JPS63102884A - ワ−ク位置ずれ検知装置 - 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、産業用ロボットシステムに係り、特に、ワー
クのずれ量を補正する必要のあるシーリングロボットシ
ステム等に用いて好適なワーク位置ずれ検知装置に関す
るものである。

「従来の技術」 自動車の塗装ラインや溶接ラインに用いられている塗装
、溶接ロボット等においては、ワークとしての車体の位
置ずれを的確に検知してロボットの制御装置にフィード
バックすることが必要とされている。

従来、この位置ずれの検知に適用される装置として下記
の如き方式のものが提案されている。

すなわち、塗装ラインあるいは溶接ラインの下方に４台
のテレビカメラを設置し、これらのテレビカメラにより
、車体下面の４箇所の基準穴（基準穴として特別に設け
られた穴、あるいは部品取り付は用に形成された穴）を
それぞれとらえて画像処理し、前記基準穴の画像につい
て、穴の中心の位置、長径、短径、傾き　（前記テレビ
カメラは車体を斜め方向から撮影するため、真円状の前
記基準穴から楕円の画像が得られる）を求め、求められ
たデースから、車体の３次元ずれ量すなわちｘ、ｙ、ｚ
それぞれの方向へのずれと、Ｘ軸、ｙ軸、Ｚ軸をそれぞ
れ中心とする回転（ローリング、ピッチング、ヨーイン
グ）とを算出するようにしている。

「発明か解決しようとする問題点」 しかしながら、上記従来技術による位置ずれ検出には下
δムのような問題がある。

（ａ）画像処理を行なうには、制御用コンピュータに多
くのデータを処理させることが必要であるから、データ
処理に時間がかかり、ロボットの応答性がわるくなって
、ラインのスピードアップの制約となる。

（ｂ）テレビカメラを使用する場合、その視野全体の１
％程度の解像度が限界であるため、充分な位置決め精度
が得られない。

上記のような問題点を解決すべく、本出願人は先に、特
願昭６１−１４３８６０号において「ワーク位置ずれ検
知装置」を提案した。この装置においては、複数の１次
元位置センサをその測定方向を異なる方向に向けて配置
し、これらのセンサから得られたデータに基づいてワー
クの位置ずれを検知するようになっている。

ところで、上記の位置ずれ検知装置では、特にワークの
位置ずれを多方向にわたって検出する場合にはセンサを
多数必要とするものであるし、また、光学的なセンサで
ある１次元イメージセンサの他に超音波センサを併用し
なければならないものであった。たとえば、Ｘ、Ｙ、Ｚ
の各軸方向と、ｙ軸、Ｚ軸回りの回転についての計５方
向の位置ずれを検知するためには、３つのイメージセン
サと、補正用を含めて３つの超音波センサが必要であっ
た。このため、上記の位置ずれ検知装置では下記のよう
な問題を残していた。

（ａ）センサを多数必要とすることから、変換器等の付
属機器も多数必要となり、コスト高になる。

（ｂ）センサが多数であるので、それらのセンサの調整
に手間を要する。

（ｃ）超音波センサを用いた場合には温度や外部ノイズ
の影響を受けやすく、検知精度が必ずしも充分ではない
。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、少数のセ
ンサで、かつ超音波センサを用いることなく、ワークの
位置ずれを多方向にわたって検知することのできるワー
ク位置ずれ検知装置を提供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、ワークの位置を光学的に検出する複数の１次
元イメージセンサを前記ワークの複数箇所の位置検出面
に向けてそれぞれ配置するとともに、前記位置検出面に
対して光を照射する光源をその照射方向か前記センサの
検出方向と所定角度を有するように配置してなり、前記
複数のセンサ出力に基づいて前記ワークの位置ずれを測
定するようにしたものである。

「作用］ 本発明では、位置検出面に向けて光源から光を照射する
ことにより、ワークの位置がずれたときには検出面にお
けるその光の位置が相対的に変化することを利用し、そ
の光の位置の変化を１次元イメージセンサによって検知
することでワークの位置ずれを測定する。

「実施例Ｊ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

まず、第１図ないし第３図を参照してこの実施例の位置
ずれ検知装置の構成を説明する。これらの図において符
号１〜３は、それぞれフォトダイオードアレイからなる
１次元イメージセンサである。これらのイメージセンサ
１〜３は、ワークとしての車体４の位置を光学的に検出
するものであり、その車体４が間欠的に送られているラ
インの一側部に設けられている。そして、イメージセン
サｌ〜３は、それらの先端をそれぞれの位置検出面に向
けて、すなわち、イメージセンサｌは車体４のフロント
ピラー４ａに、イメージセンサ２は車体４のフロントホ
イールハウス４ｂに、イメージセンサ３は車体４のリア
ホイールハウス４ｃ”に向けて配置されている。

