干渉確認装置
【課題】切削液を用いた加工時においても移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる干渉確認装置を提供する。
【解決手段】干渉確認装置１は、移動体と構造体とを備える工作機械３０に設けられており、移動体に配設された発光体と、移動体及び構造体の画像を生成する第１画像生成処理と、移動体の移動領域内の画像を生成する第２画像生成処理とを行う画像生成装置１１と、第１画像生成処理で生成された画像を基に、移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、構造体の輪郭形状と位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定処理部１５と、第２画像生成処理で生成された画像と、輪郭形状データ設定処理部１５によって設定された輪郭形状データとを基に移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する干渉確認処理部１９とを備える。
【解決手段】干渉確認装置１は、移動体と構造体とを備える工作機械３０に設けられており、移動体に配設された発光体と、移動体及び構造体の画像を生成する第１画像生成処理と、移動体の移動領域内の画像を生成する第２画像生成処理とを行う画像生成装置１１と、第１画像生成処理で生成された画像を基に、移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、構造体の輪郭形状と位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定処理部１５と、第２画像生成処理で生成された画像と、輪郭形状データ設定処理部１５によって設定された輪郭形状データとを基に移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する干渉確認処理部１９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体と、この移動体の移動領域内に配置された構造体とを備える工作機械において、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する干渉確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の分野では、従来から、例えば、刃物台に保持された工具と主軸のチャックに把持されたワークとの干渉、刃物台とワークとの干渉、工具とチャックとの干渉、刃物台とチャックとの干渉などを防止する各種の方法や装置が提案されており、このようなものの一つに、特開２００６−１０２９２３号公報に開示された衝突防止方法がある。
【０００３】
この衝突防止方法は、主軸と、主軸先端に装着され、ワークを把持するチャックと、所定の送り方向に移動自在に配設され、工具を保持する刃物台と、刃物台を前記送り方向に移動させる送り機構部と、送り機構部の作動を制御するＮＣ装置などを備えた旋盤において、チャック，ワーク，刃物台及び工具を撮像カメラにより撮像して２次元画像を取得し、取得した２次元画像を基にチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置を認識して、これらチャック，ワーク，刃物台及び工具間の衝突を防止するというものである。
【０００４】
具体的には、撮像カメラにより取得した２次元画像からチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置関係を検出して、刃物台及び工具が、予め設定した、チャック及びワークの干渉領域内にあるかどうか、又はチャック及びワークが、予め設定した、刃物台及び工具の干渉領域内にあるかどうかを確認し、予め設定した干渉領域内にあった場合には送り機構部の作動を停止させる。
【０００５】
尚、このような衝突防止処理は、ＮＣ装置とは別体に設けられる衝突防止装置によって行われ、干渉領域内にあることが確認されると、アラーム信号が当該衝突防止装置からＮＣ装置に送信される。或いは、撮像カメラにより取得した２次元画像がＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に送信されて、ＮＣ装置内の衝突防止装置より行われる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０２９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の衝突防止方法では、以下に説明するような問題点があった。即ち、加工の際には、切りくずの除去や冷却などを目的として切削液を工具とワークの接触部に供給することが多いが、このような場合には、撮像カメラにより取得した２次元画像に切削液が写り込んでチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置を正確に検出することができないため、前記衝突防止方法をそのまま適用することはできない。
【０００８】
また、ＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に衝突防止処理を実行させると、この衝突防止処理がＮＣ装置の演算能力に大きく左右され、高精度且つ高速に実施することが困難になるという問題や、撮像カメラにより取得した２次元画像をＮＣ装置側に送信するためなどに当該ＮＣ装置に外部機器との間でデータの送受信を行う機能を付加しなければならず、ＮＣ装置が高価となり、工作機械のコストが上昇するという問題を生じる。尚、このような問題は、ＮＣ装置とは別体の衝突防止装置がＮＣ装置から干渉確認用の情報（例えば位置情報など）を得て衝突防止処理を行う場合も同様に発生し、更に、この場合には、ＮＣ装置の製造メーカによってＮＣ装置で扱われるデータの種類やデータ構成などが異なるために製造メーカ毎に衝突防止装置の仕様を変更しなければならず、衝突防止装置の開発期間や開発コストなどの面で負担が増大するという問題も生じる。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、切削液を用いた加工時においても精度良く移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる干渉確認装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、
予め設定された方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された少なくとも１つの撮像部を備える画像生成手段であって、前記撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを有する画像生成手段と、
前記移動体の、前記撮像部により撮像可能な部分に配設された少なくとも１つの発光体と、
前記第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、前記移動体の輪郭形状及び前記発光体の発光点並びに前記構造体の輪郭形状を抽出するとともに前記構造体の位置を認識し、前記抽出した移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、前記抽出した構造体の輪郭形状と前記認識した構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定手段と、
前記輪郭形状データ設定手段によって設定された前記移動体及び構造体の輪郭形状データを記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
前記第２画像生成部によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから前記発光体の発光点を抽出してその位置を認識した後、認識した発光点の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認して、干渉すると判断した場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉確認手段とを備えてなることを特徴とする干渉確認装置に係る。
【００１１】
この発明によれば、まず、画像生成手段の第１画像生成部によって、撮像部により移動体及び構造体が撮像されて２次元画像データが生成される。ついで、輪郭形状データ設定手段により、第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、移動体の輪郭形状及び発光体の発光点並びに構造体の輪郭形状が抽出されるとともに構造体の位置が認識され、抽出された移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、抽出された構造体の輪郭形状と認識された構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとが設定されて輪郭形状データ記憶手段に格納される。
【００１２】
尚、移動体や構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、生成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して移動体や構造体に相当する画像をそれぞれ抽出し、抽出した２値化画像を基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、生成された２次元画像データから移動体や構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。また、発光体の発光点の抽出は、例えば、生成された２次元画像データから最も濃淡レベル値の低い部分（点）を抽出することで行うことができる。
【００１３】
この後、制御装置により駆動機構部が制御されて移動体が発光体とともに所定方向に移動せしめられると、画像生成手段の第２画像生成部によって、撮像部により移動体の移動領域内が一定時間間隔で撮像されて２次元画像データが生成され、画像データ記憶手段に格納される。
【００１４】
この後、干渉確認手段により、画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから発光体の発光点が抽出されてその位置が認識された後、認識された発光点の位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、移動体と構造体とが相互に干渉するか否かが確認される。
【００１５】
移動体及び構造体が干渉するか否かは、例えば、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近しているか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合や、接近している場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。尚、このとき、移動体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる発光点を基準にして前記認識した発光点の位置に配置され、構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる構造体の位置に配置される。
【００１６】
そして、干渉すると判断されると、アラーム信号が干渉確認手段から制御装置に送信され、送信されたアラーム信号が制御装置によって受信されると、当該制御装置により駆動機構部の作動が停止せしめられて移動体が停止する。尚、この干渉確認処理は、撮像部の撮像間隔と同じ周期で実行される。
【００１７】
このように、本発明に係る干渉確認装置によれば、画像生成手段によって生成された２次元画像データから移動体に設けた発光体の発光点の位置を認識して移動体の位置を特定しているので、切削液を用いて加工を行っている場合であっても移動体の位置を正確に検出し、高精度な干渉確認処理を実施することができる。
【００１８】
また、制御装置から干渉確認用の情報を一切得ることなく干渉確認処理を行っているので、当該干渉確認装置を制御装置から分離，独立した構成とすることができ、制御装置の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉確認処理を実施することができる。また、制御装置を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置と当該干渉確認装置との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置を安価にして工作機械のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置にも同じ干渉確認装置を適用することができるので、当該干渉確認装置の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。
【００１９】
尚、前記移動体が所定の回転中心軸回りに回転するような場合、１つの発光体では移動体の回転角度位置を特定することができないが、複数（例えば、２つや３つ）の発光体を設ければ、各発光体の発光点の位置関係から、回転角度位置を含めた移動体の位置を特定することが可能となる。したがって、姿勢を変えるような移動体であっても効果的に干渉確認を行うことができる。このとき、発光体は、例えば、間隔を変えて一列に設けたり、三角形の頂部となる位置に設けることができる。また、発光体の発光色は必ずしも同じである必要はなく、発光色を変えて少なくとも２つ発光体を設けるようにしても同様の効果を得ることができる。また、発光色が同じで光強度（明暗）が異なるものを少なくとも２つ設けるようにしても良い。また、移動体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる各発光点と認識した各発光点の位置とがそれぞれ対応するように配置される。
【００２０】
また、前記干渉確認手段は、前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから前記発光体の発光点をそれぞれ抽出してこれらの位置を認識する第１処理部と、前記第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基にこの発光点の移動方向及び移動速度を算出する第２処理部と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における前記発光点の位置を推定する第３処理部と、前記第３処理部により推定された発光点の位置と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記発光点が前記現在位置から推定位置に移動するように前記移動体の輪郭形状を移動させて前記移動体及び構造体が干渉するか否かを確認する第４処理部とから構成されていても良い。
【００２１】
このようにすれば、まず、第１処理部によって、画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから発光体の発光点がそれぞれ抽出されてこれらの位置が認識され、ついで、第２処理部によって、第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、撮像部の撮像間隔とを基に発光点の移動方向及び移動速度が算出され、次に、第３処理部によって、第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における発光点の位置が推定される。
