JP2019188564A - ビス締め装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮影部によって検出されたビス孔に対して、正確な位置でビス締めを行うことができるビス締め装置を提供する。【解決手段】カメラ５による撮影画像に基づいてビス締めするビス締め座標を特定し、移載ユニット６によってビス締め座標にドライバ４を移動させて基板をフレームにビス締めするビス締め装置であって、フレームのビス孔の奥行方向には、撮影画像において基板及びフレームと区別可能なマークが付与され、撮影画像からマークを検出するマーク検出部７３と、マーク検出部７３によって検出されたマークの重心座標を算出する重心座標算出部（マーク算出部７４）と、マーク算出部７４によって算出された重心座標に基づいてビス締め座標を特定するビス孔特定部７１とを具備する。【選択図】図４

Description

本発明は、カメラによって検出したビス孔にビス締めを行うビス締め装置に関する。
従来、ビス締め装置によって板金等のフレームに基板をビス締めする際には、ビス孔の座標位置データを自動機に登録しておき、基板は位置が決められた箇所に設置されており、座標位置データ通りにビス締めを行っている。
また、ビス孔の座標位置データを自動ビス締め装置に登録しておき、カメラにてフレームのビス螺着孔と基板の通し孔との重なり領域（以下、孔重なり領域と称す）を撮影し、孔重なり領域の正規の位置からのずれ量を検出する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−２３７７２９号公報
しかしながら、決められた箇所に設置された基板に、座標位置データ通りにビス締めを行う場合には、基板を決められた位置に設置する必要があり、作業に時間が要する。また、カメラによる撮影によって重なり部分の正規の位置からのずれ量を検出する場合には、基板を決められた位置に設置する必要はないが、カメラで検出されたビス孔に対して、正確な位置でビス締めを行うことができないという問題点があった。すなわち、カメラとビス孔とが正対していない場合、基板やフレームの厚さがあるため、実際の孔重なり領域とカメラによって撮影された孔重なり領域とは、その形状及び位置が異なる。従って、カメラによって撮影された孔重なり領域に基づいてずれ量を検出した場合、ネジ締め位置が実際の孔重なり領域からずれてしまう。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、撮影部によって検出されたビス孔に対して、正確な位置でビス締めを行うことができるビス締め装置を提供することを目的とする。
本発明のビス締め装置は、ビス締めを実行するドライバと、基板を撮影する撮影部と、前記ドライバ及び前記撮影部を前後左右方向に移載させる移載ユニットとを備え、前記撮影部による撮影画像に基づいてビス締めするビス締め座標を特定し、前記移載ユニットによって前記ビス締め座標に前記ドライバを移動させて前記基板をフレームにビス締めするビス締め装置であって、前記フレームのビス孔の奥行方向には、前記撮影画像において前記基板及び前記フレームと区別可能なマークが付与され、前記撮影画像から前記マークを検出するマーク検出部と、前記マーク検出部によって検出された前記マークの重心座標を算出する重心座標算出部と、前記重心座標算出部によって算出された前記重心座標に基づいて前記ビス締め座標を特定するビス孔特定部と、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ビス孔の中心軸の近傍をビス締め座標として特定することができ、撮影部によって検出されたビス孔に対して、正確な位置でビス締めを行うことができるという効果を奏する。
本発明に係るビス締め装置の実施の形態の概略構成を示す斜視図である。 板金で構成されたフレームへのマークの付与例を示す図である。 樹脂で構成されたフレームへのマークの付与例を示す図である。 図１に示すビス締め装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示すビス締め装置によるビス孔特定動作を説明するフロチャートである。 図１に示すビス締め装置によるビス孔特定動作を説明する説明図である。 図１に示すビス締め装置によるビス孔特定動作を説明する説明図である。
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してある。
