CN107429985B - 构造体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种构造体(200)，以由具备定位突起销的组装用夹具支承第一面的状态被定位，并形成为板状，所述构造体(200)具备：定位孔(220)，形成于端部并被定位突起部插入；一对第一位置检测用区域(230、231)，在形成有定位孔(220)的端部的第二面(200b)形成，定位孔(220)形成于与连结一对第一位置检测用区域(230、231)的轴线(Y1)上不同的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种以由定位装置支承下表面的状态被定位的板状的构造体。
背景技术
以往，已知使用安装于机器人的摄像机来测量对象物的三维位置的三维位置测量装置(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中公开的三维位置测量装置，在多个位置拍摄对象物的图像并提取对象物的特征点，基于所提取的特征点和拍摄的摄像机位置，立体测量对象物的三维位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-117223号公报
发明内容
发明要解决的问题
在将通过与其他构件连结等而组装的构造体定位于定位装置的情况下，要求高精度地识别被定位于定位装置的部分的位置及姿态。
然而，专利文献1只是公开了对整个对象物的三维位置进行测量，对于高精度地识别被定位的部分的位置及姿态没有任何公开。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能高精度地识别被定位于定位装置的部分的位置及角度的构造体。
技术方案
为了解决上述问题，本发明采用以下方案。
本发明的一方案的构造体，以由具备定位突起部的定位装置支承第一面的状态被定位，并形成为板状，所述构造体具备：定位孔，形成于端部并被所述定位突起部插入；一对第一位置检测用区域，在形成有所述定位孔的端部的第二面形成，所述定位孔形成于与连结所述一对第一位置检测用区域的轴线上不同的位置。
根据本发明的一方案的构造体，在将由定位装置支承的面设为第一面的情况下，在第二面的端部形成有定位孔和一对第一位置检测用区域，因此，在由定位装置的定位突起部定位的部分中，能通过摄像装置等高精度地识别构造体的位置及角度。特别是，与以构造体的端部的形状为基准来识别构造体的位置及角度的情况相比，识别精度得以提高。这是因为，在以构造体的端部的形状为基准的情况下，当其形状的加工精度不充分时，因加工精度的误差会降低识别精度。
此外，定位孔形成于与连结一对位置检测用区域的轴线上不同的位置，因此，无论构造体为何种角度，均能根据通过对定位孔和一对第一位置检测用区域进行拍摄而得的图像信息，可靠地识别构造体的角度。这是因为，当定位孔和一对位置检测用区域配置于同一轴线上时，在构造体围绕连结它们的轴线旋转的情况下，无法根据图像信息识别围绕此轴线的角度。
如上，根据本发明的一方案的构造体，能提供一种能高精度地识别被定位于定位装置的部分的位置及姿态的构造体。
在本发明的一方案的构造体中，可以是如下构成，即，在两端部形成有被一对所述定位突起部插入的一对所述定位孔，在形成有一方的所述定位孔的一端侧的所述第二面形成有所述一对第一位置检测用区域，具备：一对第二位置检测用区域，在形成有另一方的所述定位孔的另一端侧的所述第二面形成，所述一方的定位孔形成于与连结所述一对第一位置检测用区域的轴线上不同的位置，所述另一方的定位孔形成于与连结所述一对第二位置检测用区域的轴线上不同的位置。
根据本构成，在第二面的两端部的每一个端部形成有定位孔和一对位置检测用区域，因此，在由定位装置的定位突起部定位的两端部的每一个端部中，能高精度地识别构造体的位置及角度。特别是，与以构造体的两端部的形状为基准来识别构造体的位置及角度的情况相比，识别精度得以提高。这是因为，在以构造体的两端部的形状为基准的情况下，当其形状的加工精度不充分时，因加工精度的误差会降低识别精度。
