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JP7649264B2 - Three-dimensional shape measurement system and machine tool system - Google Patents
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JP7649264B2 - Three-dimensional shape measurement system and machine tool system - Google Patents

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Description

本明細書は、対象物を撮像して得られた画像データに基づいて対象物の三次元形状を計測する三次元形状計測システム、および、これを備えた工作機械システムを開示する。 This specification discloses a three-dimensional shape measurement system that measures the three-dimensional shape of an object based on image data obtained by capturing an image of the object, and a machine tool system equipped with the same.

近年、対象物を撮像して得られた画像に基づいて対象物の三次元形状を計測する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、対象物にライン光を照射する光照射部と、対象物によって反射されたライン光の像を撮像する撮像部と、を備えた加工装置が開示されている。特許文献1の工作機械は、ライン光の像を撮像した画像に基づいて、対象物の表面の三次元形状を測定している。 In recent years, technology has been proposed for measuring the three-dimensional shape of an object based on an image obtained by capturing an image of the object. For example, Patent Document 1 discloses a processing device equipped with a light irradiation unit that irradiates a line of light onto the object, and an imaging unit that captures an image of the line of light reflected by the object. The machine tool in Patent Document 1 measures the three-dimensional shape of the surface of the object based on the image captured of the line of light.

特開2019-69486号公報JP 2019-69486 A

ところで、画像に基づいて対象物の形状を計測するためには、対象物の表面形状を画像から把握できるように、撮像条件を適切に設定する必要がある。例えば、対象物において光が強く反射した場合、画像にハレーションに起因する白飛びが生じる。かかる白飛びの発生箇所においては、対象物の表面形状が把握できず、結果として、対象物の形状を計測できない。また、対象物に照射する光の光量が不足し、画像の輝度が低くなった場合にも、対象物の表面形状を把握できず、対象物の形状を計測できない。 In order to measure the shape of an object based on an image, it is necessary to set the imaging conditions appropriately so that the surface shape of the object can be grasped from the image. For example, when light is strongly reflected from the object, blown-out highlights occur in the image due to halation. In the areas where such blown-out highlights occur, the surface shape of the object cannot be grasped, and as a result, the shape of the object cannot be measured. Also, when the amount of light irradiated on the object is insufficient and the brightness of the image is low, the surface shape of the object cannot be grasped and the shape of the object cannot be measured.

そのため、画像に基づいて対象物の形状を計測するためには、カメラのゲイン等の撮像条件を適切に設定する必要がある。ここで、形状計測に適した撮像条件は、対象物の材質や表面性状によって異なる。例えば、金属からなる対象物は、樹脂等からなる対象物に比べて、光を反射しやすく、白飛びが発生しやすい。また、材質が同じであっても、表面粗度が小さい対象物は、表面粗度が大きい対象物よりも、光を反射しやすい。そのため、形状計測を適切に行うためには、対象物の材質および表面性状に応じて、撮像条件を変更する必要がある。 Therefore, in order to measure the shape of an object based on an image, it is necessary to appropriately set the imaging conditions, such as the camera gain. Here, the imaging conditions suitable for shape measurement differ depending on the material and surface properties of the object. For example, an object made of metal is more likely to reflect light and produce whiteouts than an object made of resin, etc. Also, even if the material is the same, an object with a small surface roughness is more likely to reflect light than an object with a large surface roughness. Therefore, in order to appropriately measure the shape, it is necessary to change the imaging conditions depending on the material and surface properties of the object.

従来、こうした撮像条件は、オペレータが設定することが多かったが、オペレータが、適切な撮像条件を特定することは難しかった。結果として、従来の三次元形状計測システムでは、様々な種類の対象物を簡易な手順で適切に形状計測することは難しかった。 Conventionally, these imaging conditions were often set by the operator, but it was difficult for the operator to identify appropriate imaging conditions. As a result, it was difficult for conventional 3D shape measurement systems to properly measure the shapes of various types of objects using simple procedures.

そこで、本明細書では、様々な種類の対象物の形状を、より簡易な手順で適切に形状計測できる三次元形状計測システムおよび工作機械システムを開示する。 Therefore, this specification discloses a three-dimensional shape measurement system and a machine tool system that can appropriately measure the shapes of various types of objects using simpler procedures.

本明細書で開示する三次元形状計測システムは、対象物を撮像する1以上のカメラを有する撮像ユニットと、前記対象物の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれの、前記対象物の形状計測のために前記対象物を撮像する計測用撮像における撮像条件を、条件情報として、記憶する記憶装置と、前記撮像ユニットの駆動を制御する計測コントローラと、を備え、前記計測コントローラは、前記対象物の材質および表面性状を特定し、特定された前記対象物の材質および表面性状に対応する前記撮像条件を前記条件情報に基づいて特定し、特定された前記撮像条件で前記計測用撮像を前記撮像ユニットに実行させ、得られた計測用画像に基づいて前記対象物の形状を計測する、ことを特徴とする。 The three-dimensional shape measurement system disclosed in this specification includes an imaging unit having one or more cameras that capture images of an object, a storage device that stores, as condition information, imaging conditions for measurement imaging of an object to measure the shape of the object for each of a plurality of combinations of the object's material and surface properties, and a measurement controller that controls the operation of the imaging unit, and the measurement controller identifies the material and surface properties of the object, identifies the imaging conditions corresponding to the identified material and surface properties of the object based on the condition information, causes the imaging unit to perform the measurement imaging under the identified imaging conditions, and measures the shape of the object based on the obtained measurement images.

この場合、前記計測コントローラは、前記計測用撮像に先立って、前記撮像ユニットに前記対象物を撮像させ、これにより得られる予備画像に基づいて、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定してもよい。 In this case, the measurement controller may cause the imaging unit to image the object prior to the measurement imaging, and identify at least one of the material and surface properties of the object based on the preliminary image thus obtained.

また、前記記憶装置は、さらに、前記予備画像を入力とし、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を出力とする、学習モデルを記憶しており、前記計測コントローラは、前記学習モデルに基づいて、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定してもよい。 The storage device may further store a learning model that uses the preliminary image as an input and outputs at least one of the material and surface properties of the object, and the measurement controller may identify at least one of the material and surface properties of the object based on the learning model.

また、前記撮像ユニットは、工作機械に設けられ、前記工作機械で加工が施されるワークを前記対象物として撮像し、前記計測コントローラは、前記ワークの加工プログラム、および、前記ワークの加工図面、の少なくとも一方に基づいて前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定してもよい。 The imaging unit may be provided in a machine tool, and may capture an image of a workpiece being machined by the machine tool as the target object, and the measurement controller may identify at least one of the material and surface properties of the target object based on at least one of a machining program for the workpiece and a machining drawing for the workpiece.

また、前記計測コントローラは、前記工作機械の数値制御装置から、前記加工プログラムおよび前記加工図面の少なくとも一方を示す情報を取得してもよい。 The measurement controller may also acquire information indicating at least one of the machining program and the machining drawing from a numerical control device of the machine tool.

また、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方は、オペレータにより指定されてもよい。 In addition, at least one of the material and surface properties of the object may be specified by the operator.

また、前記撮像ユニットは、さらに、前記対象物に撮像用光を照射する1以上の光源を有し、前記計測コントローラは、一つの前記計測用画像を取得するために前記対象物を撮像する基礎撮像を1回以上実行し、前記撮像条件は、一つの前記計測用画像を取得するために行う前記基礎撮像の回数と、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記カメラのシャッタースピードと、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記カメラのゲインと、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記撮像用光の輝度分布と、の少なくとも一つを含んでもよい。 The imaging unit may further have one or more light sources that irradiate imaging light onto the object, and the measurement controller may perform one or more basic imaging operations to image the object in order to obtain one of the measurement images, and the imaging conditions may include at least one of the number of times the basic imaging operations are performed to obtain one of the measurement images, the shutter speed of the camera in each of the one or more basic imaging operations, the gain of the camera in each of the one or more basic imaging operations, and the luminance distribution of the imaging light in each of the one or more basic imaging operations.

また、前記計測コントローラは、前記計測用画像に基づいて前記対象物の点群データを生成し、前記点群データから前記対象物の立体データを生成してもよい。 The measurement controller may also generate point cloud data of the object based on the measurement image, and generate three-dimensional data of the object from the point cloud data.

また、本明細書で開示する工作機械システムは、上記の三次元形状計測システムと、前記対象物に対して機械加工を施す工作機械と、を備え、前記工作機械は、前記計測コントローラが生成した前記立体データに基づいて、工具と前記対象物との干渉チェック、前記工具の経路生成、加工精度の判定、前記対象物の形状が基準形状と一致するかの判定、および、前記対象物が所定の位置に位置しているかの判定、の少なくとも一つを行う、ことを特徴とする。 The machine tool system disclosed in this specification includes the above-mentioned three-dimensional shape measurement system and a machine tool that performs machining on the object, and is characterized in that the machine tool performs at least one of the following based on the three-dimensional data generated by the measurement controller: checking for interference between a tool and the object, generating a path for the tool, determining machining accuracy, determining whether the shape of the object matches a reference shape, and determining whether the object is located at a predetermined position.

本明細書で開示する技術によれば、様々な種類の対象物の形状を、より簡易な手順で適切に形状計測できる。 The technology disclosed in this specification allows for easy and proper shape measurement of various types of objects.

工作機械システムの構成を示すイメージ図である。FIG. 1 is an image diagram showing a configuration of a machine tool system. 形状計測システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shape measurement system. 形状計測システムによる対象物の三次元形状計測の原理を示すイメージ図である。1 is an image diagram showing the principle of three-dimensional shape measurement of an object by a shape measurement system. HDR画像の生成の様子を示すイメージ図である。FIG. 13 is an image diagram showing how an HDR image is generated. 条件情報の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of condition information. 加工図面の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a processing drawing. 加工プログラムの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a machining program. コモン変数の値と、材質および表面性状と、の対応関係の一例を示す図である。11 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between a value of a common variable and a material and a surface property. FIG. シーケンス名と、材質および表面性状と、の対応関係の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between a sequence name and a material and a surface property. 加工プログラムの他の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of a machining program. 形状計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process flow of the shape measurement system. 形状計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process flow of the shape measurement system.

