JP2017023987A - シーラ塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シーラの塗布パターンに曲線状の部分が含まれる場合であってもシーラの状態を好適に検知する。
【解決手段】シーラ塗布装置１は、所定の方向に移動することによりシーラＳをワークＷに塗布するシーラガン８を含む塗布ロボット２と、シーラガン８からワークに塗布されたシーラを撮像する撮像装置３と、塗布ロボット２及び撮像装置３の制御を実行する制御装置４〜６とを備える。撮像装置３は、シーラＳを撮像する画像センサ１０と、この画像センサ１０をシーラガン８のまわりに回転させる駆動装置１１とを備える。制御装置４〜６は、塗布ロボット２からシーラガン８の位置データを取得するとともに、シーラガン８の移動方向後方に画像センサ１０を配置すべく、シーラガン８の位置データに基づいて駆動装置１１による画像センサ１０の回転駆動制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに塗布されるシーラの状態の良否を判定可能なシーラ塗布装置に関する。

従来、自動車の車体部品を構成するドアパネル、フードパネル等のように、インナパネルとアウタパネルとから構成されるパネル部材にあっては、インナパネルとアウタパネルとを突き合わせるとともに、アウタパネルの端部をインナパネルの端部外表面に向けて折り曲げることにより、両パネルと一体に組み付けている。

このような両パネルの接触面には、防水性を確保するためにシーラが塗布される。このシーラをワークに塗布する装置としては、シーラを吐出するシーラガンを操作するロボット、ワークに塗布されたシーラの塗布状態を検知するセンサ、シーラガンによるシーラの塗布を制御する塗布制御手段、ロボット制御手段、センサ制御手段、及び塗布開示時刻、シーラに塗布欠陥が発生した時刻等を記憶する記憶手段を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。

このシーラ塗布装置では、ロボット制御手段に予めティーチングされた情報に基づいて、ロボットのアームを所定の軌跡で移動させることにより、シーラガンのノズルから吐出されるシーラを、ワークに対して所定のパターンで塗布する（同文献の第２図（Ａ）参照）。この塗布パターンには、直線部（同図のＢ、Ｄ参照）やコーナー部（同図のＣ、Ｅ参照）が含まれる。

このシーラ塗布装置は、この塗布パターンに従ってワークに塗布されるシーラの位置及び幅をシーラガンに取り付けられたセンサにより監視し、センサが塗布欠陥を検知した場合に、記憶手段に記憶される時刻又は位置座標データから、この塗布欠陥の位置を特定し、この位置にシーラガンによってシーラの再塗布を行う。

特開平１−１５９０７５号公報

上記のような従来のシーラ塗布装置では、シーラガンに取り付けられたセンサを、このシーラガンの移動に追従させ、ワークに塗布されたシーラの状態を検知している。この構成において、上記のようにシーラの塗布パターンにコーナー部のような曲線状の部分が含まれていると、シーラガンがこの曲縁状の部分を描くように移動した際に、センサの位置がこの部分からずれてしまい、ワークに塗布されたシーラの状態を検知することが困難となる場合があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、シーラの塗布パターンに曲線状の部分が含まれる場合であっても、シーラの塗布状態を好適に検知することが可能なシーラ塗布装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、所定の方向に移動することによりシーラをワークに塗布するシーラガンを含む塗布ロボットと、前記シーラガンから前記ワークに塗布されたシーラを撮像する撮像装置と、前記塗布ロボット及び前記撮像装置の制御を実行する制御装置とを備えるシーラ塗布装置であって、前記撮像装置は、シーラを撮像する画像センサと、前記画像センサを前記シーラガンのまわりに回転させる駆動装置とを備え、前記制御装置は、前記塗布ロボットから前記シーラガンの位置データを取得するとともに、前記シーラガンの前記移動方向後方に前記画像センサを配置すべく、前記シーラガンの前記位置データに基づいて前記駆動装置による回転制御を実行することを特徴とする。

かかる構成によれば、制御装置は、塗布ロボットから取得したシーラガンの位置データに基づいて、画像センサを常にシーラガンの移動方向後方に位置するように、その回転駆動制御を実行する。これにより、ワークに塗布されたシーラの塗布パターンに曲線状の部分が含まれる場合であっても、画像センサは、ワークに塗布されたシーラを確実かつ好適に撮像することができる。

