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JPH09192986A - Automatic recognizing device for tool cutting edge position by image processing - Google Patents

Automatic recognizing device for tool cutting edge position by image processing

Info

Publication number
JPH09192986A
JPH09192986A JP2158696A JP2158696A JPH09192986A JP H09192986 A JPH09192986 A JP H09192986A JP 2158696 A JP2158696 A JP 2158696A JP 2158696 A JP2158696 A JP 2158696A JP H09192986 A JPH09192986 A JP H09192986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
cutting edge
angle
data
frequency distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2158696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kakishima
浩之 柿島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP2158696A priority Critical patent/JPH09192986A/en
Publication of JPH09192986A publication Critical patent/JPH09192986A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely and automatically recognize the position of a cutting edge without removing a throw-away tip from a tool by providing a binary image data for discriminating the cutting edge part against the other part from the image data on the front of the tool. SOLUTION: The frequency distribution data corresponding to the tool center angle of a cutting edge picture element is formed by a frequency distribution data forming part 15. The arranging angle of the cutting edge around the tool is found by a cutting edge arranging angle calculating unit 19 from the frequency distribution data formed by the frequency distribution data forming part 15 by referring to the tool information stored in a tool information data base 17. The position of the tool cutting edge is specified by a tool cutting edge position calculating unit 21 from the cutting edge arranging angle found by the cutting edge arranging angle calculating part 19 by referring to the tool information.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械で使用
される切削工具の工具刃先位置の自動認識方法に関し、
特に工具の刃先摩耗を画像処理により測定する場合に必
要な工具刃先位置を自動認識する方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for automatically recognizing a tool edge position of a cutting tool used in a machine tool,
In particular, the present invention relates to a method for automatically recognizing a tool edge position required when measuring the edge wear of a tool by image processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械における工具の刃先摩耗を計測
する方法として、ITVカメラにより工具切れ刃部を詳
細に撮像し、画像処理により刃先摩耗を測定する方法が
知られており、この方法は、「画像処理による工具摩耗
の自動測定」(精密工学会誌,Vol.61,No.3
(1995)368頁〜371頁)に記載されている。
2. Description of the Related Art As a method of measuring the wear of the cutting edge of a tool in a machine tool, there is known a method of measuring the cutting edge of the tool with an ITV camera in detail and measuring the wear of the cutting edge by image processing. "Automatic measurement of tool wear by image processing" (Journal of Precision Engineering, Vol.61, No.3)
(1995) pp. 368-371).

【0003】この「画像処理による工具摩耗の自動測
定」では、ITVカメラによって工具切れ刃部を詳細撮
影するために、ITVカメラによって工具切れ刃部が撮
影可能な位置に工具を位置決め配置する作業は、作業者
の手作業によって行われる。
In this "automatic measurement of tool wear by image processing", in order to take a detailed picture of the tool cutting edge portion with the ITV camera, the work of positioning and arranging the tool at a position where the ITV camera can photograph the tool cutting edge portion is performed. , Manually performed by the operator.

【0004】また、フライス工具のように、スローアウ
ェイチップを取り付けて使用する工具については、従来
は、工具からスローアウェイチップを取り外し、スロー
アウェイチップ単体を一つずつ手作業によって撮影位置
に位置決め配置することが行われる。
For a tool such as a milling tool to which a throw-away tip is attached and used, conventionally, the throw-away tip is removed from the tool, and the throw-away tips are individually positioned at the photographing position by hand. Is done.

