JPH0352883B2

JPH0352883B2 -

Info

Publication number: JPH0352883B2
Application number: JP60091900A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Inoe
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1991-08-13
Also published as: JPS61250505A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、被検知物に開口するねじ穴や液体注
入穴等の穴位置を自動的に検知するようにした穴
位置検知装置の改良に関するものである。

（従来の技術）従来、この種の穴位置検知装置として、例えば
特開昭58−211880号公報に開示されるように、多
数本の光フアイバの先端部を束ねてなる検出体を
ロボツトのアーム先端に設け、ロボツトに対する
テイーチングにより上記検出体を例えば自動車用
インストルメントパネルのねじ穴等、被検知物に
開口された穴位置まで大まかに移動させた後、そ
の状態で穴近傍における被検知物表面の反射光の
光量を上記各光フアイバを通して検出し、この各
光フアイバを介して検出された反射量のばらつき
に基づいてその反射量の大きい側へ検出体が被検
知物の穴位置から位置ずれしていると見做して、
光の反射量が小さい側へ検出体を移動させること
により、被検知物の穴位置を検知するようにした
ものは知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のものでは、被検知物
表面の反射光を生じさせる光源として、例えば室
内の照明灯等の外部光を利用するため、光フアイ
バに入射される反射光の光量が該光源の照射角度
によつて大きな影響を受け、例えば光源の移動等
によりその照射角度が変化したときにはそれに伴
つて光フアイバに入射される反射光の光量も変化
するようになり、その結果、穴位置を安定して常
に正確に検知することが難しいという問題があつ
た。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、上記した検出体を構成する光フアイバ
を発光用および受光用の２種類に分け、光源から
の光を発光用の光フアイバを通して被検知物の表
面に照射しながら、その照射光の被検知物表面で
反射する反射光を受光用の光フアイバを通して検
出するようにすることにより、被検知物表面に対
する照射光の照射角度を一定に保ち、該被検知物
表面からの反射光を安定して受光用の光フアイバ
に入射させるようにし、よつて穴位置を常に正確
に検知できるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明の解決手
段は、各先端部が被検知物に開口する穴の開口部
に略対応する形状に束ねられた多数本の光フアイ
バよりなり、被検知物の表面に沿つて移動可能な
検出体を設ける。そして、該検出体における光フ
アイバのうち、先端部が検出体の中心に対して同
心状に配置された一部の光フアイバを発光用と
し、該発光用の光フアイバを通して被検知物表面
を照射する光源を設ける。また、先端部が検出体
の中心に対して同心状に配置された残りの光フア
イバを受光用とし、上記光源からの照射光が被検
知物表面で反射する反射光をその受光用の光フア
イバを通して受け入れて検出する反射光検出手段
を設ける。さらに、上記反射光検出手段から出力
される出力データ、つまり各受光用光フアイバに
入射される反射光の光量のばらつきを示すデータ
に基づいて検出体の移動すべき目標方向を算出す
る移動方向算出手段と、該移動方向算出手段の出
力を受けて検出体を上記目標方向へ移動させる検
出体移動手段とを設けたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、検出体を被検
知物の穴位置に大まかに移動させた状態で光源を
発光させると、該光源からの光が検出体の発光用
光フアイバを通つて被検知物の穴近傍表面に照射
されるとともに、この照射光の被検知物表面での
反射光が検出体の各受光用の光フアイバを通つて
反射光検知手段に送られて検出され、この反射光
検出手段からの出力データに基づいて移動方向算
出手段により検出体の移動すべき目標方向が算出
される。

すなわち、上記検出体の発光用フアイバの先端
部から照射された光は被検知物の表面では反射さ
れるが、穴の開口部では反射されないので、穴の
開口部に対応する受光用光フアイバに入射される
反射光の光量は被検知物表面に対応する受光用光
フアイバへのそれよりも少なくなり、この反射光
の光量の少ない側の受光用光フアイバが検出体中
心に対して位置する方向が検出体の移動すべき目
標方向として算出される。

そして、この移動方向算出手段の出力を受けた
検出体移動手段により検出体が上記目標方向へ移
動され、このことによつて検出体が被検知物の穴
と対応した位置に位置決めされる。

この場合、上記検出体には発光用の光フアイバ
と受光用の光フアイバとが検出体の中心に対して
同心状に配置されて一体化されているため、光源
から発光用の光フアイバを通つて被検知物の表面
に照射される光の照射角度は常に一定に保たれ
て、各受光用の光フアイバには被検知物表面での
反射光が安定して入射されるようになり、よつて
被検知体の穴位置を常に正確に検知することがで
きるのである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の実施例に係る穴位置検知装置
の全体構成を概略的に示し、Ｗは穴位置検知装置
の対象物たる被検知物であつて、該被検知物Ｗに
はねじ穴や液体中入穴等の円形穴W₁が開口され
ている。

