DE10113543A1 - Bearbeitungswerkzeug - Google Patents

Abstract

Ein Bearbeitungswerkzeug umfasst ein Werkzeug (einen Bohrer oder dergleichen, dessen Durchmesser 2 mm oder kleiner ist) (2), eine Kamera (einen künstlichen Retinachip oder dergleichen) (10), die ein Bild des Werkzeugs (2) sammelt, und einen Bildprozessor, der auf Grundlage des Bilds, welches von der Kamera (10) gesammelt wird, bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft allgemein ein Bearbeitungswerkzeug wie eine Drehmaschine oder ein Bearbeitungszentrum. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Bearbeitungswerkzeug, bei dem ein fehlerhaftes Werkzeug herausgefunden werden kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In einem Bearbeitungswerkzeug wird manchmal ein Werkzeug (z. B. ein Schraubenbohrer) zerstört oder beschädigt, oder Späne werden um einen Bohrer herumgewickelt, während die Anpassung mehrere Male wiederholt wird. Da eine geeignete Bearbeitung (Anpassung) in dieser Situation nicht fortgesetzt werden kann, muss der Bohrer ersetzt werden oder Späne, die sich um den Bohrer wickeln, müssen entfernt werden. Ob der Bohrer zerstört/beschädigt ist oder nicht oder ob Späne sich um den Bohrer herumwickeln oder nicht, kann zum Beispiel mit einem menschlichen Auge festgestellt werden. Für den Fall eines unbemannten Betriebs ist es jedoch erforderlich, ohne menschliche Hilfe zu bestimmen, ob der Bohrer zerstört/beschädigt ist oder ob sich Späne um den Bohrer in einem Bearbeitungswerkzeug herumwickeln oder nicht.

Zum Beispiel ist ein Bearbeitungswerkzeug bekannt, bei dem ein Wert des Stroms, der in einem Motor fließt, der den Bohrer dreht, überwacht wird und auf Grundlage dieses Werts erfasst wird, ob der Bohrer fehlerhaft ist. Wenn der Bohrer normal ist, schneidet er den Job richtig. In diesem Fall existiert eine Last an dem Motor und deshalb ist der Stromwert groß. Wenn der Bohrer fehlerhaft ist, schneidet er den Job nicht richtig. In diesem Fall existiert eine geringere Last an dem Motor und deshalb ist der Stromwert klein. Dieses NC Bearbeitungswerkzeug bestimmt auf Grundlage der Differenz zwischen dem Stromwert, wenn das Werkzeug normal ist, und dem Stromwert, wenn das Werkzeug fehlerhaft ist, ob der Bohrer fehlerhaft ist oder nicht.

In einem anderen herkömmlichen NC Bearbeitungswerkzeug ist ein Berührungssensor vorgesehen, der mit einem Bohrer in Kontakt steht. Dieser Sensor bestimmt, ob der Bohrer fehlerhaft ist oder nicht. In einem noch anderen herkömmlichen NC Bearbeitungswerkzeug wird ein Bild des Bohrers von einer CCD Kamera abfotografiert. Dieses Bild wird verwendet, um zu bestimmen, ob sich um den Bohrer Späne herumwickeln oder nicht.

Somit wird in dem herkömmlichen NC Bearbeitungswerkzeug, das das fehlerhafte Werkzeug auf Grundlage des Stromwerts erfasst, auf Grundlage der Differenz zwischen dem Stromwert der normalen Zeit und dem Stromwert der Zerstörungs-/Beschädigungs-Zeit bestimmt, ob das Werkzeug fehlerhaft ist oder nicht. Wenn jedoch die Schneidelast sehr gering ist, wie für den Fall, bei dem ein Werkzeugdurchmesser 2 mm oder kleiner ist (insbesondere 0,2 mm im Durchmesser oder weniger), ist die Differenz zwischen den Stromwerten, wenn das Werkzeug normal ist, und wenn das Werkzeug fehlerhaft ist, sehr gering, und es ist sehr schwierig zu bestimmen, ob das Werkzeug normal oder fehlerhaft ist.

In dem herkömmlichen NC Bearbeitungswerkzeug, bei dem das fehlerhafte Werkzeug unter Verwendung eines Berührungssensors erfasst wird, steht der Berührungssensor mit einem Werkzeug in Kontakt. Wenn jedoch die Festigkeit des Werkzeugs niedrig ist, wie für den Fall, bei dem der Werkzeugdurchmesser 2 mm oder kleiner ist (insbesondere 0,2 mm im Durchmesser oder weniger), wird das Werkzeug zerstört. Es kann verhindert werden, dass das Werkzeug zerstört/beschädigt wird, indem die Bewegungsgeschwindigkeit des Berührungssensors extrem klein gemacht wird, um so zu bewirken, dass der Sensor mit dem Werkzeug durch eine extrem winzige Kraft in Kontakt steht. Jedoch wird die Zeit für eine Bestimmungsverarbeitung für ein zerstörtes/beschädigtes Werkzeug erhöht, was dadurch zu einem Nachteil führt, dass die Produktivität stark verringert wird.

Bei dem herkömmlichen NC Bearbeitungswerkzeug, bei dem ein Bohrer von einer CCD Kamera abfotografiert wird, ist das Volumen der CCD Kamera groß und die Kamera ist teuer. Deshalb ergibt sich ein Problem dahingehend, dass das NC Bearbeitungswerkzeug groß wird und dessen Kosten zunehmen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen, bei dem sogar dann, wenn die Schneidelast winzig ist und/oder die Festigkeit eines Werkzeugs gering ist, möglich ist, automatisch zu bestimmen, ob das Werkzeug fehlerhaft ist oder nicht. Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen, bei dem das Bearbeitungswerkzeug miniaturisiert werden kann und dadurch Kosten verringert werden können.

Das Bearbeitungswerkzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fotografiereinheit, die ein Bild des Werkzeugs fotografiert, und eine Bestimmungseinheit, die auf Grundlage der Bilder, die von der Fotografiereinheit erhalten werden, bestimmt, ob das Werkzeug fehlerhaft ist oder nicht. Somit wird ein fehlerhaftes Werkzeug unter Verwendung der Bilder erfasst und es gibt nichts, was mit dem Werkzeug in Kontakt kommt.

Die Fotografiereinheit umfasst einen Chip mit einer künstlichen Retina. Der Chip mit der künstlichen Retina ist klein und billig. Demzufolge kann das Bearbeitungswerkzeug miniaturisiert werden und die Kosten können verringert werden.

Andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, die einen Überblick über den Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau des Drehkopfs, der in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 3A und 3B einen geschlossenen Deckel und Fig. 3B eine Öffnung des Deckels;

Fig. 4A eine reguläre Position der CCD Kamera und Fig. 4B ein Hereinfahren der Kamera;

Fig. 5A und 5B Ansichten, die einen Überblick über einen Aufbau einer Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Kamera zeigen;

Fig. 6A und 6B Ansichten, die einen Überblick über einen Aufbau einer anderen Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Kamera zeigen;

Fig. 7 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau einer Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Bohrers zeigt;

Fig. 8 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau einer anderen Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Bohrers zeigt;

Fig. 9 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau einer noch anderen Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Bohrers zeigt;

Fig. 10 ein Flussdiagramm für eine Aufbau-Verarbeitung;

Fig. 11A und 11B Erläuterungsansichten zum Erläutern einer Spezifizierung eines Bohrerbereichs durch einen Betreiber;

Fig. 12 ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels der Aufbau-Verarbeitung;

Fig. 13A und 13C Erläuterungsansichten zum Erläutern einer automatischen Spezifizierung für den Bohrerbereich;

Fig. 14 ein Flussdiagramm einer Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung;

Fig. 15A und 15B die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung, wenn das Werkzeug normal ist;

Fig. 16A und 16B die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung, wenn das Werkzeug fehlerhaft ist;

Fig. 17 eine Ansicht, die ein Beispiel einer Datentabelle von Vergleichsverfahren und Vergleichsstandards für jedes Werkzeug zeigt;

Fig. 18 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 19 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 20 eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau der in Fig. 19 gezeigten Kamera mit der künstlichen Retina zeigt; und

Fig. 21A und 21D Erläuterungsansichten zum Erläutern einer Bildverarbeitung auf dem Chip (On-Chip- Bildverarbeitung) der künstlichen Retina LSI.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert, während auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt den Überblick über einen Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das NC Bearbeitungswerkzeug 1 umfasst ein Werkzeug (zum Beispiel einen Bohrer) für eine Bearbeitung, einen Halteabschnitt (Drehkopf) 3 zum Halten des Bearbeitungswerkzeugs 2, eine numerische Steuereinrichtung 4 zum Steuern jedes Abschnitts des NC Bearbeitungswerkzeugs 1, Servomotoren 5, 6, 7 jeweils zum Bewegen des Halteabschnitts 3 in drei senkrechte Richtungen (X, Y und Z), einen Anzeigeabschnitt 8 mit einer CRT (Kathodenstrahlröhre), einer LCD (Flüssigkristallanzeige) oder dergleichen und zum Bereitstellen einer Anzeige auf Grundlage einer Steuerung von der numerischen Steuereinrichtung 4, einen Eingabeabschnitt 9 mit einem Steuerfeldschalter, eine Tastatur, ein Berührungsfeld oder dergleichen zum Eingeben von Befehlen von einem Betreiber, einen Visions- bzw. Bildsensor (zum Beispiel eine Kamera) 10, die ein Bild des Werkzeugs 2 (oder eine Position, an der das Werkzeug 2 sein sollte) fotografiert, einen Bildprozessor 11, das von der Kamera 10 aufgenommene Bild verarbeitet und bestimmt, ob das Werkzeug 2 fehlerhaft ist, eine Abdeckung (Deckel) 12, die die Kamera 10 schützt, und eine Beleuchtungslampe 13, die das Werkzeug 2 beleuchtet.

Das NC Bearbeitungswerkzeug 1 kann eine Drehmaschine oder ein Bearbeitungszentrum sein. Jedoch gibt es keine bestimmte Beschränkung hinsichtlich des Typs der Maschine. Die Drehmaschine wird hier als ein Beispiel verwendet. Das Werkzeug 2 kann Bohrer mit verschiedenen Durchmessern aufweisen. Es gibt keine besondere Beschränkung. Ein schlanker Bohrer mit einem Durchmesser von 2 mm oder weniger, insbesondere mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 mm, wird hier als ein Beispiel verwendet. Der Halteabschnitt 3 ist ein Drehkopf zum Halten des Bohrers 2. Der Dreh- bzw. Revolverkopf 3 ist drehbar und kann die Richtung des Bohrers 2 um 180° ändern. Der Drehkopf 3 dreht den Bohrer 2 in Richtung auf die Kamera 10 hin, wenn die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung, die später beschrieben wird, ausgeführt wird. Der Drehkopf 3 dreht den Bohrer 2 in Richtung auf die gegenüberliegende Seite ("A" in Fig. 1) zu der Kamera 10, wenn eine Bearbeitung vorgenommen wird (Schneidezeit). Das heißt, die gegenüberliegende Seite der Kamera 10 ist die Bearbeitungsposition.

Die numerische Steuereinrichtung 4 steuert die Servomotoren 5, 6, 7 in Übereinstimmung mit einem NC Bearbeitungsprogramm, welches vorher gespeichert wurde, um den Drehkopf 3 zu bewegen, und steuert den Anzeigeabschnitt 8, um so eine vorgegebene Anzeige auszuführen, empfängt Befehle von einem Benutzer über dem Eingabeabschnitt 9 und steuert den Bildprozessor 10 zum Ausführen einer nachstehend beschriebenen Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung. Die Servomotoren 5, 6, 7 bewegen den Drehkopf 3 in die X- Achsenrichtung, die Y-Achsenrichtung bzw. die Z- Achsenrichtung. Somit kann der Drehkopf 3 flexibel dreidimensional bewegt werden.

Der Anzeigeabschnitt 8 führt mit Hilfe der CRT, der LCD oder dergleichen eine Anzeige aus. Der Eingabeabschnitt 9 ist zum Eingeben von Befehlen von einem Betreiber mit Hilfe eines Steuerfeldschalters, einer Tastatur, eines Berührungsfelds oder dergleichen, vorgesehen. Die Kamera 10 ist nicht auf einen spezifischen Typ beschränkt und hier wird als ein Beispiel eine CCD (ladungsgekoppelte Einrichtung) Kamera verwendet. Die CCD Kamera 10 fotografiert das Bild des Bohrers 2 (oder eine Position, an der das Werkzeug 2 sein sollte).

Bei dem Bildprozessor 10 handelt es sich um einen Hochgeschwindigkeits-Bildprozessor, beispielsweise einen DSP (Digitalsignalprozessor), ein ASIC (anwendungsspezifisches IC) und dergleichen. Dieser Bildprozessor 10 führt eine Bildverarbeitung für die Bilder aus, die von der CCD Kamera 10 aufgenommen werden, und bestimmt, ob der Bohrer 2 fehlerhaft ist oder nicht, das heißt, ob der Bohrer 2 zerstört ist und/oder Späne sich um den Bohrer 2 wickeln. Die Abdeckung 12 deckt die CCD Kamera 10 ab und schützt sie vor den Spänen und einer Kühlflüssigkeit, die während eines Schneidevorgangs verspritzt wird. Wenn die Abdeckung 12 transparent ist, muss sie zur Zeit der Fotografie nicht entfernt werden. Die Abdeckung 12 wird zur Zeit eines Fotografiervorgangs entfernt, wenn sie nicht transparent ist.

Die Beleuchtungslampe 13 ist dafür vorgesehen, um die Fotografierbedingung zu verbessern und erleuchtet den Bohrer 2 von der gleichen Richtung wie diejenige der CCD Kamera 10. Da der Bohrer 2 metallisch ist, wird er das Licht gut reflektieren. Deshalb werden die Bilder einen dunklen Hintergrund und einen hellen Bohrer 2 enthalten. Eine Beleuchtungslampe 14, die den Bohrer 2 von der Richtung beleuchtet, die entgegengesetzt zu derjenigen der CCD Kamera 10 ist, kann anstelle der Beleuchtungslampe 13 vorgesehen werden. In diesem Fall wird das Bild einen hellen Hintergrund und einen dunklen Bohrer 2 enthalten. In beiden Fällen kann die Beobachtungsbedingung (Fotografierbedingung) stabilisiert werden, wenn die Beleuchtungslampe verwendet wird.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht, die einen Überblick über den Aufbau des Drehkopfs zeigt. Ein Ersatzbohrer 2a, Werkzeuge 2b bis 2d, beispielsweise Schneidewerkzeuge, sowie der Bohrer 2 sind an dem Drehkopf 3 angebracht. Ein Werkzeug, welches verwendet werden soll, kann unter der Steuerung der numerischen Steuereinrichtung 4 automatisch gewählt werden. Obwohl hierbei eine Drehmaschine als ein Beispiel angeführt ist, kann ein automatischer Austausch von Werkzeugen durch Bereitstellen eines ATC (automatischen Werkzeugwechslers) und einer Anbringung von mehreren Werkzeugen ausgeführt werden, selbst für den Fall eines Bearbeitungszentrums.