【００２２】
発光点の位置を推定するに当たっては、例えば、算出した移動方向に算出した移動速度で移動した場合の位置を推定するようにしても、算出した移動速度から加速又は減速しつつ算出した移動方向に移動した場合の位置を推定するようにしても良い。また、予め設定された時間経過後における発光点の位置に代え、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置よりも発光点移動方向において現在位置から離れた位置を移動体の停止までに発光点が到達する位置として推定するようにしても良い。尚、このような到達位置は、例えば、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置に一定値を付加したり、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。
【００２３】
この後、第４処理部によって、第３処理部により推定された発光点の位置と、第１処理部により認識された発光点の現在位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、発光点が現在位置から推定位置に移動するように移動体の輪郭形状を移動させて移動体及び構造体が干渉するか否かが確認される。
【００２４】
移動体と構造体とが干渉するか否かは、例えば、発光点が現在位置にあるときと推定位置にあるときの移動体の輪郭形状を結んで形成される領域と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、発光点が現在位置から推定位置まで移動するように移動体の輪郭形状を段階的に移動させ、その各段階において、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。
【００２５】
このように、発光点の移動速度などを基に設定した推定位置と移動体及び構造体の輪郭形状データとを用いて干渉確認処理を行えば、干渉領域が移動体（発光点）の移動速度に関係なく一律に設定され、移動体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動体を構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。
【００２６】
また、前記干渉確認手段の第３処理部は、前記到達位置を推定するに当たり、前記発光点を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記発光点を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記発光点が停止する位置を算出し、前記到達位置を推定するように構成されていても良い。
【００２７】
このようにすれば、移動体（発光点）の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して移動体が停止したときの発光点の到達位置を推定しており、移動体が最大加速度で加速中であったとしても確実に構造体との干渉を防止することができる。
【００２８】
尚、前記移動体及び構造体としては、例えば、工作機械が旋盤である場合には、ベッド、ベッド上に配設された主軸台、主軸台によって回転自在に支持された主軸、主軸に取り付けられ、ワークを把持するチャック、ワーク、ベッド上に移動可能に配設されたサドル、サドル上に配設され、工具を保持する刃物台、工具、ベッド上に移動可能に配設された心押台、心押台に保持された心押軸などが該当し、工作機械がマシニングセンタである場合には、ベッド、ベッド上に配設されたコラム、コラムに移動可能に支持された主軸頭、主軸頭によって回転自在に支持され、工具を保持する主軸、工具、ベッド上に移動可能に配設され、ワークを保持するテーブル、ワークなどが該当する。また、更に、工作機械には、一般的に、切りくずや切削液などの侵入を防止すべく、カバー体が適宜設けられるため、このようなカバー体を含めるようにしても良い。
【００２９】
また、前記発光体としては、例えば、発光ダイオードやレーザ発振器などを挙げることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る干渉確認装置によれば、切削液を用いた加工時においても精度良く移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図であり、図２は、本実施形態に係る干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図であり、図３は、図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本例の干渉確認装置１は、画像生成装置１１，第１画像データ記憶部１２，第２画像データ記憶部１３，工具データ記憶部１４，輪郭形状データ設定処理部１５，輪郭形状データ記憶部１６，画像合成処理部１７，合成画像データ記憶部１８，干渉確認処理部１９，表示制御部２０及び発光体２１などから構成され、例えば、図２及び図３に示したＮＣ旋盤３０に設けられる。
【００３３】
まず、前記ＮＣ旋盤３０について説明する。このＮＣ旋盤３０は、図１乃至図３に示すように、ベッド３１と、ベッド３１上に配設された主軸台（図示せず）と、水平な軸線中心に（Ｚ軸回りに）回転自在に主軸台（図示せず）によって支持された主軸３２と、主軸３２に取り付けられたチャック３３と、Ｚ軸方向に移動可能にベッド３１上に配設されたサドル３４と、Ｚ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能にサドル３４上に配設された刃物台３５と、サドル３４をＺ軸方向に移動させる第１送り機構部３６と、刃物台３５をＸ軸方向に移動させる第２送り機構部３７と、主軸３２を軸線中心に回転させる主軸モータ３８と、各送り機構部３６，３７及び主軸モータ３８の作動を制御する制御装置３９と、制御装置３９に接続した操作盤４３と、切削液を供給する切削液供給装置４７などを備える。尚、ＮＣ旋盤３０には、カバー体４６に囲まれた、加工の行われる加工領域Ｋが形成されており、主軸３２の先端部，チャック３３，サドル３４及び刃物台３５がこの加工領域Ｋ内に配置されている。
【００３４】
前記チャック３３は、チャック本体３３ａと、ワークＷを把持する複数の把持爪３３ｂとからなる。前記刃物台３５は、サドル３４上に設けられる刃物台本体３５ａと、刃物台本体３５ａによって所定の割出角度位置に割出可能に支持され、外周面に工具Ｔを保持する多角柱状のタレット３５ｂとを備えており、工具Ｔは、バイトなどの旋削工具であって、工具本体Ｔａと、ワークＷを加工するための刃部（チップ）Ｔｂとから構成される。前記操作盤４３は、制御装置３９に対して各種信号を入力するための入力装置４４と、制御装置３９による制御状態などを画面表示するための画面表示装置４５などからなる。
【００３５】
前記制御装置３９は、プログラム記憶部４０，プログラム解析部４１，駆動制御部４２などからなり、切削液供給装置４７により切削液をワークＷと工具Ｔの接触部に供給しながら加工を行う。前記プログラム記憶部４０には、予め作成された加工プログラムが格納される。前記プログラム解析部４１は、プログラム記憶部４０に格納された加工プログラムを解析して、刃物台３５の移動位置や送り速度、主軸モータ３８の回転速度などに関する動作指令を抽出する。
【００３６】
前記駆動制御部４２は、プログラム解析部４１によって抽出された動作指令や、オペレータによって入力装置４４から入力された操作信号を基に、刃物台３５の移動や主軸３２の回転、タレット３５ｂの割出角度位置、切削液供給装置４７の作動などを制御する。また、駆動制御部４２は、干渉確認処理部１９から送信されたアラーム信号を受信すると、各送り機構部３６，３７、主軸モータ３８及び切削液供給装置４７の作動を停止させる。
【００３７】
次に、前記干渉確認装置１について説明する。上述したように、この干渉確認装置１は、画像生成装置１１，第１画像データ記憶部１２，第２画像データ記憶部１３，工具データ記憶部１４，輪郭形状データ設定処理部１５，輪郭形状データ記憶部１６，画像合成処理部１７，合成画像データ記憶部１８，干渉確認処理部１９，表示制御部２０及び発光体２１などを備える。尚、本例では、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体（以下、「静止構造体」という）と、刃物台３５及び工具Ｔからなる構造体（以下、「移動構造体」という）とが相互に干渉するか否かを確認するものとして説明する。
【００３８】
前記発光体２１は、例えば、発光ダイオードやレーザ発振器などから構成され、前記刃物台３５のタレット３５ｂの外周面に取り付けられる。尚、このタレット３５ｂの外周面には、特に図示しないが、複数の発光体２１が周方向等間隔で設けられており、図２及び図３に示すように、タレット３５ｂの上部に位置する発光体２１のみが点灯するようになっている。この発光体２１の点灯制御は、タレット３５ｂの割出角度位置に係る信号を当該干渉確認装置１が制御装置３９から受信して割出角度位置に対応した発光体２１を点灯させても、制御装置３９側でタレット３５ｂの割出角度位置に対応した発光体２１を点灯させても良い。また、発光体２１の発光色は、後述するＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって撮像可能であれば、特に限定されるものではない。
【００３９】
前記画像生成装置１１は、加工領域Ｋの上方のカバー体４６に配設された複数のＣＣＤカメラ（第１ＣＣＤカメラ１１ａ，第２ＣＣＤカメラ１１ｂ…第１５ＣＣＤカメラ１１ｏ）を備え、これらのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷ並びに刃物台３５及び工具Ｔを撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを前記第１画像データ記憶部１２に格納する第１画像生成処理（特許請求の範囲に言う第１画像生成部に対応した処理）と、加工領域Ｋ内を一定時間間隔（例えば、１ミリ秒）で撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを前記第２画像データ記憶部１３に格納する第２画像生成処理（特許請求の範囲に言う第２画像生成部に対応した処理）とを行う。尚、第１画像生成処理は加工開始前に行われ、第２画像生成処理は加工中に行われる。
【００４０】
前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、これらの光軸が互いに平行且つＸ軸及びＺ軸の双方と直交するように下向きに設けられて前記加工領域Ｋ内（刃物台３５の移動領域内）をそれぞれ異なる視点から撮像する。また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に列設されて格子状に配置されており、加工領域Ｋを各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏと同じ数（本例では１５個）の領域に分割して得られる１つの領域を１つのカメラがそれぞれ撮像するように構成されている（図６参照）。
【００４１】
また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して、前記光電変換素子の配列と同配列の２次元濃淡画像データとして出力する。そして、前記第１画像データ記憶部１２又は第２画像データ記憶部１３には、このようにして出力された２次元濃淡画像データ（２次元画像データ）がそれぞれ格納される。
【００４２】
前記第１画像生成処理では、例えば、第３ＣＣＤカメラ１１ｃ及び第６ＣＣＤカメラ１１ｆにより、チャック３３にワークＷが把持されている状態で主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷを撮像してこれらの２次元画像データを生成するとともに、第３ＣＣＤカメラ１１ｃにより、チャック３３にワークＷが把持されていない状態で主軸３２の先端部及びチャック３３を撮像してこれらの２次元画像データを生成する。また、例えば、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１１ＣＣＤカメラ１１ｋ，第１２ＣＣＤカメラ１１ｌ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎにより、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態で刃物台３５及び工具Ｔを撮像してこれらの２次元画像データを生成するとともに、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１１ＣＣＤカメラ１１ｋ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎにより、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態で刃物台３５を撮像してその２次元画像データを生成する。
【００４３】
尚、第３ＣＣＤカメラ１１ｃでは、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷの一部、或いは主軸３２の先端部及びチャック３３が撮像され、第６ＣＣＤカメラ１１ｆでは、ワークＷの一部が撮像される（図６参照）。また、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎでは、刃物台３５の一部が撮像され、第１１ＣＣＤカメラ１１ｋでは、刃物台３５の一部及び工具Ｔの一部、或いは刃物台３５の一部が撮像され、第１２ＣＣＤカメラ１１ｌでは、工具Ｔの一部が撮像される（図６参照）。
【００４４】
一方、前記第２画像生成処理では、すべてのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏにより加工領域Ｋ内を撮像してその２次元画像データを生成する（図６参照）。
【００４５】
前記工具データ記憶部１４には、前記刃物台３５に保持される可能性のある複数の工具Ｔについて、その工具輪郭形状と、この工具輪郭形状の内、どこが刃部（チップ）Ｔｂに対応している部分であるかを示す刃部データとが関連付けられて格納される。
【００４６】
前記輪郭形状データ設定処理部１５は、画像生成装置１１の第１画像生成処理により第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データを基に、静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ設定する。
【００４７】
静止構造体の輪郭形状データについては、まず、第１画像データ記憶部１２に格納された、チャック３３にワークＷが把持されている状態における主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷの２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから静止構造体の輪郭形状を抽出する（図４（ａ）参照）とともに、第１画像データ記憶部１２に格納された、チャック３３にワークＷが把持されていない状態における主軸３２の先端部及びチャック３３の２次元画像データから、主軸３２の先端部及びチャック３３からなる構造体の輪郭形状を抽出する（図４（ｂ）参照）。また、合わせて静止構造体の位置を認識する。