以下、図面を参照して三次元形状計測システム12(以下「形状計測システム12」と略す)と、形状計測システム12を組み込んだ工作機械システム10の構成について説明する。図1は、工作機械システム10の構成を示すイメージ図である。 Below, the configuration of a three-dimensional shape measurement system 12 (hereinafter abbreviated as "shape measurement system 12") and a machine tool system 10 incorporating the shape measurement system 12 will be described with reference to the drawings. Figure 1 is an image diagram showing the configuration of the machine tool system 10.

図1に示すように、工作機械システム10は、工作機械14と、形状計測システム12と、を有している。工作機械14は、加工製品を製造するために、ワークに対して所定の加工を施す。かかる工作機械14の種類は特に限定されないが、例えば、工作機械14は、金属製のワークに対して金属加工(例えば切削加工やプレス加工等)を施す金属加工機でもよい。図1において、工作機械14は、主軸14aおよび刃物台14bを有した旋盤である。以下の説明では、この工作機械14で取り扱うワークを、形状計測の対象物100として取り扱う。ただし、形状計測の対象物100は、ワークに限らず、他の部材、例えば、工具や治具等でもよい。 As shown in FIG. 1, the machine tool system 10 includes a machine tool 14 and a shape measurement system 12. The machine tool 14 performs a predetermined process on a workpiece to manufacture a processed product. The type of the machine tool 14 is not particularly limited, but for example, the machine tool 14 may be a metal processing machine that performs metal processing (e.g., cutting, pressing, etc.) on a metal workpiece. In FIG. 1, the machine tool 14 is a lathe having a spindle 14a and a tool rest 14b. In the following description, the workpiece handled by the machine tool 14 is treated as the object 100 for shape measurement. However, the object 100 for shape measurement is not limited to a workpiece, and may be other members, such as tools or jigs.

かかる工作機械14は、数値制御装置20を有している。数値制御装置20は、加工プログラム66(「NCプログラム」ともいう)を解析して、工作機械14を操作するために、ワークに対する工具経路、加工に必要な作業の工程等を、数値および符号で構成した数値情報で指令する装置である。この数値制御装置20は、ワーク(すなわち対象物100)の形状を示す立体データ69(例えば、CADデータ等)に基づいて、工具とワークとの干渉チェックや、工具の経路生成、加工精度の判定、対象物100の形状が基準形状と一致するかの判定、対象物100が所定の位置にあるかないかの判定等を行う。かかる数値制御装置20は、物理的には、プロセッサとメモリとを有したコンピュータである。工作機械14には、さらに、オペレータに情報を提示するとともにオペレータからの指令を受け付ける操作パネル22も設けられている。 The machine tool 14 has a numerical control device 20. The numerical control device 20 is a device that analyzes a machining program 66 (also called an "NC program") and commands the tool path for the workpiece, the steps of the work required for machining, etc., using numerical information consisting of numbers and codes to operate the machine tool 14. The numerical control device 20 checks for interference between the tool and the workpiece, generates tool paths, judges the machining accuracy, judges whether the shape of the object 100 matches a reference shape, judges whether the object 100 is in a specified position, etc., based on three-dimensional data 69 (e.g., CAD data, etc.) that indicates the shape of the workpiece (i.e., the object 100). The numerical control device 20 is physically a computer having a processor and memory. The machine tool 14 is also provided with an operation panel 22 that presents information to the operator and accepts commands from the operator.

さらに、数値制御装置20は、対象物100の加工に必要なデータ、例えば、加工プログラム66や加工図面64等を記憶する。数値制御装置20は、有線通信または無線通信により、計測コントローラ30と通信可能であり、必要に応じて、加工プログラム66等を、計測コントローラ30に送信する。なお、本例では、加工プログラム66等を、数値制御装置20が記憶する構成としているが、計測コントローラ30と通信可能な、別の外部記憶装置が記憶する構成としてもよい。例えば、クラウドデータサーバ等が加工プログラム66等を記憶し、計測コントローラ30へ送信してもよい。 Furthermore, the numerical control device 20 stores data necessary for machining the target object 100, such as a machining program 66 and a machining drawing 64. The numerical control device 20 can communicate with the measurement controller 30 by wired or wireless communication, and transmits the machining program 66, etc. to the measurement controller 30 as necessary. Note that, although the numerical control device 20 is configured to store the machining program 66, etc. in this example, the machining program 66, etc. may be stored in another external storage device that can communicate with the measurement controller 30. For example, a cloud data server or the like may store the machining program 66, etc., and transmit it to the measurement controller 30.

形状計測システム12は、対象物100の形状を計測するもので、計測コントローラ30と、撮像ユニット50と、を有している。撮像ユニット50は、対象物100を撮像する。撮像ユニット50で撮像された画像は、計測用画像60または予備画像62として計測コントローラ30に送信されるが、これについては、後述する。 The shape measurement system 12 measures the shape of the object 100, and includes a measurement controller 30 and an imaging unit 50. The imaging unit 50 captures an image of the object 100. The image captured by the imaging unit 50 is sent to the measurement controller 30 as a measurement image 60 or a preliminary image 62, which will be described later.

計測コントローラ30は、計測用画像60を撮像する際の撮像条件56を特定し、特定された撮像条件56での撮像を撮像ユニット50に指示する。なお、以下では、撮像条件の符号は省略する。また、計測コントローラ30は、撮像ユニット50から送られた計測用画像60に基づいて、対象物100の点群データ74を生成し、この点群データ74に基づいて、対象物100の三次元形状を示す立体データ69を生成する。生成された立体データ69は、数値制御装置20に送信される。 The measurement controller 30 specifies the imaging conditions 56 for capturing the measurement image 60, and instructs the imaging unit 50 to capture the image under the specified imaging conditions 56. Note that in the following, the symbols for the imaging conditions will be omitted. The measurement controller 30 also generates point cloud data 74 of the object 100 based on the measurement image 60 sent from the imaging unit 50, and generates three-dimensional data 69 indicating the three-dimensional shape of the object 100 based on this point cloud data 74. The generated three-dimensional data 69 is sent to the numerical control device 20.

次に、形状計測システム12の構成について、より詳細に説明する。図2は、形状計測システム12の構成を示すブロック図である。図2に示すように、また、上述した通り、形状計測システム12は、計測コントローラ30と、撮像ユニット50と、を有する。 Next, the configuration of the shape measurement system 12 will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the shape measurement system 12. As shown in FIG. 2 and as described above, the shape measurement system 12 has a measurement controller 30 and an imaging unit 50.

計測コントローラ30は、物理的には、プロセッサ32と、メモリ34と、通信I/F36と、UI装置38と、記憶装置40と、を有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ32とは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit、等)や、専用のプロセッサ(例えばGPU:Graphics Processing Unit、ASIC:Application Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。また、以下に述べる計測コントローラ30の動作は、1つのプロセッサによって成されるのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサの協働により成されるものであってもよい。同様に、メモリ34も、物理的に一つの要素である必要はなく、物理的に離れた位置に存在する複数のメモリで構成されてもよい。また、メモリ34は、例えば、半導体メモリ(例えばRAM、ROM等)を含んでもよい。 The measurement controller 30 is physically a computer having a processor 32, a memory 34, a communication I/F 36, a UI device 38, and a storage device 40. This "computer" also includes a microcontroller in which a computer system is incorporated into a single integrated circuit. The processor 32 refers to a processor in a broad sense, and includes a general-purpose processor (e.g., CPU: Central Processing Unit, etc.) and a dedicated processor (e.g., GPU: Graphics Processing Unit, ASIC: Application Specific Integrated Circuit, FPGA: Field Programmable Gate Array, programmable logic device, etc.). Furthermore, the operation of the measurement controller 30 described below may not only be performed by one processor, but may also be performed by the cooperation of multiple processors located at physically separate locations. Similarly, the memory 34 does not have to be a single physical element, but may be composed of multiple memories located at physically separate locations. Furthermore, the memory 34 may include, for example, a semiconductor memory (e.g., RAM, ROM, etc.).

通信I/F36は、外部の他の電子機器と、有線通信または無線通信により、データを送受する。通信I/F36は、例えば、数値制御装置20、および撮像ユニット50が、通信相手となる。UI装置38は、オペレータに各種情報を提示するとともに、オペレータからの指示を受け付ける。かかるUI装置38は、例えば、ディスプレイやスピーカなどの出力装置と、キーボードやマウス、マイク、タッチパネル等の入力装置と、を有している。なお、本例では、UI装置38を、計測コントローラ30の構成要素として記載しているが、UI装置38の一部または全ては、計測コントローラ30とは、完全に異なる別の装置として構成されてもよい。例えば、UI装置38の一部機能は、オペレータが所有するとともに計測コントローラ30と通信可能な情報端末(例えばスマートホン等)のユーザインターフェースで実現されてもよい。 The communication I/F 36 transmits and receives data to and from other external electronic devices through wired or wireless communication. The communication I/F 36 communicates with, for example, the numerical control device 20 and the imaging unit 50. The UI device 38 presents various information to the operator and accepts instructions from the operator. The UI device 38 has, for example, output devices such as a display and a speaker, and input devices such as a keyboard, a mouse, a microphone, and a touch panel. In this example, the UI device 38 is described as a component of the measurement controller 30, but part or all of the UI device 38 may be configured as a completely separate device from the measurement controller 30. For example, some functions of the UI device 38 may be realized by a user interface of an information terminal (e.g., a smartphone) owned by the operator and capable of communicating with the measurement controller 30.

記憶装置40は、形状計測に必要な各種データを記憶するもので、物理的には、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、またはこれらの組み合わせで構成される。なお、本例では、記憶装置40を計測コントローラ30の構成要素として記載しているが、記憶装置40の一部または全ては、計測コントローラ30とは完全に異なる別の装置として構成されてもよい。例えば、記憶装置40は、計測コントローラ30と通信可能なクラウドサーバに設けられた記憶装置でもよい。 The storage device 40 stores various data required for shape measurement, and is physically configured, for example, as a hard disk drive, a solid state drive, or a combination of these. Note that in this example, the storage device 40 is described as a component of the measurement controller 30, but part or all of the storage device 40 may be configured as a separate device completely different from the measurement controller 30. For example, the storage device 40 may be a storage device provided in a cloud server capable of communicating with the measurement controller 30.

