干涉检查装置及数控装置制造方法
【专利摘要】本发明具有：轮廓形状解析部（13），其对旋转刀具的2维图像进行解析，提取刀具剖面的轮廓形状及刀具长度；旋转中心解析部（14），其对轮廓形状进行解析，求出旋转刀具的旋转中心；3维旋转形状生成部（15），其基于轮廓形状、刀具长度及旋转中心，生成旋转刀具的3维形状；以及干涉检查处理部（16），其使用3维形状检查在使用旋转刀具对被加工物进行了数控加工的情况下，旋转刀具与除了旋转刀具以外的部件是否干涉，3维旋转形状生成部（15）使用左侧轮廓形状和右侧轮廓形状，生成旋转刀具的3维形状，其中，左侧轮廓形状是轮廓形状中的旋转中心左侧的轮廓形状，右侧轮廓形状是轮廓形状中的旋转中心右侧的轮廓形状。
【专利说明】干涉检查装置及数控装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检查工作机械所使用的刀具和其他部件之间的干涉的干涉检查 装置及数控装置。
【背景技术】
[0002] 数控（Numerical Control :以下称为NC)装置是按照加工程序，使工作机械对材 料(被加工物）进行加工的装置。在工作机械开始加工之前，必须确认工作机械动作时各种 部件之间不发生碰撞。因此，事先进行干涉检查模拟。在该干涉检查模拟中，对构成工作机 械的部件、工作机械所使用的刀具、材料、夹具中的任何部件是否发生干涉进行确认。为了 执行上述的干涉检查模拟，需要刀具等的3维形状。
[0003] 作为进行干涉检查的方法，存在将构成工作机械的部件、刀具、材料、夹具的3维 形状近似为面数据组的方法。在该方法中，将各面数据组设置在工作机械按照加工程序动 作的位置处，通过由计算机计算交线来检测是否发生碰撞。
[0004] 构成工作机械的部件的3维形状不会对应于每个加工程序而变化，但刀具、材料 和夹具的3维形状会对应于每个加工程序而变化。因此，如果能够快速地准备刀具、材料和 夹具的3维形状，则能够执行大量的加工程序。另外，3维形状的表现能力越高，能够越准确 地检测部件之间的碰撞。
[0005] 作为将3维形状输入至NC装置的方法，例如有以下3种方法。
[0006] (方法1)输入利用3维CAD (Computer Aided Design)生成的3维形状的方法。
[0007] (方法2)将旋转体投影在通过3维形状的旋转轴的平面上，使投影得到的轮廓形 状绕轮廓形状的中心线旋转，以由此而生成的形状作为3维形状的方法。
[0008] (方法3)预先准备将表现形状的尺寸值置换为参数后的尺寸线的模板，输入参数 而参数式地输入3维形状的方法。
[0009] 在方法1的情况下，由于除了 NC装置以外还必须准备PC和3维CAD软件，因此需 要设备投资。另外，该情况下的NC装置不能对此前输入的3维形状进行变更。
[0010] 在方法2的情况下，由于能够由NC装置指定直线或圆弧的轮廓形状，因此，与方法 1相比，作业量减少。另外，该情况下的NC装置能够对此前输入的3维形状进行变更而再利 用。
[0011] 在方法3的情况下，仅输入模板所涉及的参数就能够由NC装置生成3维形状，因 此，与方法2相比，作业量减少。另外，该情况下的NC装置也能够对此前输入的3维形状进 行变更而再利用。
[0012] 另一方面，关于3维形状的表现能力，方法2比方法3高，方法1比方法2高。但 是，不管使用何种方法，由于都有作业者参与，因此容易发生输入错误。
[0013] 由于执行干涉检查模拟时的作业量少、3维形状的再利用性高、以及3维形状的表 现能力高关系到容易且准确地生成3维形状，因此，方法2是有效的方法。
[0014] 在上述方法2中，作业者面对NC装置的画面，手动输入将刀具投影到通过刀具形 状的旋转中心的平面上而得到的剖面形状。在该方法2中，如果为了生成与实物刀具接近 的3维形状而导致剖面形状变得复杂，则手动输入的数量增加，从而出现作业者输入错误 的情况。