本実施の形態のビス締め装置１は、図１を参照すると、基板３を板金等のフレーム２にビス締めする装置である。ビス締め装置１は、ビスに係合可能なビットを回転および昇降自在に備えビス締めを実行するドライバ４と、ビス締めを実行する基板３を撮影するカメラ５と、ドライバ４及びカメラ５を前後左右方向に移載させる移載ユニット６とを備えている。
図２を参照すると、基板３をビス締めするフレーム２において、ビス孔２１の奥行方向にマークＭが付与されている。図２に示すように、フレーム２が板金で構成され、ビス孔２１が貫通孔である場合、マークＭは、ビス孔２１の奥行方向に位置するフレーム２の面に付与すると良い。マークＭは、基板３の色や模様と区別可能な色や模様で付与されている。これにより、カメラ５による撮影画像において、マークＭは、基板３及びフレーム２と色や模様で区別可能である。マークＭは、刻印によって形成しても、マーカーによる塗布で形成しても良い。
マークＭは、例えば、ビス孔２１と略同一径の円形で、中心軸Ｂがビス孔２１と一致するように付与する。これにより、マークＭは、図２（ａ）に示すように、カメラ５の光軸Ａと、フレーム２のビス孔２１の中心軸Ｂとが一致した状態で、カメラ５による撮影画像内での面積が最大となる。そして、マークＭは、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、カメラ５の光軸Ａと、フレーム２のビス孔２１の中心軸Ｂとがずれるほど、カメラ５による撮影画像内での面積が小さくなる。
図３に示すように、フレーム２が樹脂で構成され、ビス孔２１が貫通孔でない場合、マークＭは、ビス孔２１の奥行方向に位置する底面に付与すると良い。マークＭは、ビス孔２１に塗料等を流し込むことで形成することができる。この場合も、マークＭは、図３（ａ）に示すように、カメラ５の光軸Ａと、フレーム２のビス孔２１の中心軸Ｂとが一致した状態で、カメラ５による撮影画像内での面積が最大となる。そして、マークＭは、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、カメラ５の光軸Ａと、フレーム２のビス孔２１の中心軸Ｂとがずれるほど、カメラ５による撮影画像内での面積が小さくなる。
ドライバ４は、ビットを回転させるモーター等の回転駆動部と、ビットを昇降させるシリンダ等の昇降駆動部とを備えている。なお、ドライバ４の構成は、ビス締めを行う機能を備えていれば特に制限はない。
カメラ５は、上方から基板３の所定の領域を撮影するＣＣＤカメラ等の撮影手段である。
移載ユニット６は、ドライバ及びカメラ５が固定された第１移動部６１と、第１移動部を６１を図１に示すＸ方向に移動可能に支持する第２移動部６２と、第２移動部６２を図１に示すＹ方向に移動可能に支持する固定部６３とを備えている。また、移載ユニット６には、第１移動部６１をＸ方向に移動させる図示しない駆動部と、第２移動部６２をＹ方向に移動させる図示しない駆動部とが備えられている。これにより、第１移動部６１、すなわちドライバ及びカメラ５を基板３上の任意の座標に移載可能に構成されている。
図４を参照すると、ビス締め装置１は、ドライバ４、カメラ５及び移載ユニット６に接続された制御部７を備えている。また。制御部７には、記憶部８と、報知部９とが接続されている。
記憶部８は、半導体メモリ等の記憶手段であり、基板３の通し孔３１（フレーム２のビス孔２１）の位置が孔位置情報８１として記憶されている。
報知部９は、液晶ディスプレイ等の表示手段やスピーカ等の音声出力手段であり、ユーザーにエラーを報知する。
制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の演算処理回路である。ＲＯＭにはビス締め装置１の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。制御部７は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、ビス孔特定部７１、ユニット制御部７２、マーク検出部７３、マーク算出部７４及びドライバ制御部７５として機能してビス締め装置１の制御を行う。
次に、ビス締め装置１におけるビス孔特定動作について図５乃至図７を参照して詳細に説明する。
制御部７は、ビス締めを指示されると、ビス孔特定部７１として機能する。ビス孔特定部７１は、記憶部８に記憶されている孔位置情報８１に基づいて、ビス締めを行っていない基板３の通し孔３１（フレーム２のビス孔２１）のいずれか一つを選択する（ステップＳ１０１）。
