JP6713688B2 - マシニングセンタｎｃ操作盤 - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンタの工作機械本体に接続され、数値制御を行うＮＣ操作盤に関し、詳しくは、操作者に対する顔認証機能を備えたマシニングセンタＮＣ操作盤に関するものである。

現在のマシニングセンタにおいては、工作機械本体に接続されたＮＣ機能付操作盤による数値制御により、各種ＮＣプログラムに沿って様々な加工作業が自動運転により実施可能となっている。

このようなＮＣ機能付操作盤は、一般的に、前面の上側にディスプレイ等の表示部が配置され、その周辺および下側には、ファンクションキー、ＣＦカードスロット、ＵＳＢポート、マウスパッドおよびマウスボタンなどを含むキーボード、運転関連のスイッチやダイヤル等、各種キーが多数配置されている。

また、各種加工作業のためのＮＣプログラムや工具情報等が、この操作盤を介して内臓されている制御部の記憶部に入力されている。従って、操作者はＮＣ操作盤を操作して所定のＮＣプログラムを呼び出してこれを実行することによって、工作機械本体にそのＮＣプログラムに沿った自動運転による加工作業を行わせることができる。

但し、このようなＮＣ操作盤を操作するオペレータとして、その作業経験や熟練度の違い或いは資格の違い等により工作機械本体に対して許容されるべき制御機能や作業の種類が異なる様々なレベルの操作者が携わるため、安全性やセキュリティの観点から操作者毎に操作可能な範囲を制限する必要がある。そこで、マシニングセンタにおけるＮＣ操作盤での作業開始の際に、各操作者を識別し、予め操作者毎に許可された作業項目のみを操作可能とする個人識別システムが必要とされる。

一方、各種機械操作において、操作者の個人識別を行うシステムを備えた装置が考えられている。たとえば、識別センサで操作者が携帯している無線タグを検知して識別情報を得ることによって操作者の個人識別を行うシステムを備えたもの（特許文献１参照。）や、作業者がパスワードや識別コード等の情報を入力することによってその作業者用の画面が制御装置のディスプレイに表示されるシステム（特許文献２、３、４を参照）がある。

特開２０１６−１５６１９３号公報 特開２００１−２０２１０８号公報 特開２００７−２７２４８６号公報 特開２００４−２４３４７２号公報

しかし、従来のように、ＩＣタグ等の外部記憶媒体による個人識別システムでは、タグの紛失や盗難、さらには他者による使用の恐れがある。また、パスワード等による個人識別システムでも、パスワード等の情報入力という手作業が必要であるため、煩雑であると共に、入力ミスにより個人特定が失敗することも考えられ、しかも、パスワード等の入力情報が入手できれば他者であっても使用可能であり、安全な操作制限が果たせない恐れがある。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、個人識別の手間が非常に簡便でありながら、より確実に操作者を識別して良好な操作制限が行える個人認証システムを備えたマシニングセンタのＮＣ操作盤を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るマシニングセンタＮＣ操作盤は、工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤であって、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させる制御部と、各種ＮＣプログラムおよび工具情報を記憶する記憶部とを備えると共に、操作盤の前面に、表示部と、多数の各種キーが配置された入力部とを備えたマシニングセンタＮＣ操作盤において、
前記操作盤の前面に、あるいは前記操作盤に接続された手元操作用手動パルス発生器に搭載され、操作者の顔画像を取得する撮像装置を備え、
前記記憶部は、予め登録された操作者毎に作成され、各々操作者に許可された工作機械本体に対する操作可能事項および不許可の操作制限事項を含む作業情報が割り当てられた操作者リストと、該操作者リストに登録された操作者の顔画像データ群が収納されている顔画像ファイルとを有し、
前記制御部は、前記撮像装置から得られた操作者の顔画像データを前記顔画像ファイルの顔画像データ群と比較して該当者を検索して操作者を識別する顔認証処理部と、前記操作者リストから前記顔認証処理部により識別された操作者に割り当てられていた作業情報を呼び出してその作業情報に基づき該操作者に操作可能な作業項目を前記表示部に表示する作業情報処理部と、を備え、前記表示部に表示された作業項目から選択された作業のみを実行可能とするものであり、
前記作業項目は、それぞれ相当するアイコンとしてメニュー画面に表示されるものであり、
前記作業情報処理部は、前記操作者に操作可能な作業項目に相当するアイコンのみをメニュー画面上に表示させると共に、制限された作業項目に相当するアイコンを非表示とする機能を備えたものである。

請求項２に記載の発明に係るマシニングセンタＮＣ操作盤は、請求項１に記載のマシニングセンタＮＣ操作盤において、前記作業情報処理部は、前記作業情報に基づいて、前記作業項目に加えて操作に関する注意事項も前記表示部に表示するものである。