[0015] 因此，有时使用下述系统，即，代替由作业者手动输入剖面的轮廓形状，而从照相 机的拍摄图像中提取轮廓形状，生成使该轮廓形状旋转所形成的形状。通过使用该系统，能 够排除作业者的手动输入而生成3维形状。在上述系统中，例如，根据对旋转体进行拍摄而 得到的2维图像，生成3维形状(例如，参照专利文献1)。
[0016] 专利文献1 :日本特开2006 - 277293号公报
【发明内容】
[0017] 在上述现有技术中，相对于拍摄图像的旋转中心，仅使用一侧的轮廓形状而提取 轮廓形状的点序列，生成3维形状数据。因此，作为3维形状数据，成为一侧的轮廓形状的 旋转体这样的凹凸状，但由于实际的旋转刀具旋转而进行加工，因此在旋转时不会形成凹 陷的形状。因此，在部件进入凹陷部位的情况下，无法通过干涉检查模拟检测出干涉。如上 所述，如果仅使用一侧的轮廓形状生成3维形状数据，则存在无法生成适合于进行干涉检 查模拟的3维形状的问题。
[0018] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种干涉检查装置及数控装 置，其能够容易地生成适合于进行干涉检查模拟的刀具3维形状。
[0019] 为了解决上述课题、实现目的，本发明的特征在于，具有：轮廓形状解析部，其对旋 转刀具的2维图像进行解析，提取刀具剖面的轮廓形状及刀具长度；旋转中心解析部，其对 所述轮廓形状进行解析，求出所述旋转刀具的旋转中心；旋转形状生成部，其基于所述轮廓 形状、刀具长度及所述旋转中心，生成所述旋转刀具的3维形状；以及干涉检查处理部，其 使用所述3维形状检查在使用所述旋转刀具对被加工物进行了数控加工的情况下，所述旋 转刀具与所述旋转刀具以外的部件是否干涉，所述旋转形状生成部使用左侧轮廓形状和右 侧轮廓形状，生成所述旋转刀具的3维形状，其中，左侧轮廓形状是所述轮廓形状中的所述 旋转中心左侧的轮廓形状，右侧轮廓形状是所述轮廓形状中的所述旋转中心右侧的轮廓形 状。
[0020] 发明的效果
[0021] 根据本发明，具有能够容易地生成可容易且准确地检查工作机械所使用的刀具与 其他部件之间的干涉的3维形状。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是表示具有实施方式所涉及的干涉检查装置的数控装置的结构的图。
[0023] 图2是表示实施方式所涉及的干涉检查装置的结构的框图。
[0024] 图3是表示数控装置所涉及的NC加工处理步骤的流程图。
[0025] 图4是表示实际长度变换系数的计算处理步骤的流程图。
[0026] 图5是表示校正图案和校正图案图像数据之间的关系的图。
[0027] 图6是表示刀具的3维形状计算处理步骤的流程图。
[0028] 图7 - 1是用于说明从刀具图像中提取出的轮廓形状的点序列的图。
[0029] 图7 - 2是用于说明在刀具图像中设定的中心线的图。
[0030] 图8 - 1是用于说明刀具的3维形状计算处理的图。
[0031] 图8 - 2是用于说明现有的3维形状计算处理的图。
【具体实施方式】
[0032] 下面，基于附图，对本发明所涉及的干涉检查装置及数控装置的实施方式进行详 细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
[0033] 实施方式
[0034] 图1是表示具有实施方式所涉及的干涉检查装置的数控装置的结构的图。数控装 置1是使用NC程序而对NC工作机械30进行控制的装置。数控装置1检查构成NC工作机 械30的部件、刀具(旋转刀具)4、材料(未图示)、夹具(未图示)的各个组合是否干涉(碰撞)。
[0035] 数控装置1通过使用部件、刀具4、材料及夹具各自的3维形状进行相交计算，从而 对是否会干涉进行模拟(干涉检查模拟)。为了检查刀具4和除了刀具4以外的其他部件是 否会干涉，本实施方式的数控装置1使用刀具4的图像数据，生成刀具4的3维形状。