在本发明的一方案的构造体中，可以是如下构成，即，在所述长边方向的两端部形成有向该长边方向的外方突出的一对突出部，在一方的所述突出部形成有所述一方的定位孔以及所述一对第一位置检测用区域，在另一方的所述突出部形成有所述另一方的定位孔以及所述一对第二位置检测用区域。
如此一来，在将构造体定位于定位装置、进行了必要的组装作业之后，将一对突出部切断等，由此能高精度地识别构造体的位置及姿态的检测，而不用对最终产品中必要的部分进行任何加工。
在上述构成的构造体中，可以是如下构成，即，对所述一方的突出部的所述第二面进行增大与所述一对第一位置检测用区域的亮度差的加工，对所述另一方的突出部的所述第二面进行增大与所述一对第二位置检测用区域的亮度差的加工。
如此一来，在根据通过摄像装置对一对第一位置检测用区域进行拍摄而得的图像信息来计算出一对第一位置检测用区域的位置的情况下，能提高此计算精度。同样地，在根据通过摄像装置对一对第二位置检测用区域进行拍摄而得的图像信息来计算出一对第二位置检测用区域的位置的情况下，能提高此计算精度。
在本发明的一方案的构造体中，所述一对第一位置检测用区域以及所述一对第二位置检测用区域可以是贯通所述第一面与所述第二面的贯通孔。
在形成为板状的构造体形成贯通孔的加工是能以比较高的精度定位的加工，因此，能通过将该贯通孔用作一对第一位置检测用区域以及一对第二位置检测用区域来提高一对第一位置检测用区域以及一对第二位置检测用区域的检测精度。
有益效果
根据本发明，能提供一种能高精度地识别被定位于定位装置的部分的位置及角度的构造体。
附图说明
图1是表示组装用夹具的立体图。
图2是表示板状构造构件的俯视图。
图3是表示定位有板状构造构件状态的组装用夹具的立体图。
图4是表示组装系统的俯视图。
图5是表示组装系统的俯视图。
图6是表示组装系统的俯视图。
图7是图6所示的定位销的A-A向视剖面图。
图8是图6所示的定位销的B-B向视剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的组装系统600进行说明。
本实施方式的组装系统600是将在长边方向的两端部形成有一对定位孔220、221的多个板状构造构件200(构造体)定位于组装用夹具100(定位装置)，通过铆接(riveting)等加工对多个板状构造构件200进行组装的系统。
图1所示的组装用夹具100是对在长边方向的两端部形成有一对定位孔220、221的多个板状构造构件200进行定位的装置。
如图1所示，组装用夹具100具备：支承部110，包括一对第一支承构件110a和多个第二支承构件110b；一对定位部120、121，安装于支承部110并且将板状构造构件200定位于支承部110。
一对第一支承构件110a是沿着轴线X平行配置的长条状的构件，通过紧固螺栓(省略图示)等被固定于设置有支承部110的设置面。
多个第二支承构件110b是一端固定于一对第一支承构件110a的一方，另一端固定于一对第一支承构件110a的另一方的构件。如图1所示，多个第二支承构件110b的每一个沿着与轴线X正交的轴线Y平行配置。
如图1所示，第二支承构件110b是相对于设置有第一支承构件110a的设置面，沿着轴线Y的中央部比两端部突出的拱形形状。第二支承构件110b具有曲率的拱形形状，是为了沿着此形状支承板状构造构件200的下表面。多个第二支承构件110b在沿着轴线X的多处支承板状构造构件200的下表面(第一面)。
一对定位部120、121配置于沿着轴线Y的同一位置。对于沿着轴线X的两端侧的第二支承构件110b，在沿着轴线Y的不同的三处位置形成有三组一对定位部120、121。通过这三组一对定位部120、121能定位三个板状构造构件200。
如图3的立体图所示，通过配置于沿着轴线Y的不同的三处位置的三组一对定位部120、121，三个板状构造构件200以由支承部110支承下表面200a的状态被定位。
需要说明的是，虽然图2所示的板状构造构件200俯视为矩形状，但也可以为其他方案。例如，板状构造构件200可以在梯形状、其他形状的构件的两端部形成一对突出部210、211。
接着，参照图2对板状构造构件200的构造进行说明。
