专利名称：测量装置及其测量方法、切削机械的加工位置校正装置及其加工位置校正方法、以及摄像 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过图像处理被测量物例如切削工具等来测量切削工具的位移量的测量装置及其测量方法和切削机械的加工位置校正装置及其加工位置校正方法。另外，本发明涉及构成上述加工位置校正装置的一部分的、大致同时分别拍摄多个被摄体的摄像装置、和由该摄像装置拍摄切削工具等并检测切削工具的状态的切削机械。
背景技术：
例如，专利文献1中公开一种测量装置，根据将膨胀率或收缩率不明的样品设为规定温度时的变化量，测量膨胀率等。该测量装置通过将样品设定为规定温度的基础上，根据定位于规定位置的透镜的透过光量中的图像数据，测量上述样品的热膨胀率等。另外，专利文献2中记载一种工具观察方法，用摄像机拍摄对作为被加工物的工件进行切削加工的刀具等的切削工具(下面也称为工具)，并根据该图像数据执行工具的破损、磨损等的观察，其中，在被加工物的加工前或加工后的至少一方，使工具旋转或移动， 取入多个该图像数据，并从该多个图像数据中有选择地使用焦点对准的图像数据，执行工具的破损、磨损等的观察。进而，专利文献3中公开一种使用视觉传感器来自动检查工作机械的工具尖端(tip)的磨损等的系统。该系统从结构光单元的投光窗将狭缝(slit)投光到尖端，并通过摄影窗进行摄像机拍摄，自动检查工具尖端的磨损等。专利文献1 特开平4-353751号公报； 专利文献2 特开200H69844号公报；
专利文献3 特开平10-96616号公报。专利文献1是测量样品的膨胀率或收缩率的装置，不是测量样品的温度的装置。 另外，如专利文献2和专利文献3所示的那样，即便是使用摄像机将工具尖端进行图像处理后来观察工具的装置，对摄像机自身及摄像机保持托架的热位移等进行精度维持也是困难的。即，这是因为即便摄像机仅稍稍倾斜，其测量误差也就会根据摄像机与被检测工具的距离成几何学地扩大，测量精度降低。因此，在将上述专利文献2的现有技术适用于切削机械的情况下，作为本来目的的对工件的刀具的磨损量、位移量进行高精度测量是困难的。另外，切削工具中有内径用刀具和外径用刀具，但在同一位置拍摄这些刀具是困难的。即，由于内径用刀具和外径用刀具的尖端的方向正好相反，所以必需使确认各刀具位于标准位置的内径用刀具和外径用刀具的标准量规分别配置在例如卡盘中，同时，还必需使各刀具移动到将标准量规和刀具的尖端收于摄像机的拍摄区域中进行拍摄(下面也称为一眼观看)的拍摄位置。因此，产生一眼观看标准量规和尖端的机构变复杂等问题。另一方面，在专利文献2及专利文献3中，并不是与刀具种类不同时的拍摄等对应而做成的结构。另外，专利文献2中，因为使用多个摄像机拍摄，所以结构变复杂。
发明内容
本发明提供一种能正确测量被测量物的温度的测量装置及其测量方法、和能高精度检测切削工具对工件的位移量并高精度校正加工位置的切削机械的加工位置校正装置及其加工位置校正方法。另外，本发明的目的在于提供一种能大致同时分别拍摄位于不同的拍摄位置的被摄体的摄像装置及能由该摄像装置拍摄切削工具等并检测切削工具的状态的切削机械。涉及本发明的测量装置具备标准体，构成进行热位移的被测量物的热位移量的标准；摄像单元，在同一拍摄区域内对上述标准体及上述被测量物进行拍摄；记录单元，记录由上述摄像单元生成的标准温度时的标准图像数据；核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及
计算单元，根据上述核对单元的核对结果，计算上述任意测量时的上述被测量物的温度。另外，涉及本发明的测量方法，在摄像单元的同一拍摄区域内，将构成进行热位移的被测量物的热位移量的标准的标准体作为被摄体进行拍摄，并且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，测量上述任意测量时的上述被测量物的温度。涉及本发明的切削机械的加工位置校正装置具备摄像单元，对被摄体进行拍摄； 标准量规(配置在工件保持用的卡盘中)，用于测量上述摄像单元的位置误差；标准单元，配置在装配切削工具的装配台上，且用于检测(位移或欠损的)切削工具的位移量和检测上述装配台的温度；记录单元，记录将上述标准量规及对应于上述标准量规的上述标准单元作为被摄体由上述摄像单元在同一拍摄区域内拍摄到的标准温度时的标准图像数据；核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的上述被摄体的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及校正单元，根据上述核对单元的核对结果， 校正上述切削工具的加工位置。其加工位置校正方法，使用于测量摄像单元的位置误差的标准量规(配置于卡盘)与为了检测(位移或欠损的)切削工具的位移量和检测上述切削工具的装配台的温度而配置在上述装配台上的标准单元对应，将对应的上述标准量规及上述标准单元作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正上述切削工具的加工位置。也可以是上述构成的标准单元具备装配单元，材质与构成上述装配台的金属具有同一性且具有标准部；以及标准体，仅固定在上述装配单元的一端且具有对应于上述标准部的自由端，同时构成上述装配单元的热位移量的标准。另外，也可以是上述构成的装配单元具备至少2 点以上的测量基点。并且，也可以是上述构成的标准体由热膨胀率与构成上述装配台的金属不同的材料形成、例如小的材料或大的材料形成。另外，也可以使上述构成的标准体是双金属体。另外，涉及本发明的切削机械的加工位置校正装置具备摄像单元，对被摄体进行拍摄；标准量规，为了测量上述摄像单元的位置误差而配置在工件保持用的卡盘中；标准体，一端被固定在上述卡盘中同时自由端被配置为对应于上述标准量规且构成上述标准量规的热位移量的标准；记录单元，记录将上述标准量规及对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端作为被摄体由上述摄像单元在同一拍摄区域内拍摄到的标准温度时的标准图像数据；核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的上述被摄体的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及校正单元，根据上述核对单元的核对结果，校正切削工具的加工位置。另外，也可以是上述构成的标准体是热膨胀率与保持上述标准量规的材料不同的材料。另外，也可以是上述构成的标准体是双金属体。其加工位置校正方法，使为了测量摄像单元的位置误差而配置在工件保持用卡盘中的标准量规与构成上述标准量规的热位移量的标准且一端固定在上述卡盘中自由端被配置为对应于上述标准量规的标准体对应，将对应的上述标准量规及上述标准体的上述自由端作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正切削工具的加工位置。即，本发明是测量装置及具备该测量装置的切削机械的加工位置校正装置和测量方法及使用该测量方法的切削机械的加工位置校正方法。进而，涉及本发明的摄像装置具备光路分离单元，将与位于不同的拍摄位置的被摄体分别对应的光路进行分离；以及摄像元件，配置在上述光路分离单元中的同一光路上， 在对位于一方的拍摄位置的上述被摄体进行拍摄时，上述光路分离单元使位于另一方的拍摄位置的光路遮断。这种情况下，也可以是上述光路分离单元中的一个为半透明反射镜，另一个为全反射镜。另外，还可以设置在拍摄时将对应于上述光路分离单元的上述光路打开的快门。进而，涉及本发明的摄像装置还可以是将光路折回，使得上述半透明反射镜的光路与上述全反射镜的光路长度相同。另外，也可以是具备反射镜室，收纳上述摄像元件及上述反射镜；以及快门室，阻止上述快门打开时空气流入到上述反射镜室，从上述反射镜室向上述快门室供给空气。另外，涉及本发明的摄像装置也可以是将多个摄像元件配置在与不同拍摄位置的被摄体分别对应的光路上。涉及本发明的具备摄像装置的切削机械，以使光路切换时间具有时间差的方式通过上述任一个摄像装置，对位于不同的拍摄位置的被摄体进行拍摄。另外，涉及本发明的具备摄像装置的切削机械具备上述任一个的摄像装置；标准量规，为了测量上述摄像单元的位置误差而配置在工件保持用的卡盘中；以及标准体，一端被固定在上述卡盘中同时自由端被配置为对应于上述标准量规且构成上述标准量规的热位移量的标准，上述摄像装置将上述一方的光路中的一个拍摄位置的上述标准量规和对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端以及上述一个拍摄位置的切削工具作为被摄体，在同一拍摄区域内进行拍摄，或者，将上述一方的光路中的上述一个拍摄位置的上述标准量规和对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端作为被摄体，在同一拍摄区域内进行拍摄，同时以使光路切换时间具有时间差的方式对上述另一方的光路中的另一个拍摄位置的切削工具进行拍摄。进而，涉及本发明的具备摄像装置的切削机械具备上述任一个的摄像装置；标准量规，用于测量上述摄像单元的位置误差；以及标准单元，配置在装配切削工具的装配台上，且用于检测切削工具的位移量和检测上述装配台的温度，上述摄像装置将上述一方的光路中的一个拍摄位置的上述标准量规作为被摄体，并且将上述另一方的光路中的另一个拍摄位置的与上述标准量规对应的上述标准单元或切削工具作为被摄体，对上述一方的光路中的上述一个拍摄位置的上述标准量规进行拍摄的同时，以使光路切换时间具有时间差的方式对上述另一方的光路中的上述另一个拍摄位置的上述标准单元或上述切削工具进行拍摄。发明效果
