JPH0549998A - 視覚付き自動塗布機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ ワ−ク位置以外の場所で針先の位置を画像処
理により計測する。この計測により、針先位置の変位に
自動的に対応できる塗布機を得る。 ［構成］ ロボット１はＸ軸，Ｚ軸およびＹ軸方向に往
復移行できるＸ軸アーム２，Ｚ軸アーム３およびＹ軸ア
ーム４を備える。Ｙ軸アーム４にはシリンジ５が交換可
能に取着され、シリンジ５には針６が取り付けられてい
る。ロボット１近傍には針６をＸ軸およびＹ軸方向より
撮像するカメラ７およびカメラ８が固定されている。カ
メラ７，８は画像処理装置１３に接続されている。塗布
対象ワ−ク９はワ−ク位置決め装置１２により位置決め
される。ワ−ク位置決め装置１２と画像処理装置１３と
ロボット１とはロボット制御装置１１に接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動可能なアームにシ
リンジを取着し、該シリンジに取付けた中空の針を用い
て液体の塗布を行う視覚付き自動塗布機の針位置の自動
補正制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元ロボットにより塗布機のシ
リンジの位置を制御することは可能であった。このシリ
ンジの針先の位置は、微細な範囲を検出するセンサを塗
布作業位置とは異なる位置に設けて、塗布の前あるいは
後に、センサ入力範囲に針先の位置決めをして、センサ
の入力を確認することにより可能であった。もしも何か
の理由で針先が曲がった場合には、センサの入力により
異状として知らせることも可能であった。

【０００３】また、例えば特開平２ー２１２０９１号公
報および特開昭６３ー１６３９０７号公報記載の発明に
おいては、３次元ロボットと視覚入力装置との組み合わ
せで、対象位置にアームを導く方法が提案されている。
さらに、ワ−クの位置決めに、視覚入力装置を用いるこ
とは公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術には以下の様な欠点がある。

【０００５】すなわち、画像処理装置ではなく塗布位置
とは異なる位置に設けられた微細な範囲を検出するセン
サにより、そのセンサ近傍に位置決めした針先の位置を
検出する場合には、現状におけるセンサの検出範囲を考
えると、正確な位置補正を行うことは困難である。

【０００６】また、３次元ロボットと画像処理装置との
組み合わせの場合には、作業をする際にワ−ク位置で画
像を取り込むため、塗布機でワ−ク形状が複雑な部分を
塗布するとき、塗布部位の画像を取り込むことは困難で
ある。

【０００７】さらに、塗布機の場合にはロボットの先端
はハンドのように固定ではなく、塗布物が入ったシリン
ジを交換するので、作業をする際に鉢先以外の部分で位
置データを得ても針先の位置決めは困難である。

【０００８】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、ワ−ク位置とは異なる位
置に視覚入力装置を設け、画像を取り込み処理してそこ
から得た針先位置の位置データをもとに、針が曲がった
場合やシリンジを交換して針先位置が変わった場合に、
自動で塗布位置の補正が行える視覚付き自動塗布機の提
供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、塗布位置と塗
布位置から異なる位置に設けられた視覚入力装置とに対
して移動可能なアームにシリンジを取着し、該シリンジ
に取付けた中空の針により液体を塗布する塗布機におい
て、直交する２方向に設けた視覚入力装置によりシリン
ジの針先の静止画像を取り込む静止画像取込装置と、視
覚入力装置で得た静止画像より視覚座標系におけるシリ
ンジの針先の位置を計測する視覚処理装置と、視覚処理
装置による計測データから針先の位置を算出する制御装
置と、塗布対象ワ−クの位置決め機構とを具備したもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の視覚付き自動塗布機は、塗布作業位置
とは異なる位置に設けられた視覚入力装置の撮像範囲に
おける針先位置と、塗布作業における針先位置の位置関
係をあらかじめロボットにティーチングしておき、塗布
作業の前あるいは後にその視覚入力装置の撮像範囲に針
先を位置決めし、そこで得られた画像から画像処理によ
って針先の位置データを求め、針の交換や針の曲がりに
よる針先位置の変位を読み取り、そこから塗布位置を算
出し、針先の位置変位に対して入力し直すことなく、塗
布対象ワ−クに対して塗布位置が変化しないように自動
的に補正する。

