JP6562724B2 - 刃位置測定方法および刃位置測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、刃の位置を測定する刃位置測定方法および刃位置測定装置に関する。

従来、物品の切断や打ち抜きには連続した刃が利用されている。
例えば、表示用のステッカーの打ち抜き型は、型本体の表面に、閉じた環状に連続した突条を形成し、この突条の先端を刃として用いている（特許文献１参照）。

打ち抜き型を製造する際には、型本体の平坦な表面に切削加工あるいはエッチングを施し、ステッカー等の打ち抜き輪郭に対応した所定のパターンの突条を形成する。そして、形成された突条の先端に焼き入れ処理などを施して、打ち抜き刃としている。
打ち抜き刃においては、打ち抜き加工とくに切り込み深度の精度が要求されるハーフカットを正確に行うために、刃の高さや位置、刃の幅（両側縁の距離）、輪郭形状などが全体にわたって所定値であることが要求される。

このような刃の検査を行うために、画像処理による検査装置、例えば欠け検査装置が利用されている。
欠け検査装置においては、撮影した刃の画像に対して、その刃の輪郭上の点をプロットし、得られたプロットに対して最小自乗法などによる一次直線近似を行う。そして、近似して得られた基準線に対して、大きく外れた部分があれば、これを欠陥と判定することが行われている（特許文献２，３参照）。

特開２０１４−１９３９６６号公報 特開平１０−２８３４７３号公報 特開平９−２８１０５５号公報

前述のような刃の欠け検査装置においては、一次直線近似で得られた基準線の位置を測定することで、刃の幅や形状を測定することができる。
例えば、刃の両側縁に対して近似により基準線を設定した場合、この基準線は、刃の各側辺縁の平均的な位置を示すことになる。
従って、刃の両側の辺縁についてそれぞれ基準線の位置を検出すれば、各辺縁の位置や形状が測定できるとともに、各々の差から刃の幅を測定することもできる。また、刃の両側の基準線の傾きを比較することで、刃の形状精度も検査することができる。

ところで、刃は、とくに削り出しで形成された場合など、側面あるいは先端面に、切削跡の微小な縞状の凹凸が表面に残る。そして、刃の各側辺縁、つまり両側面と先端面とが交差する辺縁は、波状ないしランダムな折れ線状が表れる。このような刃の各側辺縁をプロットすると、所定の幅の範囲に分布することになる。
前述した基準線は、刃の各側辺縁の平均的な位置、つまり分布の中間的な位置を通ることになる。
用途によっては、このような近似による基準線を、刃の各側辺縁の位置として使用しても差し支えはない。

しかし、他の用途では、このような分布の中間的な位置を通る基準線がそのまま用いられない場合がある。
例えば、前述したステッカーの打ち抜き刃の場合、打ち抜かれるステッカーの外周輪郭は、刃の両側辺縁のうち外側の辺縁によって規定され、とくに同辺縁の最外側の位置が重要である。
このような背景から、刃の辺縁の位置について、近似による平均的な位置ではなく、辺縁の最外側または最内側の位置を測定できるようにすることが望まれている。

本発明の目的は、刃の辺縁の最外側または最内側の位置を測定できる刃位置測定方法および刃位置測定装置を提供することにある。

本発明の刃位置測定方法は、刃の辺縁の位置を測定する刃位置測定方法であって、前記刃に沿って前記刃の撮影画像を順次撮影する撮影工程と、前記撮影画像における前記辺縁の輪郭に対して近似を行って基準線を設定する基準線設定工程と、前記辺縁の輪郭の前記基準線から最も離れた点を検出し、前記基準線を前記最も離れた点に向けて平行移動して調整済基準線を設定する基準線調整工程と、前記調整済基準線の位置を測定する位置測定工程と、を有することを特徴とする。

このような本発明では、撮影工程により刃の所定区間の撮影画像を取得し、基準線設定工程により、撮影画像中の刃の辺縁に基準線を設定する。
基準線設定工程では、撮影画像に含まれる刃の画像に対し、刃の両側の辺縁の輪郭形状に対して一次直線近似を行って基準線を設定する。近似を行う方法としては最小自乗法など既存の手法が利用できる。

