結像を用いた工具の位置検出に関する研究 （第４報）光学シミュレーションを用いた光学系の開口数に対するボールエンドミル形状の評価

摘要

マシニングセンタなどの工作機械で加工を行う際には，工具の刃先位置を高精度に求める必要がある．従来，接触式の刃先位置検出器や，レーザ遮光式の刃先位置検出器が用いられてきたが，近年になって結像を用いた刃先位置検出器が用いられるようになってきている．刃先位置検出器には，工作機械の熱的変位の影響を考慮に入れる必要があるため，回転中の工具を撮影することが求められる．たとえば，高速シャッターなどの手段を用いると，短い露光時間で撮影するためには，高輝度な光源·高感度な撮像素子とともに，照明光学系に大きな開口数が求められることがある．このとき，開口数を大きくして立体形状を撮影した場合，得られる像が，開口数に応じて形状が小さくなることが知られている．Guntherは，開口数に対する円筒の直径を実験的に求めているが，エンドミルといった特殊な形状を対象としていない．そこで，本研究では，ボールエンドミルを対象とした工具径や照明光学系の開口数に対する工具の刃先位置の誤差について，光学シミュレーションを用いて調べた結果を報告してきており，第３報ではボールエンドミルの刃先位置の誤差の報告をした．本報ではボールエンドミルの輪郭から2点を選び，その誤差についてのシミュレーション結果を報告する．