[0036] 数控装置1通过预先检查发生碰撞的可能性，从而在可能发生碰撞的情况下，向 NC工作机械30的机械手等发出适当的指令值(停止或修正动作轨道的指令值)。由此，数控 装置1事先防止碰撞，同时使NC工作机械30执行NC加工。
[0037] 数控装置1具有干涉检查装置10和数控部20。干涉检查装置10使用作为拍摄 装置的照相机40所拍摄的图像(后述的校正图案图像数据51、刀具图像数据52)和其他部 件的3维形状信息45,进行干涉检查模拟。数控部20使用干涉检查装置10的干涉检查结 果，对NC工作机械30进行控制。
[0038] 照相机40对NC工作机械30中使用的刀具4进行拍摄，将拍摄到的图像数据发送 至干涉检查装置10,作为刀具图像数据52。另外，照相机40拍摄校正图案41的图像，将拍 摄到的图像数据发送至干涉检查装置10,作为校正图案图像数据51。
[0039] 校正图案41是在将由照相机40拍摄的刀具4换算为实物长度(实际尺寸)时使用 的图案，预先使用照相机40拍摄。照相机40按照来自作业者2的指示拍摄校正图案41，并 且，对由作业者2指定作为干涉检查对象的刀具4进行拍摄。其他部件的3维形状信息45 是与构成NC工作机械30的部件、进行NC加工的材料、以及在NC加工时使用的夹具的3维 形状相关的信息。
[0040] 下面，对干涉检查装置10的结构进行说明。图2是表示实施方式所涉及的干涉检 查装置的结构的框图。干涉检查装置10具有下述功能，即，使用刀具图像数据52计算刀具 4的3维旋转形状，并保存在3维形状DB22中。另外，干涉检查装置10具有下述功能，即， 使用校正图案图像数据51计算刀具4的实际长度，并保存在实际长度变换表21中。另外， 干涉检查装置10具有下述功能，即，基于由作业者2输入的信息，在切刀长度DB23中保存 与切刀（cutter)相关的信息。
[0041] 具体来说，干涉检查装置10具有：图像数据接收部11、校正信息解析部12、实际长 度变换表21、轮廓形状解析部13、旋转中心解析部14、3维旋转形状生成部15、3维形状DB (数据库）22、干涉检查处理部16、输入部17、切刀长度DB23。
[0042] 图像数据接收部11输入从照相机40发送来的校正图案图像数据51，并发送至校 正信息解析部12。另外，图像数据接收部11输入从照相机40发送来的刀具图像数据52， 并发送至轮廓形状解析部13。
[0043] 校正信息解析部12使用校正图案41及校正图案图像数据51，求出实际长度变换 系数。实际长度变换系数是在将由照相机40拍摄到的图像换算为实物长度时使用的系数。 校正信息解析部12以将校正图案图像数据51配置在与校正图案41的纵横等间隔排列的 点相同的位置的方式，求出实际长度变换系数。在将由照相机40拍摄到的图像换算为实物 长度时，将图像上的各像素变换为使用了变换系数的位置，基于变换后的位置而计算出实 物长度。校正信息解析部12将实际长度变换系数登记在实际长度变换表21中。
[0044] 在数控装置1中执行干涉检查模拟时，必须生成与实际的机械部件相匹配的3维 形状。在本实施方式中，作为用于将拍摄到的刀具4的图像变换为实物大小的校正信息，使 用实际长度变换系数。
[0045] 实际长度变换表21是登记有纵向及横向的实际长度变换系数的表。实际长度变 换表21存储在与校正信息解析部12连接的存储器等中。
[0046] 轮廓形状解析部13使用作为2维图像数据的刀具图像数据52,提取旋转刀具即刀 具4投影到通过旋转中心的平面上时的轮廓形状的点序列及刀具长度。所谓轮廓形状的点 序列，是指例如按照距离由近及远的顺序，使相邻像素的浓淡之差超过规定阈值的像素相 连的点序列。换言之，轮廓形状的点序列是刀具4的轮廓形状上的点的集合(点序列）。此 处的规定阈值预先设定在轮廓形状解析处理所使用的参数中。轮廓形状解析部13将提取 出的轮廓形状的点序列发送至旋转中心解析部14。
