JP2017024134A - ワークを位置決めするためのワーク位置決め装置 - Google Patents

ワークを位置決めするためのワーク位置決め装置 Download PDF

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Abstract

【課題】従来、ワークを高精度に移動させるための移動機構や、移動中にワークの位置がずれてしまうのを防止するための治具またはクランプ機構が必要となっていたので、ワーク位置決め装置がより複雑となり、製造コストが増大してしまう。
【解決手段】ワーク位置決め装置10は、ワークが載置される可動台と、可動台を移動させる駆動機構16,18,20と、可動台に載置されたワークの現在位置を繰り返し検出する視覚センサ22と、視覚センサ22によって現在位置が検出される毎に現在位置と目標位置との差を算出する差算出部64と、差が許容範囲内であるか否かを判定する差判定部66と、差が許容範囲内であると判定されたときに、可動台の移動を停止するように駆動機構16,18,20を制御する駆動制御部70とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、ワークを予め定められた目標位置へ位置決めするためのワーク位置決め装置に関する。
視覚センサによって検出されたワークの位置と、予め定められたワークの目標位置との差を算出し、該差に基づいて、ワークを移動させるべき移動量を算出することによって、ワークを目標位置へ位置決めする装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2011−110628号公報
従来技術によれば、ワークを高精度に移動させるための移動機構や、移動中にワークの位置がずれてしまうのを防止するための治具またはクランプ機構が必要となっていた。したがって、設備がより複雑となり、製造コストが増大してしまう。
本発明の一態様において、ワークを予め定められた目標位置へ位置決めするためのワーク位置決め装置は、ワークが載置される可動台と、可動台を移動させる駆動機構と、可動台に載置されたワークを繰り返し撮像し、該ワークの現在位置を繰り返し検出する視覚センサと備える。
また、ワーク位置決め装置は、視覚センサによって現在位置が検出される毎に、検出された現在位置と目標位置との差を算出する差算出部と、差算出部によって差が算出される毎に、算出された該差が許容範囲内であるか否かを判定する差判定部と、差判定部によって差が許容範囲内であると判定されたときに、可動台の移動を停止するように駆動機構を制御する駆動制御部とを備える。
駆動機構は、可動台を、予め定められた複数の方向へ移動することができてもよい。ワーク位置決め装置は、差判定部によって差が許容範囲外であると判定された場合に、該差を小さくする可動台の移動方向を、複数の方向の中で決定する方向決定部をさらに備えてもよい。
駆動制御部は、差判定部によって差が許容範囲外であると判定された場合に、方向決定部が決定した移動方向へ可動台を移動させるように、駆動機構を制御してもよい。
方向決定部によって決定された移動方向が、該移動方向の決定時に可動台が移動している方向と反対の方向であった場合に、駆動制御部は、該移動方向の決定時における可動台の移動速度よりも低い速度で、可動台を決定された該移動方向へ移動させてもよい。
視覚センサは、駆動制御部が可動台の移動を停止させた後にワークの現在位置をさらに検出してもよい。差算出部は、可動台の移動停止後に視覚センサによって検出された現在位置と目標位置との差を算出してもよい。差判定部は、可動台の移動停止後に差算出部によって算出された差が許容範囲内であるか否かを判定してもよい。
方向決定部は、可動台の移動停止後に差判定部によって差が許容範囲外であると判定された場合に、該差を小さくする可動台の移動方向を、複数の方向の中で再度決定してもよい。駆動制御部は、可動台の移動停止後に方向決定部が決定した移動方向へ可動台を移動させるように、駆動機構を制御してもよい。
ワーク位置決め装置は、可動台を第1の軸に沿って移動させる第1の駆動機構と、可動台を第1の軸と交差する第2の軸に沿って移動させる第2の駆動機構とを備えてもよい。
差算出部は、第1の軸の方向における、現在位置と目標位置との間の第1の差と、第2の軸の方向における、現在位置と目標位置との間の第2の差とをそれぞれ算出してもよい。差判定部は、第1の差が第1の許容範囲内であるか否かを判定し、且つ、第2の差が第2の許容範囲内であるか否かを判定してもよい。
駆動制御部は、差判定部によって第1の差が第1の許容範囲内であると判定されたときに、可動台の第1の軸の方向への移動を停止するように、第1の駆動機構を制御してもよい。
駆動制御部は、差判定部によって第2の差が第2の許容範囲内であると判定されたときに、可動台の第2の軸の方向への移動を停止するように、第2の駆動機構を制御してもよい。
本発明の一実施形態に係るワーク位置決め装置の図である。 図1に示すワーク位置決め装置のブロック図である。 図1に示すワーク位置決め装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。 図3中のステップS2、S3、およびS4の動作フローの一例を示すフローチャートである。 ロボット等によって可動台の上に載置されたワークと、ワークの目的位置との間の位置関係を示す図である。 図4に示すステップS2、S3、S4の代替例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係るワーク位置決め装置10について説明する。なお、以下の説明においては、図中の直交座標系によって示されているx軸方向、y軸方向、およびz軸方向を基準とする。
