部，其取得对切削加工的对象物的进行了切削加工的部分进行拍摄而得到的多个图像；

特征量取得部，其从通过所述图像取得部取得的多个图像分别取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及

寿命判定部，其基于由所述特征量取得部取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命，

所述特征量取得部取得所述图像中的对比度来作为所述特征量，

所述寿命判定部基于所述对比度的偏差范围来判定切削加工工具的寿命。

2.根据权利要求1所述的寿命判定装置，其特征在于，

所述特征量取得部从通过所述图像取得部取得的多个所述图像取得所述特征量，

所述寿命判定部基于由所述特征量取得部取得的所述特征量的随时间变化来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

3.根据权利要求2所述的寿命判定装置，其特征在于，

所述寿命判定部基于预定期间的所述特征量的平均值来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

4.根据权利要求2所述的寿命判定装置，其特征在于,

所述寿命判定部基于预定期间的所述特征量中的将预定数的上位值以及预定数的下位值中的至少任意一方排除后的平均值来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的寿命判定装置，其特征在于，

所述图像取得部取得从多个方向对所述切削加工的对象物的进行了切削加工的部分进行拍摄而得到的图像。

6.一种寿命判定方法，其特征在于，包含：

图像取得步骤，取得对切削加工的对象物的进行了切削加工的部分进行拍摄而得到的多个图像；

特征量取得步骤，从在所述图像取得步骤取得的多个图像分别取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及

寿命判定步骤，基于在所述特征量取得步骤中取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命，

在所述特征量取得步骤，取得所述图像中的对比度来作为所述特征量，

在所述寿命判定步骤，基于所述对比度的偏差范围来判定切削加工工具的寿命。

7.一种计算机可读取的记录介质，其特征在于，

所述记录介质记录了使计算机实现如下功能的程序：

图像取得功能，其取得对切削加工的对象物的进行了切削加工的部分进行拍摄而得到的多个图像；

特征量取得功能，其从通过所述图像取得功能取得的多个图像分别取得表示切削加工结果的品质的特征量；以及

寿命判定功能，其基于通过所述特征量取得功能取得的所述特征量来判定对所述对象物进行了切削加工的切削加工工具的寿命，

所述特征量取得功能是取得所述图像中的对比度来作为所述特征量的功能，

所述寿命判定功能是基于所述对比度的偏差范围来判定切削加工工具的寿命的功能。

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