JPH0622720B2 - 教示ロボットを使用した自動塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車用窓ガラスに接着剤等を塗布するために
使用できるような種類の自動塗布装置に関し、特にＴＶ
カメラを用いた視覚装置および教示ロボットを使用した
自動塗布装置に関する。

（従来の技術） かかる自動塗布装置としては例えば特開昭５９−４９８
６９号公報に示すようなものが知られている。このもの
は、機械的倣いによってワークの位置ズレに対処してい
るが倣い手段を構成する機械系のためにワークや治具の
形状、構成に制約が生じるうえ高速な作業には適さない
点など問題があった。一般に自動車用窓ガラスは第２図
の様に２辺がほぼ直線、他の２辺が曲線、コーナー部も
曲線で構成されている。ワークの位置ズレを検出する方
法としては、との重心及び傾きを求める方法も考えられ
るが、ワーク自体が大きくほとんど透明であるため検出
が難かしく、また検出できても精度が悪い。そこで各コ
ーナー部（４コーナー）での位置ズレ量を計測する手段
が有効と考えられる。しかし、コーナー部形状も曲線で
構成されているため四角形の様にコーナー点を定義する
ことが難かしいなどの問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的はワークの位置ズレを高速で検出でき従っ
て高速作業できるような、ＴＶカメラを用いた視覚装置
及び教示ロボットを使用した自動塗布装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、特許請求の範囲記載の教示ロボット
を使用した自動塗布装置を提供することによって上述し
た従来技術の問題点を解決した。

（実施例） 次に本発明の実施例につき図面を参照して説明すると、
本教示ロボットを使用した自動塗布装置は、第１Ａ図、
第１Ｂ図に示すように視覚装置(10)と教示ロボット(20)
とからなり、視覚装置(10)は、実施例ではワーク(11)の
４個のコーナー部を映す４個のＴＶカメラ(1)と、ＴＶ
カメラ(1)より入力されたデータをデジタルな各画素毎
の明るさに応じた値で出力するＡ／Ｄ変換部(2)と、Ａ
／Ｄ変換部(2)が出力する該各画素毎の明るさに応じた
デジタル値を記憶し一画面分の全画素を記憶できる画像
メモリー(3)と、その画像メモリー(3)を任意に読み出し
書き込みできるハードウェア及びソフトウエアを含む。
さらに視覚装置(10)は、第１Ｂ図に示すTVカメラの１台
が写したワーク(11)のコーナー部の映像を示す第３図の
ＴＶカメラ(1)の出力画像上の第１の直線(12)を検出す
るよう配置された複数個の第１のウインドウ装置(14)
と、第１のウインドウ装置(14)を第１の方向に走査させ
第１の直線(12)を第１の仮想線(17)として検出する第１
の走査装置(4)と、第３図のＴＶカメラ(1)の出力画像上
の第２の直線(13)を検出するよう配置された複数個の第
２のウインドウ装置(15)と、第２のウインドウ装置(15)
を第２の方向に走査させ第２の直線(13)を第２の仮想線
(18)として検出する第２の走査装置(5)と、各走査装置
(4)、(5)が検出した第１及び第２の仮想線(17)、(18)の
交点(16)を仮想コーナー点(16)として演算により検出す
る仮想コーナー点検出装置(6)と、予め画像メモリー(3)
に入力されたマスターワークの前記第１の直線及び第２
の直線の前記TVカメラ画像上の交点位置であるマスター
ワーク仮想コーナー点と前記仮想コーナー点位置との位
置ずれ量を検出しこれをロボットの位置ずれ量に変換す
る位置ずれ量検出部(7)と、を有する。さらにロボット
(20)は、前記位置ずれ量をもとに教示位置を座標変換す
ることにより前記ワーク(11)の前記位置ずれ量を補正す
る座標変換部(9)を有する。又、視覚装置(10)はワーク
(11)の４個の仮想コーナー点(16)を求めることによりワ
ークの外形寸法を求め、このワークの外形寸法からワー
ク型番を検出するワーク型番検出部(9′)を有し、そし
てロボット(20)は、ワーク型番検出部(9′)からのワー
ク型番信号を入力し該ワーク型番信号によりあらかじめ
記憶された複数種類の塗布作業プログラムを選択する作
業プログラム選択部(23)を有する。さらにロボット(20)
は、制御部(21)及びマニピュレータ(22)とを有する。