記憶装置40には、条件情報42と、リファレンスデータ44と、学習モデル45と、が記憶されている。条件情報42は、計測用撮像における撮像条件を、対象物100の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれに分けて記録したデータである。この条件情報42の具体的内容については後述する。リファレンスデータ44は、対象物100の材質および表面性状を特定するために、後述する予備画像62と比較される複数の画像データである。このリファレンスデータ44の具体的内容についても後述する。また、学習モデル45についても、後述する。 The storage device 40 stores condition information 42, reference data 44, and a learning model 45. The condition information 42 is data in which the imaging conditions for measurement imaging are recorded separately for each of a plurality of combinations of the material and surface properties of the object 100. The specific contents of this condition information 42 will be described later. The reference data 44 is a plurality of image data that are compared with the preliminary image 62, which will be described later, in order to identify the material and surface properties of the object 100. The specific contents of this reference data 44 will also be described later. The learning model 45 will also be described later.

撮像ユニット50は、工作機械14の加工室内に存在する対象物100を撮像する。撮像ユニット50は、図2に示すように、カメラ52と、プロジェクタ54と、を有する。カメラ52は、対象物100を撮像し、画像データを生成する。このカメラ52で得られた画像データは、計測コントローラ30に送られる。また、対象物100を撮像する際の撮像条件、例えば、撮像回数やシャッタースピード等は、計測コントローラ30から指示される。 The imaging unit 50 captures an image of the object 100 present in the machining chamber of the machine tool 14. As shown in FIG. 2, the imaging unit 50 has a camera 52 and a projector 54. The camera 52 captures an image of the object 100 and generates image data. The image data obtained by the camera 52 is sent to the measurement controller 30. The imaging conditions for capturing an image of the object 100, such as the number of images taken and the shutter speed, are instructed by the measurement controller 30.

プロジェクタ54は、対象物100に撮像用光を照射する光源53として機能する。本例のプロジェクタ54(光源53)は、対象物100を照射する撮像用光の輝度分布を自由に変更することができる。この撮像用光の輝度分布は、計測コントローラ30から指示される。 The projector 54 functions as a light source 53 that irradiates the object 100 with imaging light. The projector 54 (light source 53) in this example can freely change the luminance distribution of the imaging light that irradiates the object 100. The luminance distribution of this imaging light is instructed by the measurement controller 30.

次に、形状計測システム12による対象物100の三次元形状計測の原理について図3を参照して説明する。対象物100の三次元形状を計測する場合、計測コントローラ30は、撮像ユニット50を駆動して、計測用画像60を取得する。このとき、対象物100の全ての面について計測用画像60が得られるように、カメラ52に対する対象物100の相対的な姿勢を変更して、複数回撮像を行う。なお、カメラ52に対する対象物100の相対的な姿勢を変更するために、対象物100を動かしてもよいし、カメラ52を動かしてもよい。例えば、対象物100を保持する主軸14aを駆動して、対象物100のカメラ52に対する姿勢を変更してもよい。 Next, the principle of three-dimensional shape measurement of the object 100 by the shape measurement system 12 will be described with reference to FIG. 3. When measuring the three-dimensional shape of the object 100, the measurement controller 30 drives the imaging unit 50 to obtain a measurement image 60. At this time, the relative orientation of the object 100 with respect to the camera 52 is changed and imaging is performed multiple times so that a measurement image 60 can be obtained for all surfaces of the object 100. Note that in order to change the relative orientation of the object 100 with respect to the camera 52, the object 100 may be moved or the camera 52 may be moved. For example, the orientation of the object 100 with respect to the camera 52 may be changed by driving the main shaft 14a that holds the object 100.

計測コントローラ30は、得られた計測用画像60に基づいて、対象物100の点群データ74を生成する。点群データ74は、「ポイントクラウド」とも呼ばれ、対象物100表面形状を、X,Y,Z座標値を有する複数の点で表したデータである。かかる点群データ74は、例えば、ステレオ法や位相シフト法、光切断法等を用いて生成できる。ステレオ法は、カメラ52を移動して、または、カメラ52を二台用いて、対象物100を異なる位置から撮像し、その視差画像から対応点を探索し、三角測量にて高さを求める技術である。また、位相シフト法は、対象物100に対してプロジェクタ54でサイン波を位相をずらしながら投影し、複数回撮像して得られる画像の輝度変化から位相を求める技術である。さらに、光切断法は、ライン光を対象物100に投影し、これをカメラ52で撮像し、得られた画像に基づいて対象物100の形状を計測する技術である。こうした技術は、いずれも従来から知られているため、ここでの詳説は省略する。計測コントローラ30は、点群データ74が得られれば、この点群データ74に基づいて、対象物100の立体データ69を生成する。生成された立体データ69は、必要に応じて、数値制御装置20やオペレータが指定したコンピュータに送信される。 The measurement controller 30 generates point cloud data 74 of the object 100 based on the obtained measurement image 60. The point cloud data 74 is also called a "point cloud" and is data that represents the surface shape of the object 100 with multiple points having X, Y, and Z coordinate values. Such point cloud data 74 can be generated using, for example, a stereo method, a phase shift method, a light section method, etc. The stereo method is a technique in which the camera 52 is moved or two cameras 52 are used to capture the object 100 from different positions, corresponding points are searched from the parallax images, and the height is obtained by triangulation. The phase shift method is a technique in which a sine wave is projected onto the object 100 by the projector 54 while shifting the phase, and the phase is obtained from the luminance change of the image obtained by capturing the image multiple times. Furthermore, the light section method is a technique in which a line light is projected onto the object 100, which is captured by the camera 52, and the shape of the object 100 is measured based on the obtained image. These techniques are all conventionally known, so detailed explanations will be omitted here. Once the point cloud data 74 is obtained, the measurement controller 30 generates three-dimensional data 69 of the object 100 based on this point cloud data 74. The generated three-dimensional data 69 is sent to the numerical control device 20 or a computer designated by the operator as necessary.

ところで、点群データ74を適切に生成するためには、計測用画像60に対象物100が適切に写っていなければならない。しかしながら、対象物100を単純にカメラ52で撮像しただけの場合、黒潰れや白飛びが生じることがある。黒潰れとは、画像のうち、暗い部分が真っ黒になってしまう現象であり、白飛びとは、画像のうち、明るい部分が真っ白になってしまう現象である。黒潰れおよび白飛びのいずれが生じたとしても、計測コントローラ30は、対象物100の形状を適切に判断できない。そこで、本例では、一つの計測用画像60を得るために、対象物100を所定の撮影条件で1回以上撮像している。以下では、この一つの計測用画像60を得るために行う撮像を「基礎撮像」と呼び、基礎撮像で得られる画像を「基礎画像70」と呼ぶ。一つの計測用画像60を得るために、基礎撮像を1回だけ行った場合、計測コントローラ30は、得られる一つの基礎画像70を、計測用画像60として取り扱う。基礎撮像を2回以上行った場合、計測コントローラ30は、2以上の基礎画像70からハイダイナミックレンジ画像72(以下「HDR画像72」という)を生成し、このHDR画像72を計測用画像60として取り扱う。 In order to properly generate the point cloud data 74, the object 100 must be properly captured in the measurement image 60. However, when the object 100 is simply captured by the camera 52, blackout or whiteout may occur. Blackout is a phenomenon in which the dark parts of an image become completely black, and whiteout is a phenomenon in which the bright parts of an image become completely white. Regardless of whether blackout or whiteout occurs, the measurement controller 30 cannot properly determine the shape of the object 100. Therefore, in this example, in order to obtain one measurement image 60, the object 100 is captured once or more under predetermined shooting conditions. Hereinafter, the imaging performed to obtain this one measurement image 60 is called "basic imaging", and the image obtained by the basic imaging is called "basic image 70". When basic imaging is performed only once to obtain one measurement image 60, the measurement controller 30 treats the obtained one basic image 70 as the measurement image 60. If basic imaging is performed two or more times, the measurement controller 30 generates a high dynamic range image 72 (hereinafter referred to as "HDR image 72") from two or more basic images 70, and treats this HDR image 72 as the measurement image 60.

HDR画像72は、高い輝度幅を持つように、撮像条件を変えて対象物100を2回以上撮像して得られる2以上の基礎画像70を合成した画像である。図4は、HDR画像72の生成の様子を示す図である。図4の例では、対象物100は、奥側に位置する照明(図示せず)により照らされており、手前側の面に突起102を有する。また、図4において、第一基礎画像70fは、突起102に露出を合わせて撮像した画像であり、第二基礎画像70sは、奥側のエッジ104に露出を合わせて撮像した画像である。この場合、第一基礎画像70fでは、画像全体が明るくなるため、突起102の形状を把握できるが、奥側のエッジ104は、白飛びによりその形状を把握できない。第二基礎画像70sでは、画像全体が暗くなるため、奥側のエッジ104の形状を把握できるが、突起102は、黒潰れにより、その形状を把握できない。 The HDR image 72 is an image obtained by synthesizing two or more basic images 70 obtained by capturing the object 100 two or more times under different capturing conditions so as to have a high luminance range. FIG. 4 is a diagram showing how the HDR image 72 is generated. In the example of FIG. 4, the object 100 is illuminated by a light (not shown) located on the rear side, and has a protrusion 102 on the front side. Also, in FIG. 4, the first basic image 70f is an image captured by adjusting the exposure to the protrusion 102, and the second basic image 70s is an image captured by adjusting the exposure to the edge 104 on the rear side. In this case, in the first basic image 70f, the entire image is bright, so the shape of the protrusion 102 can be grasped, but the shape of the edge 104 on the rear side cannot be grasped due to whiteout. In the second basic image 70s, the entire image is dark, so the shape of the edge 104 on the rear side can be grasped, but the shape of the protrusion 102 cannot be grasped due to blackout.