本発明によれば、シーラの塗布パターンに曲線状の部分が含まれる場合であっても、シーラの塗布状態を好適に検知することができる。

シーラ塗布装置の一実施形態を示す側面図である。 ロボット制御盤の機能ブロック図である。 画像処理装置の機能ブロック図である。 シーラガンと画像センサの動きを説明するための平面図である。 シーラ塗布装置の他の実施形態を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図４は、本発明に係るシーラ塗布装置の一実施形態を示す。

図１に示すように、シーラ塗布装置１は、ワークＷにシーラＳを塗布する塗布ロボット２と、ワークＷに塗布されるシーラＳを撮像する撮像装置３と、塗布ロボット２の制御を実行するロボット制御盤４と、撮像装置３の制御を実行する撮像制御装置５と、撮像装置３により取得される画像データを処理する画像処理装置６とを備える。

なお、本実施形態では、ロボット制御盤４、撮像制御装置５及び画像処理装置６を別個に備えるシーラ塗布装置１を例示するが、これに限定されず、これら全ての装置を一台の制御装置により構成してもよい。この場合、この制御装置は、後述するロボット制御盤４、撮像制御装置５及び画像処理装置６のすべての機能を具備し得る。

塗布ロボット２は、ロボット制御盤４に接続されている。塗布ロボット２は、図１に示すように、多関節アーム７と、シーラガン８とを備える。多関節アーム７は、その先端部でシーラガン８を支持しており、旋回・伸縮・揺動等の動作によってシーラガン８を三次元的に移動操作する。シーラガン８は、シーラＳを吐出するノズル９の他、図示しないモータ（ポンプ）その他の機器を備える。

撮像装置３は、画像センサ１０と、この画像センサ１０をシーラガン８のまわりに回転させる駆動装置１１とを備える。

画像センサ１０は、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等の各種センサ又はカメラにより構成され得る。画像センサ１０は、駆動装置１１を介してシーラガン８に支持されている。画像センサ１０は、ワークＷに塗布されるシーラＳの静止画又は動画を撮像し、その画像データを取得して保存（記録）する。また、画像センサ１０は、撮像制御装置５に接続されており、取得した画像データをこの撮像制御装置５に送信する。図１に示すように、画像センサ１０は、直下のシーラＳを撮像するように、鉛直下方に向けられている。

駆動装置１１は、画像センサ１０を駆動するアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２を移動可能に支持する支持部材１３とを備える。

アクチュエータ１２は、例えば電動モータにより構成されるが、これに限定されるものではない。図１に示すように、このアクチュエータ１２は、その回転軸１４にピニオン１５を備える。アクチュエータ１２は、その回転軸１４が下方を向くように配置されている。このアクチュエータ１２は、支持部材１３の周囲を回動又は回転するように、この支持部材１３に支持されている。また、このアクチュエータ１２は、塗布ロボット２の外部軸制御によって作動し得る。このアクチュエータ１２には、連結部材１６を介して画像センサ１０が連結されている。これにより、画像センサ１０は、アクチュエータ１２とともに支持部材１３のまわりを回転移動するように構成される。

支持部材１３は、環状（例えば円環状）に構成されるとともに、その内側にシーラガン８の中途部が挿通された状態で、このシーラガン８に支持（固定）されている。支持部材１３は、その外周面に、アクチュエータ１２のピニオン１５が噛合するギア部（歯車部）１７（図１においてクロスハッチングで示す）を有する。アクチュエータ１２の回転軸１４を回転させると、このギア部１７に係合するピニオン１５が回転し、これによって、画像センサ１０及びアクチュエータ１２が、支持部材１３の外周面に沿ってシーラガン８のまわりを回転する。

ロボット制御盤４は、塗布ロボット２、撮像制御装置５、及び画像処理装置６に接続されている。このロボット制御盤４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入力インタフェース等の各種ハードウェアを実装し得る。ロボット制御盤４は、図２に示すように、ＣＰＵにより構成される演算処理部１８と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等により構成される記憶部１９と、塗布ロボット２を制御するロボット制御部２０と、駆動装置１１を制御する駆動装置制御部２１と、通信制御部２２を備える。

