JPH0228509A - 空間位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、測定点の空間位置を、短時間で自動的に、か
つ高い精度をもって測定することができる空間位置測定
方法に関する。

（従来の技術） 一般的な生産工場のうち、例えば製品自動組立ラインに
おいて、組立中のワークは、正規の位置に保持された状
態の下で搬送され、このワークに対して種々の作業が行
なわれるようになっている。

この−例として、自動車工場における車体のボディ組立
ラインのうら、ボディサイドパネルをフロアメインに取
付ける工程を挙げれば、コンベアにより搬送されたボデ
ィサイドパネルは、コンベアより、複数の固定治具が配
設されたパネル保持部材へと持ち換えられ、このパネル
保持部材によって保持されてボディサイドパネルがフロ
アメインに対して正規の位置関係に保たれた状態の下で
取付けられることで、車体のボディが高い精度をもって
組立てられるようになっている。

したがって、この車体ボディの組立精度の良否は、前記
パネル保持部材上の各部に配設された複数の固定治具同
士の空間的な位置関係が正規の状態に保たれているか否
かと密接に関連し、このことから、前記複数の固定治具
同士の位置関係を高い精度をもって管理することが必要
とされている。

このような必要性から、従来より、例えば測定点に測距
手段を接触させることで測定点の空間位置を測定する等
の種々の形態の空間位置測定装置が実用に供されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述した従来の空間位置測定装置にあっ
ては、測定点に測距手段を接触させる工程が必要である
ことから、計測に要する時間が長くかかるという問題が
あった。このため、上述したパネル保持部材に複数配設
された固定治具の空間位置を全て測定しようとすると、
かなりの長時間を要することになる。また、この技術に
よれば、測定精度を向上するには測定点に対して測距手
段を高精度をもって接触させなければならないが、この
作業はかなり煩雑であり、これらのことから、従来の空
間位置測定装置では実用上満足できる結果は得られず、
上記問題点を解消した空間位置測定装置の出現が強く要
請されていた。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、
二対の照明よりの光を、この光の照射範囲の広狭を切換
えて撮像手段へ向けて照射し、この光に追従して照明を
移動させることで照明を撮像手段に高い精度をもって対
向させ、この撮像手段と照明との位置関係等を参照して
三角測量方式を適用することにより、測定点の空間位置
を、短時間で自動的に、かつ高い精度をもって測定する
ことができる空間位置測定方法を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、基台に、撮像を行
なう撮像手段よりなる測定点を設定するとともに該測定
点に向けて光を照射し得る位置に、照射範囲の広狭がそ
れぞれ異なる２つの照明を一対とする二対の照明を所定
間隔離して２次元方向に移動可能に配設し、前記両方の
照明のうち、照射範囲が広い照明によって前記撮像手段
を照射し、当該ｍｓ千手段の入射光量が増加するように
前記照明を追従移動し、当該移動後の照明のうち、照射
範囲が狭い照明によって前記Ｉｌｌ千手段照射し、該照
明よりの光を前記ｉＩｉ像手段のｌ＃ｌ像範囲における
中心で捕えるように前記照明を追従移動した侵に、該照
明と前記Ｉｌｌ千手段の間の位置関係を検知し、当該検
知された位置関係及び前記所定間隔を参照して三角測量
方式を適用することにより、前記測定点の空間位置を測
定することを特徴とする空間位置測定方法である。

（作用） このように構成すると、撮像手段が撮像する画像情報に
基づいて、まず、照射範囲が広い照明よりの入射光量が
増加するように照明が追従移動された後に、照射範囲が
狭い照明よりの光をｌ！ｌ像手浅手段像範囲における中
心で捕えるように照明が追従移動される。この時、両方
の照明より放射された光は、ｉａｅ手段の１１ｉ像範囲
における中心に照射されていることから、前記両照明は
高い精度をもって撮像手段に対向していると言える。し
たがって、この時の測定点と照明との位置関係を検知し
、この検知した位置関係等を参照して三角測量方式を適
用し、これをもって測定点の空間位置を測定すれば、測
定点の空間位置を、短時間で自動的に、かつ高い精度を
もって測定することができることになる。

