JP2021162482A5 - - Google Patents

Description

本発明は、直交三軸ロボットの作業フレームに取り付けられたアタチメントの三次元形状寸法測定方法、該方法を用いたアタッチメントの使用可能性判定方法及び成形品取出機のティーチングまたは金型の段取り替え方法に関するものである。

例えば、特開２００２－１２０１７５号公報（特許文献１）には、直交三軸ロボットの一例としての成形品取出機のティーチングに関する発明が開示されている。従来は、成形機の金型から成形品を取り出す際に、成形品取出機の進入フレームに取り付けられた取出ヘッド（アタッチメント）が、金型に衝突しないように作業者が取出ヘッドと金型の関係を見ながら、取出ヘッドを動かしながらティーチングプログラムの設定作業を行っている。また既に使用実績のある取出ヘッドと金型を再度使用する場合（段どり替えをする場合）にも、前回使用したティーチングプログラムをそのまま使用できるか否かの確認作業を行っている。

特開２００２－１２０１７５号公報

上記作業を行う場合に、取出ヘッドと金型が衝突して金型を損傷させる問題が起きている。この問題は、成形機に設置した金型の設置状況及び取出ヘッドの構成部品の取り付け状態は、常に変わらないという作業者の意識が原因となって生じている。しかしながら取出ヘッドの取付状態は、常に一定ではなく、また取出ヘッドの構成部品もメンテナンスや交換修理によって形状が変わっているのが実情である。このような実情の下で、金型と取出ヘッドとが衝突しないようにティーチング作業をするには、作業者の高い熟練度や観察眼が必要とされる。

上記のような衝突の問題は、成形品取出機に適用されている直交三軸ロボット以外の直交三軸ロボットでも発生する問題である。

本発明の目的は、直交三軸ロボットの作業フレームに取付けたアタッチメントの三次元形状寸法をアタッチメントが作業を開始する前に、作業フレームに取り付けられている状態で測定することにより、アタッチメントの寸法や取り付け状態が異なった場合でも、ロボットの作業開始前に適宜の措置をとることを可能にすることにある。

本発明の他の目的は、本発明の方法により測定したアタッチメントの三次元形状寸法に基づいて、取り付けたアタッチメントが使用可能か否かを判定するアタッチメントの使用可能性判定方法及び該アタッチメントの使用可能性判定方法によりアラームが出されると、ティーチングまたは段取り替えを中止する成形品取出機のティーチングまたは金型の段取り替え方法を提供することにある。

本発明は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に動作軸を有する直交三軸ロボットの作業フレームに装着されているアタッチメントの三次元形状寸法を測定するアタッチメントの三次元形状寸法測定方法を対象とする。本発明においては、直交三軸ロボットの作業フレームに装着されている状態で、アタッチメントが作業を開始する前に、少なくとも１以上の撮像装置により撮影したアタッチメントの画像に基づいて、アタッチメントのＸ方向の最大寸法と、Ｙ方向の最大寸法とＺ方向の最大寸法を測定する。直交三軸ロボットの作業フレームに装着されるアタッチメントは、修理で装着されている部品が設計仕様とは異なる部品と交換されたり、メンテナンスで装着されている部品の配置姿勢が変わることがしばしばある。例えば、作業フレームが成形品取出機の進入フレームの場合には、進入フレームに取り付けられている状態のアタッチメントは、アタッチメントに動力を与えるエアチューブまたは制御信号若しくは電力を与える配線を含む付属部品が組み合わされて構成されている。そのためこれらのエアーチユーブまたは配線は、アタッチメントを交換するたびに、位置及び姿勢が変わることがある。また作業者が、誤ったアタッチメントを作業フレームに装着する場合もある。このような場合でも、作業フレームに装着した状態で、実際のアタチメントのＸ・Ｙ・Ｚ方向の最大寸法を測定すれば、実際にアタッチメントを用いて作業を開始する前に、実際に使用しようとするアタッチメントの形状の変更を判定することができる。その結果、アタッチメントが移動経路にある部品等と衝突することや、誤ったアタッチメントが装着されていることを、事前に検知することができる。

なお画像に基づいて最大寸法を測定する方法は、公知の測定技術を用いれば良く、作業者の熟練度の相違による測定誤差を最小限にすることができる。また撮影データを用いると、正規のアタッチメントの画像と撮影した画像との対比を行うことにより、最大寸法を自動で測定したり、画像認識を得意とするＡＩ技術を用いて、最大寸法を測定することも可能である。その結果、測定の自動化を可能にすることができる。