基準線設定工程で設定される基準線は、各辺縁の輪郭上の点の平均的な位置を示す。
各辺縁の輪郭上の点は、当該辺縁の最外側の点（当該撮影画像に含まれる刃の画像において並行する他の辺縁から最も離れた点）と、同辺縁の最内側の点（当該撮影画像に含まれる刃の画像において並行する他の辺縁に最も近い点）との間に分布し、基準線は、これらの点の分布の平均位置を通ることになる。

このような基準線の設定に続いて、本発明では、基準線調整工程により調整済基準線を設定する。
基準線調整工程では、基準線設定工程で設定した基準線に対し、その最も離れた点を検出する。さらに、基準線を最も離れた点に向けて平行移動し、この移動先において位置を確定することで、調整済基準線を設定する。

基準線に対して最も離れた点としては、前述した各辺縁の輪郭上の点の分布における最外側の点、または最内側の点のいずれかを用いることができる。
最外側の点を用い、この点を通るように調整済基準線を設定することにより、この調整済基準線は、刃の辺縁の最も外側を規定する線とすることができる。このような調整済基準線は、例えば刃がステッカーの打ち抜き刃である場合に、打ち抜かれるステッカーの外周輪郭に影響が大きな、辺縁の最外側の位置とすることができる。

さらに、最内側の点を用い、この点を通るように調整済基準線を設定することにより、この調整済基準線は、刃の辺縁の最も内側を規定する線とすることができる。
あるいは、最外側の点または最内側の点を通る線とすることに限らず、調整前の基準線から最外側の点までの距離の８０％など、中間的な位置を設定してもよい。

このような調整済基準線の設定に続いて、本発明では、位置測定工程により調整済基準線の位置を測定する。
基準線調整工程において、調整済基準線を辺縁の最外側の点を通るように設定してあれば、位置測定工程により、刃の辺縁の最外側の位置が測定できる。
基準線調整工程において、調整済基準線を辺縁の最内側の点を通るように設定してあれば、位置測定工程により、刃の辺縁の最内側の位置が測定できる。
従って、本発明により、刃の辺縁の最外側または最内側の位置を測定できる。

ここで、基準線調整工程において、調整済基準線を、調整前の基準線から最外側の点までの距離の８０％など、中間的な位置に設定してあれば、辺縁に生じる凹凸などに起因する最外側の異常値を除外することができ、位置測定工程により、異常値を含まない刃の辺縁の最外側の位置が測定できる。

本発明において、位置を測定される辺縁は、刃の片側だけであってもよく、両側の辺縁をともに測定してもよい。
両側の辺縁を測定する場合、各側の辺縁の位置の差から、刃の幅を計算することもできる。調整済基準線を最外側に設定した場合、刃の先端の最大幅を計算することができ、調整済基準線を最内側に設定した場合、刃の先端の最小幅を計算することができる。

本発明において、近似により設定される基準線は、刃の連続方向あるいは刃の他の部位の基準線に対して傾斜していてもよい。このように基準線が傾斜している場合、その程度に応じて、刃としての精度不良として別途検出してもよい。

本発明の刃位置測定方法において、前記基準線設定工程では、前記撮影画像を、光学的特性の相違に基づいて、前記刃を示す領域と、前記刃を示す領域の外側の領域とに区分し、区分した各々の領域の境界線を前記辺縁の輪郭として検出し、検出した前記輪郭に対して近似を行って基準線を設定することが好ましい。

このような本発明によれば、撮影画像における光学的な領域判定により、刃の辺縁の輪郭を検出することができ、この輪郭に対して近似を行うことで基準線を設定することができる。

本発明の刃位置測定方法において、前記撮影画像は、所定形状の撮影枠で指定され、前記撮影工程では、前記刃の任意の部位に最初の前記撮影枠を割り当てた後、前記刃の隣接する部位に次の前記撮影枠を順次割り当てることにより、前記刃に沿った複数の前記撮影画像を撮影する、ことが好ましい。