Fig. 3A und Fig. 3B erläutern ein Öffnen/Schließen der Abdeckung 12. Die Abdeckung 12 kann zum Beispiel unter Verwendung eines nicht dargestellten Antriebsmotors angetrieben werden. Die Abdeckung 12 wird unter der Steuerung der numerischen Steuereinrichtung 4 geöffnet oder geschlossen. Die numerische Steuereinrichtung 4 schließt den Deckel 12, wie in Fig. 3A gezeigt, um die CCD Kamera 10 zur Zeit eines Bearbeitungsvorgangs zu schützen, und öffnet die Abdeckung 12, wie in Fig. 3B gezeigt, wenn ein Bild aufgenommen werden soll.

Es kann passieren, dass zum Installieren der Abdeckung 12 und/oder sogar der CCD Kamera 10 kein Platz vorhanden ist. In diesem Fall kann die Abdeckung 12 nicht vorgesehen werden. Ferner kann die CCD Kamera 10 mit Hilfe eines Hereinbewegungs-/Herausbewegungs-Mechanismus (z. B. mit Hilfe eines Roboterarms) 22, wie in Fig. 4A gezeigt, außerhalb vorgesehen sein und herein bewegt werden. Die CCD Kamera 10 kann auf dem Roboterarm 22 installiert sein und die Kamera 10 kann an einer Bereitschaftsposition (die Situation, die in Fig. 4A gezeigt ist) sein, wo Späne und Kühlmittel zur Zeit eines Bearbeitungsvorgangs nicht verspritzt werden. Dann kann die Kamera 10 an eine Beobachtungsposition (Fotografierposition) (die Situation, die in Fig. 4B gezeigt ist) bewegt werden, wenn ein Bild aufgenommen werden soll, indem der Roboterarm-Antriebsmotor 21 verwendet wird.

Ferner kann eine Tabelle erstellt werden, die eine Entsprechung zwischen den Werkzeugen (d. h. Werkzeugnummern) und Fotografierpositionen der CCD Kamera 10 anzeigt, und die Fotografierposition kann auf Grundlage dieser Tabelle entschieden werden. Dies ermöglicht, dass die Werkzeuge in geeigneter Weise in das Sichtfeld der CCD Kamera 10 positioniert werden, selbst wenn viele Typen von Werkzeugen verwendet werden. Eine transparente Abdeckung (Glas, Plastik oder dergleichen) kann anstelle des Öffnungs-/Schließungs- Mechanismus der Abdeckung 12 verwendet werden, wenn die Abdeckung transparent ist, ist er nicht erforderlich. Schmutz (Späne und dergleichen), die an der Abdeckung 12 anhaften, können durch eine Reinigungseinrichtung entfernt werden. Wenn die Abdeckung 12 nicht vorgesehen ist, kann andererseits Schmutz, der an der CCD Kamera 10 anhaftet, durch eine Reinigungseinrichtung entfernt werden.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer derartigen Reinigungseinrichtung. Wie in Fig. 5A gezeigt, kann die altbekannte Luftstrahleinrichtung 23 verwendet werden. Eine Luftstrahldüse 24 der Luftstrahleinrichtung 23 ist auf die Abdeckung 12 hin gerichtet. Die Luft, die von der Luftstrahldüse 24 herauskommt, wird auf die Abdeckung 12 hin gerichtet, um Schmutz, der an der Abdeckung 12 anhaftet, zu entfernen. Wenn die Abdeckung 12 nicht vorgesehen ist, wird die Luftstrahldüse 24 auf die Linse der CCD Kamera 10 hin gerichtet.

Die Fig. 6A und die Fig. 6B zeigen ein anderes Beispiel der Reinigungseinrichtung. Wie in Fig. 6A gezeigt, kann die altbekannte Wischereinrichtung 25 verwendet werden. Die Abdeckung 12 wird mit einem Wischer 26 abgewischt. Der Wischer 26 wird angetrieben und die Abdeckung 12 wird gereinigt. Wenn die Abdeckung 12 nicht vorgesehen ist, kann bewirkt werden, dass der Wischer 26 direkt die Linse der CCD Kamera 10 reinigt. Eine Reinigung der Abdeckung oder der Kameralinse wird automatisch unter der Steuerung der numerischen Steuereinrichtung 4 ausgeführt, bevor ein Bild aufgenommen wird.

Ferner kann eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Bohrers 2 vorgesehen werden. Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer derartigen Reinigungseinrichtung. Die altbekannte Kühlmittelflüssigkeits-Strahleinrichtung 27, bei der eine Kühlmittelflüssigkeits-Strahldüse 28 auf den Bohrer 2 hin gerichtet wird, kann für die Reinigungseinrichtung verwendet werden. Die Kühlmittelflüssigkeits-Strahldüse 28 strahlt die Kühlmittelflüssigkeit in Richtung auf den Bohrer 2 hin und dadurch wird der Schmutz, der an dem Bohrer 2 anhaftet, abgewaschen. Die Einrichtung, die die Kühlmittelflüssigkeit auf einen Punkt auf dem Job (wo der Schneidevorgang oder der Bohrvorgang ausgeführt wird) strahlt, kann genauso zum Reinigen des Bohrers verwendet werden.

Fig. 8 zeigt ein noch anderes Beispiel einer derartigen Reinigungseinrichtung. In diesem Beispiel weist die Luftstrahleinrichtung 29 zwei Luftstrahldüsen 30 und 31 auf. Die Luftstrahldüse 30 wird auf die Abdeckung 12 hin gerichtet und die Luftstrahldüse 31 wird auf den Bohrer 2 hin gerichtet. Die Luft von der Luftstrahldüse 30 wird auf die Abdeckung 12 hin gerichtet und dadurch wird der Schmutz, der an der Abdeckung 12 anhaftet, abgewaschen. Die Luft von der Luftstrahldüse 31 wird auf den Bohrer 2 hin gestrahlt und dadurch wird der Schmutz, der an dem Bohrer 2 anhaftet, abgewaschen.

Fig. 9 zeigt noch ein anderes Beispiel einer derartigen Reinigungseinrichtung. Diese Luftstrahleinrichtung 32 weist eine Luftstrahldüse 33 auf und sie kann so gedreht werden, dass sie in Richtung auf entweder die Abdeckung 12 oder den Bohrer 2 hin gerichtet werden kann. Die Luftstrahldüse 33 wird in Richtung auf die Abdeckung 12 hin gerichtet und dadurch wird der Schmutz, der an der Abdeckung 12 anhaftet, abgewaschen. Die Luftstrahldüse 31 wird auf den Bohrer 2 hin gerichtet und dadurch wird der Schmutz, der an dem Bohrer 2 anhaftet, abgewaschen.