【0005】また、上述の撮影位置の位置決めを自動化
するために、「オートフォーカス機構を組み込んだ光計
測による非接触工具損傷モニタリング装置の開発」(精
密工学会誌Vol.55,No.8(1989)73頁
〜78頁)、「2台のITVカメラと画像処理によるド
リル摩耗の自動測定」(精密工学会誌Vol.56,N
o.10(1990)75頁〜80頁)には、工具から
スローアウェイチップを取り外し、測定テーブル上にス
ローアウェイチップを並べてその全体を撮影した画像デ
ータを画像処理してチップの外周輪郭を抽出し、それぞ
れのチップの外周輪郭上を走査して曲率の極小点を求
め、その極小点からチップ刃先部を自動認識する方法
や、ドリル工具において、ドリル工具の正面画像から外
周輪郭を抽出し、外周輪郭点にハフ変換を行い、ドリル
切れ刃部に相当する2本の直線成分を取り出し、刃先位
置を自動認識する方法が示されている。
Further, in order to automate the above-mentioned positioning of the photographing position, "development of a non-contact tool damage monitoring device incorporating an autofocus mechanism by optical measurement" (Precision Engineering Society Vol. 55, No. 8 (1989)). 73-78), "Automatic measurement of drill wear by two ITV cameras and image processing" (Journal of Precision Engineering Vol. 56, N.
o. 10 (1990) pages 75 to 80), the throw-away tip is removed from the tool, the throw-away tip is arranged on the measurement table, and image data of the entire image is image-processed to extract the outer peripheral contour of the tip, A method of scanning the outer peripheral contour of each insert to find the minimum point of curvature and automatically recognizing the tip edge of the insert from the minimum point, or in a drill tool, extracting the outer peripheral contour from the front image of the drill tool A method is shown in which Hough transformation is performed on a point, two straight line components corresponding to a drill cutting edge portion are taken out, and the cutting edge position is automatically recognized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ITVカメラによって
工具切れ刃部が撮影可能な位置に工具を位置決め配置す
る作業が作業者の手作業によって行われる場合は、この
手作業が間違いなく行われる限り工具切れ刃部を確実に
撮影することができるが、工具切れ刃部の撮像位置の設
定に作業者が介入するため、手間がかかり、工具摩耗の
測定を全自動化することが不可能である。また、スロー
アウェイチップを取り付けて使用する工具については、
スローアウェイチップを取り外し、このチップを一つず
つ設置する手間がかかり、異常のないチップについて
は、取り外して、検査して、また取り付けるという無駄
な工程を行わなければならないことになる。
When the work of positioning and arranging the tool at a position where the tool cutting edge can be photographed by the ITV camera is manually performed by the operator, as long as this manual work is surely performed, the tool is surely performed. Although the cutting edge can be reliably photographed, it takes time and labor to set the imaging position of the tool cutting edge, which makes it impossible to fully automate the measurement of the tool wear. Also, regarding tools that can be used with the throw-away tip attached,
It takes time and effort to remove the throw-away chips and install the chips one by one, and if there are no abnormalities, it is necessary to remove, inspect, and attach the chips.

【0007】チップを取り外して、測定テーブル上に並
べて、画像処理により求めたチップの外周輪郭の曲率か
ら刃先部を認識する方法は、チップの設置が容易で、刃
先の認識を自動化でき、一度に複数のチップの検査が行
えるが、テーブル上に並べたそれぞれのチップに対し
て、外周輪郭上を走査し、曲率の極小点を求め、求めた
極小点の数と距離から刃先部を決定しているため、刃先
認識のアルゴリズムが複雑で、計算に時間がかかる。ま
た、測定対象がスローアウェイチップに限られ、汎用性
に乏しく、この方法でもチップを取り外さなければない
ため、手間がかかり、異常のないチップについては上述
の場合と同等の無駄な工程を行わなければならない。
The method of removing the chips, arranging them on the measurement table, and recognizing the cutting edge portion from the curvature of the outer peripheral contour of the cutting chips obtained by image processing is easy to install the cutting chips, and the recognition of the cutting edge can be automated, and Multiple chips can be inspected, but for each chip lined up on the table, the outer peripheral contour is scanned to find the minimum point of curvature, and the cutting edge is determined from the number and distance of the calculated minimum points. Since the cutting edge recognition algorithm is complicated, it takes time to calculate. In addition, the measurement target is limited to the throw-away tip, it is poor in versatility, and even with this method, the tip has to be removed, so it takes time and effort, and for a tip with no abnormality, the same wasteful process as the above case must be performed. I have to.

【0008】ハフ変換によって工具切れ刃部を認識する
方法については、ハフ変換は、距離ρと角度θの2次元
配列の頻度分布から直線成分を抽出するため、計算に時
間がかかり、また大きな容量の記憶領域を必要とする。
また、ドリル工具の場合は、直線成分が切れ刃部の2本
に限定されるが、フライス工具のように多数の直線成分
の抽出が必要な場合には、上記の計算時間や記憶容量の
問題の他に、ハフ変換により検出される直線成分が、全
て切れ刃部を示すものとは限らないため、検出した直線
成分の中から、切れ刃部を示すものと、そうでないもの
とを見極めるアルゴリズムが必要になる。これらのこと
により、この方法は、汎用性に乏しく、実用的でない。
Regarding the method of recognizing the tool cutting edge portion by the Hough transform, since the Hough transform extracts the linear component from the frequency distribution of the two-dimensional array of the distance ρ and the angle θ, it takes a long time to calculate and a large capacity. Need storage space.
Also, in the case of a drill tool, the linear component is limited to two cutting edge parts, but when it is necessary to extract a large number of linear components like a milling tool, the above-mentioned calculation time and storage capacity problems are involved. In addition, since the straight line components detected by the Hough transform do not necessarily indicate all cutting edge parts, an algorithm that determines which of the detected straight line components indicates a cutting edge part and which does not Will be required. For these reasons, this method has poor versatility and is not practical.