このような本発明では、刃の全体または任意の区間について、刃に沿った複数の撮影画像を撮影することができる。
本発明の刃位置測定方法において、前記撮影枠は、前記刃の幅方向に延びる長方形状とされ、前記刃の先端面を中心に、両側が前記刃の側面を超えて前記刃の外側に達するように設定されている、ことが好ましい。

本発明の刃位置測定方法において、前記刃は、加工プログラムに従って動作する加工装置により形成されるものであり、前記撮影工程では、前記加工プログラムに含まれる前記刃の形状データに基づいて、前記撮影画像を順次撮影する部位を移動させる、ことが好ましい。

このような本発明によれば、撮影画像を順次撮影する動作の際の移動経路を、刃を加工するための加工プログラムを参照して設定することができる。従って、移動経路を設定するために、別途刃を撮影したり、マニュアル操作で指示したりする必要をなくすことができる。

本発明の刃位置測定方法において、前記刃を加工する前記加工装置にカメラを装着し、前記カメラにより前記撮影画像を撮影する、ことが好ましい。

このような本発明によれば、刃を加工したのち、直ちに刃の位置測定を実行することができる。このため、加工の後位置測定のために刃が加工されたワークを移載する等の操作をなくすことができる。そして、加工装置を欠陥検査にも兼用することができ、設備コストおよび設備スペースを削減することができる。

本発明の刃位置測定装置は、刃の辺縁の位置を測定する刃位置測定装置であって、前記刃に沿って前記刃の撮影画像を順次撮影する撮影部と、前記撮影画像を処理して刃の辺縁の位置を測定する測定部とを有し、前記測定部は、前記撮影画像における前記辺縁の輪郭に対して近似を行って基準線を設定し、前記辺縁の輪郭の前記基準線から最も離れた点を検出し、前記基準線を前記最も離れた点に向けて平行移動して調整済基準線を設定し、設定された調整済基準線の位置を測定することを特徴とする。

このような本発明の刃位置測定装置によれば、前述した本発明の刃位置測定方法で説明したものと同様の効果を得ることができる。

本発明の刃位置測定方法および刃位置測定装置によれば、刃の辺縁の平均的な位置だけでなく、最外側または最内側の位置を測定することができる。

本発明の一実施形態の装置構成を示す模式図。 前記実施形態のワークを示す斜視図。 前記実施形態のワークを示す部分破断拡大斜視図。 前記実施形態の撮影工程を示す斜視図。 前記実施形態の撮影工程を示す（Ａ）平面図および（Ｂ）断面図。 前記実施形態の基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程を示す拡大平面図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔刃位置測定装置１〕
図１において、刃位置測定装置１は、工作機械２の主軸ヘッド２６にカメラ３を装着して構成されている。
工作機械２は、主軸２７に装着された工具４により、ワーク９に対する三次元加工を行うものである。

工作機械２は、ベッド２１の上面にテーブル２２および門型のコラム２３を有し、コラム２３のクロスレール２４にはサドル２５を介して主軸ヘッド２６が支持され、主軸ヘッド２６には主軸２７が支持されている。
テーブル２２はベッド２１に対してＸ軸方向へ移動可能とされ、サドル２５はクロスレール２４に沿ってＹ軸方向へ移動可能とされ、主軸ヘッド２６はサドル２５に対してＺ軸方向へ移動可能である。
これらの３軸移動により、テーブル２２に載置されたワーク９に対して、カメラ３および工具４を三次元移動させることが可能である。

工作機械２における三次元動作を制御するために、工作機械２には制御装置５が接続され、制御装置５には制御用のコンピュータシステム６が接続されている。
制御装置５は、既存の数値制御装置であり、コンピュータシステム６からの制御指令に基づいて、工作機械２の動作を制御する。制御装置５には、ワーク９を加工するための工作機械２の動作を記述した加工プログラム５１が記録されている。

加工プログラム５１は、制御装置５への操作により実行され、または、コンピュータシステム６を介して制御装置５に指示することで実行され、工作機械２の動作を制御する。これにより、工作機械２においては、工具４によるワーク９の加工が行われ、ワーク９に所定形状を形成することができる。