涉及本发明的测量装置及其测量方法，由于在摄像单元的同一拍摄区域内，将构成进行热位移的被测量物的热位移量的标准的标准体作为被摄体进行拍摄，并且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，测量上述任意测量时的上述被测量物的温度，所以能正确地测量被测量物的温度。另外，由于能从远离的场所，以没有布线等的连接的无接触状态能测量被测量物的温度，所以不需要布线连接用的部件例如刷握(brush holder), 能简化测量装置的结构。涉及本发明的切削机械的加工位置校正装置及其加工位置校正方法，由于使用于测量摄像单元的位置误差的(配置于卡盘的)标准量规与为了检测(位移或欠损的)切削工具的位移量和检测上述切削工具的装配台的温度而配置在上述装配台上的标准单元对应， 将对应的上述标准量规及上述标准单元作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正上述切削工具的加工位置，所以，由于例如在运转中的非切削时计算装配台等的输送机构 (滚珠丝杠机构等)的温度和切削工具的位移量来校正加工位置，所以即便在运转中因输送机构的热膨胀/收缩而使加工位置位移，也能高精度地校正该加工位置的位移，能使工件的加工精度提高。另外，涉及本发明的切削机械的加工位置校正装置及其加工位置校正方法，由于使为了测量摄像单元的位置误差而配置在工件保持用卡盘中的标准量规与构成上述标准量规的热位移量的标准且一端固定在上述卡盘中自由端被配置为对应于上述标准量规的标准体对应，将对应的上述标准量规及上述标准体的上述自由端作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正切削工具的加工位置，所以，即便因卡盘的热膨胀/收缩而使加工位置位移，也能高精度地校正该加工位置的位移，能使工件的加工精度提高。并且，在涉及本发明的摄像装置或具备该摄像装置的切削机械中，由于在以视为瞬间的时间内(光路切换的时间差)来分别开闭各快门，所以没有拍摄时的各被摄体的位置变化，能以实质上一眼观看的状态拍摄位于不同的拍摄位置的被摄体。即，根据本发明的摄像装置或具备该摄像装置的切削机械，由于不会因例如分割等减少摄像装置的拍摄区域，原样有效利用例如500万像素(短边17mm、长边21. 5mm的大小)，所以图像识别良好。 另外，根据本发明的摄像装置或具备该摄像装置的切削机械，由于能分别拍摄位于不同的拍摄位置的被摄体例如内径刀具或外径刀具，所以例如能不单独设置内径刀具用的标准量规而以实质上一眼观看的状态拍摄刀具种类例如内径刀具或外形刀具或其它特殊刀具。进而，根据本发明的摄像装置或具备该摄像装置的切削机械，由于能分别拍摄位于不同的拍摄位置的被摄体，所以例如能减少切削工具的位移量，使切削工具的移动机构小型化。
图1是表示实施例1的单轴型的转塔旋盘的正面图； 图2是表示图1所示的转塔旋盘的主要部分的侧面图； 图3是图2所示的摄像机装置的端面图4是说明由图2所示的摄像机将刀具和标准量规收于摄像机视野中进行拍摄时的位置关系的图5是说明图2所示的摄像机装置的视野的分割状态的图； 图6是说明图5所示的视野的一方的图7是表示切削工具的检查状态的图，图7(A)是表示求出其尖端的边缘的状态图，图 7(B) 图7(D)是表示求出尖端的前端(nose)的状态图； 图8是涉及实施例1的转塔量规的侧面图； 图9是图8所示的转塔量规的底面图10是说明图8所示的转塔量规的测量基点A点与其视野状态的图； 图11是说明图8所示的转塔量规的测量基点B点与其视野状态的图； 图12是表示涉及图像识别精度的实验数据的图； 图13是图1所示的转塔旋盘的框图14是关于涉及图1所示的转塔旋盘的转塔量规的初始数据设定模式的流程图； 图15是关于涉及图1所示的转塔旋盘的图像取入位置的初始数据设定模式的流程
图16是说明图15的流程图的处理内容的图； 图17是表示校准周期中的处理流程的流程图； 图18是关于图17所示的刀具图像处理模式的子程序图； 图19是关于图18所示的转塔量规的测量模式的子程序图； 图20是表示实施例2的2轴正面旋盘的主要部分的结构的上面图； 图21是表示图20所示的2轴正面旋盘的主要部分的结构的正面图； 图22是涉及实施例2的转塔量规的侧面图23是说明图22所示的转塔量规的测量基点A点与其视野状态的图； 图M是说明图22所示的转塔量规的测量基点B点与其视野状态的图； 图25是表示构成转塔量规的量规主体的变形例的侧面图； 图沈是表示实施例3的卡盘量规的主要部分的结构的图； 图27是关于图沈所示的卡盘量规的初始数据设定模式的流程图； 图观是关于图26所示的卡盘量规的测量模式的流程图； 图四是表示实施例4的卡盘量规的主要部分的结构的图； 图30是表示涉及本发明的标准体例如殷钢体的其它变形例的图； 图31是表示涉及本发明的标准单元例如转塔量规的其它变形例的图； 图32是表示实施例5的单轴型的转塔旋盘的正面图； 图33是表示图32所示的转塔旋盘的主要部分的侧面图34是关于图33所示的摄像装置的图，图34(A)是该摄像装置的端面图，图34(B)是其快门的平面图；图35是表示将图34(A)所示的摄像装置配置在隔壁的状态的端面图； 图36是说明由图34所示的摄像机将刀具或标准量规及殷钢体收于摄像机视野中进行拍摄时的位置关系的图37是涉及实施例6的摄像装置的端面图38是关于涉及实施例7的摄像装置的图，图38 (A)是该摄像装置的端面图，图38 (B) 是其快门的平面图39是涉及实施例8的摄像装置的端面图； 图40是涉及实施例9的摄像装置的端面图； 图41是涉及实施例10的摄像装置的端面图42是说明图20所示的转塔量规的测量基点B点与其视野状态的图； 图43是说明图20所示的转塔量规的测量基点A点与其视野状态的图； 图44是表示关于卡盘的变形例的图； 图45是图44的侧面图； 图46是表示切削工具的检查状态的图； 图47是表示图像识别的处理状态的图； 图48是表示切削工具的移动方向的图。
具体实施例方式下面，关于用于实施本发明的方式，说明具体化的实施例1 实施例10。实施例1
下面，根据图ι 图13，说明作为本发明实施例1的测量装置及具备该测量装置的切削机械的加工位置校正装置、和测量方法及使用该测量方法的切削机械的加工位置校正方法。实施例1的切削机械作为单轴型的转塔旋盘(下面简称为旋盘)S来说明。(旋盘S的概要结构)
如图1所示，在旋盘S内对向配置轴线与Z轴方向(水平方向)平行地固定的主轴台 10、和向与Z轴方向平行的方向及与Z轴方向正交并相对垂直方向向后方倾斜60度的X轴方向平行的方向可移动的转塔装置20。主轴台10中，主轴11可绕与Z轴方向平行的轴线旋转地被支撑。主轴11由未图示的主轴驱动电机旋转驱动。在主轴11的转塔装置20侧的尖端部，装配把持作为被加工物的工件W的卡盘12。将这样构成的主轴台10及主轴驱动电机配置在头13上。转塔装置20中，作为装配台的转塔刀架(下面简称为刀架)21绕与Z轴方向平行的轴线可旋转分度地被设置。在刀架21上，在圆周上等角度间隔装配多个切削刀具25、 26(参照图4)。这样构成的转塔装置20可向X轴方向和Z轴方向滑动地被配置。另外，转塔装置20由图13所示的NC台50的NC电机52经未图示滚珠丝杠机构移动。即，转塔装置20相对固定配置的主轴台10移动。另一方面，刀架21由图13所示的转塔电机讨旋转驱动。如图1所示，在旋盘S内，设置覆盖主轴台10与转塔装置20的盖14，在盖14内设置隔开主轴台10侧和转塔装置20侧的隔壁15。设置该隔壁15，以便当由刀架21上的图 4所示的切削工具25 J6切削加工卡盘12中把持的工件W的外周或端面等时，飞散的切削粉或切削液等不会附着于主轴台10等上。即，由该隔壁15隔开的主轴台10侧变为隔离区 Si，转塔装置20侧变为加工区S2。主轴11从隔壁15中设置的孔突出到加工区S2侧，在该主轴11的尖端装配卡盘 12。如图2及图4所示，从卡盘12的外周突出地配置的标准量规18测量作为摄像单元的摄像机装置观的位置误差，共用于作为切削工具的内径加工刀具25和外径加工刀具沈双方。另外，为了防止切粉等造成的磨损，标准量规18由热处理过的钢成形。该标准量规18 由于从卡盘12的外周面的突出量小，所以卡盘12旋转时的标准量规18的旋转范围小。另外，因为将标准量规18固定在卡盘12上，所以拍摄时的对位就变得容易。(摄像机装置28的结构)
如图1和图2所示，在旋盘S内，将作为摄像单元的摄像机装置28固定在加工区S2侧的规定位置。该摄像机装置观构成为拍摄切削工具(下面也称为刀具)25 J6的例如图4 所示的尖端25AJ6A(当不是刀具等的尖端的切削工具时为刀尖)等，并将该拍摄到的图像数据输出到CPTOO (参照图13)。另外，作为核对单元、计算单元、校正单元的CPU60核对、计算尖端25AJ6A的位移等，并根据这些结果校正切削工具的加工位置。如图3所示，摄像机装置观的壳体28A为2段结构，壳体2名k的上段为拍摄空间 (也称为透镜室)，壳体28A的下段为防尘空间(也称为快门室)。具体地，在角筒状的壳体 28A的上段，收纳例如500万像素的摄像机30、摄像透镜体四、反射镜31A、31B与调焦透镜 33。另外，在壳体^A的上段的下面，与反射镜31A、31B及调焦透镜33的下方侧(即构成光路的部位)对置地安装透明的防护玻璃34。一对反射镜31A、31B和调焦透镜33彼此作为一组反射镜/透镜体定位固定。另外，拍摄空间始终保持在规定气压例如+0. 05MPa。在壳体28A的下段，配置有空气连接部35、空气过滤器36、消音器(消音装置)37、 快门38、和使快门38滑动的螺线管39。空气连接部35与生成、输出压缩空气的压缩机(省略图示)连接。另外，在从开放快门38之前至闭锁完成之间，空气经空气过滤器36、消音器 37连续喷出到防尘空间。在壳体28A的下段，拍摄用的开口部^B与防护玻璃34 (构成光路的部位)对置并开口。快门38开闭开口部^B，并连结于螺线管39的操作部39A。进而，在壳体28A上固定金属制的擦净器(wiper) 40，擦净器40的尖端40A配置成临近开口部28B且抵接于快门38。另外，当使用摄像机装置观时，使快门38滑动，开放开口部^B即摄像机30的光路。当不使用摄像机装置观时，闭锁快门38即开口部^B，盖住防护玻璃34的外面，保护不受切削加工时飞散的切粉、油尘侵害等。另外，当启动螺线管39时，快门38向螺线管39 侧滑动，在开放开口部^B的同时，在快门38滑动时剥离附着在快门38外面的切粉等。这是为了不妨碍切粉等附着于快门38的外侧之后快门38的开闭。S卩，即便将摄像机装置观设置在充满切粉的加工区S2(参照图1)中，也由于构成为不受环境影响，所以能可靠地进行拍摄。另外，由于不需要使摄像机装置观移动到加工区S2和隔离区Sl的滑动机构等，所以在变为廉价的同时，也不需要滑动所需的时间。另外， 虽然作为使快门38滑动的单元以螺线管39为例，但也可变更为其它气动式的汽缸装置。如图4所示，上述反射镜31A、31B配设成将其摄像光学系统的视野分割成2个视野32A、32B，并拓宽两视野32A、32B的间隔。这些反射镜31A、31B分别将摄像机30的摄像透镜体四与2个被摄体(标准量规18及刀具25、26)之间的光路弯曲成直角，分别分割1个视野区域(与拍摄区域相同含义)(参照图幻。另外，如图4所示，预先设定成在分割的一方视野32A拍摄标准量规18，在另一方视野32B拍摄内径加工用或外径加工用刀具25、 26的尖端25AJ6A。图5所示的拍摄区域是使用500万像素摄像机时的拍摄区域，短边为 17mm(2000像素)，长边为21. 5mm(2500像素)。另外，内径加工用刀具25在图4中由双点划线表示。图4是省略了摄像机装置观的下段的图。如图3所示，在壳体28A中多个部位上设置装配板27，在这些装配板27中分别形成沿摄像机30的光轴的长孔27A。另外，壳体28A为了调整摄像机装置30的轴方向的位置，使用长孔60来调整位置。由此，能对应于卡盘12的外径，使摄像机30的光学系统沿摄像机30的轴方向移动。该移动机构也可对应于卡盘12的外径由电机等使摄像机30的光学系统沿摄像机30的轴方向自动地移动，或由操作者手动使摄像机30的光学系统沿摄像机30的轴方向移动。如图2所示，在与摄像机装置观对置的位置，经透明的强化玻璃42配置照明用光源44。另外，配设有用于流掉落到强化玻璃42上的切粉、油尘等的冷却剂喷出部43。光源 44例如也可以是发光LED等。(尖端检测方法)