【００４８】
尚、静止構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、合成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して静止構造体に相当する画像を抽出し、抽出した２値化画像を基に静止構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、合成された２次元画像データから静止構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に静止構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。また、静止構造体の位置は、例えば、当該静止構造体の輪郭形状の基準点Ｐの座標値（例えばピクセル値））を認識した後、この静止構造体がどのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって撮像されたかを参照して、認識した基準点Ｐの座標値をすべてのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏからの２次元画像データを合成して得られる２次元合成画像データに対応した座標値に変換することで、加工領域Ｋ内における静止構造体の位置を認識することができる。
【００４９】
この後、抽出した２つの輪郭形状を比較して、例えば、これらの差分を求め、ワークＷに相当する輪郭形状を認識した後（図４（ｃ）参照）、認識したワークＷの輪郭形状と、抽出した静止構造体の輪郭形状と、認識した静止構造体の位置とを基に、当該静止構造体の輪郭形状及び位置と、この輪郭形状の内、どの部分がワークＷの輪郭形状に対応しているかを示すデータとを含む輪郭形状データを設定し（図４（ｄ）参照）、設定した輪郭形状データを前記輪郭形状データ記憶部１６に格納する。尚、図４（ｄ）では、ワークＷの輪郭形状が太線で示されている。
【００５０】
一方、移動構造体の輪郭形状データについては、まず、第１画像データ記憶部１２に格納された、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態における刃物台３５及び工具Ｔの２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから移動構造体の輪郭形状及び発光体２１の発光点を抽出する（図５（ａ）参照）とともに、第１画像データ記憶部１２に格納された、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態における刃物台３５の２次元画像データから刃物台３５の輪郭形状及び発光体２１の発光点を抽出する（図５（ｂ）参照）。尚、移動構造体の輪郭形状を抽出する手法は、静止構造体と同様の手法を採用することができる。
【００５１】
この後、抽出した２つの輪郭形状を比較して、例えば、これらの差分を求め、工具Ｔに相当する輪郭形状を認識する（図５（ｃ）参照）。次に、認識した工具Ｔの輪郭形状を基に、工具データ記憶部１４に格納されたデータを参照してこの工具Ｔの輪郭形状に対応する刃部データを認識する。ついで、認識した刃部データと、抽出した移動構造体の輪郭形状及び発光体２１の発光点とを基に、当該移動構造体の輪郭形状と、この輪郭形状の内、どの部分が刃部Ｔｂの輪郭形状に対応しているかを示すデータと、発光体２１の発光点とを含む、発光体２１の発光点を当該移動構造体の輪郭形状の基準点Ｑとした輪郭形状データを設定し（図５（ｄ）参照）、設定した輪郭形状データを前記輪郭形状データ記憶部１５に格納する。尚、図５（ｄ）では、刃部Ｔｂの輪郭形状が太線で示されている。
【００５２】
前記画像合成処理部１７は、図６及び図７に示すように、画像生成装置１１の第２画像生成処理により第２画像データ記憶部１３に格納された２次元画像データを前記一定時間毎に合成して１つの２次元合成画像データにし、これを前記合成画像データ記憶部１８に格納する。尚、図６では、移動構造体が移動する前の２次元画像を、図７では、移動構造体が移動した後の２次元画像をそれぞれ図示している。また、各２次元画像を１つの２次元画像に合成する手法は、特に限定されるものではなく、その一例としては、例えば、各２次元画像の特徴点を抽出し、抽出した特徴点を基に合成する手法が挙げられる。また、上記輪郭形状データ設定処理部１５が２次元画像を合成する手法についても、同様のものを採用することができる。
【００５３】
前記干渉確認処理部１９は、合成画像データ記憶部１８に格納された２次元合成画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものと、輪郭形状データ記憶部１６に格納された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データと、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔などを基に、図８及び図９に示すような一連の処理を行って静止構造体と移動構造体とが相互に干渉するか否かを確認する。
【００５４】
即ち、まず、合成画像データ記憶部１８から、２次元合成画像データであって最新のもの（例えば、図７に示すような２次元合成画像）及びこの一定時間前のもの（例えば、図６に示すような２次元合成画像）を読み出し（ステップＳ１）、輪郭形状データ記憶部１６から静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ読み出す（ステップＳ２）。
【００５５】
ついで、読み出した最新の２次元合成画像データ及びこの一定時間前の２次元合成画像データにおける発光体２１の発光点をそれぞれ抽出して各発光点の位置（座標値（例えばピクセル値））を認識した後（ステップＳ３）、認識した発光点の現在及び一定時間前の位置と、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔とを基に、発光点の移動方向及び移動速度を算出する（ステップＳ４）。
【００５６】
この後、発光点の現在位置，移動方向及び移動速度、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔を基に、発光点をこの現在位置及び移動速度からこの移動方向に移動構造体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔だけ時間が経過した後の発光点の移動速度及び移動位置を算出した後、発光点をこの算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に移動構造体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに発光点が停止する位置を算出し、このようにして、当該発光点の停止位置を移動構造体が停止するまでに当該発光点が到達する位置として推定する（ステップＳ５）。尚、加速時の最大加速度及び減速時の最大加速度は、ＮＣ旋盤３０に設定されている設定値が図示しない記憶部内に予め格納されるようになっており、干渉確認処理部１９は、この記憶部内の最大加速度を参照してステップＳ５の処理を行う。
【００５７】
次に、発光点の推定停止位置及び現在位置と、静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、発光点が現在位置から推定停止位置に移動するように移動構造体の輪郭形状を移動させる（ステップＳ６）。このとき、移動構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる発光点（基準点Ｑ）が前記認識した発光点の位置と対応するように配置され、静止構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる静止構造体の位置に配置される。
【００５８】
そして、この移動により移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するかどうかを判断する（ステップＳ７）。具体的には、例えば、発光点（基準点Ｑ）が現在位置にあるときと推定停止位置にあるときの移動構造体の輪郭形状を結んで形成される領域と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり（図１０（ａ），図１１（ａ）及び図１２（ａ）参照）、発光点（基準点Ｑ）が現在位置から推定停止位置まで移動するように移動構造体の輪郭形状を段階的に移動させ、その各段階において、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する（図１０（ｂ），図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）参照）。
【００５９】
ステップＳ７で接触又は重なり合う部分があると判断した場合（例えば、図１１や図１２のような場合）には、その接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものであるのかを判断する（ステップＳ８）。これは、静止構造体の輪郭形状データ及び移動構造体の輪郭形状データから判断することができる。一方、ステップＳ７で接触又は重なり合う部分がないと判断した場合（例えば、図１０のような場合）には、ステップＳ１２に進む。
【００６０】
ステップＳ８で接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものであると判断した場合（例えば、図１２のような場合）には、前記ステップＳ４で算出した発光体の移動速度が最大切削送り速度以下であるかどうかを判断する（ステップＳ９）。尚、最大切削送り速度は、ＮＣ旋盤３０に設定されている設定値が図示しない記憶部内に予め格納されるようになっており、干渉確認処理部１９は、この記憶部内の最大切削送り速度を参照してステップＳ９の処理を行う。
【００６１】
ステップＳ９で発光体の移動速度が最大切削送り速度以下であると判断した場合には、工具ＴによるワークＷの加工とみなしてワークＷの輪郭形状を更新し、更新したワークＷの輪郭形状を基に静止構造体の輪郭形状データを更新して前記輪郭形状データ記憶部１６に格納し（図１３参照）（ステップＳ１０）、ステップＳ１２に進む。尚、ワークＷの輪郭形状の更新は、例えば、発光体が現在位置にあるときと推定停止位置にあるときの移動構造体の輪郭形状を結んで形成される領域と静止構造体（ワークＷ）の輪郭形状との重複部分を削除することで行うことができる。また、ワークＷ（主軸３２）は回転しているが、これは、例えば、制御装置３９から主軸モータ３８に制御信号が出力されているかどうかを監視することで認識することができ、干渉確認処理部１９は、ワークＷが回転していることを認識した場合には、ワークＷの外周部両側に相当する輪郭部分を削除する。
【００６２】
一方、ステップＳ８で接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものでないと判断した場合（例えば、図１１のような場合）、及びステップＳ９で発光体の移動速度が最大切削送り速度よりも速いと判断した場合には、移動構造体と静止構造体とが干渉するとみなしてアラーム信号を駆動制御部４２及び前記表示制御部２０に送信して処理を終了する（ステップＳ１１）。
【００６３】
ステップＳ１２では、処理終了かどうかを確認し、終了でない場合には、一定時間（各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔と同じ時間）が経過したことを確認して上記ステップＳ１以降の処理を再び実行する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２で処理終了であると判断した場合には、上記一連の処理を終了する。
【００６４】
尚、上記各処理の内、ステップＳ１〜ステップＳ３が特許請求の範囲に言う第１処理部に対応した処理、ステップＳ４が特許請求の範囲に言う第２処理部に対応した処理、ステップＳ５が特許請求の範囲に言う第３処理部に対応した処理、ステップＳ６〜ステップＳ１１が特許請求の範囲に言う第４処理部に対応した処理である。
【００６５】
前記表示制御部２０は、干渉確認処理部１９から送信されたアラーム信号を受信すると、画面表示装置４５にアラーム表示を行う。
【００６６】
以上のように構成された本例の干渉確認装置１によれば、予め工具データ記憶部１４に、刃物台３５に保持される可能性のある複数の工具Ｔについて、工具輪郭形状と刃部データとが関連付けられて格納される。
【００６７】
また、画像生成装置１１の第１画像生成処理が行われ、チャック３３にワークＷが把持されている状態で主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷが撮像されて２次元画像データが生成されるとともに、チャック３３にワークＷが把持されていない状態で主軸３２の先端部及びチャック３３が撮像されて２次元画像データが生成される。また、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態で刃物台３５及び工具Ｔが撮像されて２次元画像データが生成されるとともに、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態で刃物台３５が撮像されて２次元画像データが生成される。そして、このようにして生成された各２次元画像データが第１画像データ記憶部１２に格納される。
【００６８】
そして、輪郭形状データ設定部１５により、第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データを基に、静止構造体の輪郭形状及び位置と、この輪郭形状の内、どの部分がワークＷの輪郭形状に対応しているかを示すデータとを含む輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶部１６に格納されるとともに、第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データと、工具データ記憶部１４に格納されたデータとを基に、移動構造体の輪郭形状と、この輪郭形状の内、どの部分が刃部Ｔｂの輪郭形状に対応しているかを示すデータと、発光体２１の発光点とを含む輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶部１６に格納される。
【００６９】
この後、制御装置３９（駆動制御部４２）により送り機構部３６，３７、主軸モータ３８、及び切削液供給装置４７が制御されてワークＷの加工が開始されると、移動構造体がＺ軸方向やＸ軸方向に移動するが、このとき、画像生成装置１１の第２画像生成処理が行われ、一定時間間隔で加工領域Ｋ内が撮像されて２次元画像データが生成され、第２画像データ記憶部１３に格納される。
【００７０】
画像生成装置１１の第２画像生成処理で生成され第２画像データ記憶部１３に格納された２次元画像データは、画像合成処理部１７により一定時間毎に合成されて１つの２次元合成画像データとされ、合成画像データ記憶部１８に格納される。
【００７１】
