JP2023101856A - 姿勢変更装置および検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 コストの増大を抑制しつつ、被検査物を円錐状に回転させることができる姿勢変更装置および検査方法を提供することにある。【解決手段】 姿勢変更装置は、第1回転軸線回りに回転可能な第1出力軸と、第1出力軸によって回転可能な第1部材と、第1部材に配置され、第1回転軸線に対して角度を持って傾いた第2回転軸線回りに回転可能な第2出力軸と、第1部材に配置され、被検査物を保持し、第2出力軸の回転によって第2回転軸線回りに回転可能な第2部材と、第1出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第1アクチュエータと、第2出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第2アクチュエータとを有する。【選択図】 図1
Description
本発明は、姿勢変更装置および検査方法に関する。
特許文献1には、円筒状または円柱状の本体部を有する被検査物の外周面を検査する検査装置が記載されている。
この検査装置では、被検査物を軸回りに回転させ、明視野領域、暗視野領域および明視野領域と暗視野領域との境界領域を撮影し、撮影された画像に基づいて被検査物の外周面の欠陥部位を検出している。
この検査装置では、被検査物を軸回りに回転させ、明視野領域、暗視野領域および明視野領域と暗視野領域との境界領域を撮影し、撮影された画像に基づいて被検査物の外周面の欠陥部位を検出している。
特許文献1に記載の検査装置は、被検査物を軸回りに回転させているが、例えばピストンの冠面検査のように、表面の傷などの欠陥を発見するために軸に対して角度をつけて円錐状に回転させることについては対応していない。
また、被検査物を保持するために多関節ロボットなどを用いると、コストが高くなるおそれがあった。
本発明の目的の一つは、コストの増大を抑制しつつ、被検査物を円錐状に回転させることができる姿勢変更装置および検査方法を提供することにある。
また、被検査物を保持するために多関節ロボットなどを用いると、コストが高くなるおそれがあった。
本発明の目的の一つは、コストの増大を抑制しつつ、被検査物を円錐状に回転させることができる姿勢変更装置および検査方法を提供することにある。
本発明の一実施形態における姿勢変更装置は、第1回転軸線回りに回転可能な第1出力軸と、第1出力軸によって回転可能な第1部材と、第1部材に配置され、第1回転軸線に対して角度を持って傾いた第2回転軸線回りに回転可能な第2出力軸と、第1部材に配置され、被検査物を保持し、第2出力軸の回転によって第2回転軸線回りに回転可能な第2部材と、第1出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第1アクチュエータと、第2出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第2アクチュエータとを有する。
よって、本発明にあっては、コストの増大を抑制しつつ、被検査物を円錐状に回転させることができる。
〔実施形態1〕
実施形態1の姿勢変更装置を有する検査装置の全体図である。
(検査装置の構成)
検査装置Kは、カメラD、姿勢変更装置1およびコンピュータCを備える。
カメラDは、ピストン(被検査物)Wの検査用表面の画像を撮像する。
姿勢変更装置1は、カメラDに対するピストンWの姿勢を変化させる。
コンピュータCは、例えばパーソナルコンピュータであり、メモリMおよびCPUAを備える。
メモリMには、複数のサンプル画像を用いて機械学習させた学習結果が記憶されている。
機械学習は、例えば、ニューラルネットを用いた学習であって、実施形態1では、ディープラーニングによる学習を採用している。
また、ニューラルネットを多層に結合したディープラーニングによる学習を行うため、ニューラルネットを用いた場合と比較して、検査部A2による検査の判定精度を向上できる。
CPUAは、カメラDにより撮像された撮像画像と、メモリMに記憶されたディープラーニングによる学習結果と、に基づいてピストンWの冠面W1にキズや欠陥があるか否かを検査し、欠陥候補箇所を切り出して、検査結果としての欠陥候補画像を出力する検査部A1を備える。
実施形態1の姿勢変更装置を有する検査装置の全体図である。
(検査装置の構成)
検査装置Kは、カメラD、姿勢変更装置1およびコンピュータCを備える。
カメラDは、ピストン(被検査物)Wの検査用表面の画像を撮像する。
姿勢変更装置1は、カメラDに対するピストンWの姿勢を変化させる。
コンピュータCは、例えばパーソナルコンピュータであり、メモリMおよびCPUAを備える。
メモリMには、複数のサンプル画像を用いて機械学習させた学習結果が記憶されている。
機械学習は、例えば、ニューラルネットを用いた学習であって、実施形態1では、ディープラーニングによる学習を採用している。
また、ニューラルネットを多層に結合したディープラーニングによる学習を行うため、ニューラルネットを用いた場合と比較して、検査部A2による検査の判定精度を向上できる。
CPUAは、カメラDにより撮像された撮像画像と、メモリMに記憶されたディープラーニングによる学習結果と、に基づいてピストンWの冠面W1にキズや欠陥があるか否かを検査し、欠陥候補箇所を切り出して、検査結果としての欠陥候補画像を出力する検査部A1を備える。