HDR画像72は、こうした複数の基礎画像70を、輝度幅が高くなるように合成して得られる。図4の例によれば、第一基礎画像70fの突起102周辺のデータと、第二基礎画像70sの奥側のエッジ104周辺のデータと、を合成して、一つのHDR画像72を生成している。このようなHDR画像72に基づけば、対象物100の形状を適切に把握できる。 The HDR image 72 is obtained by combining multiple basic images 70 in such a way that the brightness range is increased. In the example of FIG. 4, data around the protrusion 102 of the first basic image 70f and data around the back edge 104 of the second basic image 70s are combined to generate a single HDR image 72. Based on such an HDR image 72, the shape of the object 100 can be appropriately grasped.

ところで、適切な計測用画像60を得るために必要な撮像条件(例えば、基礎撮像の回数や、カメラ52のシャッタースピード、撮像用光の輝度分布等)は、対象物100の材質や表面性状によって異なる。例えば、一般的に、アルミニウムは、S45C等の鋼材に比べて、白っぽい銀色をしているため、光が反射しやすく、白飛びが生じやすい。また、材質が同じであったとしても、面粗度が荒い対象物100は、面粗度が細かい対象物100よりも、光が反射しにくく、白飛びが生じにくい。そのため、適切なHDR画像72を取得するためには、対象物100の材質および表面性状に応じて撮像条件を変更する必要がある。 Incidentally, the imaging conditions (e.g., the number of basic imaging times, the shutter speed of the camera 52, the luminance distribution of the imaging light, etc.) required to obtain an appropriate measurement image 60 vary depending on the material and surface properties of the object 100. For example, aluminum generally has a whitish silver color compared to steel materials such as S45C, and is therefore more likely to reflect light and cause highlight blowout. Also, even if the material is the same, an object 100 with a rough surface roughness is less likely to reflect light and cause highlight blowout than an object 100 with a fine surface roughness. Therefore, in order to obtain an appropriate HDR image 72, it is necessary to change the imaging conditions depending on the material and surface properties of the object 100.

そこで、本例の計測コントローラ30は、予め、対象物100の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれの、適切な撮像条件を、条件情報42として記憶している。そして、対象物100の形状を計測する際には、当該対象物100の材質および表面性状を特定し、特定された材質および表面性状に対応する撮像条件を特定し、特定された撮像条件で対象物100を撮像する。以下、この撮像条件の特定について説明する。 The measurement controller 30 in this example therefore stores in advance appropriate imaging conditions for each of multiple combinations of the material and surface properties of the object 100 as condition information 42. Then, when measuring the shape of the object 100, the material and surface properties of the object 100 are identified, imaging conditions corresponding to the identified material and surface properties are identified, and the object 100 is imaged under the identified imaging conditions. The identification of these imaging conditions will be described below.

図5は、記憶装置40に記憶されている条件情報42の一例を示す図である。図5に示すように、条件情報42では、撮像条件が、対象物100の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれに分けて管理されている。本例の場合、表面性状を、対象物100に施された加工の段階、すなわち「未加工」、「荒加工」、「中仕上げ」、「仕上げ」、「鏡面」等で表している。ただし、ここで挙げた表面性状の表現は一例であり、他の形態で、表面性状を表してもよい。例えば、対象物100の面粗度、拡散反射率、表面処理の状態等で、表面性状を表してもよい。 Figure 5 is a diagram showing an example of condition information 42 stored in storage device 40. As shown in Figure 5, in condition information 42, the imaging conditions are managed separately for each of a plurality of combinations of the material and surface properties of object 100. In this example, the surface properties are expressed by the stage of processing applied to object 100, i.e., "unprocessed," "rough processing," "semi-finished," "finished," "mirror finish," etc. However, the expressions of surface properties given here are only examples, and surface properties may be expressed in other forms. For example, surface properties may be expressed by the surface roughness, diffuse reflectance, surface treatment state, etc. of object 100.

また、図5の例では、撮像条件は、一つの計測用画像60を得るために行う基礎撮像の回数と、基礎撮像それぞれでのシャッタースピード、カメラゲイン、撮像用光の輝度分布と、を含む。ただし、ここで挙げたパラメータは一例であり、適宜、変更されてもよい。例えば、撮像条件は、基礎撮像の回数とカメラゲインのみを含み、シャッタースピードおよび撮像用光の輝度分布は含まなくてもよい。こうした条件情報42に記録する数値は、予め、実験やシミュレーションにより取得する。また、必要に応じて、オペレータは、新たな材質および表面性状の撮像条件を追加したり、記録済みの撮像条件を修正したりしてもよい。 In the example of FIG. 5, the imaging conditions include the number of basic imaging operations performed to obtain one measurement image 60, and the shutter speed, camera gain, and luminance distribution of the imaging light for each basic imaging operation. However, the parameters listed here are merely examples and may be changed as appropriate. For example, the imaging conditions may include only the number of basic imaging operations and the camera gain, and may not include the shutter speed and luminance distribution of the imaging light. The numerical values recorded in such condition information 42 are obtained in advance by experiment or simulation. Furthermore, the operator may add imaging conditions for new materials and surface properties, or modify the recorded imaging conditions, as necessary.

計測コントローラ30は、対象物100の材質および表面性状を特定し、これを条件情報42に照らし合わせ、対象物100の材質および表面性状に対応する撮像条件を特定する。例えば、対象物100の材質が「SS400」であり、対象物100の表面性状が「未加工」の場合、計測コントローラ30は、対象物100の形状を計測するために、対象物100に対して、基礎撮像を1回行う。このとき、カメラ52のシャッタースピードは「20」であり、カメラゲインは「2」であり、撮像用光の輝度分布は、「R,G,B=164,128,128」である。また、対象物100の材質が「SS400」であり、対象物100の表面性状が「仕上げ」の場合、計測コントローラ30は、対象物100の形状を計測するために、対象物100に対して、基礎撮像を2回行う。1回目の基礎撮像におけるカメラ52のシャッタースピードは「10」であり、カメラゲインは「1」であり、撮像用光の輝度分布は、「R,G,B=64,64,96」である。また、2回目の基礎撮像におけるカメラ52のシャッタースピードは「12」であり、カメラゲインは「1」であり、撮像用光の輝度分布は、「R,G,B=128,128,128」である。 The measurement controller 30 identifies the material and surface properties of the object 100, and compares them with the condition information 42 to identify the imaging conditions corresponding to the material and surface properties of the object 100. For example, if the material of the object 100 is "SS400" and the surface properties of the object 100 are "unfinished", the measurement controller 30 performs basic imaging of the object 100 once to measure the shape of the object 100. At this time, the shutter speed of the camera 52 is "20", the camera gain is "2", and the luminance distribution of the imaging light is "R, G, B = 164, 128, 128". Also, if the material of the object 100 is "SS400" and the surface properties of the object 100 are "finished", the measurement controller 30 performs basic imaging of the object 100 twice to measure the shape of the object 100. In the first basic imaging, the shutter speed of the camera 52 is "10", the camera gain is "1", and the luminance distribution of the imaging light is "R, G, B = 64, 64, 96". In the second basic imaging, the shutter speed of the camera 52 is "12", the camera gain is "1", and the luminance distribution of the imaging light is "R, G, B = 128, 128, 128".

次に、対象物100の材質および表面性状の特定について説明する。本例の場合、計測コントローラ30は、対象物100の加工内容を記録した、加工図面64および加工プログラム66の少なくとも一つに基づいて、対象物100の材質および表面性状の少なくとも一つを特定する。また、加工図面64および加工プログラム66で、材質および表面性状が特定できない場合、計測コントローラ30は、標準的な条件で対象物100を撮像して予備画像62を取得し、この予備画像62を解析して、対象物100の材質および表面性状の少なくとも一つを特定する。さらに、予備画像62でも材質および表面性状を特定できない場合、計測コントローラ30は、オペレータに対して、対象物100の材質および表面性状の入力を要求する。以下、これについて順番に説明する。 Next, the identification of the material and surface properties of the object 100 will be described. In this example, the measurement controller 30 identifies at least one of the material and surface properties of the object 100 based on at least one of the processing drawing 64 and the processing program 66, which record the processing details of the object 100. If the material and surface properties cannot be identified using the processing drawing 64 and the processing program 66, the measurement controller 30 captures an image of the object 100 under standard conditions to obtain a preliminary image 62, and analyzes this preliminary image 62 to identify at least one of the material and surface properties of the object 100. If the material and surface properties cannot be identified using the preliminary image 62, the measurement controller 30 requests the operator to input the material and surface properties of the object 100. This will be described in order below.

初めに、加工図面64および加工プログラム66の少なくとも一つに基づいて、材質および表面性状の少なくとも一つを特定する技術について説明する。材質および表面性状を特定する場合、計測コントローラ30は、対象物100の加工図面64および加工プログラム66を取得する。図6は、加工図面64の一例を示す図である。図6に示す通り、通常、加工図面64には、対象物100の加工完了後の形状を示す図の他、対象物100の製品名や材質等が記載されている。計測コントローラ30は、加工図面64に対して、OCR等の画像解析処理を施し、加工図面64に記載されたテキストを抽出する。そして、計測コントローラ30は、抽出されたテキストに基づいて、対象物100の材質および表面性状の少なくとも一つを特定する。例えば、計測コントローラ30は、抽出されたテキストの中に、特定の材質を示すテキストがあれば、対象物100は当該特定の材質であると判断する。同様に、計測コントローラ30は抽出されたテキストの中に、特定の表面性状を示すテキストがあれば、対象物100は当該特定の表面性状であると判断する。したがって、例えば、抽出されたテキストの中に「S45C」、「荒加工」というテキストが含まれている場合、計測コントローラ30は、対象物100の材質が「S45C」であり、対象物100の表面性状が「荒加工」であると判断する。 First, a technique for identifying at least one of the material and the surface texture based on at least one of the processing drawing 64 and the processing program 66 will be described. When identifying the material and the surface texture, the measurement controller 30 acquires the processing drawing 64 and the processing program 66 of the object 100. FIG. 6 is a diagram showing an example of the processing drawing 64. As shown in FIG. 6, the processing drawing 64 usually includes the product name and the material of the object 100 in addition to a diagram showing the shape of the object 100 after processing is completed. The measurement controller 30 performs image analysis processing such as OCR on the processing drawing 64 to extract the text described in the processing drawing 64. Then, the measurement controller 30 identifies at least one of the material and the surface texture of the object 100 based on the extracted text. For example, if there is text indicating a specific material in the extracted text, the measurement controller 30 determines that the object 100 is made of the specific material. Similarly, if there is text indicating a specific surface texture in the extracted text, the measurement controller 30 determines that the object 100 is made of the specific surface texture. Therefore, for example, if the extracted text contains the text "S45C" and "rough machining," the measurement controller 30 determines that the material of the object 100 is "S45C" and that the surface quality of the object 100 is "rough machining."