如图4所示，在分别将标准量规18和刀具25、26的尖端25A、26A —个一个收于摄像机 30的视野32A、32B中进行拍摄(与一眼观看相同含义)的情况下，将标准量规18和刀具 25,26的尖端25A、26A的上面高度设为相同高度来进行。另外，图4所示的尖端25A、26A的边缘例如能使用寻找线(seek line)来求出。所谓该寻找线是以二维虚拟画面内设定的长度和倾角自由的线段，求出相对该线方向的中心位置的边缘的位置的寻找线。另外，图6的实线部分是另一方视野32B中表示尖端25A、26A(参照图5)的拍摄区域，是整体检测尖端 25A.26A时使用的综合检测区。图6的双点划线部分是检测尖端25AJ6A的尖端时使用的刀尖检测区。首先，尖端25AJ6A的检测方法如下执行。如图7㈧所示，通过设定多个寻找线 La，求出尖端25AJ6A的边缘。求出使用前后的尖端25AJ6A的边缘，进行图案匹配，在各边缘的位置相差阈值以下的情况下，判断为尖端25A、26A折损。另一方面，在各边缘的位置相差阈值以上的情况下，判断为切粉熔着于尖端25A、26A等的膨胀(也称为构成刀尖)。另外，阈值设定为20 μ m等的幅度，该幅度可任意变更。尖端的前端(nose)也能使用寻找线求出。首先，如图7(B)所示，以规定间隔设定朝向下方的多个寻找线Lb，求出辉度的极大值(从暗变化为亮的点)为最下点的寻找线 Lbm，作为X方向切削线。同样，如图7(C)所示，以规定间隔设定朝向左方的多个寻找线Lc， 求出辉度的极大值(从暗变化为亮的点)为最左点的寻找线Lcm，作为Z方向切削线。接着，如图7⑶所示，求出X方向切削线Lbm、与平行于该X方向切削线Lbm且通过Z方向切削线Lcm的边缘Ec的线Lbp之间的距离Rz。同样，求出Z方向切削线Lcm、与平行于该Z 方向切削线Lcm且通过X方向切削线Lbm的边缘肪的线Lcp之间的距离Rx。之后，将距离 Rz和距离Rx之中大的一方设定为前端。在使用后的尖端25AJ6A的前端比使用前的尖端 25A.26A的前端变为规定值以上的情况下，判断为尖端25A、26A磨损。S卩，根据本实施例1，通过摄像机30在同一视野拍摄用于测量摄像机装置观的位置误差的标准量规18及接近标准量规18的尖端25AJ6A，并通过将尖端25A、26A及标准量规18设为标准位置，进行尖端25AJ6A的图像处理，所以能可靠地检测尖端25AJ6A的状态。(转塔量规46的结构)
图8及图9所示的转塔量规46是用于测量包含旋盘S(参照图1)的未图示滚珠丝杠机构(例如X轴、Y轴)的NC台50 (参照图13)和包含转塔装置20 (参照图1)的旋盘主体的热膨胀/收缩的程度的量规。如图10所示，作为标准单元的转塔量规46变为装配在刀架21的规定位置(切削工具的安装位置之一)上的结构。该转塔量规46由作为标准体的殷钢体47、和作为被测量物及装配单元的量规主体48构成。殷钢体47使用与构成旋盘S(参照图1)的热处理过的钢相比热膨胀率小的材料(例如作为不胀钢的殷钢)，形成为例如角柱状。另外，只要被测量物与标准体的材料之间有热膨胀率的差即可，尤其期望该差尽可能显著。通常，因为被测量物使用作为工作机械的构造物的钢，所以标准体可使用热膨胀率极小的殷钢，或使用热膨胀率为钢的2倍的铝合金或3倍的锰合金等。另一方面，量规主体48使用与图1所示的转塔装置20 (包含刀架 21)等相同材料的热处理过的钢，形成为大致直角三角形状。另外，在量规主体48中，如图8所示，形成有用于插通殷钢体47的孔48A。该孔 48A比殷钢体47的粗细稍大，能形成用于殷钢体47与构成孔48A的壁不干扰的间隙。如图8所示，殷钢体47的一端由螺钉49A及挡板49B固定在量规主体48中。殷钢体47从作为其一端的固定端至构成自由端的斜状的尖端47A的距离Ll被预先设定为规定尺寸。另外，当将殷钢体47装配到量规主体48时，仅以一个点使殷钢体47支撑于量规主体48上， 另一方自由。如此设置的理由在于当以二个点以上的多个部位固定殷钢体47时，因殷钢体 47与量规主体48之间的热膨胀率的差异，会发生双金属效应，产生变形。如图8所示，在量规主体48中，分别形成直角边缘，二个边缘分别构成成为X方向和Z方向的测量的基点的A点和B点(测量基点)。这里，设定为，A点和B点的X方向的边缘的间隔为X方向的标准尺寸LX，Z方向的边缘的间隔为Z方向的标准尺寸LZ。量规主体48在其制作时加工成这些标准尺寸LX及LZ满足一定程度的精度(例如士 5μπι)。这是因为当要求士5 μ m以上的高精度时，量规主体48会变得极高价。另外，在将量规主体48 装配在机械中之前，由精密测量器测量量规主体48的温度与上述尺寸LX及LZ后，记录在存储器例如RAM等中。殷钢体47的热膨胀率是钢的约1/10，当转塔量规46的温度变化1°C时，量规主体 48的A点与殷钢体47的尖端47A的差变为1. 8 μ m。之后，以规定温度时的规定尺寸下的图像数据为标准，CPTOO (参照图1 检测标准尺寸LX及LZ的长度，所以量规主体48的上述精度也可以有一定程度的偏差。这里，规定温度是为了检查和测量转塔量规46等的尺寸而指定的规定温度(为通常的环境温度即20度至22度)，规定尺寸为上述规定温度下的转塔量规46等的尺寸。另外，在机械的初始设定时，在计测量规主体48的温度的同时，取量规主体48的A点与B点间距离为1 μ m以内的尺寸。该取得方法为，将量规主体48的A点及B点与标准量规18在同一拍摄区域内进行图像处理而执行。另外，在量规主体48中形成并行度测量标准面48B，使用该并行度测量标准面48B，在刀架21中以并行状态定位转塔量规46。当以摄像机装置观拍摄时，如图10所示，将固定于卡盘12中的标准量规18作为标准，求出量规主体48的A点及殷钢体47的尖端47A的位置。另外，如图11所示，将固定于卡盘12中的标准量规18作为标准，求出量规主体48的B点的位置。另外，图10及图11 所示的点划线所示的框对应于图4及图5所示的摄像机装置观的视野32A及32B中的范围。另外，在500万像素的摄像机中，图7(A)中说明的尖端的边缘等的定位的识别精度能以士0.25μπι(=1/34像素)的精度进行图像识别，图7(B) 图7(D)中说明的切削线 Lcm或Lbm的识别精度能以士0.45 μ m(=l/19像素)的精度进行图像识别。即，如图12所示，即便是500万像素(1像素的实际尺寸为8. 6 μ m)的廉价光学系统的摄像机，也能通过最近的图像处理技术的上述识别精度的提高，能对尖端等的折损、磨损等完全地进行图像识别，同时，能以1°C单位测量量规主体48的温度。另外，图12示出上述尖端的图像识别精度的实验数据，其纵轴表示像素的大小(单位为μπι)。另外，横轴表示实验次数。(关于旋盘S的控制系统的结构)
如图13所示，旋盘S具备CPTO0、作为非易失性存储器的R0M62，RAM64、配置在NC台 50中的电机驱动器51、NC电机52、配置在转塔装置20中的电机驱动器53、转塔电机M、操作部56、显示部57以及蜂鸣器58。作为核对单元和校正单元的CPU60执行旋盘S的整体动作，例如在对操作部56中配置的操作键进行了操作的情况下，执行基于该操作的处理。另外，在CPU60上连接有构成摄像单元的一部分的摄像机30，将由摄像机30拍摄到的图像数据输入到CPTOO。作为记录单元的R0M62记录对旋盘S中各种处理进行控制的程序，由该程序来控制旋盘S。作为记录单元的RAM64具有各种数据的读写用记录区例如图像数据区域65，在该图像数据区域65中记录有图像数据等。电机52或M根据CPU60的驱动信号，经电机驱动器51或53进行旋转。作为显示单元的显示部57显示由摄像机30拍摄的图像数据等。 作为警告单元的蜂鸣器58输出警告音。(本实施例的作用)
根据图14、图15、图17 图19所示的各流程图，说明关于图像处理的流程。这里，旋盘S中的处理由CPU60执行，由图14、图15、图17 图19所示的流程图来表示。这些程序预先记录在R0M62的程序区域中。(转塔量规的初始数据设定模式)