ワーク位置決め装置10は、制御部12、可動台14、第1の駆動機構16、第2の駆動機構18、第3の駆動機構20、および視覚センサ22を備える。制御部12は、CPUおよび記憶部等を有し、ワーク位置決め装置10の各要素を、直接的または間接的に制御する。
第1の駆動機構16は、サーボモータ24および移動機構26を有する。サーボモータ24は、出力シャフト(図示せず)を有し、制御部12からの指令に応じて、該出力シャフトを回転駆動する。
移動機構26は、一対のレール28および30、該レール28および30の上を摺動可能に設けられた可動部材32、該可動部材32に固定された台座部34、減速機および運動変換機構(ともに図示せず)を有する。
レール28および30は、x軸方向に互いに離隔するように配置され、y軸方向へ延在している。可動部材32は、レール28および30によって案内されて、該レール28および30に沿って、y軸方向へ移動可能である。
サーボモータ24の出力シャフトは、減速機および運動変換機構を介して、可動部材32に機械的に連結されている。運動変換機構は、例えばボール螺子機構から構成され、サーボモータ24の出力シャフトの回転運動を、y軸方向の往復運動へと変換する。こうして、サーボモータ24が回転駆動されるにつれて、台座部34がy軸方向へ往復動される。
第2の駆動機構18は、サーボモータ36および移動機構38を有する。サーボモータ36は、出力シャフト(図示せず)を有し、制御部12からの指令に応じて、該出力シャフトを回転駆動する。
移動機構38は、一対のレール40および42、該レール40および42の上を摺動可能に設けられた可動部材44、該可動部材44に固定された台座部46、減速機および運動変換機構(ともに図示せず)を有する。
レール40および42は、第1の駆動機構16の台座部34の上に固定されており、該台座部34と一体的に移動する。レール40および42は、y軸方向に互いに離隔するように配置され、x軸方向へ延在している。
可動部材44は、レール40および42によって案内されて、該レール40および42に沿って、x軸方向へ移動可能である。サーボモータ36の出力シャフトは、減速機および運動変換機構を介して、可動部材44に機械的に連結されている。
該運動変換機構は、例えばボール螺子機構から構成され、サーボモータ36の出力シャフトの回転運動を、x軸方向の往復運動へと変換する。こうして、台座部46は、サーボモータ36が回転駆動されるにつれて、レール40および42に対して、x軸方向へ往復動される。
第3の駆動機構20は、サーボモータ48および移動機構50を有する。サーボモータ48は、出力シャフト(図示せず)を有し、制御部12からの指令に応じて、該出力シャフトを回転駆動する。
移動機構50は、ターンテーブル52、シャフト54および減速機(図示せず)を有する。ターンテーブル52は、軸線Oの周りに回転可能となるように、第2の駆動機構18の台座部46の上に設置されている。なお、本実施形態においては、軸線Oは、z軸と平行である。
サーボモータ48の出力シャフトは、減速機およびシャフト54を介して、ターンテーブル52に機械的に連結されている。ターンテーブル52は、サーボモータ48によって、軸線Oの周りに回転駆動される。
可動台14は、ターンテーブル52の上に固定されている。ワークWは、例えばロボットによって、可動台14の上に載置される。可動台14は、制御部12の指令の下、第1の駆動機構16によってy軸方向に移動され、第2の駆動機構18によってx軸方向に移動され、第3の駆動機構20によって軸線O周りに回転される。
視覚センサ22は、制御部12からの指令に応じて、可動台14の上に載置されたワークWを撮像し、該ワークWの位置を検出する。具体的には、視覚センサ22は、可動台14からz軸プラス方向に離隔した位置に配置され、可動台14の全体を撮像可能な撮像部を有する。
視覚センサ22は、撮像部によって撮像されたワークWの画像データから、例えばx−y平面におけるx座標、y座標のような、ワークWの現在位置を表すデータを取得する。視覚センサ22は、検出したワークWの現在位置を表すデータを、制御部12へ送信する。なお、ワークWの現在位置を表すデータの詳細については、後述する。
次に、図1〜図4を参照して、ワーク位置決め装置10の動作について説明する。図3に示すフローチャートは、制御部12が、使用者、上位コントローラ、またはロボットプログラム等からワーク位置決め指令を受け付けたときに、開始する。なお、ワーク位置決め指令は、例えば、ロボット等によってワークWが可動台14上に載置されたときに、制御部12へ発信される。
ステップS1において、制御部12は、視覚センサ22へ指令を送り、可動台14上に載置されたワークWの現在位置の検出を開始する。視覚センサ22は、制御部12からの指令を受信した後、予め定められた周期T(例えば1秒)で、ワークWを撮像する。
図5に、視覚センサ22によって撮像された画像データの例を示す。図5に示す画像が撮像された時点におけるワークWの現在位置は、ターンテーブル52の中心軸線Oに対して、x軸マイナス方向、且つy軸プラス方向に離隔した位置である。
一例として、視覚センサ22は、図5に示す画像データを画像解析し、ワークWの現在位置を表すデータとして、ワークWの中心座標P(x,y)と、ワークWに対して設定された基準線56のx軸に対する傾斜角度φとを算出する。
なお、基準線56は、ワークWのx−y平面内での傾きを表す仮想線であって、使用者によって予め設定される。本実施形態においては、基準線56は、ワークWの外面58、60と平行であり、且つワークWの中心座標Pを通過する直線として、設定されている。
一方、図5中の点線Wは、ワークWを配置させるべき目標位置Wを示している。ワークWの目標位置Wは、使用者によって予め定められ、制御部12の記憶部に記憶される。