[0047] 旋转中心解析部14根据提取出的轮廓形状的点序列及刀具长度，求出坐标(例如 X坐标）的最大值及最小值。旋转中心解析部14基于坐标的最大值及最小值，以轮廓形状 为左右对称的方式确定刀具4的中心线(后述的中心线C)。旋转中心解析部14将所设定的 中心线C和轮廓形状的点序列发送至3维旋转形状生成部15。
[0048] 输入部17对应于刀具4的各类别而输入由作业者2定义的刀具4的切刀长度，并 保存在切刀长度DB23中。切刀长度DB23是作为切刀长度信息，预先存储每一种刀具4的 切刀长度的数据库。切刀是刀具4中与材料直接接触而对材料进行加工的部分。切刀长度 DB23在将轮廓形状的点序列分类为切刀部和切刀部以外的部分时作为参照。
[0049] 3维旋转形状生成部(旋转形状生成部）15基于轮廓形状的点序列和中心线C，提 取由轮廓形状的右半部分和中心线C包围而成的右侧轮廓形状，以及由轮廓形状的左半部 分和中心线C包围而成的左侧轮廓形状。右侧轮廓形状是轮廓形状中位于中心线C右侧的 部分，左侧轮廓形状是轮廓形状中位于中心线C左侧的部分。
[0050] 3维旋转形状生成部15通过使左右两侧的轮廓形状叠加(进行或运算)，从而生成 新的轮廓形状。另外，3维旋转形状生成部15基于实际长度变换表21及与新的轮廓形状的 尺寸相关的信息，将新的轮廓形状（2维图像）变换为实际长度。另外，3维旋转形状生成部 15使变换为实际长度后的轮廓形状，以中心线C为旋转轴进行旋转，由此，生成刀具4的3 维形状。
[0051] 并且，3维旋转形状生成部15基于切刀长度DB23内的切刀长度信息，将刀具4的 3维形状分割为切刀部和切刀部以外的部分。针对轮廓形状的旋转体（3维形状)，3维旋转 形状生成部15将从前端开始相当于切刀长度的部分设为切刀部，将除此以外的部分设为 切刀部以外的部分。
[0052] 3维旋转形状生成部15将切刀部的3维形状和切刀部以外的3维形状保存在3维 形状DB22中。3维形状DB22是对刀具4的3维形状、3维形状信息45进行存储的数据库。 3维形状DB22预先对切刀部的3维形状和切刀部以外的3维形状进行存储，作为刀具4的 3维形状。
[0053] 干涉检查处理部16基于刀具4的3维形状、3维形状信息45、和加工程序，检查构 成NC工作机械30的部件、刀具4、材料、和夹具的各个组合是否会干涉。干涉检查处理部 16将干涉检查结果发送至数控部20。
[0054] 下面，对数控装置1的NC加工处理步骤进行说明。图3是表示数控装置的NC加 工处理步骤的流程图。数控装置1的干涉检查装置10从照相机40获取校正图案图像数据 51 (步骤S10)。另外，干涉检查装置10从照相机40获取刀具图像数据52 (步骤S20)。此 夕卜，数控装置1可以以任意的顺序获取校正图案图像数据51和刀具图像数据52。
[0055] 干涉检查装置10基于校正图案41及校正图案图像数据51，求出在将图像变换为 实际长度时使用的实际长度变换系数(步骤S30)。并且，干涉检查装置10使用与刀具4的 左右两侧轮廓形状(右侧轮廓形状及左侧轮廓形状）及尺寸相关的信息，计算刀具4的3维 形状(步骤S40)。并且，干涉检查装置10使用刀具4的3维形状，检查构成NC工作机械30 的部件、刀具4、材料、夹具的各个组合是否发生干涉(步骤S50)。
[0056] 干涉检查装置10将干涉检查结果发送至数控部20。数控部20基于干涉检查结 果，进行针对NC工作机械30的数值控制。由此，NC工作机械30进行使用刀具4的NC加 工（步骤S60)。
[0057] 下面，对在将图像变换为实际长度时使用的实际长度变换系数的计算处理步骤进 行说明。图4是表示实际长度变换系数的计算处理步骤的流程图。另外，图5是表示校正 图案和校正图案图像数据之间的关系的图。