【００１１】

【実施例１】図１および図２は本実施例を示し、図１は
概略構成図、図２はフローチャートである。

【００１２】１はロボットで、このロボット１はＸ軸方
向に往復移行するＸ軸アーム２と、このＸ軸アーム２に
軸支されＺ軸方向に往復移行するＺ軸アーム３と、この
Ｚ軸３に軸支されＹ軸方向に往復移行するＹ軸アーム４
とを備え、このＹ軸アーム４に塗布に用いる液体を収納
するシリンジ５が交換可能なかたちに取り付けられてい
る。

【００１３】このロボット１はロボット制御装置１１に
接続されてその駆動が制御される。シリンジ５には中空
の針６が取り付けられシリンジ５を加圧することにより
塗布に用いる液体が針６の先端より吐出するように構成
されている。

【００１４】ロボット１の近傍には、Ｘ軸方向に向けた
カメラ７とＹ軸方向に向けたカメラ８が、ロボット１の
制御により針６の移動できる範囲に同時に撮像できる空
間を持つように固定されている。カメラ７とカメラ８と
には画像処理装置１３が接続されている。カメラ７とカ
メラ８とが同時に撮像できる空間とは異なる位置に、塗
布対象ワ−ク９がワ−ク位置決め装置１２により位置決
めされ、該位置はロボット１の制御により針６が移動で
きる範囲に塗布対象ワ−ク９の塗布部位１０がある。

【００１５】画像処理装置１３はロボット制御装置１１
と接続され相互にデータのやりとりが出来るよう構成さ
れている。また、ワ−ク位置決め装置１２もロボット制
御装置１１と接続され、ロボット制御装置１１の指令で
ワ−クの供給排出位置決めを行う様に構成されている。

【００１６】以上の構成から成るロボット１の動作はロ
ボット制御装置１１により制御されている。その動作手
順を図２に示す。

【００１７】まず、ステップ１０１では、ロボット１は
針６をあらかじめティーチングされたカメラ７とカメラ
８との同時撮像位置に位置決めする。

【００１８】次のステップ１０２ではワ−ク位置決め装
置１２に対し塗布対象ワ−ク９の供給位置決め指令を出
し、ワ−ク位置決め装置１２により塗布対象ワ−ク９は
位置決めされる。

【００１９】ステップ１０３では画像処理装置１３に対
して針先位置計測指令を出し、画像処理装置１３は、Ｘ
方向のカメラ７でＸ，Ｚ方向を、Ｙ方向のカメラ８でＹ
方向を、それぞれ針先の位置の計測を行い、その位置デ
ータをロボット制御装置１１におくる。

【００２０】次のステップ１０４では、ステップ１０３
で得た針先位置のデータとティーチングされたときの針
先位置のデータを比較し、異なるかどうか判断する。デ
ータが異なる場合はステップ１０５に、異ならない場合
はステップ１０６に進む。データが異なりステップ１０
５に進んだ場合は、その異なる軸の方向と距離から、あ
らかじめティーチングしてある塗布位置のデータを補正
する。

【００２１】ステップ１０６でロボット１は、ティーチ
ングされたあるいは補正された塗布位置に針先を位置決
めする。そしてステップ１０７でシリンジ５を加圧して
針６の先端より塗布に用いる液体を吐出して塗布部位１
０に塗布を行う。

【００２２】塗布終了後ステップ１０８で、ロボット１
は再び針６をカメラ７とカメラ８の同時撮影位置に位置
決めする。そしてステップ１０９でワ−ク位置決め装置
１２に対し塗布対象ワ−ク９の排出指令を出し、ワ−ク
位置決め装置１２は塗布対象ワ−ク９の排出を行う。以
後、かかる手順が繰り返され、自動で塗布対象物に対し
て塗布を行う。

【００２３】本実施例では、塗布する毎に針先の位置の
補正を行うため、針がつまり針を交換した場合や、シリ
ンジ内の塗布に用いる液体がなくなりシリンジを交換し
た場合に、ティーチングをしなおすことなく塗布を繰り
返すことが出来る。また、シリンジの位置の制御に３軸
直交型ロボットを用いることにより早く正確な制御がで
きる。

【００２４】

【実施例２】図３および図４は本実施例を示し、図３は
概略構成図、図４はフローチャートである。

【００２５】２１はロボットで、このロボット２１は３
つのアームを円弧運動させる関節２２ａ，ｂ，ｃと２つ
のアームを回転運動させる中心となる関節２３ａ，ｂを
備え、このロボット２１の先端に塗布に用いる液体を収
納するシリンジ２４が交換可能なかたちに取り付けられ
ている。このロボット２１はロボット制御装置３０に接
続されてその駆動が制御される。シリンジ２４には中空
の針２５が取り付けられ、シリンジ２４を加圧すること
により塗布に用いる液体が針２５の先端より吐出するよ
うに構成されている。