图10或图11所示的转塔量规(图14中表示为TG)的初始数据设定模式是旋盘S中机械制造时的调整工序或维修时执行的处理。例如在产品出厂时，在机械的温度稳定的状态下，由手动测量器(省略图示)测量转塔量规46的温度。之后，如图14所示，在步骤100中，CPU60判断是否输入了转塔量规的温度值(由手动测量器测量的温度值)Tto。在步骤100为否定的情况下，即未输入温度值Tto的情况下，等待输入。此时，由图13所示的显示部57或蜂鸣器58催促数据输入。在步骤100为肯定的情况下，即输入了温度值Tto的情况下，在步骤102中，CPU60使转塔量规46的A区域对应移动到卡盘12的标准量规18(图10所示的位置)。S卩，CPU60为了使转塔量规46 位于图像处理位置，使刀架21旋转。这里，所谓A区域是能一眼观看量规主体48的A点和殷钢体47的尖端47A的区域。在步骤104中执行图像处理，在步骤106中，CPU60计算与图6所示的视野中心(参照了标准量规18的中心位置；)Cta，Zta)的差，即偏移值。在步骤108中，判断偏移值是否在允许范围内(例如ΙΟΟμπι以内)。在步骤108中若为否定的情况下、即若为允许范围之外时，则在步骤110中，使转塔量规46的A区域移动到允许范围内。继续该处理，直到 A区域被收于允许范围内。在步骤108中若为肯定的情况下，即若为允许范围内时，则在步骤112中，根据步骤104中图像处理后的图像数据(具体为，将允许范围内的殷钢体47的尖端47Α及量规主体48的A点一眼观看到的图像数据)，CPU60计算温度值Tto中转塔量规46的位移值Da，并记录在RAM64中。所谓位移值Da是以殷钢体47的尖端47A为标准， 与量规主体48的A点的相对差分位置的差分值。即，位移值Da检测温度值Tto中钢的量规主体48热位移(膨胀或收缩)后的尺寸值，CPU60以尺寸值为标准，检测在后测量时的量规主体48的温度。在步骤114中，CPU60使转塔量规46的B区域对应移动到卡盘12的标准量规 18 (图11所示的位置)。这里，所谓B区域是能一眼观看量规主体48的B点附近的区域。 在步骤116中执行图像处理，在步骤118中CPU60计算与图6所示的视野中心0(tb，Ztb) 的差，即偏移值。在步骤120中，判断偏移值是否在允许范围内。在步骤120中若为否定的情况下，即若为允许范围之外时，则在步骤122中，使转塔量规46的B区域移动到允许范围内。在步骤120中若为肯定的情况下，即若为允许范围内时，则在步骤IM中，将温度值Tto 中量规主体48的A点和B点的视野中心的差分值Dtx、Dtz记录在RAM64中。另外，若为上述允许范围内，则将初始数据设定模式时的NC台位置视为以上述偏移值为视野中心存在A 区域和B区域的NC台位置。差分值为X方向的X差分(Dtx=Xta-Xtb)和Z方向的Z差分 (Dtz=Zta-Ztb)。S卩，在量规主体48将A点和B点设为测量基点的理由是为了检测转塔装置20 (包含滚珠丝杠机构)中的X方向和Z方向的热位移。(图像取入位置的初始数据设定模式)
图15或图16所示的图像取入位置的初始数据设定模式是在旋盘S中的机械制造时的调整工序等中执行的处理。首先，使用图16所示的样品90，以手动使刀具25、沈移动到摄像机30的视野内。下面，参照图16来说明上述模式。另外，在设定了上述转塔量规的初始数据之后，执行图像取入位置的初始数据的设定。如图15所示，在步骤130中，CPTOO (参照图13)判断刀具25 J6是否移动到视野内。在步骤130为否定的情况下，即刀具25 J6未移动到视野内的情况下，在步骤131中， 由图13所示的显示部57显示，并由蜂鸣器58警告。在步骤132中执行图像处理，在步骤 134中，CPU60计算与图16所示的视野中心的差，即偏移值。在步骤136中，判断偏移值F 是否在允许范围内(例如ΙΟΟμπι以内)。在步骤136中若为否定的情况下，即若为允许范围之外时，则在步骤138中，使刀具25 J6移动到允许范围内。继续该处理，直至刀具25、26 被收于允许范围内。在步骤136中若为肯定的情况下，即若在允许范围内(设此时的视野中心的位置为C)时，则在步骤140中，CPU60判断是否记录了 NC台50(参照图13)的位置值Μ。另外， 该处理的前提是，以手动将样品90进行精加工切削(减少切入量后进行切削)，得到此时的NC台50的位置值Μ，记录在RAM64中。在步骤140中为否定的情况下，即未记录位置值 M的情况下，在步骤142中，由显示部57显示，并由蜂鸣器58警告。在步骤140中为肯定的情况下，即记录有位置值M的情况下，在步骤144中，CPTOO判断是否记录了工件尺寸WL的测量值。另外，该处理的前提是，由千分尺得到工件W的尺寸札(具体为图16所示的ffx、Wz的值)，记录在RAM64中。在步骤144中为否定的情况下，即未记录尺寸WL的测量值的情况下，在步骤145中，由显示部57显示，并由蜂鸣器58警告。在步骤144中为肯定的情况下，即记录有尺寸WL的测量值的情况下，在步骤146 中，将刀具的C值和偏移值F代入矢量式(M=C+F+WL或F=M-C-WL)中进行计算，在步骤148 中将C值和F值记录在RAM64中。另外，C值按每个刀具不同，F值就一台转塔装置也仅存在一个。另外，样品90若直径和端面分别有一处，则能适用。进而，求出各刀具的C值和M值，分别记录在RAM64中。 之后，根据实际上由上述M=C+F+WL计算出的M值，使NC台50移动到图16所示的M的场所进行切削。(校准周期中的图像处理模式)
图17 图19的流程图是在校准周期(在图17中表示为CS)中执行的程序。校准周期是为了得到将切削精度维持在规定水准的补偿值，在旋盘S运行时强制设置规定间隔来进行检查的周期。即，图17 图19的流程图是旋盘S的运转开始之后的处理。如图17所示，在步骤150中，CPU60判断是否开始校准周期(图17中表示为CS) 的测量。是否开始测量通过计数预先设定的切削次数(例如100次)或预先设定的时间， 由CPU60判断。在步骤150中为肯定的情况下，即开始测量的情况下，在步骤152中，执行刀具图像处理模式的处理。该刀具图像处理模式是图18所示的子程序中的处理。在步骤150中为否定的情况下(未开始测量的情况下)或步骤152的处理结束之后，在步骤IM中执行切削处理，在步骤156中执行对切削次数(或校准的次数)进行计数的计数处理。在步骤158中，CPU50判断旋盘的运转是否结束(也包含执行了校准周期的停止操作的情况)。在步骤158中为肯定的情况下，本程序结束。在步骤158中为否定的情况下，返回到步骤150，继续执行各处理。(刀具图像处理模式)
以图18的子程序说明图17所示的步骤152的刀具图像处理模式。在步骤160中，执行测量模式的处理。该测量模式是图19所示的子程序中的处理。当步骤160的处理结束时，在步骤162中，判断刀尖是否折损。在步骤160中为否定的情况下，在步骤164中判断刀尖是否膨胀(与构成刀尖相同含义)，在步骤164中为否定的情况下，在步骤166中判断刀尖是否磨损。这些判断手法使用上述寻找线等。在步骤166中为肯定的情况下，即判断为磨损的情况下，在步骤168中判断磨损是否为设定值(例如20 μ m)以上。在步骤168中为肯定的情况下，即设定值以上的情况下，在步骤170中，将摩擦量的数据记录在RAM64中(作为维修等时的数据)。之后，在步骤162 或步骤164中为肯定的情况下或在步骤168中为否定的情况下或在步骤170中的处理结束之后，在步骤172中使旋盘S的运转强制停止(例如包含直到交换刀具为止切削加工运转禁止等的失效保护处置的实施)，在步骤174中警告。具体地，让显示部(参照图13)警告显示，或让蜂鸣器58动作，输出警告音或从未图示的扬声器输出警告声音。由上述警告来催促操作者交换刀具。另外，在拍摄到的视野部分附着了切粉等异物的情况下，因为CPTOO 能作为图像识别功能进行错误设定，所以能进行失效保护处置的实施。另外，在步骤166中若判断为刀尖磨损，则CPTOO即便为设定值以下也为了交换尖端而使旋盘S的运转停止。
在步骤166中为否定的情况下，即判断为刀尖未磨损的情况下，在步骤176中， CPU60判断刀尖的位移是否为设定值(例如100 μ m)以上。刀尖的位移通过检测图7的切削线的综合位置来判断，有时除热位移外，还包含刀尖的磨损。在步骤176中为肯定的情况下，即为设定值以上的情况下，在步骤178中，根据测量时的位移数据，将内插数据记录在 RAM64中(作为维修等时的数据)。之后，在步骤176中为否定的情况下或步骤178的处理之后，在步骤179中，反馈后进行补偿处理。S卩，根据实施例1，在旋盘运转中的非切削时，以量规主体47的温度和2个A点、B点的位置为标准，计算旋盘的热膨胀/收缩的程度，校正加工位置，所以即便在旋盘运转中加工位置因旋盘的热膨胀/收缩而位移，也能高精度地校正该加工位置的位移，能使工件W的加工精度提高。(转塔量规的测量模式)
以图19的子程序说明图18所示的步骤160的测量模式。另外，图19中的测量模式是测量转塔量规(图19中也表示为TG) 46的模式。如图19所示，在步骤180中，CPU60使转塔量规46的A区域对应移动到卡盘12的标准量规18 (图10所示的位置)。在步骤182中执行图像处理，在步骤184中，CPU60计算与视野中心(Xtat，Ztat) 的差，即偏移值。在步骤186中，判断偏移值是否在允许范围内(例如IOOym以内)。在步骤186中若为否定的情况下，即若为允许范围之外时，则在步骤188中，使转塔量规46的A 区域移动到允许范围内。继续执行该处理，直到A区域被收于允许范围内。在步骤186中若为肯定的情况下，即若为允许范围内时，则在步骤190中，根据步骤182中图像处理过的图像数据(具体地为，将允许范围内的殷钢体47的尖端47Α及量规主体48的A点一眼观看到的图像数据)，CPU60计算校准周期的测量时(下面称为CS测量时)的转塔量规46的位移量Dat，并记录在RAM64中。在步骤192中，根据上述位移值Dat及Da (图14的步骤112中记录在RAM64中的数据)的差，CPU60在计算CS测量时的转塔量规46的温度的同时，计算该温度下的量规主体48的LX及LZ(参照图8)的热位移后的长度Ltt，并记录在RAM64中。另外，由于钢的热膨胀率而变化1°C时，则厚度IOOmm的钢增减1 μ m，所以CPU60若计算位移值Dat及Da的差分，则也能计算转塔量规46的温度和长度Ltt。另外，在标准体是殷钢等不胀钢的情况下，测量钢的热膨胀本身。在步骤194中，CPU60使转塔量规46的B区域对应移动到卡盘12的标准量规18。 在步骤196中执行图像处理，在步骤198中CPU60计算与视野中心(Xtbt，Ztbt)的差，即偏移值。在步骤200中，判断偏移值是否在允许范围内。在步骤200中若为否定的情况下， 即若在允许范围之外时，则在步骤202中，使转塔量规46的B区域移动到允许范围内。在步骤200中若为肯定的情况下，即若为允许范围内时，则在步骤204中，计算CS测量时的量规主体48的A点和B点的视野中心的X差分值(Dtx=Xtat-Xtbt)和Z方向的Z差分值 (Dtz=Ztat-Ztbt)，记录在 RAM64 中。S卩，CPU60在图18所示的步骤179中计算量规主体48的A点和B点的差分，并且还考虑量规主体48的热位移量，所以能正确检测滚珠丝杠机构等的热位移量。因此，根据实施例1，将上述X差分值和Z差分值同长度Ltt比较，以该比较后的数值的比例，对转塔装置20(参照图1)的X轴和Z轴的移动，将刀具从图16所示的视野中心位置向X方向和Z 方向移动到各个切削位置的距离进行二点线性内插并校正(执行图18的步骤179中的处