画像が、アタッチメントの三次元形状寸法の測定に必要な情報を含むように、少なくとも１以上の撮像装置により撮影する際の撮像装置の三次元の位置座標と、撮影されるアタッチメントの三次元の位置座標と、撮像装置の画角及びアタッチメントの作業フレームへの取付姿勢が定められているのが好ましい。このように事前に座標情報や撮像装置の画角や、取付姿勢等の情報があればあるほど、画像に基づいて最大寸法を測定する際の演算が容易になる上、撮像装置の取り付け位置及び取り付け姿勢の相違に基づく、画像データの補正演算を少なくすることができる。

直交三軸ロボットが成形品取出機であれば、作業フレームは先端にアタッチメントが装着されて成形機の金型内に進入する進入フレームである。この場合には、成形機に装着されている状態の金型の引抜方向をＹ方向とし、引抜方向と直交する上下方向をＺ方向とし、Ｙ方向及びＺ方向と直交する方向をＸ方向と定義すればよい。そして進入フレームに取り付けられている状態で、アタッチメントが金型内に挿入される前に、少なくとも１以上の撮像装置により撮影した前記アタッチメントの撮像に基づいて、アタッチメントのＹ方向の最大寸法と、Ｚ方向の最大寸法とＸ方向の最大寸法を測定すればよい。

例えば、最大寸法は、以下の方法により測定することができる。この方法では、作業者の操作により、最大寸法を測定するためには、１以上の撮像装置を含む撮像システムは、アタッチメントの前記Ｘ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にあるアタッチメントの第１の画像を得るための第１の撮像装置と、アタッチメントのＹ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にあるアタッチメントの第２の画像を得るための第２の撮像装置と、第１の画像または第２の画像を表示する直交座標軸付きインジケータの画面を備えた画像表示装置を用いる。ここで直交座標軸付きインジケータの画面とは、直交する二つの軸に沿った二つの寸法ゲージの画像を備えた画面である。

この方法では、直交三軸ロボットは、作業フレームを、Ｙ方向に動かすＹ方向駆動源及びＹ方向移動量測定器と、Ｚ方向に動かすＺ方向駆動源及びＺ方向移動量測定器と、Ｘ方向に動かすＸ方向駆動源及びＸ方向移動量測定器を用いる。そして画面上の直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と第１の画像におけるＸ方向及びＺ方向を一致させた状態で、Ｚ方向駆動源を駆動してアタッチメントをＺ方向に移動させている間に第１の画像中のＺ方向の一方向の最外端部が画面上の基準線を通過してからＺ方向の他方向の最外端部が基準線を通過するまので間、Ｚ方向移動量測定器が測定した距離からＺ方向の最大寸法を測定する。また画面上の直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と第１の画像におけるＸ方向及びＺ方向を一致させた状態で、Ｘ方向駆動源を駆動してアタッチメントをＸ方向に移動させている間に第１の画像中のＸ方向の一方向の最外端部が画面上の基準線を通過してからＸ方向の他方向の最外端部が基準線を通過するまので間、Ｘ方向移動量測定器が測定した距離からＸ方向の最大寸法を測定する。さらに画面上の前記直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と前記第２の画像におけるＹ方向及びＺ方向を一致させた状態で、Ｙ方向駆動源を駆動してアタッチメントをＹ方向に移動させている間に第２の画像中のＹ方向の一方向の最外端部が画面上の基準線を通過してからＹ方向の他方向の最外端部が基準線を通過するまので間、Ｙ方向移動量測定器が測定した距離からＹ方向の最大寸法を測定する。この方法によれば、簡単な設備で且つ簡単な操作で、最大寸法を測定することができる。

また最大寸法は、撮像装置として、物体表面を計測して、三次元座標を有する多数の点の点群データとして出力する三次元撮像装置を用いて測定することもできる。この場合には、三次元撮像装置により、アタッチメントのＸ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る第１の点群データを取得し、またアタッチメントのＹ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る第２の点群データを取得する。そして第１の点群データからＺ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＺ方向の最大寸法を測定する。また第１の点群データからＸ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＸ方向の最大寸法を測定する。さらに第２の点群データからＹ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＹ方向の最大寸法を測定する。