また、別の形態として、計測コントローラ30は、加工プログラム66に基づいて、対象物100の材質および表面性状の少なくとも一つを特定してもよい。加工プログラム66は、工作機械14に意図した作業を行わせるための命令を記述したもので、「NCプログラム」とも呼ばれる。加工プログラム66に基づいて材質等を特定する場合、オペレータは、予め定められたルールに従い、加工プログラム66に材質等を示す情報を埋め込んでおく。 In another embodiment, the measurement controller 30 may identify at least one of the material and surface properties of the target object 100 based on the machining program 66. The machining program 66 describes commands for causing the machine tool 14 to perform intended operations, and is also called an "NC program." When identifying the material, etc. based on the machining program 66, the operator embeds information indicating the material, etc. in the machining program 66 according to predetermined rules.

例えば、通常、加工プログラム66のうち、括弧で囲まれた部分はコメントを示しており、コメントは、工作機械14の制御には使用されない。そこで、加工プログラム66の中に、コメントとして、材質および表面性状の少なくとも一つを示すテキストが記載されている場合には、それを、対象物100の材質および表面性状の少なくとも一つとして特定してもよい。例えば、図7に示す加工プログラム66の場合、三行目に、コメントとして「S45C, ROUGH」が記述されている。このうち、「S45C」は材質の一種である「S45C」を示すテキストであり、「ROUGH」は、表面性状の一種である「荒加工」を示すテキストである。したがって、この場合、計測コントローラ30は、対象物100の材質を「S45C」、対象物100の表面性状を「荒加工」として特定する。 For example, in the machining program 66, the portion enclosed in parentheses usually indicates a comment, and the comment is not used to control the machine tool 14. Therefore, if text indicating at least one of the material and surface texture is written as a comment in the machining program 66, it may be identified as at least one of the material and surface texture of the object 100. For example, in the case of the machining program 66 shown in FIG. 7, "S45C, ROUGH" is written as a comment in the third line. Of these, "S45C" is text indicating "S45C", which is a type of material, and "ROUGH" is text indicating "rough machining", which is a type of surface texture. Therefore, in this case, the measurement controller 30 identifies the material of the object 100 as "S45C" and the surface texture of the object 100 as "rough machining".

また、別の形態として、加工プログラム66で用いる変数または指令の値で、材質および表面性状の少なくとも一つを表してもよい。この場合、計測コントローラ30は、変数または指令の値と、材質および表面性状と、の対応関係を、予め、記憶しておく。図8は、こうした対応関係を示すデータの一例である。図8における左側のテーブル80aは、コモン変数「VC101」の値と、材質と、の対応関係を記録した材質対応テーブル80aであり、右側のテーブル80bは、コモン変数「VC102」の値と、表面性状と、の対応関係を記録した表面性状対応テーブル80bである。計測コントローラ30は、予めこうした対応テーブル80a,80bを記憶装置40に記憶している。図8の例では、コモン変数「VC101」の値が「10」の場合、材質「S45C」を表し、コモン変数「VC102」の値が「20」の場合、表面性状「荒加工」を表す。そのため、加工プログラム66内に、「VC101=10;」、「VC102=20;」との記述がある場合、計測コントローラ30は、対象物100の材質を「S45C」、表面性状を「荒加工」として特定する。 In another embodiment, at least one of the material and the surface texture may be represented by the value of a variable or command used in the machining program 66. In this case, the measurement controller 30 stores in advance the correspondence between the value of the variable or command and the material and the surface texture. FIG. 8 is an example of data showing such a correspondence. The table 80a on the left side of FIG. 8 is a material correspondence table 80a that records the correspondence between the value of the common variable "VC101" and the material, and the table 80b on the right side is a surface texture correspondence table 80b that records the correspondence between the value of the common variable "VC102" and the surface texture. The measurement controller 30 stores such correspondence tables 80a and 80b in the storage device 40 in advance. In the example of FIG. 8, when the value of the common variable "VC101" is "10", it represents the material "S45C", and when the value of the common variable "VC102" is "20", it represents the surface texture "rough machining". Therefore, if the machining program 66 contains the statements "VC101=10;" and "VC102=20;", the measurement controller 30 will identify the material of the object 100 as "S45C" and the surface condition as "rough machining".

また、変数に限らず、専用の指令コードを作成し、指令コードの値に、材質や表面性状を割り当ててもよい。例えば、材質を指令するコードとして「MP」を作成し、MPの値が「1」ならば「S45C」、「2」ならば「SS400」等のように設定してもよい。同様に、表面性状を指令するコードとして「MQ」を作成し、MQの値が「0」ならば「未加工」、「1」ならば「荒加工」等のように設定してもよい。この場合、加工プログラム66に「MP 2; MQ 0;」との記述があれば、計測コントローラ30は、材質は「SS400」、表面性状は「未加工」と判断する。 Also, instead of using variables, a dedicated command code may be created and the material or surface texture may be assigned to the value of the command code. For example, a code "MP" may be created to command the material, and if the MP value is "1", it may be set to "S45C", if it is "2", it may be set to "SS400", etc. Similarly, a code "MQ" may be created to command the surface texture, and if the MQ value is "0", it may be set to "unmachined", if it is "1", it may be set to "roughly machined", etc. In this case, if the machining program 66 contains the statement "MP 2; MQ 0;", the measurement controller 30 will determine that the material is "SS400" and the surface texture is "unmachined".

また、別の形態として、加工プログラム66に記述されるシーケンス名(「シーケンス番号」ともいう)を用いて材質および表面性状の少なくとも一つを表してもよい。シーケンス名は、加工プログラム66中のブロック(行)の相対位置を示し、任意の行の先頭に記述するものである。通常、シーケンス名は「N+”英数字”」として記述される。例えば、加工プログラム66において「N100;」という行があった場合、当該行は、シーケンス名「N100」を表している。 As another form, at least one of the material and surface properties may be represented using a sequence name (also called a "sequence number") written in the machining program 66. The sequence name indicates the relative position of a block (line) in the machining program 66, and is written at the beginning of any line. Typically, the sequence name is written as "N + alphanumeric characters". For example, if there is a line "N100;" in the machining program 66, that line represents the sequence name "N100".

このシーケンス名で、材質および表面性状の少なくとも一つを表す場合、計測コントローラ30は、シーケンス名と、材質および表面性状の少なくとも一つと、の対応関係を予め記憶しておく。図9は、こうした対応関係の一例を示す図である。図9の場合、シーケンス名の2文字目は形状計測コマンドを示しており、3文字目は、材質を示しており、4文字目は、表面性状を示す。この場合、計測コントローラ30は、シーケンス名の2文字目に「Z」がある場合、当該シーケンス名の3文字目は材質を、4文字目は表面性状を表していると判断する。また、図9の例では、三文字目の「S」は材質「S45C」を表しており、4文字目の「A」は表面性状「荒加工」を表している。したがって、この場合、加工プログラム66内に「NZSA;」との記述があった場合、計測コントローラ30は、対象物100の材質を「S45C」、表面性状を「荒加工」として特定する。 When the sequence name indicates at least one of the material and the surface property, the measurement controller 30 stores in advance the correspondence between the sequence name and at least one of the material and the surface property. FIG. 9 is a diagram showing an example of such a correspondence. In the case of FIG. 9, the second character of the sequence name indicates a shape measurement command, the third character indicates the material, and the fourth character indicates the surface property. In this case, if the second character of the sequence name is "Z", the measurement controller 30 determines that the third character of the sequence name indicates the material and the fourth character indicates the surface property. Also, in the example of FIG. 9, the third character "S" indicates the material "S45C", and the fourth character "A" indicates the surface property "rough machining". Therefore, in this case, if the processing program 66 contains the description "NZSA;", the measurement controller 30 identifies the material of the object 100 as "S45C" and the surface property as "rough machining".

また、別の形態として、加工プログラム66で指定される工具に基づいて表面性状を特定してもよい。この場合、計測コントローラ30は、工具番号と、表面性状と、の対応関係を予め記憶しておく。例えば、計測コントローラ30は、工具番号「01」は、荒加工用のエンドミルであり、工具番号「02」は、中仕上げ用のエンドミルである、といったように、工具番号と対応する加工内容(ひいては表面性状)と、を予め記憶しておく。この場合において、加工プログラム66内に「T01; M06;」との記述があった場合、計測コントローラ30は、対象物100の表面性状を「荒加工」として特定する。 As another example, the surface texture may be determined based on the tool specified in the machining program 66. In this case, the measurement controller 30 stores in advance the correspondence between the tool number and the surface texture. For example, the measurement controller 30 stores in advance the tool number and the corresponding machining content (and thus the surface texture), such as tool number "01" being an end mill for rough machining and tool number "02" being an end mill for semi-finishing. In this case, if the machining program 66 contains the statement "T01; M06;", the measurement controller 30 determines the surface texture of the target object 100 as "rough machining".