本实施方式的板状构造构件200是在例如航空器的机身、主翼中使用的长条状的构造构件。作为长边方向和短边方向的长度，能采用各种长度，例如长边方向是8m～10m，短边方向是2m左右。此外，板状构造构件200的厚度是例如3mm～5mm。
此外，作为板状构造构件200的材料，能采用各种材料，例如是铝合金。
此外，图2所示的板状构造构件200未形成有贯通孔，但可以在一处或多处形成贯通孔(例如，形成于在航空器的机身中使用的板状构造构件200的多处的窗安装用贯通孔)。
如图2所示，板状构造构件200是俯视为矩形状、并且在长边方向的两端部的每一个端部形成有一对定位孔220、221的板状构件。在板状构造构件200的长边方向的两端部形成有一对突出部210、211，分别形成为向外方突出。一对定位孔220、221被一对定位销120a、121a插入，在一对突出部210、211形成。
在形成有定位孔220的板状构造构件200的一端侧的突出部210的上表面200b(第二面)，形成有一对位置检测用区域230、231(第一位置检测用区域)。此外，在形成有定位孔221的板状构造构件200的另一端侧的突出部211的上表面200b，形成有一对位置检测用区域232、233(第二位置检测用区域)。
一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233是用于分别通过后述的摄像装置300b、301b被拍摄、通过控制装置500计算出其中心位置的区域。
一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233是，例如在用摄像装置300b、301b拍摄的情况下，与板状构造构件200的上表面200b的亮度差(对比度)增大的区域。
一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233，通过例如对板状构造构件200的上表面200b进行涂装，或者粘贴密封件来形成。此外，例如与一对定位孔220、221同样，可以制成贯通一对突出部210、211的下表面200a与上表面200b的贯通孔。
需要说明的是，理想的是对突出部210中未形成有定位孔220以及一对位置检测用区域230、231的其他区域进行加工，以便增大与定位孔220以及一对位置检测用区域230、231的亮度差(对比度)。理想的是，例如对突出部210的其他区域进行涂装、粘贴密封件、砂光的表面加工，以便抑制反射外部的光的镜面状态。
对于突出部211中未形成有定位孔221以及一对位置检测用区域232、233的其他区域也同样。
如图2所示，定位孔220形成于与连结一对位置检测用区域230、231的轴线Y1上不同的位置。此外，定位孔221形成于与连结一对位置检测用区域232、233的轴线Y2上不同的位置。
之所以这样，是因为当定位孔220和一对位置检测用区域230、231配置于同一轴线上时，当板状构造构件200围绕连结它们的轴线Y1旋转时，无法根据摄像装置所拍摄的图像信息来识别围绕此轴线Y1的角度。同样因为，当定位孔221和一对位置检测用区域232、233配置于同一轴线上时，当板状构造构件200围绕连结它们的轴线Y2旋转时，无法根据摄像装置所拍摄的图像信息来识别围绕此轴线Y2的角度。
接着，参照图4至图6，对通过组装系统600将板状构造构件200定位于组装用夹具100的工序进行说明。
如图4所示，组装系统600具备：组装用夹具100；板状构造构件200；一对抓持装置300、301，以抓持板状构造构件200的状态使板状构造构件200移动；供给台400，为了供给板状构造构件200而暂时保持板状构造构件200；控制装置500，控制组装系统600。
一对抓持装置300、301是垂直多关节机器人，是能以任意的姿态将安装于顶端的吸附手部300a、301a定位于三维空间上的任意位置的装置。
吸附手部300a、301a通过负压的作用吸附板状构造构件200的上表面200b。
此外，在抓持装置300、301的顶端侧安装有摄像装置300b、301b。
摄像装置300b对板状构造构件200的突出部210进行拍摄并取得图像信息，并发送至控制装置500。控制装置500从摄像装置300b接收图像信息和与在拍摄此图像信息时的摄像装置300b的位置及姿态有关的位置/姿态信息。