コンピュータシステム６には、本発明の刃位置測定方法に基づく動作を工作機械２に実行させるための測定プログラム６２が記録されている。
さらに、コンピュータシステム６には、測定プログラム６２で参照するために、制御装置５に記録された加工プログラム５１と同じ加工プログラム６１が記録されている。
本実施形態の刃位置測定装置１においては、工作機械２に装着されたカメラ３が撮影部であり、測定プログラム６２に従って動作するコンピュータシステム６が測定部である。

〔ワーク９〕
図２において、本実施形態のワーク９は、ステッカーの打ち抜き型として用いられるものであり、平坦な上面９１に打ち抜き刃となる突条９２が形成されている。
突条９２は、環状に連続した凸形状の線状パターンであり、ワーク９の基材９０の表面を、エンドミルなどの工具４で切削することにより削り出されたものである。

図３に示すように、突条９２は、先端面９３が平坦とされ、この先端面９３は突条９２の全長にわたって同じ高さに加工されている。
突条９２は、打ち抜き刃として用いるために、先端面９３の幅が小さく、根元つまり基材９０の側の幅が大きくなるように、断面三角形状の山形に形成されており、突条９２の両側の側面９４，９５は、それぞれ傾斜面とされている。

〔刃位置測定手順〕
本実施形態では、前述した工作機械２に工具４を装着した状態で、制御装置５で加工プログラム５１を実行することにより、打ち抜き用の刃である突条９２を有するワーク９を形成する。
そして、加工の後、工作機械２に装着されたカメラ３を用い、コンピュータシステム６で測定プログラム６２を実行することにより、突条９２の、なかでも打ち抜き刃として機能する先端面９３の両側辺縁の位置測定を行う。
測定プログラム６２に基づく位置測定は、以下に述べる撮影工程、基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程により行われる。

〔撮影工程〕
撮影工程では、工作機械２に装着されたカメラ３により、ワーク９の突条９２を撮影する。
図４において、カメラ３による撮影は、ワーク９の表面において撮影枠Ｐｆで囲われた領域に対して行われる。そして、カメラ３で撮影された画像は、制御装置５からコンピュータシステム６に転送され、撮影画像Ｐとして順次記録される。

撮影画像Ｐにおける解像度は、ワーク９の全体に対して微細な突条９２の先端面９３を検査するのに十分な高い解像度とされる。従って、撮影画像Ｐの広さは、突条９２の全体を一度に撮影できるほど広くできない。
そこで、測定プログラム６２を実行するコンピュータシステム６は、工作機械２を動作させ、カメラ３を突条９２に沿って移動させ、カメラ３の撮影枠Ｐｆを順次移動させて撮影を繰り返し行う。
このように、突条９２に沿って撮影された複数の撮影画像Ｐを順次連続させることで、突条９２の全体を撮影することができる。

撮影工程において、突条９２に沿ってカメラ３を移動させるために、測定プログラム６２を実行するコンピュータシステム６は、コンピュータシステム６に保持されている加工プログラム６１を参照し、その加工指令の内容から突条９２の位置および形状のデータを取得する。そして、取得された突条９２の形状データに基づいて、突条９２を追跡するようにカメラ３の移動経路を設定する。

具体的には、突条９２の任意の部位に最初の撮影枠Ｐｆを割り当て、この撮影枠Ｐｆで撮影を行って撮影画像Ｐを取得した後、突条９２に沿って撮影枠Ｐｆの一つ分だけ移動し、先に撮影を終えた撮影枠Ｐｆと隣接する部位に、次の撮影枠Ｐｆを割り当て、撮影画像Ｐの撮影を行う。以下、突条９２を追跡しつつ順次移動と撮影を繰り返すことで、突条９２の全体をカバーする複数の撮影画像Ｐを取得することができる。

図５に示すように、撮影枠Ｐｆおよび順次撮影された撮影画像Ｐは、その領域が、突条９２の幅方向に延びる長方形状とされる。
撮影枠Ｐｆは、図５の（Ａ）部および（Ｂ）部に示すように、突条９２の先端面９３を中心に、両側が傾斜した側面９４，９５を超えてワーク９の上面９１に達するように設定されている。