17理)。例如在旋盘运转中的非切削时(CS时)，对于量规主体48的温度和量规主体48的 A点及B点(多个测量基点)的位置差，不仅测量量规主体48的A点 B点间的矢量差，还测量量规主体48的加工时的温度，计算该加工时的测量值后进行内插，基本上能完全补偿旋盘自身的热膨胀/收缩，所以即便在旋盘运转中加工位置因旋盘(包含滚珠丝杠机构) 的热膨胀/收缩而位移，也能高精度地校正该加工位置的位移，能使工件W(参照图1)的加工精度提高。实施例2
用图20 图M说明本发明的实施例2。其中，向与上述实施例1实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例2如图20所示，是适用于2轴正面旋盘的实例。具体地，2条主轴11设置成位于左右，水平且平行地延伸，各主轴11的前端部设置工件保持用的卡盘12。在左右的主轴11的左侧位置和右侧位置，分别与各主轴11的轴线平行地配置刀架21。各刀架21构成为分别能由驱动装置19沿前后方向移动，且能绕刀架21的轴心旋转。在各刀架21的外周部，保持各种刀具(例如内径加工用的刀具25、外径加工用的刀具沈等)，通过使各刀架21旋转，变成选择工件切削加工中所使用的刀具。如图21所示，在旋盘S的加工区Sl的天井部，位于各刀架21与各卡盘12之间的正上方，水平配置2台摄像机装置观。另外，图21的摄像机装置观是省略其下段的图。加工区Sl的底面部形成为从左右两侧向中央部的尖端输送带16向下倾斜，在加工区Sl的底面部中的各摄像机装置观的正下方位置，经强化玻璃42设置照明用光源44。 在加工区Sl的底面部的左右两侧，配设用于将落到加工区Sl的底面部或强化玻璃42上的切粉、油尘等流掉落到尖端输送带16上的冷却剂喷出部43。安装在图20所示的刀架21上的转塔量规45，如图22所示，将挡板49B埋设在转塔量规45内，使挡板49B与转塔量规45在同一面上。即，使转塔量规45对应于图23及图 M所示的刀架21的安装。其它结构及作用效果相同。另外，图23是对应于实施例1的图 11的图，图M是对应于实施例1的图10的图。量规主体48如图25所示，也可设置3点(A 点至H点)以上多个测量点。此时，由于有时热位移因量规主体48的多个部位而不同(包含未图示的滚珠丝杠机构非线性热位移的情况)，所以能分别对应，进而能高精度地检测滚珠丝杠机构的热位移。实施例3
用图沈 图28来说明本发明的实施例3。其中，向与上述实施例1实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例3如图沈所示，将作为卡盘量规的殷钢体47配置成在卡盘12的外周侧且能一眼观看标准量规18及殷钢体47的尖端47A。 殷钢体47 (在实施例3中也称为卡盘量规)的一端经挡板49B由一对螺钉49A固定。为此， 防止飞出用的挡块72以与殷钢体47稍离开的状态配置在殷钢体47的自由端侧。另外，防止振动用的配重70配置在殷钢体47的配置场所的相反侧。(本实施例的作用)
根据图27及图观所示的各流程图，说明卡盘量规(在图27中表示为CG)的初始数据设定模式和卡盘量规的测量模式的处理。(卡盘量规的初始数据设定模式)图26所示的卡盘量规的初始数据设定模式是在旋盘的机械制造时的调整工序或维修时执行的处理。例如在产品出厂时，在机械的温度稳定的状态下，由手动测量器(省略图示)测量卡盘量规47的温度。之后，如图27所示，在步骤210中，图13所示的CPU60判断是否输入了卡盘量规 47的温度值(由手动测量器测量的温度值)Tco。在步骤210中为否定的情况下，即未输入温度值Tco的情况下，等待输入。此时，由图13所示的显示部57或蜂鸣器58催促数据输入。在步骤210中为肯定的情况下，即输入了温度值Tco的情况下，在步骤212中， CPU60使卡盘12旋转，定位于设定位置。即，CPU60将卡盘量规47的尖端47A及标准量规 18设为摄像机装置观(参照图幻一眼观看的状态。在步骤214中执行图像处理，在步骤 216中CPTOO以温度值Tco下的殷钢体47的尖端47A为标准，计算与标准量规18的相对差分位置的差分值Dc，并记录在RAM64中。(卡盘量规的测量模式)
图观所示的卡盘量规的测量模式是在校准周期中执行的处理。如图观所示，在步骤 220中，CPU60使卡盘12旋转，定位于设定位置。在步骤222中，执行图像处理，在步骤2M 中，CPTOO以校准周期CS中的殷钢体47的尖端47A为标准，计算与标准量规18的相对差分位置的差分值Dct，并记录在RAM64中。在步骤2 中，根据上述差分值Dct及Dc (在图27的步骤216中记录在RAM64中的数据)的差，CPU60计算CS测量时的卡盘12的温度Tc，并记录在RAM64中。在步骤228中， CPU60根据上述温度数据，计算标准量规18的位置数据，并将该位置数据记录在RAM64中。 位置数据是CS测量时的标准量规18的X方向位置数据，该X方向位置数据能通过Vc (标准量规的半径位置)=Vcn (规定温度下的标准量规的半径位置)+{Tc (卡盘的温度)-Tco (规定温度)} XRc(标准量规的半径)XAc(卡盘的热膨胀率)而得到。这里，由钢形成的卡盘 12的热膨胀率Ac是1. 15 X 10_5 (10的负5次方)。另外，CPU60根据标准量规18的上述位置数据，使NC电机52 (参照图13)驱动， 使NC台50移动。S卩，根据实施例3，即便加工位置因卡盘12的X方向的热位移而位移，也能高精度地校正该加工位置的位移，能使工件W(参照图1)的加工精度提高。另外，上述测量模式也可以在旋盘S的运转开始前进行，这种情况下在所谓的低温起动时也能高精度地校正。并且，实施例3利用殷钢体47的长度方向的伸缩，所以变得刚性高，结构简易。实施例4
用图四来说明本发明的实施例4。其中，向与上述实施例3实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例4如图四所示，将作为卡盘量规的双金属体74配置成在卡盘12的外周侧且能一眼观看标准量规18及双金属体74的尖端74A。 双金属体74是热膨胀率不同的2种金属板组合的金属体，其一端由螺钉75固定。另外，通过图像处理双金属体74的尖端74A的相对弯曲状态(与曲率变形相同含义)，测量卡盘12 的温度。测量方法由基于图27及图观的处理的差分值进行。防止振动用的配重76配置在双金属体74的配置场所的相反侧。实施例4是比殷钢体47(参照图26)小型的双金属体74，所以卡盘量规变成小型，即便如夹头卡盘那样其外周面的装配部分与卷轴卡盘相比很小，但也能安装，同时，能使配重76比图沈的例更小型。其它结构及作用效果与实施例3 —样。另外，涉及实施例1和实施例2的殷钢体，如图30所示，也可将由钢形成的尖端部 47B通过硬焊等接合于形成为长方体的殷钢体47上一体构成。涉及实施例1和实施例2的转塔量规，如图31所示，也可将双金属体74 (参照图29)装配于量规主体48 (参照图8和图22)上。这种情况下，也能得到与实施例1和2 —样的作用效果。适用本发明的卡盘12 也可将其外形做成圆锥形状等，使切粉等的卷入减轻。另外，本发明能使实施例3或实施例 4的结构与实施例1或2的结构组合等任意选择。并且，上述程序的处理流程(参照图14 等)是一例，在不脱离本发明主旨的范围内能适当变更。例如，在刀具图像处理模式(参照图18)中，CPTOO也可将折损数据等记录在RAM64中，在膨胀等为设定值以下的情况下，反馈后进行补偿处理。本发明的测量装置(至少具备摄像机、RAM等存储器、CPU、例如殷钢体的装置)若用配置在摄像机中的远望透镜拍摄与殷钢体并列配置在离开IOm左右位置上的被测量物， 则能正确测量被测量物的温度。即，由于能从远离的场所，以没有布线等的连接的无接触状态能测量被测量物的温度，所以不需要布线连接用的部件例如刷握(brush holder)，能简化测量装置的结构。另外，本发明的测量装置也能适用于切削机械以外的机械。实施例5
下面，根据图32 图36来说明作为本发明实施例5的摄像装置及具备该摄像装置的切削机械。另外，向与上述实施例1实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例5是如下实例，即作为摄像单元的摄像装置127沿Z方向(水平方向)可滑动地配置，且不会因分割等减少摄像机30的拍摄区域，在原来的范围(与拍摄区域的范围含义相同)有效利用摄像元件30A的像素区域。(关于摄像装置127的结构)
如图32及图33所示，在旋盘S内配置为在隔离区Sl与加工区S2之间摄像装置127 可滑动(参照图35)。该摄像装置127拍摄构成被摄体的切削工具(下面也称为刀具)25、 26的尖端25AJ6A(参照图36)等。S卩，摄像装置127在拍摄尖端25A、26A等时，向加工区 S2侧滑动，当拍摄结束时，向隔离区Sl侧滑动。另外，构成为由摄像装置127拍摄到的图像数据向图13所示的CPU60输出。之后，CPU60核对/计算尖端25AJ6A的位移等，并根据这些结果校正切削工具的加工位置。如图34㈧所示，摄像装置127的壳体127A被区分成拍摄空间(也称为透镜室)128A及防尘空间(也称为快门室)U8B。具体地，将例如500万像素的摄像机(包含作为摄像元件的(XD30A) 30、摄像透镜体四、全反射镜31A以及半反射镜31B收于角筒状壳体127A的透镜室128A中。该半反射镜31B配置在摄像透镜体四和全反射镜31A之间，是将入射的被摄体光局部反射并局部投射的反射镜。另外，在半反射镜31B(也称为分束器) 中，包含平板型、棱镜型、楔形基板型等的反射镜。上述全反射镜31A与半反射镜31B配设成各个摄像光学系统的视野为相同尺寸。 即，配设全反射镜31A及半反射镜31B，以能交互拍摄各个被摄体。例如构成为，由全反射镜31A拍摄图34(A)的双点划线所示的被摄体(尖端)23A时，遮断半反射镜31B的光路， 由半反射镜31B拍摄被摄体(尖端)24A时，遮断全反射镜31A的光路。因此，使摄像机30的摄像透镜体四与2个被摄体(例如刀具23J4等)之间的光路，由一对反射镜31A及31B分别弯曲成直角，在1个视野区域(与拍摄区域含义相同) 的范围内拍摄被摄体。之后，如图34所示，在一个视野区域中首先拍摄例如刀具23的尖端 23A，并且在上述拍摄后，在1个视野区域中接着拍摄刀具M的尖端24A。另外，视野区域在使用500万像素的摄像机的情况下，短边为17mm (2000像素)，长边为21. 5mm (2500像素)。在透镜室128A与快门室128B之间，分别在对应于全反射镜31A的光路上配置调焦透镜33，在对应于半反射镜31B的光路上配置透明的防护玻璃34。这里，调焦透镜33调焦2系列的焦距LA(例如100mm)。另外，拍摄空间始终保持在规定气压、例如+0. 