第２図のワーク(11)で示すように、一般に自動車用窓ガ
ラスは２辺が直線、他の２辺が曲線で構成されかつコー
ナー部も曲線で構成されている。これらの特徴によりコ
ーナー点を定義することが難かしい。本発明は上記特徴
より各辺上に異なる２点を検出しその２点によって構成
される直線を仮想線と考えてその仮想線が交わる位置を
仮想コーナー点と考える。この仮想コーナー点のズレ量
を計算することによって自動車用窓ガラスの様な形状の
ワーク(11)の位置ズレを検出すると同時に該仮想コーナ
ー点からワーク外形寸法を求め、この外形寸法からワー
ク型番を検出し、通信回線(RB232C)等を通じてロボット
等の自動塗布装置にワーク型番とワーク位置ズレ量を入
力し、自動塗布装置は該ワーク型番信号により作業プロ
グラムを選択し、ワーク位置ズレ量により、自動軌跡を
修正して作業を行なう事を特徴とする自動塗布装置とし
たものである。即ち本発明の視覚装置(10)は、第１Ｂ図
に示すTVカメラの１台が写したワーク(11)のコーナー部
の映像を示す第３図のコーナー部の映像をもとに、TVカ
メラに第４図に示すような、２個の第１のウインドウ装
置(14)と、第１のウインドウ装置(14)をほぼ水平方向に
走査させ第１の直線(12)を第１の仮想線(17)として最初
に検出する第１の走査装置(4)と、及び、TVカメラに第
５図に示すような、２個の第２のウインドウ装置(15)
と、第２のウインドウ装置(15)を第１の仮想線(17)に対
し平行な方向に走査させ第２の直線(13)を第２の仮想線
(18)として検出する第２の走査装置(5)と、が設けられ
る。さらに視覚装置(10)は、第６図に示すような、各走
査装置(4)、(5)が検出した第１及び第２の仮想線(17)、
(18)の交点(16)を仮想コーナー点(16)として演算により
検出する仮想コーナー点検出装置(6)と、予め画像メモ
リー(3)に入力された教示交点位置となるワーク(11)の
第１の直線(12)及び第２の直線(13)のTVカメラ画像上の
交点位置と前記仮想コーナー点位置との位置ずれ量を検
出しこれをロボットの位置ずれ量に変換する位置ずれ量
検出部(7)と、を有する。

作動において、窓ガラスのコーナー部が第３図の様に映
像化されたとすると、まず、窓ガラスの直線で構成され
る辺である直線(12)(13)を見つけるための第一追跡を行
なう。即ち第４図(a)の様にあらかじめ設定しておいた
第１のウインドウ（計測用小窓）(14)２個を、同じくあ
らかじめ設定しておいた追跡方向に沿って移動する。移
動中は常にウインドウ内の面積と重心を計算し、それが
一定値以上になると窓ガラスの辺を検出したと判定し、
その重心位置を検出する。（第４図(b)）これによって
得られた２点により窓ガラスの直線部分の画面上の位置
と傾きが得られこれを第１の仮想線(17)とする（第４図
(c)）。次に曲線で構成される辺を検出するために第二
追跡を行なう。第二追跡は、第一追跡で得られた第１の
仮想線(17)から、あらかじめ設定しておいたオフセット
量１、オフセット量２だけ移動した第１の仮想線と傾き
の等しい直線上を追跡する（第５図(a)）。これは、検
出したい辺が曲線である場合に、位置ズレが生じている
と検出する位置が異なるために得られる仮想線が検出毎
に異なることを防ぐためである。これによって窓ガラス
の曲線で構成された辺(13)上の２点を得ることができ、
この２点で構成される直線を第２の仮想線(18)と考える
（第５図(c)）。次に、第１と第２の仮想線(17)、(18)
の交点を求めそれを仮想コーナー点(16)とする（第６
図）。マスターワークに対して仮想コーナー点を計測し
記憶しておけば実際の作業時にズレが生じてもマスター
位置との差よりズレ量を計算することができる。上記手
法によって各仮想コーナー点を求めそれらのズレ量をロ
ボット等の自動塗布装置に通信回線（RS232C等）を介し
て出力する。自動塗布装置は各ズレ量を基に各教示点を
座標変換し塗布作業を行なう。これによってワークに位
置ズレが生じていてもそれを補正した作業を行なうこと
ができる。