演算処理部１８は、記憶部１９に記憶されているプログラム及びデータに基づいて、多関節アーム７の動作やシーラガン８の動作に係る制御に必要な各種の演算処理を実行する。例えば、演算処理部１８は、塗布ロボット２から送信されるシーラガン８の位置データに基づいて、画像センサ１０によるシーラＳの撮像のタイミングを演算する。また、演算処理部１８は、シーラガン８の位置データに基づいて、画像センサ１０の望ましい位置を演算により求める。

記憶部１９は、塗布ロボット２の多関節アーム７およびシーラガン８を駆動制御するためのプログラム、シーラＳに塗布不良が生じた場合に、これを解消すべく塗布ロボット２にシーラＳを不良個所に再塗布させるためのプログラム、ワークＷの種別やシーラガン８の位置データ（座標データ）等のデータを記憶する。

ロボット制御部２０は、演算処理部１８と協働して、塗布ロボット２の多関節アーム７の駆動及びシーラガン８によるシーラＳの吐出に関する制御を実行する。

駆動装置制御部２１は、撮像装置３における駆動装置１１のアクチュエータ１２に接続されている（図示せず）。駆動装置制御部２１は、演算処理部１８と協働し、塗布ロボット２から送信されるシーラガン８の位置データに基づいて、アクチュエータ１２による画像センサ１０の回転駆動制御を実行する。

通信制御部２２は、塗布ロボット２から送信されるシーラガン８の位置データを画像処理装置６に送信する。また、通信制御部２２は、演算処理部１８によって演算された画像センサ１０における撮像のタイミングに基づいて、画像センサ１０を駆動するためのトリガ信号を撮像制御装置５に送信する。

撮像制御装置５は、画像センサ１０及び画像処理装置６に接続されており、画像センサ１０により取得した画像データを画像処理装置６に送信する。撮像制御装置５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入力インタフェース等の各種ハードウェアを実装し得る。撮像制御装置５は、ロボット制御盤４から送信されたトリガ信号に基づいて、画像センサ１０にシーラＳを撮像させる。

画像処理装置６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入力インタフェース等の各種ハードウェアを実装し得る。図３に示すように、画像処理装置６は、ＣＰＵにより構成される演算処理部２３と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等により構成される記憶部２４と、撮像装置３の画像センサ１０によって取得された画像データに対して画像処理を実行する画像処理部２５とを備える。

演算処理部２３は、画像センサ１０から取得した画像データに含まれるシーラＳの画像から、このシーラＳの塗布幅を演算により求める。演算処理部２３は、演算したシーラＳの塗布幅を記憶部２４に記憶されている基準データ（基準値）と比較して、その良否を判定する。演算処理部２３は、シーラＳに関する良否の判定結果を記憶部２４に記憶させるとともに、画像処理装置６のモニタに表示させる。また、演算処理部２３は、シーラＳの塗布状態を不良と判定した場合に、この塗布不良を解消させるべく、塗布不良の位置（座標）に係るデータをロボット制御盤４に送信する。

記憶部２４は、画像センサ１０が取得した画像データの画像処理に係るプログラム、ワークＷに塗布されたシーラＳにおける塗布状態の良否を判定するためのプログラム、画像センサ１０により撮像された画像データ、演算処理部２３によって為された塗布状態の判定結果に係るデータ等を記憶する。また、記憶部２４は、望ましい塗布状態におけるシーラＳの基準データ（例えば塗布幅の基準値）が記憶する。

画像処理部２５は、演算処理部２３によるシーラＳの塗布状態の良否判定を精度良く実行できるように、画像センサ１０により取得された画像データの補正処理（画像処理）を実行する。

以下、上記構成のシーラ塗布装置１を使用してワークＷにシーラＳを塗布する方法について説明する。

まず、シーラ塗布装置１は、塗布ロボット２の多関節アーム７を駆動して、シーラガン８を塗布開始位置へと移動させる。塗布開始位置において、シーラガン８のノズル９は、ワークＷから離間された上方位置に配置される。このとき、画像センサ１０は、初期位置（待機位置）にて支持部材１３に支持されている。

