使用了拍攝部的工件的定位裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使用了拍攝部的工件的定位裝置，其具備：計算部，其將拍攝部拍攝工件時的拍攝部相對于工作臺的相對位置與基準相對位置進行比較，并且將拍攝部拍攝到的工件的圖像中的工件的特征點的位置和基準點圖像位置進行比較，由此計算基準工件的特征點的位置與工件的特征點之間的偏移量；以及程序變更部，其生成該計算部計算出的偏移量成為零的修正量，來變更機床的程序。
【專利說明】
使用了拍攝部的工件的定位裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種使用了拍攝部、例如視覺傳感器的機床中的工件的定位裝置。
【背景技術】
[0002]有時在工件中形成了用于定位或相位匹配的兩個特征點，例如孔、軸套、缺口等。并且，使這些特征點與在機床的工作臺上設置的銷、凹坑或撞塊卡合，從而對工件進行定位和相位匹配。在日本特公平07-004737號公報中，在工件上形成了作為特征點的基準孔。并且使用拍攝部例如照相機經過在工作臺上形成的孔，拍攝工件的基準孔。
[0003]為了進行更高精度的定位等，使用安裝在機床主軸上的觸摸探針。并且，希望將通過觸摸探針進行的電氣方式的接觸感知方法和使用了特征點的上述方法合并使用，來對工件進行定位和相位匹配。另外，在日本專利第4840144號說明書中公開了一種通過非接觸測定工件和傳感器之間的距離的裝置。
[0004]在日本特公平07-004737號公報中，在拍攝時，在工作臺回歸原點時，需要使工作臺的孔中心位于拍攝部的正面。即，在日本特公平07-004737號公報中，拍攝時的工作臺和拍攝部之間的相對位置成為始終固定位置關系。
[0005]另外，在日本專利第4840144號說明書中，傳感器和工件相對地移動。并且，當工件進入預定范圍的測長區(qū)域時，輸出傳感器的檢測信號。因此，例如在工件的外形部有毛刺的情況下，有可能發(fā)生誤檢測。另外，當在工件上打印了特征點時，無法檢測出這樣的特征點。并且，為了檢測工件會產生過沖，由于多余的移動距離需要很多的時間。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而作出的，其目的在于提供一種能夠簡單且短時間地對工件進行定位的定位裝置。
[0007]為了達成上述目的，根據第一個發(fā)明，提供一種定位裝置，其具備:拍攝部，其從上方拍攝固定在機床的工作臺上的工件;移動部，其在對于上述工作臺平行的面內，使上述拍攝部相對于上述工作臺定位在希望的相對位置；圖像處理部，其對上述拍攝部拍攝到的上述工件的圖像進行處理，來檢測上述圖像中的上述工件的特征點的位置;存儲部，其將通過上述拍攝部拍攝了基準工件時的上述拍攝部相對于上述工作臺的相對位置作為基準相對位置進行存儲，并且將上述拍攝部拍攝到的上述基準工件的圖像中的上述基準工件的特征點的位置作為基準點圖像位置進行存儲;計算部，其將上述拍攝部拍攝上述工件時的上述拍攝部相對于上述工作臺的相對位置與上述基準相對位置進行比較，并且將上述拍攝部拍攝到的上述工件的圖像中的上述工件的特征點的位置和上述基準點圖像位置進行比較，由此計算上述基準工件的特征點的位置與上述工件的特征點之間的偏移量；以及程序變更部，其生成該計算部計算出的上述偏移量成為零的修正量，來變更上述機床的程序。
[0008]根據第二個發(fā)明，在第一個發(fā)明中，上述工件以及上述基準工件至少包括兩個特征點，上述計算部計算的上述偏移量包括通過將連接上述基準工件的圖像中的兩個上述特征點的線段的方向與連接上述工件的圖像中的對應的兩個上述特征點的線段的方向進行比較，對于上述工作臺平行的面內的上述工件的旋轉偏移量。
[0009]通過詳細說明附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式，本發(fā)明的這些目的、特征、優(yōu)點以及其他的目的、特征以及優(yōu)點會變得更加明確。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的定位裝置的略圖。
[0011]圖2是表示圖1所示的定位裝置的動作的流程圖。
[0012]圖3是工作臺和工件的放大圖。
[0013]圖4是工件和基準工件的放大圖。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中對相同的部件標注相同的參照標記。為了容易理解，這些附圖適當變更比例尺。