Eine derartige Reinigung der Abdeckung oder des Bohrers wird automatisch unter der Steuerung der numerischen Steuereinrichtung 4 ausgeführt, bevor ein Bild aufgenommen wird. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die CCD Kamera 10 und die Abdeckung 12 der Fotografiereinheit, der Bildprozessor 11 entspricht der Bestimmungseinheit, die Luftstrahleinrichtung 23 und die Wischereinrichtung 25 entsprechen der Reinigungseinheit und die Kühlmittelflüssigkeits-Strahleinrichtung 27 und die Luftstrahleinrichtungen 29, 32 entsprechen der Werkzeugreinigungseinheit.

Betriebsvorgänge der ersten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis Fig. 17 beschrieben. Der Betrieb kann in zwei Hauptschritte einer Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung und Aufbau- Verarbeitung aufgeteilt werden. Die Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung ist die Verarbeitung, mit der ein fehlerhaftes Werkzeug, beispielsweise ein zerstörtes Werkzeug oder ein beschädigtes Werkzeug, und/oder ein Umwickeln von Spänen um das Werkzeug herum bestimmt wird. Die Aufbau- Verarbeitung ist die Verarbeitung, mit der Daten, die in der Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung verwendet werden, erzeugt werden. Die Aufbau- oder Vorbereitungs- Verarbeitung und die Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung werden nachstehend näher erläutert.

Die Aufbau-(Vorbereitungs)Verarbeitung wird vor dem Starten eines Bearbeitungsvorgangs ausgeführt. Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, welches die Schritte bei der Aufbau- Verarbeitung zeigt. Der Drehkopf 3 bewegt den Bohrer 2 an die Fotografierposition und die CCD Kamera 10 nimmt ein Bild des Bohrers 2 auf (Schritt S1). Fig. 11A zeigt ein Beispiel eines derartigen Bilds. Die numerische Steuereinrichtung 4 weist dann den Anzeigeabschnitt 8 an, das gesammelte Bild anzuzeigen. Ein Betreiber betätigt den Eingabeabschnitt 9, während er das angezeigte Bild betrachtet, und spezifiziert bzw. bestimmt einen Bereich (nachstehend einen Bohrerbereich), um den Bohrer 2 herum (Schritt S2). Dieser Bereich wird zum Überprüfen eines fehlerhaften Werkzeugs in der nachstehend beschriebenen Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung verwendet. Wenn der Bereich spezifiziert ist, schneidet der Bildprozessor 11 nur das Bild in dem spezifizierten Bereich aus und speichert das Bild als das Bild eines normalen Bohrers 2. Fig. 11B zeigt den spezifizierten Bereich.

Fig. 12 ist ein Flussdiagramm, welches die Schritte in einem anderen Beispiel der Aufbau-Verarbeitung zeigt. Der Drehkopf 3 bewegt den Bohrer 2 an die Fotografierposition und die CCD Kamera 10 nimmt ein Bild einer Situation auf, in der der Bohrer 2 angebracht ist (Schritt S3). Fig. 13A zeigt ein Beispiel eines derartigen Bilds. Der Drehkopf 3 bewegt dann den Bohrer 2 weg und die CCD Kamera 10 nimmt das Bild einer Situation auf, bei der der Bohrer 2 vorhanden ist (Schritt S4). Die Fig. 13B zeigt ein Beispiel eines derartigen Bilds. Schließlich berechnet der Bildprozessor 11 den Unterschied zwischen den Bildern, die in dem Schritt S3 und dem Schritt S4 aufgenommen werden (Schritt S5). Dieser Unterschied wird das Bild des Bohrers 2 sein, wie in Fig. 13C gezeigt, und er wird als das Bild eines normalen Bohrers 2 gespeichert.

Voranstehend wurde erwähnt, dass in der Aufbau-Verarbeitung ein Bild eines spezifizierten Bereichs oder eines Unterschiedbilds davon gespeichert wird. Jedoch erübrigt es sich zu erwähnen, dass das gesamte Bild gespeichert werden kann. Jedoch wird dies die Datenmenge erhöhen. Wenn nur ein Teil des Bilds gespeichert wird, dann kann die Menge des benötigten Speichers verringert werden und auch die Kosten können verringert werden. Ferner kann ein Rohbild gespeichert werden oder das Bild kann in irgendeiner Weise verarbeitet werden, bevor es gespeichert wird. Eine derartige Verarbeitung kann eine Binärisierung (bzw. Digitalisierung), eine Kantenverarbeitung oder eine eindimensionale Projektion umfassen. Im Schritt S5 in Fig. 12 kann das Unterschieds- oder Differenzbild aus dem Rohbild oder sogar nach einer Verarbeitung des Bilds berechnet werden. Ferner können Eigenschaften des Bilds wie der Schwerpunkt (primäres Moment), eine Richtung (sekundäres Moment), eine Spreizung (Varianz) und dergleichen extrahiert und gespeichert werden.

Fig. 14 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte bei der Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung zeigt. Die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung wird gestartet, wenn die numerische Steuereinrichtung 4 einen Bohrerüberprüfungsbefehl in dem NC Bearbeitungsprogramm liest (Schritt S11). Diesen Bohreruntersuchungsbefehl ist ein Befehl, der einen Start der Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung anweist. Die numerische Steuereinrichtung 4 steuert die CCD Kamera 10 und den Bildprozessor 11 so, dass ein Bild des Bohrers 2 gesammelt wird.

Die CCD Kamera 10 nimmt ein Bild des Bohrers 2 und der Umgebung auf und der Bildprozessor 11 sammelt nur das Bild des Bohrers 2 (Schritt S12). Eine AE (automatische Belichtung) kann zur Zeit des Fotografiervorgangs ausgeführt werden, oder ein AWB (automatischer Weißabgleich) kann für den Fall ausgeführt werden, bei dem die CCD Kamera 10 eine Farbkamera ist.

Eine Bestimmungsverarbeitung (Schritt S14, S16), die nachstehend beschrieben wird, kann unter Verwendung des Rohbilds, welches im Schritt S12 gesammelt wird, ausgeführt werden oder die Bestimmungsverarbeitung kann ausgeführt werden, während eine vorgegebene Bildverarbeitung bezüglich des Bilds ausgeführt wird (Schritt S13). Genauer gesagt wird eine Bildverarbeitung wie eine Binärisierung (Digitalisierung), Kantenverarbeitung oder eine eindimensionale Projektion ausgeführt. Merkmalsbeträge, wie der Schwerpunkt (primäres Moment) eines Bilds (oder eines Bilds, welches eine Bildverarbeitung durchlaufen hat), eine Richtung (sekundäres Moment), eine Spreizung (Varianz) und dergleichen können extrahiert werden und die Bestimmungsverarbeitung, die nachstehend beschrieben wird, kann ausgeführt werden, indem diese Merkmalsbeträge verwendet werden.

Dann führt der Bildprozessor 11 einen Vergleich (eine Abgleichung) des im Schritt S12 gesammelten Bilds (oder des Bilds, das im Schritt S13 eine Bildverarbeitung durchlaufen hat) mit dem in der voranstehend beschriebenen Aufbau- Verarbeitung gespeicherten Bild bezüglich des Bohrerbereichs aus, um zu bestimmen, ob sich Späne um den Bohrer 2 herumwickeln oder nicht (Schritt S14). Wenn sich Späne nicht um den Bohrer 2 herumwickeln, dann geht die Steuerung zum Schritt S16. Wenn sich Späne um den Bohrer 2 herumwickeln, dann wird der Bohrer 2 gereinigt (Schritt S15), und zwar mit Hilfe der Bohrerreinigungseinrichtung, die voranstehend beschrieben wurde, um zum Schritt S16 weiterzugehen.