05MPa。另外，在透镜室128A与快门室128B之间形成孔127B，从该孔127B向快门室128B 输送压缩空气(下面也称为空气)。即，始终将快门室128B加压至比透镜室128A低的加压状态，例如+0. IlMPa0因此，由于对快门室128B进行加压，所以防止冷却液或切粉等流入到快门室128B。另外，在透镜室128A中配置有未图示的空气连接口，该空气连接口和压缩机(省略图示)之间变成供给由压缩机生成的空气的空气通路。之后，空气始终继续向透镜室128A喷出。在与快门室128B的调焦透镜33及防护玻璃34对置的部位，分别形成开口 127C及 127D。作为切换单元的快门138及139能在壳体127A与其支持片127E之间滑动地配置， 对开口 127C或127D进行开闭。即，遮断上述光路的快门138或139构成为使用上述空气通路的空气来滑动。另外，在支持片127E中，开口 127F及127G以与开口 127C及127D对置的方式形成。如图34⑶所示，快门138其平面形状构成带状，快门139其平面形状构成大致L 字状。进而，快门138及139以与开口 127G及127F对置的方式进行移动，对开口 127C及 127D进行开闭。S卩，快门138及139开放各个光路，由摄像机30拍摄图34所示的构成被摄体的切削工具23、24的尖端23A、24A(图中由双点划线表示)。进而，快门138及139为了防止冷却液或切粉等流入到快门室128B而关闭。另外，快门138及139始终关闭，并且不同时开放光路。快门也可适用例如通过电压的0N/0FF的切换来开闭的液晶快门或光路切换机构寸。如图32及图33所示，在与摄像装置127的各反射镜31A及31B(参照图34)对置的光路上的位置，分别配置有照明用光源143及144。这些光源143及144例如由发光LED 等构成。(关于摄像装置127的滑动机构的概要结构)
如图32及图35所示，摄像装置127配置在隔壁15的规定部位，并连结有未图示的滑动机构(例如由空气通路的空气来动作的汽缸等)。因此，如上所述，摄像装置127在隔离区Sl与加工区S2之间滑动，在即将切削加工之前，从加工区S2向隔离区Sl后退。使摄像装置127后退的理由在于防止与切削加工的转塔装置20上搭载的刀具等的干扰，同时避免摄像装置127在切削工作中对操作者的视觉障碍，使操作性提高。另外，如图35所示，在摄像装置127与隔壁15之间，配置有合成树脂制(例如聚氨酯橡胶)的密封罩140。S卩，摄像装置127以嵌入密封罩140的状态被保持。该密封罩140 防止滑动时的摄像装置127夹入加工区内的切粉，同时，防止冷却液向隔离区Sl内渗入。另外，以包围摄像装置127的周围的方式导口 140A被开口。之后，空气从未图示
21的空气通路向导口 140A送出(参照图35的箭头)，空气从摄像装置127与密封罩140的间隙吹出(参照图35的粗线箭头)。另外，在摄像装置127向隔离区Sl后退的位置(图35的实线所示的待机位置)， 摄像装置127的尖端(与密封罩140对置的部位)预先设定成比密封罩140稍向加工区S2 突出的状态或共面。(关于卡盘的概要结构)
如图36所示，在卡盘12的外周侧，作为标准体的殷钢体47以与上述标准量规18对置的方式配置。即，以使殷钢体47的尖端47A、标准量规18以及刀具沈的尖端26A能收于摄像装置127的视野区域中进行拍摄(与一眼观看相同含义)的方式，配置殷钢体47、标准量规18及刀具26。S卩，刀具沈预先设定成在尖端检测时移动到摄像装置127的一眼观看 A区域(图中所谓的‘A框’)内的规定位置，刀具25预先设定成在尖端检测时移动到摄像装置127的一眼观看B区域(图中所谓的‘B框’)内的规定位置。殷钢体47使用与构成旋盘S(参照图32)的热处理过的钢相比热膨胀率小的材料 (例如作为不胀钢的殷钢)，形成为例如角柱状。进而，殷钢体47其一端由未图示的缔结部件(螺钉等)固定。因此，防止飞出用的挡块(省略图示)以与殷钢体47稍离开的状态配置在殷钢体47的自由端侧。另外，防止振动用的配重72配置在殷钢体47的配置场所的相反侧。即，图36的实例与实施例3的图沈成为大致相同的结构。(本实施例的作用)
在尖端检测时，如图36所示，在将标准量规18和刀具25或沈的尖端25A或26A收于摄像机30的视野区域中进行拍摄的情况下，使标准量规18和刀具25或沈的刀尖25A或 26A的上面的高度为相同高度来进行。另外，尖端检测时，如图35所示，使摄像装置127从隔离区Sl滑动到加工区S2， 同时，使图32所示的光源143及144发光。进而，在检测图36所示的刀具沈的尖端26A 的情况下，拍摄位置(图35的虚线所示的状态)的摄像装置127如图34所示，使快门138 滑动，开放半反射镜31B侧的光路。摄像机30拍摄作为位于一眼观看A区域内的被摄体的殷钢体47的尖端47A、标准量规18以及刀具沈的尖端21 S卩，由于遮断快门139侧的光路，所以半反射镜31B使一眼观看A区域的被摄体光向摄像机30反射。另一方面，在检测图36所示的刀具25的尖端25A的情况下(此时刀具沈不在一眼观看A区域中)，如图34所示，首先使快门138滑动，开放半反射镜31B侧的光路。摄像机30拍摄作为位于一眼观看A区域内的被摄体的殷钢体47的尖端47A和标准量规18。 即，由于遮断快门139侧的光路，所以半反射镜31B使一眼观看A区域的被摄体光向摄像机 30反射。在刚拍摄之后，在使快门138关闭的同时，使快门139滑动，开放全反射镜31A侧的光路。快门138及139的切换以该切换瞬间的时间差(与大致同时相同含义)、例如0.5 秒来进行。另外，为了减少快门138或139开闭时的冲击，在减小快门138及139的重量的同时，由空气等使之驱动。进而，摄像机30如图36所示，拍摄作为位于一眼观看B区域内的被摄体的刀具25 的尖端25A。即，由于遮断快门138侧的光路，所以全反射镜31A使一眼观看B区域的被摄体光向摄像机30反射。此时，由于半反射镜31B透过由全反射镜31A反射的被摄体光，所以摄像机30仅拍摄一眼观看B区域内的被摄体。在本实施方式中，由于以视为瞬间的时间内(光路切换的时间差)来使快门138 或139开闭，所以没有拍摄时的被摄体的位置变化，能以实质上一眼观看的状态拍摄殷钢体47的尖端47A和标准量规18及刀具25的尖端25A。即，根据本实施例，不会因例如分割等减少摄像机30的拍摄区域(与图像识别区域相同含义)，能原样有效利用例如500万像素(短边17mm、长边21. 5mm的拍摄范围)，所以图像识别良好。另外，根据本实施例，由于能将摄像机30的一眼观看B区域和一眼观看A区域之间隔开规定距离LA(参照图34及图36)，所以例如能不单独设置内径刀具用的标准量规而以实质上一眼观看的状态拍摄刀具种类例如内径刀具或外形刀具或其它特殊刀具。进而， 根据本实施例，由于一眼观看B区域和一眼观看A区域之间隔开规定距离LA (例如100mm)， 所以例如能防止内径刀具25的干扰。当切削加工时，首先使空气从未图示的空气通路送出到图35所示的密封罩140的导口 140A后，使摄像装置127向隔离区Sl滑动(参照图35的实线)。S卩，如图35所示，在摄像装置127即将恢复到待机位置之前，从摄像装置127与密封罩140的间隙吹出空气，所以能防止加工区S2内的冷却液或切粉等被取入隔离区Si。另外，在摄像装置127恢复到待机位置之后，停止从空气通路向密封罩140的导口 140A送出空气。图36所示的尖端25AJ6A的边缘例如能使用寻找线求出。所谓该寻找线是以二维虚拟画面内设定的长度和倾角自由的线段，求出相对该线方向的中心位置的边缘的位置的寻找线。实施例6
用图37来说明涉及本发明的摄像装置的实施例6。其中，向与上述实施例5的图34所示的摄像装置127实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例6如图37所示，是相对半反射镜将光路折回以与全反射镜的光路长度相同的构成实例。即，本实施例是避免在光路长度不同的情况下的、一方的画面尺寸比另一方的画面尺寸例如大或小的实例。具体地，半反射镜31B以具有一眼观看B区域和一眼观看A区域(参照图36)之间的规定距离LA的一半距离(例如50mm)偏全反射镜31A而配置。一对折回用全反射镜 (下面还简称为‘折回反射镜’)78及79，以倾斜于同一方向的方式并列地配置，并将入射的被摄体光导向半反射镜31B。即，折回反射镜78将防护玻璃34侧的光路折回到反射镜79， 引导向半反射镜31B。为此，折回反射镜79被配置为与半反射镜31B相对置。进而，由于半反射镜31B及全反射镜31A两者的光路长度相同，所以在全反射镜 31A侧的光路上，代替调焦透镜，将防护玻璃135配置在快门室128B上。另外，本实施例的快门室128B配置在壳体127A的外侧。进而，在快门室128B中以对应于折回反射镜78和全反射镜31A的方式形成光路用孔80A及80B。另外，切换光路的一对快门138及139与实施例5相比，长尺寸方向的长度变得更短。这里，仅在拍摄时使快门138及139单独动作是为了在拍摄时之外将快门室128B的孔 80A或80B变为关闭状态，提高防尘效果。在本实施例中，由于在半反射镜3IB之前使折回反射镜78及79介入，所以相对半反射镜31B，与全反射镜31A的光路长度变为相同。即，根据本实施例，由于半反射镜31B和全反射镜31A两者的光路长度相同，所以不需要用于校正焦点的调焦透镜。另外，与光路长度不同(即、各个画面尺寸不同)的情况相比，在本实施例中不必使画面尺寸相同，所以软件变简单。即，根据本实施例，由于图36所示的一眼观看B区域和一眼观看A区域的像素尺寸相同，所以使用算法的图像处理变简单。其它结构及作用效果与实施例5—样。另外，当使图32所示的光源143或144单独点亮切换时，能使拍摄时的快门切换变得不需要。在这种情况下，能使快门为一个。实施例7