そして、複数の撮影画像Ｐは、各々の長辺が順次隣接した状態で、突条９２に沿って配置される。前述した撮影枠Ｐｆの移動は、複数の撮影画像Ｐがこのような配列となるように行われる。

このような撮影工程に続いて、基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程が実行される。
これらの各工程は、前述した撮影工程が突条９２の全体に対して完了する前に開始される。つまり、他の部位で撮影工程を実行しつつ、既に撮影済の撮影画像Ｐに対して、基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程が実行される。

〔基準線設定工程〕
図６に示すように、基準線設定工程では、撮影画像Ｐに含まれる突条９２の画像に対し、先端面９３の両側の辺縁ＥＬ，ＥＲの輪郭形状を取得し、得られた辺縁ＥＬ，ＥＲの輪郭形状に対して一次直線近似を行うことにより、基準線ＣＬｍ，ＣＲｍを設定する。
基準線設定工程において、辺縁ＥＬ，ＥＲの輪郭形状は、撮影画像Ｐにおける先端面９３と両側の側面９４，９５とを、各々の光学的特性の相違に基づいて各々の領域を判別することにより行う。

先端面９３は、平坦とされかつカメラ３に正対されるため、照明光の大半を反射してカメラ３に入射させることから、撮影画像Ｐにおいては明るい領域となる。
側面９４，９５は、カメラ３に対して傾斜した面であり、カメラ３に入射される照明光の反射光が少なく、撮影画像Ｐにおいては暗い領域となる。

その結果、撮影画像Ｐには、その幅方向の中央に縦に延びる先端面９３が明領域として表れ、その両側には側面９４，９５が暗領域として表れる。
このため、突条９２に沿って、各位置における辺縁ＥＬ，ＥＲとなる点をプロットすることで、突条９２に沿った辺縁ＥＬ，ＥＲを示す点の集合を得ることができる。

例えば、図６において、撮影画像Ｐの縦方向（突条９２の長手方向）の所定位置で、撮影画像Ｐを横方向（突条９２の幅方向）にスキャンし、明暗明と変化する点を記録することで、現在の縦方向位置における辺縁ＥＬ，ＥＲをプロットすることができる。
そして、撮影画像Ｐにおける縦方向位置を移動させ、同様にスキャンすることで、その位置での辺縁ＥＬ，ＥＲをプロットすることができ、これらを順次繰り返すことで、突条９２に沿った辺縁ＥＬ，ＥＲを示す点の集合を得ることができる。

このような突条９２に沿った辺縁ＥＬ，ＥＲを示す点の集合を得ることができたら、辺縁ＥＬ，ＥＲの各々について、点の集合の最小自乗法などにより近似を行うことで、基準線ＣＬｍ，ＣＲｍが得られる。

基準線設定工程で設定される基準線ＣＬｍ，ＣＲｍは、各辺縁ＥＬ，ＥＲの輪郭上の点つまり前述したスキャン等でプロットされた点の集合の平均的な位置を示す。
各辺縁ＥＬ，ＥＲの輪郭上の点は、当該辺縁ＥＬ，ＥＲの最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘと、同辺縁ＥＬ，ＥＲの最内側の点ＥＬｉ，ＥＲｉとの間に分布し、基準線ＣＬｍ，ＣＲｍは、これらの点の分布の平均位置を通ることになる。

ここで、辺縁ＥＬの最外側の点ＥＬｘは、撮影画像Ｐに含まれる先端面９３の画像において並行する他の辺縁ＥＲから最も離れた点であり、辺縁ＥＲの最外側の点ＥＲｘは、撮影画像Ｐに含まれる先端面９３の画像において並行する他の辺縁ＥＬから最も離れた点である。
また、辺縁ＥＬの最内側の点ＥＬｉは、撮影画像Ｐに含まれる先端面９３の画像において並行する他の辺縁ＥＲに最も近い点であり、辺縁ＥＲの最内側の点ＥＲｉは、撮影画像Ｐに含まれる先端面９３の画像において並行する他の辺縁ＥＬに最も近い点である。