また、１はロボツト（図示せず）のアーム先端
部に取り付けられた検出体（センサ）で、該検出
体１は、各先端部が第２図に拡大詳示するように
上記被検知物Ｗの穴W₁の開口部に略対応する円
形状に束ねられて円筒状支持部４により一体に固
定支持された多数本（７本）の光フアイバ２，
３，３，……よりなり、被検知物Ｗの表面と平行
な２次元のＸ−Ｙ座標平面に沿つて移動可能に設
けられている。

上記検出体１における光フアイバ２，３，３，
……のうち、第２図斜線部にて示すように、先端
部が検出体１の中心Os（支持部４の中心）上に位
置する、換言すれば中心Osに対して同心状に配
置された１本の光フアイバ２は発光用の光フアイ
バに設定され、また、先端部が上記発光用光フア
イバ２の周りに検出体１の中心Osに対し一定の
角度間隔（60°）をあけて同心状に配置された残
り６本の光フアイバ３，３，……は受光用の光フ
アイバに設定されている。そして、上記発光用光
フアイバ２は光源としての発光ダイオード５に接
続されており、発光ダイオード５から発せられた
光を発光用光フアイバ２を通して被検知物Ｗの表
面に照射するように構成されている。一方、上記
受光用光フアイバ３，３，……はそれぞれフオト
トランジスタ６，６，……に接続されており、こ
れら６個のフオトトランジスタ６，６，……によ
り、上記発光ダイオード５からの照射光を受けて
被検知物Ｗの表面で反射する反射光を受光用の光
フアイバ３，３，……を通して受け入れて検出す
るようにした反射光検出手段７が構成されてい
る。

上記反射光検出手段７における各フオトトラン
ジスタ６の出力信号はそれぞれアンプ８に入力さ
れて増幅され、そののちＡ／Ｄコンバータ９に入
力されてアナログ信号からデジタル信号に変換さ
れる。上記Ａ／Ｄコンバータ９の出力はマイクロ
コンピユータ１０（CPU）に入力さており、こ
のマイクロコンピユータ１０において、被検知物
Ｗ穴W₁位置に対する検出体１の位置ずれの検出、
その検出された位置ずれに対し検出体１の移動す
べき目標方向の算出およびその算出された目標方
向へ検出体１を移動させるためのロボツトへの制
御データの出力の各処理を行うようになされてい
る。

ここで、さらに、上記マイクロコンピユータ１
０において行われる信号処理の手順について第３
図に示すフローチヤートにより詳細に説明する。
先ず、ステツプS₁において、ロボツトに対するテ
イーチングにより被検知物Ｗの穴W₁の大まかな
位置をデータとして数えた後、ステツプS₂でロボ
ツトの作動によりそのアーム先端の検出体１（セ
ンサ）を予め被検知物Ｗの穴W₁に対応するよう
に設定されている基準穴へ移動させてそれに位置
決めする。この後、ステツプS₃において、発光ダ
イオード５を発光させてその光を発光用光フアイ
バ２を通して基準穴に照射させるとともに、その
照射光の基準穴付近での反射光を各受光用フアイ
バ３を通して反射光検出手段７の各フオトトラン
ジスタ６で検出し、その各フオトトランジスタ６
の出力のＡ／Ｄコンバータ９によるＡ／Ｄ変換値
CHn（ｎ＝１〜６）を係数値Kn＝１／CHnとし
て記憶する。

しかる後、ステツプS₄に進んで、上記ステツプ
S₁で入力されたデータに基づきロボツトをテイー
チングおよびプレイバツクしながら作動させて、
検出体１を被検知物Ｗの穴W₁近くへ移動させる。
次のステツプS₅において、上記ステツプS₃と同様
の処理を行つて、被検知物Ｗの穴W₁についての
各フオトトランジスタ６出力信号のＡ／Ｄ変換値
CHnを検出するとともに、その実測の各Ａ／Ｄ
変換値CHnに上記ステツプS₃で記憶された基準
穴についての各係数KnをかけてベクトルAn＝
Kn×CHn（ｎ＝１〜６）を設定する。このベクト
ルAnは、第４図ａおよびｂに示すように、検出
体１の中心Os（発光用光フアイバ２の位置）を原
点としたＸ−Ｙ座標上で、その検出体１の中心
Osから各受光用光フアイバ３が位置する方向に
延びるように表示され、その先端の位置座票
（Xn，Yn）がXn＝sin｛60°（ｎ−１）｝×An，Yn＝
cos｛60°（ｎ−１）｝×Anで表わされるものである。