測定した最大寸法の利用は任意である。アタッチメントの三次元形状寸法の情報からアタッチメントの作業での使用の適否を判断して、使用不可であればアラームを発生するように使用可能性判定方法を構成してもよい。なお使用の適否は、例えば、アタッチメントの移動中に周囲の物と衝突する可能性または前回の寸法情報の差により判断する。アタッチメントの使用可能性判定方法によりアラームが出されると、ティーチングまたは段取り替えを中止する成形品取出機のティーチングまたは金型の段取り替え方法にも本発明を適用できる。

本発明のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法を適用するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に動作軸を有する直交三軸ロボットを含む成形品製造システムの斜視図である。 成形品製造システムの左側面図である。 成形品製造システムの正面図である。 成形品製造システムの平面図である。 アタッチメントの三次元形状寸法測定方法を適用するために、成形品取出機の制御システム内に構築した測定システムの構成を示すブロック図である。 取出ヘッドの最大寸法を示す図である。 実施の形態の方法を説明するための画像表示である。 実施の形態の方法を説明するための画像表示である。 撮像装置として１台の三次元撮像装置を用いて最大寸法を測定する場合に用いる測定システムの構成を示すブロック図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、点群データを用いてＸ方向及びＺ方向の最大寸法を測定する場合を説明するための図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、点群データを用いてＹ方向の最大寸法を測定する場合を説明するための図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図４は、本発明のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法を適用するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に動作軸を有する直交三軸ロボットを含む成形品製造システム１の斜視図、左側面図、正面図及び平面図である。図１には、本実施の形態で用いるＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を示してある。成形品製造システム１は、樹脂成形機３と直交三軸ロボットとしての成形品取出機５が組み合わされて構成されている。成形品取出機５は、トラバース型の成形品取出機であり、樹脂成形機３の固定プラテン３０に基部が支持されている。

樹脂成形機３の固定プラテン３０には、固定金型３１と中間金型３２が固定されており、可動プラテン３３には可動金型３４が固定されている。そして固定プラテン３０と可動プラテン３３との間には、可動プラテン３３の移動をガイドする４本のタイバー３５Ａ乃至３５Ｄが配置されている。４本のタイバー３５Ａ乃至３５Ｄは、等間隔をあけて配置されており、４本のタイバー３５Ａ乃至３５Ｄの中心を通る仮想中心線は固定金型３１及び可動金型３４の中心（ノズルセンタ）を通っている。また固定金型３１，中間金型３２及び可動金型３４は、それぞれガイドピン３６Ａ乃至３６Ｄによりガイドされている。４本のガイドピン３６Ａ乃至３６Ｄも、等間隔をあけて配置されており、４本のガイドピン３６Ａ乃至３６Ｄの中心を通る仮想中心線も固定金型３１及び可動金型３４の中心（ノズルセンタ）を通っている。

成形品取出機５は、横行軸５３と、第１の走行体５５と、引き抜き軸５７と、ランナ用昇降ユニット５８と、成形品吸着用昇降ユニット５９とを備えている。横行軸５３は、成形機３の長手方向に水平に直交したＸ軸方向に延設される片持ビーム構造を有している。第１の走行体５５は、横行軸５３に支持されており、サーボ機構に含まれるＡＣサーボモータを駆動源として横行軸５３に沿ってＸ軸方向に進退する。引き抜き軸５７は、第１の走行体５５に設けられており、成形機の長手方向と平行なＹ軸方向に延びている。引き抜き軸５７には、ランナ用昇降ユニット５８及び成形品吸着用昇降ユニット５９がサーボ機構に含まれるＡＣサーボモータを駆動源としてＹ方向に移動可能に支持されている。ランナ用昇降ユニット５８は、引き抜き軸５７に移動可能に支持された走行体５８ＡにＺ方向に昇降する昇降フレーム５８Ｂを備えた構造を有している。走行体５９Ａは、ＡＣサーボモータに駆動されてＹ方向に移動する。昇降フレーム５８Ｂは、駆動源によって上下方向（Ｚ方向）に昇降する。昇降フレーム５８Ｂは、廃棄されるランナを保持するアタッチメントとしてのチャック５８Ｃを備えている。