（実施例） 以下に、本発明に係る空間位置測定方法の一実施例につ
いて、図面に基づいて詳細に説明する。

なお、本発明を、車体のボディ組立ラインにおいて使用
されるパネル保持部材に配設された車体固定治具の空間
位置測定に適用した実施例に基づいて説明する。

第１図は、前記空間位置測定装置周辺の概略構成図、第
２図は、前記装置間における信号の流れを表すブロック
図、第３図は、前記装置の動作を表す動作フローチャー
ト、第４図及び第５図は、前記装置の要部を表す本発明
の説明に供する図である。

第１図に示すように、ワークとしてのボディサイドパネ
ル１２を搬送するコンベア１３は、該コンベア１３に対
してボディサイドパネル１２を３次元方向に移動可能に
した位置決めロケータ１６を複数配設し、この位置決め
ロケータ１６のそれぞれに、ボディサイドパネル１２を
把持するためのグリップ１８がその先端に設けられたパ
ネル固定用アーム１４を載置固定してなるものである。

ボディサイドパネル１２は、前記グリップ１８により把
持された状態の下でコンベア１３により搬送されて所定
位置までくると、グリップ１８の把持から開放され、コ
ンベア１３より複数の固定治具９が配設された基台とし
てのパネル保持部材１５へと持ち換えられる。なお、こ
の固定治具９は、やはり前述した位置決めロケータ１６
上に載置固定されており、これにより、保持すべき車体
の種類に応じた所定位置に位置決めされるようになって
いる。そして、このボディサイドパネル１２は、前記複
数の固定治具９によって把持されることにより、図示し
ないフロアメインに正規の位置関係に保たれた状態の下
で取付けられる。

したがって、ボディ保持部材１５上に配設された固定治
具９同士の相対的な位置関係は、車体ボディの組立精度
と密接に関連することになる。しかし、前記位置関係は
、ワークの衝突等の予期し得ない理由によりずれる虞れ
がある。そこで、前記固定治具９同士の相対的な位置関
係を正規の状態に管理するために、前記ボディ保持部材
１５に、固定治具９の空間位置を測定するための空間位
置測定装置を取付けている。

この空間位置測定装置は、第１図及び第２図に示し、か
つ、第４図にその要部を示すように、２つの第１．第２
光源取付台２ａ、２ｂに垂直方向及び水平方向に移動可
能に取付けられ、後に詳述するそれぞれが異なる２種類
の光を照射する２台の照明としての第１．第２光源１ａ
、１ｂを、ケーブル７及びインターフェース１９を介し
てパーソナルコンピュータ８に接続し、このパーソナル
コンピュータ８に、前述した第１．第２光源取付台２ａ
、２ｂのそれぞれに設けられ、各々の取付台２における
垂直若しくは水平方向の首振り角度を調整する垂直又は
水平角度調整用モータ２０ａ。

２０ｂ又は２１ａ、２１ｂヘモ一タ駆動指令信号を転送
するサーボアンプ２４ａ、２４ｂをインターフェース１
９を介して接続するとともに、やはり前記光源取付台２
ａ、２ｂのそれぞれに設けられ、各々の取付台２におけ
る垂直若しくは水平方向の首振り角度を検出する垂直又
は水平角度検出器２２ａ、２２ｂ又は２３ａ、２３ｂを
インターフェース１９を介して接続して構成されている
。

さらに、パーソナルコンピュータ８には、ここにおける
演算結果を表示するモニターテレビ２５と、複数の位置
決めロケータ１６全体を統括制御するロケータコントロ
ーラ２６が接続されている。

なお、前記第１．第２光源１ａ、Ｉｂのそれぞれは、第
２図に示すように、光束が細いヘリウムネオンレーザ等
のレーザ光線を放射するレーザ光源３ａ、３ｂと、この
レーザ光源３ａ、３ｂに対して平行に取付けられ、広範
囲の光の照射を行なうハロゲンランプ等の面光源４ａ、
４ｂと、この面光源４ａ、４ｂとレーザ光源３ａ、３ｂ
−とのそれぞれに接続され、マイクロコンピュータ８よ
りの指令に基づいて前記光源３，４の点滅切換制御を行
なう制ｍ装置５ａ、５ｂとより構成されている。

このように構成された空間位置測定装置における前記固
定治具９の空間位置測定前の準備として、−枚の図示し
ない板状部材に、２台の第１．第２光源１ａ、１ｂを、
その間隔を高精度で管理した状態下で設定したものを用
意しておけば、前記板状部材を測定対象部材に確実に固
定することのみで測定準備が整うことから、準備の手順
を簡単化することができ、実用上好ましいものとなる。