次に、ロボット制御盤４のロボット制御部２０は、多関節アーム７を駆動し、シーラガン８を所定の軌道に沿って移動させる。また、ロボット制御部２０は、シーラガン８の移動と同時に、このシーラガン８を作動させて、ノズル９からシーラＳを吐出させる。この動作に伴い、塗布ロボット２は、ノズル９における先端部の位置データ（座標データ）を演算処理部１８に随時送信する。

演算処理部１８は、入力されたノズル９の位置データに基づいて画像センサ１０の座標を演算する。この演算処理部１８は、ノズル９の位置データに基づいて、このノズル９の進行方向を認識している。また、演算処理部１８は、画像センサ１０がノズル９の進行方向後方に常に位置するように、画像センサ１０の制御角度θを演算する。

以下、図４を参照しながら、画像センサ１０における制御角度θについて説明する。ロボット制御盤４には、塗布ロボット２における三次元座標系(ツール座標系)が設定されている。この座標系は、シーラガン８の中心軸に一致するように設定されるＺ軸と、このＺ軸に直交するとともに互いに直交するＸ軸及びＹ軸を含む。図４は、平面視におけるシーラガン８及び画像センサ１０と、シーラガン８の軌跡Ｔとを示す平面図である。画像センサ１０は、Ｚ軸（シーラガン８の中心軸）を中心として所定の半径で回転可能とされている。なお、シーラガン８の軌跡Ｔは、シーラＳを所定のパターンでワークＷに塗布するためにシーラガン８のノズル９が描くものであり、図４ではその一部として曲線状の部分を示している。

なお、画像センサ１０の回転半径、すなわち、画像センサ１０とシーラガン８との離間距離の値は、ロボット制御盤４の記憶部１９に記憶されている。また、この図４において、シーラガン８の位置は、シーラガン８の中心、すなわちノズル９の中心をこの座標系のＸＹ平面上に制御点Ｏ１として表示したものである。また、画像センサ１０の位置は、この画像センサ１０の中心を制御点Ｏ２として座標系のＸＹ平面上に表示したものである。

ロボット制御盤４の演算処理部１８は、この座標系のＸ軸と、制御点Ｏ１及び制御点Ｏ２を結ぶ直線Ｌとが為す角度を制御角度θとして定義する。演算処理部１８は、記憶部１９に予め記録されているシーラＳの塗布パターン、すなわち、シーラガン８におけるノズル９の軌跡Ｔに係るデータと、制御点Ｏ１の位置データ（座標データ）と、制御点Ｏ１と制御点Ｏ２との距離に係るデータとに基づいて、制御点Ｏ２がノズル９の軌跡Ｔを辿るように、制御角度θを算出する。

ロボット制御盤４の駆動装置制御部２１は、演算処理部１８と協働して、演算処理部１８によって演算された制御角度θとなるように、駆動装置１１を動作させる。具体的には、駆動装置制御部２１は、アクチュエータ１２を駆動してピニオン１５を回転させることにより、画像センサ１０の位置を変更させる。

一方、ロボット制御盤４の演算処理部１８は、通信制御部２２を介して、画像センサ１０による撮像のためのトリガ信号を撮像制御装置５に送信する。このトリガ信号は、画像センサ１０がシーラガン８の移動に伴って所定の距離を進行する毎に、又は所定の時間毎に、撮像制御装置５に送信される。撮像制御装置５は、このトリガ信号を受信すると、画像センサ１０を駆動して直下に塗布されたシーラＳを撮像させる。撮像された画像データは、画像センサ１０から撮像制御装置５に送信され、この撮像制御装置５を介して画像処理装置６に入力される。

画像処理装置６は、演算処理部２３及び画像処理部２５により、画像センサ１０から送信された画像データに含まれるシーラＳの幅を計測（演算）する。演算処理部２３は、計測したシーラＳの幅を記憶部２４に記憶される基準値と比較して、シーラＳの塗布状態の良否を判定する。演算処理部２３がシーラＳの塗布状態を不良であると判断した場合、画像処理装置６は、その旨をノズル９の位置データ（座標データ）と共にロボット制御盤４に送信する。ロボット制御盤４は、この不良判定情報を受信すると、演算処理部１８及びロボット制御部２０により多関節アーム７を駆動してシーラガン８を不良状態と判定された位置（座標）へと移動させる。その後、ロボット制御部２０は、シーラガン８を作動させて、ノズル９からシーラＳを吐出させ、不良個所を修正する。