控制装置500根据对突出部210进行拍摄而得的图像信息，计算出定位孔220的图像上的位置和一对位置检测用区域230、231各自的图像上的位置，识别(计算出)以摄像装置300b的位置及姿态为基准的突出部210的位置及角度(围绕在长边方向延伸的轴线的角度以及围绕在短边方向延伸的轴线的角度)。之后，控制装置500基于从摄像装置300b接收到的位置/姿态信息和以摄像装置300b的位置及姿态为基准的突出部210的位置及角度，识别(计算出)突出部210在三维空间内的位置及角度。
此外，摄像装置301b对板状构造构件200的突出部211进行拍摄并取得图像信息，并发送至控制装置500。控制装置500从摄像装置301b接收图像信息和与在拍摄此图像信息时的摄像装置301b的位置及姿态有关的位置/姿态信息。
控制装置500根据对突出部211进行拍摄而得的图像信息，计算出定位孔221的图像上的位置和一对位置检测用区域232、233各自的图像上的位置，计算出以摄像装置301b的位置及姿态为基准的突出部211的位置及角度(围绕在长边方向延伸的轴线的角度以及围绕在短边方向延伸的轴线的角度)。之后，控制装置500基于从摄像装置301b接收到的位置/姿态信息和以摄像装置301b的位置及姿态为基准的突出部211的位置及角度，识别(计算出)突出部211在三维空间内的位置及角度。
控制装置500通过以上的处理，识别(计算出)由供给台400保持的板状构造构件200的突出部210以及突出部211在三维空间内的位置及角度。
一对抓持装置300、301使吸附手部300a、301a从图4中实线所示的初始位置向图4中虚线所示的位置移动，通过负压的作用吸附板状构造构件200的上表面。
这时，抓持装置300基于控制装置500所计算出来的突出部210的位置及角度，将吸附手部300a移动至板状构造构件200的上表面。同样地，抓持装置301基于控制装置500所计算出来的突出部211的位置及角度，将吸附手部301a移动至板状构造构件200的上表面。
如图5所示，一对抓持装置300、301以将长条状的板状构造构件200的长边方向的两端侧吸附于吸附手部300a、301a的状态，一边相互协调，一边使由供给台400保持的板状构造构件200朝向组装用夹具100移动。
如图6所示，一对抓持装置300、301使板状构造构件200移动，以便在组装用夹具100的一对定位部120、121的上方配置一对定位孔220、221。之后，一对抓持装置300、301使板状构造构件200朝向下方移动，以便一对定位孔220、221被定位于一对定位部120、121。
接着，参照图7和图8，对组装用夹具100所具备的定位部120、121进行说明。图7是图6所示的定位部120的A-A向视剖面图，图8是图6所示的定位部121的B-B向视剖面图。
如图7所示，定位部120具备：定位销120a(定位突起部)，插入板状构造构件200的定位孔220；安装构件120b，将定位销120a安装于第二支承构件110b。
以下，仅对图4至图6所示的三组一对定位部120、121中的一组进行说明，其他两组的构造也采用同样的构造，并省略说明。
此外，图4至图6所示的例子是将一个板状构造构件200设置于组装用夹具100的例子，但本实施方式的组装系统600采用能通过其他两组定位部120、121连续地将其他两个板状构造构件200向供给台400供给的构造，并省略说明。
通过多个紧固螺栓将安装构件120b紧固于第二支承构件110b，通过多个紧固螺栓将定位销120a紧固于安装构件120b。如此，定位销120a经由安装构件120b被安装于第二支承构件110b。
如图7所示，定位销120a是形成为沿着轴线Z1延伸的轴状的构件，从板状构造构件200的下表面200a朝向上表面200b插入定位孔220。
如图7所示，定位销120a是从位于下方的基端部120c朝向顶端部120d，外径从OD1逐渐变小的锥形状。定位销120a的从基端部120c到顶端部120d的部分是剖面为圆形的圆锥台形状。
如图7中实线所示，定位销120a配置为：以由第二支承构件110b支承板状构造构件200的下表面200a的状态，基端部120c插入定位孔220。如图7所示，基端部120c的外径OD1小于插入有基端部120c的定位孔220的内径ID1。