【0009】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、工作機械の切削工具の刃先位置
を、画像処理により、工具からスローアウェイチップ
を、又はホルダーから工具を取り外すことなしに、自動
的に精度よく認識する方法を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and it is possible to remove the throw-away tip from the tool or the tool from the holder by the image processing of the cutting edge position of the cutting tool of the machine tool. The purpose is to provide a method of automatically and accurately recognizing the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1による発明は、撮像手段によって工具を
正面より撮像し、この撮像により得られる工具正面の画
像データより切れ刃部と他の部分とを差別する2値画像
データを求め、この2値画像データにおいて工具中心に
該当する画素を原点とする極座標系を設定し、所定角度
毎に半径方向の画素を走査して切れ刃部を示す濃度値の
画素数を所定角度毎にカウントし、この切れ刃部画素の
工具中心角度対応の頻度分布データより工具中心周りの
切れ刃部の配置角度を求め、この角度データと工具径デ
ータより工具刃先位置を特定するものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 images a tool from the front by an image pickup means, and determines a cutting edge portion from image data of the tool front obtained by this image pickup. The binary image data that discriminates from other parts is obtained, and a polar coordinate system is set in which the pixel corresponding to the tool center is the origin in this binary image data, and the radial direction pixels are scanned at predetermined angles to cut edges. The pixel number of the density value indicating the part is counted for each predetermined angle, and the arrangement angle of the cutting edge part around the tool center is obtained from the frequency distribution data corresponding to the tool center angle of this cutting edge pixel, and this angle data and the tool diameter The tool edge position is specified from the data.

【0011】請求項2による発明は、請求項1に記載の
工具刃先位置の自動認識方法において、工具の回転方向
に関するデータを予め工具情報データベースに格納して
おき、この工具回転方向データに基き前記頻度分布デー
タにおいて切れ刃部画素の頻度数が急激に増加する角度
あるいは急激に減少する角度の何れか一方を選択し、切
れ刃部の配置角度を求めるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method for automatically recognizing a tool edge position according to the first aspect, data relating to a rotational direction of a tool is stored in a tool information database in advance, and based on the tool rotational direction data, In the frequency distribution data, either the angle at which the frequency of the cutting edge portion pixels sharply increases or the angle at which the frequency number sharply decreases is selected, and the arrangement angle of the cutting edge portions is obtained.

【0012】請求項3による発明は、請求項1または2
に記載の工具刃先位置の自動認識方法において、工具径
データを予め工具情報データベースに格納しておき、当
該工具情報データベースより工具径データを取得するも
のである。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the method for automatically recognizing the tool edge position described in (1), the tool diameter data is stored in advance in the tool information database, and the tool diameter data is acquired from the tool information database.

【0013】請求項4による発明は、請求項1〜3の何
れかに記載の工具刃先位置の自動認識方法において、撮
像手段の中心光軸と工具の回転中心とが一致するように
撮像手段の配置位置と工具の撮像位置とを定めておき、
この位置関係より工具中心に該当する画素を特定するも
のである。
According to a fourth aspect of the invention, in the method for automatically recognizing a tool edge position according to any one of the first to third aspects, the image pickup means of the image pickup means is arranged such that the central optical axis of the image pickup means and the rotation center of the tool coincide with each other. The placement position and the imaging position of the tool are defined,
The pixel corresponding to the tool center is specified based on this positional relationship.

【0014】これらの発明による工具刃先位置の自動認
識方法では、工作機械の切削工具(スローアウェイチッ
プを取り付ける工具についてはチップを取り付けたまま
の)正面全体を撮影した画像データより、工具の刃先部
と他の部分との濃淡値の違いなどを利用して切れ刃部と
他の部分とを差別する2値画像データ、換言すれば刃先
部のみを抽出した2値画像データを求め、その画像デー
タに工具中心の画素を原点にr−θの極座標系を設定
し、所定角度毎に半径方向に画素を走査して、刃先部を
示す濃度値、例えば濃度値1の画素をカウントした頻度
分布を求める。このようにして求めた頻度分布と、工具
種類、工具径、切れ刃数などの工具情報より工具の刃先
位置を決定する。
In the method for automatically recognizing the tool blade edge position according to these inventions, the blade edge portion of the tool is obtained from the image data of the entire front surface of the cutting tool of the machine tool (for the tool to which the throw-away tip is attached, the tip is still attached). Image data for discriminating the cutting edge portion from other portions, that is, binary image data obtained by extracting only the cutting edge portion is obtained by utilizing the difference in gray value between the Set the r-θ polar coordinate system with the pixel at the center of the tool as the origin, scan the pixels in the radial direction at every predetermined angle, and calculate the frequency distribution in which the density value indicating the cutting edge portion, for example, the pixel with the density value 1 is counted. Ask. The edge position of the tool is determined based on the frequency distribution thus obtained and the tool information such as the tool type, the tool diameter, and the number of cutting edges.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】図1はこの発明による工具刃先位置の自動
認識方法の実施に使用される工具撮像装置を示してい
る。図1において、1は工具(ドリル工具)Tを工具ホ
ルダ3ごと撮像位置に位置決め保持する工具ホルダ設置
治具を、5は工具ホルダ設置治具1に取り付けられた工
具Tの全体を正面から撮像する工具全体撮像用のITV
カメラを、7は自動認識された工具刃先位置より工具T
の刃先を詳細撮像する接写ITVカメラを各々示してい
る。
FIG. 1 shows a tool image pickup device used for carrying out the method for automatically recognizing the tool edge position according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a tool holder installation jig that positions and holds a tool (drill tool) T together with a tool holder 3 at an imaging position, and 5 is an image of the entire tool T attached to the tool holder installation jig 1 from the front. ITV for whole tool imaging
The camera, 7 is the tool T from the automatically recognized tool edge position.
Each of the close-up ITV cameras that captures a detailed image of the blade edge is shown.