[0015]圖1是本發(fā)明的定位裝置的略圖。如圖1所示，安裝在機床5的主軸11上的工具(未圖示)對固定在工作臺13上的工件W進行加工。機床5的主軸11在垂直方向、例如Z方向上往返并且能夠進行旋轉運動。本發(fā)明的定位裝置10主要包括機床5和控制機床5的控制裝置
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[0016]如圖1所示，在主軸11上固定了拍攝部12例如照相機。因此，拍攝部12和主軸11之間的位置關系是固定的。拍攝部12的光軸相對于主軸11平行，優(yōu)選拍攝部12的視野包括整個工件W。
[0017]工件W例如是平面狀工件、曲面狀工件或包括凹凸部的工件，包括至少兩個特征點。特征點例如是孔、軸套、缺口等。另外，工件W的特征點也可以是在工件上打印的圖案、字符等。即，本發(fā)明的工件W的特征點也可以是無法通過接觸式傳感器檢測出的工件W的上表面的平坦的一部分。
[0018]工作臺13與控制裝置20的移動部21連接。移動部21使工作臺13在對于工作臺13的頂板平行的面內在相互垂直的兩個方向、例如X方向和Y方向上進行移動。機床5的主軸11不在X方向和Y方向上移動，所以移動部21在對于工作臺13平行的面內將主軸11和拍攝部12相對于工作臺13定位在希望的相對位置上。
[0019]控制裝置20包括:圖像處理部22，其處理拍攝部12拍攝到的工件的圖像，從而檢測圖像中的工件的特征點的位置；以及存儲部23，其將拍攝部12拍攝基準工件WO時拍攝部12相對于工作臺13的相對位置作為基準相對位置進行存儲，并且將拍攝部12拍攝到的基準工件WO的圖像中的基準工件的特征點的位置存儲為基準點圖像位置。
[0020]并且，控制裝置20包括計算部24，該計算部24將通過拍攝部12拍攝工件W時的拍攝部相對于工作臺13的相對位置與基準相對位置進行比較，并且將拍攝部12拍攝到的工件W的圖像中的工件W的特征點的位置與基準點圖像位置進行比較，由此計算基準工件WO的特征點的位置與工件W的特征點之間的偏移量。并且，控制裝置20包括程序變更部25，其生成計算部24計算出的偏移量成為零的修正量，來變更機床5的程序。
[0021]圖2是表示圖1所示的定位裝置的動作的流程圖。以下一邊參照圖1和圖2，一邊說明本發(fā)明的定位裝置的動作。首先，在步驟SI I中在工作臺13上固定基準工件WO?；鶞使ぜO的尺寸與工件W相同，同樣具備至少兩個特征點。另外，使基準工件WO和工件W為通過適當的固定夾具等固定在工作臺13上的工件。
[0022]接著，在步驟S12中，通過移動部21使拍攝部12相對于工作臺13相對地移動到希望位置。希望位置是指在拍攝基準工件WO和后述的工件W時，能夠良好地拍攝特征點的工作臺13和拍攝部12之間的相對位置。接著，存儲部23將移動后的基準工件WO的位置存儲為基準相對位置(步驟S13)。
[0023]之后，在步驟S14中，拍攝部12拍攝基準工件W0。并且，圖像處理部22處理所拍攝的圖像，檢測圖像中的基準工件WO的特征點的位置。并且，存儲部23將圖像中的基準工件WO的特征點的位置存儲為基準點圖像位置(步驟S15)。步驟Sll?步驟S15的處理是用于求出基準相對位置以及基準點圖像位置的預處理。當預先進行了該預處理從而將基準相對位置和基準點圖像位置存儲在存儲部23中時，可以省略步驟SI I?步驟SI 5的處理。
[0024]接著，在步驟S16中，卸下基準工件WO，將工件W固定在工作臺13上。接著，在步驟S17中，通過移動部21使拍攝部12相對于工作臺13相對地移動到上述的希望位置?？梢栽诖鎯Σ?3中存儲移動后的工件W相對于工作臺的相對位置。
[0025]并且，在步驟S18中，拍攝部12拍攝工件，圖像處理部22處理所拍攝的圖像，檢測圖像中的工件W的特征點的位置?？梢詫⑦@些特征點的位置存儲在存儲部23中。
[0026]之后，在步驟S19中，計算部24將工件W的相對位置和基準工件WO的基準相對位置進行比較。并且，在步驟S20中，計算部24將工件W的圖像中的特征點的位置與基準工件WO的圖像中的基準點圖像位置進行比較。并且，計算部24使用這些比較結果計算基準工件WO的特征點的位置和工件W的特征點之間的偏移量(步驟S21)。
[0027]這里，圖3是工作臺和工件的放大圖。圖3表示工作臺13的基準原點0、基準工件WO的基準點圖像位置a0(x0、y0)、工件W所對應的特征點的位置al(xl、yl)。在這種情況下，將偏移量a I —a0計算為(XI — x0、y I — y0)。當然，對于其他的特征點也可以同樣地計算偏移量。之后，在步驟S22中，程序變更部25生成修正偏移量的修正量，以將修正量追加到機床5的程序中的方式變更程序。