[0058] 校正图案41是在纵向和横向以已确定的间隔(纵向为间隔L1，横向为间隔L2)印 刷有Μ行N列的特征点42A的印刷图案。此处的Μ及N是自然数，L1、L2例如是10mm。
[0059] 如果将校正图案41置于规定的拍摄环境中而由照相机40对其进行拍摄，则照相 机40能够获取以P1像素 XP2像素的间隔排列的拍摄图案的数据，作为校正图案图像数据 51。校正图案图像数据51是对特征点42A进行拍摄而得到的，是与特征点42A相对应的特 征点42B的图像数据。
[0060] 在该拍摄环境中，如果特征点42B没有位置偏差，则校正图案图像数据51的实际 长度变换系数为，纵向每像素为Ll/Plmm,横向每像素为L2/P2mm。
[0061] 因此，在m (m是1至Μ的自然数）行Χη (η是1至N的自然数）列位置的特征点 42Β的纵向偏差量为Δ im像素、横向偏差量为Δ jn像素的情况下，作为m行Χη列位置的 特征点42Β的实际长度变换系数，纵向为LI/ (Pl+Aim)mm，横向为L2/ (P2+Ajn)。
[0062] 例如，在Μ行XN列位置的特征点42B的纵向偏差量为Λ i像素、横向偏差量为 A j像素的情况下，作为Μ行XN列位置的特征点42B的实际长度变换系数,纵向为L1/ (Pl+Ai)mm，横向为 L2/ (P2+Aj)。
[0063] 校正信息解析部12基于校正图案41及校正图案图像数据51，计算上述每个特征 点42B的实际长度变换系数。具体来说，校正信息解析部12从校正图案图像数据51获取 特征点42B的位置(步骤S110)。校正信息解析部12求出每个特征点42B的实际长度变换 系数(步骤S120)，使得各特征点42B在纵向和横向上均以与校正图案41 (特征点42A)相 同的间隔进行排列。校正信息解析部12将求出的MXN个实际长度变换系数保存在实际长 度变换表21中（步骤S130)。实际长度变换系数在3维旋转形状生成部15将刀具图像(轮 廓形状的点序列）变换为与NC工作机械30的大小相匹配的实际长度时被参照。
[0064] 此外，如果Λ i或Λ j是能够忽略程度的很小的值，则可以统一地将纵向的实际长 度变换系数设为Ll/Plmm，将横向设为L2/P2mm。在此情况下，可通过作业者2的手动输入， 而将纵向的实际长度变换系数即Ll/Plmm和横向的实际长度变换系数即L2/P2mm，保存在 实际长度变换表21中。在此情况下，不需要校正信息解析部12。
[0065] 下面，对刀具4的3维形状计算处理步骤进行说明。图6是表示刀具的3维形状 计算处理步骤的流程图。轮廓形状解析部13使用刀具图像数据52的刀具图像（2维图像)， 提取将刀具4投影在通过旋转刀具(刀具4)中心的平面上时的刀具长度和轮廓形状的点序 列(步骤S210)。此外，轮廓形状解析部13也可以预先使用轮廓形状的点序列而生成轮廓形 状。
[0066] 并且，轮廓形状解析部13基于轮廓形状的点序列，求出刀具图像的中心线C。图 7 - 1是用于说明从刀具图像提取的轮廓形状的点序列的图，图7 - 2是用于说明在刀具图 像中设定的中心线的图。此外，在图7 - 2中，取代轮廓形状的点序列而图示刀具4的图像 (刀具图像)，但在获取刀具图像的中心线C时，也可以使用轮廓形状的点序列。
[0067] 如图7 - 1所示，轮廓形状的点序列55是配置在将刀具4投影到通过刀具4的中 心的平面时的轮廓形状上的点的集合。点序列55配置在刀具4的轮廓形状中的角部。 [0068] 如图7 - 2所示，在将轮廓形状的点序列（刀具图像）的横向设为X轴而将纵向设 为Y轴的坐标系中，旋转中心解析部14以刀具图像的左下方为基准而对刀具图像进行配 置。换言之，旋转中心解析部14以整体图像的左下方为原点，配置刀具图像。