次に、制御部７は、移載ユニット６の移動を制御するユニット制御部７２として機能し、ステップＳ１０１で選択された通し孔３１（ビス孔２１）にカメラ５を移動させる（ステップＳ１０２）。なお、孔位置情報８１には、通し孔３１（ビス孔２１）の中心軸Ｂの座標が設定されており、ユニット制御部７２は、通し孔３１（ビス孔２１）の中心軸Ｂとカメラ５の光軸Ａとが一致するように、カメラ５を移動させる。
次に、制御部７は、マーク検出部７３として機能し、カメラ５による撮影画像からマークＭを検出する（ステップＳ１０３）。マークＭは、刻印やマーカー等によって基板３及びフレーム２と区別可能に形成されているため、画像解析によって簡単に検出することができる。
次に、マーク検出部７３は、ステップＳ１０３でマークＭを検出できたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。なお、本実施の形態において、基板３及びフレーム２の位置決めには、高い精度を必要せず、概略で良い。従って、基板３及びフレーム２の位置によってはマークＭが検出されない場合があり、ステップＳ１０４でマークＭを検出できなかった場合、マーク検出部７３は、基板３及びフレーム２の位置がずれ過ぎていることを通知する位置ずれラーを報知部９によって出力し（ステップＳ１１６）、ビス孔特定動作を終了させる。
なお、本実施の形態では、孔位置情報８１に基づいて、カメラ５を移動させるようにしたが、移載ユニット６によってカメラ５を所定のルートで移動させながら撮影し、その撮影画像からマークＭを検出するようにしても良い。この場合には、孔位置情報８１を予め用意する必要がない。
ステップＳ１０４でマークＭを検出できた場合、マーク検出部７３は、ステップＳ１０３で検出されたマークＭの重心座標Ｃを検出する（ステップＳ１０５）。図６（ａ）には、マーク検出部７３によってマークＭの重心座標Ｃ１が検出された例が示されている。
次に、ビス孔特定部７１は、ユニット制御部７２によってステップＳ１０５で検出された重心座標Ｃと光軸Ａが一致するようにカメラ５を移動させる（ステップＳ１０６）。図６（ｂ）には、マークＭの重心座標Ｃ１にカメラ５が移動された例が示されている。
そして、マーク検出部７３は、カメラ５による撮影画像からマークＭを検出し（ステップＳ１０７）、マーク検出部７３は、ステップＳ１０７で検出されたマークＭの重心座標Ｃを検出する（ステップＳ１０８）。
次に、マーク検出部７３は、ステップＳ１０８で検出されたマークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが一致するか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
ステップＳ１０９でマークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが一致しない場合、ステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０９でマークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが一致するまでステップＳ１０６〜Ｓ１０８を繰り返す。なお、実際の制御において、ステップＳ１０９の一致の判断は、ビス締めの精度において問題のない範囲で行うと良く、マークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが所定距離以内であれば一致と判断される。
図６（ｂ）には、マーク検出部７３によってマークＭの重心座標Ｃ２が検出された例が示されており、マークＭの重心座標Ｃ２とカメラ５の光軸Ａとが一致としない場合、図６（ｃ）に示すように、マークＭの重心座標Ｃｎとカメラ５の光軸Ａとが一致するまで、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８を繰り返す。
そして、図６（ｃ）に示すように、基板３の通し孔３１とフレーム２のビス孔２１とが一致している場合、すなわち通し孔３１の真上から見てビス孔２１の全体が見える場合、マークＭの重心座標Ｃｎとカメラ５の光軸Ａとが一致することで、カメラ５の光軸Ａとビス孔２１の中心軸Ｂとが一致する。
なお、図７（ａ）に示すように、基板３の通し孔３１とフレーム２のビス孔２１とがずれている場合、すなわち通し孔３１の真上から見てビス孔２１の一部が欠けている場合、マークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが一致しても、カメラ５の光軸Ａとビス孔２１の中心軸Ｂとが一致しない。そして、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板３の通し孔３１とフレーム２のビス孔２１とのずれが大きいほど、撮影画像におけるマークＭの面積が小さくなり、カメラ５の光軸Ａとビス孔２１の中心軸Ｂとのずれ量が大きくなる。