前記準備の終了後、実際に固定治具９の空間位置を測定
するには、第４図に示すように、まず、被測定物として
の固定治具９に、撮像を行なう撮像手段としての固体撮
像素子（以下、ＣＣＤ素子という。）１０よりなる測定
点が配設されたＣＯＤ素子支持部材１１を設定し、この
ＣＯＤ素子１０よりの画像情報を、この画像信号波形を
パーソナルコンピュータ８において処理可能な形態に変
換する波形整形回路６、及びインターフェース１９を介
してパーソナルコンピュータ８へ入力するように構成し
ておく。なお、前記ＣＯＤ素子１０は、適当な画素数を
有する２次元ＣＯＤ素子より構成されており、これによ
り、所定の＊＊範囲へ入射する光量、及びこのｉ像範囲
のうちのどの部位に光が入射したかに関する画像情報を
検知可能になっている。

この画像情報を受けてパーソナルコンピュータ８は、該
画像情報を参照して、ＣＣＤ素子１０よりの入射光量が
最大になるように、若しくはレーザ光線を前記撮像範囲
における中心で捕えるように、垂直及び水平方向におけ
る首撮り角度を演算し、この角度指令を垂直及び水平角
度調整用モータ２０，２１に与えると共に、前記レーザ
光線を前記撮像範囲における中心で捕えた際における垂
直及び水平角度検出器２２．２３よりの検出値等に基づ
いて、前記測定点の空間位置を演算する等の作業を行な
うものである。

上述のように構成された空間位置測定装置の動作を、第
３図に示す動作フローチャートに基づいて説明する。

まず、パーソナルコンビｌ−夕８は、制御装置５ａへ点
灯切換信号を転送し、面光源４ａを点灯させる処理を実
行する。この面光源４ａよりの光を受けてＣＣＤ素子１
０は、この画像情報をインターフェース１９等を介して
パーソナルコンビ１−夕８へ転送する（ステップ１）。

なお、第１光源１ａは、必らかじめＣＣＤ素子１０に向
けて光を放射するようにラフな位置教示がなされており
、これにより、ＣＣＤ素子１０は即座に面光源４ａより
の光を検知することができる。

ステップ１の光サーチの結果、パーソナルコンピュータ
８が、ＣＣＤ素子１０は面光′＠４ａよりの光を検知し
ていないと判断した場合にはステップ１へ戻る一方、面
光源４ａよりの光を検知したと判断した場合には、次に
パーソナルコンビ１−タ８は、面光源４ａよりの入射光
量に関する情報に基づいて、この入射光量が最大となる
第１光源取付台２ａにおける垂直及び水平角度調整用モ
ータ２０ａ、２１ａの移動量を演算し、この演算結果を
サーボアンプ２４ａへ転送し、前記垂直及び水平角度調
整用モータ２０ａ、２１ａの移動量を、垂直及び水平角
度検出器２２ａ、２３ａよりの角度情報をフィードバッ
クしつつ面光源４ａよりの入射光量が最大になるように
追従制御する処理を実行する（ステップ３）。

パーソナルコンピュータ８は、面光源４ａよりの入射光
量が最大になったか否かの判断を行ない（ステップ４）
、ステップ４の判断の結果、最大になっていない場合に
はステップ３へ戻る一方、最大になった場合には、パー
ソナルコンピュータ８は、インターフェース１９等を介
して制御装置４ａへ点滅切換信号を転送し、面光源４ａ
を消灯させる一方、レーザ光源３ａを点灯させる処理を
実行する（ステップ５）。

これを受けてＣＣＤ素子１０は、このレーザ光源３ａよ
りのレーザ光線を検知してこれをインク−フェース１９
等を介してパーソナルコンピュータ８へ転送する。なお
、この時、ステップ３において既に第１光源取付台２ａ
はラフな位置決めがなされていることから、拘束が細い
レーザ光線を照射したにも拘らず、ＣＣＤ素子１０はこ
のレーザ光線を＊＊範囲における略中央付近で捕えるこ
とができる。

ステップ５終了後、パーソナルコンビ１−夕８は、レー
ザ光源３ａよりのレーザ光線が、ＣＣＤ素子１０におけ
る撮像範囲内のどこに照ｆＪＪされているかに関する情
報に基づいて、レーザ光線を前記撮像範囲の中央で捕え
得る第１光源取付台２ａにおける垂直及び水平角度調整
用モータ２０ａ。