【0017】ITVカメラ5の配置位置と工具ホルダ設
置治具1による工具の配置(撮像)位置とは、ITVカ
メラ5の中心光軸と工具Tの回転中心とが一致するよう
に、定めている。この場合、工具ホルダ設置治具1が固
定配置であれば、ITVカメラ5が図1にてX軸方向と
Y軸方向の座標位置を工具ホルダ設置治具1のX軸方向
とY軸方向の座標位置に関して固定設定され、ITVカ
メラ5は必要に応じてZ軸方向にのみ移動可能であれば
よい。
The arrangement position of the ITV camera 5 and the arrangement (imaging) position of the tool by the tool holder installation jig 1 are determined so that the central optical axis of the ITV camera 5 and the rotation center of the tool T coincide with each other. . In this case, if the tool holder installation jig 1 is fixedly arranged, the ITV camera 5 determines the coordinate position in the X axis direction and the Y axis direction in FIG. 1 in the X axis direction and the Y axis direction of the tool holder installation jig 1. It is only necessary that the coordinate position is fixed and the ITV camera 5 can move only in the Z-axis direction as needed.

【0018】図2はこの発明による工具刃先位置の自動
認識方法の実施に使用される工具刃先位置自動認識装置
の一つの実施の形態を示している。
FIG. 2 shows an embodiment of an automatic tool edge position recognizing apparatus used for implementing the automatic tool edge position recognizing method according to the present invention.

【0019】この工具刃先位置自動認識装置は、ITV
カメラ5が出力するアナログ画像信号をディジタル画像
信号(画像データ)に変換するA/D変換器11と、A
/D変換器11よりの画像データを、工具の刃先部と他
の部分との濃淡値の違いなどを利用して切れ刃部(濃度
値1)と他の部分(濃度値0)とを差別する2値画像デ
ータに変換する2値化処理部13と、2値化処理部13
によって得られる2値画像データにおいて工具中心に該
当する画素を原点とする極座標系を設定し、所定角度毎
に半径方向の画素を走査して切れ刃部を示す濃度値の画
素数を所定角度毎にカウントし、この切れ刃部画素の工
具中心角度対応の頻度分布データを生成する頻度分布デ
ータ生成部15と、検査する工具の工具種類、工具径、
切れ刃数、回転方向など工具情報をあらかじめ格納した
工具情報データベース17と、工具情報データベース1
7に格納されている工具情報(回転方向データ)を参照
して頻度分布データ生成部15により生成された頻度分
布データより工具中心周りの切れ刃部の配置角度を求め
る切れ刃部配置角度演算部19と、工具情報データベー
ス17に格納されている工具情報(工具径データ)を参
照して切れ刃部配置角度演算部19によって求められた
切れ刃部配置角度より工具刃先位置を特定する工具刃先
位置演算部21とを有している。
This tool edge position automatic recognition device is an ITV
An A / D converter 11 for converting an analog image signal output from the camera 5 into a digital image signal (image data);
The image data from the D / D converter 11 is discriminated between the cutting edge portion (density value 1) and the other portion (density value 0) by utilizing the difference in gray value between the cutting edge of the tool and the other portion. Binarization processing unit 13 for converting into binary image data to be processed, and binarization processing unit 13
In the binary image data obtained by setting a polar coordinate system with the pixel corresponding to the tool center as the origin, the radial direction pixels are scanned at every predetermined angle, and the number of pixels of the density value indicating the cutting edge is determined at every predetermined angle. The frequency distribution data generation unit 15 that generates frequency distribution data corresponding to the tool center angle of the cutting edge pixel, the tool type of the tool to be inspected, the tool diameter,
Tool information database 17 that previously stores tool information such as the number of cutting edges and rotation direction, and tool information database 1
The cutting edge portion arrangement angle calculation unit for obtaining the arrangement angle of the cutting edge portion around the tool center from the frequency distribution data generated by the frequency distribution data generation unit 15 with reference to the tool information (rotational direction data) stored in 7. 19 and the tool information (tool diameter data) stored in the tool information database 17 to identify the tool edge position from the cutting edge placement angle obtained by the cutting edge placement angle calculation unit 19 It has a calculation unit 21.