この後、干渉確認処理部１９により、合成画像データ記憶部１８に格納された２次元合成画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものと、輪郭形状データ記憶部１６に格納された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データと、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔などを基に静止構造体と移動構造体とが相互に干渉するか否かが確認される。このとき、切削液供給装置４７によって切削液が供給されているために移動構造体の鮮明な画像が得られなくても発光体２１の発光点から移動構造体の位置を正確に特定することができる。尚、この干渉確認処理は、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔と同じ周期で実行される。
【００７２】
そして、静止構造体及び移動構造体が干渉すると判断されると、アラーム信号が駆動制御部４２及び表示制御部２０に送信される。アラーム信号が駆動制御部４２によって受信されると、各送り機構部３６，３７、主軸モータ３８、及び切削液供給装置４７の作動が停止せしめられ、また、アラーム信号が表示制御部２０によって受信されると、アラーム表示が画面表示装置４５に表示される。
【００７３】
斯くして、本例の干渉確認装置１によれば、画像生成装置１１によって生成された２次元画像データから移動構造体（刃物台３５）に設けた発光体２１の発光点の位置を認識して移動構造体の位置を特定しているので、切削液を用いて加工を行っている場合であっても移動構造体の位置を正確に検出し、高精度な干渉確認処理を実施することができる。
【００７４】
また、制御装置３９から干渉確認用の情報を一切得ることなく干渉確認処理を行っているので、当該干渉確認装置１を制御装置３９から分離，独立した構成とすることができ、制御装置３９の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉確認処理を実施することができる。また、制御装置３９（駆動制御部４２）を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置３９と当該干渉確認装置１との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置３９を安価にしてＮＣ旋盤３０のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置３９の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置１の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置３９にも同じ干渉確認装置１を適用することができるので、当該干渉確認装置１の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。
【００７５】
また、発光点の移動速度などを基に設定した推定停止位置と移動構造体及び静止構造体の輪郭形状データとを用いて干渉確認処理を行っているので、干渉領域が移動構造体（発光点）の移動速度に関係なく一律に設定され、移動構造体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動構造体を静止構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。
【００７６】
また、移動構造体（発光点）の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して停止位置を推定しているので、移動構造体が最大加速度で加速中であったとしても確実に静止構造体との干渉を防止することができる。
【００７７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００７８】
上例では、静止構造体（主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体）と、移動構造体（刃物台３５及び工具Ｔからなる構造体）とが相互に干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、移動構造体とカバー体４６との間で干渉が生じるか否かを確認するようにしても良い。
【００７９】
また、発光点の推定位置は、必ずしも上述のようにして推定する必要はない。また、更に、この推定位置は、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置よりも発光点の移動方向において現在位置から離れた位置であれば良く、このような位置であれば、移動構造体が静止構造体と干渉する前に確実に移動構造体を停止させることができる。尚、このような推定位置は、例えば、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置に一定値を付加したり、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。
【００８０】
この他、発光点の停止位置に代えて、所定時間経過後における発光点の位置を推定しても良く、この場合、例えば、ステップＳ４で算出した移動方向に同じく算出した移動速度で発光点が移動した場合の位置を推定したり、ステップＳ４で算出した移動速度から加速又は減速しつつ同じく算出した移動方向に発光点が移動した場合の位置を推定する。
【００８１】
また、上例では、発光点の停止位置を推定し、推定した停止位置などを用いて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限られるものではなく、認識した発光点の現在位置と静止構造体の位置などを基に移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしても良い。この場合、例えば、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在する場合や、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近している場合に干渉すると判断する。
【００８２】
また、前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの配置位置は、加工領域Ｋ内の静止構造体及び移動構造体を撮像可能であれば特に限定されるものではない。例えば、特に図示はしないが、上記配置位置に代えて又は加えて、ＣＣＤカメラを静止構造体と対向するようにカバー体４６に配置し、この静止構造体を真正面から撮像するようにしても良い。この場合、発光体２１は、例えば、タレット３５ｂの、ＣＣＤカメラ側の端面に設ける必要がある。
【００８３】
また、画像生成装置１１に複数のＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏを設けたが、１つのＣＣＤカメラで加工領域Ｋの全体を撮像可能な場合には、１つのＣＣＤカメラのみを設けるようにしても良い。この場合、画像の合成処理を省くことができる。また、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの１つでは、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷや主軸３２の先端部及びチャック３３、並びに刃物台３５及び工具Ｔや刃物台３５を撮像することができないため、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏのいくつかを作動させてこれらを撮像し、得られた２次元画像を合成して輪郭形状を抽出するようにしたが、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの１つで、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷや主軸３２の先端部及びチャック３３、並びに刃物台３５及び工具Ｔや刃物台３５を撮像することができる場合には、例えば、これらに最も近い位置（真上）にあるＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによりこれらをそれぞれ撮像し、得られた２次元画像から輪郭形状などを抽出するようにしても良い。
【００８４】
また、例えば、図１４に示すように、移動構造体を構成する刃物台５０が所定の割出角度位置に割出可能に構成された工具主軸５１を備えているようなときには、干渉判定を行うに当たり、工具主軸５１の割出角度位置を特定する必要があるが、この場合、前記刃物台３５のように発光体２１（基準点Ｑ）を１つしか設けなかったのでは、割出角度位置を特定することができない。そこで、図示するように、３つの発光体５５，５６，５７を工具主軸５１の外周面に設けるようにすれば、この３つの発光体５５，５６，５７の発光点（基準点）の位置関係から工具主軸５１の割出角度位置を特定することができる。したがって、工具主軸５１の向きが変わるような刃物台５０であっても効果的に干渉確認を行うことができる。尚、図示例では、工具主軸５１は、工具本体Ｔａ及び刃部Ｔｂからなる、ドリルやエンドミルなどの回転工具Ｔを保持している。また、符号５２及び５３はサドルである。
【００８５】
前記各発光体５５，５６，５７は、例えば、図１４に示すように、三角形の頂部となる位置に設けたり、図１５に示すように、間隔を変えて一列に設けることができるが、これらに限定されるものではない。また、発光体５５，５６，５７は必ずしも３つ設ける必要はなく、発光色の異なるものや発光色が同じで光強度（明暗）が異なるものを２つ設けるようにしても良い。また、更に、工具主軸５１が０°〜１８０°の範囲内でしか回転しないような場合には、発光色が同じものを２つ設けても工具主軸５１の割出角度位置を特定することができる。尚、発光体５５，５６，５７の数は、前述した２つや３つに何ら限定されるものではない。
【００８６】
また、上例では、工作機械としてＮＣ旋盤３０を一例に挙げて説明したが、本例の干渉確認装置１は、マシニングセンタなど各種の工作機械に設けることが可能である。また、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏのレンズには、ワイパを設けて表面に付いた切削液を拭き取るようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図である。
【図３】図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図４】静止構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。
【図５】移動構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。
【図６】各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。
【図７】各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。
【図８】本実施形態の干渉確認処理部における一連の処理を示したフローチャートである。
【図９】本実施形態の干渉確認処理部における一連の処理を示したフローチャートである。
【図１０】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１１】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１２】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１３】更新後の静止構造体の輪郭形状データを説明するための説明図である。
【図１４】発光体の配置例を説明するための説明図である。
【図１５】発光体の配置例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 干渉確認装置
１１ 画像生成装置
１１ａ…１１ｏ ＣＣＤカメラ
１２ 第１画像データ記憶部
１３ 第２画像データ記憶部
１４ 工具データ記憶部
１５ 輪郭形状データ設定処理部
１６ 輪郭形状データ記憶部
１７ 画像合成処理部
１８ 合成画像データ記憶部
１９ 干渉確認処理部
２０ 表示制御部
２１ 発光体
３０ ＮＣ旋盤
３１ ベッド
３２ 主軸
３３ チャック
３４ サドル
３５ 刃物台
３６ 第１送り機構部
３７ 第２送り機構部
３８ 主軸モータ
３９ 制御装置
４２ 駆動制御部
Ｗ ワーク
Ｔ 工具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体と、この移動体の移動領域内に配置された構造体とを備える工作機械において、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する干渉確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の分野では、従来から、例えば、刃物台に保持された工具と主軸のチャックに把持されたワークとの干渉、刃物台とワークとの干渉、工具とチャックとの干渉、刃物台とチャックとの干渉などを防止する各種の方法や装置が提案されており、このようなものの一つに、特開２００６−１０２９２３号公報に開示された衝突防止方法がある。
【０００３】
この衝突防止方法は、主軸と、主軸先端に装着され、ワークを把持するチャックと、所定の送り方向に移動自在に配設され、工具を保持する刃物台と、刃物台を前記送り方向に移動させる送り機構部と、送り機構部の作動を制御するＮＣ装置などを備えた旋盤において、チャック，ワーク，刃物台及び工具を撮像カメラにより撮像して２次元画像を取得し、取得した２次元画像を基にチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置を認識して、これらチャック，ワーク，刃物台及び工具間の衝突を防止するというものである。
【０００４】
具体的には、撮像カメラにより取得した２次元画像からチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置関係を検出して、刃物台及び工具が、予め設定した、チャック及びワークの干渉領域内にあるかどうか、又はチャック及びワークが、予め設定した、刃物台及び工具の干渉領域内にあるかどうかを確認し、予め設定した干渉領域内にあった場合には送り機構部の作動を停止させる。
【０００５】
尚、このような衝突防止処理は、ＮＣ装置とは別体に設けられる衝突防止装置によって行われ、干渉領域内にあることが確認されると、アラーム信号が当該衝突防止装置からＮＣ装置に送信される。或いは、撮像カメラにより取得した２次元画像がＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に送信されて、ＮＣ装置内の衝突防止装置より行われる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０２９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の衝突防止方法では、以下に説明するような問題点があった。即ち、加工の際には、切りくずの除去や冷却などを目的として切削液を工具とワークの接触部に供給することが多いが、このような場合には、撮像カメラにより取得した２次元画像に切削液が写り込んでチャック，ワーク，刃物台及び工具の形状や位置を正確に検出することができないため、前記衝突防止方法をそのまま適用することはできない。
【０００８】