〔基準線調整工程〕
このような基準線ＣＬｍ，ＣＲｍの設定に続いて、基準線調整工程により外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉを設定する。
基準線調整工程では、基準線設定工程で設定した基準線ＣＬｍ，ＣＲｍに対し、その外側および内側に最も離れた点を検出する。
そして、検出した基準線ＣＬｍ，ＣＲｍから最も離れた点に向けて基準線ＣＬｍ，ＣＲｍを平行移動し、この移動先において位置を確定することで、外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉを設定する。

基準線調整工程において、基準線ＣＬｍ，ＣＲｍに対して最も離れた点としては、前述した撮影画像Ｐにおける辺縁ＥＬ，ＥＲの最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘ、および最内側の点ＥＬｉ，ＥＲｉを用いることができる。

最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘを用い、この点ＥＬｘ，ＥＲｘを通るように基準線ＣＬｍ，ＣＲｍを平行移動することで、外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘが設定できる。
外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘは、先端面９３の辺縁ＥＬ，ＥＲの最も外側を規定する線となる。このような外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘは、ステッカーの打ち抜き刃である突条９２において、打ち抜かれるステッカーの外周輪郭に影響が大きな、辺縁の最外側の位置とすることができる。

さらに、最内側の点ＥＬｉ，ＥＲｉを用い、この点ＥＬｉ，ＥＲｉを通るように基準線ＣＬｍ，ＣＲｍを平行移動することで、内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉが設定できる。この内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉは、先端面９３の辺縁ＥＬ，ＥＲの最も内側を規定する線となる。
なお、最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘまたは最内側の点ＥＬｉ，ＥＲｉを通る線とすることに限らず、調整前の基準線ＣＬｍ，ＣＲｍから最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘまでの距離の８０％など、中間的な位置を設定してもよい。

〔位置測定工程〕
このような外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉが設定できたら、位置測定工程により各々の位置を測定する。
外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘの位置を測定することで、先端面９３の辺縁ＥＬ，ＥＲの最外側の位置が測定できる。
内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉの位置を測定することで、先端面９３の辺縁ＥＬ，ＥＲの最内側の位置が測定できる。

さらに、外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘの位置の差から、先端面９３の最大幅を計算することができる。
あるいは、内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉの位置の差から、先端面９３の最小幅を計算することができる。

なお、刃である突条９２が一様に連続している場合、先端面９３の最大幅も最小幅も一定であり、突条９２が延びる方向の各点における外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉは全て並行である。
ここで、外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉのいずれかの向きが他に対して傾斜している場合、その程度に応じて、刃としての精度不良として別途検出してもよい。

〔測定の終了〕
前述のような撮影工程、基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程を順次実行しつつ、突条９２を一巡したら、刃位置測定手順を終了する。
これにより、突条９２の全周にわたって、先端面９３の外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉを得ることができる。

〔実施形態の効果〕
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
すなわち、撮影工程により刃である突条９２の部分の撮影画像Ｐを撮影し、この撮影画像Ｐに対して、基準線設定工程により、先端面９３の両側の辺縁ＥＬ，ＥＲの平均的な位置を示す基準線ＣＬｍ，ＣＲｍを得ることができる。

さらに、基準線調整工程により、最外側の点ＥＬｘ，ＥＲｘを通る外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘ、および最内側の点ＥＬｉ，ＥＲｉを通る内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉを設定することができる。
そして、位置測定工程により、先端面９３の辺縁ＥＬ，ＥＲの最外側の位置および最内側の位置が測定できる。
さらに、先端面９３の最大幅および最小幅を計算することができる。

本実施形態では、撮影工程において、線状パターンである突条９２に沿って撮影枠Ｐｆを順次割り当て、複数の撮影画像Ｐを撮影するようにしたので、刃位置測定に好適な撮影画像を得ることができる。

とくに、本実施形態では、撮影画像Ｐを順次撮影する動作の際の移動経路を、ワーク９を加工するための加工プログラム５１と同じ加工プログラム６１を参照して設定することができる。従って、移動経路を設定するために、別途ワーク９を撮影したり、マニュアル操作で指示したりする必要をなくすことができる。