請求項３に記載の発明に係るマシニングセンタＮＣ操作盤は、請求項１又は２に記載のマシニングセンタＮＣ操作盤において、前記撮像装置が、操作者が相対する表示部の枠部に配置されているものである。

本発明のマシニングセンタＮＣ操作盤によれば、操作者が工作機械本体の操作を開始する前に、手入力等の煩雑な手間なく、撮像装置に顔を向けて顔画像を取得させるだけで顔認証処理部にて個人識別が行われると共に、作業情報処理部にて操作者リストに登録されている識別された操作者の作業情報ファイルに基づいて操作可能な作業項目が表示部に表示され、この表示された作業項目から選択される作業のみが実行可能となる。このため、操作者に対する制限が簡便且つ確実に行われ、マシニングセンタにおける安全性とセキュリティ性がより高いものとなるという効果がある。

本発明の一実施例によるマシニングセンタＮＣ操作盤の概略正面図である。図２は内部概念図である。 図１の操作盤の内部概念図である。 図１の操作盤における動作を説明するフローチャートである。 図１の操作盤の表示部に表示されるメニュー画面の例を示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる操作者毎に設定され、表示されるメニュー画面である。

本発明は、工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤であって、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させる制御部と、各種ＮＣプログラムおよび工具情報を記憶する記憶部とを備えると共に、操作盤の前面に、表示部と、多数の各種キーが配置された入力部とを備えたマシニングセンタＮＣ操作盤において、前記操作盤の前面に、あるいは前記操作盤に接続された手元操作用手動パルス発生器に搭載され、操作者の顔画像を取得する撮像装置を備え、前記記憶部は、予め登録された操作者毎に作成され、各々操作者に許可された工作機械本体に対する操作可能事項および不許可の操作制限事項を含む作業情報が割り当てられた操作者リストと、該操作者リストに登録された操作者の顔画像データ群が収納されている顔画像ファイルとを有し、前記制御部は、前記撮像装置から得られた操作者の顔画像データを前記顔画像ファイルの顔画像データ群と比較して該当者を検索して操作者を識別する顔認証処理部と、前記操作者リストから前記顔認証処理部により識別された操作者に割り当てられていた作業情報を呼び出してその作業情報に基づき該操作者に操作可能な作業項目を前記表示部に表示する作業情報処理部と、を備え、前記表示部に表示された作業項目から選択された作業のみを実行可能とするものである。

以上の構成によれば、操作者は、工作機械本体の操作を開始する前に、手入力等の煩雑な手間なく、撮像装置に顔を向けて顔画像を取得させるだけで顔認証処理によってその個人識別が行われると共に、識別された操作者の作業情報に基づいて作業情報処理により表示部に表示された作業項目から選択される作業のみが実行可能となるため、操作者に対する制限が簡便且つ確実に行われる。これによって、マシニングセンタにおける安全性とセキュリティ性はより向上する。

また、操作者の作業情報に基づいて表示部に表示されるものとしては、その操作者にとって操作可能は作業項目だけに限らず、工作機械に関する制限事項や警告など、操作者に喚起すべき注意事項も表示するものが望ましい。

また、顔認証処理には、既存の顔認証プログラムを採用することができる。対象はそのマシニングセンタを使用する比較的限られた人員となることが想定されるため、例えば、顔画像から目・鼻・口端などの顔の特徴点位置を検出してこの特徴点位置データと一致するものを顔画像データ群から照合するという広く一般に普及している方式で充分である。なお、顔画像を取得するための撮像装置としては、各種端末機器に内蔵されるようなＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた小型カメラで構成することができる。

このような顔認証用の画像は、真正面から顔を捉えたものを基本とするが、本発明では、操作者が対面する操作盤の前面、あるいは手持ちで任意に移動できる手元操作用手動パルス発生器に撮像装置が配置されるため、操作者が顔正面を撮像装置に向けるのは容易である。しかし、操作者が操作盤前に立つだけで良好に正面の顔画像を取得できるように、操作者の顔正面が相対する表示部の枠部に配置するのがより好ましい。また枠部における具体的な高さ位置は、実際にマシニングセンタに搭載される操作盤の高さ位置に応じて適宜決定すれば良い。

本発明の一実施例によるマシニングセンタＮＣ操作盤を図１、２に示す。図１は、本操作盤１の概略正面図であり、図２は内部概念図である。また図３に、本操作盤１における動作を説明する概略フローチャートを示す。

本実施例によるマシニングセンタＮＣ操作盤１は、工作機械本体６０に接続されて数値制御により、加工部６１にＮＣプログラム運転を行わせることができるものである。従って、操作盤１は工作機械本体６０に近接して設置される。例えば、加工部６１を囲む外装カバーに操作窓と隣接して設置される。このとき、操作盤１の一方の縦辺に沿った支持軸を回転中心として回動可能としても良い。