そこで、ステップＳ１０９でマークＭの重心座標Ｃとカメラ５の光軸Ａとが一致すると、マーク算出部７４は、マークＭの面積を算出し（ステップＳ１１０）、ビス孔特定部７１は、マークＭの面積が予め設定された面積閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１１１）。そして、ステップＳ１１１でマークＭの面積が予め設定された閾面積値以上であれば、カメラ５の光軸Ａとビス孔２１の中心軸Ｂとのずれ量が所定の値以下であることを意味する。従って、ビス孔特定部７１は、カメラ５の光軸Ａの座標をビス締め座標として特定する（ステップＳ１１２）。
次に、ビス孔特定部７１は、ユニット制御部７２によってステップＳ１１２で特定したビス締め座標にドライバ４を移動させ（ステップＳ１１３）、ドライバ制御部７５によってビス締めを実行させる（ステップＳ１１４）。
次に、ビス孔特定部７１は、ビス締めを行っていない残りの通し孔３１（ビス孔２１）があるか否かを判断し（ステップＳ１１５）、残りの通し孔３１（ビス孔２１）がある場合には、ステップＳ１０１に戻り、残りの通し孔３１（ビス孔２１）がある場合には、ビス孔特定動作を終了させる。
ステップＳ１１１でマークＭの面積が予め設定された閾面積値未満の場合、カメラ５の光軸Ａとビス孔２１の中心軸Ｂとのずれ量が所定の値よりも大きいことを意味する。従って、ビス孔特定部７１は、基板３及びフレーム２の位置がずれ過ぎていることを通知する位置ずれエラーを報知部９によって出力し（ステップＳ１１６）、ビス孔特定動作を終了させる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ビス締めを実行するドライバ４、基板３を撮影する撮影部であるカメラ５と、ドライバ４及びカメラ５を前後左右方向に移載させる移載ユニット６とを備え、カメラ５による撮影画像に基づいてビス締めするビス締め座標を特定し、移載ユニット６によってビス締め座標にドライバ４を移動させて基板３をフレーム２にビス締めするビス締め装置１であって、フレーム２のビス孔２１の奥行方向には、撮影画像において基板３及びフレーム２と区別可能なマークＭが付与され、撮影画像からマークＭを検出するマーク検出部と、マーク検出部７３によって検出されたマークＭの重心座標を算出する重心座標算出部（マーク算出部７４）と、マーク算出部７４によって算出された重心座標に基づいてビス締め座標を特定するビス孔特定部とを具備することを特徴とする。
この構成により、ビス孔２１の中心軸Ｂの近傍をビス締め座標として特定することができ、カメラ５によって検出されたビス孔２１に対して、正確な位置でビス締めを行うことができる。
さらに、本実施の形態において、マーク検出部７３によって検出されたマークＭの面積を算出する面積算出部（マーク算出部７４）と、エラーを報知する報知部９と、を具備し、ビス孔特定部７１は、マーク算出部７４によって算出されたマークＭの面積が予め設定された面積閾値以上である場合、重心座標をビス締め座標として特定し、マーク算出部７４によって算出されたマークＭの面積が予め設定された面積閾値未満である場合、報知部９からエラーを出力させる。
この構成により、基板３の通し孔３１とフレーム２のビス孔２１とのずれに応じて、ビス締めを実行するか否かを判断することができる。
さらに、本実施の形態において、ビス孔特定部７１は、移載ユニット６によったカメラ５の光軸を重心座標に移動させた後に、マーク検出部７３によって検出したマークＭの重心座標と、カメラ５の光軸とが一致するまで、マーク検出部７３によるマークＭの検出とマーク算出部７４による重心座標の算出とを繰り返し、カメラ５の光軸と一致した重心座標をビス締め座標として特定する。
この構成により、ビス孔２１の中心軸Ｂとほぼ一致するビス締め座標を特定することができる。
さらに、本実施の形態において、マーク検出部７３は、移載ユニット６によってカメラ５を所定のルートで移動させながら撮影した撮影画像からマークＭを検出する。
この構成により、通し孔３１（ビス孔２１）の中心軸Ｂの座標が設定された孔位置情報８１を予め用意する必要がない。
さらに、本実施の形態において、ビス孔２１が貫通孔である場合、マークＭは、ビス孔２１の奥行方向に位置するフレーム２の表面に付与される。
この構成により、貫通孔であるビス孔２１の奥行方向に簡単にマークＭを付与することができる。