Im Schritt S16 vergleicht der Bildprozessor 11 das Bild und bestimmt dadurch, ob der Bohrer 2 in dem Bild fehlerhaft ist oder nicht. Wenn die Bestimmung in einem begrenzten Bereich (Bohrerbereich) ausgeführt wird, dann wird die Menge von Berechnungen stark verringert. Der Hintergrund, d. h. der andere Abschnittals der Bohrerbereich ist für eine derartige Bestimmung fast nicht notwendig und kann deshalb beseitigt werden. In diesem Fall kann eine geeignetere Bestimmung ausgeführt werden. Der Bildprozessor 11 informiert die numerische Steuereinrichtung 4 über das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S16.

Wenn der Bohrer 2 normal ist, dann beendet die numerische Steuereinrichtung 4, die die Benachrichtigung empfangen hat, die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung und geht zu der Bearbeitung für das nächste Werkstück weiter. Wenn der Bohrer 2 andererseits fehlerhaft ist, dann zeigt die numerische Steuereinrichtung 4, die die Benachrichtigung empfangen hat, einen Alarm auf einem Notfalllicht, welches nicht gezeigt ist, und/oder einem Monitor des Anzeigeabschnitts 8 an, um den Betreiber über die Abnormalität zu informieren. Unter der Annahme des Falls, bei dem der Betreiber sich nicht in der Nähe des NC Bearbeitungswerkzeugs 1 befindet, wird andererseits ein Kommunikationsabschnitt, der nicht gezeigt ist, gesteuert, um den Betreiber über die Abnormalität über Internet, ein tragbares Telefon oder dergleichen zu informieren (Schritt S17). Bis der Betreiber den Bohrer wechselt, wird dann ein Bereitschaftszustand ausgeführt. Wenn man den gesamten Betrieb unbemannt annimmt, beispielsweise bei einem kontinuierlichen Lauf bei Nacht, wird der Bohrer ansonsten automatisch durch einen Ersatzbohrer ersetzt, der vorher angebracht worden ist (Schritt S18). Hierbei kann eine Verarbeitung des Schritts S17 nicht ausgeführt werden und die automatische Ersetzung für den Bohrer kann im Schritt S18 ausgeführt werden, um zu der Bearbeitung für das nächste Werkstück weiterzugehen.

Die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung kann zu irgendeiner Zeit ausgeführt werden. Das heißt, die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung kann jedes Mal ausgeführt werden, wenn ein Werkstück bearbeitet wird, oder kann jedes Mal ausgeführt werden, wenn mehrere Werkstücke bearbeitet werden. Das NC Bearbeitungsprogramm ist so beschrieben, dass die Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung ausgeführt wird, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Werkstücken abgearbeitet sind. Wenn die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung jedes Mal ausgeführt wird, wenn N Werkstücke abgearbeitet sind, wird "Werkstück-Schneidezeit + Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitungszeit/N" die Taktzeit für ein Werkstück sein, und es besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass N-1 Werkstücke von einem abnormalen Werkzeug maximal geschnitten werden. Ein Benutzer kann beliebig die Zeiten zum Ausführen der Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung über den Eingabeabschnitt 9 setzen.

Fig. 15A und Fig. 15B erläutern die Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung (wenn das Werkzeug normal ist). Fig. 15A zeigt das fotografierte Bild. Fig. 15B zeigt ein Bild D2 des Bohrerbereichs, der aus dem fotografierten Bild extrahiert wird. Das Bild D2 wird mit einem Bild D1 verglichen, welches vorher in der Aufbau-Verarbeitung gespeichert wird. Auf Grundlage davon, ob diese Bildunterschiede innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs sind oder nicht, wird bestimmt, ob der Bohrer 2 zerstört ist oder nicht oder ob sich Späne um den Bohrer 2 herumgewickelt haben oder nicht. Wie in Fig. 15B gezeigt, gibt es fast keinen Unterschied zwischen dem Bild D1 und D2 (d. h. der Unterschied ist innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs). Deshalb wird bestimmt, dass der Bohrer 2 normal ist.

Fig. 16A und Fig. 16B erläutern die Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung (wenn das Werkzeug fehlerhaft ist). Fig. 16A zeigt das fotografierte Bild. Fig. 16B zeigt ein Bild D3 des Bohrerbereichs, der aus dem fotografierten Bild extrahiert wird. Das Bild D3 wird mit dem Bild D1 verglichen, welches vorher in der Aufbau-Verarbeitung gespeichert wird. In diesem Fall wird der Unterschied zwischen den Bildern D1 und D3 außerhalb des zulässigen Bereichs sein. Deshalb wird bestimmt, dass der Bohrer 2 fehlerhaft ist.

Hierbei können die Bilder D1, D2 (D3) binärisiert (digitalisiert) werden und verglichen werden, um eine Bestimmung auszuführen. Da ein binäres Bild (ein binärisiertes Bild) einen Bereich eines Bilds zeigt, wird das Bild relativ zu Änderungen in der Helligkeit oder dergleichen durch Ausführen einer Binärisierung, Verwenden eines geeigneten Schwellwerts, der aus einem Histogramm von Bildern berechnet wird (z. B. ein Schwellwert, der durch ein Modusverfahren berechnet wird) robust. Selbst wenn eine Beobachtungsbedingung zu einem bestimmten Ausmaß geändert wird, kann somit eine stabile geeignete Vergleichsbestimmung unter Verwenden der binären Bilder ausgeführt werden.

Die Bilder D1, D2 (D3) können Kanten-verarbeitet werden und verglichen werden, um eine Bestimmung auszuführen. Da ein Kantenbild (Kanten-verarbeitetes Bild) die Struktur eines Bilds zeigt, ist das Bild relativ zu Änderungen in der Helligkeit oder dergleichen robust. Selbst wenn eine Beobachtungsbedingung zu einem gewissen Ausmaß geändert wird, kann somit eine stabile geeignete Bestimmung ausgeführt werden, indem die Kantenbilder verwendet werden. Für das Kantenbild kann ein zweidimensionales Kantenbild verwendet werden oder ein eindimensionales Kantenbild kann verwendet werden. Ein Berechnungsbetrag kann durch Verwenden der eindimensionalen Kantenbilder verringert werden, im Vergleich mit dem Fall, bei dem die zweidimensionalen Kantenbilder verwendet werden. Bezüglich eines Bohrers kann eine geeignete Vergleichsbestimmung vollständig sogar für die eindimensionalen Kantenbilder von nur der Längsrichtung ausgeführt werden.

Projektionen der Achse der Ordinate und die Achse der Abszisse der Bilder D1, D2 (D3) (oder Kantenbilder) in dem Bohrerbereich können verglichen (angeglichen) werden, ohne die gesamten Bilder D1, D2, (D3) in dem Bohrerbereich zu vergleichen. Merkmalsbeträge, beispielsweise der Schwerpunkt (primäres Moment), eine Richtung (sekundäres Moment), eine Spreizung (Varianz) und dergleichen der Bilder D1, D2 (D3) (oder der Kantenbilder) in dem Bohrerbereich können verglichen werden und ein Vergleich kann durch geeignetes Kombinieren dieser Merkmalsbeträge ausgeführt werden.