[0069] 旋转中心解析部14着眼于刀具图像的轮廓形状的X值，求出X值的最小值A1及 最大值Αχ (X为自然数)。并且，旋转中心解析部14将通过最小值A1及最大值Αχ的中点 且平行于Υ轴的线，即y= (Α1+Αχ)/2,确定为刀具4的中心线C (步骤S220)。
[0070] 图8 - 1是用于说明刀具的3维形状计算处理的图。轮廓形状解析部13从包含 切刀部43在内的刀具4的图像中提取与轮廓形状的点序列及尺寸相关的信息(轮廓形状点 序列44Α)。此外，此处的轮廓形状点序列44Α与图7 - 1中所说明的点序列55相对应。旋 转中心解析部14在轮廓形状点序列44Α中设定中心线C。
[0071] 3维旋转形状生成部15基于轮廓形状点序列44Α及中心线C，提取由轮廓形状的 右半部分和中心线C包围而成的右侧轮廓形状的点序列（以下称为右侧点序列45R)，和由 轮廓形状的左半部分和中心线C包围而成的左侧轮廓形状的点序列（以下称为左侧点序列 45L)。此处的右侧点序列45R及左侧点序列45L由于是使用刀具长度的信息而提取出来的， 因此具有与尺寸相关的信息。
[0072] 并且，3维旋转形状生成部15使右侧点序列45R及左侧点序列45L的某一方相对 于中心线C进行翻转。在图8 - 1中示出了使左侧点序列45L相对于中心线C进行翻转的 情况。
[0073] 并且，3维旋转形状生成部15通过使右侧点序列45R和翻转后的左侧点序列45L 叠加(进行或运算)，从而生成新的轮廓形状点序列(两侧的轮廓形状)(以下称为叠加点序列 46)(步骤S230)。使右侧点序列45R和左侧点序列45L两方叠加而成的叠加点序列46是 通过下述方式获得的，即，预先对由右侧点序列45R包围的区域及由左侧点序列45L包围的 区域进行填充，使填充后的两个区域叠加。由此，生成将切刀的刃部处凹陷的部分去除后的 新的轮廓形状的点序列。换言之，生成切刀部43的凹部(槽)被填埋的点序列(在此，是在矩 形形状的外周排列的点序列）。此外，右侧点序列45R及左侧点序列45L由于具有与尺寸相 关的信息，因此，叠加点序列46也具有与尺寸相关的信息。
[0074] 3维旋转形状生成部15基于叠加点序列46的与尺寸相关的信息、和实际长度变换 表21内的实际长度变换系数，将2维图像(叠加点序列46)变换为实际长度(步骤S240)。 3维旋转形状生成部15通过使变换为实际长度后的叠加点序列46 (轮廓形状）以中心线C 为旋转轴进行旋转，从而生成刀具4的3维形状(步骤S250)。此处的叠加点序列46由于 是排列在矩形形状外周的点序列，因此，如果使叠加点序列46以中心线C为旋转轴进行旋 转，则生成柱状的3维形状（3维刀具形状47A)。如上所述，通过使右侧点序列45R和翻转 后的左侧点序列45L叠加而进行旋转，从而生成叠加点序列46,因此，3维刀具形状47A成 为最适合干涉检查模拟的形状。
[0075] 并且，3维旋转形状生成部15基于切刀长度DB23内的切刀长度信息，将3维刀具 形状47A分割为刀具4的切刀部43和切刀部43以外的部分。针对轮廓形状的旋转体（3维 刀具形状47A)，3维旋转形状生成部15将从前端开始相当于切刀长度Lc的部分设为切刀 部43,将其以外的部分设为切刀部43以外的部分(其他部件48)。
[0076] 此外，在与所要生成的3维形状的切刀部43相关的信息(拍摄的刀具4的类别)没 有保存在切刀长度DB23中的情况下，作业者2也可以每次手动输入是切刀部43还是其他 部件48。
[0077] 3维旋转形状生成部15将切刀部43的3维形状和其他部件48的3维形状保存在 3维形状DB22中。由此，刀具4的轮廓形状的点序列（3维刀具模型)在分类为切刀部43和 切刀部43以外的部分后，保存在3维形状DB22中（步骤S260)。保存在3维形状DB22中 的3维刀具模型在干涉检查处理部16执行干涉检查模拟时使用。通过预先将3维刀具模 型分类为切刀部43和切刀部43以外的部分，从而可以对应于加工的种类而对在执行干涉 检查模拟时所使用的刀具4的部分进行区分使用。