用图38来说明涉及本发明的摄像装置的实施例7。其中，向与上述实施例5的图34所示的摄像装置127实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例7如图38 (A)所示，是将一对反射镜做成全反射镜31A及132，同时可旋转偏摄像机30 的全反射镜132的实例。具体地，将旋转装置81连结于偏摄像机30的全反射镜132。进而，在拍摄全反射镜31A侧的被摄体(一眼观看B区域)的情况下，以使全反射镜132变到双点划线表示的退避位置的方式，经旋转装置81使其旋转，并使其从全反射镜31A和摄像机30的光路上退避。另一方面，在拍摄全反射镜132侧的被摄体(一眼观看A区域)的情况下，以使全反射镜132变到实线所示的规定角度的拍摄位置的方式，经旋转装置81使其旋转，来拍摄一眼观看A区域的被摄体。这种情况下，来自全反射镜31A的被摄体光被全反射镜132遮断，所以不能拍摄。本例中，以使全反射镜132能在拍摄位置和退避位置分别暂停的方式来配置未图示的挡块。另外，也可以以规定角度能停止全反射镜132方式，将旋转装置的驱动单元做成步进电机那样。在本实施例中，由于能旋转地配置全反射镜132，所以分别切换光路。即，根据本实施例，由于通过旋转全反射镜132分别切换光路，所以一个快门82即可。为此，如图38(B)所示，一个快门82在对应于全反射镜132的部分形成矩形状的孔82A。S卩，快门82并不是切换光路的单元，而仅是防止冷却液或切粉等浸入快门室128B 的单元。其它结构及作用效果与实施例5—样。实施例8
用图39来说明涉及本发明的摄像装置的实施例8。其中，向与上述实施例6的图37所示的摄像装置127实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例8如图39所示，是组合实施例6和7的实例。具体地，构成为，将一对反射镜做成全反射镜31A及132，同时，使偏摄像机30的全反射镜132可旋转，并且对偏摄像机30的全反射镜132将光路折回，以使与全反射镜31A 的光路长度变为相同。为此，根据本实施例，由于全反射镜132及31A两者的光路长度相同，所以就变成不需要用于校正焦点的调焦透镜。另外，根据本实施例，由于图36所示的一眼观看B区域和一眼观看A区域的像素尺寸相同，所以使用算法的图像处理变简单。进而，根据本实施例， 由于通过全反射镜132的旋转来分别切换光路，所以一个快门138即可。
实施例9
用图40来说明涉及本发明的摄像装置的实施例9。其中，向与上述实施例5的图34所示的摄像装置127实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。实施例9如图40所示，是将一对摄像机配置在分别对应于位于不同的拍摄位置的被摄体的光路上的实例。具体地，摄像机30、84及摄像透镜体四、83并列状配置。另外，对应于摄像机30 及84的一对全反射镜31A及132分别以与开口 127F及127G对置的方式被配置。另外，摄像机(包含作为摄像元件的(XD84A)84通过摄像透镜体83及全反射镜132的光路来拍摄一眼观看A区域的被摄体。另一方面，摄像机30通过摄像透镜体四及全反射镜31A的光路来拍摄一眼观看B区域的被摄体。这里，在本实施例中，由于设置一对摄像机30及84，所以不需要调焦透镜，能设防护玻璃135即可。即，在本实施例中，按每个摄像机30及84进行调焦。根据本实施例，由于能构成2系列的光路中的拍摄，所以能分别同时拍摄一眼观看A区域及一眼观看B区域的被摄体。另夕卜，在本例中，快门138及139为一对的实例，但快门也可以是一个。另外，摄像机30及84和摄像透镜体四及83的结合提高其刚性，若同时拍摄一眼观看A区域及一眼观看B区域，则与将一眼观看A区域及一眼观看B区域一眼观看到是同等的。实施例10
用图41来说明涉及本发明的摄像装置的实施例10。其中，向与上述实施例9的图40 所示的摄像装置127实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。 实施例10如图41所示，是使一对摄像机以分别旋转不同方向例如90度的状态来配置的实例。具体地，将一对摄像机30、84及摄像透镜体四、83固定在平面形状大致L字状的支持体85的两端。即，摄像机30及摄像透镜体四以水平方向的状态连结于支持体85的端部85A。另外，摄像机30使与一个被摄体(例如刀具24)之间的光路由反射镜31A弯曲成直角，在一个视野区域(一眼观看A区域)的范围中拍摄被摄体。另一方面，摄像机84及摄像透镜体83以垂直方向的状态连结于支持体85的端部 85B。进而，摄像机84 (包含摄像透镜体8 配置成一个被摄体(例如刀具2 的光路成一直线，在一个视野区域(一眼观看B区域)的范围中拍摄被摄体。另外，在本实施例中，从被摄体至摄像透镜的光路长度预先设定成相同。另外，在图41中，省略快门等的结构。另外，摄像机30及84和支持体85的结合提高其刚性，若由殷钢制作支持体85，则也不存在摄像机30及84的温度引起的相对变化， 若同时拍摄一眼观看A区域及一眼观看B区域，则与将一眼观看A区域及一眼观看B区域一眼观看到是同等的。(2轴正面旋盘中的拍摄状态)
这里，用图42及图43来说明配置在刀架21中的刀具沈、配置在卡盘12中的标准量规 18及图22所示的转塔量规45中的拍摄状态。例如由图37所示的摄像装置127拍摄时，如图42所示，在一眼观看B区域拍摄固定在卡盘12中的标准量规18，在一眼观看A区域中拍摄量规主体48的A点及殷钢体47的尖端47A(或刀具26)。另一方面，如图43所示，在一眼观看B区域拍摄固定在卡盘12中的标准量规18，在一眼观看A区域中拍摄量规主体48的B点(或刀具沈)。图42及图43所示的A框和B框对应于图36所示的摄像装置127的一眼观看A区域及一眼观看B区域中的范围。(关于卡盘的变形例)
下面，说明关于卡盘的变形例。其中，向与关于上述实施例5的图36所示的卡盘12的结构实质相同的部分附加相同符号，省略或简化说明，主要说明不同部分。如图44及图45所示，卡盘17其尖端成为小径部17A。另外，在卡盘17中，切口部 17B(参照图45)沿卡盘17的轴心方向形成。该切口部17B如图44所示，从小径部17A的外周一直形成到大径的基端部分(该部分变为‘通孔’)。进而，圆柱状的殷钢体86其一端由作为缔结部件的螺钉49A固定在卡盘17的基端部分。该殷钢体86的尖端如图45所示，成为半圆状。S卩，如图44所示，殷钢体86的尖端86A、标准量规18以及刀具沈的尖端^A，例如收于图37所示的摄像装置127的视野区域(一眼观看A区域)中进行拍摄。另外，在图 44所示的卡盘17中，即便殷钢体86的长度再长，也能经卡盘17的通孔配置，所以也能将长条的殷钢体86安装在例如夹头卡盘等上。另外，由于在卡盘17中形成了殷钢体86的通孔，所以也能不需要配重。并且，在实施例5至实施例10中，也可以使摄像装置127可旋转地构成，一眼观看 A区域及一眼观看B区域能在水平方向或垂直方向等任意地变更。另外，本发明不限于实施例1至实施例10中说明的2轴正面旋盘或短轴旋盘，能适用于铣刀盘等各种切削机械(使切削工具与工件相对移动来加工的机械)。(图像识别处理方法)
用图46 图48来详述涉及本实施例的切削工具的图像识别处理方法。(技术领域)
本技术领域涉及对被摄体例如切削工具进行图像识别时的图像识别处理方法及切削工具的图像识别处理方法。(背景技术)
在上述专利文献1中，在程序存储器65中存储有用于利用图像处理处理器来执行图像处理与解析的程序(参照段落序号0052)，重复基于摄像机20的拍摄，通过共计11次的投光与摄影，取得11条明线的图像(11帧)(参照段落序号0072、图11、图13)。另外，专利文献2如上所述，在被加工物的加工前或加工后至少一方使工具旋转或移动，取入多个该图像数据，从该多个图像数据中有选择地使用焦点对准的图像数据。(要解决的课题)
专利文献1及专利文献2并不是提高进行图像识别处理时的刀具位置识别精度的发明。即，在专利文献1或专利文献2中，高精度地图像识别刀具的磨损量或位移量等是困难的。另一方面，在500万像素的摄像机中，求出上述X方向切削线或Z方向切削线构成刀具的轮廓曲线(刀具尖端(tip)的前端曲线)的切线的重要位置，所以位置识别精度变重要。在所谓多步图案匹配(下面称为IS’)算法中，即便1条寻找线的位置识别精度低，
26只要寻找线数据变多，则整体的平均化后的精度就变高。以下内容提供提高对被摄体例如切削工具进行图像识别时的位置识别精度的图像识别处理方法及切削工具的图像识别处理方法。作为上述图像识别处理方法，使被摄体或摄像单元的至少一方相对移动，将该移动量作为比像素小的值(例如像素间距的整数的N分之1)，取得基于图像数据的识别值，同时，取得以像素间距的整数(N)分之1计算N次后的第2平均值，作为被摄体的位置数据。 进而，计算上述多次识别值的标准偏差，对该标准偏差乘以系数，同时，对上述第2平均值加上或减去该乘法值，将该计算值例如作为切削工具的刀尖位置数据。另外，上述内容是使用数值控制系统的切削机械，适用于使用摄像单元、无论切削加工前后均取入切削工具的图像进行图像处理、并检测上述切削工具的状态(欠损/膨胀/ 磨损/热位移)或上述切削机械的热位移量的图像识别处理方法。另外，根据上述被摄体例如切削工具的位置数据或刀尖位置数据，校正切削工具的加工位置。(切削线的位置数据取得方法)
下面，根据图46 图48，说明切削工具的图像识别处理方法。切削线的位置数据取得方法使图36所示的刀具沈向Z方向每次1 μ m例如移动8次，分别拍摄后，由以下方法取得Z方向切削线的位置数据。首先，在刀具沈的位置，计算切削线的位置矢量(Z位置与X位置的集合)。接着， 每Iym设定寻找线的间距，选择边缘位置(寻找线与尖端外形线的交点位置)为最大值 (或也可以是最小值)的寻找线。进而，为了提高精度，将上述最大值设定为中央(图46中为Z方向切削线的位置)，计算上下(或左右)各25条寻找线的边缘位置中的平均值(ave) 及标准偏差(ο )。此时的寻找线总条数为51条。如图46所示，在Z方向(或X方向)上尖端^A向负方向突出的情况下，Z方向的切削线的位置(Cp)式，能由下式计算。Cp=ave-1. 1 σ
这里，在Z方向(或X方向)上尖端26Α向正方向突出的情况下，有必要将上述式的-记号变为+记号。另外，上述式的1.1的这一系数是由实验值算出的数值。并且，X方向的切削线的位置也由上述步骤计算。另外，从计算出的各个Cp值中减去上述刀具的移动量的累计值。最终，计算上述8次数据中的第2平均值，同时，计算由上述第2平均值得到的位置矢量。另外，使刀具移动的间距以像素间距的整数(N)分之1测量N次。例如，在像素 (与像素相同含义)的一边为8 μ m的情况下，每1/8像素即每1 μ m进给取得8次数据，记录作为第2平均值的位置数据。即，因为每次移动1像素的N分之1，所以能取得不同的图像数据，图像识别精度提高。也可以使刀具例如每次移动1/4像素或每次移动1/2像素等。这里，每次移动像素间距的整数(N)分之1是因为如下理由。当将比像素小的值 (例如像素间距的整数分之1)作为移动量取得图像数据时，受到后述的像素引起的非线性影响，能分别作为不同图像取得。作为实验结果，1像素(8.4μπι平方)中，1次图像数据取得中识别精度提高2 μ m，8次图像数据取得中识别精度提高至0. 4 μ m。另外，在相对地移动被摄体例如刀具或摄像机的至少一方，取得多次图像数据的情况下，当该移动量与像素大小相同或是整数倍时，成为在理论上取得相同的图像数据，所以数据量实质上未增加。这与不使被摄体移动而多次取得相同图像数据的情况一样。艮口， 这种情况成为无用的工作。(像素造成的非线性影响)