また成形品吸着用昇降ユニット５９に含まれる走行体５９Ａは、ＡＣサーボモータにより駆動されることにより、引き抜き軸５７上をＹ方向に移動する。成形品吸着用昇降ユニット５９は、駆動源によって上下方向（Ｚ方向）に昇降する昇降フレーム５９Ｂと、昇降フレーム５９Ｂの軸線を中心として回動する姿勢制御装置としての反転ユニット５９Ｃと、反転ユニット５９Ｃに設けられた取出ヘッド６０とを備えている。本実施の形態では、取出ヘッド６０をアタッチメントとしてその最大寸法を測定する。

本実施の形態では、好ましい設置場所を試験的に探すために、８台の撮像装置Ｃ１乃至Ｃ８が、成形品取出機５及び成形機３の各部と、成形機３の側方に置かれた台７の上に設置されている。これらの撮像装置Ｃ１乃至Ｃ８としては、二次元カメラまたは三次元カメラを用いる。本実施の形態では、これらの撮像装置Ｃ１乃至Ｃ８の中から、好ましい画像が得られるものを選択して必要な画像を得ることができる。

図５は、本実施の形態のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法を適用するために、成形品取出機５の制御システム１内に構築した測定システムの構成を示すブロック図である。また図６は、取出ヘッド６０の最大寸法を示す図である。図７及び図８は、本実施の形態の方法を説明するための画像表示である。

本実施の形態の方法では、直交三軸ロボットとしての成形品取出機５の作業フレームとして昇降フレーム５９Ｂにアタッチメントとしての取出ヘッド６０が装着されている状態で、取出ヘッド６０が作業を開始する前に、少なくとも１以上の撮像装置（Ｃ１乃至Ｃ８）により撮影した取出ヘッド６０の画像に基づいて、取出ヘッド６０のＸ方向の最大寸法と、Ｙ方向の最大寸法とＺ方向の最大寸法を測定する。使用する測定方法にもよるが、撮像装置で得る画像は、取出ヘッド６０の三次元形状寸法の測定に必要な情報を含むように、少なくとも１以上の撮像装置により撮影する際の撮像装置の三次元の位置座標と、撮影される取出ヘッド６０の三次元の位置座標と、撮像装置の画角及び取出ヘッド６０の昇降フレーム５９Ｂ（作業フレーム）への取付姿勢が定められているのが好ましい。このように事前に座標情報や撮像装置の画角や、取付姿勢等の情報があればあるほど、画像に基づいて最大寸法を測定する際の演算が容易になる上、撮像装置の取り付け位置及び取り付け姿勢の相違に基づく、画像データの補正演算を少なくすることができる。

図５のブロック図に示すシステムを用いて測定する場合には、作業者の操作により、最大寸法を測定するために、１以上の撮像装置を含む撮像システム７１は、取出ヘッド６０のＸ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にある取出ヘッド６０の第１の画像を得るための第１の撮像装置Ｃ１１と、取出ヘッド６０のＹ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にある取出ヘッド６０の第２の画像を得るための第２の撮像装置Ｃ１２と、第１の画像または第２の画像を表示する直交座標軸付きインジケータの画面７３を備えた画像表示装置７２を用いる。ここで直交座標軸付きインジケータの画面７３とは、直交する二つの軸（ＧＺ－ＧＸ，ＧＺ－ＧＹ）を有するゲージ画面である。

本実施の形態では、昇降フレーム５９Ｂを、Ｘ方向に動かすＸ方向駆動源７４及びＸ方向移動量測定器７５と、Ｙ方向に動かすＹ方向駆動源７６及びＹ方向移動量測定器７７と、Ｚ方向に動かすＺ方向駆動源７８及びＺ方向移動量測定器７９とを用いる。作業者はコントローラに設けられている操作スイッチ等からなる操作部９７を用いて、次の操作を実施する。なお以下の操作において、画像表示装置７２の画面７３への画像表示は、成形品取出機５の制御部内に構成される制御装置９０内の画像制御部９６で実施される。また最大寸法の演算は、Ｘ方向移動量測定器７５乃至Ｚ方向移動量測定器７９の出力に基づいて寸法演算部９５で実施される。そして操作部９７からの操作に従ってＸ方向駆動源７４乃至Ｚ方向駆動源７８への動作指令は、駆動制御部９４から出力される。さらに制御装置９０は、後に説明するティーチングを操作をするティーチング部９１、ティーチングデータを記憶するデータ記憶部９２及び使用可能性判定部９３を備えている。