【0020】つぎに上述のような構成による工具刃先位
置自動認識装置によってこの発明による工具刃先位置自
動認識方法を実施する手順を説明する。
Next, a procedure for carrying out the automatic tool edge position recognizing method according to the present invention by the automatic tool edge position recognizing apparatus having the above-mentioned structure will be described.

【0021】(a)工具Tを工具ホルダ3に取り付けた
まま工具ホルダ3と共に工具ホルダ設置治具1に取り付
け、この工具Tに正対するITVカメラ5によって工具
Tの全体を正面から撮像する。
(A) The tool T is attached to the tool holder installation jig 1 together with the tool holder 3 while the tool T is still attached to the tool holder 3, and the ITV camera 5 facing the tool T images the entire tool T from the front.

【0022】なお、スローアウェイチップを取り付けて
使用する工具では、チップを取り付けたまま、その工具
Tの全体をITVカメラ5によって正面から撮像する。
図3はフライス工具を正面から撮像することにより得ら
れた多値画像データによる画像のモニタ表示例を示して
いる。
In the case of a tool with a throw-away tip attached, the entire tool T is imaged from the front by the ITV camera 5 with the tip still attached.
FIG. 3 shows a monitor display example of an image based on multi-valued image data obtained by imaging the milling tool from the front.

【0023】(b)工具Tの切れ刃部bは、工具のその
他の部分に比べて比較的明るく映るため、その濃度値の
差異を利用して、2値化処理部13において或るしきい
値を設定して画像データを2値画像データとする。この
場合、工具切れ刃部bの画素は濃度値1となり、モニタ
上に白く浮かび上がって表示される。
(B) Since the cutting edge portion b of the tool T appears to be relatively brighter than other portions of the tool, the threshold value in the binarization processing unit 13 is utilized by utilizing the difference in density value. A value is set to make the image data binary image data. In this case, the pixel of the tool cutting edge portion b has a density value of 1 and is displayed in white on the monitor.

【0024】なお、その2値画像データにノイズ成分
(ごみ成分)が多い場合には、2値画像データにラベリ
ング処理を行い、工具情報から得られる工具種類や切れ
刃数などの工具特徴と、各ラベルの面積や中心位置など
から工具切れ刃部のみを抽出することができる。図4は
図3に示されている画像を表示する多値画像データを2
値化し、ノイズ成分を取り除いて、切れ刃部bのみを抽
出したモニタ表示例を示している。
When the binary image data has a lot of noise components (dust components), labeling processing is performed on the binary image data and the tool characteristics such as the tool type and the number of cutting edges obtained from the tool information, Only the tool cutting edge can be extracted from the area and center position of each label. FIG. 4 shows multi-valued image data for displaying the image shown in FIG.
An example of a monitor display in which only the cutting edge portion b is extracted by binarizing and removing the noise component is shown.

【0025】工具TとITVカメラ5の中心軸線位置と
が相互に一致しているから、ITVカメラ5で撮影して
得られる画像データ上の工具Tの中心位置は常に一定の
画素(x0 ,y0 )となる。
Since the tool T and the center axis position of the ITV camera 5 coincide with each other, the center position of the tool T on the image data obtained by photographing with the ITV camera 5 is always a constant pixel (x0, y0). ).

【0026】(c)図4に例示されているように切り刃
部bを抽出した2値画像データに対して、図5に示され
ているように、画素(x0 ,y0 )を原点としたr−θ
の極座標系を設定する。
(C) For binary image data obtained by extracting the cutting edge portion b as illustrated in FIG. 4, the pixel (x0, y0) is set as the origin as shown in FIG. r-θ
Set the polar coordinate system of.

【0027】半径r、角度θのときのx座標値、y座標
値は、式(1)、式(2)で求められる。
The x-coordinate value and the y-coordinate value when the radius is r and the angle is θ are obtained by the equations (1) and (2).