さらに、本実施の形態において、ビス孔２１が貫通孔でない場合、マークＭは、ビス孔の奥行方向に位置する底面に付与される。
この構成により、貫通孔でないビス孔２１の奥行方向に簡単にマークＭを付与することができる。
さらに、本実施の形態において、マークＭは、カメラ５の光軸Ａと、ビス孔２１の中心軸Ｂとが一致した状態で、撮影画像内での面積が最大となり、カメラ５の光軸Ａと、ビス孔２１の中心軸Ｂとがずれるほど、撮影画像内での面積が小さくなるように付与されている。
この構成により、基板３の通し孔３１とフレーム２のビス孔２１とのずれに応じて、ビス締めを実行するか否かを正確に判断することができる。
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
１ ビス締め装置
２ フレーム
３ 基板
４ ドライバ
５ カメラ
６ 移載ユニット
７ 制御部
８ 記憶部
９ 報知部
６１ 第１移動部
６２ 第２移動部
６３ 固定部
８１ 孔位置情報
７１ ビス孔特定部
７２ ユニット制御部
７３ マーク検出部
７４ マーク算出部
７５ ドライバ制御部

Claims (8)

  1. ビス締めを実行するドライバと、基板を撮影する撮影部と、前記ドライバ及び前記撮影部を前後左右方向に移載させる移載ユニットとを備え、前記撮影部による撮影画像に基づいてビス締めするビス締め座標を特定し、前記移載ユニットによって前記ビス締め座標に前記ドライバを移動させて前記基板をフレームにビス締めするビス締め装置であって、
    前記フレームのビス孔の奥行方向には、前記撮影画像において前記基板及び前記フレームと区別可能なマークが付与され、
    前記撮影画像から前記マークを検出するマーク検出部と、
    前記マーク検出部によって検出された前記マークの重心座標を算出する重心座標算出部と、
    前記重心座標算出部によって算出された前記重心座標に基づいて前記ビス締め座標を特定するビス孔特定部と、を具備することを特徴とするビス締め装置。
  2. 前記マーク検出部によって検出された前記マークの面積を算出する面積算出部と、
    エラーを報知する報知部と、を具備し、
    前記ビス孔特定部は、前記面積算出部によって算出された前記マークの面積が予め設定された面積閾値以上である場合、前記重心座標を前記ビス締め座標として特定し、前記面積算出部によって算出された前記マークの面積が予め設定された面積閾値未満である場合、報知部からエラーを出力させることを特徴とする請求項１記載のビス締め装置。
  3. 前記ビス孔特定部は、前記移載ユニットによった前記撮影部の光軸を前記重心座標に移動させた後に、前記マーク検出部によって検出した前記マークの前記重心座標と、前記撮影部の光軸とが一致するまで、前記マーク検出部による前記マークの検出と、前記重心座標算出部による前記重心座標の算出とを繰り返し、前記撮影部の光軸と一致した前記重心座標を前記ビス締め座標として特定することを特徴とする請求項１又は２記載のビス締め装置。
  4. 前記マーク検出部は、前記移載ユニットによって前記撮影部を所定のルートで移動させながら撮影した前記撮影画像から前記マークを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のビス締め装置。
  5. 前記ビス孔が貫通孔である場合、前記マークは、前記ビス孔の奥行方向に位置する前記フレームの表面に付与されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のビス締め装置。
  6. 前記ビス孔が貫通孔でない場合、前記マークは、前記ビス孔の奥行方向に位置する底面に付与されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のビス締め装置。
  7. 前記マークは、前記撮影部の光軸と、前記ビス孔の中心軸とが一致した状態で、前記撮影画像内での面積が最大となり、前記撮影部の光軸と、前記ビス孔の中心軸Ｂとがずれるほど、前記撮影画像内での面積が小さくなるように付与されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のビス締め装置。
  8. 基板がビス締めされるフレームであって
    ビス孔の奥行方向には、前記基板の色や模様と区別可能な色や模様でマークが付与されていることを特徴とするフレーム。
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