また、ＮＣ装置内に組み込まれた衝突防止装置に衝突防止処理を実行させると、この衝突防止処理がＮＣ装置の演算能力に大きく左右され、高精度且つ高速に実施することが困難になるという問題や、撮像カメラにより取得した２次元画像をＮＣ装置側に送信するためなどに当該ＮＣ装置に外部機器との間でデータの送受信を行う機能を付加しなければならず、ＮＣ装置が高価となり、工作機械のコストが上昇するという問題を生じる。尚、このような問題は、ＮＣ装置とは別体の衝突防止装置がＮＣ装置から干渉確認用の情報（例えば位置情報など）を得て衝突防止処理を行う場合も同様に発生し、更に、この場合には、ＮＣ装置の製造メーカによってＮＣ装置で扱われるデータの種類やデータ構成などが異なるために製造メーカ毎に衝突防止装置の仕様を変更しなければならず、衝突防止装置の開発期間や開発コストなどの面で負担が増大するという問題も生じる。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、切削液を用いた加工時においても精度良く移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる干渉確認装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、
予め設定された方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された少なくとも１つの撮像部を備える画像生成手段であって、前記撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを有する画像生成手段と、
前記移動体の、前記撮像部により撮像可能な部分に配設された少なくとも１つの発光体と、
前記第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、前記移動体の輪郭形状及び前記発光体の発光点並びに前記構造体の輪郭形状を抽出するとともに前記構造体の位置を認識し、前記抽出した移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、前記抽出した構造体の輪郭形状と前記認識した構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定手段と、
前記輪郭形状データ設定手段によって設定された前記移動体及び構造体の輪郭形状データを記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
前記第２画像生成部によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから前記発光体の発光点を抽出してその位置を認識した後、認識した発光点の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認して、干渉すると判断した場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉確認手段とを備えてなることを特徴とする干渉確認装置に係る。
【００１１】
この発明によれば、まず、画像生成手段の第１画像生成部によって、撮像部により移動体及び構造体が撮像されて２次元画像データが生成される。ついで、輪郭形状データ設定手段により、第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、移動体の輪郭形状及び発光体の発光点並びに構造体の輪郭形状が抽出されるとともに構造体の位置が認識され、抽出された移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、抽出された構造体の輪郭形状と認識された構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとが設定されて輪郭形状データ記憶手段に格納される。
【００１２】
尚、移動体や構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、生成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して移動体や構造体に相当する画像をそれぞれ抽出し、抽出した２値化画像を基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、生成された２次元画像データから移動体や構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に移動体や構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。また、発光体の発光点の抽出は、例えば、生成された２次元画像データから最も濃淡レベル値の低い部分（点）を抽出することで行うことができる。
【００１３】
この後、制御装置により駆動機構部が制御されて移動体が発光体とともに所定方向に移動せしめられると、画像生成手段の第２画像生成部によって、撮像部により移動体の移動領域内が一定時間間隔で撮像されて２次元画像データが生成され、画像データ記憶手段に格納される。
【００１４】
この後、干渉確認手段により、画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから発光体の発光点が抽出されてその位置が認識された後、認識された発光点の位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、移動体と構造体とが相互に干渉するか否かが確認される。
【００１５】
移動体及び構造体が干渉するか否かは、例えば、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近しているか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合や、接近している場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。尚、このとき、移動体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる発光点を基準にして前記認識した発光点の位置に配置され、構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる構造体の位置に配置される。
【００１６】
そして、干渉すると判断されると、アラーム信号が干渉確認手段から制御装置に送信され、送信されたアラーム信号が制御装置によって受信されると、当該制御装置により駆動機構部の作動が停止せしめられて移動体が停止する。尚、この干渉確認処理は、撮像部の撮像間隔と同じ周期で実行される。
【００１７】
このように、本発明に係る干渉確認装置によれば、画像生成手段によって生成された２次元画像データから移動体に設けた発光体の発光点の位置を認識して移動体の位置を特定しているので、切削液を用いて加工を行っている場合であっても移動体の位置を正確に検出し、高精度な干渉確認処理を実施することができる。
【００１８】
また、制御装置から干渉確認用の情報を一切得ることなく干渉確認処理を行っているので、当該干渉確認装置を制御装置から分離，独立した構成とすることができ、制御装置の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉確認処理を実施することができる。また、制御装置を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置と当該干渉確認装置との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置を安価にして工作機械のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置にも同じ干渉確認装置を適用することができるので、当該干渉確認装置の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。
【００１９】
尚、前記移動体が所定の回転中心軸回りに回転するような場合、１つの発光体では移動体の回転角度位置を特定することができないが、複数（例えば、２つや３つ）の発光体を設ければ、各発光体の発光点の位置関係から、回転角度位置を含めた移動体の位置を特定することが可能となる。したがって、姿勢を変えるような移動体であっても効果的に干渉確認を行うことができる。このとき、発光体は、例えば、間隔を変えて一列に設けたり、三角形の頂部となる位置に設けることができる。また、発光体の発光色は必ずしも同じである必要はなく、発光色を変えて少なくとも２つ発光体を設けるようにしても同様の効果を得ることができる。また、発光色が同じで光強度（明暗）が異なるものを少なくとも２つ設けるようにしても良い。また、移動体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる各発光点と認識した各発光点の位置とがそれぞれ対応するように配置される。
【００２０】
また、前記干渉確認手段は、前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから前記発光体の発光点をそれぞれ抽出してこれらの位置を認識する第１処理部と、前記第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基にこの発光点の移動方向及び移動速度を算出する第２処理部と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における前記発光点の位置を推定する第３処理部と、前記第３処理部により推定された発光点の位置と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記発光点が前記現在位置から推定位置に移動するように前記移動体の輪郭形状を移動させて前記移動体及び構造体が干渉するか否かを確認する第４処理部とから構成されていても良い。
【００２１】
このようにすれば、まず、第１処理部によって、画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから発光体の発光点がそれぞれ抽出されてこれらの位置が認識され、ついで、第２処理部によって、第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、撮像部の撮像間隔とを基に発光点の移動方向及び移動速度が算出され、次に、第３処理部によって、第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における発光点の位置が推定される。
【００２２】
発光点の位置を推定するに当たっては、例えば、算出した移動方向に算出した移動速度で移動した場合の位置を推定するようにしても、算出した移動速度から加速又は減速しつつ算出した移動方向に移動した場合の位置を推定するようにしても良い。また、予め設定された時間経過後における発光点の位置に代え、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置よりも発光点移動方向において現在位置から離れた位置を移動体の停止までに発光点が到達する位置として推定するようにしても良い。尚、このような到達位置は、例えば、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置に一定値を付加したり、制御装置が直ちに移動体の停止処理を行って移動体が停止したときの発光点の位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。
【００２３】
この後、第４処理部によって、第３処理部により推定された発光点の位置と、第１処理部により認識された発光点の現在位置と、輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、発光点が現在位置から推定位置に移動するように移動体の輪郭形状を移動させて移動体及び構造体が干渉するか否かが確認される。
【００２４】
移動体と構造体とが干渉するか否かは、例えば、発光点が現在位置にあるときと推定位置にあるときの移動体の輪郭形状を結んで形成される領域と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり、発光点が現在位置から推定位置まで移動するように移動体の輪郭形状を段階的に移動させ、その各段階において、移動体の輪郭形状と構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する。接触又は重なり合う部分があった場合には移動体と構造体が干渉すると判断される。
【００２５】
このように、発光点の移動速度などを基に設定した推定位置と移動体及び構造体の輪郭形状データとを用いて干渉確認処理を行えば、干渉領域が移動体（発光点）の移動速度に関係なく一律に設定され、移動体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動体を構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。
【００２６】
また、前記干渉確認手段の第３処理部は、前記到達位置を推定するに当たり、前記発光点を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記発光点を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記発光点が停止する位置を算出し、前記到達位置を推定するように構成されていても良い。
【００２７】
このようにすれば、移動体（発光点）の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して移動体が停止したときの発光点の到達位置を推定しており、移動体が最大加速度で加速中であったとしても確実に構造体との干渉を防止することができる。
【００２８】
尚、前記移動体及び構造体としては、例えば、工作機械が旋盤である場合には、ベッド、ベッド上に配設された主軸台、主軸台によって回転自在に支持された主軸、主軸に取り付けられ、ワークを把持するチャック、ワーク、ベッド上に移動可能に配設されたサドル、サドル上に配設され、工具を保持する刃物台、工具、ベッド上に移動可能に配設された心押台、心押台に保持された心押軸などが該当し、工作機械がマシニングセンタである場合には、ベッド、ベッド上に配設されたコラム、コラムに移動可能に支持された主軸頭、主軸頭によって回転自在に支持され、工具を保持する主軸、工具、ベッド上に移動可能に配設され、ワークを保持するテーブル、ワークなどが該当する。また、更に、工作機械には、一般的に、切りくずや切削液などの侵入を防止すべく、カバー体が適宜設けられるため、このようなカバー体を含めるようにしても良い。
【００２９】
また、前記発光体としては、例えば、発光ダイオードやレーザ発振器などを挙げることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る干渉確認装置によれば、切削液を用いた加工時においても精度良く移動体と構造体との間の干渉を防止することができ、しかも、制御装置から独立して構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図であり、図２は、本実施形態に係る干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図であり、図３は、図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本例の干渉確認装置１は、画像生成装置１１，第１画像データ記憶部１２，第２画像データ記憶部１３，工具データ記憶部１４，輪郭形状データ設定処理部１５，輪郭形状データ記憶部１６，画像合成処理部１７，合成画像データ記憶部１８，干渉確認処理部１９，表示制御部２０及び発光体２１などから構成され、例えば、図２及び図３に示したＮＣ旋盤３０に設けられる。
