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公開番号2025103946
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221709
出願日2023-12-27
発明の名称加工機械、加工機械の制御装置および加工機械の制御方法
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G05B 19/4155 20060101AFI20250702BHJP(制御;調整)
要約【課題】加工プログラムを用意することなくワークを加工する。
【解決手段】目標特定部は、深度カメラがワークの目標形状を表すサンプルを撮像した第一深度画像に基づいて目標形状を特定する。位置計測部は、深度カメラが前記ワークを撮像した第二深度画像に基づいて、ワークの表面の三次元位置を計算する。位置合わせ部は、ワークの目標形状を表す三次元データとワークの三次元位置とに基づいて、ワークと目標形状とを重ね合わせたときの目標形状の三次元位置を計算する。切込量決定部は、ワークを所定の視点から見たときのワークの表面の三次元位置と目標形状の表面の三次元位置との視線方向における差に基づいてワークの表面上の複数の点それぞれにおける切込量を決定する。工具制御部は、決定された切込量に基づいて工具を移動させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ワークを機械加工する工具と、
撮像範囲に前記ワークが入るように設置され、被写体の深度を撮像する深度カメラと、
前記深度カメラが前記ワークの目標形状を表すサンプルを撮像した第一深度画像に基づいて前記目標形状を特定する目標特定部と、
前記深度カメラが前記ワークを撮像した第二深度画像に基づいて、前記ワークの表面の三次元位置を計算する位置計測部と、
前記目標形状と前記ワークの三次元位置とに基づいて、前記ワークと前記目標形状とを重ね合わせたときの前記目標形状の三次元位置を計算する位置合わせ部と、
前記ワークを所定の視点から見たときの前記ワークの表面の三次元位置と前記目標形状の表面の三次元位置との視線方向における差に基づいて前記ワークの表面上の複数の点それぞれにおける切込量を決定する切込量決定部と、
決定された前記切込量に基づいて前記工具を移動させる工具制御部と
を備える加工機械。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記深度カメラの撮像範囲に非周期的なパターンの像を投影するプロジェクタを備え、
前記深度カメラはステレオカメラであって、前記プロジェクタが前記像を投影しているときに前記被写体を撮像する
請求項１に記載の加工機械。
【請求項３】
前記第一深度画像は、前記ワークの上に載置された前記サンプルを撮像した深度画像であって、
前記目標特定部は、前記第一深度画像から特定される前記ワークと前記サンプルとが一体となった三次元形状の底部を高さ方向に除去することで、前記目標形状を特定する
請求項１に記載の加工機械。
【請求項４】
前記目標特定部は、前記第一深度画像の前記目標形状の高さと、前記ワークの高さとの差だけ、前記底部を高さ方向に除去することで、前記目標形状を特定する
請求項３に記載の加工機械。
【請求項５】
前記目標特定部は、前記第一深度画像から特定される前記サンプルの三次元形状の下に、前記ワークの底部の形状を加えることで、前記目標形状を特定する
請求項１に記載の加工機械。
【請求項６】
ワークを機械加工する工具と、撮像範囲に前記ワークが入るように設置され、被写体の深度を撮像する深度カメラと、前記工具を駆動させるアクチュエータとを備える加工機械の制御装置であって、
前記深度カメラが前記ワークの目標形状を表すサンプルを撮像した第一深度画像に基づいて前記目標形状を特定する目標特定部と、
前記深度カメラが前記ワークを撮像した第二深度画像に基づいて、前記ワークの表面の三次元位置を計算する位置計測部と、
前記目標形状と前記ワークの三次元位置とに基づいて、前記ワークと前記目標形状とを重ね合わせたときの前記目標形状の三次元位置を計算する位置合わせ部と、
前記ワークを所定の視点から見たときの前記ワークの表面の三次元位置と前記目標形状の表面の三次元位置との視線方向における差に基づいて前記ワークの表面上の複数の点それぞれにおける切込量を決定する切込量決定部と、
決定された前記切込量に基づいて前記アクチュエータを制御する工具制御部と
を備える加工機械の制御装置。
【請求項７】
ワークを機械加工する工具と、撮像範囲に前記ワークが入るように設置され、被写体の深度を撮像する深度カメラと、前記工具を駆動させるアクチュエータとを備える加工機械の制御方法であって、
前記深度カメラが前記ワークの目標形状を表すサンプルを撮像した第一深度画像に基づいて前記目標形状を特定するステップと、
前記深度カメラが前記ワークを撮像した第二深度画像に基づいて、前記ワークの表面の三次元位置を計算するステップと、
前記目標形状と前記ワークの三次元位置とに基づいて、前記ワークと前記目標形状とを重ね合わせたときの前記目標形状の三次元位置を計算するステップと、
前記ワークを所定の視点から見たときの前記ワークの表面の三次元位置と前記目標形状の表面の三次元位置との視線方向における差に基づいて前記ワークの表面上の複数の点それぞれにおける切込量を決定するステップと、