具体的には、記憶部は、目標位置Wを表すデータとして、目標位置Wの中心座標P(x、y)と、上述の基準線56に対応する目標位置Wの基準線62の、x軸に対する傾斜角度φを予め記憶する。なお、図5に示す例においては、目標位置Wの基準線62は、x軸と平行となっている。したがって、傾斜角度φは、ゼロである。
このステップS1において、視覚センサ22は、周期Tで繰り返し撮像される画像を画像解析し、中心座標P(x,y)および基準線56のx軸に対する傾斜角度φを順次算出し、撮像時点におけるワークWの現在位置を表すデータとして、制御部12へ順次送信する。
ステップS1の後、制御部12は、ステップS2のx軸方向動作スキーム、ステップS3のy軸方向動作スキーム、およびステップS4のθ方向動作スキームを、並行して実行する。以下、図4を参照して、ステップS2の動作フローについて説明する。
ステップS2が開始した後、ステップS11において、制御部12は、ワークWの現在位置とワークWの目標位置Wとの間のx軸方向の差を算出する。具体的には、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n回目(nは正の整数)に受信したワークWの中心座標P(x,y)のx座標:xと、目標位置Wの中心座標P(x,y)のx座標:xとの差δx=x−xを算出する。
このように、本実施形態においては、制御部12は、視覚センサ22によってワークWの現在位置が検出される毎に現在位置と目標位置Wとの差を算出する差算出部64(図2)としての機能を有する。
ステップS12において、制御部12は、ステップS11にて算出された差δxが予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。具体的には、記憶部は、差δxに対して予め設定された第1の許容範囲[β,β]を記憶する。
制御部12は、差δxと第1の許容範囲[β,β]とを照らし合わせて、β≦δx≦βとなっているか否かを判定する。制御部12は、β≦δx≦βとなっている(すなわちYES)と判定した場合、ステップS13へ進む。
一方、制御部12は、δx<βまたはβ<δxとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS14へ進む。このように、本実施形態においては、制御部12は、差δxが算出される毎に該差δxが許容範囲内であるか否かを判定する差判定部66(図2)としての機能を有する。
ステップS12にてNOと判断された場合、ステップS14において、制御部12は、差δxを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定する。例えば、図5に示す例の場合、目標位置Wは、ワークWの現在位置よりもx軸プラス方向に位置しているので、ステップS11にて算出された差δx=x−xは、正の値となる。
この場合、制御部12は、第2の駆動機構18による可動台14の移動方向を、「x軸プラス方向」に決定する。一方、差δxが負の値であった場合、制御部12は、第2の駆動機構18による可動台14の移動方向を、「x軸マイナス方向」に決定する。
このように、本実施形態においては、制御部12は、「x軸プラス方向」および「x軸マイナス方向」の中で、差δxを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定する方向決定部68(図2)としての機能を有する。
ステップS15において、制御部12は、ステップS14にて決定された移動方向が、ステップS14の開始時に現に可動台14が移動していた方向から反転しているか否かを判定する。
後述するように、制御部12は、ワークWを目的位置Wへ接近させるべく、第2の駆動機構18によって可動台14をx軸に沿って移動させる。ここで、仮に、ステップS14の開始時に可動台14が第2の駆動機構18によってx軸プラス方向へ移動されており、且つ、このステップS14にて、可動台14の移動方向が「x軸マイナス方向」に決定されたとする。
この場合、制御部12は、このステップS15において、ステップS14にて決定された移動方向が、ステップS14の開始時に現に可動台14が移動していた方向から反転された(すなわちYES)と判定し、ステップS16へ進む。
一方、制御部12は、ステップS14にて決定された移動方向が、ステップS14の開始時に現に可動台14が移動していた方向と同じある(すなわちNO)と判定した場合、ステップS17へ進む。
ステップS16において、制御部12は、可動台14の移動速度を、ステップS14の開始時に適用されていた第1の移動速度Vx1よりも低い第2の移動速度Vx2に設定する。
ここで、図3に示すフローの開始時においては、制御部12が、第2の駆動機構18によって可動台14を移動させるために、第2の駆動機構18のサーボモータ36に送信する回転速度指令は、第1の移動速度Vx1に対応する第1の回転速度指令に設定されている。
したがって、制御部12は、通常、第2の駆動機構18によって可動台14を移動させるとき、第2の駆動機構18のサーボモータ36に第1の回転速度指令を送信し、これにより、可動台14をx軸方向へ第1の移動速度Vx1で移動させる。
一方、ステップS15にてYESと判定された場合、制御部12は、このステップS16において、第2の駆動機構18のサーボモータ36に送信する回転速度指令の設定を、第1の回転速度指令から、第2の移動速度Vx2に対応する第2の回転速度指令に変更する。
そして、制御部12は、後述のステップS17において、第2の回転速度指令を、第2の駆動機構18のサーボモータ36に送信し、これにより、可動台14をx軸方向へ、第1の速度Vx1よりも低い第2の速度Vx2で移動させることができる。