上記イメージセンサｌのラインを挾んで対向する位置に
は、高周波点灯蛍光灯からなる光源５が第２図において
左右方向に取り付けられており、イメージセンサ１はそ
の光源５から照射された光を検出することにより、フロ
ントピラー４ａのライン進行方向（以下Ｘ軸方向という
）における泣置を測定するようになっている。

また、イメージセンサ２に対向する位置には、光源５と
同様の光源６が上下方向に取り付けられており、さらに
、イメージセンサ３と対向する位置には、光源５．６と
同様の光源７が上下方向に取り付けられている。イメー
ジセンサ２，３は、それぞれ光源６．７から照射された
光を検出するとともに、詳細は後述するが、光源８．９
から照射された光Ｂ、Ｂを検出することにより、フロン
トホイールハウス４ｂ、４ｃ下端部の上下方向（以下Ｘ
軸方向という）における位置、およびその奥行方向（第
１図において上下方向、以下Ｘ軸方向という）における
位置を測定するようになっている。

上記のイメージセンサ２，３のそれぞれの上部には、第
３図に示すように、光源８．９が先端を斜め下方に向け
た状態でブラケット１０．１１により取り付けられてい
る。これらの光源８．９は、イメージセンサ２，３によ
る位置検出面すなわちフロントホイールハウス４ｂ、リ
アホイールハウス４ｃに対してそれぞれスリット光Ｂ、
Ｂを照射するものであり、その照射角度はイメージセン
サ２゜３の検出方向に対してそれぞれ角度φをなすよう
にされている。この角度φは、イメージセンサ２゜３の
視野の角度θに比して充分大きな値とされている。

そして、上記イメージセンサｌ〜３は、変換器１２〜１
４を介してそれぞれ演算装置！５に接続されており、さ
らに、この演算装置１５には記憶装置１６が接続されて
いる。

以上の構成からなるこの位置ずれ検知装置は、イメージ
センサ１が車体４のＸ方向の位置ずれを、また、イメー
ジセンサ２．３のそれぞれが車体４のＸ方向および２方
向の位置ずれを検知できるものであり、以下にその検知
原理を説明する。

まず、イメージセンサｌについて説明すると、車体４が
ラインを運搬されてきて所定の位置に配置されると、光
源５から照射された光の一部がフロントピラー４８によ
り遮られ、したがって、イメージセンサｌは特定の明暗
のパターンを検出する。そして、イメージセンサ１を構
成するｎ個の素子の内、どの位置の素子が０ＦＦ（暗）
となっているかによりピラー４ａの位置を検知し、これ
より、車体のＸ軸方向における位置が演算装置Ｉ５に認
識される。

ここで、車体４の位置がずれてフロントピラー４ａの位
置が上記の位置からＸ方向にずれた場合、そのずれに対
応してイメージセンサ１が検出する明暗のパターンが変
化するので、その変化したパターンから、ずれた後のピ
ラー４ａの位置が検知できる。したがって、演算装置１
５に認識されている元の位置と、ずれた後の位置を比較
することによって、元の位置に対する車体４のＸ軸方向
の位置ずれ量が検知できる。

次に、イメージセンサ２，３による位置ずれの検知原理
について、第４図および第５図を参照して説明する。な
お、イメージセンサ２．３の動作は全く同様であるので
、イメージセンサ２についてのみ説明する。

車体４が所定の位置に配置されると、第４図に示すよう
に、光源６からの光の一部がフロントホイールハウスｌ
ｔｂの下端部によって遮られるとともに、第５図に示す
ように、そのフロントホイールハウス４ｂに対して光源
８からのスリット光Ｂが角度φの方向より照射される。

したがって、イメージセンサ２は第４図に示したような
明暗のパターン、すなわち、スリット光ＢによってＺｉ
の位置でＯＮ（明）となるとともに、光源６からの光に
よってＺｊの位置でＯＮ’（明）となるようなパターン
を検出する。これらのＯＮ（明）の位置すなわちＺｉ、
Ｚｊの値から、フロントホィールハウス４ｂ表面におけ
るスリット光Ｂの位置と、フロントホイールハウス４ｂ
の２軸方向における位置が演算装置１５に認識される。

ここで、フロントホイールハウス４ｂの位置か、上記の
位置から第５図に破線で示すように、Ｘ軸方向にΔＺ、
Ｙ軸方向にΔＹずれたとすると、イメージセンサ２が検
出する明暗のパターンは変化し、スリット光ＢによるＯ
Ｎ（明）の位置は元の位ＨｚｉからΔＺｉ１光源６から
の光によるＯＮ（明）の位置は元の位置ＺｊからΔＺｊ
、それぞれずれることになる。これらのパターン上の変
化量ΔＺｉ１−　　ΔＺｊの値と、フロントホイールハ
ウス４ｂの位置ずれ量ΔＺ１ΔＹとの間には、φ）θと
いう条件のもとでは次式の関係が成り立つ。