【００３３】
まず、前記ＮＣ旋盤３０について説明する。このＮＣ旋盤３０は、図１乃至図３に示すように、ベッド３１と、ベッド３１上に配設された主軸台（図示せず）と、水平な軸線中心に（Ｚ軸回りに）回転自在に主軸台（図示せず）によって支持された主軸３２と、主軸３２に取り付けられたチャック３３と、Ｚ軸方向に移動可能にベッド３１上に配設されたサドル３４と、Ｚ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能にサドル３４上に配設された刃物台３５と、サドル３４をＺ軸方向に移動させる第１送り機構部３６と、刃物台３５をＸ軸方向に移動させる第２送り機構部３７と、主軸３２を軸線中心に回転させる主軸モータ３８と、各送り機構部３６，３７及び主軸モータ３８の作動を制御する制御装置３９と、制御装置３９に接続した操作盤４３と、切削液を供給する切削液供給装置４７などを備える。尚、ＮＣ旋盤３０には、カバー体４６に囲まれた、加工の行われる加工領域Ｋが形成されており、主軸３２の先端部，チャック３３，サドル３４及び刃物台３５がこの加工領域Ｋ内に配置されている。
【００３４】
前記チャック３３は、チャック本体３３ａと、ワークＷを把持する複数の把持爪３３ｂとからなる。前記刃物台３５は、サドル３４上に設けられる刃物台本体３５ａと、刃物台本体３５ａによって所定の割出角度位置に割出可能に支持され、外周面に工具Ｔを保持する多角柱状のタレット３５ｂとを備えており、工具Ｔは、バイトなどの旋削工具であって、工具本体Ｔａと、ワークＷを加工するための刃部（チップ）Ｔｂとから構成される。前記操作盤４３は、制御装置３９に対して各種信号を入力するための入力装置４４と、制御装置３９による制御状態などを画面表示するための画面表示装置４５などからなる。
【００３５】
前記制御装置３９は、プログラム記憶部４０，プログラム解析部４１，駆動制御部４２などからなり、切削液供給装置４７により切削液をワークＷと工具Ｔの接触部に供給しながら加工を行う。前記プログラム記憶部４０には、予め作成された加工プログラムが格納される。前記プログラム解析部４１は、プログラム記憶部４０に格納された加工プログラムを解析して、刃物台３５の移動位置や送り速度、主軸モータ３８の回転速度などに関する動作指令を抽出する。
【００３６】
前記駆動制御部４２は、プログラム解析部４１によって抽出された動作指令や、オペレータによって入力装置４４から入力された操作信号を基に、刃物台３５の移動や主軸３２の回転、タレット３５ｂの割出角度位置、切削液供給装置４７の作動などを制御する。また、駆動制御部４２は、干渉確認処理部１９から送信されたアラーム信号を受信すると、各送り機構部３６，３７、主軸モータ３８及び切削液供給装置４７の作動を停止させる。
【００３７】
次に、前記干渉確認装置１について説明する。上述したように、この干渉確認装置１は、画像生成装置１１，第１画像データ記憶部１２，第２画像データ記憶部１３，工具データ記憶部１４，輪郭形状データ設定処理部１５，輪郭形状データ記憶部１６，画像合成処理部１７，合成画像データ記憶部１８，干渉確認処理部１９，表示制御部２０及び発光体２１などを備える。尚、本例では、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体（以下、「静止構造体」という）と、刃物台３５及び工具Ｔからなる構造体（以下、「移動構造体」という）とが相互に干渉するか否かを確認するものとして説明する。
【００３８】
前記発光体２１は、例えば、発光ダイオードやレーザ発振器などから構成され、前記刃物台３５のタレット３５ｂの外周面に取り付けられる。尚、このタレット３５ｂの外周面には、特に図示しないが、複数の発光体２１が周方向等間隔で設けられており、図２及び図３に示すように、タレット３５ｂの上部に位置する発光体２１のみが点灯するようになっている。この発光体２１の点灯制御は、タレット３５ｂの割出角度位置に係る信号を当該干渉確認装置１が制御装置３９から受信して割出角度位置に対応した発光体２１を点灯させても、制御装置３９側でタレット３５ｂの割出角度位置に対応した発光体２１を点灯させても良い。また、発光体２１の発光色は、後述するＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって撮像可能であれば、特に限定されるものではない。
【００３９】
前記画像生成装置１１は、加工領域Ｋの上方のカバー体４６に配設された複数のＣＣＤカメラ（第１ＣＣＤカメラ１１ａ，第２ＣＣＤカメラ１１ｂ…第１５ＣＣＤカメラ１１ｏ）を備え、これらのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷ並びに刃物台３５及び工具Ｔを撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを前記第１画像データ記憶部１２に格納する第１画像生成処理（特許請求の範囲に言う第１画像生成部に対応した処理）と、加工領域Ｋ内を一定時間間隔（例えば、１ミリ秒）で撮像して２次元画像データを生成し、生成した２次元画像データを前記第２画像データ記憶部１３に格納する第２画像生成処理（特許請求の範囲に言う第２画像生成部に対応した処理）とを行う。尚、第１画像生成処理は加工開始前に行われ、第２画像生成処理は加工中に行われる。
【００４０】
前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、これらの光軸が互いに平行且つＸ軸及びＺ軸の双方と直交するように下向きに設けられて前記加工領域Ｋ内（刃物台３５の移動領域内）をそれぞれ異なる視点から撮像する。また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に列設されて格子状に配置されており、加工領域Ｋを各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏと同じ数（本例では１５個）の領域に分割して得られる１つの領域を１つのカメラがそれぞれ撮像するように構成されている（図６参照）。
【００４１】
また、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏは、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して、前記光電変換素子の配列と同配列の２次元濃淡画像データとして出力する。そして、前記第１画像データ記憶部１２又は第２画像データ記憶部１３には、このようにして出力された２次元濃淡画像データ（２次元画像データ）がそれぞれ格納される。
【００４２】
前記第１画像生成処理では、例えば、第３ＣＣＤカメラ１１ｃ及び第６ＣＣＤカメラ１１ｆにより、チャック３３にワークＷが把持されている状態で主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷを撮像してこれらの２次元画像データを生成するとともに、第３ＣＣＤカメラ１１ｃにより、チャック３３にワークＷが把持されていない状態で主軸３２の先端部及びチャック３３を撮像してこれらの２次元画像データを生成する。また、例えば、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１１ＣＣＤカメラ１１ｋ，第１２ＣＣＤカメラ１１ｌ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎにより、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態で刃物台３５及び工具Ｔを撮像してこれらの２次元画像データを生成するとともに、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１１ＣＣＤカメラ１１ｋ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎにより、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態で刃物台３５を撮像してその２次元画像データを生成する。
【００４３】
尚、第３ＣＣＤカメラ１１ｃでは、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷの一部、或いは主軸３２の先端部及びチャック３３が撮像され、第６ＣＣＤカメラ１１ｆでは、ワークＷの一部が撮像される（図６参照）。また、第１０ＣＣＤカメラ１１ｊ，第１３ＣＣＤカメラ１１ｍ及び第１４ＣＣＤカメラ１１ｎでは、刃物台３５の一部が撮像され、第１１ＣＣＤカメラ１１ｋでは、刃物台３５の一部及び工具Ｔの一部、或いは刃物台３５の一部が撮像され、第１２ＣＣＤカメラ１１ｌでは、工具Ｔの一部が撮像される（図６参照）。
【００４４】
一方、前記第２画像生成処理では、すべてのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏにより加工領域Ｋ内を撮像してその２次元画像データを生成する（図６参照）。
【００４５】
前記工具データ記憶部１４には、前記刃物台３５に保持される可能性のある複数の工具Ｔについて、その工具輪郭形状と、この工具輪郭形状の内、どこが刃部（チップ）Ｔｂに対応している部分であるかを示す刃部データとが関連付けられて格納される。
【００４６】
前記輪郭形状データ設定処理部１５は、画像生成装置１１の第１画像生成処理により第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データを基に、静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ設定する。
【００４７】
静止構造体の輪郭形状データについては、まず、第１画像データ記憶部１２に格納された、チャック３３にワークＷが把持されている状態における主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷの２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから静止構造体の輪郭形状を抽出する（図４（ａ）参照）とともに、第１画像データ記憶部１２に格納された、チャック３３にワークＷが把持されていない状態における主軸３２の先端部及びチャック３３の２次元画像データから、主軸３２の先端部及びチャック３３からなる構造体の輪郭形状を抽出する（図４（ｂ）参照）。また、合わせて静止構造体の位置を認識する。
【００４８】
尚、静止構造体の輪郭形状を抽出する手法は、特に限定されるものではなく、例えば、合成された２次元画像データを所定のしきい値で２値化して静止構造体に相当する画像を抽出し、抽出した２値化画像を基に静止構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法や、合成された２次元画像データから静止構造体のエッジを検出し、検出した各エッジを基に静止構造体の輪郭形状（輪郭線）を抽出する手法が挙げられる。また、静止構造体の位置は、例えば、当該静止構造体の輪郭形状の基準点Ｐの座標値（例えばピクセル値））を認識した後、この静止構造体がどのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによって撮像されたかを参照して、認識した基準点Ｐの座標値をすべてのＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏからの２次元画像データを合成して得られる２次元合成画像データに対応した座標値に変換することで、加工領域Ｋ内における静止構造体の位置を認識することができる。
【００４９】
この後、抽出した２つの輪郭形状を比較して、例えば、これらの差分を求め、ワークＷに相当する輪郭形状を認識した後（図４（ｃ）参照）、認識したワークＷの輪郭形状と、抽出した静止構造体の輪郭形状と、認識した静止構造体の位置とを基に、当該静止構造体の輪郭形状及び位置と、この輪郭形状の内、どの部分がワークＷの輪郭形状に対応しているかを示すデータとを含む輪郭形状データを設定し（図４（ｄ）参照）、設定した輪郭形状データを前記輪郭形状データ記憶部１６に格納する。尚、図４（ｄ）では、ワークＷの輪郭形状が太線で示されている。
【００５０】
一方、移動構造体の輪郭形状データについては、まず、第１画像データ記憶部１２に格納された、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態における刃物台３５及び工具Ｔの２次元画像データを合成して１つの２次元画像データとした後、この合成された２次元画像データから移動構造体の輪郭形状及び発光体２１の発光点を抽出する（図５（ａ）参照）とともに、第１画像データ記憶部１２に格納された、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態における刃物台３５の２次元画像データから刃物台３５の輪郭形状及び発光体２１の発光点を抽出する（図５（ｂ）参照）。尚、移動構造体の輪郭形状を抽出する手法は、静止構造体と同様の手法を採用することができる。
【００５１】
この後、抽出した２つの輪郭形状を比較して、例えば、これらの差分を求め、工具Ｔに相当する輪郭形状を認識する（図５（ｃ）参照）。次に、認識した工具Ｔの輪郭形状を基に、工具データ記憶部１４に格納されたデータを参照してこの工具Ｔの輪郭形状に対応する刃部データを認識する。ついで、認識した刃部データと、抽出した移動構造体の輪郭形状及び発光体２１の発光点とを基に、当該移動構造体の輪郭形状と、この輪郭形状の内、どの部分が刃部Ｔｂの輪郭形状に対応しているかを示すデータと、発光体２１の発光点とを含む、発光体２１の発光点を当該移動構造体の輪郭形状の基準点Ｑとした輪郭形状データを設定し（図５（ｄ）参照）、設定した輪郭形状データを前記輪郭形状データ記憶部１５に格納する。尚、図５（ｄ）では、刃部Ｔｂの輪郭形状が太線で示されている。
【００５２】
前記画像合成処理部１７は、図６及び図７に示すように、画像生成装置１１の第２画像生成処理により第２画像データ記憶部１３に格納された２次元画像データを前記一定時間毎に合成して１つの２次元合成画像データにし、これを前記合成画像データ記憶部１８に格納する。尚、図６では、移動構造体が移動する前の２次元画像を、図７では、移動構造体が移動した後の２次元画像をそれぞれ図示している。また、各２次元画像を１つの２次元画像に合成する手法は、特に限定されるものではなく、その一例としては、例えば、各２次元画像の特徴点を抽出し、抽出した特徴点を基に合成する手法が挙げられる。また、上記輪郭形状データ設定処理部１５が２次元画像を合成する手法についても、同様のものを採用することができる。
【００５３】
前記干渉確認処理部１９は、合成画像データ記憶部１８に格納された２次元合成画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものと、輪郭形状データ記憶部１６に格納された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データと、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔などを基に、図８及び図９に示すような一連の処理を行って静止構造体と移動構造体とが相互に干渉するか否かを確認する。