以上説明した本実施形態に係るシーラ塗布装置１によれば、シーラガン８の軌跡Ｔが曲線状の部分を含む場合であっても、ロボット制御盤４（制御装置）は、シーラガン８の位置データに基づいて、画像センサ１０を常にシーラガン８の移動方向後方に位置するように制御する。これにより、シーラガン８から塗布されたシーラＳの塗布パターンに曲線状の部分が含まれる場合であっても、画像センサ１０は、ワークＷに塗布されたシーラＳを確実かつ好適に撮像することができる。

また、本実施形態に係るシーラ塗布装置１では、画像センサ１０とアクチュエータ１２とを一体に構成して、支持部材１３の外周面に沿って回転させる構成を採用する。このため、画像センサ１０及びアクチュエータ１２の塗布ロボット２への取り付け又は取り外しを容易に行うことができる。これにより、シーラ塗布装置１は、撮像装置３のメンテナンス性が向上したものとなる。

図５は、シーラ塗布装置の他の実施形態を示す。本実施形態において、シーラ塗布装置１は、図１乃至図４に示した一実施形態と同様の構成を有するが、撮像装置３の画像センサ１０による撮像の手法が異なる。

図５に示すように、画像センサ１０は、シーラガン８のノズル９とこのノズル９から吐出されるシーラＳとの両方を撮像できるように、このノズル９に向けられている。本実施形態に係るシーラ塗布装置１は、撮像された画像データにおいて、ノズル９が常に同じ位置に写るように、ロボット制御盤４、撮像制御装置５及び画像処理装置６によって、塗布ロボット２及び撮像装置３を制御する。

すなわち、塗布ロボット２及びロボット制御盤４によってシーラガン８の位置データを取得するとともに、ロボット制御盤４の駆動装置制御部２１によって撮像装置３の駆動装置１１を駆動し、ノズル９が画像データにおいて常に同じ位置に写るように、画像センサ１０の回転駆動制御を実行する。これにより、画像センサ１０は、常にシーラガン８の進行方向後方に位置し、シーラＳの塗布パターンに曲線部分が含まれる場合であっても、ワークＷに塗布されたシーラＳを確実かつ好適に撮像することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態では、画像センサ１０を回転させる駆動装置１１を備えたシーラ塗布装置１を例示したが、これに限定されない。例えば、画像センサ１０をシーラガン８に固定するとともに、多関節アーム７によってシーラガン８をＺ軸まわりに回転（自転）させることで、画像センサ１０が所定の制御角度θとなるように、この画像センサ１０の位置を変更してもよい。

上記の実施形態では、ロボット制御盤４によって撮像装置３の駆動装置１１を制御していたが、これに限定されない。駆動装置１１は、画像処理装置６によって制御されてもよく、駆動装置１１のアクチュエータ１２にマイクロコンピュータを搭載して画像センサ１０の回転駆動制御を実行してもよい。

１ シーラ塗布装置
２ 塗布ロボット
３ 撮像装置
４ ロボット制御盤（制御装置）
５ 撮像制御装置（制御装置）
６ 画像処理装置（制御装置）
８ シーラガン
１０ 画像センサ
１１ 駆動装置
Ｓ シーラ
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 所定の方向に移動することによりシーラをワークに塗布するシーラガンを含む塗布ロボットと、前記シーラガンから前記ワークに塗布された前記シーラを撮像する撮像装置と、前記塗布ロボット及び前記撮像装置の制御を実行する制御装置とを備えるシーラ塗布装置であって、
   前記撮像装置は、前記シーラを撮像する画像センサと、前記画像センサを前記シーラガンのまわりに回転させる駆動装置とを備え、
   前記制御装置は、前記塗布ロボットから前記シーラガンの位置データを取得するとともに、前記シーラガンの前記移動方向後方に前記画像センサを配置すべく、前記シーラガンの前記位置データに基づいて前記駆動装置による前記画像センサの回転駆動制御を実行することを特徴とするシーラ塗布装置。

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