又、上記手法によりワークの仮想コーナー点４点を求め
ることによりワーク外形寸法が求まる。この外形寸法か
らワーク型番を視覚装置は判別し自動塗布装置に知ら
せ、自動塗布装置は、該ワーク型番信号によりあらかじ
め記憶された複数種類の塗布作業プログラムを選択する
ことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明ではワークのコーナー部で
の仮想コーナー点を検出し、該仮想コーナー点によりワ
ークの位置ズレを検出するようにしたので、この結果本
発明ではあらかじめワークのズレ量を計測し、そのズレ
量を基に教示ロボットに教示位置を補正させるので高速
な作業に適しており、また塗布のための射出ノズル系の
構造を簡素化できるようになった。

即ち、本発明により従来治具等の精度を向上させるため
に多大な設計時間と費用を要していたものが、ラフな精
度の治具でも対応できる様になった。さらに機械的倣い
装置が無いため塗布のための射出ノズル系を簡素化、軽
量化できる。これによりロボットの教示が簡単になり良
好な動作が実現できる。また、作業前にあらかじめワー
クの位置ズレを検出し、教示点の座標変換を行なうので
機械的倣いに比べ高速な作業を実現できる。選択的に、
本自動塗布装置では、ＴＶカメラをワークの上方向のみ
に設置して２次元でのズレ量のみを計測しているが上下
方向にも位置ズレが生じる場合はカメラを横方向にも設
置すれば３次元での位置ズレ検出も可能である。さらに
実施例の本装置では視覚装置を利用しているので位置ズ
レ検出だけでなくその寸法を測定することにより型番判
別の機能を付加することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の実施例である教示ロボットを使用し
た自動塗布装置の構成を示す概略ブロック図、第１Ｂ図
は第１Ａ図に示す装置の概略ハードを示す斜視図、第２
図は第１Ｂ図に示すワークの平面図、第３図は第１Ｂ図
に示すＴＶカメラの１台が映し出力した出力画像上のワ
ークのコーナー部の映像を示し、第４図は第３図の映像
をもとに第１Ａ図の視覚装置の第１のウインドウ装置２
個による第１の仮想線を検出する作業を順次的に(a)(b)
(c)各図で示す説明図、第５図は第４図と同様な第２の
ウインドウ装置２個による第２の仮想線を検出する作業
を順次的に(a)(b)(c)各図で示す説明図、第６図は第５
図(c)で示す検出ずみの第１及び第２の仮想線の交点が
なす仮想コーナー点を検出する仮想コーナー点検出装置
の作業を示す説明図である。 １……ＴＶカメラ ４、５……走査装置 １２、１３……辺である直線 １４、１５……ウインドウ装置 １６……仮想コーナー点 １７、１８……仮想線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】教示ロボットを使用した自動塗布装置にお
   いて、コーナー部を有するワークの第１の直線、第２の
   直線及び各前記直線を結ぶ曲線、を含むコーナー部の画
   像を出力するTVカメラと、前記TVカメラの出力画像上の
   前記第１の直線を検出するよう配置された複数個の第１
   のウインドウ装置と、前記第１のウインドウ装置を第１
   の方向に走査させ前記第１の直線を第１の仮想線として
   検出する第１の走査装置と、前記TVカメラの出力画像上
   の前記第２の直線を検出するよう配置された複数個の第
   ２のウインドウ装置と、前記第２のウインドウ装置を第
   ２の方向に走査させ前記第２の直線を第２の仮想線とし
   て検出する第２の走査装置と、各前記走査装置が検出し
   た前記第１及び第２の仮想線の交点を仮想コーナー点と
   して演算により検出する仮想コーナー点検出装置と、予
   め画像メモリーに入力されたマスターワークの前記第１
   の直線及び第２の直線の前記TVカメラ画像上の交点位置
   であるマスターワーク仮想コーナー点と前記仮想コーナ
   ー点位置との位置ずれ量を検出しこれをロボットの位置
   ずれ量に変換する位置ずれ量検出部と、前記位置ずれ量
   をもとに教示位置を座標変換することにより前記ワーク
   の前記位置ずれ量を補正する座標変換部、を有すること
   を特徴とする教示ロボットを使用した自動塗布装置。
2. 【請求項２】前記ワークの各コーナーの仮想コーナー点
   を求め各仮想コーナー点間の距離を求めることによりワ
   ークの外形寸法を求めこのワークの外形寸法からワーク
   の型番を判別するワーク型番検出部及び前記ワーク型番
   検出部からのワークの型番信号によりあらかじめ記憶さ
   れた塗布作業プログラムを選択する作業プログラム選択
   部、を有することを特徴とする請求項１記載の教示ロボ
   ットを使用した自動塗布装置。