このように、本実施形態においては、制御部12は、ステップS15にてYESと判断した場合、可動台14の移動速度が減速するように、該移動速度の設定を変更する。
ステップS17において、制御部12は、第2の駆動機構18を制御して、可動台14を、ステップS14、または後述するステップS20にて決定された移動方向へ、移動させる。
具体的には、制御部12は、第2の駆動機構18のサーボモータ36に、現時点で設定されている第1または第2の回転速度指令を送信し、第2の駆動機構18によって、可動台14をx軸方向へ移動させる。このように、本実施形態においては、制御部12は、第2の駆動機構18を制御する駆動制御部70として機能する。
ステップS17を実行した後、制御部12は、ステップS11へ戻る。そして、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n+1回目に受信したワークWの中心座標Pn+1(xn+1,yn+1)のx座標:xn+1と、目標位置の中心座標Pのx座標:xとの差δxn+1=x−xn+1を、再度算出する。次いで、制御部12は、ステップS12にて差δxn+1が第1の許容範囲[β,β]内であるか否かを再度判定する。
こうして、制御部12は、ステップS12にてYESと判定されるまで、ステップS1にて視覚センサ22によってワークWの現在位置が検出される毎に、S11、S12、S14〜S17を実行する。
一方、ステップS12にてYESと判定された場合、ステップS13において、制御部12は、駆動制御部70として機能し、第2の駆動機構18を制御して可動台14の移動を停止させる。
具体的には、制御部12は、第2の駆動機構18のサーボモータ36に指令を送り、サーボモータ36の回転を停止させる。これにより、可動台14のx軸方向の移動が停止される。
ステップS18において、制御部12は、上述のステップS11と同様に、目標位置の中心座標Pのx座標と、視覚センサ22から受信した現在位置の中心座標Pのx座標との差を算出する。
具体的には、制御部12は、視覚センサ22がステップS13の終了後にさらに検出したワークWの中心座標P(x,y)を、該視覚センサ22から取得する。そして、制御部12は、該中心座標P(x,y)のx座標:xと、目標位置の中心座標Pのx座標:xとの差δx=x−xを算出する。
ステップS19において、制御部12は、ステップS18にて算出された差δxが、β≦δx≦βとなっているか否かを判定する。制御部12は、β≦δx≦βとなっている(すなわちYES)と判定した場合、図4に示すステップS2を終了する。一方、制御部12は、δx<βまたはβ<δxとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS20へ進む。
ステップS20において、制御部12は、上述のステップS14と同様に、ステップS18にて算出された差δxを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定し、ステップS16へ進む。そして、制御部12は、ステップS12およびS19においてYESと判定するまで、ステップS11〜S20をループする。
制御部12は、ステップS2と並行して、ステップS3を実行する。本実施形態においては、ステップS3は、ステップS2と同様の動作フローである。以下、図4を参照して、ステップS3の動作フローについて説明する。
ステップS3が開始した後、ステップS31において、制御部12は、差算出部64として機能し、ワークWの現在位置とワークWの目標位置Wとの間のy軸方向の差を算出する。
具体的には、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n回目に受信したワークWの中心座標P(x,y)のy座標:yと、目標位置の中心座標P(x,y)のy座標:yとの差δy=y−yを算出する。
ステップS32において、制御部12は、差判定部66として機能して、ステップS31にて算出された差δyが予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。具体的には、制御部12は、予め記憶された第2の許容範囲[γ,γ]と差δyとを照らし合わせて、γ≦δy≦γとなっているか否かを判定する。
制御部12は、γ≦δy≦γとなっている(すなわちYES)と判定した場合、ステップS33へ進む。一方、制御部12は、δy<γまたはγ<δyとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS34へ進む。
ステップS32にてNOと判断された場合、ステップS34において、制御部12は、方向決定部68として機能して、差δyを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定する。
例えば、図5に示す例の場合、目標位置Wは、ワークWの現在位置よりもy軸プラス方向に位置しているので、ステップS31にて算出された差δy=y−yは、正の値となる。
この場合、制御部12は、第1の駆動機構16による可動台14の移動方向を、「y軸プラス方向」に決定する。一方、差δyが負の値であった場合、制御部12は、第1の駆動機構16による可動台14の移動方向を、「y軸マイナス方向」に決定する。
ステップS35において、制御部12は、ステップS34にて決定された移動方向が、ステップS34の開始時に現に可動台14が移動していた方向から反転しているか否かを判定する。
仮に、ステップS34の開始時に可動台14が第1の駆動機構16によってy軸プラス方向へ移動されており、且つ、このステップS34にて、可動台14の移動方向が「y軸マイナス方向」に決定されたとする。
この場合、制御部12は、このステップS35において、ステップS34にて決定された移動方向が、ステップS34の開始時に現に可動台14が移動していた方向から反転された(すなわちYES)と判定し、ステップS36へ進む。