Ferner wird ein Vergleichsstandard (ein Schwellwert oder dergleichen für eine Bestimmung) und/oder ein Vergleichsverfahren (welcher Typ von Bildverarbeitung ausgeführt wird oder dergleichen) bei der Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung in Übereinstimmung mit den Typen eines verwendeten Werkzeugs (Durchmesser, Material, Form und dergleichen eines Bohrers) geändert werden. Wenn der Durchmesser eines Bohrers klein ist, kann zum Beispiel der Schwellwert für eine Bestimmung in Übereinstimmung mit dem Durchmesser des Bohrers geändert werden, wenn man berücksichtigt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Bohrer an der Wurzel zerstört wird, hoch wird. Eine Datentabelle von Vergleichsverfahren und Vergleichsstandards für jedes Werkzeug können vorgesehen werden, um so eine Vergleichsbestimmung auf Grundlage dieser Datentabelle auszuführen. Fig. 17 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Datentabelle von Vergleichsverfahren und Vergleichsstandards für jedes Werkzeug zeigt. In dieser Datentabelle werden die Vergleichsstandards und die Vergleichsverfahren gespeichert, entsprechend der Werkzeugnummern zum einzigartigen Identifizieren jedes Werkzeugs, das an dem NC Bearbeitungswerkzeug 1 angebracht ist.

Zum Beispiel werden bei der Zerstörungs-/Beschädigungs- Erfassung für das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 1 ein Schablonenbild 1, welches vorher gespeichert ist, und das Bild des Werkzeugs, welches gerade ein Erfassungsobjekt ist, ohne Ausführen einer Bildverarbeitung verglichen. Wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert ("50" in Fig. 17) als Folge dieses Vergleichs überschreitet, wird bestimmt, dass das Werkzeug zerstört/beschädigt ist. Bei der Zerstörungs-/Beschädigungs-Erfassung für das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 5 wird das Bild des Werkzeugs, welches gerade das Erfassungsobjekt ist, Kanten-verarbeitet und der Schwerpunkt und die Spreizung des Kanten-verarbeiteten Bilds werden berechnet. Wenn der Schwerpunkt und die Spreizung vorgegebene Schwellwerte überschreiten ("10", "40" in Fig. 17) wird bestimmt, dass das Werkzeug zerstört/beschädigt ist.

Wie voranstehend beschrieben, fotografiert gemäß der ersten Ausführungsform 1 die CCD Kamera 10 das Bild des Bohrers 2 und der Bildprozessor 11 bestimmt auf Grundlage der Bilder, die die CCD Kamera 10 fotografiert hat, ob der Bohrer 2 fehlerhaft ist oder nicht. Da ein fehlerhafter Bohrer unter Verwendung von Bildern überprüft wird und es nichts gibt, was einen Kontakt mit dem Bohrer 2 macht, kann automatisch bestimmt werden, ob der Bohrer 2 fehlerhaft ist oder nicht, ohne den Bohrer 2 zu beschädigen, und eine geeignete Bearbeitungsverarbeitung kann ausgeführt werden.

Da ein schlanker Bohrer 2, dessen Durchmesser 2 mm oder kleiner (vorzugsweise 0,2 mm oder kleiner) ist, für das Werkzeug verwendet wird, kann eine ausführliche Bearbeitung ausgeführt werden. Da der Bildprozessor 11 bestimmt, ob das Werkzeug zerstört/beschädigt ist oder nicht, kann bei Verwendung eines Schwellwerts in Übereinstimmung mit dem Typ des Werkzeugs eine geeignete Bestimmung in Übereinstimmung mit dem Typ des Werkzeugs ausgeführt werden. Da der Bildprozessor 11 eine Bildverarbeitung für das Bild, das die CCD Kamera 10 fotografiert hat, in Übereinstimmung mit dem Typ des Werkzeugs ausführt und auf Grundlage des Bilds, auf das eine Bildverarbeitung angewendet wird, bestimmt, ob das Werkzeug zerstört/beschädigt ist oder nicht, kann eine geeignete Bestimmung in Übereinstimmung mit dem Typ des Werkzeugs ausgeführt werden.

Der Bildprozessor 11 führt eine Kantenverarbeitung des Bilds aus, das die CCD Kamera 10 fotografiert hat, und bestimmt auf Grundlage der Bilder, auf die eine Kanten-Verarbeitung angewendet wird, ob das Werkzeug zerstört/beschädigt ist. Dies ermöglicht, dass eine stabile Bestimmung relativ zu Änderungen in einer Fotografierbedingung, wie einer Helligkeit, ausgeführt wird. Da der Bohrer 2 mit Hilfe der Kühlmittelflüssigkeits-Strahleinrichtung 27 oder der Luftstrahleinrichtung 29, 32 gereinigt wird, bevor die CCD Kamera 10 eine Fotografie aufnimmt, kann ein geeigneter Fotografiervorgang durch die Reinigung selbst dann ausgeführt werden, wenn Späne und dergleichen an dem Bohrer 2 anhaften.

Da die CCD Kamera 10 mit Hilfe der Luftstrahleinrichtung 23 oder Wischereinrichtung 25 gereinigt wird, bevor die CCD Kamera 10 einen Fotografiervorgang ausführt, kann ein geeigneter Fotografiervorgang durch die Reinigung ausgeführt werden, selbst wenn Späne und dergleichen an der Abdeckung 12 und der CCD Kamera 10 anhaften. Da der Bildprozessor 11 auf Grundlage der Bilder, die die CCD Kamera 10 fotografiert, bestimmt, ob Späne um den Bohrer 2 herumgewickelt sind oder nicht, wird automatisch bestimmt, ob Späne um den Bohrer 2 herumgewickelt sind oder nicht und eine geeignetere Bearbeitungs-Verarbeitung kann ausgeführt werden.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. In dieser zweiten Ausführungsform sind eine Vielzahl von Kameras so vorgesehen, dass ein Stereobild des Bohrers 2 aufgenommen wird. Fig. 18 ist eine Ansicht, die einen Überblick über einen Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Da der grundlegende Aufbau ähnlich wie derjenige der ersten Ausführungsform ist, werden die gleichen Legenden an den gleichen strukturellen Abschnitten bereitgestellt.

Das NC Bearbeitungswerkzeug 41 ist mit einer Vielzahl von Kameras 10a, 10b und Abdeckungen 12a, 12b anstelle der einen Kamera 10 und der einen Abdeckung 12 in dem NC Bearbeitungswerkzeug 1 der ersten Ausführungsform versehen. Ein Bildprozessor 43 ist für eine Verarbeitung einer Vielzahl von Bildern von der Kamera 10a, 10b anstelle des Bildprozessors 11 vorgesehen. Die jeweilige Kamera 10a, 10b weist ähnliche Aufbauten wie diejenige der Kamera 10 der Ausführungsform 1 auf und fotografiert Bilder des Bohrers 2 von zwei getrennten Positionen.

