JPH03167405A

JPH03167405A - 周縁の位置検出方法

Info

Publication number: JPH03167405A
Application number: JP30473889A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Yamaura; 山浦　忠彰; Kokichi Uzawa; 鵜澤　高吉
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-19
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658207B2

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、構造物の穴等の周縁の位置を正確に検出する
装置、より詳しくは比較的狭隘な場所であって、かつ、
めくら穴等であってもその周縁の位置を検出するのに好
適な周縁の位置検出方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ロボット等で構造物のボルトを自動的に締付けた
り、複数の部材を組立てる場合には、ボルトを締付ける
位置、あるいは部材が合致する位置を検知する必要があ
り、その方法として工業用テレビカメラ又は電荷結合映
像素子（ＣＣＤ）カメラと画像処理装置を用いる方法と
、光学素子を用いる方法とが知られている．〔発明が解決しようとする課題〕工業用テレビカメラと画像処理装置を用いて穴の位置を
検出する場合には、比較的正確な検出を行うことが可能
であるが、多額の設備費を必要とする上に操作が煩雑で
あって、実用上問題がある．従って、より安価で操作が
簡単な光学素子を用いる方法が採用されている。

ところで、この光学素子による方法にも問題がある。そ
の一例を第１１図を参照して説明すれば、穴の明いた基
板ａをパレッ｝ｂの上に載せ、この基板ａの下方に光源
Ｃを設け、この光源Ｃから基仮ａの穴ｄを通過した光を
ホイダイオードからなる４分割受光素子ｅの受光面に照
射してその受光量に比例した出力電圧を演算装置ｆに導
いて穴ｄの位置を計算するものである。

しかしながら、この穴位置検出方法によると光源Ｃと受
光素子ｅの間に、被検出物である基板ａを置く必要があ
る。従って、光源Ｃまたは受光素子ｅを基仮ａの反対側
に置くことができない場合や穴がめくら穴等である場合
には採用することができないと言う問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記した問題点を解決するためになされたもの
であって、発光体と、該発光体よりの投光が被検査体よ
り反射した光を受ける２個を１組とする受光素子を複数
組配置した位置検出装置を、該穴等の中心、もしくは複
数の穴等の中心線に対称的に振り分けて配置し、前記複
数組の受光素子の出力の大小によって前記位置検出装置
の位置を移動させて前記穴等の周縁を検出することを特
徴とする周縁の位置検出方法である。

即ち、穴や凹部等に位置合わせをしたい場合に、その穴
等の周縁を含んで反射する反射光を２個を１組とする受
光素子の複数組で受けて、この複数組の受光素子の出力
のバランスによって穴等の位置を検出するものである。

〔作　用〕

本発明は、穴等の周縁の反射光を２個をＩＭとする複数
組、好ましくは４個の受光素子で前記反射光を一体的に
受光し、その出力がほぼ等しくなる位置に複数組の受光
素子を一体的に移動して前記周縁の位置、即ち穴の位置
を検出することができる。

本発明によれば、構造物に明けられたボルト穴にボルト
を挿通ずる場合や、めくら穴にボルト等を挿入する場合
に反射光を利用してその穴の位置を正確に測定すること
ができる。

〔実　施　例〕

以下、第１図ないし第ｌＯ図を参照して本発明による周
縁の位置検出方法検出方法の実施例を説明する．まず、本発明において周縁とは、１個の穴ないしは凹部
の周縁位置、段差部、あるいは複数個の穴ないしは凹部
の周縁の位置等、他の箇所と光学的に区別できる部分を
意味する。

そして本発明においては、１個の穴ないしは凹部の場合
には、その穴の周縁と、複数の発光素子のと中心との間
のズレを検出することが可能である。更に、複数個の穴
等の場合には、この穴等の中心線の左右に各組の発光素
子を配置し、これらの発光素子の出力のバランスによっ
てその穴等の周縁の位置を検出するものである．第ｌ図
は穴等の周縁位置検出装置の概略を示す側面図、第２図
は同平面図、第３図は同斜視図である。

これらの図において直交する仮想軸１、２上に対称的に
４個の円弧状切欠部３を有する上部フランジ４と下部フ
ランジ５とを保持筒６で上下に間隔を明けて連結し、こ
の保持筒６の先端内部には図示しない電源装置に接続さ
れ、等し間隔に配置された４個の発光体７（例えば発光
ダイオード）の中心Ｏｌが前記仮想軸１．２の交点Ｏと
同一になるように設けられている。