この後、ステツプS₆において、上記設定した各
ベクトルAnの座標成分（Xn，Yn）により検出
体１の移動すべき目標方向、つまり各ベクトル
A₁〜A₆を合成した重心Ｃの原点Os（Ｏ，Ｏ）か
らの方向を基準としてその重心Ｃの原点Osに対
して反対側に対称な目標点Ｐ（Ｘ，Ｙ）（たたしＸ
＝₆ 〓ⁱ⁼¹ （−Xi）、Ｙ＝₆ 〓ⁱ⁼¹ （−Yi）で表わされる）に
向かう方向を算出する。

次いで、ステツプS₇において、上記算出された
方向のベクトルの大きさが実験値ε以内か否か、
つまり目標点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標成分Ｘ，ＹがX²
＋Y²≦ε²の式を満たすか否かを判定し、この判
定がNOのときには、検出体１が被検知物Ｗの穴
W₁位置に未だ対応していない状態と見做してス
テツプS₈に進み、上記算出された目標点Ｐ（Ｘ，
Ｙ）の各座標成分Ｘ，Ｙに実験値ｋを掛けて新た
な目標点Ｐ（kX，kY）を設定し、その目標点Ｐ
（kX，kY）に検出体１が向かうようにその移動
方向の信号をロボツトに送り、その後、上記ステ
ツプS₅に戻つてステツプS₆，S₇，……を繰り返
す。

一方、上記ステツプS₇での判定がX²＋Y²≦ε²
のYESのときには、検出体１が被検知物Ｗの穴
W₁に対応して位置にあると見做して、ステツプ
S₉に進み、検出体１による穴W₁のセンシングを
終了する。

よつて、本実施例では、上記フローチヤートに
おけるステツプS₁〜S₆により、上記反射光検出手
段７の出力データに基づいて検出体１の移動すべ
き目標方向を算出する移動方向算出手段１１が構
成される。また、検出体１を支持するロボツトに
より、上記移動方向算出手段１１の出力を受けて
検出体１を上記目標方向へ移動させる検出体移動
手段が構成される。

したがつて、上記実施例においては、ロボツト
の作動により検出体１が基準穴に位置付けられ、
その状態で発光ダイオード５が給電されて該発光
ダイオード５からの光が発光用光フアイバ２を通
つて基準穴に照射されるとともに、その照射光の
基準穴近傍での反射光が各受光用光フアイバ３を
通してフオトトランジスタ６で検出され、その各
フオトトランジスタ６の受けた光量に基づいて基
準穴のデータが記憶される。

この後、上記検出体１は被検知物Ｗの目的とす
る穴W₁付近に移動され、その状態で上記と同様
に発光ダイオード５による穴W₁部分への光の照
射処理および該照射処理に伴う穴W₁部分での反
射光の各フオトトランジスタ６による検出処理が
行われ、この各フオトトランジスタ６の受けた光
量のばらつきのデータが上記記憶されている基準
穴のデータと比較される。この比較に基づいて検
出体１の移動すべき目標方向が算出されるととも
に、その目標方向に関するデータ信号がロボツト
に入力されて該ロボツトの作動により検出体１が
目標方向に移動され、これらの処理の繰返しによ
り検出体１が被検知物Ｗの穴W₁に対応する位置
に位置付けられて穴W₁の位置が検知される。尚、
このような検知後、その検知された穴W₁に対し
ロボツトにより締結ボルトや液体注入管等が挿入
されて締結作業や液体注入作業等が行われる。

この場合、上記検出体１には発光用の光フアイ
バ２の先端部と受光用の光フアイバ３，３，……
の先端部とが検出体１の中心Osに対して同心状
に配置されて一体的に束ねられ、発光ダイオード
５からの光が上記発光用フアイバ２を通して被検
知物Ｗの穴W₁に照射されるとともに、その照射
光の穴W₁部分での反射光が受光用光フアイバ３，
３，……を通してフオトトランジスタ６，６，…
…で検出され、そのフオトトランジスタ６，６，
……に入射される反射光の光量のばらつきにより
穴W₁位置が検知されるため、発光用光フアイバ
２からの光が常に一定の照射角度でもつて被検知
物Ｗの穴W₁部分に照射されて、各受光用光フア
イバ３には照射角度が変化する外部光の影響の小
さい安定した反射光が入射されるようになり、よ
つて被検知物Ｗの穴W₁位置を安定して常に正確
に検知することができる。

