JP2010274381A

JP2010274381A - ビス締め装置

Info

Publication number: JP2010274381A
Application number: JP2009130465A
Authority: JP
Inventors: Gakushi Hoshino; 学史星野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】ビスとビス穴との間の位置ズレによるビス締めミスを防ぐ。
【解決手段】２台のカメラ２、３を用いて、ビス締め手段１のビット５に配置されたマーク６とビス穴７とを撮像し、画像処理することでビット５の中心位置とビス穴７の中心位置との位置ズレを算出し、ビス穴７に対する位置補正値を求める。移動手段９によってビス締め手段１を移動させて位置補正を行うことで、ビス１０とビス穴７の位置合わせを行い、その後にビス締め手段１によるビス締めを行うことで、ビス締めミスを低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビスをビス穴に対して高精度で位置合わせしてビス締めすることのできるビス締め装置に関するものである。

従来のビス締め装置として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。これは、ミラーを用いることにより、ビス締め機の真下においてビス穴の中心位置をカメラで測定し、ロボットによりビス締め機の位置補正動作を行った後、ビスを装着したビットをビス穴に下降させてビス締めを行う。

また、特許文献２に開示されたビス締め装置では、複数のビス穴にビス締めを正確に行うことを目的とし、カメラで２つのビス穴の位置を測定して補正量を算出することで、その他のビス穴の位置データもそれに基づき補正をする。これにより、すべてのビス穴の位置データが正確なものとなり、ロボットによりそれぞれのビス穴にビス締め機を移動させ、正確なビス締めを行うことを可能としている。

特開平６−２２１８１０号公報特開平６−３５５４１号公報

しかしながら上記従来技術では、ビス穴の位置のみを測定しており、ビス締め機のビットに装着されたビスの位置を測定していないため、ビス締め機を正確に位置補正することができない。このため、ロボットの位置決め精度、ロボットに対するビス締め機の設置ズレ、ロボット座標系とカメラ座標系の不一致等によるビス締めミスが発生する。つまり、ビス締め機のビットが下降した際、ビスがビス穴の内側に異常な姿勢で接触したり、ビス穴の外側にあたったりすることにより、ビスをビス穴に正常に挿入することができず、ビス締め不完全になるという問題がある。

本発明は、ビスを装着したビス締め手段の先端部の中心位置とビス穴の中心位置とを正確に位置合わせすることで、ビス締めミスを低減することのできるビス締め装置を提供することを目的とするものである。

本発明のビス締め装置は、ビスをビス穴にビス締めするためのビス締め手段と、前記ビス締め手段の先端部に配置したマークと、前記ビス締め手段の前記マークとビス穴とを撮像する２台のカメラと、ビス穴の中心位置と前記マークの中心位置を前記２台のカメラのそれぞれの画像に基づいて算出し、ビス穴に対する前記ビス締め手段の位置補正量を算出する手段と、前記位置補正量に基づいて前記ビス締め手段を移動させ、前記ビス締め手段に保持されたビスをビス穴に対して位置合わせするための移動手段と、を有することを特徴とする。

２台のカメラにより、ビス穴とビス締め手段の先端部のマークを撮像することにより、ビス穴の中心位置とビスの中心位置を高精度に一致させ、ビス締めミスを低減することができる。

一実施形態によるビス締め装置を示す模式図である。図１の装置のビス締め手段のビットと、２台のカメラの位置関係を示す図である。カメラによる画像処理の工程を説明する図である。

図１は、一実施形態によるビス締め装置を示す。この装置は、ビス締め手段１と、２台のカメラ２、３と、これらのカメラ２、３を連結する連結冶具４と、を有し、ビス締め手段１の先端部であるビット５にはマーク６が配置される。ビス穴７を有するワーク８に対して、ビス締め手段１を移動手段９によりＸ、Ｙ方向に移動して位置合わせした後、ワーク８のビス穴７にビス１０を挿入し、ビス締めする。Ｘ、Ｙ２次元直交座標系は、ビス穴７を含む測定平面に平行になるよう設定してある。Ｘ軸上の位置測定用のカメラ３と、Ｙ軸上の位置測定用のカメラ２を連結治具４によりビス締め手段１に固定する。ビス締め手段１とカメラ２、３は、移動手段９により一体となって移動する。

マーク６は、図２（ａ）に示すように、ビス締め手段１のビット５に保持されたビス１０に近接するように配置され、上方から見たカメラ２、３の配置は、同図の（ｂ）のようになる。２台のカメラ２、３は、それぞれビス穴７とビット５の先端が映るように上方斜めから撮像する。２台のカメラの被写界深度は互いに同じにしておくと、さらに望ましい。

カメラ周辺の状況に応じ、適宜個別にカメラの撮像角を決定してよい。また、それぞれのカメラの水平軸が、２次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸と平行になるように配置すれば、位置算出方法が比較的容易となるのであるが、そのように配置することに限らなくてもよい。ただし、カメラが上方から見て対向するような配置は、明らかに不可である。ここでは簡単のため、それぞれのカメラの水平軸が、上記で設定した２次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸と平行となるように配置した場合を説明する。