【００２６】ロボット２１の近傍には、Ｙ軸と平行に向
けたカメラ２６とＺ軸に平行に向けたカメラ２７が、ロ
ボット２１の制御により針２５が移動できる範囲に同時
に撮影できる空間を持つ様に固定される。カメラ２６と
カメラ２７とには画像処理装置３１が接続され、画像処
理装置３１の指令によりカメラ２６とカメラ２７とは撮
像する。カメラ２６およびカメラ２７の同時に撮像出来
る空間とは異なる位置に、塗布対象ワ−ク２８がワ−ク
位置決め装置３２により位置決めされ、塗布対象ワ−ク
２８上のロボット２１の制御により針２５が移動可能な
範囲に塗布対象ワ−ク２８の塗布部位２９がある。

【００２７】画像処理装置３１とワ−ク位置決め装置３
２はそれぞれロボット制御装置３０と接続され相互にデ
ータのやりとりが出来るようになっている。

【００２８】以上の構成から成るロボット２１の動作は
ロボット制御装置３０により制御されている。その動作
手順を図４に示す。

【００２９】まずステップ２０１では、ロボット２１は
針２５をあらかじめティーチングしてあるカメラ２６と
カメラ２７との同時に撮影できる位置に位置決めする。

【００３０】ステップ２０２ではワ−ク位置決め装置３
２に対して塗布対象ワ−ク２８の供給位置決の指令を出
し、塗布対象ワ−ク２８は位置決めされる。

【００３１】ステップ２０３では画像処理装置３１に対
して針先位置計測指令を出し、画像処理装置３１はＸ軸
方向のカメラ２６でシリンジ２４の中心線に対する針２
５の位置、Ｚ軸方向のカメラ２７で針２５の長さの位置
を計測し、ロボット制御装置３０に転送する。

【００３２】次のステップ２０４では、ステップ２０３
で得た値をそれぞれティーチングされたときの値との差
を求める。ステップ２０５で、ステップ２０４で求めた
差から、あらかじめティーチングされた塗布位置の補正
をする。左が０の時は０の補正をする。ステップ２０６
でロボット２１は補正された塗布位置に針先の位置を合
わせる。

【００３３】そしてステップ２０７でシリンジ２４を加
圧して目的の塗布部位２９に塗布を行う。ステップ２０
８でロボット２１は再び針２５をあらかじめティーチン
グしてあるカメラ２６とカメラ２７との同時に撮影でき
る位置に位置決めする。ステップ２０９でワ−ク位置決
め装置３２に対し塗布対象ワ−ク２８の排出指令を出
し、塗布対象ワ−ク２８は排出される。以後、かかる手
順が繰り返され、自動で塗布対象物に対して塗布を行
う。

【００３４】本実施例によれば、塗布対象ワ−クに対し
て塗布する毎に針先の位置の補正を行うため、針がつま
り針を交換した場合や、シリンジ内に塗布に用いる液体
がなくなりシリンジを交換した場合に、ティーチングし
なおすことなく塗布を繰り返すことができる。また、シ
リンジ位置の制御に垂直多関節系のロボットを用いるこ
とでより複雑な形状のワ−クに対応できる。

【００３５】

【実施例３】４１はピックアンドプレースユニットで、
このピックアンドプレースユニット４１に取着されたア
ーム４２が回転往復運動をし、その両端で上下運動をす
るピックアンドプレースユニット４１のアーム４２の先
端に、塗布に用いる液体を収納するシリンジ４３が交換
可能なかたちに取り付けられている。ピックアンドプレ
ースユニット４１は全体制御装置５０に接続され、その
動作が制御される。シリンジ４３には中空の針４４が取
り付けられ、シリンジ４３を加圧することにより針４４
の先端より塗布に用いる液体が吐出する。

【００３６】ピックアンドプレースユニット４１の一方
の下端にアーム４２が移動したとき、針４４をＸ方向か
ら撮像出来るようにカメラ４５が、針４４をＹ方向から
撮像出来る様にカメラ４６が固定されている。カメラ４
５とカメラ４６とは画像処理装置５１に接続され、画像
処理装置５１の命令でカメラ４５とカメラ４６とは撮像
してデータの転送をする。