(姿勢変更装置の構成)
姿勢変更装置1は、ベースBに固定された第1回転軸線P1回りに回転可能な第1モータ出力軸(第1出力軸)2aを有する第1モータ(第1アクチュエータ)2と、基部4aと、一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cとを備える第1部材4と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2、第2アーム4cの他端4c2に回転可能に支持され、ピストン(被検査物)Wを固定保持する第2部材5と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2に固定された第1回転軸線P1とほぼ直交し、交差する第2回転軸線P2回りに回転可能な第2モータ出力軸(第2出力軸)3aを有する第2モータ(第2アクチュエータ)3から構成されている。
なお、第1回転軸線P1と第2回転軸線P2とがほぼ直交とは、誤差が±10°くらいをいう。
これにより、姿勢変更装置1を、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
また、第1部材4を、基部4aと一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cで構成し、第1アーム4bの他端4b2と第2アーム4cの他端4c2にて第2部材5を回転可能に支持するようにしたので、第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2をずらすことが可能となり、より簡便にピストンWの円錐動作を行うことができる。
姿勢変更装置1は、ベースBに固定された第1回転軸線P1回りに回転可能な第1モータ出力軸(第1出力軸)2aを有する第1モータ(第1アクチュエータ)2と、基部4aと、一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cとを備える第1部材4と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2、第2アーム4cの他端4c2に回転可能に支持され、ピストン(被検査物)Wを固定保持する第2部材5と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2に固定された第1回転軸線P1とほぼ直交し、交差する第2回転軸線P2回りに回転可能な第2モータ出力軸(第2出力軸)3aを有する第2モータ(第2アクチュエータ)3から構成されている。
なお、第1回転軸線P1と第2回転軸線P2とがほぼ直交とは、誤差が±10°くらいをいう。
これにより、姿勢変更装置1を、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
また、第1部材4を、基部4aと一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cで構成し、第1アーム4bの他端4b2と第2アーム4cの他端4c2にて第2部材5を回転可能に支持するようにしたので、第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2をずらすことが可能となり、より簡便にピストンWの円錐動作を行うことができる。
第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2をほぼ直角になるようにしたので、ピストン円錐動作中心TCPが出しやすくなり、円錐動作を確実に行うことができる。
また、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2を交差するようにしたので、より円錐動作を正確に行うことができる。
さらに、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2が交差するピストンWの冠面W1のピストン円錐動作中心TCPを中心に、ピストンWの円錐動作を行うようにしたので、カメラDにより撮像されるピストンWの検査用の冠面W1の画像の精度を向上することができる。
また、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2を交差するようにしたので、より円錐動作を正確に行うことができる。
さらに、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2が交差するピストンWの冠面W1のピストン円錐動作中心TCPを中心に、ピストンWの円錐動作を行うようにしたので、カメラDにより撮像されるピストンWの検査用の冠面W1の画像の精度を向上することができる。
また、第1部材4を回転させるベースBに固定された第1モータ2と、第2部材5を回転させる第1部材4の第1アーム4bに固定された第2モータ3を配置するようにしたので、第1モータ2と第2モータ3との回転角度制御を容易にすることができる。
さらに、第2部材5とピストンWを回転させる第2モータ3は、第1部材4と第2部材5とピストンWと第2モータ3を回転させる第1モータ2と比較し駆動負荷が小さいので、第1モータ2よりも最大出力の小さい小型のモータを使用可能であるので、姿勢変更装置1が小型化出来て、第2モータ3の制御性を向上することができる。