Ｘ軸上位置測定用カメラレンズ２２，Ｙ軸上位置測定用カメラレンズ２１は、より高精度な測定を行うのであれば、被写界深度方向での測定対象の位置変化による測定誤差が少なく、周辺がほとんどひずまないテレセントリックレンズを用いるのが望ましい。

Ｘ軸上の位置測定用カメラ画像は図３（ａ）、Ｙ軸上の位置測定用カメラ画像は図３（ｂ）のようになる。移動手段９による位置補正量は、カメラ２、３に接続された画像処理装置１１によって算出され、コントローラ１２によって制御される。カメラ画像１４においては、２次元直交座標系でのビス穴中心１８の位置とビット中心軸１５の位置との距離であるＸ軸方向補正量２４、Ｙ軸方向補正量２５となる。

ビス締め手段１を移動する際、図２（ａ）に示すビス１０の中心軸２３の位置とビス穴７の中心位置を合わせ込みたい。しかし、ビス１０はビス溝などを有し、その形状が複雑であるため上方斜めから撮像したビス１０の画像からその中心軸２３の位置を割り出すことは困難である。そのため、ビス１０に近接したビット５の先端部１３の表面に、ビット中心軸１５に直径が垂直になるような円形状のマーク６を付け、そのマーク６の円中心位置をビス１０の中心軸２３の位置とする。これにより、マーク６を画像処理してマーク６の円中心を求めることで、ビス１０の中心軸２３の位置を推定することができる。ここでは、ビス１０の中心軸２３とビット中心軸１５が良好に一致していることが前提となる。

マーク６は、ビット中心軸１５に直径が垂直になるような円形のものであればよい。例えば、円形の線状又は破線状のもので、画像処理によりマークが明確に抽出できるものが望ましい。

マーク６は、カメラ２、３及び画像処理による認識を良くするためにビット５に対してコントラストの良い状態にすることが望ましい。そのため、ビット５からの反射光がマーク６からの反射光と比較して低輝度となる材質を使用するか、あるいはそのような表面性状にする。例えば、ビット５の先端部１３を黒で塗装し、その上に白のマーク６を塗装する。また、ビット５からの反射光がマーク６からの反射光と比較して高輝度となる材質を使用するか、あるいはそのような表面性状にしてもよい。

マーク６の中心位置は、図３（ｅ）に示すように、Ｘ軸上位置測定用のカメラ３及びＹ軸上位置測定用のカメラ２の画像１４において、マーク６の円弧を楕円近似し、その楕円の長径を求め、その中点をマーク中心１７の位置とする。上記の手順は、例えば、図３（ｃ）に示すように、予めマーク６をビット５の左右の側面が入らないように登録画像領域２０のように領域制限してパターンマッチングの登録画像として登録する。このようにビット５の登録画像領域２０を設定する理由は、領域制限しなかった場合、ビット５後方の背景画像によりマーク６の円弧の抽出が不正確になるおそれがあるからである。

ビス締め工程では、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、その登録画像によりマーク６の円弧をサーチし、そのサーチ結果領域１６から円弧の線を抽出し、それを楕円近似して楕円を作成して、楕円の長径を求め、その中点をマーク中心１７の位置とする。また、ビス穴７の中心位置は、Ｘ軸上、Ｙ軸上の測定用カメラ画像それぞれにおいて、ビス穴７のエッジ抽出を行いその楕円状のエッジを楕円近似し、上記同様にその楕円の長径を求め、その中点をビス穴中心１８の位置とする。そして、マーク中心１７の位置をビット中心軸１５の位置とする。

次いで、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向においてビス穴中心１８とビット中心軸１５との距離をＸ軸方向補正量２４とし、移動手段９を移動させる。さらに、図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向においてもビス穴中心１８とビット中心軸１５との距離をＹ軸方向補正量２５とし、移動手段９を移動させる。この時点で図３（ｆ）に示すようにビス穴中心１８とビット中心軸１５の位置がＸ軸、Ｙ軸上で一致することとなる。ここで、移動させる順番はＸ軸方向が先でもＹ軸方向が先でもどちらでもよい。

その後、ビス締め手段１を駆動してビット５を下降させることにより、ビス１０がビス穴７の中心に向け正確に挿入され、ビス締めが行われる。

１ビス締め手段
２、３カメラ
５ビット
６マーク
７ビス穴
８ワーク
９移動手段
１０ビス

Claims

ビスをビス穴にビス締めするためのビス締め手段と、
前記ビス締め手段の先端部に配置したマークと、
前記ビス締め手段の前記マークとビス穴とを撮像する２台のカメラと、
ビス穴の中心位置と前記マークの中心位置を前記２台のカメラのそれぞれの画像に基づいて算出し、ビス穴に対する前記ビス締め手段の位置補正量を算出する手段と、
前記位置補正量に基づいて前記ビス締め手段を移動させ、前記ビス締め手段に保持されたビスをビス穴に対して位置合わせするための移動手段と、を有することを特徴とするビス締め装置。
前記マークは円形の線状であることを特徴とする請求項１に記載のビス締め装置。
前記マークは円形の破線状であることを特徴とする請求項１に記載のビス締め装置。