【００５４】
即ち、まず、合成画像データ記憶部１８から、２次元合成画像データであって最新のもの（例えば、図７に示すような２次元合成画像）及びこの一定時間前のもの（例えば、図６に示すような２次元合成画像）を読み出し（ステップＳ１）、輪郭形状データ記憶部１６から静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データをそれぞれ読み出す（ステップＳ２）。
【００５５】
ついで、読み出した最新の２次元合成画像データ及びこの一定時間前の２次元合成画像データにおける発光体２１の発光点をそれぞれ抽出して各発光点の位置（座標値（例えばピクセル値））を認識した後（ステップＳ３）、認識した発光点の現在及び一定時間前の位置と、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔とを基に、発光点の移動方向及び移動速度を算出する（ステップＳ４）。
【００５６】
この後、発光点の現在位置，移動方向及び移動速度、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔を基に、発光点をこの現在位置及び移動速度からこの移動方向に移動構造体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔だけ時間が経過した後の発光点の移動速度及び移動位置を算出した後、発光点をこの算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に移動構造体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに発光点が停止する位置を算出し、このようにして、当該発光点の停止位置を移動構造体が停止するまでに当該発光点が到達する位置として推定する（ステップＳ５）。尚、加速時の最大加速度及び減速時の最大加速度は、ＮＣ旋盤３０に設定されている設定値が図示しない記憶部内に予め格納されるようになっており、干渉確認処理部１９は、この記憶部内の最大加速度を参照してステップＳ５の処理を行う。
【００５７】
次に、発光点の推定停止位置及び現在位置と、静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データとを基に、発光点が現在位置から推定停止位置に移動するように移動構造体の輪郭形状を移動させる（ステップＳ６）。このとき、移動構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる発光点（基準点Ｑ）が前記認識した発光点の位置と対応するように配置され、静止構造体の輪郭形状は、輪郭形状データに含まれる静止構造体の位置に配置される。
【００５８】
そして、この移動により移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するかどうかを判断する（ステップＳ７）。具体的には、例えば、発光点（基準点Ｑ）が現在位置にあるときと推定停止位置にあるときの移動構造体の輪郭形状を結んで形成される領域と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断したり（図１０（ａ），図１１（ａ）及び図１２（ａ）参照）、発光点（基準点Ｑ）が現在位置から推定停止位置まで移動するように移動構造体の輪郭形状を段階的に移動させ、その各段階において、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在するか否かを基に判断する（図１０（ｂ），図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）参照）。
【００５９】
ステップＳ７で接触又は重なり合う部分があると判断した場合（例えば、図１１や図１２のような場合）には、その接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものであるのかを判断する（ステップＳ８）。これは、静止構造体の輪郭形状データ及び移動構造体の輪郭形状データから判断することができる。一方、ステップＳ７で接触又は重なり合う部分がないと判断した場合（例えば、図１０のような場合）には、ステップＳ１２に進む。
【００６０】
ステップＳ８で接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものであると判断した場合（例えば、図１２のような場合）には、前記ステップＳ４で算出した発光体の移動速度が最大切削送り速度以下であるかどうかを判断する（ステップＳ９）。尚、最大切削送り速度は、ＮＣ旋盤３０に設定されている設定値が図示しない記憶部内に予め格納されるようになっており、干渉確認処理部１９は、この記憶部内の最大切削送り速度を参照してステップＳ９の処理を行う。
【００６１】
ステップＳ９で発光体の移動速度が最大切削送り速度以下であると判断した場合には、工具ＴによるワークＷの加工とみなしてワークＷの輪郭形状を更新し、更新したワークＷの輪郭形状を基に静止構造体の輪郭形状データを更新して前記輪郭形状データ記憶部１６に格納し（図１３参照）（ステップＳ１０）、ステップＳ１２に進む。尚、ワークＷの輪郭形状の更新は、例えば、発光体が現在位置にあるときと推定停止位置にあるときの移動構造体の輪郭形状を結んで形成される領域と静止構造体（ワークＷ）の輪郭形状との重複部分を削除することで行うことができる。また、ワークＷ（主軸３２）は回転しているが、これは、例えば、制御装置３９から主軸モータ３８に制御信号が出力されているかどうかを監視することで認識することができ、干渉確認処理部１９は、ワークＷが回転していることを認識した場合には、ワークＷの外周部両側に相当する輪郭部分を削除する。
【００６２】
一方、ステップＳ８で接触又は重なり合いが工具Ｔの刃部ＴｂとワークＷとの間に生じたものでないと判断した場合（例えば、図１１のような場合）、及びステップＳ９で発光体の移動速度が最大切削送り速度よりも速いと判断した場合には、移動構造体と静止構造体とが干渉するとみなしてアラーム信号を駆動制御部４２及び前記表示制御部２０に送信して処理を終了する（ステップＳ１１）。
【００６３】
ステップＳ１２では、処理終了かどうかを確認し、終了でない場合には、一定時間（各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔と同じ時間）が経過したことを確認して上記ステップＳ１以降の処理を再び実行する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２で処理終了であると判断した場合には、上記一連の処理を終了する。
【００６４】
尚、上記各処理の内、ステップＳ１〜ステップＳ３が特許請求の範囲に言う第１処理部に対応した処理、ステップＳ４が特許請求の範囲に言う第２処理部に対応した処理、ステップＳ５が特許請求の範囲に言う第３処理部に対応した処理、ステップＳ６〜ステップＳ１１が特許請求の範囲に言う第４処理部に対応した処理である。
【００６５】
前記表示制御部２０は、干渉確認処理部１９から送信されたアラーム信号を受信すると、画面表示装置４５にアラーム表示を行う。
【００６６】
以上のように構成された本例の干渉確認装置１によれば、予め工具データ記憶部１４に、刃物台３５に保持される可能性のある複数の工具Ｔについて、工具輪郭形状と刃部データとが関連付けられて格納される。
【００６７】
また、画像生成装置１１の第１画像生成処理が行われ、チャック３３にワークＷが把持されている状態で主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷが撮像されて２次元画像データが生成されるとともに、チャック３３にワークＷが把持されていない状態で主軸３２の先端部及びチャック３３が撮像されて２次元画像データが生成される。また、刃物台３５に工具Ｔが保持されている状態で刃物台３５及び工具Ｔが撮像されて２次元画像データが生成されるとともに、刃物台３５に工具Ｔが保持されていない状態で刃物台３５が撮像されて２次元画像データが生成される。そして、このようにして生成された各２次元画像データが第１画像データ記憶部１２に格納される。
【００６８】
そして、輪郭形状データ設定部１５により、第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データを基に、静止構造体の輪郭形状及び位置と、この輪郭形状の内、どの部分がワークＷの輪郭形状に対応しているかを示すデータとを含む輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶部１６に格納されるとともに、第１画像データ記憶部１２に格納された２次元画像データと、工具データ記憶部１４に格納されたデータとを基に、移動構造体の輪郭形状と、この輪郭形状の内、どの部分が刃部Ｔｂの輪郭形状に対応しているかを示すデータと、発光体２１の発光点とを含む輪郭形状データが設定され、輪郭形状データ記憶部１６に格納される。
【００６９】
この後、制御装置３９（駆動制御部４２）により送り機構部３６，３７、主軸モータ３８、及び切削液供給装置４７が制御されてワークＷの加工が開始されると、移動構造体がＺ軸方向やＸ軸方向に移動するが、このとき、画像生成装置１１の第２画像生成処理が行われ、一定時間間隔で加工領域Ｋ内が撮像されて２次元画像データが生成され、第２画像データ記憶部１３に格納される。
【００７０】
画像生成装置１１の第２画像生成処理で生成され第２画像データ記憶部１３に格納された２次元画像データは、画像合成処理部１７により一定時間毎に合成されて１つの２次元合成画像データとされ、合成画像データ記憶部１８に格納される。
【００７１】
この後、干渉確認処理部１９により、合成画像データ記憶部１８に格納された２次元合成画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものと、輪郭形状データ記憶部１６に格納された静止構造体及び移動構造体の輪郭形状データと、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔などを基に静止構造体と移動構造体とが相互に干渉するか否かが確認される。このとき、切削液供給装置４７によって切削液が供給されているために移動構造体の鮮明な画像が得られなくても発光体２１の発光点から移動構造体の位置を正確に特定することができる。尚、この干渉確認処理は、各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの撮像間隔と同じ周期で実行される。
【００７２】
そして、静止構造体及び移動構造体が干渉すると判断されると、アラーム信号が駆動制御部４２及び表示制御部２０に送信される。アラーム信号が駆動制御部４２によって受信されると、各送り機構部３６，３７、主軸モータ３８、及び切削液供給装置４７の作動が停止せしめられ、また、アラーム信号が表示制御部２０によって受信されると、アラーム表示が画面表示装置４５に表示される。
【００７３】
斯くして、本例の干渉確認装置１によれば、画像生成装置１１によって生成された２次元画像データから移動構造体（刃物台３５）に設けた発光体２１の発光点の位置を認識して移動構造体の位置を特定しているので、切削液を用いて加工を行っている場合であっても移動構造体の位置を正確に検出し、高精度な干渉確認処理を実施することができる。
【００７４】
また、制御装置３９から干渉確認用の情報を一切得ることなく干渉確認処理を行っているので、当該干渉確認装置１を制御装置３９から分離，独立した構成とすることができ、制御装置３９の演算能力に左右されることなく、高精度且つ高速に干渉確認処理を実施することができる。また、制御装置３９（駆動制御部４２）を少なくともアラーム信号のみ入力可能に構成すれば良く、制御装置３９と当該干渉確認装置１との間で各種データの送受信を行う必要がないので、制御装置３９を安価にしてＮＣ旋盤３０のコストを抑えることができる。また、更に、制御装置３９の製造メーカに合わせて当該干渉確認装置１の仕様を変更するのを不要にし、どの製造メーカが製造した制御装置３９にも同じ干渉確認装置１を適用することができるので、当該干渉確認装置１の開発期間や開発コストなどの面で負担を低減することができる。
【００７５】
また、発光点の移動速度などを基に設定した推定停止位置と移動構造体及び静止構造体の輪郭形状データとを用いて干渉確認処理を行っているので、干渉領域が移動構造体（発光点）の移動速度に関係なく一律に設定され、移動構造体が高速で移動しているときでも干渉を防止すべく干渉領域を広くする必要のあった従来に比べ、移動構造体を静止構造体の近傍領域で移動させても干渉の恐れがあると判定され難くなり、作業性を向上させることができる。
【００７６】
また、移動構造体（発光点）の現在移動速度及び加速時の最大加速度を考慮して停止位置を推定しているので、移動構造体が最大加速度で加速中であったとしても確実に静止構造体との干渉を防止することができる。
【００７７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００７８】
上例では、静止構造体（主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷからなる構造体）と、移動構造体（刃物台３５及び工具Ｔからなる構造体）とが相互に干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、移動構造体とカバー体４６との間で干渉が生じるか否かを確認するようにしても良い。
【００７９】
また、発光点の推定位置は、必ずしも上述のようにして推定する必要はない。また、更に、この推定位置は、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置よりも発光点の移動方向において現在位置から離れた位置であれば良く、このような位置であれば、移動構造体が静止構造体と干渉する前に確実に移動構造体を停止させることができる。尚、このような推定位置は、例えば、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置に一定値を付加したり、駆動制御部４２が直ちに移動構造体の停止処理を行って移動構造体が停止したときの発光点の位置と現在位置との差に１より大きい一定値を乗じて得られた値を現在位置に付加することで設定することができる。
【００８０】
この他、発光点の停止位置に代えて、所定時間経過後における発光点の位置を推定しても良く、この場合、例えば、ステップＳ４で算出した移動方向に同じく算出した移動速度で発光点が移動した場合の位置を推定したり、ステップＳ４で算出した移動速度から加速又は減速しつつ同じく算出した移動方向に発光点が移動した場合の位置を推定する。
【００８１】
また、上例では、発光点の停止位置を推定し、推定した停止位置などを用いて移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしたが、これに限られるものではなく、認識した発光点の現在位置と静止構造体の位置などを基に移動構造体と静止構造体が干渉するか否かを確認するようにしても良い。この場合、例えば、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間で接触又は重なり合う部分が存在する場合や、移動構造体の輪郭形状と静止構造体の輪郭形状との間の距離が所定の距離よりも接近している場合に干渉すると判断する。