[0078] 图8 - 2是用于说明现有的3维形状计算处理的图。在此，对于针对刀具4的3维 形状计算处理进行说明。在现有的3维形状计算处理中，从包含切刀部43在内的刀具图像 中提取由轮廓形状的右半部分和中心线C包围而成的轮廓形状点序列44B和中心线C。并 且，通过使轮廓形状点序列44B以中心线C为旋转轴进行旋转，从而生成刀具4的3维形状 (3维刀具形状47B)。
[0079] 在该现有方法中，由于切刀部43上存在槽部（凹部)，因此，3维刀具形状47B不适 合于使用旋转刀具的干涉检查模拟。其原因在于，在其他部件进入切刀部43的槽部中的情 况下，无法判定为发生了干涉。
[0080] 此外，对于轮廓形状解析部13提取出的轮廓形状的点序列及刀具长度，可以基于 由作业者2手动输入的中断指示，由轮廓形状解析部13进行修正，也可以分类为切刀部43 和切刀部43以外的部分(其他部件48)。在此情况下，3维旋转形状生成部15使用由轮廓 形状解析部13修正或分类后的轮廓形状的点序列及刀具长度，生成3维形状。
[0081] 另外，可以使用配置在与数控装置1不同位置处的设计室的PC (Personal Computer)，进行干涉检查装置10中的除了干涉检查处理部16以外的处理。换言之，也可 以由设计室的PC执行生成刀具4的3维形状的处理等。在此情况下，预先将照相机40与 PC连接，将由照相机40拍摄的校正图案图像数据51及刀具图像数据52输入至PC。
[0082] PC通过与干涉检查装置10相同的处理，生成刀具4的3维形状。刀具4的3维形 状存储在PC内的3维形状DB22中。3维形状DB22内的3维形状被发送至配置在工作室等 处的干涉检查处理部16。由此，干涉检查处理部16进行干涉检查。并且，由配置在工作室 等处的数控部20,进行针对NC工作机械30的数值控制。
[0083] 另外，实际长度变换表21也可以通过作业者2手动输入而生成。例如，进行实际 长度变换表(实际长度变换系数）的登记，以将每像素1〇_的拍摄环境变为每像素20mm的 长度，从而干涉检查装置10能够生成将拍摄到的刀具4的长度变为2倍后的3维形状。
[0084] 另外，旋转中心解析部14求出的旋转中心（中心线C)也可以由作业者2手动输入 进行指定。在此情况下，干涉检查装置10可将通过由作业者2指定的2个点的直线设为中 心线C。
[0085] 另外，也可以将由与数控装置1连接的照相机40拍摄到的校正图案图像数据51 及刀具图像数据52,提供给没有与照相机40连接的数控装置1。在此情况下，从图像数据 接收部11输入校正图案图像数据51及刀具图像数据52。
[0086] 另外，对于旋转中心解析部14提取出的中心线C，也可以由NC工作机械30从纵向 切换为横向。在此情况下，NC工作机械30例如通过参数而将中心线C切换为纵向或横向。 [0087] 根据上述实施方式，由于使用刀具图像的右侧点序列45R及左侧点序列45L生成 刀具4的3维形状，因此，能够容易地生成适合于干涉检查模拟的3维刀具形状。因此，能够 容易且准确地检查NC工作机械30所使用的刀具4与其他部件之间的干涉。另外，由于不 需要由作业者2输入刀具4的3维形状，因此，能够排除干涉检查模拟中人为的失败因素。
[0088] 另外，由于从刀具图像数据52提取刀具4的轮廓形状的点序列，因此，与提取轮廓 形状本身相比，能够容易地提取出与刀具4的形状相关的信息。另外，由于使用校正图案计 算实际长度变换系数，因此，能够计算准确的变换系数。
[0089] 工业实用性
[0090] 如上所述，本发明所涉及的干涉检查装置及数控装置，适用于工作机械所使用的 刀具与其他部件之间的干涉检查。
[0091] 标号的说明