【0028】x=x0 +rcosθ …(1) y=y0 +rsinθ …(2) そして、ある所定の角度毎に半径方向に画素を走査し
て、切れ刃部bを示す濃度値の画素、この場合、濃度値
1の画素をカウントし、図6に示されているような切れ
刃部画素の頻度分布データを頻度分布データ生成部15
によって作成する。この頻度分布データは工具中心角度
対応の頻度分布データであり、図4に示されているよう
に角度θが反時計廻り方向の角度として取られているこ
とから、頻度分布データの横軸(角度θ)の右方向(展
開方向)と反時計廻り方向とが合致している。
X = x0 + rcosθ (1) y = y0 + rsinθ (2) Then, the pixel is scanned in the radial direction at every predetermined angle to obtain a pixel having a density value indicating the cutting edge portion b, in this case, The pixels having the density value of 1 are counted, and the frequency distribution data of the cutting edge part pixels as shown in FIG.
Create by. This frequency distribution data is frequency distribution data corresponding to the tool center angle. Since the angle θ is taken as an angle in the counterclockwise direction as shown in FIG. 4, the horizontal axis (angle The right direction (deployment direction) of θ) and the counterclockwise direction match.

【0029】図4に例示されている画像の2値画像デー
タをr−θ極座標系上に走査した場合、円周上に切れ刃
が分布しているため、切れ刃部bでは頻度数が高くな
り、図6に示されている頻度分布データにおいて、切れ
刃部bはピーク部として現れる。
When the binary image data of the image illustrated in FIG. 4 is scanned on the r-θ polar coordinate system, the cutting edges are distributed on the circumference, so that the frequency is high in the cutting edge portion b. Therefore, in the frequency distribution data shown in FIG. 6, the cutting edge portion b appears as a peak portion.

【0030】(d)工具情報データベース17に格納さ
れている工具情報より工具の回転方向が既知であるか
ら、例えば反時計廻りに回転する工具の場合には、求め
る切れ刃部bの配置角度は、頻度分布データの横軸方向
の取り方との兼ね合いで、頻度分布データにおけるピー
ク部の頻度数が高い値から低い値に急激に減少する点
(角度)である。
(D) Since the rotating direction of the tool is known from the tool information stored in the tool information database 17, for example, in the case of a tool rotating counterclockwise, the required arrangement angle of the cutting edge portion b is This is a point (angle) at which the frequency of the peak portion in the frequency distribution data sharply decreases from a high value to a low value in consideration of how to take the frequency distribution data in the horizontal axis direction.

【0031】この点は、頻度分布データを微分して微分
値が−(マイナス)側に高くなる点を求めたり、頻度数
の最大値と最小値からしきい値を決定し、しきい値を+
(プラス)側から−(マイナス)側に横切った点を求め
るなどの方法により決定することができる。
At this point, the frequency distribution data is differentiated to obtain a point where the differential value becomes higher on the − (minus) side, or the threshold value is determined from the maximum value and the minimum value of the frequency number, and the threshold value is set. +
It can be determined by a method such as obtaining a point crossing from the (plus) side to the- (minus) side.

【0032】これにより切れ刃部配置角度演算部19は
工具情報データベース17に格納されている工具の回転
方向データを参照して上述の点、即ち切れ刃部bの配置
角度を求める。
As a result, the cutting edge placement angle calculation unit 19 refers to the tool rotation direction data stored in the tool information database 17 to obtain the above-mentioned point, that is, the placement angle of the cutting edge b.

【0033】(e)工具径は工具情報データベース17
に格納されている工具情報より得られるから、工具刃先
演算部21は、工具情報データベース17より取得する
工具径と(d)で求めた切れ刃部bの配置角度とから、
刃先の位置を極座標系で決定でき、これを直交座標系に
座標変換することにより刃先のx座標値とy座標値が求
まる。
(E) The tool diameter is the tool information database 17
Since it is obtained from the tool information stored in, the tool edge calculating unit 21 calculates from the tool diameter acquired from the tool information database 17 and the arrangement angle of the cutting edge b obtained in (d),
The position of the cutting edge can be determined in the polar coordinate system, and the x-coordinate value and the y-coordinate value of the cutting edge can be obtained by converting the coordinate into the rectangular coordinate system.

【0034】(f)工具刃先のZ座標値を取得する方
法、および必要に応じてフライス工具などのチップの取
付角やドリル工具の先端角を取得する方法には、次に云
うような方法がある。 工具をITVカメラで2箇所から撮影し、三角測量の
原理から求める。 工具正面を撮影したときのITVカメラのフォーカス
位置から光学的に求める。 レーザー変位計などの副センサを用いる。 工具情報データベースに工具長やチップ取付角、ドリ
ル先端角をあらかじめ登録して、工具情報から決定す
る。 〜の方法のうち、最も現実的な方法はの方法であ
る。
(F) As a method for obtaining the Z-coordinate value of the tool cutting edge, and if necessary, a method for obtaining the attachment angle of the insert such as a milling tool or the tip angle of the drill tool, the following method is used. is there. The tool is photographed from two locations with an ITV camera, and it is determined from the principle of triangulation. It is obtained optically from the focus position of the ITV camera when the front of the tool is photographed. A secondary sensor such as a laser displacement meter is used. The tool length, tip mounting angle, and drill tip angle are registered in advance in the tool information database and determined from the tool information. The most realistic method of ~ is the method of.