本操作盤１の基本構成については従来のＮＣ機能付操作盤と同様である。即ち、操作盤１の前面には、上方領域に液晶画面等による表示部２が設けられ、表示部２の外周には、画面の切り換えやソフトキーメニューの選択及び切り換えができるファンクションキー５が縦横に並んで配置されている。また各種データの入出力ができるようにＣＦカードスロット３とＵＳＢポート４も設けられている。また表示部２の下方領域には、マウスパッド７とマウスボタン８を含むキーボード６が配置されている。

さらにキーボード６の下方領域には、運転駆動に関係する各種ボタン、スイッチ等が配置されている。例えば、運転準備スイッチ１０、運転終了スイッチ１１、非常停止スイッチ１２、また自動運転起動スイッチ１３、フィードホールドスイッチ１４などがある。さらにまた、手動送り速度設定スイッチ１５、早送りオーバーライドスイッチ１６、スピンドル回転数オーバーライドスイッチ１７、操作ドアインターロック解除ボタン１８、等々が配置されている。

そして、本実施例においては、操作盤１前面の表示部２の枠部上部中央に、顔画像取得のための撮像装置として、ＣＣＤカメラ２０が搭載されており、このカメラ２０によって操作者が表示部に相対して立った状態でその顔正面の画像が撮影され、その顔画像データが、操作盤１内部の制御部３０へ出力される構成となっている。

制御部３０は、予め定められたプログラムに沿って工作機械本体６０の加工部６１を駆動させてＮＣプログラム運転を行わせるものであるが、各種プログラムおよび工具情報が記憶部４０に設けられたプログラムファイル４３に記憶されている。

さらに、記憶部４０には、予め登録された操作者の顔画像データ群２３が納められた顔画像データファイル４１と、登録された操作者毎に作成され、各々操作者に許可された工作機械本体６０に対する操作可能事項および不許可の操作制限事項を含む作業情報が割り当てられた操作者リスト４２とを備えている。

また、本実施例においては、制御部３０に、カメラ２０で撮像され出力された顔画像データを処理して顔画像データファイル４１に登録された顔画像データ群と照会して操作者を識別する顔認証処理部３１と、識別された操作者の作業情報を操作者リスト４２から呼び出して処理し、表示部２へ処理結果を出力する作業情報処理部３２と、表示部２に表示された項目に基づいて入力部５０を介して指令された加工プログラムをプログラムファイルから呼び出して工作機械本体６０へ出力する加工作業制御処理部３３とを備えている。

作業情報処理部３２は、その操作者の作業情報に基づいて、操作者に許された作業項目と注意事項を表示部２に表示させるものであり、操作者は、表示された作業項目から選択される作業のみが実施可能であり、良好な操作制限がなされるものである。

このような操作制限のための制御部３０の動作は以下の通り図３のフローチャートの沿ったものである。即ち、操作者が加工作業を開始する際、操作盤１の初期画面として個人識別モードとしてこれを開始する（１００）。操作盤１の表示部２の前に立った操作者は、カメラ２の前に顔正面を向けて撮像を行うことにより顔画像が取得される（１０１）。

得られた顔画像は顔認証処理部３１へ出力され、ここで顔特徴点位置の検出等の処理を行い（１０２）、処理後の顔画像データを顔画像データファイル４１内の顔画像データ群と比較し、一致するものを検索して個人識別を行う（１０３）。

操作者が識別されたら、その識別結果に基づいて作業情報処理部３２では、対応する作業情報を操作者リスト４２から呼び出し（１０４）、操作可能な作業項目と注意事項を作成してこれらを表示部２に表示させる（１０５）。操作者は、表示部２に表示された作業項目から行うべき加工作業を選択し、入力部５０のキーボードの文字キーやファンクションキー、或いはディスプレイのタッチパネル等を介して選択された作業項目の実行命令を行う（１０６）。

加工作業制御処理部３３では、入力部５０からの指令に従って対応するＮＣプログラムをプログラムファイル４３から呼び出し（１０７）、工作機械本体６０の加工部６１へ出力してＮＣプログラム運転が開始され（１０８）る。加工部６１はプログラムに従って駆動制御され、加工作業が行われる。

操作者に操作可能な作業項目のみの表示方法としては、図４に示すような、操作者の識別後に表示部２に表れるメニュー画面を、その操作者用に予め設定された選択可能な作業項目のアイコンのみが表示され、制限された作業項目に相当するアイコンを表示しないものとする構成が簡便である。このようなメニュー画面におけるアイコンの非表示により、その操作者に制限された作業項目が選択され、実行されることはない。