また、各受光用光フアイバ３に入射される反射
光の光量のばらつきに基づいて検出体１の穴W₁
位置からの位置ずれを検出し、その位置ずれと反
対の方向を目標方向としてその目標方向に検出体
１を直接移動させるため、近接センサ等により穴
W₁位置を検知する場合のようにセンサを縦横に
移動させる必要がなく、穴W₁位置の検知速度を
速めて検知時間を短縮することができる。しか
も、各フオトトランジスタ６が検出した反射光量
のばらつきのデータにより検出体１の移動すべき
目標方向が算出されるので、データの授受は各フ
オトトランジスタ６からコンピユータ１０への一
方向で済み、よつてコンピユータ１０に対するイ
ンタフエースを簡略化することができる。

さらに、検出体１により一旦基準穴のデータを
係数として記憶し、実際の穴W₁位置の検知時に
はその各フオトトランジスタ６の計数値を上記各
係数に掛けて補正するので、各受光用光フアイバ
３の先端部等が汚れていても高精度に穴位置を検
知することができる。

尚、上記実施例では、第２図に示すように、１
本の発光用光フアイバ２を検出体１の中心Osに、
６本の受光用光フアイバ３，３，……を上記発光
用光フアイバ２の周りの位置にそれぞれ配置した
が、例えば第５図に示すように、10本の受光用光
フアイバ３，３，……を検出体１′の中心Osと同
心状に環状に配置し、同一の発光ダイオードに接
続された10本の発光用光フアイバ２，２，……は
該受光用光フアイバ３，３，……の外周に検出体
中心Osに対し同心環状に配置して、発光用およ
び受光用の光フアイバ２，３の配置を上記実施例
とは逆にしてもよい。また、第６図に示すよう
に、同一の発光ダイオードに接続された６本の発
光用光フアイバ２，２，……を検出体１″の中心
Osに配置し、該発光用光フアイバ２，２，……
の周りに４本を１グループとした６グループつま
り24本の受光用光フアイバ３，３，……を環状に
配置して、その各グループの受光用光フアイバ
３，３，……の各々を同一のフオトトランジスタ
に接続するようにしてもよく、対象とする穴W₁
の大きさ、形状等に合せて適宜変更することがで
きる。

（発明の効果）以上の如く、本発明の穴位置検知装置によれ
ば、発光用および受光用の光フアイバの各先端部
を互いに同心状に配置して一体に束ねてなる検出
体を設け、光源からの光を上記発光用の光フアイ
バを通して被検知物表面に照射する一方、その照
射光の被検知物表面での反射光を上記受光用の光
フアイバを通して検出し、その反射光のばらつき
により検出体の穴位置からのずれを判断して検出
体を穴位置へ移動させるようにしたことにより、
発光用光フアイバからの照射光の照射角度を常に
一定に保つことができるので、被検知物の穴位置
を安定して正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構
成を示す概略図、第２図は検出体先端部における
光フアイバの配置状態を示す説明図、第３図は制
御系での処理手順を示すフローチヤート図、第４
図は検出体の移動すべき目標方向を算出するため
の特性図である。第５図および第６図はそれぞれ
検出体先端部における光フアイバの配置状態の変
形例を示す第２図相当図である。１，１′，１″……検出体、２……発光用光フア
イバ、３……受光用光フアイバ、５……発光ダイ
オード、６……フオトトランジスタ、７……反射
光検出手段、１１……移動方向算出手段、Ｗ……
被検知物、W₁……穴。

Claims

【特許請求の範囲】

１各先端部が被検知物に開口する穴の開口部に
略対応する形状に束ねられた多数本の光フアイバ
よりなり、被検知物の表面に沿つて移動可能な検
出体と、該検出体における光フアイバのうち、先
端部が検出体の中心に対して同心状に配置された
一部の光フアイバを通して被検知物の表面に光を
照射する光源と、該光源からの照射光が被検知物
表面で反射する反射光を、先端部が検出体の中心
に対して同心状に配置された残りの光フアイバを
通して受け入れて検出する反射光検出手段と、該
反射光検出手段の出力データに基づいて検出体の
移動すべき目標方向を算出する移動方向算出手段
と、該算出手段の出力を受けて検出体を上記目標
方向へ移動させる検出体移動手段とを備えている
ことを特徴とする穴位置検知装置。