【0035】以上の方法で、工具刃先のX,Y,Z座標
が求まり、後は工具切れ刃撮影用の接写カメラ7を求め
た刃先位置に移動させ、通常の画像処理による摩耗量の
測定方法により工具摩耗量を測定できる。
By the above method, the X, Y, Z coordinates of the tool cutting edge are obtained, and thereafter the close-up camera 7 for photographing the cutting edge of the tool is moved to the obtained cutting edge position, and the wear amount is measured by normal image processing. Can measure the amount of tool wear.

【0036】図7、8、9は、それぞれドリル工具に対
して上述の工程と同様の工程を行ったときの工具正面画
像データによるモニタ表示例、2値画像データによるモ
ニタ表示例、頻度分布グラフを各々示している。この場
合も、頻度分布データから頻度数が急激に減少する点を
求めることで、切れ刃の角度を決定できる。
FIGS. 7, 8 and 9 are examples of monitor display by tool front image data, example of monitor display by binary image data, and frequency distribution graph when the same steps as those described above are performed on a drill tool. Are shown respectively. Also in this case, the angle of the cutting edge can be determined by finding the point where the frequency number sharply decreases from the frequency distribution data.

【0037】なお、工具種類、工具径、切れ刃数、回転
方向などの工具情報はデータベースより読み出す以外
に、外部より入力されてもよい。
The tool information such as the tool type, the tool diameter, the number of cutting edges, and the rotation direction may be input from the outside in addition to being read from the database.

【0038】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。
In the above, the present invention has been described in detail with respect to a specific embodiment, but the present invention is not limited to this, and various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that it is possible.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による工具刃先認識方法によれば、工具やスローアウ
ェイチップを工具ホルダまたは工具から取り外す必要が
なく、工具とITVカメラの軸線が一致するように、両
者に位置関係を設定するだけで、工具刃先位置を自動的
に認識できるので、作業が簡潔で、サイクルタイムの短
縮ができる。
As can be understood from the above description, according to the tool edge recognizing method of the present invention, it is not necessary to remove the tool or the throw-away tip from the tool holder or the tool, and the axes of the tool and the ITV camera coincide with each other. As described above, the tool edge position can be automatically recognized simply by setting the positional relationship between the two, so that the work is simple and the cycle time can be shortened.

【0040】また工具やスローアウェイチップを工具ホ
ルダまたは工具から取り外すことなく工具刃先位置を認
識できるので、刃先撮影用の接写カメラを求めた位置に
移動可能な装置と組み合わせることで、例えば、工作機
械のツールマガジン部に上述の装置を設置して、工具摩
耗の自動測定を行うことができる。
Further, since the position of the cutting edge of the tool can be recognized without removing the tool or the throw-away tip from the tool holder or the tool, by combining the close-up camera for photographing the cutting edge with a device that can move to the desired position, for example, a machine tool The above-mentioned device can be installed in the tool magazine section of (1) to automatically measure tool wear.

【0041】また撮影した工具正面の2値画像データを
用いて、工具中心画素を原点として極座標系に走査して
頻度分布を求めるという簡単な方法で工具刃先の角度を
決定しているので、スローアウェイチップを使う工具
も、使わない工具でも同じアルゴリズムで、工具刃先位
置を自動的に認識でき、しかもプログラムが簡単で、計
算に時間がかからず、記憶容量も少なくてすむ。
Moreover, the angle of the tool cutting edge is determined by a simple method in which the photographed binary image data of the front surface of the tool is used to scan the polar coordinate system with the tool center pixel as the origin to obtain the frequency distribution. The same algorithm can be used to automatically recognize the tool tip position with tools that use away tips and tools that do not, and the program is simple, the calculation does not take time, and the storage capacity is small.

【0042】また画像処理により求めた刃先角度と工具
情報から得られる工具固有の特徴から工具の刃先位置を
求めているので、精度が高く信頼性がある。
Further, since the blade edge position of the tool is obtained from the blade edge angle obtained by the image processing and the characteristic peculiar to the tool obtained from the tool information, the precision is high and the reliability is high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明による工具刃先認識方法の実施に使用
される工具撮影装置の概要図である。
FIG. 1 is a schematic view of a tool photographing device used for carrying out a tool edge recognition method according to the present invention.

【図2】この発明による工具刃先位置認識方法の実施に
使用される工具刃先位置自動認識装置の一つの実施の形
態を示すブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of an automatic tool edge position recognizing device used for implementing the tool edge position recognizing method according to the present invention.