さらに、第2部材5とピストンWを回転させる第2モータ3は、第1部材4と第2部材5とピストンWと第2モータ3を回転させる第1モータ2と比較し駆動負荷が小さいので、第1モータ2よりも最大出力の小さい小型のモータを使用可能であるので、姿勢変更装置1が小型化出来て、第2モータ3の制御性を向上することができる。
第1モータ出力軸2aは、第1部材4の基部4aに固定され、第1部材4を第1回転軸線P1回りに回転させる。
第2モータ出力軸3aは、第2部材5に固定され、第2部材5を第2回転軸線P2回りに回転させる。
第1モータ出力軸2aの回転角度θ1と第2モータ出力軸3aの回転角度θ2を同期して変化させることで、ピストンWの傾斜角度が合成されて、ピストンWの冠面W1の第1回転軸線P1と第2回転軸線P2との交点であるピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを円錐動作させることができる。なお、詳細は、後述する。
第2モータ出力軸3aは、第2部材5に固定され、第2部材5を第2回転軸線P2回りに回転させる。
第1モータ出力軸2aの回転角度θ1と第2モータ出力軸3aの回転角度θ2を同期して変化させることで、ピストンWの傾斜角度が合成されて、ピストンWの冠面W1の第1回転軸線P1と第2回転軸線P2との交点であるピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを円錐動作させることができる。なお、詳細は、後述する。
(姿勢変更装置の動作)
図2は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する概略図であり、図3は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する作動表である。
図2は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する概略図であり、図3は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する作動表である。
図2の左上は、第1モータ2の第1出力軸2aを、第1回転軸線P1回りに回転角度θ1回転させた状態での第2回転軸線P2の動作位置を示し、図2の右上は、第2モータ3の第2出力軸3aを、第2回転軸線P2回りに回転角度θ2回転させた状態での第1回転軸線P1の動作位置を示し、図2の下図は、同期して変化しているこの2つを合成した第1回転軸線P1と第2回転軸線P2の動作位置を示している。
図3の作動表に示すように、25個の教示点において、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1回りの回転角度θ1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2回りの回転角度θ2を同期して変化させることで、ピストンWの傾斜角度が合成されて、ピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを360°円錐動作させることができる。
なお、各教示点にて、カメラDによりピストン(被検査物)Wの検査用表面の画像を撮像する。
図3の作動表に示すように、25個の教示点において、第1モータ2の第1出力軸2aの第1回転軸線P1回りの回転角度θ1と第2モータ3の第2出力軸3aの第2回転軸線P2回りの回転角度θ2を同期して変化させることで、ピストンWの傾斜角度が合成されて、ピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを360°円錐動作させることができる。
なお、各教示点にて、カメラDによりピストン(被検査物)Wの検査用表面の画像を撮像する。
図4は、実施形態1の姿勢変更装置のモータ回転角度設定の動作の流れを示すタイムチャートである。
第1ステップでは、例えば、図3に示す教示点4の位置の第2部材5に、ピストンWを配置し、固定保持させ、ピストンWの姿勢をピストンWの座標系で求める。
第2ステップでは、第1ステップで得られたピストンWの座標系でのピストンWの姿勢を、第1回転軸線P1と第2回転軸線P2との2軸円錐動作制御機構座標系、すなわち、姿勢変更装置1の座標系に変換し、この姿勢変更装置1の座標系に対して、第1モータ2の基準面S1に対するピストンWの傾斜角θ1°、第2モータ3の基準面S2に対するピストンWの傾斜角θ2°を計測する。
なお、ピストンWの傾斜角θ2°は、-θ1°の傾斜角度補正後の位置で計測を行う。
これにより、第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°とする。
この各ステップを、25個の教示点の分繰り返し行い、各教示点での第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°を計測し、決定する。
第3ステップでは、25個の教示点での第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°にて、姿勢制御装置1を作動させ、カメラDによりピストンWの冠面W1を撮像する。