さらに、本実施形態では、ワーク９を加工した工作機械２にカメラ３を装着し、このカメラ３により撮影画像Ｐを順次撮影するようにしたので、ワーク９に線状パターンである突条９２を加工したのち、直ちにその刃位置測定を実行することができる。
このため、加工の後、検査のためにワーク９を移載する等の操作をなくすことができる。そして、工作機械２を刃位置測定装置１として兼用することができ、設備コストおよび設備スペースを削減することができる。

〔変形例〕
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内の変形などは、本発明に含まれる。
前記実施形態では、基準線設定工程、基準線調整工程および位置測定工程において、基準線ＣＬｍ，ＣＲｍの外側の調整済基準線ＣＬｘ，ＣＲｘおよび内側の調整済基準線ＣＬｉ，ＣＲｉを設定し、先端面９３の外側の輪郭および内側の輪郭の位置を測定したが、外側あるいは内側のいずれかを測定するものであってもよい。

また、先端面９３の両側の辺縁ＥＬ，ＥＲについて輪郭の取得と位置の測定を行ったが、これらの辺縁ＥＬ，ＥＲのうち一方だけの処理を行うものであってもよい。
例えば、先端面９３の一方の辺縁ＥＬについて、その基準線ＣＬｍを取得し、その外側の調整済基準線ＣＬｘを設定し、その位置を測定するものであってもよい。

前記実施形態では、撮影工程において、所定形状の撮影枠Ｐｆを用いて撮影を行い、一定のサイズの撮影画像Ｐを複数取得していた。
これに対し、撮影の際に撮影枠Ｐｆを用いず、突条９２などの刃に応じた形状および寸法の画像を取得し、これを検査工程で検査してもよい。
ただし、本実施形態のように、複数の撮影画像Ｐを一定の形状寸法とすることで、検査工程における検査を効率的に処理することができる。

前記実施形態では、線状パターンである突条９２の一部で撮影工程を実行しつつ、既に撮影画像Ｐが撮影済の部位について、検査工程を実行することで、これらの撮影工程および検査工程を並列的に行い、処理時間の効率化を図っていた。
ただし、刃である突条９２に対して撮影工程を順次実行し、突条９２の全体について撮影画像Ｐを取得したのち、まとめて検査工程を実行するようにしてもよい。

前記実施形態では、ワーク９を加工する工作機械２において、主軸２７に工具４を装着し、かつ主軸ヘッド２６にカメラ３を装着することで、刃位置測定装置１として用いられるようにしていた。
しかし、工作機械２にカメラ３と工具４とを同時に設置するのではなく、交換式としてもよい。例えば、主軸２７に工具４を装着してワーク９の加工を行ったのち、工具４を外し、代わりに主軸２７にカメラ３を装着し、ワーク９の撮影を行うようにしてもよい。

このようにカメラ３を主軸２７に装着する場合、主軸ヘッド２６にカメラ３を装着する必要がなく、自動工具交換装置を用いて簡単にカメラ３を装着することができる。
ただし、工具４とカメラ３とを頻繁に交換することは効率的でないので、工具４によるワーク９の加工が全て完了してから、カメラ３による突条９２（刃）の撮影を順次行う、という手順に限定される。

これに対し、前記実施形態のように、工作機械２にカメラ３および工具４を設置しておけば、ワーク９の一部を加工し、加工できた部分を撮影し、次の部分を加工し、さらに撮影する、といった手順も採用することができる。

前記実施形態では、工作機械２にカメラ３を装着して刃位置測定装置１として兼用したが、ワーク９を加工する工作機械２とは別に、専用の刃位置測定装置１を用いてもよい。
この場合、工作機械２の制御装置５で実行される加工プログラム５１あるいはそこに指定される突条９２（刃）の形状を取り出し、専用の刃位置測定装置１に取り込んで撮影工程で利用できるようにすることが望ましい。