Der Bildprozessor 43 weist einen ähnlichen Aufbau zu demjenigen des Bildprozessors 11 der ersten Ausführungsform auf und gibt die Vielzahl von Bildern von der Kamera 10a, 10b ein, um die Werkzeugabnormalitäts-Erfassungsverarbeitung durch eine Stereobetrachtung auszuführen. Bei der Stereobetrachtung kann eine Abstandsinformation von den Kameras 10a, 10b zu dem Beobachtungsobjekt erhalten werden, indem ein entsprechender Punkt von den zwei Bildern, die von den zwei Kameras 10a, 10b fotografiert werden, gesucht wird. Der Bildprozessor 43 bestimmt, dass der Bohrer 2 normal ist, wenn der Bohrer 2 an einer Position ist, wo er sein sollte, und bestimmt, dass der Bohrer 2 fehlerhaft ist, wenn der Bohrer 2 nicht an einer Position ist, wo er sein sollte.

Ein Betrieb in der zweiten Ausführungsform wird erläutert. Der Betrieb ist ähnlich zu demjenigen in der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass bei der in Fig. 10 und Fig. 12 gezeigten Aufbau-Verarbeitung die jeweiligen Kameras 10a, 10b Bilder in den Schritten S1, S3 sammeln und der Bildprozessor 43 den Abstand zu dem Bohrer 2 berechnet, um diesen zu speichern. Bei der Werkzeugabnormalitäts- Erfassungsverarbeitung, die in Fig. 14 gezeigt ist, sammeln die jeweiligen Kameras 10a, 10b Bilder im Schritt S12 und der Bildprozessor 43 berechnet den Abstand zu dem Beobachtungsobjekt, um diesen mit dem Abstand zu dem Bohrer 2, der im Schritt S16 gespeichert wird, zu vergleichen.

Da die Abstandsinformation des Beobachtungsobjekts, das durch eine Stereobetrachtung erhalten wird, nicht von der Fotografierbedingung, beispielsweise der Helligkeit, abhängt, kann eine robuste Bestimmung relativ zu Änderungen in der Fotografierbedingung ausgeführt werden, indem die Abstandsinformation durch die Stereobetrachtung als der Standard für eine Bestimmung angesehen wird. Bei der Abstandsberechnung kann eine Kantenverarbeitung zunächst auf die Bilder von den Kameras 10a, 10b angewendet werden und dann kann die Abstandsberechnung ausgeführt werden, wobei die Bilder verwendet werden, die eine Kantenverarbeitung durchlaufen haben. Damit kann eine weitere robuste Bestimmungsverarbeitung ausgeführt werden. Diese Kantenverarbeitung kann eine primäre Kantenverarbeitung oder eine sekundäre Kantenverarbeitung sein.

Wie voranstehend beschrieben, bestimmt bei der zweiten Ausführungsform der Bildprozessor 43 durch die Stereobetrachtung auf Grundlage der mehreren Bilder, die die mehreren CCD Kameras 10a, 10b fotografiert haben, ob der Bohrer 2 fehlerhaft ist oder nicht. Dies ermöglicht eine Bestimmung des Abstands zu dem Beobachtungsobjekt und somit kann eine stabile Bedingung relativ zu Änderungen in der Fotografierbedingung, beispielsweise der Helligkeit, ausgeführt werden.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. Bei dieser dritten Ausführungsform wird ein künstlicher Retinachip zum Fotografieren eines Bilds verwendet. Fig. 19 ist eine Ansicht, die einen Überblick über den Aufbau eines NC Bearbeitungswerkzeugs gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Der grundlegende Aufbau ist ähnlich zu demjenigen in der ersten Ausführungsform und deshalb sind die gleichen Legenden an den gleichen Abschnitten wie diejenigen in Fig. 1 angebracht.

Das NC Bearbeitungswerkzeug 51 ist mit einer Kamera 52 mit einer künstlichen Retina anstelle der CCD Kameras 10 und dem Bildprozessor 11 in dem NC Bearbeitungswerkzeug 1 der ersten Ausführungsform versehen. Fig. 20 ist eine Ansicht, die einen Überblick über den Aufbau der Kamera 52 mit der künstlichen Retina zeigt. Die Kamera 52 mit der künstlichen Retina ist mit einem Chip 53 mit einer künstlichen Retina, der Fotografien aufnimmt und eine Merkmalsextraktionsverarbeitung (Bildverarbeitung) des fotografierten Bilds ausführt, und mit einem Allzweck-Mikroprozessor 54, der auf Grundlage des Bilds von dem künstlichen Retinachip 53 bestimmt, ob der Bohrer 2 zerstört/beschädigt ist oder nicht oder ob sich Späne um den Bohrer 2 herumgewickelt haben oder nicht, versehen.

Der Chip 53 mit der künstlichen Retina ist klein, kostengünstig und weist einen geringen elektrischen Energieverbrauch auf. Demzufolge kann der Chip 53 mit der künstlichen Retina sogar dann verwendet werden, wenn wenig Platz zum Einsparen in dem Bearbeitungswerkzeug vorhanden ist. Der Chip 53 ist insbesondere effektiv, wenn eine Vielzahl von Kameras, wie in der zweiten Ausführungsform vorgesehen werden. Das heißt, sogar für den Fall, bei dem wenig Platz zum Einsparen in dem Bearbeitungswerkzeug vorhanden ist, kann eine Vielzahl von künstlichen Retinachips bereitgestellt werden, um eine Stereobetrachtung auszuführen, und ein Anstieg der Kosten kann beschränkt werden.

Der künstlichen Retinachip 53 kann ein Fotografieren eines Bilds und eine Merkmalsextraktionsverarbeitung (Bildverarbeitung) des fotografierten Bilds ausführen. Das heißt, eine Merkmalsextraktionsverarbeitung (Bildverarbeitung) eines Bilds unter einer Verarbeitung, den der Bildverarbeitungsabschnitt (Hochgeschwindigkeits- Bildprozessor) 11 in der Ausführungsform 1 ausführt, kann in der Kameraseite ausgeführt werden. Dies ermöglicht, dass ein einfacher Allzweck-Mikroprozessor 54 die übrige Bestimmungsverarbeitung und Bohrerbereichs- Bestimmungsverarbeitung ausführt. Der Anzeigeabschnitt 8, der Eingabeabschnitt 9, die numerische Steuereinrichtung 4 und der Allzweck-Mikroprozessor 54 entsprechen der Spezifizierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung und der Allzweck-Mikroprozessor 54 entspricht der Steuereinrichtung für die künstliche Retina der vorliegenden Erfindung.

Betriebsvorgänge der dritten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die Fig. 21A bis Fig. 21D erläutert. Fig. 21 sind Erläuterungsansichten zum Erläutern einer Bildverarbeitung auf dem Chip (nachstehend auch als On-Chip- Bildverarbeitung bezeichnet) der künstlichen Retina LSI (künstlicher Retinachip) 53. Der künstliche Retinachip 53 kann verwendet werden, um die Bilderfassung, wie in Fig. 21A gezeigt, eine Kantenverarbeitung (eine eindimensionale Kantenverarbeitung, eine zweidimensionale Kantenverarbeitung), wie in Fig. 21B gezeigt, auszuführen, oder eine Bildverarbeitung, wie eine Projektion von zwei Dimensionen auf eine Dimension, wie in Fig. 21C gezeigt. Da der letztere Prozessor ein Kantenbild und/oder ein projiziertes Bild durch Ausführen einer Kantenverarbeitung und/oder einer Projektion in dem künstlichen Retinachip 53 direkt sammeln kann, kann die Berechnungsmenge des letzteren Prozessors und der Speicherverwendungsbetrag verringert werden.