第2ステップでは、第1ステップで得られたピストンWの座標系でのピストンWの姿勢を、第1回転軸線P1と第2回転軸線P2との2軸円錐動作制御機構座標系、すなわち、姿勢変更装置1の座標系に変換し、この姿勢変更装置1の座標系に対して、第1モータ2の基準面S1に対するピストンWの傾斜角θ1°、第2モータ3の基準面S2に対するピストンWの傾斜角θ2°を計測する。
なお、ピストンWの傾斜角θ2°は、-θ1°の傾斜角度補正後の位置で計測を行う。
これにより、第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°とする。
この各ステップを、25個の教示点の分繰り返し行い、各教示点での第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°を計測し、決定する。
第3ステップでは、25個の教示点での第1モータ2の第1出力軸2aの制御角度をθ1°、第2モータ3の第2出力軸3aの制御角度θ2°にて、姿勢制御装置1を作動させ、カメラDによりピストンWの冠面W1を撮像する。
図5の(a)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第1側面図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第1平面図であり、図6の(a)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第2側面図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第2平面図であり、図7の(a)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第3側面図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第3平面図であり、図8の(a)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第4側面図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第4平面図である。
すなわち、図5は、教示点1の姿勢変更装置1の動作位置、図6は、教示点8の姿勢変更装置1の動作位置、図7は、教示点14の姿勢変更装置1の動作位置、図8は、教示点20の姿勢変更装置1の動作位置を示している。
これにより、ピストンWがピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを円錐動作させることになる。
これにより、ピストンWがピストン円錐動作中心TCPを中心として、TCP回転軸線Q周りに、ピストンWを円錐動作させることになる。
次に、実施形態1の作用効果を説明する。
(1)姿勢変更装置1をベースBに固定された第1回転軸線P1回りに回転可能な第1モータ出力軸2aを有する第1モータ2と、基部4aと、一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cとを備える第1部材4と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2と第2アーム4cの他端4c2に回転可能に支持され、ピストンWを固定保持する第2部材5と、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2に固定された第1回転軸線P1と直交する第2回転軸線P2回りに回転可能な第2モータ出力軸3aを有する第2モータ3から構成するようにした。
よって、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
よって、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
(2)第1部材4を基部4aと、一端4b1、4c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線P1の方向に延びる第1アーム4b、第2アーム4cで構成し、第1部材4の第1アーム4bの他端4b2と第2アーム4cの他端4c2に第2部材5を回転可能に支持するようにした。
よって、第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2をずらすことが可能となり、より簡便にピストンWの円錐動作を行うことができる。
よって、第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2をずらすことが可能となり、より簡便にピストンWの円錐動作を行うことができる。
(3)第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2をほぼ直角になるようにした。
よって、ピストン円錐動作中心TCPが出しやすくなり、円錐動作を確実に行うことができる。
よって、ピストン円錐動作中心TCPが出しやすくなり、円錐動作を確実に行うことができる。
(4)第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2を交差するようにした。
よって、より円錐動作を正確に行うことができる。
よって、より円錐動作を正確に行うことができる。
(5)第1モータ2の第1出力軸2aの回転軸線P1と第2モータ3の第2出力軸3aの回転軸線P2が交差するピストンWの冠面W1のピストン円錐動作中心TCPを中心に、ピストンWの円錐動作を行うようにした。