[0028]這樣，在本發(fā)明中，代替嚴密地進行工件的定位，變更程序來修正偏移量。因此，不需要嚴密地進行工件的定位，結果能夠在短時間內定位工件。另外，根據以上的說明可知，在本發(fā)明中，拍攝時工件13和拍攝部12之間的相對位置不必始終為固定關系，能夠簡單地進行工件的定位。
[0029]在此，在特征點為孔、軸套、缺口等情況下，為了得到良好的圖像，需要使拍攝部12位于特征點的大約正上方。關于這一點，在本發(fā)明中，使拍攝部12相對地移動到能夠良好地拍攝特征點的希望位置。因此，本發(fā)明中不需要使特征點為孔、軸套、缺口等，即使特征點例如是在工件W上打印的圖案、字符等，也能夠正確地求出特征點的位置。因此也存在不需要在工件上追加生成特征點的情況。
[0030]另外，即使在需要在工件W上形成孔、軸套、缺口等特征點的情況下，因為使拍攝部12移動，所以能夠在工件W的任意的場所形成特征點。因此，本發(fā)明中，工作臺和拍攝部之間的相對位置不需要始終為固定關系，在本發(fā)明中，能夠提高形成特征點的場所的自由度。
[0031]并且，圖4是工件和基準工件的放大圖。如圖4所示，存在工件W相對于基準工件WO在工作臺13內旋轉從而產生位置偏移(旋轉偏移)。在圖4中，通過Θ表示周圍旋轉中心C工件W相對于基準工件WO的旋轉角度。在這樣的情況下，使用至少兩個特征點。
[0032]在圖4所示的例子中，在圖2的步驟S18中相對于工作臺13的基準原點O檢測圖像中的工件1的特征點41&2、72)、81(13、73)。工件1的特征點41、81分別與基準工件師的特征點AO、BO對應。根據圖4可知，特征點AO、BO相當于圖像的X坐標。
[0033]圖4所示的旋轉角度Θ是由連接基準工件WO的圖像中的兩個特征點Α0、Β0的線段的方向和連接工件W的圖像中的對應的兩個特征點A1、B1的線段的方向所形成的角度。并且，通過以下公式(I)計算旋轉角度Θ。
[0034]0 = tan_1{(y3 —y2)/(x3 —x2)} (I)
[0035]并且，通過以下的公式(2)計算旋轉中心C的坐標(xc、yc)。
[0036]xc = (x2+x3)/2、yc = (y2+y3)/2 (2)
[0037]計算部24計算作為旋轉角度Θ和旋轉中心C的坐標的旋轉偏移量。然后，程序變更部25計算對于這樣計算出的旋轉角度Θ和旋轉中心C的修正量，并且如上述那樣將修正量反映到機床5的程序中。在這種情況下可知能夠得到與上述情況相同的效果。
[0038]在第一個發(fā)明中，為了修正偏移量而變更程序，所以不需要嚴密地進行工件的定位，結果能夠在短時間內定位工件。另外，使拍攝部相對地移動，所以即使特征點是在工件上打印的圖案、字符等也能夠正確地求出特征點的位置。另外，能夠提高形成特征點的場所的自由度。
[0039]在第二個發(fā)明中，即使在偏移量包括旋轉偏移量的情況下，也能夠得到和上述情況相同的效果。
[0040]使用典型的實施方式說明了本發(fā)明，不過如果是本領域技術人員則能夠理解在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠進行上述的變更以及各種其他的變更、省略以及追加。
【主權項】
1.一種定位裝置，其特征在于，具備: 拍攝部，其從上方拍攝固定在機床的工作臺上的工件； 移動部，其在相對于上述工作臺平行的面內，將上述拍攝部相對于上述工作臺定位在希望的相對位置； 圖像處理部，其對上述拍攝部拍攝到的上述工件的圖像進行處理，來檢測上述圖像中的上述工件的特征點的位置； 存儲部，其將通過上述拍攝部拍攝了基準工件時的上述拍攝部相對于上述工作臺的相對位置作為基準相對位置進行存儲，并且將上述拍攝部拍攝到的上述基準工件的圖像中的上述基準工件的特征點的位置作為基準點圖像位置進行存儲； 計算部，其將上述拍攝部拍攝上述工件時的上述拍攝部相對于上述工作臺的相對位置與上述基準相對位置進行比較，并且將上述拍攝部拍攝到的上述工件的圖像中的上述工件的特征點的位置和上述基準點圖像位置進行比較，由此計算上述基準工件的特征點的位置與上述工件的特征點之間的偏移量;以及 程序變更部，其生成該計算部計算出的上述偏移量成為零的修正量，來變更上述機床的程序。2.根據權利要求1所述的定位裝置，其特征在于， 上述工件以及上述基準工件包括至少兩個特征點， 上述計算部計算的上述偏移量包括通過將連接上述基準工件的圖像中的兩個上述特征點的線段的方向與連接上述工件的圖像中的對應的兩個上述特征點的線段的方向進行比較，相對于上述工作臺平行的面內的上述工件的旋轉偏移量。
【文檔編號】B23Q17/22GK105881102SQ201610052259
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】小川賢, 小川賢一
【申請人】發(fā)那科株式會社