具体的には、第１の撮像装置Ｃ１１としては、取出ヘッド６０の姿勢を変えないとすれば、図１乃至図４に示した撮像装置Ｃ１またＣ２を用いることができる。第１の撮像装置Ｃ１１では、アタッチメントとしての取出ヘッド６０を正面から撮影する。また第２の撮像装置Ｃ１２としては、取出ヘッド６０の姿勢を変えないとすれば、図１乃至図４に示した撮像装置Ｃ６乃至Ｃ８を用いることができる。取出ヘッド６０の姿勢を変えるとすれば、図１乃至図４に示した撮像装置Ｃ１乃至Ｃ５を用いることができる。第１の撮像装置Ｃ１１では、アタッチメントとしての取出ヘッド６０を正面から撮影する。第２の撮像装置Ｃ１２は、取出ヘッド６０を側面から撮影する。

具体的には、図７に示すように、画面７３上の直交座標軸付きインジケータＧの直交座標軸ＧＺ及びＧＸが延びる方向と第１の撮像装置Ｃ１１からの第１の画像におけるＸ方向及びＺ方向を一致させた状態にする。この状態にするためには、画面７３の画像とインジケータＧの画像を見ながら行う。そしてサーボモータ等からなるＺ方向駆動源７８を駆動して取出ヘッド６０をＺ方向に移動させている間に第１の画像中のＺ方向の一方向の取出ヘッド６０の最外端部６０Ａが画面上の基準線（本例ではＧＸ）を通過（このときの測定値をＺｓとする）してからＺ方向の他方向の最外端部６０Ｂが基準線（本例ではＧＸ）を通過する（このときの測定値をＺｅとする）までの間［図７（Ａ）乃至図７（Ｄ）］、エンコーダ等からなるＺ方向移動量測定器７９が測定した距離［図６のＺｓ－Ｚｅ参照］からＺ方向の最大寸法を演算する。

また画面７３上の直交座標軸付きインジケータＧの直交座標軸ＧＺ及びＧＹが延びる方向と第１の画像におけるＸ方向及びＺ方向を一致させた状態で、Ｘ方向駆動源７４を駆動して取出ヘッド６０をＸ方向に移動させている間に第１の画像中のＸ方向の一方向の最外端部６０Ｃが画面上の基準線（本例ではＧＺ）を通過（このときの測定値をＸｓとする）してからＸ方向の他方向の最外端部６０Ｄが基準線（ＧＺ）を通過する（このときの測定値をＸｅとする）まので間、Ｚ方向移動量測定器が測定した距離［図６のＸｓ－Ｘｅ参照］から前記Ｘ方向の最大寸法を測定する。

さらに図８に示すように、画面７３上の直交座標軸付きインジケータＧの直交座標軸ＧＺ－ＧＹが延びる方向と第２の画像（側面画像）におけるＹ方向及びＺ方向を一致させた状態で、Ｙ方向駆動源７６を駆動して取出ヘッド６０をＹ方向に移動させている間に第２の画像中のＹ方向の一方向の最外端部６０Ｅが画面上の基準線（本例ではＧＺ）を通過（このときの測定値をＹｓとする）してからＹ方向の他方向の最外端部６０Ｆが基準線（ＧＺ）を通過（このときの測定値をＹｅとする）するまので間、Ｙ方向移動量測定器が測定した距離［図６のＹｓ－Ｙｅ参照］からＹ方向の最大寸法を測定する。

この方法によれば、簡単な設備で且つ簡単な操作で、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の最大寸法を測定することができる。成形品取出機５の昇降フレーム５９Ｂに装着される取出ヘッド６０は、修理で装着されている部品が設計仕様とは異なる部品と交換されたり、メンテナンスで装着されている部品の配置姿勢が変わることがしばしばある。例えば、作業フレームとしての昇降フレーム５９Ｂに取り付けられている状態の取出ヘッド６０は、取出ヘッド６０に動力を与えるエアチューブまたは配線を含む付属部品が組み合わされて構成されている。そのためこれらのエアーチユーブまたは配線は、取出ヘッド６０を交換するたびに、位置及び姿勢が変わることがある。また作業者が、誤った取出ヘッドを昇降フレーム５９Ｂに装着する場合もある。このような場合でも、昇降フレーム５９Ｂに装着した状態で、取出ヘッド６０のＸ・Ｙ・Ｚ方向の最大寸法を測定すれば、実際に取出ヘッド６０を用いて取出し作業を開始する前に、実際に使用しようとする取出ヘッド６０の形状の変更を判定することができる。その結果、取出ヘッド６０が移動経路にある部品等と衝突することや、誤った取出ヘッドが装着されていることを、事前に検知することができる。