[0092] 1数控装置，4刀具，10干涉检查装置，11图像数据接收部，12校正信息解析部，13 轮廓形状解析部，14旋转中心解析部，153维旋转形状生成部，16干涉检查处理部，17输入 部，20数控部，21实际长度变换表，223维形状DB，30NC工作机械，40照相机，41校正图案， 42A、42B特征点，43切刀部，44A、44B轮廓形状点序列，453维形状信息，45L左侧点序列，45R 右侧点序列，46叠加点序列，47A、47B3维刀具形状，51校正图案图像数据，52刀具图像数 据，C中心线。
【权利要求】
1. 一种干涉检查装置，其特征在于，具有： 轮廓形状解析部，其对旋转刀具的2维图像进行解析，提取刀具剖面的轮廓形状及刀 具长度； 旋转中心解析部，其对所述轮廓形状进行解析，求出所述旋转刀具的旋转中心； 旋转形状生成部，其基于所述轮廓形状、刀具长度及所述旋转中心，生成所述旋转刀具 的3维形状；以及 干涉检查处理部，其使用所述3维形状检查在使用所述旋转刀具对被加工物进行了数 控加工的情况下，所述旋转刀具与所述旋转刀具以外的部件是否干涉， 所述旋转形状生成部使用左侧轮廓形状和右侧轮廓形状，生成所述旋转刀具的3维形 状，其中，左侧轮廓形状是所述轮廓形状中的所述旋转中心左侧的轮廓形状，右侧轮廓形状 是所述轮廓形状中的所述旋转中心右侧的轮廓形状。
2. 根据权利要求1所述的干涉检查装置，其特征在于， 所述旋转形状生成部通过使将所述左侧轮廓形状和所述右侧轮廓形状叠加得到的轮 廓形状，绕所述旋转中心旋转，从而生成柱状的3维形状。
3. 根据权利要求1或2所述的干涉检查装置，其特征在于， 还具有校正信息解析部，该校正信息解析部通过对作为将所述旋转刀具的2维图像换 算为实物长度时的基准的校正图案、和所述校正图案的2维图像进行比较，从而计算将所 述旋转刀具的2维图像换算为实物长度的变换系数， 所述旋转形状生成部使用所述变换系数，生成所述旋转刀具的3维形状。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的干涉检查装置，其特征在于， 所述旋转形状生成部基于所述旋转刀具的切刀部的长度，预先将所述3维形状分为切 刀部的3维形状和所述切刀部以外的3维形状， 所述干涉检查处理部使用所述切刀部的3维形状和所述切刀部以外的3维形状，检查 所述旋转刀具与所述旋转刀具以外的部件是否干涉。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的干涉检查装置，其特征在于， 所述轮廓形状解析部提取所述轮廓形状上的点序列，作为所述刀具剖面的轮廓形状。
6. -种数控装置，其特征在于，具有： 干涉检查装置，其检查在使用旋转刀具对被加工物进行了数控加工的情况下，所述旋 转刀具与所述旋转刀具以外的部件是否干涉；以及 数控部，其使用所述检查的结果，对所述被加工物进行数值控制， 所述干涉检查装置具有： 轮廓形状解析部，其对旋转刀具的2维图像进行解析，提取刀具剖面的轮廓形状及刀 具长度； 旋转中心解析部，其对所述轮廓形状进行解析，求出所述旋转刀具的旋转中心； 旋转形状生成部，其基于所述轮廓形状、刀具长度及所述旋转中心，生成所述旋转刀具 的3维形状；以及 干涉检查处理部，其使用所述3维形状检查在使用所述旋转刀具对被加工物进行了数 控加工的情况下，所述旋转刀具与所述旋转刀具以外的部件是否干涉， 所述旋转形状生成部使用左侧轮廓形状和右侧轮廓形状，生成所述旋转刀具的3维形 状，其中，左侧轮廓形状是所述轮廓形状中的所述旋转中心左侧的轮廓形状，右侧轮廓形状 是所述轮廓形状中的所述旋转中心右侧的轮廓形状。
【文档编号】G05B19/4069GK104126157SQ201380001257
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】盛田俊幸, 高桥宣行, 大塚忠广 申请人:三菱电机株式会社