一方、制御部12は、ステップS34にて決定された移動方向が、ステップS34の開始時に現に可動台14が移動していた方向と同じある(すなわちNO)と判定した場合、ステップS37へ進む。
ステップS36において、制御部12は、可動台14の移動速度を、ステップS34の開始時に適用されていた第1の移動速度Vy1よりも低い第2の移動速度Vy2に設定する。
ここで、図3に示すフローの開始時においては、制御部12が第1の駆動機構16のサーボモータ24に送信する回転速度指令は、第1の移動速度Vy1に対応する第1の回転速度指令に設定されている。
したがって、制御部12は、通常、第1の駆動機構16によって可動台14を移動させるとき、第1の駆動機構16のサーボモータ24に第1の回転速度指令を送信し、これにより、可動台14をy軸方向へ第1の移動速度Vy1で移動させる。
一方、ステップS35にてYESと判定された場合、制御部12は、このステップS36において、第1の駆動機構16のサーボモータ24に送信する回転速度指令の設定を、第1の回転速度指令から、第2の移動速度Vy2に対応する第2の回転速度指令に変更する。
そして、制御部12は、後述のステップS37において、第2の回転速度指令を第1の駆動機構16のサーボモータ24に送信し、これにより、可動台14をy軸方向へ、第1の移動速度Vy1よりも低い第2の移動速度Vy2で移動させることができる。
ステップS37において、制御部12は、駆動制御部70として機能し、第1の駆動機構16を制御して、可動台14を、ステップS34、または後述するステップS40にて決定された移動方向へ、移動させる。
具体的には、制御部12は、第1の駆動機構16のサーボモータ24に、現時点で設定されている第1または第2の回転速度指令を送信し、第1の駆動機構16によって、可動台14をy軸方向へ移動させる。
ステップS37を実行した後、制御部12は、ステップS11へ戻る。そして、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n+1回目に受信したワークWの中心座標Pn+1(xn+1,yn+1)のy座標:yn+1と、目標位置の中心座標Pのy座標:yとの差δyn+1=y−yn+1を、再度算出する。そして、制御部12は、ステップS32にて差δyn+1が第1の許容範囲内であるか否かを再度判定する。
このように、制御部12は、ステップS32にてYESと判定されるまで、ステップS1にて視覚センサ22によってワークWの現在位置が検出される毎に、S31、S32、S34〜S37を実行する。
一方、ステップS32にてYESと判定された場合、ステップS33において、制御部12は、駆動制御部70として機能し、第1の駆動機構16を制御して、可動台14の移動を停止させる。
具体的には、制御部12は、第1の駆動機構16のサーボモータ24に指令を送り、サーボモータ24の回転を停止させる。これにより、可動台14のy軸方向の移動が停止される。
ステップS38において、制御部12は、上述のステップS31と同様に、目標位置の中心座標Pのy座標と、視覚センサ22から受信した現在位置の中心座標Pのy座標との差を算出する。
具体的には、制御部12は、視覚センサ22がステップS33の終了後にさらに検出したワークWの中心座標P(x,y)を、該視覚センサ22から取得する。そして、制御部12は、該中心座標P(x,y)のy座標:yと、目標位置の中心座標Pのy座標:yとの差δy=x−xを算出する。
ステップS39において、制御部12は、ステップS38にて算出された差δyが、γ≦δy≦γとなっているか否かを判定する。制御部12は、γ≦δy≦γとなっている(すなわちYES)と判定した場合、図4に示すステップS3を終了する。一方、制御部12は、δy<γまたはγ<δyとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS40へ進む。
ステップS40において、制御部12は、上述のステップS34と同様に、ステップS38にて算出された差δyを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定し、ステップS36へ進む。そして、制御部12は、ステップS32およびS39においてYESと判断するまで、ステップS31〜S40をループする。
制御部12は、ステップS2およびS3と平行して、ステップS4を実行する。本実施形態においては、ステップS4は、ステップS2およびS3と同様の動作フローである。以下、図4を参照して、ステップS4の動作フローについて説明する。
ステップS4が開始した後、ステップS51において、制御部12は、差算出部64として機能して、ワークWの現在位置とワークWの目標位置Wとの間のθ方向の差を算出する。ここで、θ方向とは、図5中の矢印θで示す方向、すなわち、軸線Oの周りを図5の紙面表側から見て反時計回りに回転する方向である。
このステップS51にて、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n回目に受信した、ワークWの基準線56のx軸に対する傾斜角度φと、目標位置Wの基準線62のx軸に対する傾斜角度φとの差δφ=φ−φを算出する。なお、図5に示す例においては、φ=0であるので、δφ=φとなる。
ステップS52において、制御部12は、差判定部66として機能して、ステップS51にて算出された差δφが予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。具体的には、制御部12は、予め記憶された第3の許容範囲[ε,ε](例えば、[−1°,1°])を記憶部から読み出し、ε≦δφ(=φ)≦εとなっているか否かを判定する。