また、別の形態として、加工プログラム66で指定される加工パラメータに基づいて表面性状を特定してもよい。この場合、計測コントローラ30は、加工パラメータの数値範囲と、表面性状と、の対応関係を予め記憶しておく。この場合、加工パラメータは、例えば、主軸回転数、切削送り速度、切り込み量等を含む。計測コントローラ30は、表面性状の種類それぞれごとに、主軸回転数の数値範囲、切削送り速度の数値範囲、切り込み量の数値範囲を記憶しておく。そして、計測コントローラ30は、加工プログラム66に記述された、これら加工パラメータの指令値に基づいて、表面性状を特定してもよい。例えば、図10に示す加工プログラム66があった場合を考える。加工プログラム66において、Sは主軸回転数、Fは切削送り速度、PQはオペレータが定義した切込み量を示す変数である。また、M3は主軸正転指令、G01は切削送り指令である。そのため、図10の加工プログラム66は、主軸回転数4000rpmで、切削送り速度100mm/minで、Z方向に100mmの位置から2mm切り込んで加工することを示している。計測コントローラ30は、こうした数値を、予め記憶しているパラメータの数値範囲と照らし合わせて、表面性状を特定する。 In another embodiment, the surface texture may be specified based on the machining parameters specified in the machining program 66. In this case, the measurement controller 30 stores in advance the correspondence between the numerical range of the machining parameters and the surface texture. In this case, the machining parameters include, for example, the spindle speed, the cutting feed rate, the amount of cut, etc. The measurement controller 30 stores the numerical range of the spindle speed, the numerical range of the cutting feed rate, and the numerical range of the amount of cut for each type of surface texture. Then, the measurement controller 30 may specify the surface texture based on the command values of these machining parameters described in the machining program 66. For example, consider the case where there is a machining program 66 shown in FIG. 10. In the machining program 66, S is the spindle speed, F is the cutting feed rate, and PQ is a variable indicating the amount of cut defined by the operator. Also, M3 is a spindle normal rotation command, and G01 is a cutting feed command. Therefore, the machining program 66 in Figure 10 indicates that the machining is performed at a spindle speed of 4000 rpm, a cutting feed rate of 100 mm/min, and cutting 2 mm from a position of 100 mm in the Z direction. The measurement controller 30 checks these values against the numerical ranges of parameters stored in advance to identify the surface properties.

また、別の形態として、材質および表面性状を記述したファイルを作成し、このファイルへのアクセス指令を加工プログラム66に記述してもよい。例えば、所定のファイルパスのファイルにアクセスすることを示す指令コードとして「MR」を設定しておくとともに、当該ファイルに、材質および表面性状をテキストもしくはバイナリ形式で記述しておく。そして、加工プログラム66において「MR;」との記述があれば、計測コントローラ30は、所定のファイルパスのファイルにアクセスし、材質および表面性状を特定する。 As another example, a file describing the material and surface properties may be created, and an access command to this file may be written in the machining program 66. For example, "MR" may be set as a command code indicating access to a file at a specified file path, and the material and surface properties may be written in text or binary format in the file. Then, if "MR;" is written in the machining program 66, the measurement controller 30 will access the file at the specified file path and identify the material and surface properties.

また、加工図面64および加工プログラム66から材質および表面性状を特定できない場合には、対象物100の撮像画像に基づいて、対象物100の材質および表面性状を特定してもよい。すなわち、この場合、計測コントローラ30は、予め、様々な材質および表面性状の物品を撮像した画像群をリファレンスデータ44として記憶しておく。また、対象物100の材質および表面性状を特定したい場合、計測コントローラ30は、撮像ユニット50を駆動して、対象物100を撮像し、予備画像62を取得する。この予備画像62の撮像条件は、標準的な条件で撮像する。換言すれば、予備画像62の撮像条件は、対象物100の材質および表面性状に応じて変更させない。 In addition, when the material and surface properties cannot be identified from the processing drawing 64 and the processing program 66, the material and surface properties of the object 100 may be identified based on the captured image of the object 100. That is, in this case, the measurement controller 30 stores a group of images of objects of various materials and surface properties as reference data 44 in advance. In addition, when it is desired to identify the material and surface properties of the object 100, the measurement controller 30 drives the imaging unit 50 to capture the object 100 and obtain a preliminary image 62. The imaging conditions for this preliminary image 62 are standard conditions. In other words, the imaging conditions for the preliminary image 62 are not changed according to the material and surface properties of the object 100.

計測コントローラ30は、この予備画像62を、リファレンスデータ44の画像群と比較し、予備画像62と類似する画像を特定する。そして、計測コントローラ30は、特定された画像に写っている物品の材質および表面性状に基づいて、対象物100の材質および表面性状を特定してもよい。なお、予備画像62と画像群との比較においては、例えば、パターンマッチング等の技術を用いてもよい。また、加工図面64、加工プログラム66、予備画像62のいずれからも、材質および表面性状が特定できない場合、計測コントローラ30は、オペレータに対して、材質および表面性状の入力を要求してもよい。 The measurement controller 30 compares this preliminary image 62 with the image group of the reference data 44, and identifies an image similar to the preliminary image 62. The measurement controller 30 may then identify the material and surface properties of the target object 100 based on the material and surface properties of the object depicted in the identified image. Note that, for example, a technique such as pattern matching may be used in comparing the preliminary image 62 with the image group. Furthermore, if the material and surface properties cannot be identified from any of the processing drawing 64, processing program 66, and preliminary image 62, the measurement controller 30 may request the operator to input the material and surface properties.

また、別の形態として、計測コントローラ30は、学習モデル45を用いて対象物100の材質および表面性状を特定してもよい。この場合、計測コントローラ30は、事前に機械学習によって生成された学習モデル45を記憶装置40に保持している(図2参照)。学習モデル45は、材質および表面性状が既知の物品の画像(例えば、材質および表面性状の情報がラベル付けされたリファレンスデータ44の画像群等)を教師データとして学習器に入力し、画像と、材質および表面性状と、の相関関係を学習させる教師あり学習によって生成できる。教師あり学習による学習モデル45の生成手法については公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 In another embodiment, the measurement controller 30 may use the learning model 45 to identify the material and surface properties of the object 100. In this case, the measurement controller 30 stores the learning model 45, which has been generated in advance by machine learning, in the storage device 40 (see FIG. 2). The learning model 45 can be generated by supervised learning, in which images of an object whose material and surface properties are known (e.g., a group of images of the reference data 44 labeled with information on the material and surface properties) are input to a learning device as teacher data, and the learning device learns the correlation between the images and the material and surface properties. The method of generating the learning model 45 by supervised learning is publicly known, so a detailed description will be omitted here.

計測コントローラ30は、この学習モデル45に予備画像62を入力することにより、対応する材質および表面性状を出力として得ることができる。なお、出力された材質および表面性状は、オペレータの入力によって修正されてもよい。また、別の形態として、学習モデル45は、一つの予備画像62に対して、材質および表面性状の組み合わせを複数、出力してもよい。この場合、計測コントローラ30は、得られた複数の組み合わせを尤度の高い順番で、オペレータに提示する。そして、オペレータの入力によって選択決定された組み合わせを、対象物100の材質および表面性状として特定してもよい。また、この場合、予備画像62を入力データとし、オペレータによって修正あるいは選択された材質および表面性状の組み合わせをラベルとする教師データを作成し、学習器による再学習を行うことで、学習モデル45を更新してもよい。かかる構成とすることで、材質および表面性状を推定する精度を向上させることができる。なお、これまでの説明では、材質および表面性状の双方を特定しているが、材質および表面性状のいずれか一方のみを特定する構成としてもよい。 The measurement controller 30 can obtain the corresponding material and surface texture as an output by inputting the preliminary image 62 into the learning model 45. The output material and surface texture may be modified by the operator's input. In another embodiment, the learning model 45 may output a plurality of combinations of material and surface texture for one preliminary image 62. In this case, the measurement controller 30 presents the obtained plurality of combinations to the operator in order of likelihood. The combination selected and determined by the operator's input may be specified as the material and surface texture of the object 100. In this case, the learning model 45 may be updated by creating teacher data using the preliminary image 62 as input data and labeling the combination of material and surface texture modified or selected by the operator, and re-learning by the learning device. With such a configuration, the accuracy of estimating the material and surface texture can be improved. In the above description, both the material and surface texture are specified, but the configuration may be such that only one of the material and surface texture is specified.

対象物100の材質および表面性状が特定できれば、上述した通り、計測コントローラ30は、特定された材質および表面性状を、条件情報42に照らし合わせて、計測用画像60を撮像する際の撮像条件を特定する。そして、対象物100の形状計測のトリガがONとなれば、形状計測システム12は、特定された撮像条件で対象物100を撮像する計測用撮像を実行する。ここで、形状計測のトリガは、オペレータからの操作指示であってもよい。例えば、オペレータが、数値制御装置20の操作パネル22または計測コントローラ30のUI装置38を操作して、「形状計測開始」を指示した場合に、対象物100の計測用撮像を実行してもよい。 Once the material and surface properties of the object 100 can be identified, as described above, the measurement controller 30 compares the identified material and surface properties with the condition information 42 to identify the imaging conditions for capturing the measurement image 60. Then, when the trigger for the shape measurement of the object 100 is turned ON, the shape measurement system 12 executes measurement imaging to capture the object 100 under the identified imaging conditions. Here, the trigger for the shape measurement may be an operation instruction from the operator. For example, when the operator operates the operation panel 22 of the numerical control device 20 or the UI device 38 of the measurement controller 30 to instruct "start shape measurement," measurement imaging of the object 100 may be executed.

また、別の形態として、加工プログラム66に、トリガとなるコードを記述してもよい。例えば、加工プログラム66に、三次元形状計測の実行を指示する専用のMコードやGコードを記述しておき、工作機械14が、この専用のMコードやGコードを実行するタイミングになれば、形状計測システム12が、計測用撮像を実行してもよい。 As another embodiment, a trigger code may be written in the machining program 66. For example, a dedicated M code or G code that instructs the execution of three-dimensional shape measurement may be written in the machining program 66, and when the time comes for the machine tool 14 to execute this dedicated M code or G code, the shape measurement system 12 may execute the measurement imaging.