【００３７】また、ピックアンドプレースユニット４１
の他方の下端にアーム４２が移動したとき、針４４の先
端がある位置付近に塗布対象ワ−ク４７が、供給排出装
置５３によってＸＹＺステージ４９上に置かれ、塗布対
象ワ−ク４７に塗布対象部位４８がある。ＸＹＺステー
ジ４９は３軸制御装置５２に接続され動作し、塗布対象
ワ−ク４７の位置制御をする。

【００３８】画像処理装置５１，３軸制御装置５２およ
び供給排出装置５３はそれぞれ全体制御装置５０に接続
され相互にデータがやりとりできるようになっている。

【００３９】以上の構成から成る装置手順は全体制御装
置５０により実行される。この動作手順を図６に示す。

【００４０】あらかじめ針先を表す治具等でＸＹＺステ
ージ４９の塗布位置のデータと、その治具の場合の画像
処理装置５１の位置データを全体制御装置５０に入力し
ておく。

【００４１】ステップ３０１で３軸制御装置５２に対し
てＸＹＺステージ４９の動作原点への復帰指令を出し、
ＸＹＺステージ４９は原点復帰する。ステップ３０２で
アーム４２をカメラ４５およびカメラ４６の下端に移動
する。ステップ３０３で画像処理装置５１に対して針先
位置の計測指令を出し、画像処理装置５１はカメラ４５
でＸ方向とＺ方向の位置を、カメラ４６でＹ方向の位置
を計測し、そのデータを全体制御装置５０におくる。ス
テップ３０５で供給排出装置５３に対し塗布対象ワ−ク
４７の供給指令を出す。

【００４２】ステップ３０５では、ステップ３０３で得
たデータとあらかじめ入力されているデータから、入力
されたＸＹＺステージ４９の塗布位置のデータを補正計
算する。ステップ３０６で３軸制御装置５２に対して上
記補正された位置に動作指令を出し、ＸＹＺステージ４
９は移動する。ステップ３０７でアーム４２をＸＹＺス
テージ４９側下端に移動させ、ステップ３０８でシリン
ジ４３を加圧し塗布する。ステップ３０９で再びアーム
４２をカメラ４５およびカメラ４６側下端に移動させ
る。

【００４３】ステップ３１０で３軸制御装置５２に対し
てＸＹＺステージ４９の動作原点復帰指令を出し、ＸＹ
Ｚステージ４９は原点復帰する。ステップ３１１で供給
排出装置５３に対して塗布対象ワ−ク４７の排出指令を
出し、塗布対象ワ−ク４７は排出される。以後、かかる
手順が繰り返され、自動で塗布対象物に対して塗布を行
う。

【００４４】本実施例によれば、塗布する毎に針先の位
置データから塗布対象ワ−クの位置の補正を行うため、
針がつまり針を交換した場合や、シリンジ内の塗布に用
いる液体がなくなりシリンジを交換した場合に位置デー
タを入力し直すことなく塗布を繰り返すことが出来る。
またシリンジの移動をピックアンドプレースを用いたり
ワ−クの位置制御をＸＹＺスエージを用いることで比較
的安価で作成することが出来る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る視覚付
き自動塗布機によれば、シリンジの先端に取り付けた中
空の針を用いて複雑な形状のワ−クに対して塗布を行う
塗布機において、ワ−ク位置以外の場所で針先の位置を
画像処理により計測することにより、針先位置の変位に
自動的に対応できる塗布機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例１のフローチャートである。

【図３】実施例２を示す概略構成図である。

【図４】実施例２のフローチャートである。

【図５】実施例３を示す概略構成図である。

【図６】実施例３のフローチャートである。

【符号の説明】 １ ロボット ２ Ｘ軸アーム ３ Ｚ軸アーム ４ Ｙ軸アーム ５ シリンジ ６ 針 ７ Ｘ方向カメラ ８ Ｙ方向カメラ ９ 塗布対象ワ−ク １０ 塗布部位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布位置と塗布位置から異なる位置に設
   けられた視覚入力装置とに対して移動可能なアームにシ
   リンジを取着し、該シリンジに取付けた中空の針により
   液体を塗布する塗布機において、直交する２方向に設け
   た視覚入力装置によりシリンジの針先の静止画像を取り
   込む静止画像取込装置と、視覚入力装置で得た静止画像
   より視覚座標系におけるシリンジの針先の位置を計測す
   る視覚処理装置と、視覚処理装置による計測データから
   針先の位置を算出する制御装置と、塗布対象ワ−クの位
   置決め機構とを具備したことを特徴とする視覚付き自動
   塗布機。