ΔＺ＝ΔＺｊ ΔＹ＝ΔＺｉ／ｌａｎφ したがって、イメージセンサ２の検出信号に基づいて演
算装置１５により上式の演算を行うことによって、元の
位置に対するフロントホイールハウス４ｂのＺ軸方向の
位置ずれ量ΔＺと、ｙ軸方向の位置ずれ量ΔＹの双方が
検知できる。

同様に、イメージセンサ３の検出信号からは、′　　　
リアホイールハウス４０の２軸方向の位置ずれ量とｙ軸
方向の位置ずれ量の双方が検知でき、さらに、イメージ
センサ２．３の検知結果か゛ら、車体４のｙ軸回りの位
置ずれと、２軸回りの位置ずれも検知できる。

以上で説明したように、この装置では、イメージセンサ
２．３がそれぞれ２方向の位置ずれを検知でき、わずか
３つのイメージセンサｌ〜３のみで５方向の位置ずれを
検知することができるので、従来のものに比してセンサ
が少数で済み、したがって装置を安価に製作できるとと
もに、センサの調整の手間も省くことができる。また、
全てのセンサが光学的なイメージセンサであるので、超
音波センサを用いる場合のように温度や外部ノイズの影
響を受けることがなく、検知精度を向上させることがで
きる。

なお、以上で説明したように、この装置は光源８．９か
らのスリット光Ｂの照射角度φを常に一定に保持してお
くことで、基準位置に対する車体４の位置ずれを検知す
るものであるので、この装置の据え付は時あるいは保守
時には、その照射角度φを設定値に正確に調整する必要
が、ある。その調整は次のようにして行えば良い。まず
、第７図に示すような、下端部に照射目標位置１７ａを
表示したターゲツト板１７を用意し、このターゲツト板
１７を基準位置に配置する。そして、目視により、ある
いはイメージセンサ２（３）が検出する明暗のパターン
を確認しながら、第６図に示すようにスリット光Ｂが目
標位置１７ａに正確に照射する上うに照射角度φを調整
し、その状態で光源８（９）をブラケット１０（１１）
に固定する。このようにすることにより、照射角度φを
正確に、かつ容易に、設定値にあわせることができる。

以上で本発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではない。たとえば、上記実施例
においては、位置検出面に対して照射する光としてスリ
ット光を用いたが、それに限らずスポット光を用いても
良い。また、その光の種類としてはたとえばレーザ発振
器を光源とするレーザ光か考えられるが、それに限定さ
れるものではない。また、光源８．９は所定の方向から
光を照射できれば適宜位置に設ければ良く、必ずしもイ
メージセンサ２．３に対して取り付けることはないが、
上記実施例のようにブラケット１０゜ＩＩによってイメ
ージセンサ２．３に固定することによって、光源８．９
の位置決め、照射角度　φの調整が容易となる。

また、上記実施例では、３つのイメージセンサを用いて
ｘ、ｙ、ｚの各軸方向と、ｙ軸回りおよびＺ軸回りの回
転についての５方向め位置ずれを測定する場合について
説明したが、回転についての位置ずれを検知する必要が
なければ、イメージセンサ２．３のいずれか一方を省略
して良いことはいうまでもない。なお、Ｘ軸回りの回転
を検出することも、イメージセンサをもう１つ付加すれ
ば容易に行うことができる。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、１次元イメー
ジセンサによる位置検出面に対して、検出方向と所定角
度を有する方向から光を照射するように構成したから、
下記の効果を奏する。

（ｉ）１つの１次元イメージセンサで２方向の位置ずれ
を検出できるので、センサの個数を減らすことができ、
コストダウンを図ることができる。

（１１）センサの個数を減らすことができるので、セン
サの調整が容易となる。

（ｉｉｉ）超音波センサを用いる必要がないので、温度
や外部ノイズの影響を受けることがなく、測定精度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は平面図、第２図は側面図、第３図は正面図、第
４図および第５図はそれぞれ１次元イメージセンサによ
る位置ずれの検知原理を説明するための図である。第６
図および第７図はこの実施例の装置におけるセンサの調
整方法を説明するための図であって、第６図は調整を行
っている状態を示す図、第７図は調整に用いるターゲツ
ト板を示す図である。 １．２．３・・・・・・１次元イメージセンサ、４・・
・・・・車体（ワーク）、４ａ・・・・・・フロントピ
ラー（位置検出面）、４ｂ・・・・・・フロントホイー
ルハウス（位置検出面）、４ｃ・・・・・・リアホイー
ルハウス（位置検出面）、８．９・・・・・・光源、１
５・・・・・・演算装置、Ｂ・・・・・・スリット光（
光）、φ・・・・・・照射角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワークの位置を光学的に検出する複数の１次元イメージ
   センサを前記ワークの複数箇所の位置検出面に向けてそ
   れぞれ配置するとともに、前記位置検出面に対して光を
   照射する光源をその照射方向が前記センサの検出方向と
   所定角度を有するように配置してなり、前記複数のセン
   サ出力に基づいて前記ワークの位置ずれを測定するよう
   に構成したことを特徴とするワーク位置ずれ検知装置。