下部フランジ５と上部フランジ４に設けた円弧状切欠部
３には、それぞれ円筒状の絶縁物からなる棒状の支持体
８が嵌合して設けられ、更にこれらの支持体８の中間部
の外周を固定バンド９（プラスチック製）で包囲して全
体として枠状に組上げている．前記４本の円筒状に支持体８の先端部には受光素子（レ
ンズを含む）１０ａ〜１０ｄがそれぞれ設けられている
。そしてこれらの受光素子１０ａ〜１９ｄは演算装置１
１に接続されている。なお、上部フランジ４にはロボッ
トハンドル等の取付け穴ｌ７が設けられている．この演算装置１ｌは、第８図に示す如く、増幅器１２ａ
〜１２ｄと差動増幅器１３ａ，　１３ｂを含む回路で構
威されている。そして発光体マより投射される光線Ｌが
被検査体１５の表面で反射し、これを受光素子１０ａで
受けて発生した出力電圧は増幅器１２ａに導かれ、出力
信号Ｖ．となり、受光素子１１ｃからの出力信号Ｖ，と
加算されて差動増幅器１３ａに人力される。

一方、受光素子１２ｂの出力信号Ｖ，と受光素子１２ｄ
の出力信号■４とが加算されて前記差動増幅器１３ａに
人力される。これらの出力信号ＶｔとＶｔにより第７図
に示されるように、被検査体ｌ５に設けた穴等の周縁ｌ
６の中心０２と各受光素子１０ａ−１０ｄの中心Ｏとの
間にＸ方向への変位量ΔＸが検出されるようになってい
る。

一方、受光素子１２ａの出力信号Ｖ１と、受光素子１２
ｂの出力信号Ｖｔが加算され、かつ受光素子１２ｃの出
力信号Ｖ，と受光素子１２ｄの出力信号■４とが加算さ
れて差動増幅器１３ｂに入力され、穴等の周縁ｌ６の中
心０２と、各受光素子ＩＱａ〜１０ｄの中心ＯとのＹ方
向への変位量ΔＹが検出されるようになっている。

複数個の受光素子１０ａ．　１０ｂ．　１０ｃ及び１０
ｄの受光範囲が第７図のように、ΔＸ及びΔＹ方向にズ
レている場合には、当然のことながら各受光素子の受光
量が変化することになる．そこでこれらの受光量が均一
になるように被検査体ｌ５に形威されている穴等の周縁
部１６の中心０２に対して４個の受光素子の中心Ｏが一
致するようにロボットの腕等を操作する．第４図、第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を示
すものであって、前記第１の実施例と本質的に同一なも
のであるが、相違点は次の通りである。

この実施例においては、下部フランジ５には複数の支持
板１７が取付けられ、これによってリング状の発光体７
ａが、その中心Ｏ，が仮想軸１．２の交点Ｏと同一にな
るように支持されている．また、先端部に受光素子１０
ａ〜１０ｄを設けた支持体８は上下に設けたフランジ４
．５によって支持され、これらのフランジ４．５の中央
部には保持筒６が設けられている。

そしてこの保持筒６の内部にねし締め機の駆動軸ｌ８が
設けられており、この駆動軸ｌ８の先端に設けた把持具
１８ａによってボルト２０を把持して被検査体ｌ５に設
けた穴２１の中に複数の受光素子の中心Ｏと、穴２ｌの
中心Ｏ，の位置合わせを行ないながら挿入される。そし
て被検査体ｌ５の裏面に突出したボルト２０に対してナ
ットを螺合して構造物を組立てることが可能である．第
９図と第１０図は第３の実施例を示すものであって、前
記第１と第２の実施例が１つの穴への位置決めであった
のに対して、この実施例の場合は２つの穴に対する位置
決めの例を示している。

即ち、被検査体１５ａ上に２つの穴２１ａ，２ｌｂが中
心距１ｉｉＩＬだけ離れている時の穴２１ａ．　２ｌｂ
の周縁の位置検出方法を示している。

支持軸２５の先端に溝形保持器２６と保持器底板２６ａ
を取付け、この底板２６ａに保護管２７を左右対称に植
立し、更にこの保護管２７に対して対称的に別の保護管
２８．２８を植立する。そしてこの保護管２７に発光素
子２９を左右対称に２個設ける。

そしてこの発光素子２９の間を結ぶ中心軸に対して対称
的に、ある距離をおいてそれぞれ受光素子３０ａ，　３
０ｂ．　３０ｃ，　３０ｄを左右対称に設けたものであ
る。なお、発光素子２９は２個の円２１ａ，　２ｌｂの
穴の一部を照射し、この反射光を前記穴２１ａ，２ｌｂ
に沿って対称的に設けられた受光素子３０ａと３０ｃ１
及び３０ｂと３０ｄをそれぞれ１組とする受光素子で受
けるように構戒している。