如图47所示，像素的受光部为与外形不同的例如大致L字状，随着该受光部的受光量变化，图像数据也变化。这里，当使实线所示的被摄体向双点划线的位置移动时，图像1和像素2的受光量不变化。另一方面，像素14由于被摄体在限于比像素小的区域的L字上的受光部区域上移动，所以受光量比本来的比率更大地进行变化。即，相对被摄体的移动的各像素的受光量成为非线性。因此，当每次移动像素间距的整数分之1时，能取得不同的图像数据，提高图像识别精度。另外，虽然图47中为沿Z方向移动的图，但也向X方向移动，取得X方向切削线的位置数据。另外，如图48所示，也可以向Z方向及X方向每次Ιμπι倾斜移动。并且，上述位置数据的取得也可以将Μ(整数的偏移量μ m)+l像素作为被摄体的移动量。例如，也可以是 1+8=9 μ m>2+16=18 μ m>3+24=25 μ m>4+32=36 μ m 等。符号说明
12 卡盘、18标准量规、21转塔刀架(装配台)、25内径加工用的刀具(切削工具)、25A尖端、26外径加工用的刀具(切削工具)J6A尖端、28摄像机装置(摄像单元)、30摄像机、33A，3!3B视野、45，46转塔量规(测量单元)、47，86殷钢体(标准体)、47A，86A殷钢体的尖端、48量规主体(被测量物，装配单元)、60 CPU(核对单元， 计算单元，校正单元)、62 ROM(记录单元)、64 RAM(记录单元)、74双金属体(测量装置)、78，79折回用的全反射镜(折回反射镜单元)、127摄像装置(摄像单元)、138，139 快门(切换单元)、S旋盘(切削机械)、W工件。
权利要求
1.一种测量装置，其特征在于，具备标准体，构成进行热位移的被测量物的热位移量的标准； 摄像单元，在同一拍摄区域内对上述标准体及上述被测量物进行拍摄； 记录单元，记录由上述摄像单元生成的标准温度时的标准图像数据； 核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及计算单元，根据上述核对单元的核对结果，计算上述任意测量时的上述被测量物的温度。
2.一种测量方法，其特征在于，在摄像单元的同一拍摄区域内，将构成进行热位移的被测量物的热位移量的标准的标准体作为被摄体进行拍摄，并且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，测量上述任意测量时的上述被测量物的温度。
3.一种切削机械的加工位置校正装置，其特征在于，具备 摄像单元，对被摄体进行拍摄；标准量规，用于测量上述摄像单元的位置误差；标准单元，配置在装配切削工具的装配台上，且用于检测切削工具的位移量和检测上述装配台的温度；记录单元，记录将上述标准量规及对应于上述标准量规的上述标准单元作为被摄体由上述摄像单元在同一拍摄区域内拍摄到的标准温度时的标准图像数据；核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的上述被摄体的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及校正单元，根据上述核对单元的核对结果，校正上述切削工具的加工位置。
4.一种切削机械的加工位置校正方法，其特征在于，使用于测量摄像单元的位置误差的标准量规与为了检测切削工具的位移量和检测上述切削工具的装配台的温度而配置在上述装配台上的标准单元对应，将对应的上述标准量规及上述标准单元作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正上述切削工具的加工位置。
5.根据权利要求3所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述标准单元具备装配单元，材质与构成上述装配台的金属具有同一性且具有标准部；以及标准体，仅固定在上述装配单元的一端且具有对应于上述标准部的自由端，同时构成上述装配单元的热位移量的标准。
6.根据权利要求5所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述装配单元具备至少2点以上的测量基点。
7.根据权利要求5所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述标准体由热膨胀率与构成上述装配台的金属不同的材料形成。
8.根据权利要求5所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述标准体是双金属体。
9.一种切削机械的加工位置校正装置，其特征在于，具备 摄像单元，对被摄体进行拍摄；标准量规，为了测量上述摄像单元的位置误差而配置在工件保持用的卡盘中； 标准体，一端被固定在上述卡盘中同时自由端被配置为对应于上述标准量规且构成上述标准量规的热位移量的标准；记录单元，记录将上述标准量规及对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端作为被摄体由上述摄像单元在同一拍摄区域内拍摄到的标准温度时的标准图像数据；核对单元，对上述记录单元中预先记录的上述标准图像数据和由上述摄像单元生成的上述被摄体的任意测量时的测量时图像数据进行核对；以及校正单元，根据上述核对单元的核对结果，校正切削工具的加工位置。
10.一种切削机械的加工位置校正方法，其特征在于，使为了测量摄像单元的位置误差而配置在工件保持用卡盘中的标准量规与构成上述标准量规的热位移量的标准且一端固定在上述卡盘中自由端被配置为对应于上述标准量规的标准体对应，将对应的上述标准量规及上述标准体的上述自由端作为上述摄像单元的被摄体在上述摄像单元的同一拍摄区域内进行拍摄，且由核对单元对记录单元中预先记录的标准温度时的标准图像数据和任意测量时的测量时图像数据进行核对，同时根据上述核对单元的核对结果，校正切削工具的加工位置。
11.根据权利要求9所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述标准体是热膨胀率与保持上述标准量规的材料不同的材料。
12.根据权利要求9所述的切削机械的加工位置校正装置，其特征在于， 上述标准体是双金属体。
13.一种摄像装置，其特征在于， 具备光路分离单元，将与位于不同的拍摄位置的被摄体分别对应的光路进行分离；以及摄像元件，配置在上述光路分离单元中的同一光路上，在对位于一方的拍摄位置的上述被摄体进行拍摄时，上述光路分离单元使位于另一方的拍摄位置的光路遮断。
14.根据权利要求13所述的摄像装置，其特征在于，上述光路分离单元中的一个为半透明反射镜，另一个为全反射镜。
15.根据权利要求13或14所述的摄像装置，其特征在于，还设置有在拍摄时将对应于上述光路分离单元的上述光路打开的快门。
16.根据权利要求14或15所述的摄像装置，其特征在于，将光路折回，使得上述半透明反射镜的光路与上述全反射镜的光路长度相同。
17.根据权利要求15或16所述的摄像装置，其特征在于， 具备反射镜室，收纳上述摄像元件及上述反射镜；以及快门室，阻止上述快门打开时空气流入到上述反射镜室，从上述反射镜室向上述快门室供给空气。
18.一种具备摄像装置的切削机械，其特征在于，以使光路切换时间具有时间差的方式通过权利要求13 17中任一项所述的摄像装置，对不同拍摄位置的被摄体进行拍摄。
19.一种具备摄像装置的切削机械，其特征在于，具备权利要求13 17中任一项所述的摄像装置；标准量规，为了测量上述摄像单元的位置误差而配置在工件保持用的卡盘中；以及标准体，一端被固定在上述卡盘中同时自由端被配置为对应于上述标准量规且构成上述标准量规的热位移量的标准，上述摄像装置将上述一方的光路中的一个拍摄位置的上述标准量规和对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端以及上述一个拍摄位置的切削工具作为被摄体，在同一拍摄区域内进行拍摄，或者，将上述一方的光路中的上述一个拍摄位置的上述标准量规和对应于上述标准量规的上述标准体的上述自由端作为被摄体，在同一拍摄区域内进行拍摄，同时以使光路切换时间具有时间差的方式对上述另一方的光路中的另一个拍摄位置的切削工具进行拍摄。
20.一种具备摄像装置的切削机械，其特征在于，具备权利要求13 17中任一项所述的摄像装置；标准量规，用于测量上述摄像单元的位置误差；以及标准单元，配置在装配切削工具的装配台上，且用于检测切削工具的位移量和检测上述装配台的温度，上述摄像装置将上述一方的光路中的一个拍摄位置的上述标准量规作为被摄体，并且将上述另一方的光路中的另一个拍摄位置的与上述标准量规对应的上述标准单元或切削工具作为被摄体，对上述一方的光路中的上述一个拍摄位置的上述标准量规进行拍摄的同时，以使光路切换时间具有时间差的方式对上述另一方的光路中的上述另一个拍摄位置的上述标准单元或上述切削工具进行拍摄。
21.一种摄像装置，其特征在于，将多个摄像元件配置在与不同拍摄位置的被摄体分别对应的光路上。
全文摘要
提供一种能高精度地检测切削工具对工件的位移量并高精度地校正加工位置的装置及其方法。其中，转塔量规(46)由殷钢体(47)和热膨胀率不同的量规主体(48)构成。在一眼观看到量规主体(48)的A点和殷钢体的尖端(47A)的状态下，在初始设定时及校准周期(CS)时进行拍摄，并比较各个图像数据，检测量规主体(48)的温度。另外，由图像数据得到CS时的量规主体(48)的A点及B点的长度。由于考虑到将该实际长度与基于CS时的量规主体(48)的温度的理论上的A点及B点的长度相比较，所以能正确地检测出滚珠丝杠的热位移量，并能高精度地校正切削工具的加工位置的位移，提高工件的加工精度。
文档编号B23Q17/24GK102414613SQ201080018918
公开日2012年4月11日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月28日
发明者加藤正树, 市野慎次, 河田东辅 申请人:富士机械制造株式会社