決定された前記切込量に基づいて前記アクチュエータを制御するステップと
を備える加工機械の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、加工機械、加工機械の制御装置および加工機械の制御方法
に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
加工機械の制御装置は、ワークの加工に用いる加工プログラムを読み取り、当該プログラムの実行によって加工機械を駆動させることで、ワークを所望の形状に切削する。これに対し、特許文献１には、加工プログラムを用意することなくワークを加工することができる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－１１３３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る制御装置によれば、加工機械を制御するために、目標形状を表す三次元データを用意しておく必要がある。一方で、目標形状のサンプルが手元にあるが、三次元データがないことがある。
本開示の目的は、現実のサンプルに基づいて、当該サンプルが表す目標形状に従ってワークを加工することができる加工機械、加工機械の制御装置および加工機械の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、加工機械は、ワークを機械加工する工具と、撮像範囲に前記ワークが入るように設置され、被写体の深度を撮像する深度カメラと、前記深度カメラが前記ワークの目標形状を表すサンプルを撮像した第一深度画像に基づいて前記目標形状を特定する目標特定部と、前記深度カメラが前記ワークを撮像した第二深度画像に基づいて、前記ワークの表面の三次元位置を計算する位置計測部と、前記目標形状と前記ワークの三次元位置とに基づいて、前記ワークと前記目標形状とを重ね合わせたときの前記目標形状の三次元位置を計算する位置合わせ部と、前記ワークを所定の視点から見たときの前記ワークの表面の三次元位置と前記目標形状の表面の三次元位置との視線方向における差に基づいて前記ワークの表面上の複数の点それぞれにおける切込量を決定する切込量決定部と、決定された前記切込量に基づいて前記工具を移動させる工具制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
上記態様によれば、現実のサンプルに基づいて、当該サンプルが表す目標形状に従ってワークを加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第一の実施形態に係る加工機械の斜視図である。
第一の実施形態に係るロボットアームの構成を示す斜視図である。
第一の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
第一の実施形態に係る表示画面の一例である。
第一の実施形態に係る制御装置による加工機械の制御方法を示すフローチャート（パート１）である。
第一の実施形態に係る制御装置による加工機械の制御方法を示すフローチャート（パート２）である。
第二の実施形態に係る制御装置による加工機械の制御方法を示すフローチャートである。
少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〈第一の実施形態〉
《加工機械１の構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第一の実施形態に係る加工機械の斜視図である。加工機械１は、テーブル１０、治具２０、複数のステレオカメラ３０、複数のプロジェクタ３１、ロボットアーム４０、工具６０、制御装置７０を備える。他の実施形態においては、加工機械１は、例えばマシニングセンタであってもよい。第一の実施形態に係る加工機械１は、利用者によって用意されたサンプルＳの形状を認識し、ワークＷからサンプルＳの形状を削り出す。サンプルＳは切削の目標形状を表す。
【０００９】
テーブル１０は、加工機械１の基台である。治具２０は、テーブル１０の上に設けられる。治具２０はワークＷを挟み込むことで支持する。
【００１０】
ステレオカメラ３０は、撮像範囲に含まれる被写体の深度画像を撮像する。ステレオカメラ３０は、深度カメラの一例である。ステレオカメラ３０は、撮像範囲にワークＷの設置領域が含まれるように設けられる。ステレオカメラ３０は、例えば加工機械１の内壁に、テーブル１０を見下ろすように設置される。ステレオカメラ３０は、テーブル１０との相対位置が変化しないよう、熱膨張が生じ難い材料で構成される治具で固定されることが好ましい。複数のステレオカメラ３０は、互いに死角を補うように配置される。図１に示す例では、加工機械１は４つのステレオカメラ３０を備え、４方向から深度画像を撮像することができる。なお、他の実施形態においては、ステレオカメラ３０は１つでも複数でもよい。また、４方向ではなく２方向や１方向から深度画像を計測してもよい。ステレオカメラ３０は加工機械１を覆う略直方体の筐体の天井の四隅に取り付けられている。なお、ステレオカメラ３０は加工機械１に対して固定されていればよいため、筐体に限らず、例えば４本の柱に固定されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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