【図3】フライス工具正面の多値画像データによるモニ
タ表示例を示す写真である。
FIG. 3 is a photograph showing an example of a monitor display by multi-valued image data on the front of the milling tool.

【図4】フライス工具正面の2値画像データによるモニ
タ表示例を示す写真である。
FIG. 4 is a photograph showing an example of a monitor display by binary image data on the front of the milling tool.

【図5】極座標系に走査して頻度分布を求める方法の概
念を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the concept of a method of obtaining a frequency distribution by scanning in a polar coordinate system.

【図6】フライス工具における切れ刃部の頻度分布グラ
フである。
FIG. 6 is a frequency distribution graph of cutting edges in a milling tool.

【図7】ドリル工具正面の多値画像データによるモニタ
表示例を示す写真である。
FIG. 7 is a photograph showing a monitor display example based on multi-valued image data of the front surface of a drill tool.

【図8】ドリル工具正面の2値画像データによるモニタ
表示例を示す写真である。
FIG. 8 is a photograph showing a monitor display example based on binary image data of the front surface of a drill tool.

【図9】ドリル工具における切れ刃部の頻度分布グラフ
である。
FIG. 9 is a frequency distribution graph of cutting edges in a drill tool.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 工具ホルダ設置治具 3 工具ホルダ 5 工具全体撮像用のITVカメラ 7 接写ITVカメラ 11 A/D変換器 13 2値化処理部 15 頻度分布データ生成部 17 工具情報データベース 19 切れ刃部配置角度演算部 21 工具刃先位置演算部 1 Tool holder installation jig 3 Tool holder 5 ITV camera for whole tool imaging 7 Close-up ITV camera 11 A / D converter 13 Binarization processing unit 15 Frequency distribution data generation unit 17 Tool information database 19 Cutting edge part placement angle calculation 21 Tool edge position calculator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮像手段によって工具を正面より撮像
し、この撮像により得られる工具正面の画像データより
切れ刃部と他の部分とを差別する2値画像データを求
め、この2値画像データにおいて工具中心に該当する画
素を原点とする極座標系を設定し、所定角度毎に半径方
向の画素を走査して切れ刃部を示す濃度値の画素数を所
定角度毎にカウントし、この切れ刃部画素の工具中心角
度対応の頻度分布データより工具中心周りの切れ刃部の
配置角度を求め、この角度データと工具径データより工
具刃先位置を特定することを特徴とする画像処理による
工具刃先位置の自動認識方法。
1. A tool is imaged from the front by an imaging means, binary image data for discriminating a cutting edge portion from other parts is obtained from image data of the tool front obtained by this imaging, and in this binary image data Set a polar coordinate system with the pixel corresponding to the tool center as the origin, scan the pixels in the radial direction at every predetermined angle, and count the number of density value pixels indicating the cutting edge at each predetermined angle. The placement angle of the cutting edge around the tool center is obtained from the frequency distribution data corresponding to the tool center angle of pixels, and the tool edge position is specified from this angle data and the tool diameter data. Automatic recognition method.
【請求項2】 工具の回転方向に関するデータを予め工
具情報データベースに格納しておき、この工具回転方向
データに基き前記頻度分布データにおいて切れ刃部画素
の頻度数が急激に増加する角度あるいは急激に減少する
角度の何れか一方を選択し、切れ刃部の配置角度を求め
ることを特徴とする請求項1に記載の工具刃先位置の自
動認識方法。
2. Data relating to the rotational direction of a tool is stored in advance in a tool information database, and based on this tool rotational direction data, the angle at which the frequency of cutting edge pixel pixels sharply increases or abruptly increases in the frequency distribution data. The tool edge position automatic recognition method according to claim 1, wherein any one of the decreasing angles is selected and the arrangement angle of the cutting edge portion is obtained.
【請求項3】 工具径データを予め工具情報データベー
スに格納しておき、当該工具情報データベースより工具
径データを取得することを特徴とする請求項1または2
に記載の工具刃先位置の自動認識方法。
3. The tool diameter data is stored in advance in the tool information database, and the tool diameter data is acquired from the tool information database.
A method for automatically recognizing the tool edge position described in.
【請求項4】 撮像手段の中心光軸と工具の回転中心と
が一致するように撮像手段の配置位置と工具の撮像位置
とを定めておき、この位置関係より工具中心に該当する
画素を特定することを特徴とする請求項1〜3の何れか
に記載の工具刃先位置の自動認識方法。
4. The arrangement position of the image pickup means and the image pickup position of the tool are set so that the central optical axis of the image pickup means and the rotation center of the tool coincide with each other, and the pixel corresponding to the tool center is specified from this positional relationship. The automatic recognition method of the tool edge position according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
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