次に、こうした形状計測システム12の処理の流れについて、図11および図12を参照して説明する。形状計測システム12は、起動されれば、まず、システム全体を初期化する(S10)。具体的には、計測コントローラ30は、カメラ52およびプロジェクタ54のパラメータ設定を初期化する。 Next, the process flow of the shape measurement system 12 will be described with reference to Figs. 11 and 12. When the shape measurement system 12 is started, it first initializes the entire system (S10). Specifically, the measurement controller 30 initializes the parameter settings of the camera 52 and the projector 54.

初期化が完了すれば、計測コントローラ30は、対象物100の材質および表面性状を特定する(S12~S24)。具体的には、計測コントローラ30は、まず、数値制御装置20と通信を行い、加工図面64および加工プログラム66の取得を試みる(S12)。加工図面64および加工プログラム66が取得できた場合(S12でYes)、計測コントローラ30は、加工図面64および加工プログラム66を解析し、対象物100の材質および表面性状を特定する(S16)。 Once the initialization is complete, the measurement controller 30 identifies the material and surface properties of the object 100 (S12 to S24). Specifically, the measurement controller 30 first communicates with the numerical control device 20 and attempts to acquire the machining drawing 64 and machining program 66 (S12). If the machining drawing 64 and machining program 66 are acquired (Yes in S12), the measurement controller 30 analyzes the machining drawing 64 and machining program 66 and identifies the material and surface properties of the object 100 (S16).

一方、加工図面64および加工プログラム66が取得できない場合(S12でNo)、計測コントローラ30は、撮像ユニット50で対象物100を撮像し、予備画像62を取得する(S20)。続いて、計測コントローラ30は、得られた予備画像62を、リファレンスデータ44と比較し、または、学習モデル45へ入力して、対象物100の材質および表面性状を特定する(S22)。 On the other hand, if the processing drawing 64 and processing program 66 cannot be acquired (No in S12), the measurement controller 30 captures an image of the object 100 with the imaging unit 50 and acquires a preliminary image 62 (S20). Next, the measurement controller 30 compares the obtained preliminary image 62 with the reference data 44 or inputs it into the learning model 45 to identify the material and surface properties of the object 100 (S22).

加工図面64等または予備画像62に基づいて、材質および表面性状が得られた場合(S18でYes)には、ステップS26に進む。一方、材質および表面性状の少なくとも一方が得られなかった場合(S18でNo)、計測コントローラ30は、オペレータに対して、材質および表面性状の少なくとも一方の入力を要求し、これにより、材質および表面性状を特定する(S24)。 If the material and surface texture are obtained based on the processing drawing 64 or the preliminary image 62 (Yes in S18), the process proceeds to step S26. On the other hand, if at least one of the material and surface texture is not obtained (No in S18), the measurement controller 30 requests the operator to input at least one of the material and surface texture, thereby identifying the material and surface texture (S24).

材質および表面性状が特定できれば、計測コントローラ30は、特定された材質および表面性状を、条件情報42に照らし合わせる。条件情報42に、特定された材質等に対応する条件が記録されている場合(S26でYes)、計測コントローラ30は、対応する条件を、撮像条件として設定する(S28)。一方、特定された材質等に対応する条件が、条件情報42に記録されていない場合(S26でNo)、計測コントローラ30は、特定された材質等に対応する撮像条件の新規登録をオペレータに要求する。この要求を受けて、オペレータが撮像条件の新規登録を行う場合(S30でYes)、計測コントローラ30は、この新規登録を受け付けたうえで(S32)、ステップS26に戻る。一方、オペレータが新規登録を行わない場合(S30でNo)、計測コントローラ30は、オペレータに対して、撮像条件の入力を要求する。そして、この要求を受けてオペレータが入力した条件を、撮像条件として設定する(S34)。 If the material and surface properties can be identified, the measurement controller 30 checks the identified material and surface properties against the condition information 42. If the condition corresponding to the identified material, etc. is recorded in the condition information 42 (Yes in S26), the measurement controller 30 sets the corresponding condition as the imaging condition (S28). On the other hand, if the condition corresponding to the identified material, etc. is not recorded in the condition information 42 (No in S26), the measurement controller 30 requests the operator to newly register the imaging condition corresponding to the identified material, etc. In response to this request, if the operator newly registers the imaging condition (Yes in S30), the measurement controller 30 accepts this new registration (S32) and returns to step S26. On the other hand, if the operator does not newly register (No in S30), the measurement controller 30 requests the operator to input the imaging condition. Then, the condition input by the operator in response to this request is set as the imaging condition (S34).

撮像条件の設定が完了すれば、計測コントローラ30は、対象物100の形状計測のトリガがONか否かをモニタリングする(S36)。形状計測のトリガは、上述した通り、オペレータからの指示、または、加工プログラム66における特定のコードである。したがって、例えば、計測コントローラ30は、オペレータからの計測指示の有無をモニタリングしてもよい。また、計測コントローラ30は、数値制御装置20から加工の進捗状況として、加工プログラム66のうち現在実行している行数を定期的に取得し、この実行行数に基づいて、計測を指示するコードが実行されたか否かをモニタリングしてもよい。 Once the imaging conditions have been set, the measurement controller 30 monitors whether the trigger for measuring the shape of the target object 100 is ON (S36). As described above, the trigger for measuring the shape is an instruction from the operator or a specific code in the machining program 66. Therefore, for example, the measurement controller 30 may monitor whether a measurement instruction has been issued from the operator. In addition, the measurement controller 30 may periodically obtain the number of lines currently being executed in the machining program 66 from the numerical control device 20 as the progress of machining, and monitor whether a code instructing measurement has been executed based on this number of executed lines.

形状計測のトリガがONとなれば(S36でYes)、計測コントローラ30は、撮像ユニット50を駆動して、設定された撮像条件で対象物100を撮像し、計測用画像60を取得する。さらに、計測コントローラ30は、得られた計測用画像60に基づいて、対象物100の点群データ74を生成する(S38)。 When the shape measurement trigger is ON (Yes in S36), the measurement controller 30 drives the imaging unit 50 to capture an image of the object 100 under the set imaging conditions and obtain a measurement image 60. Furthermore, the measurement controller 30 generates point cloud data 74 of the object 100 based on the obtained measurement image 60 (S38).

一方、形状計測のトリガがONとなっておらず(S36でNo)、また、形状計測システム12がOFFとなっていない場合(S40でNo)、計測コントローラ30は、さらに、撮像条件の変更の要否を判断する(S42)。すなわち、撮像条件が設定された後、対象物100そのものが変更されたり、対象物100に対して別の種類の切削加工が施されたりした場合、対象物100の材質および表面性状が変更している可能性が高い。そこで、計測コントローラ30は、数値制御装置20において、加工プログラム66に記述されたコードのうち、工具交換を指令するコードまたはワーク交換を指令するコードが実行された場合、あるいは、数値制御装置20で実行する加工プログラム66そのものが変更された場合には、撮像条件の変更が必要と判断する。撮像条件の変更が必要と判断した場合(S42でYes)、計測コントローラ30は、ステップS12に戻る。一方、撮像条件の変更が不要な場合(S42でNo)、計測コントローラ30は、ステップS36に戻る。 On the other hand, if the shape measurement trigger is not ON (No in S36) and the shape measurement system 12 is not OFF (No in S40), the measurement controller 30 further judges whether or not the imaging conditions need to be changed (S42). That is, if the object 100 itself is changed or another type of cutting is performed on the object 100 after the imaging conditions are set, the material and surface properties of the object 100 are likely to have changed. Therefore, the measurement controller 30 judges that the imaging conditions need to be changed when the code written in the machining program 66 in the numerical control device 20, which commands a tool change or a workpiece change, is executed, or when the machining program 66 executed by the numerical control device 20 itself is changed. If it is judged that the imaging conditions need to be changed (Yes in S42), the measurement controller 30 returns to step S12. On the other hand, if the imaging conditions do not need to be changed (No in S42), the measurement controller 30 returns to step S36.

以上の説明で明らかな通り、本例では、対象物100の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれの、撮像条件を、条件情報42として記憶している。また、計測コントローラ30は、対象物100の材質および表面性状を特定し、特定された対象物100の材質および表面性状に対応する撮像条件を条件情報42に基づいて特定し、特定された撮像条件で対象物100の撮像を実行する。かかる構成とすることで、対象物100の材質および表面性状が変更されたとしても、適切な条件で対象物100を撮像できる。そして、結果として、対象物100の形状を適切に把握できるため、より簡易な手順で適切に対象物100の形状を計測できる。 As is clear from the above explanation, in this example, the imaging conditions for each of multiple combinations of the material and surface properties of the object 100 are stored as condition information 42. Furthermore, the measurement controller 30 identifies the material and surface properties of the object 100, identifies imaging conditions corresponding to the identified material and surface properties of the object 100 based on the condition information 42, and performs imaging of the object 100 under the identified imaging conditions. With this configuration, even if the material and surface properties of the object 100 are changed, the object 100 can be imaged under appropriate conditions. As a result, the shape of the object 100 can be properly grasped, and the shape of the object 100 can be properly measured with a simpler procedure.

なお、形状計測システム12は、対象物100の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれの、撮像条件を、条件情報42として予め記憶しておき、この条件情報42に基づいて、対象物100の撮像条件を特定するのであれば、その他の構成は、適宜変更されてもよい。例えば、上記の説明では、対象物100の材質および表面性状を特定するために、加工図面64および加工プログラム66を優先的に利用し、次いで予備画像62を利用し、最後に、オペレータに情報入力を求めている。しかし、材質および表面性状を特定する手順は、適宜、変更されてもよい。したがって、例えば、常にオペレータに情報入力を求めてもよい。また、別の形態として、加工図面64および加工プログラム66を利用せず、常に予備画像62を利用して、材質および表面性状を特定してもよい。 Note that the shape measurement system 12 stores the imaging conditions for each of a plurality of combinations of the material and surface properties of the object 100 as condition information 42 in advance, and other configurations may be changed as appropriate as long as the imaging conditions for the object 100 are specified based on the condition information 42. For example, in the above description, in order to specify the material and surface properties of the object 100, the processing drawing 64 and processing program 66 are used preferentially, then the preliminary image 62 is used, and finally, the operator is asked to input information. However, the procedure for specifying the material and surface properties may be changed as appropriate. Therefore, for example, the operator may always be asked to input information. In another embodiment, the material and surface properties may be specified always using the preliminary image 62 without using the processing drawing 64 and processing program 66.