Der künstliche Retinachip 53 kann einen wahlfreien Zugriff ausführen, bei dem nur die Daten in dem bestimmten Bereich ausgegeben werden, wie in Fig. 21D gezeigt. Dieser wahlfreie Zugriff ermöglicht, dass nur das Bild in dem Bohrerbereich von dem künstlichen Retinachip 53 an den Allzweck- Mikroprozessor 54 transferiert wird. Das heißt, der Bohrerbereich wird von einem Betreiber oder dem Allzweck- Mikroprozessor 54, wie in der ersten Ausführungsform erläutert, bestimmt, und der Allzweck-Mikroprozessor 54 steuert den künstlichen Retinachip 53 so, dass nur die Daten in dem Bohrerbereich ausgegeben werden. Damit kann die Datenmenge, die transferiert werden soll, und die Speicherverwendungsmenge verringert werden.

Da der künstliche Retinachip 52 Merkmalsbeträge von Bildern (eine Bildinformation, die intelligent komprimiert ist) ausgibt, ist es nicht erforderlich, einen Hochgeschwindigkeitsdaten-Transferpfad wie für den Fall der CCD Kamera zu verwenden. Da eine Verarbeitungsmenge des letzteren Prozessors verringert ist, kann ein kostengünstiger Mikrocomputer (ein Allzweck-Mikroprozessor 54) für den letzteren Prozessor verwendet werden. Andere Betriebsvorgänge sind ähnlich wie diejenigen in der ersten und zweiten Ausführungsform.

Da wie voranstehend beschrieben, bei der dritten Ausführungsform ein Fotografieren mit Hilfe des kostengünstigen künstlichen Retinachips 53 mit kleiner Größe ausgeführt wird, kann das Bearbeitungswerkzeug 51 miniaturisiert werden und die Kosten können verringert werden. Da ein Teil eines Bereichs des Fotografierbereichs des künstlichen Retinachips 53 von einem Betreiber über den Eingabeabschnitt 9 oder automatisch von dem Allzweck- Mikroprozessor 54 spezifiziert wird und der Allzweck- Mikroprozessor 54 nur die Daten bezüglich des Bilds des bestimmten Bereichs von dem künstlichen Retinachip 53 ausgibt, kann nur der Teil, der für eine Bestimmung notwendig ist, spezifiziert werden, und die Datenmenge und die Berechnungsmenge kann verringert werden. Ferner können die Kosten verringert werden.

Bei der nächsten Erfindung weist die Fotografiereinheit einen künstlichen Retinachip auf und fotografiert ein Bild des Werkzeugs und die Bestimmungseinheit bestimmt auf Grundlage der Bilder, die die Fotografiereinrichtung fotografiert, ob sich Chips um das Werkzeug herumwickeln oder nicht. Somit kann automatisch bestimmt werden, ob sich Späne um das Werkzeug herumwickeln oder nicht, und eine geeignete Bearbeitungsverarbeitung kann ausgeführt werden, während das Bearbeitungswerkzeug miniaturisiert und die Kosten verringert werden. Da ferner ein künstlicher Retinachip klein und kostengünstig ist, kann das Bearbeitungswerkzeug miniaturisiert werden und die Kosten können verringert werden.

Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit einen Teil eines Bereichs in dem Bild und ein fehlerhaftes Werkzeug wird auf Grundlage des Bilds in diesem begrenzten Bereich bestimmt. Somit kann die Datenmenge für eine Speicherung und für die Berechnung verringert werden.

Obwohl die Erfindung bezüglich einer spezifischen Ausführungsform für eine vollständige und deutliche Offenbarung beschrieben worden ist, sind die beigefügten Ansprüche nicht darauf zu begrenzen, sondern sollen so verstanden werden, als dass sie sämtliche Modifikationen und alternative Konstruktionen abdecken, die einem Durchschnittsfachmann auffallen werden und die im Grunde genommen in die grundlegende Lehre, die hier aufgeführt ist, fallen.

Claims (12)

1. Bearbeitungswerkzeug, umfassend:
ein Werkzeug (2) für eine Bearbeitung;
eine Fotografiereinheit (10), die ein Bild des Werkzeugs (2) sammelt; und
eine Bestimmungseinheit (11), die auf Grundlage des Bilds, welches von der Fotografiereinheit (11) gesammelt wird, bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

2. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Fotografiereinheit (11) einen Chip mit einer künstlichen Retina (53) aufweist.

3. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend:
eine Spezifizierungseinheit (9), die einen geschlossenen Bereich in dem Bild spezifiziert, der von dem künstlichen Retinachip erhalten wird; und
eine Steuereinheit (4) für die künstliche Retina, die den künstlichen Retinachip (53) so anweist, dass er das Bild oder die Bilddaten entsprechend zu dem spezifizierten Bereich an die Bestimmungseinheit (11) ausgibt.

4. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Werkzeug (2) ein Bohrer ist, dessen Durchmesser 2 mm oder weniger beträgt.

5. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bestimmungseinheit (11) auf Grundlage eines Schwellwerts, der für dieses spezifische Werkzeug (2) spezifisch ist, bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

6. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestimmungseinheit (11) oder die Fotografiereinheit (10) das Bild, welches von der Fotografiereinheit (10) gesammelt wird, verarbeitet und die Bestimmungseinheit (11) auf Grundlage des verarbeiteten Bilds bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

7. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bearbeitungseinheit (11) oder die Fotografiereinheit (11) eine Kantenverarbeitung des Bilds, welches von der Fotografiereinheit (10) gesammelt wird, ausführt, und die Bestimmungseinheit (11) auf Grundlage des Kanten-verarbeiteten Bilds bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

8. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fotografiereinheit mehrmals (10a, 10b) vorgesehen ist, und die Bestimmungseinheit (11) auf Grundlage einer Vielzahl von Bildern, die von den Fotografiereinheiten (10a, 10b) gesammelt werden, durch eine Stereobetrachtung bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.

9. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine Werkzeugreinigungseinheit (27, 29, 32), die das Werkzeug (2) reinigt, bevor die Fotografiereinheit (10, 10a, 10b) das Bild sammelt.

10. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Reinigungseinheit (23, 25), die die Fotografiereinheit (Einheiten) (10, 10a, 10b) reinigt, bevor die Fotografiereinheit (Einheiten) (10, 10a, 10b) das Bild sammelt (sammeln).

11. Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Bestimmungseinheit (11) auf Grundlage des Bilds, das von der Fotografiereinheit (Einheiten) (10, 10a, 10b) gesammelt wird, bestimmt, ob sich Späne um das Werkzeug (2) wickeln.

12. Bearbeitungswerkzeug, umfassend:
ein Werkzeug (2) für eine Bearbeitung;
eine Fotografiereinheit (52), die ein Bild des Werkzeugs (2) sammelt, wobei die Fotografiereinheit (13) einen Chip mit einer künstlichen Retina (53) aufweist, der das Bild des Werkzeugs (2) sammelt; und
eine Bestimmungseinheit (54), die auf Grundlage des Bilds, welches von der Fotografiereinheit (52) gesammelt wird, bestimmt, ob das Werkzeug (2) fehlerhaft ist.