前記構造の位置検出装置において、２組の受光素子３０
ａ　．　３０ｂあるいは３０ｃ．　３０ｄの中心間の距
離をｌ、２つの穴２１ａ．２ｌｂの直径をＤとするとき
、図示の場合には、・・・（Ｌ−Ｄ＜／！＜Ｌ）の関係となる。

また、図示していないが、・・・（Ｌ＜ＩＩ！＜Ｌ＋Ｄ）の関係ともなる。

前記関係を利用して２つの穴２１ａ，　２ｌｂの位置を
受光素子３０ａ〜３０ｄで検出しながら、位置検出装置
を支持している支持軸２５が数値制御等の制御手段によ
って前記穴２１ａ．２ｌｂに受光素子３０ａ．３０ｂ．
３０ｃ．３０ｄが近づいてくる。

しかし、これらの受光素子３０ａ，３０ｂ．３０ｃ．３
０ｄの出力が等しくないときは、穴２１ａ，２ｌｂ上の
正しい位置に位置検出装置が到達していないので第８図
の差動増幅器１３ａ．　１３ｂの出力によって誤差のフ
ィードバック制御を行ない、誤差がゼロとなるように支
持軸２５を移動させる。なお、この２つの離れた位置に
明けられた穴の周縁を照射した際に得られる反射光の分
布は第７図に示したものに類似したものとなる。

また、被検査体１５ａの２個の穴を結ぶ中心線と位置検
出装置の中心線がある角度をなして傾斜している場合に
は、各受光素子の出力の関係は、３０ａ　＜３０ｃ　，　３０ｂ　＞３０ｄ　、または、
３０ａ　＞３０ｃ　，　３０ｂ　＜３０ｄ　　となる。

従って、前記関係より各受光素子の被検査体１５ａに対
する傾斜を修正することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、発光体と、該発光体よりの投光が被検査体よ
り反射した光を受ける２個を１＆Ｉ１とする受光素子を
複数組配置した位置検出装置を、該穴等の中心、もしく
は複数の穴等の中心線に対称的に振り分けて配置し、前
記複数組の受光素子の出力の大小によって前記位置検出
装置の位置を移動させて前記穴等の周縁を検出すること
を特徴とする周縁の位置検出方法である。

従って、本発明によれば、次の効果を奏することができ
る。

穴等の周縁部を含む部分の反射光を受光してその穴等の
位置を検出するものであるので、透光しない条件の被検
査物、即ち、めくら穴であってもその位置を正確に検出
することができるのである。

受光素子は２個を１組として配置したものであって、１
つの穴の場合にはその周縁に２組、即ち４個が配置され
ることになる。そして反射光を得る穴ないしは凹部を含
んだ範囲に投光された反射光を受光してその反射光の大
小、即ち、受光素子を出力を検出してその出力がバラン
スするように制御することによって穴等に対して受光素
子の位置を調節することができる。

従って、本発明は、その穴等と受光素子との関係位置を
反射光を利用して制御できるので、ボルト締め装置や穴
等に棒状物等を嵌合させる装置等に利用することができ
る．

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の実施例を示すものであって
、第１図は第１の実施例に係る位置検出装置の正面図、
第２図は底面図、第３図は同装置の斜視図である。第４図は第２の実施例に係る位置検出装置の正面図、第
５図は同底面図、第６図は同装置の斜視図である。第７図は４つの受光素子の反射光量分布図、第８図は位
置検出装置の回路図である。第９図は離れて位置する２つの穴の位置を検出する第３
の実施例に係る装置の正面図、第１０図は同底面図であ
る。そして第１１図は従来の穴の位置検出装置の説明図であ
る。１．　　２・・・仮想軸　　　３・・・円弧状切欠部４
・・・上部フランジ　　５・・・下部フランジ６・・・
保持筒　　　　　７・・・発光体８・・・支持体　　　
　　９・・・固定バンド１０ａ．１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ　−・−受光素子とレンズ１ｌ・・・演算装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ．１２ｄ　−増幅器１３ａ，１
３ｂ・・・差動増幅器　１５，１５ａ・・・被検査体１
６・・・周縁　　　　　　　ｌ７・・・支持板１８・・
・ねじ締め機駆動軸　１８ａ・・・つかみ部２０・・・
ボルト　　　　　　２１・・・穴２９・・・発光素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ．３０ｄ　−受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】

発光体と、該発光体よりの投光が被検査体より反射した
光を受ける２個を１組とする受光素子を複数組配置した
位置検出装置を、該穴等の中心、もしくは複数の穴等の
中心線に対称的に振り分けて配置し、前記複数組の受光
素子の出力の大小によって前記位置検出装置の位置を移
動させて前記穴等の周縁を検出することを特徴とする周
縁の位置検出方法。