（他の測定システム）
図９は、撮像装置として１台の三次元撮像装置Ｃ１３を用いて最大寸法を測定する場合に用いる測定システムの構成を示すブロック図である。この測定システムでは、最大寸法を、撮像装置として物体表面を計測して、三次元座標を有する多数の点の点群データとして出力する三次元撮像装置Ｃ１３を用いて測定する。三次元撮像装置Ｃ１３を用いて取出ヘッド６０を正面から撮像したときの画像データから、第１の点群データ取得部１０１Ａが、取出ヘッド６０のＸ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る第１の点群データを取得する。また、三次元撮像装置Ｃ１３を用いて取出ヘッド６０を側面から撮像したときの画像データから、第２の点群データ取得部１０１Ｂが取出ヘッド６０のＹ方向の最大寸法及びＺ方向の最大寸法を測定し得る第２の点群データを取得する。１台の三次元撮像装置を用いる場合には、図１の撮像装置Ｃ１を三次元撮像装置とし、正面画像を撮像した後に、姿勢変更装置としての反転ユニット５９Ｃを用いて取出ヘッド６０を９０度回転させて側面画像を取得すればよい。なお２台の三次元撮像装置を用いて、正面画像と側面画像の両方を得るようにしてもよいのは勿論である。

制御装置９０´中の最大寸法決定部９８は、第１の点群データからＺ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＺ方向の最大寸法を測定する。また第１の点群データからＸ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＸ方向の最大寸法を測定する。さらに第２の点群データからＹ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいてＺ方向の最大寸法を測定する。

三次元撮像装置により得られる点群データは、物体表面を自動的に計測し、多数の点の三次元座標を点群としてデータファイルとしたものである。すなわち点群を構成する各点には、三次元座標の情報が含まれている。そこで図１０（Ａ）に示すような取出ヘッド６０を三次元撮像装置により撮像すると、図１０（Ｂ）に示すような点群データが得られる。各点には、三次元座標の情報が含まれている。そこで最大寸法決定部９８は、図１０（Ｃ）に示すように、点群データの中から、Ｘ方向で同じ深度（同じＹ座標値）を有する点のうち最もＸ方向の座標が最も大きくなる点と最も小さくなる点の座標値を求め、これらの座標値の差をＸ方向の最大寸法Ｘｍとする。また点群データの中から、Ｚ方向で同じ深度（同じＹ座標値）を有する点のうちＺ方向の座標が最も大きくなる点と最も小さくなる点の座標値を求め、これらの座標値の差をＺ方向の最大寸法Ｚｍとする。次に図１１に示すように、第２の点群データ取得部１０１Ｂで取得した点群データの中から、Ｙ方向で同じ深度（同じＸ座標値）を有する点のうちＹ方向の座標が最も大きくなる点と最も小さくなる点の座標値を求め、これらの座標値の差をＹ方向の最大寸法Ｙｍとする。このようにすれば、点群データから取出ヘッド６０の三次元の最大寸法Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍを得ることができる。最大寸法を得た後は、最初の実施の形態と同様にして、最大寸法を利用すればよい。なお事前の観察で取出ヘッドの形状の特徴から最大寸法になる部分が判っている場合には、前述のように同じ深度を有する点のデータを集めなくても、ピンポイントで特定の点群データから座標値を得て最大寸法を求めてもよいのは勿論である。

なお画像に基づいて最大寸法を測定する方法は、公知の測定技術を用いれば良いが、上記例によれば、作業者の熟練度の相違による測定誤差を最小限にすることができる。なお撮影データを用いると、正規の取出ヘッド（アタッチメント）の画像と撮影した画像との対比を行うことにより、その差異から最大寸法を自動で測定したり、画像認識を得意とするＡＩ技術を用いて、最大寸法を測定することも可能である。その結果、測定の自動化を可能にすることができる。