制御部12は、ε≦δφ≦εとなっている(すなわちYES)と判定した場合、ステップS53へ進む。一方、制御部12は、δφ<εまたはε<δφとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS54へ進む。
ステップS52にてNOと判断された場合、ステップS54において、制御部12は、方向決定部68として機能して、差δφを小さくすることができる可動台14の移動方向を決定する。
例えば、図5に示す例の場合、ワークWに対して設定された基準線56は、x軸に対して、図5の紙面表側から見て時計回り方向へ角度φだけ回転した位置となる。この場合、制御部12は、第3の駆動機構20による可動台14の回転方向を、「θ方向」に決定する。
ステップS55において、制御部12は、ステップS54にて決定された回転方向が、ステップS54の開始時に現に可動台14が回転していた方向から反転しているか否かを判定する。
制御部12は、ステップS54にて決定された回転方向が、ステップS54の開始時の回転方向から反転された(すなわちYES)と判定した場合、ステップS56へ進む。一方、制御部12は、ステップS54にて決定された回転方向が、ステップS54の開始時の回転方向と同じある(すなわちNO)と判定した場合、ステップS57へ進む。
ステップS56において、制御部12は、可動台14の回転速度を、ステップS54の開始時に適用されていた第1の回転速度Rよりも低い第2の回転速度Rに設定する。
ここで、図3に示すフローの開始時においては、制御部12が第3の駆動機構20のサーボモータ48に送信する回転速度指令は、第1の回転速度Rに対応する第1の回転速度指令に設定されている。
したがって、制御部12は、通常、第3の駆動機構20によって可動台14を回転させるとき、サーボモータ48に第1の回転速度指令を送信し、これにより、可動台14を軸線O周りに第1の回転速度Rで回転させる。
一方、ステップS55にてYESと判定された場合、制御部12は、このステップS56において、第3の駆動機構20のサーボモータ48に送信する回転速度指令の設定を、第1の回転速度指令から、第2の回転速度Rに対応する第2の回転速度指令に変更する。
そして、制御部12は、後述のステップS57において、第2の回転速度指令を、第3の駆動機構20のサーボモータ48に送信し、これにより、可動台14を軸線O周りに、第1の回転速度Rよりも低い第2の回転速度Rで回転させることができる。
ステップS57において、制御部12は、駆動制御部70として機能し、第3の駆動機構20を制御して、可動台14を、ステップS54、または後述するステップS60にて決定された回転方向へ、回転させる。
具体的には、制御部12は、第3の駆動機構20のサーボモータ48に、現時点で設定されている第1または第2の回転速度指令を送信し、第3の駆動機構20によって、可動台14を軸線Oの周りに回転させる。
ステップS57を実行した後、制御部12は、ステップS51に戻る。そして、制御部12は、ステップS1にて視覚センサ22から第n+1回目に受信したワークWの基準線56の傾斜角度φn+1と、目標位置Wの基準線62の傾斜角度φとの差δφn+1を、再度算出する。そして、制御部12は、ステップS52にて差δφn+1が第1の許容範囲内であるか否かを再度判定する。
このように、制御部12は、ステップS52にてYESと判定されるまで、ステップS1にて視覚センサ22によってワークWの現在位置が検出される毎に、S51、S52、S54〜S57を実行する。
一方、ステップS52にてYESと判定された場合、ステップS53において、制御部12は、駆動制御部70として機能し、第3の駆動機構20を制御して、可動台14の回転を停止する。具体的には、制御部12は、第3の駆動機構20のサーボモータ48に指令を送り、サーボモータ48の回転を停止する。これにより、可動台14の軸線O周りの回転移動が停止される。
ステップS58において、制御部12は、上述のステップS51と同様に、ワークWの現在位置とワークWの目標位置Wとの間のθ方向の差を算出する。
具体的には、制御部12は、視覚センサ22がステップS53の終了後にさらに検出したワークWの基準線56の傾斜角度φを、該視覚センサ22から取得する。そして、制御部12は、該傾斜角度φと、目標位置Wの基準線62の傾斜角度φとの差δφ=φ−φを算出する。
ステップS59において、制御部12は、ステップS58にて算出された差δφが、ε≦δφ≦εとなっているか否かを判定する。制御部12は、ε≦δφ≦εとなっている(すなわちYES)と判定した場合、図4に示すステップS4を終了する。一方、制御部12は、δφ<εまたはε<δφとなっている(すなわちNO)と判定した場合、ステップS60へ進む。
ステップS60において、制御部12は、上述のステップS54と同様に、ステップS58にて算出された差δφを小さくすることができる可動台14の回転方向を決定し、ステップS56へ進む。そして、制御部12は、ステップS52およびS59においてYESと判定するまで、ステップS51〜S60をループする。
本実施形態においては、ワークWを目的位置Wへ位置決めするべく可動台14を移動させているときに、視覚センサ22によってワークWの現在位置を繰り返し検出し、ワークWの現在位置と現在位置との差を、常時監視している。
そして、該差が許容範囲内に収まるまで、可動台14の移動方向の決定(ステップS14、S34、S54)と、可動台14の移動動作(ステップS17、S37、S57)を継続して実行する。
この構成によれば、仮に、第1の駆動機構16、第2の駆動機構18、および第3の駆動機構20による可動台14の移動の精度に多少の誤差があったとしても、ワークWの現在位置と現在位置との差を常時監視して、該差を小さくするように可動台14の移動を補正できる。したがって、ワークWを目的位置Wへ確実に位置決めすることができる。