前記実施形態では、ワーク９を加工するために制御装置５に記録された加工プログラム５１と同じ加工プログラム６１をコンピュータシステム６にも記録しておき、この加工プログラム６１を参照し、撮影工程において線状パターンである突条９２の追跡を行った。しかし、ワーク９を加工する加工プログラム５１，６１とは別に線状パターンの形状データがあれば、これを利用してもよい。

本発明は、刃の位置を測定する刃位置測定方法および刃位置測定装置に利用できる。

１…刃位置測定装置、２…工作機械、２１…ベッド、２２…テーブル、２３…コラム、２４…クロスレール、２５…サドル、２６…主軸ヘッド、２７…主軸、３…カメラ、４…工具、５…制御装置、５１…加工プログラム、６…コンピュータシステム、６１…加工プログラム、６２…測定プログラム、９…ワーク、９０…基材、９１…上面、９２…刃である突条、９３…先端面、９４…側面、ＣＬｉ…内側の調整済基準線、ＣＬｍ…基準線、ＣＬｘ…外側の調整済基準線、ＣＲｉ…内側の調整済基準線、ＣＲｍ…基準線、ＣＲｘ…外側の調整済基準線、ＥＬ…辺縁、ＥＬｉ…最内側の点、ＥＬｘ…最外側の点、ＥＲ…辺縁、ＥＲｉ…最内側の点、ＥＲｘ…最外側の点、Ｐ…撮影画像、Ｐｆ…撮影枠。

Claims (7)

1. 刃の辺縁の位置を測定する刃位置測定方法であって、
   前記刃に沿って前記刃の撮影画像を順次撮影する撮影工程と、
   前記撮影画像における前記辺縁の輪郭に対して近似を行って基準線を設定する基準線設定工程と、
   前記辺縁の輪郭の前記基準線から最も離れた点を検出し、前記基準線を前記最も離れた点に向けて平行移動して調整済基準線を設定する基準線調整工程と、
   前記調整済基準線の位置を測定する位置測定工程と、を有することを特徴とする刃位置測定方法。
2. 請求項１に記載した刃位置測定方法において、
   前記基準線設定工程では、前記撮影画像を、光学的特性の相違に基づいて、前記刃を示す領域と、前記刃を示す領域の外側の領域とに区分し、区分した各々の領域の境界線を前記辺縁の輪郭として検出し、検出した前記輪郭に対して近似を行って基準線を設定することを特徴とする刃位置測定方法。
3. 請求項１または請求項２に記載した刃位置測定方法において、
   前記撮影画像は、所定形状の撮影枠で指定され、前記撮影工程では、前記刃の任意の部位に最初の前記撮影枠を割り当てた後、前記刃の隣接する部位に次の前記撮影枠を順次割り当てることにより、前記刃に沿った複数の前記撮影画像を撮影する、ことを特徴とする刃位置測定方法。
4. 請求項３に記載した刃位置測定方法において、
   前記撮影枠は、前記刃の幅方向に延びる長方形状とされ、前記刃の先端面を中心に、両側が前記刃の側面を超えて前記刃の外側に達するように設定されている、ことを特徴とする刃位置測定方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載した刃位置測定方法において、
   前記刃は、加工プログラムに従って動作する加工装置により形成されるものであり、
   前記撮影工程では、前記加工プログラムに含まれる前記刃の形状データに基づいて、前記撮影画像を順次撮影する部位を移動させる、ことを特徴とする刃位置測定方法。
6. 請求項５に記載した刃位置測定方法において、
   前記刃を加工する前記加工装置にカメラを装着し、前記カメラにより前記撮影画像を撮影する、ことを特徴とする刃位置測定方法。
7. 刃の辺縁の位置を測定する刃位置測定装置であって、
   前記刃に沿って前記刃の撮影画像を順次撮影する撮影部と、前記撮影画像を処理して刃の辺縁の位置を測定する測定部とを有し、
   前記測定部は、前記撮影画像における前記辺縁の輪郭に対して近似を行って基準線を設定し、前記辺縁の輪郭の前記基準線から最も離れた点を検出し、前記基準線を前記最も離れた点に向けて平行移動して調整済基準線を設定し、設定された調整済基準線の位置を測定することを特徴とする刃位置測定装置。

Images