内径ID1与外径OD1的差是在由组装用夹具100定位板状构造构件200时所允许的定位误差(例如0.2mm)的2倍以下。如此一来，在基端部120c的外周面与定位孔220的内周面之间形成的间隙被维持在定位误差以下。
如图7所示，板状构造构件200以由吸附手部300a抓持的状态，按照位置P1、位置P2、位置P3的顺序，由抓持装置300、301使其向下方移动。在抓持装置300、301的定位精度大于所允许的定位误差的情况下，当定位销120a的顶端部120d的外径与基端部120c的外径OD1相同时，在位置P1无法使顶端部120d在配置有定位孔220的区域内部配置。因此，无法将定位销120a的顶端部120d插入定位孔220。
因此，本实施方式的定位销120a的顶端部120d的外径小于基端部120c的外径OD1。因此，如图7所示，在位置P1，在配置有定位孔220的区域内部配置顶端部120d。因此，即使在将板状构造构件200运输至组装用夹具100时的定位精度不充分的情况下，也能将定位销120a的顶端部插入到形成于板状构造构件200的定位孔220。
如图7所示，当抓持装置300、301使板状构造构件200从位置P1向下方移动时，在定位孔220插入定位销120a的顶端部120d，板状构造构件200向位置P2移动。
在位置P2中，定位孔220的内周面与定位销120a的锥形状的外周面接触。在位置P2中，作为定位孔220的中心轴的轴线Z2与作为定位销120a的中心轴的轴线Z1仅隔开距离d1。
当抓持装置300、301使板状构造构件200从位置P2进一步向下方移动时，因从定位销120a的锥形状的外周面受到的反作用力，板状构造构件200向定位孔220的轴线Z2靠近定位销120a的轴线Z1的方向移动(定位工序)。当处于板状构造构件200向位置P3移动、定位销120a的基端部120c插入至定位孔220的状态时，定位孔220的轴线Z2与定位销120a的轴线Z1的距离为所允许的定位误差以下。
通过三组一对定位销120a、121a分别将三个板状构造构件200定位之后，通过铆接(riveting)等加工组装这三个板状构造构件200。
在组装了三个板状构造构件200之后，通过切断装置(省略图示)将三个板状构造构件200所具有的突出部210、211切断。之所以将突出部210、211切断，是因为它们是作为最终产品所不需要的部分。
如此，定位孔220、221，一对位置检测用区域230、231，以及一对位置检测用区域232、233形成于突出部210、211，所述突出部210、211由于是作为最终产品所不需要的部分而被切断。因此，通过活用不被用作最终产品的突出部210、211，能将其用于高精度地识别板状构造构件200的位置及角度。
以上参照图7，对定位部120的构造进行了说明，由于图8所示的定位部121的构造与定位部120的构造相同，因此省略说明。
图8所示的定位销121a、安装构件121b、基端部121c、顶端部121d分别与图7所示的定位销120a、安装构件120b、基端部120c、顶端部120d相对应。
此外，图8所示的作为定位销121a的中心轴的轴线Z3、作为定位孔221的中心轴的轴线Z4、轴线Z3与轴线Z4之间的距离d2，分别与图7所示的作为定位销120a的中心轴的轴线Z1、作为定位孔220的中心轴的轴线Z2、轴线Z1与轴线Z2之间的距离d1相对应。
对以上说明的本实施方式所取得的作用以及效果进行说明。
根据本实施方式的板状构造构件200，在长边方向的两端部的每一个端部形成定位孔220、221和位置检测用区域230、231以及位置检测用区域232、233。因此，在由组装用夹具100的定位销120a、121a定位的长边方向的两端部的每一个端部中，能高精度地识别板状构造构件200的位置及角度(围绕在长边方向延伸的轴线的角度以及围绕在短边方向延伸的轴线的角度)。特别是，与以板状构造构件200的两端部的形状为基准来识别板状构造构件200的位置及角度的情况相比，识别精度得以提高。这是因为，在以板状构造构件200的两端部的形状为基准的情况下，当其形状的加工精度不充分时，因加工精度的误差会降低识别精度。