このため、第1の駆動機構16、第2の駆動機構18、および第3の駆動機構20による可動台14の移動量を正確に校正しなくても、ワークWを目的位置Wへ位置決めできる。これにより、ワーク位置決め装置10のメンテナンスに係る労力を削減できる。
また、本実施形態によれば、仮に、可動台14の移動中に可動台14に対するワークWの位置がずれたとしても、ワークWを目的位置Wへ確実に位置決めすることができる。したがって、ワークWのずれを防止するための治具またはクランプ機構が不要となり、これにより、ワーク位置決め装置10を、より低いコストで作製することができる。
また、本実施形態においては、制御部12は、ステップS12、S32、S52においてNOと判定した場合、駆動機構16、18、20によって可動台14を移動させるべき移動量(すなわち、サーボモータ24、36、48の回転数)を算出するのではなく、単に、可動台14の移動方向を決定している(ステップS14、S34、S54)。
この構成によれば、制御部12による演算量を削減できる。このため、視覚センサ22によって比較的短い周期TでワークWの現在位置を監視したとしても、図4に示すステップS11、S12、S14〜S17と、S31,S32,S34〜S37と、S51,S52,S54〜S57とを、周期Tで円滑にループさせることができる。
また、本実施形態によれば、ステップS14、S34、S54にて決定した可動台14の移動方向が、その時点での可動台14の移動方向から反転していた場合、可動台14の移動速度を減速している(ステップS16,S36,S56)。
このような移動方向の反転は、ワークWを目的位置Wへ向かって移動させた結果、ワークWが目的位置Wを通り過ぎてしまったときに起こり得るものと考えられる。このような場合に可動台14の移動速度を減速することによって、目的位置Wを通り過ぎたワークWを、再度、目的位置Wに位置決めする動作を容易とすることができる。
また、本実施形態においては、視覚センサ22は、ステップS13、S33、S53の実行後にワークWの現在位置をさらに取得する。そして、制御部12は、ステップS13、S33、S53の実行後に、ワークWの現在位置とワークWの目標位置Wとの差をさらに算出する(ステップS18、S38、S58)。
そして、制御部12は、該差が許容範囲外であった場合に、可動台14の移動速度を減速して(ステップS16、S36、S56)、再度、ワークWの位置決め動作を実行する。
この構成によれば、仮に、ステップS12、S32、S52にてYESと判断してから、ステップS13、S33、S53にて可動台14を停止するまでに、可動台14が移動されてワークWが目的位置Wから離れてしまったとしても、ワークWを目的位置Wに確実に位置決めできる。
また、この構成によれば、図3のフローの開始時に可動台14の移動速度を比較的に高速に設定したとしても、ワークWを目的位置Wに確実に位置決めできる。したがって、図3の動作フローのサイクルタイムを削減することができる。
次に、図6を参照して、図4に示すステップS2、S3、およびS4の動作フローの代替例について説明する。図5に示すステップS2’、S3’、およびS4’においては、制御部12は、ステップS15、S35、S55にてNOと判断された後に、ステップS21、S41、S61を実行している。
以下、ステップS2’を構成するステップS21の動作について説明する。ステップS21において、制御部12は、ステップS11にて算出された差δxが、第1の許容範囲[β,β]に近い値であるか否かを判断する。
具体的には、制御部12は、差δxと、第1の許容範囲の閾値βとの差δ1=|δx−β|を算出する。また、制御部12は、差δxと、第1の許容範囲の閾値βとの差δ2=|δx−β|を算出する。そして、制御部12は、差δ1および差δ2のいずれか一方が、予め記憶部に記憶された閾値よりも小さいか否かを判定する。
制御部12は、差δ1および差δ2のいずれか一方が閾値よりも小さかった場合、差δxが第1の許容範囲[β,β]に近い値である(すなわちYES)と判定し、ステップS16へ進む。
一方、制御部12は、差δ1および差δ2のいずれか一方が閾値以上であった場合、差δxが第1の許容範囲[β,β]から乖離している(すなわちNO)と判定し、ステップS17へ進む。なお、ステップS41およびS61も、ステップS21と同様であるので、詳細な説明を省略する。
図6に示す動作フローによれば、ワークWの現在位置がワークWの目標位置Wに近づいた場合に、可動台14の移動速度を低速に設定することができる。これにより、ワークWを目標位置Wに、より容易に位置決めできる。
なお、図4および図6に示すフローから、ステップS18、S38、S58と、ステップS19、S39、S59と、ステップS20、S40、S60とを省略してもよい。この場合、制御部12は、ステップS13、S33、S53を実行した後、図4および図6に示すフローを終了する。
また、図4に示すフローから、ステップS15、S35、S55と、ステップS16、S36、S56とを省略してもよい。この場合、制御部12は、ステップS14、S34、S54を実行した後、ステップS17、S37、S57へ進む。
また、図6に示すフローから、ステップS15、S35、S55を省略してもよい。この場合、制御部12は、ステップS14、S34、S54を実行した後、ステップS21、S41、S61へ進む。
また、サーボモータ24、36、48の代わりに、エアシリンダ等の他の駆動部を適用してもよい。
また、ステップS1において、視覚センサ22は、非周期的にワークWを繰り返し撮像し、該ワークWの現在位置を繰り返し検出してもよい。