また、これまでの説明では、対象物100の材質および表面性状によっては、HDR画像72を生成し、これを計測用画像60として取り扱っているが、対象物100の形状を把握できるのであれば、HDR画像72を一切生成しなくてもよい。また、これまでの説明では、計測コントローラ30と数値制御装置20を、互いに独立した別個のコンピュータとしているが、計測コントローラ30は、数値制御装置20に組み込まれてもよい。換言すれば、数値制御装置20が、計測コントローラ30として機能してもよい。また、各構成要素の個数も適宜、変更されてもよく、例えば、形状計測システム12が、複数の計測コントローラ30および複数の撮像ユニット50を有してもよい。また、一つの工作機械システム10が、複数の形状計測システム12を有してもよい。また、上述の説明では、光源53として、プロジェクタ54を用いているが、光源53は、撮像に適した光、すなわち、撮像用光を対象物100に照射できるのであれば、他の装置でもよい。例えば、光源53は、撮像用光として、ライン光や点群状光等のパターン光を照射するレーザ光源でもよい。また、これまでの説明では、形状計測システム12は、工作機械14を有する工作機械システム10に組み込まれている。しかし、形状計測システム12は、工作機械14とは無関係のシステムに組み込まれてもよいし、他のシステムに組み込まれることなく、単独で設けられてもよい。 In the above description, depending on the material and surface properties of the object 100, the HDR image 72 is generated and treated as the measurement image 60, but if the shape of the object 100 can be grasped, the HDR image 72 does not need to be generated at all. In the above description, the measurement controller 30 and the numerical control device 20 are separate computers independent of each other, but the measurement controller 30 may be incorporated into the numerical control device 20. In other words, the numerical control device 20 may function as the measurement controller 30. The number of each component may also be changed as appropriate, and for example, the shape measurement system 12 may have multiple measurement controllers 30 and multiple imaging units 50. One machine tool system 10 may have multiple shape measurement systems 12. In the above description, the projector 54 is used as the light source 53, but the light source 53 may be another device as long as it can irradiate the object 100 with light suitable for imaging, i.e., imaging light. For example, the light source 53 may be a laser light source that emits a pattern light such as a line light or a point cloud light as the light for imaging. Also, in the above description, the shape measurement system 12 is incorporated into the machine tool system 10 having the machine tool 14. However, the shape measurement system 12 may be incorporated into a system unrelated to the machine tool 14, or may be provided independently without being incorporated into another system.

10 工作機械システム、12 形状計測システム、14 工作機械、20 数値制御装置、22 操作パネル、30 計測コントローラ、32 プロセッサ、34 メモリ、36 通信I/F、38 UI装置、40 記憶装置、42 条件情報、44 リファレンスデータ、45 学習モデル、50 撮像ユニット、52 カメラ、53 光源、54 プロジェクタ、56 撮像条件、60 計測用画像、62 予備画像、64 加工図面、66 加工プログラム、69 立体データ、70,70f,70s 基礎画像、72 HDR画像、74 点群データ、80a 材質対応テーブル、80b 表面性状対応テーブル、100 対象物、102 突起、104 エッジ。 10 Machine tool system, 12 Shape measurement system, 14 Machine tool, 20 Numerical control device, 22 Operation panel, 30 Measurement controller, 32 Processor, 34 Memory, 36 Communication I/F, 38 UI device, 40 Storage device, 42 Condition information, 44 Reference data, 45 Learning model, 50 Imaging unit, 52 Camera, 53 Light source, 54 Projector, 56 Imaging conditions, 60 Measurement image, 62 Preliminary image, 64 Processing drawing, 66 Processing program, 69 Three-dimensional data, 70, 70f, 70s Basic image, 72 HDR image, 74 Point cloud data, 80a Material correspondence table, 80b Surface property correspondence table, 100 Object, 102 Protrusion, 104 Edge.

Claims (9)

対象物を撮像する1以上のカメラを有する撮像ユニットと、
前記対象物の材質および表面性状の複数の組み合わせそれぞれの、前記対象物の形状計測のために前記対象物を撮像する計測用撮像における撮像条件を、条件情報として、記憶する記憶装置と、
前記撮像ユニットの駆動を制御する計測コントローラと、
を備え、前記計測コントローラは、
前記対象物の材質および表面性状を特定し、特定された前記対象物の材質および表面性状に対応する前記撮像条件を前記条件情報に基づいて特定し、特定された前記撮像条件で前記計測用撮像を前記撮像ユニットに実行させ、得られた計測用画像に基づいて前記対象物の形状を計測する、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
An imaging unit having one or more cameras for imaging an object;
a storage device that stores, as condition information, imaging conditions for measurement imaging of the object for measuring the shape of the object for each of a plurality of combinations of the material and surface property of the object;
A measurement controller that controls the driving of the imaging unit;
The measurement controller includes:
identifying a material and a surface property of the object, identifying the imaging conditions corresponding to the identified material and surface property of the object based on the condition information, causing the imaging unit to perform the measurement imaging under the identified imaging conditions, and measuring the shape of the object based on the obtained measurement image.
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項1に記載の三次元形状計測システムであって、
前記計測コントローラは、前記計測用撮像に先立って、前記撮像ユニットに前記対象物を撮像させ、これにより得られる予備画像に基づいて、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定する、ことを特徴とする三次元形状計測システム。
The three-dimensional shape measurement system according to claim 1 ,
The three-dimensional shape measurement system is characterized in that the measurement controller causes the imaging unit to image the object prior to the measurement imaging, and identifies at least one of the material and surface properties of the object based on the preliminary image obtained thereby.
請求項2に記載の三次元形状計測システムであって、
前記記憶装置は、さらに、前記予備画像を入力とし、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を出力とする、学習モデルを記憶しており、
前記計測コントローラは、前記学習モデルに基づいて、前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定する、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
3. The three-dimensional shape measuring system according to claim 2,
The storage device further stores a learning model that receives the preliminary image as an input and outputs at least one of the material and the surface texture of the object,
The measurement controller identifies at least one of a material and a surface property of the object based on the learning model.
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項1から3のいずれか1項に記載の三次元形状計測システムであって、
前記撮像ユニットは、工作機械に設けられ、前記工作機械で加工が施されるワークを前記対象物として撮像し、
前記計測コントローラは、前記ワークの加工プログラム、および、前記ワークの加工図面、の少なくとも一方に基づいて前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方を特定する、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
4. The three-dimensional shape measurement system according to claim 1,
The imaging unit is provided in a machine tool and captures an image of a workpiece being machined by the machine tool as the target object;
The measurement controller identifies at least one of a material and a surface property of the object based on at least one of a machining program for the workpiece and a machining drawing for the workpiece.
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項4に記載の三次元形状計測システムであって、
前記計測コントローラは、前記工作機械の数値制御装置から、前記加工プログラムおよび前記加工図面の少なくとも一方を示す情報を取得する、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
The three-dimensional shape measuring system according to claim 4,
the measurement controller acquires information indicating at least one of the machining program and the machining drawing from a numerical control device of the machine tool;
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元形状計測システムであって、
前記対象物の材質および表面性状の少なくとも一方は、オペレータにより指定される、ことを特徴とする三次元形状計測システム。
6. The three-dimensional shape measurement system according to claim 1,
2. A three-dimensional shape measuring system, wherein at least one of the material and the surface property of the object is specified by an operator.
請求項1から6のいずれか1項に記載の三次元形状計測システムであって、
前記撮像ユニットは、さらに、前記対象物に撮像用光を照射する1以上の光源を有し、
前記計測コントローラは、一つの前記計測用画像を取得するために前記対象物を撮像する基礎撮像を1回以上実行し、
前記撮像条件は、一つの前記計測用画像を取得するために行う前記基礎撮像の回数と、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記カメラのシャッタースピードと、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記カメラのゲインと、1回以上行われる前記基礎撮像それぞれでの前記撮像用光の輝度分布と、の少なくとも一つを含む、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
7. The three-dimensional shape measurement system according to claim 1,
The imaging unit further includes one or more light sources that irradiate the object with imaging light,
the measurement controller executes basic imaging of the object one or more times to obtain one of the measurement images;
The imaging conditions include at least one of the number of times the basic imaging is performed to obtain one of the measurement images, the shutter speed of the camera in each of the basic imaging performed one or more times, the gain of the camera in each of the basic imaging performed one or more times, and the luminance distribution of the imaging light in each of the basic imaging performed one or more times.
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項1から7のいずれか1項に記載の三次元形状計測システムであって、
前記計測コントローラは、前記計測用画像に基づいて前記対象物の点群データを生成し、前記点群データから前記対象物の立体データを生成する、
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
The three-dimensional shape measurement system according to any one of claims 1 to 7,
the measurement controller generates point cloud data of the object based on the measurement images, and generates three-dimensional data of the object from the point cloud data.
A three-dimensional shape measuring system comprising:
請求項8に記載の三次元形状計測システムと、
前記対象物に対して機械加工を施す工作機械と、
を備え、
前記工作機械は、前記計測コントローラが生成した前記立体データに基づいて、工具と前記対象物との干渉チェック、前記工具の経路生成、加工精度の判定、前記対象物の形状が基準形状と一致するかの判定、および、前記対象物が所定の位置に位置しているかの判定、の少なくとも一つを行う、
ことを特徴とする工作機械システム。
The three-dimensional shape measuring system according to claim 8 ;
A machine tool that performs machining on the object;
Equipped with
The machine tool performs at least one of the following, based on the three-dimensional data generated by the measurement controller: checking for interference between a tool and the object; generating a path for the tool; determining machining accuracy; determining whether the shape of the object coincides with a reference shape; and determining whether the object is located at a predetermined position.
A machine tool system comprising:
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