（使用可能性、ティーチング及び段取り替え換え）
上記のように測定した最大寸法の利用方法は任意である。上記実施の形態では、ティーチング部９１の操作を利用して、ティーチングを実施する前に、取出ヘッド６０の三次元形状寸法の情報から取出ヘッドの作業での使用の適否を判断して、使用不可であればアラームを使用可能性判定部９３から出力する。すなわちティーチングを実行すると、取出ヘッド６０の移動中に周囲の物と衝突する可能性があることを事前に判断して、取出ヘッド６０の使用可能性がなければ、アラームが出される。

また金型を交換する際に、本発明の方法で交換するアタッチメントの最大寸法を測定すると、新しいアタッチメントが交換すべき正しいものであるか否か、またはアタッチメントの形状寸法が修理等で変わっていないかを作業を開始する前に知ることができる。その結果、ティーチングまたは段取り替え、金型や取出ヘッド等を壊す可能性がなくなる。

なおデータ記憶部９２には、事前に固定金型と可動金型の間のギャップ寸法情報、金型内の金型の凸部の突出寸法等の情報、従前の作業前に測定した金型の最大寸法の情報等を記憶しておき、使用可能性判定部９３では、この情報と測定した最大寸法とに基づいて、今回の作業で使用可能なアタッチメントであるか否かの使用可能性判断をする。

（その他）
また上記の実施の形態においては、本発明の方法を直交三軸ロボットとして成形品取出機を例にしたが、本発明はその他の用途に使用される直交三軸ロボットにも適用可能であるのは勿論である。

本発明によれば、直交三軸ロボットの作業フレームに取付けたアタッチメントの三次元形状寸法をアタッチメントが作業を開始する前に、作業フレームに取り付けられている状態で測定するので、アタッチメントの寸法や取り付け状態が異なった場合でも、ロボットの作業開始前に適宜の措置をとることが可能になる。

１ 成形品製造システム
３ 成形機
５ 成形品取出機
７１ 撮像装置システム
７２ 画像表示装置
７３ 画面
７４ Ｘ軸方向駆動源
７５ Ｘ軸方向移動測定部
７６ Ｙ軸方向駆動源
７７ Ｙ軸方向移動測定部
７８ Ｚ軸方向駆動源
７９ Ｚ軸方向移動測定部
Ｃ１１ 第１の撮像装置
Ｃ１２ 第２の撮像装置
９０ 制御装置
９１ ティーチング部
９２ データ記憶部
９３ 使用可能性判定部
９４ 駆動制御部
９５ 寸法演算部
９６ 画像制御部
９７ 操作部

Claims (9)

1. Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に動作軸を有する直交三軸ロボットの作業フレームに装着されているアタッチメントの三次元形状寸法を測定するアタッチメントの三次元形状寸法測定方法であって、
   前記直交三軸ロボットの前記作業フレームに装着されている状態で、前記アタッチメントが作業を開始する前に、少なくとも１以上の撮像装置により撮影した前記アタッチメントの画像に基づいて、前記アタッチメントの前記Ｘ方向の最大寸法と、前記Ｙ方向の最大寸法と前記Ｚ方向の最大寸法を測定することを特徴とするアタッチメントの三次元形状寸法測定方法。
2. 前記画像が、前記アタッチメントの三次元形状寸法の測定に必要な情報を含むように、前記少なくとも１以上の撮像装置により撮影する際の前記撮像装置の三次元の位置座標と、撮影される前記アタッチメントの三次元の位置座標と、前記撮像装置の画角及び前記アタッチメントの前記作業フレームへの取付姿勢が定められている請求項１に記載のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法。
3. 前記直交三軸ロボットが成形品取出ロボットであり、
   前記作業フレームが先端に前記アタッチメントが装着されて成形機の金型内に進入する進入フレームであり、
   前記成形機に装着されている状態の前記金型の引抜方向を前記Ｙ方向とし、前記引抜方向と直交する上下方向を前記Ｚ方向とし、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向と直交する方向を前記Ｘ方向と定義し、
   前記進入フレームに取り付けられている状態で、前記アタッチメントが前記金型内に挿入される前に少なくとも１以上の撮像装置により撮影した前記アタッチメントの撮像データに基づいて、前記アタッチメントの前記Ｙ方向の最大寸法と、前記Ｚ方向の最大寸法と前記Ｘ方向の最大寸法を測定することを特徴とする請求項１に記載のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法。
4. 前記１以上の撮像装置を含む撮像システムは、前記アタッチメントの前記Ｘ方向の最大寸法及び前記Ｚ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にある前記アタッチメントの第１の画像を得るための第１の撮像装置と、前記アタッチメントの前記Ｙ方向の最大寸法及び前記Ｚ方向の最大寸法を測定し得る姿勢にある前記アタッチメントの第２の画像を得るための第２の撮像装置と、前記第１の画像または前記第２の画像を表示する直交座標軸付きインジケータの画面を備えた画像表示装置を備え、
   前記直交三軸ロボットは、前記作業フレームを、前記Ｙ方向に動かすＹ方向駆動源及びＹ方向移動量測定器と、前記Ｚ方向に動かすＺ方向駆動源及びＺ方向移動量測定器と、前記Ｘ方向に動かすＸ方向駆動源及びＸ方向移動量測定器を備え、
   前記画面上の前記直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と前記第１の画像における前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を一致させた状態で、前記Ｚ方向駆動源を駆動して前記アタッチメントを前記Ｚ方向に移動させている間に前記第１の画像中の前記Ｚ方向の一方向の最外端部が前記画面上の基準線を通過してから前記Ｚ方向の他方向の最外端部が前記基準線を通過するまので間、前記Ｚ方向移動量測定器が測定した距離から前記Ｚ方向の最大寸法を測定し、
   前記画面上の前記直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と前記第１の画像における前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を一致させた状態で、前記Ｘ方向駆動源を駆動して前記アタッチメントを前記Ｘ方向に移動させている間に前記第１の画像中の前記Ｘ方向の一方向の最外端部が前記画面上の基準線を通過してから前記Ｘ方向の他方向の最外端部が前記基準線を通過するまので間、前記Ｘ方向移動量測定器が測定した距離から前記Ｘ方向の最大寸法を測定し、
   前記画面上の前記直交座標軸付きインジケータの直交座標軸が延びる方向と前記第２の画像における前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を一致させた状態で、前記Ｙ方向駆動源を駆動して前記アタッチメントを前記Ｙ方向に移動させている間に前記第２の画像中の前記Ｙ方向の一方向の最外端部が前記画面上の基準線を通過してから前記Ｙ方向の他方向の最外端部が前記基準線を通過するまので間、前記Ｙ方向移動量測定器が測定した距離から前記Ｙ方向の最大寸法を測定することを特徴とする請求項１に記載のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法。
5. 前記撮像装置は、物体表面を計測して、三次元座標を有する多数の点の点群データとして出力する三次元撮像装置であり、
   前記三次元撮像装置により、前記アタッチメントの前記Ｘ方向の最大寸法及び前記Ｚ方向の最大寸法を測定し得る第１の点群データを取得し、また前記アタッチメントの前記Ｙ方向の最大寸法及び前記Ｚ方向の最大寸法を測定し得る第２の点群データを取得し、
   前記第１の点群データから前記Ｚ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいて前記Ｚ方向の最大寸法を測定し、
   また前記第１の点群データから前記Ｘ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいて前記Ｘ方向の最大寸法を測定し、
   さらに前記第２の点群データから前記Ｙ方向の一方の最外端に位置する点の座標及び他方の最外端に位置する点の座標に基づいて前記Ｙ方向の最大寸法を測定する請求項１に記載のアタッチメントの三次元形状寸法測定方法。
6. 前記アタッチメントの三次元形状寸法の情報を請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法により測定し、
   前記三次元形状寸法の情報から前記アタッチメントの前記作業での使用の適否を判断して、使用不可であればアラームを発生するアタッチメントの使用可能性判定方法。
7. 前記使用の適否は、前記アタッチメントの移動中に周囲の物と衝突する可能性または前回の寸法情報との差により判断する請求項６に記載のアタッチメントの使用可能性判定方法。
8. 前記進入フレームに取り付けられている状態の前記アタッチメントは、前記アタッチメントに動力を与えるエアチューブまたは制御信号若しくは電力を与える配線を含む付属部品が組み合わされて構成されている請求項７に記載のアタッチメントの使用可能性判定方法。
9. 請求項７または８に記載のアタッチメントの使用可能性判定方法により前記アラームが出されると、ティーチングまたは段取り替えを中止する成形品取出機のティーチングまたは金型の段取り替え方法。