【００８２】
また、前記各ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの配置位置は、加工領域Ｋ内の静止構造体及び移動構造体を撮像可能であれば特に限定されるものではない。例えば、特に図示はしないが、上記配置位置に代えて又は加えて、ＣＣＤカメラを静止構造体と対向するようにカバー体４６に配置し、この静止構造体を真正面から撮像するようにしても良い。この場合、発光体２１は、例えば、タレット３５ｂの、ＣＣＤカメラ側の端面に設ける必要がある。
【００８３】
また、画像生成装置１１に複数のＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏを設けたが、１つのＣＣＤカメラで加工領域Ｋの全体を撮像可能な場合には、１つのＣＣＤカメラのみを設けるようにしても良い。この場合、画像の合成処理を省くことができる。また、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの１つでは、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷや主軸３２の先端部及びチャック３３、並びに刃物台３５及び工具Ｔや刃物台３５を撮像することができないため、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏのいくつかを作動させてこれらを撮像し、得られた２次元画像を合成して輪郭形状を抽出するようにしたが、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏの１つで、主軸３２の先端部，チャック３３及びワークＷや主軸３２の先端部及びチャック３３、並びに刃物台３５及び工具Ｔや刃物台３５を撮像することができる場合には、例えば、これらに最も近い位置（真上）にあるＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏによりこれらをそれぞれ撮像し、得られた２次元画像から輪郭形状などを抽出するようにしても良い。
【００８４】
また、例えば、図１４に示すように、移動構造体を構成する刃物台５０が所定の割出角度位置に割出可能に構成された工具主軸５１を備えているようなときには、干渉判定を行うに当たり、工具主軸５１の割出角度位置を特定する必要があるが、この場合、前記刃物台３５のように発光体２１（基準点Ｑ）を１つしか設けなかったのでは、割出角度位置を特定することができない。そこで、図示するように、３つの発光体５５，５６，５７を工具主軸５１の外周面に設けるようにすれば、この３つの発光体５５，５６，５７の発光点（基準点）の位置関係から工具主軸５１の割出角度位置を特定することができる。したがって、工具主軸５１の向きが変わるような刃物台５０であっても効果的に干渉確認を行うことができる。尚、図示例では、工具主軸５１は、工具本体Ｔａ及び刃部Ｔｂからなる、ドリルやエンドミルなどの回転工具Ｔを保持している。また、符号５２及び５３はサドルである。
【００８５】
前記各発光体５５，５６，５７は、例えば、図１４に示すように、三角形の頂部となる位置に設けたり、図１５に示すように、間隔を変えて一列に設けることができるが、これらに限定されるものではない。また、発光体５５，５６，５７は必ずしも３つ設ける必要はなく、発光色の異なるものや発光色が同じで光強度（明暗）が異なるものを２つ設けるようにしても良い。また、更に、工具主軸５１が０°〜１８０°の範囲内でしか回転しないような場合には、発光色が同じものを２つ設けても工具主軸５１の割出角度位置を特定することができる。尚、発光体５５，５６，５７の数は、前述した２つや３つに何ら限定されるものではない。
【００８６】
また、上例では、工作機械としてＮＣ旋盤３０を一例に挙げて説明したが、本例の干渉確認装置１は、マシニングセンタなど各種の工作機械に設けることが可能である。また、ＣＣＤカメラ１１ａ…１１ｏのレンズには、ワイパを設けて表面に付いた切削液を拭き取るようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係る干渉確認装置などの概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の干渉確認装置が設けられるＮＣ旋盤を示した正面図である。
【図３】図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図４】静止構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。
【図５】移動構造体の輪郭形状データの設定を説明するための説明図である。
【図６】各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。
【図７】各ＣＣＤカメラにより得られる２次元画像と、これらの２次元画像を合成して得られる１つの２次元合成画像との関係を示した説明図である。
【図８】本実施形態の干渉確認処理部における一連の処理を示したフローチャートである。
【図９】本実施形態の干渉確認処理部における一連の処理を示したフローチャートである。
【図１０】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１１】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１２】干渉判定を説明するための説明図である。
【図１３】更新後の静止構造体の輪郭形状データを説明するための説明図である。
【図１４】発光体の配置例を説明するための説明図である。
【図１５】発光体の配置例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 干渉確認装置
１１ 画像生成装置
１１ａ…１１ｏ ＣＣＤカメラ
１２ 第１画像データ記憶部
１３ 第２画像データ記憶部
１４ 工具データ記憶部
１５ 輪郭形状データ設定処理部
１６ 輪郭形状データ記憶部
１７ 画像合成処理部
１８ 合成画像データ記憶部
１９ 干渉確認処理部
２０ 表示制御部
２１ 発光体
３０ ＮＣ旋盤
３１ ベッド
３２ 主軸
３３ チャック
３４ サドル
３５ 刃物台
３６ 第１送り機構部
３７ 第２送り機構部
３８ 主軸モータ
３９ 制御装置
４２ 駆動制御部
Ｗ ワーク
Ｔ 工具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された少なくとも１つの撮像部を備える画像生成手段であって、前記撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを有する画像生成手段と、
前記移動体の、前記撮像部により撮像可能な部分に配設された少なくとも１つの発光体と、
前記第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、前記移動体の輪郭形状及び前記発光体の発光点並びに前記構造体の輪郭形状を抽出するとともに前記構造体の位置を認識し、前記抽出した移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、前記抽出した構造体の輪郭形状と前記認識した構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定手段と、
前記輪郭形状データ設定手段によって設定された前記移動体及び構造体の輪郭形状データを記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
前記第２画像生成部によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから前記発光体の発光点を抽出してその位置を認識した後、認識した発光点の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認して、干渉すると判断した場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉確認手段とを備えてなることを特徴とする干渉確認装置。
【請求項２】
前記移動体には、発光色の異なる少なくとも２つの前記発光体が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の干渉確認装置。
【請求項３】
前記干渉確認手段は、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから前記発光体の発光点をそれぞれ抽出してこれらの位置を認識する第１処理部と、
前記第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基にこの発光点の移動方向及び移動速度を算出する第２処理部と、
前記第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における前記発光点の位置を推定する第３処理部と、
前記第３処理部により推定された発光点の位置と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記発光点が前記現在位置から推定位置に移動するように前記移動体の輪郭形状を移動させて前記移動体及び構造体が干渉するか否かを確認する第４処理部とから構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の干渉確認装置。
【請求項４】
前記干渉確認手段の第３処理部は、前記予め設定された時間経過後における前記発光点の位置に代え、前記制御装置が直ちに前記移動体の停止処理を行って前記移動体が停止したときの前記発光点の位置よりも前記移動方向において前記現在位置から離れた位置を前記移動体の停止までに前記発光点が到達する位置として推定するように構成されてなることを特徴とする請求項３記載の干渉確認装置。
【請求項５】
前記干渉確認手段の第３処理部は、
前記到達位置を推定するに当たり、前記発光点を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記発光点を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記発光点が停止する位置を算出し、前記到達位置を推定するように構成されてなることを特徴とする請求項４記載の干渉確認装置。
【請求項１】
予め設定された方向に移動可能となった移動体と、前記移動体の移動領域内に配置された構造体と、前記移動体を移動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械に設けられ、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認する装置において、
前記移動体の移動領域内を撮像可能に前記工作機械に配置された少なくとも１つの撮像部を備える画像生成手段であって、前記撮像部により前記移動体及び構造体を撮像して２次元画像データを生成する第１画像生成部と、前記撮像部により前記移動体の移動領域内を一定時間間隔で撮像して２次元画像データを生成する第２画像生成部とを有する画像生成手段と、
前記移動体の、前記撮像部により撮像可能な部分に配設された少なくとも１つの発光体と、
前記第１画像生成部によって生成された２次元画像データから、前記移動体の輪郭形状及び前記発光体の発光点並びに前記構造体の輪郭形状を抽出するとともに前記構造体の位置を認識し、前記抽出した移動体の輪郭形状と発光体の発光点とを含む移動体の輪郭形状データと、前記抽出した構造体の輪郭形状と前記認識した構造体の位置とを含む構造体の輪郭形状データとを設定する輪郭形状データ設定手段と、
前記輪郭形状データ設定手段によって設定された前記移動体及び構造体の輪郭形状データを記憶する輪郭形状データ記憶手段と、
前記第２画像生成部によって生成された２次元画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データから前記発光体の発光点を抽出してその位置を認識した後、認識した発光点の位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記移動体と構造体とが相互に干渉するか否かを確認して、干渉すると判断した場合にアラーム信号を前記制御装置に送信する干渉確認手段とを備えてなることを特徴とする干渉確認装置。
【請求項２】
前記移動体には、発光色の異なる少なくとも２つの前記発光体が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の干渉確認装置。
【請求項３】
前記干渉確認手段は、
前記画像データ記憶手段に格納された２次元画像データであって最新のもの及びこの一定時間前のものから前記発光体の発光点をそれぞれ抽出してこれらの位置を認識する第１処理部と、
前記第１処理部により認識された発光点の現在及び一定時間前の位置と、前記撮像部の撮像間隔とを基にこの発光点の移動方向及び移動速度を算出する第２処理部と、
前記第１処理部により認識された発光点の現在位置、並びに前記第２処理部により算出された発光点の移動方向及び移動速度を基に、予め設定された時間経過後における前記発光点の位置を推定する第３処理部と、
前記第３処理部により推定された発光点の位置と、前記第１処理部により認識された発光点の現在位置と、前記輪郭形状データ記憶手段に格納された移動体及び構造体の輪郭形状データとを基に、前記発光点が前記現在位置から推定位置に移動するように前記移動体の輪郭形状を移動させて前記移動体及び構造体が干渉するか否かを確認する第４処理部とから構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の干渉確認装置。
【請求項４】
前記干渉確認手段の第３処理部は、前記予め設定された時間経過後における前記発光点の位置に代え、前記制御装置が直ちに前記移動体の停止処理を行って前記移動体が停止したときの前記発光点の位置よりも前記移動方向において前記現在位置から離れた位置を前記移動体の停止までに前記発光点が到達する位置として推定するように構成されてなることを特徴とする請求項３記載の干渉確認装置。
【請求項５】
前記干渉確認手段の第３処理部は、
前記到達位置を推定するに当たり、前記発光点を前記現在位置及び移動速度から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で加速させつつ移動させたときに前記撮像部の撮像間隔だけ時間が経過した後の移動速度及び移動位置を算出した後、前記発光点を前記算出した移動速度及び移動位置から前記移動方向に前記移動体の最大加速度で減速させつつ移動させたときに前記発光点が停止する位置を算出し、前記到達位置を推定するように構成されてなることを特徴とする請求項４記載の干渉確認装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１４８８５４（Ｐ２００９−１４８８５４Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２８８５７（Ｐ２００７−３２８８５７）
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
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