２１ａの移動量を演算し、この演算結果をサーボアンプ
２４ａへ転送し、前記垂直及び水平角度調整用モータ２
０ａ、２１ａの移動量を、垂直及び水平角度検出器２２
ａ、２３ａよりの角度情報をフィードバックしつつレー
ザ光線が撮像範囲の中央にくるように追従制御する処理
を実行する（ステップ６）。

パーソナルコンピュータ８は、レーザ光線が前記１１ｉ
像範囲の中央にきたか否かの判断を行ない（ステップ７
）、ステップ７の判断の結果、中央にこない場合にはス
テップ６へ戻る一方、中央にきたと判断された場合には
、パーソナルコンピュータ８は、前記したステップ１〜
７までの処理を、第２光源１ｂについてもステップ８〜
１４において同様に実行する。

ステップ１４における判断の結果、レーザ光線が前記撮
像範囲の中央にきたと判断された場合には、この時、第
１．第２光源’ｔａ、’ｔｂの両方より放射されたレー
ザ光線は、ＣＣＤ素子１０の撮像範囲における中心に照
射されており、したがって、前記両光源は高い精度をも
ってＣＣＤ素子１０に対向していることから、パーソナ
ルコンピュータ８は、この時の第１．第２光源取付台２
ａ。

２ｂの両者における垂直角度検出器２２ａ、２２ｂより
の角度検出値、及び水平角度検出器２３ａ。

２３ｂよりの角度検出値、及び、第１．第２光源１ａ、
ｌｂ間の距離を参照して周知の三角測量方式を適用する
ことにより、ＣＣＤ素子１０よりなる測定点の空間位置
を高い精度をもって演算することができる（ステップ１
５）。さらに、パーソナルコンピュータ８は、この演算
結果をモニターテレビ２５の画面上に表示する処理を実
行する（ステップ１６）とともにこれをロケータコント
ローラ２６に出力し、ステップ１〜１６までの一連のス
テップが終了すると、あらかじめ教示されている順序通
りに別の固定治具９についても順次同様の処理を実行し
、全ての固定治具９に対する空間位置の測定処理が終了
するとプログラムを終了させる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、撮像手段
が撮像する画像情報に基づいて、まず、照射範囲が広い
照明よりの入射先組が増加するように照明が追従移動さ
れた後に、照射範囲が狭い照明よりの光を撮像手段の［
像範囲における中心で捕えるように照明が追従移動され
る。この時、両方の照明より放射された光は、撮像手段
の撮像範囲における中心に照射されていることから、前
記両照明は高い精度をもって撮像手段に対向していると
言える。したがって、この時の測定点と照明との位置関
係を検知し、この検知した位置関係等を参照して三角測
量方式を適用し、これをもって測定点の空間位置を測定
すれば、測定点の空間位置を、短時間で自動的に、かつ
高い精度をもって測定することができるという実用上極
めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る空間位置測定方法を車体のボデ
ィ組立てラインに適用した際の概略構成図、 第２図は、前記方法を使用した空間位置測定装置のブロ
ック図、 第３図は、前記装置の動作を表す動作フローチャート、 第４図及び第５図は、前記装置の要部を表す本発明の説
明に供する図である。 １ａｔ１””第１．第２光２１！（照明＞３ａ、３ｂ・
・・レーザ光源（照明）、４ａ、４ｂ・・・面光源（照
明）、 ８・・・パーソナルコンピュータ、 １０・・・ＣＯＤ素子（ｌｉ像手段）、１５・・・パネ
ル保持部材（基台）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台に、撮像を行なう撮像手段よりなる測定点を設定す
   るとともに該測定点に向けて光を照射し得る位置に、照
   射範囲の広狭がそれぞれ異なる２つの照明を一対とする
   二対の照明を所定間隔離して２次元方向に移動可能に配
   設し、前記両方の照明のうち、照射範囲が広い照明によ
   って前記撮像手段を照射し、当該撮像手段への入射光量
   が増加するように前記照明を追従移動し、当該移動後の
   照明のうち、照射範囲が狭い照明によつて前記撮像手段
   を照射し、該照明よりの光を前記撮像手段の撮像範囲に
   おける中心で捕えるように前記照明を追従移動した後に
   、該照明と前記撮像手段との間の位置関係を検知し、当
   該検知された位置関係及び前記所定間隔を参照して三角
   測量方式を適用することにより、前記測定点の空間位置
   を測定することを特徴とする空間位置測定方法。