此外，定位孔220(221)形成于与连结一对位置检测用区域230、231(232、233)的轴线上不同的位置，因此，无论板状构造构件200为何种角度，均能根据通过对定位孔220(221)和一对位置检测用区域230、231(232、233)进行拍摄而得的图像信息，可靠地识别板状构造构件200的角度。这是因为，当定位孔220(221)和一对位置检测用区域230、231(232、233)配置于同一轴线上时，当板状构造构件200围绕连结它们的轴线旋转时，无法根据图像信息来识别围绕此轴线的角度。
如上，根据本实施方式的板状构造构件200，能高精度地识别被定位于组装用夹具100的部分的位置及姿态。
根据本实施方式的板状构造构件200，在将板状构造构件200定位于组装用夹具100、进行了必要的组装作业之后，将一对突出部210、211切断等，由此能高精度地识别板状构造构件200的位置及姿态的检测，而不用对最终产品中必要的部分进行任何加工。
根据本实施方式的板状构造构件200，在根据通过摄像装置300b对一对位置检测用区域230、231进行拍摄而得的图像信息、计算出一对位置检测用区域230、231的位置的情况下，能提高此计算精度。同样地，在根据通过摄像装置301b对一对位置检测用区域232、233进行拍摄而得的图像信息、计算出一对位置检测用区域232、233的位置的情况下，能提高此计算精度。
根据本实施方式的板状构造构件200，一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233可以是贯通孔。
在板状构造构件200形成贯通孔的加工是能以比较高的精度定位的加工，因此，能通过将该贯通孔用作一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233来提高一对位置检测用区域230、231以及一对位置检测用区域232、233的检测精度。
符号说明
100 组装用夹具(定位装置)
110 支承部
110a 第一支承构件
110b 第二支承构件
120、121 定位部
120a 定位销(定位突起部)
120b 安装构件
120c 基端部
120d 顶端部
200 板状构造构件(构造体)
200a 下表面(第一面)
200b 上表面(第二面)
210、211 突出部
220、221 定位孔
230、231 位置检测用区域(第一位置检测用区域)
232、233 位置检测用区域(第二位置检测用区域)
300、301 抓持装置
300a、301a 吸附手部
300b、301b 摄像装置
400 供给台
500 控制装置
600 组装系统
OD1 外径
ID1 内径
Claims (2)
1.一种构造体，以由具备一对定位突起部的定位装置支承第一面的状态被定位，并形成为板状，其中，
所述构造体具备：一对定位孔，形成于两端部并被所述一对定位突起部插入；
一对第一位置检测用区域，在形成有一方的所述定位孔的一端部的第二面形成；一对第二位置检测用区域，在形成有另一方的所述定位孔的另一端侧的所述第二面形成；
所述一方的定位孔形成于与连结所述一对第一位置检测用区域的轴线上不同的位置，所述另一方的定位孔形成于与连结所述一对第二位置检测用区域的轴线上不同的位置，
在所述两端部形成有向外方突出的一对突出部，
在一方的所述突出部形成有所述一方的定位孔以及所述一对第一位置检测用区域，
在另一方的所述突出部形成有所述另一方的定位孔以及所述一对第二位置检测用区域，
对所述一方的突出部的所述第二面的未形成有所述一对第一位置检测用区域的其他区域进行涂装、粘贴密封件、砂光的表面加工，以便抑制反射外部的光的镜面状态，从而与所述一对第一位置检测用区域的亮度差增大，
对所述另一方的突出部的所述第二面的未形成有所述一对第二位置检测用区域的其他区域进行涂装、粘贴密封件、砂光的表面加工，以便抑制反射外部的光的镜面状态，从而与所述一对第二位置检测用区域的亮度差增大。
2.根据权利要求1所述的构造体，其中，所述第一位置检测用区域是贯通所述第一面与所述第二面的贯通孔。
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