例えば、図４（ａ）の操作制限の無い操作者の場合に表示されるメニュー画面Ｍａ上には作業項目毎のアイコン、例えば、座標画面に遷移するための現在位置（Position）アイコンＩ１、プログラム編集画面に遷移するプログラム編集（Program Edit）アイコンＩ２、設定画面に遷移するセッティング（Setting）アイコンＩ３、オフセット画面に遷移する工具補正（Tool Offset）アイコンＩ４、システム画面に遷移するシステムパラメータ（System Parameters）アイコンＩ５、メッセージ／工具経路図画面に遷移するメッセージ（Message）アイコンＩ６が表示されるとして、これに対して、制限のある操作者の場合、図４（ｂ）に示すように、そのメニュー画面Ｍｂには、例えばプログラム編集アイコンＩ２が表示されず、プログラム編集を行うことができない設定となっている。また別の操作者の場合、図４（ｃ）に示すように、そのメニュー画面Ｍｃには、例えばシステムパラメータアイコンＩ５が表示されない設定とすることによって、システムパラメータの変更等を実行できないように制限することができる。

以上のように、本実施例においては、操作者は、表示された作業項目のみを選択実行可能であり、操作者に許された範囲で工作機械の制御操作が制限されるため、高い安全性とセキュリティ性が確保される。

なお、顔画像取得の際に、操作者が何らかの理由で動いたために画像がブレたり目をつむってしまった場合など、予め登録された顔画像データと一致し難いものが撮像されて顔画像データ群との照合で良好に個人識別ができないことも考えられる。そこで、識別できなかった場合は、その回数をカウントとし（１１０）、所定回数内であれば顔画像取得動作へ戻って（１１１）撮り直し、再度識別を行うものとする。なお、所定回数撮り直しても識別が行われない場合は、その操作者は登録されていないものとして操作停止モードになる（１２０）設定とする。これによって、未登録者による不正操作を回避することができる。

１：操作盤
２：表示部
３：ＣＦカードスロット
４：ＵＳＢポート
５：ファンクションキー
６：キーボード
７：マウスパッド
８：マウスボタン
１０：運転準備スイッチ
１１：運転終了スイッチ
１２：非常停止スイッチ
１３：自動運転起動スイッチ
１４：フィードホールドスイッチ
１５：手動送り速度設定スイッチ
１６：早送りオーバーライドスイッチ
１７：スピンドル回転数オーバーライドスイッチ
１８：操作ドアインターロック解除ボタン
１９：手動パルス発生器
２０：カメラ（顔画像取得用撮像装置）
３０：制御部
３１：顔認証処理部
３２：作業情報処理部
３３：加工作業制御処理部
４０：記憶部
４１：顔画像データファイル
４２：操作者リスト
４３：プログラムファイル
５０：入力部
６０：工作機械本体
６１：加工部
Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ：メニュー画面
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６：作業項目のアイコン

Claims (3)

1. 工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤であって、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させる制御部と、各種ＮＣプログラムおよび工具情報を記憶する記憶部とを備えると共に、操作盤の前面に、表示部と、多数の各種キーが配置された入力部とを備えたマシニングセンタＮＣ操作盤において、
   前記操作盤の前面に、あるいは前記操作盤に接続された手元操作用手動パルス発生器に搭載され、操作者の顔画像を取得する撮像装置を備え、
   前記記憶部は、予め登録された操作者毎に作成され、各々操作者に許可された工作機械本体に対する操作可能事項および不許可の操作制限事項を含む作業情報が割り当てられた操作者リストと、該操作者リストに登録された操作者の顔画像データ群が収納されている顔画像ファイルと、を有し、
   前記制御部は、前記撮像装置から得られた操作者の顔画像データを前記顔画像ファイルの顔画像データ群と比較して該当者を検索して操作者を識別する顔認証処理部と、前記操作者リストから前記顔認証処理部により識別された操作者に割り当てられていた作業情報を呼び出してその作業情報に基づき該操作者に操作可能な作業項目を前記表示部に表示する作業情報処理部と、を備え、前記表示部に表示された作業項目から選択された作業のみを実行可能とするものであり、
   前記作業項目は、それぞれ相当するアイコンとしてメニュー画面に表示されるものであり、
   前記作業情報処理部は、前記操作者に操作可能な作業項目に相当するアイコンのみをメニュー画面上に表示させると共に、制限された作業項目に相当するアイコンを非表示とする機能を備えたものであることを特徴とするマシニングセンタＮＣ操作盤。
2. 前記作業情報処理部は、前記作業情報に基づいて、前記作業項目に加えて操作に関する注意事項も前記表示部に表示するものであることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタＮＣ操作盤。
3. 前記撮像装置が、操作者の顔正面が相対する前記表示部の枠部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマシニングセンタＮＣ操作盤。

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