また、ステップS1において、視覚センサ22は、ワークWの現在位置を表すデータとして、ワークWに対して設定された基準線56のy軸に対する傾斜角度を算出してもよいし、または、他の如何なる基準軸に対する傾斜角度を算出してもよい。
この場合、記憶部は、基準線56のy軸(または他の基準線)に対する傾斜角度に対応する、目的位置Wの基準線62のy軸(または他の基準線)に対する傾斜角度を、予め記憶する。
また、視覚センサ22は、基準線56の傾斜角度φの代わりに、基準線56のxy座標における傾き=(Δy/Δx)を算出してもよい。この場合、記憶部は、基準線56の傾きに対応する基準線62の傾きを、予め記憶する。
また、ステップS1において、視覚センサ22は、ワークWの現在位置を表すデータとして、上述の中心座標P(x,y)の代わりに、ワークW上の如何なる基準点を算出してもよい。この場合、記憶部は、該基準点に対応して目的位置W上に設定された目的基準点を、予め記憶する。
また、上述の実施形態においては、第1の駆動機構16、第2の駆動機構18、および第3の駆動機構20によって、可動台14を、x軸方向、y軸方向、およびθ方向へそれぞれ移動させる場合について述べた。
しかしながら、本発明の概念は、第1の駆動機構16のみを備えるワーク位置決め装置、または、第1の駆動機構16および第2の駆動機構18を備えるワーク位置決め装置にも適用できることは、当業者に自明である。
また、ワーク位置決め装置10から方向決定部68を省略することも可能である。この場合においても、ワーク位置決め装置10は、視覚センサ22から繰り返し送信されるワークWの現在位置と、目的位置との差を常時監視することによって、ワークWを目的位置Wに位置決めできる。
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 ワーク位置決め装置
12 制御部
14 可動台
16,18,20 駆動機構
22 視覚センサ
64 差算出部
66 差判定部
68 方向決定部
70 駆動制御部

Claims (5)

  1. ワークを予め定められた目標位置へ位置決めするためのワーク位置決め装置であって、
    ワークが載置される可動台と、
    前記可動台を移動させる駆動機構と、
    前記可動台に載置された前記ワークを繰り返し撮像し、該ワークの現在位置を繰り返し検出する視覚センサと、
    前記視覚センサによって前記現在位置が検出される毎に、検出された前記現在位置と前記目標位置との差を算出する差算出部と、
    前記差算出部によって前記差が算出される毎に、算出された該差が許容範囲内であるか否かを判定する差判定部と、
    前記差判定部によって前記差が許容範囲内であると判定されたときに、前記可動台の移動を停止するように前記駆動機構を制御する駆動制御部と、を備える、ワーク位置決め装置。
  2. 前記駆動機構は、前記可動台を、予め定められた複数の方向へ移動することができ、
    前記ワーク位置決め装置は、前記差判定部によって前記差が許容範囲外であると判定された場合に、該差を小さくする前記可動台の移動方向を、前記複数の方向の中で決定する方向決定部をさらに備え、
    前記駆動制御部は、前記差判定部によって前記差が許容範囲外であると判定された場合に、前記方向決定部が決定した前記移動方向へ前記可動台を移動させるように、前記駆動機構を制御する、請求項1に記載のワーク位置決め装置。
  3. 前記方向決定部によって決定された前記移動方向が、該移動方向の決定時に前記可動台が移動している方向と反対の方向であった場合に、前記駆動制御部は、該移動方向の決定時における前記可動台の移動速度よりも低い速度で、前記可動台を決定された該移動方向へ移動させる、請求項2に記載のワーク位置決め装置。
  4. 前記視覚センサは、前記駆動制御部が前記可動台の移動を停止させた後に前記ワークの現在位置をさらに検出し、
    前記差算出部は、前記可動台の移動停止後に前記視覚センサによって検出された前記現在位置と前記目標位置との差を算出し、
    前記差判定部は、前記可動台の移動停止後に前記差算出部によって算出された前記差が前記許容範囲内であるか否かを判定し、
    前記方向決定部は、前記可動台の移動停止後に前記差判定部によって前記差が許容範囲外であると判定された場合に、該差を小さくする前記可動台の移動方向を、前記複数の方向の中で再度決定し、
    前記駆動制御部は、前記可動台の移動停止後に前記方向決定部が決定した前記移動方向へ前記可動台を移動させるように、前記駆動機構を制御する、請求項2または3に記載のワーク位置決め装置。
  5. 前記可動台を第1の軸に沿って移動させる第1の前記駆動機構と、
    前記可動台を前記第1の軸と交差する第2の軸に沿って移動させる第2の前記駆動機構と、を備え、
    前記差算出部は、前記第1の軸の方向における、前記現在位置と前記目標位置との間の第1の差と、前記第2の軸の方向における、前記現在位置と前記目標位置との間の第2の差と、をそれぞれ算出し、
    前記差判定部は、前記第1の差が第1の許容範囲内であるか否かを判定し、且つ、前記第2の差が第2の許容範囲内であるか否かを判定し、
    前記駆動制御部は、
    前記差判定部によって前記第1の差が前記第1の許容範囲内であると判定されたときに、前記可動台の前記第1の軸の方向への移動を停止するように、前記第1の駆動機構を制御し、
    前記差判定部によって前記第2の差が前記第2の許容範囲内であると判定されたときに、前記可動台の前記第2の軸の方向への移動を停止するように、前記第2の駆動機構を制御する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のワーク位置決め装置。
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