よって、カメラDにより撮像されるピストンWの検査用表面の画像の精度を向上することができる。
よって、カメラDにより撮像されるピストンWの検査用表面の画像の精度を向上することができる。
(6)第1部材4を回転させるベースBに固定された第1モータ2と、第2部材5を回転させる第1部材4の一方の第1アーム4bに固定された第2モータ3を配置するようにした。
よって、第1モータ2と第2モータ3との回転角度制御を容易にすることができる。
よって、第1モータ2と第2モータ3との回転角度制御を容易にすることができる。
(7)第1モータ2は、第1部材4と第2部材5とピストンWと第2モータ3を回転させ、第2モータ3は、第2部材5とピストンWを回転させるようにした。
よって、第2モータ3を最大出力の小さい小型モータにすることができるので、姿勢変更装置1が小型化出来て、第2モータ3の制御性を向上することができる。
よって、第2モータ3を最大出力の小さい小型モータにすることができるので、姿勢変更装置1が小型化出来て、第2モータ3の制御性を向上することができる。
図9は、実施形態2の姿勢変更装置を有する検査装置の全体図である。
実施形態1では、第1モータ2と第2モータ3によりピストンWの円錐動作を行うようにしていたが、実施形態2では、第1モータ2と第2モータ3と第3モータ6によりピストンWの円錐動作を行ようにしている。
(姿勢変更装置の構成)
姿勢変更装置1は、ベースBに固定された第1回転軸線R1回りに回転可能な第1モータ出力軸(第1出力軸)6aを有する第1モータ(第1アクチュエータ)6と、基部40aと、一端40b1、40c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線R1の方向に延びる第1アーム40b、第2アーム40cとを備える第1部材40と、第1アーム40bの他端40b2と第2アーム40cの他端40c2に揺動可能に支持され、径方向両側が開放しているピストンWを固定保持する第2部材50と、第2部材50に固定され第1回転軸線R1に対し、角度を持って傾斜することができる第2回転軸線R2回りに回転可能な第2モータ出力軸(第2出力軸)7aを有する第2モータ(第2アクチュエータ)7と、第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定された第1回転軸線P1とほぼ直交し、交差する第3回転軸線R3回りに回転可能な第3モータ出力軸8aを有する第3モータ(角度保持機構)8から構成されている。
このように、二股状に第1回転軸線R1の方向に延びる第1アーム40bと第2アーム40cの間に、第2部材50を配置しているので、姿勢変更装置1の大型化を抑制することができる。
また、第2部材50の径方向両側が開放しているので、ピストンWの設置と取り外しが容易である。
姿勢変更装置1は、ベースBに固定された第1回転軸線R1回りに回転可能な第1モータ出力軸(第1出力軸)6aを有する第1モータ(第1アクチュエータ)6と、基部40aと、一端40b1、40c1が基部4aに離隔して固定された二股状に第1回転軸線R1の方向に延びる第1アーム40b、第2アーム40cとを備える第1部材40と、第1アーム40bの他端40b2と第2アーム40cの他端40c2に揺動可能に支持され、径方向両側が開放しているピストンWを固定保持する第2部材50と、第2部材50に固定され第1回転軸線R1に対し、角度を持って傾斜することができる第2回転軸線R2回りに回転可能な第2モータ出力軸(第2出力軸)7aを有する第2モータ(第2アクチュエータ)7と、第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定された第1回転軸線P1とほぼ直交し、交差する第3回転軸線R3回りに回転可能な第3モータ出力軸8aを有する第3モータ(角度保持機構)8から構成されている。
このように、二股状に第1回転軸線R1の方向に延びる第1アーム40bと第2アーム40cの間に、第2部材50を配置しているので、姿勢変更装置1の大型化を抑制することができる。
また、第2部材50の径方向両側が開放しているので、ピストンWの設置と取り外しが容易である。
第1部材40の基部40aに固定される第1モータ出力軸6aは、第1部材40を第1回転軸線R1回りに回転させる。
第2部材50に固定される第2モータ出力軸7aは、ピストンWを第2回転軸線R2回りに回転させる。
第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定される第3モータ出力軸8aは、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を変更可能であり、第2部材50を第3回転軸線R3回りに揺動させ、第2部材50を第1部材40に対し、すなわち、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を所定の角度に変更し、保持することができる。
これにより、必要とする任意の所定の揺動角度に保持することができ、円錐動作がより正確に行えるとともに、第2部材50を第1部材40と重複する位置に戻せば、ピストンWの付け替え変更も容易に行える。
また、第1部材40の基部40aと第1モータ出力軸6aに形成された貫通孔40dには、第2モータ7の給電ハーネス7bが挿通されている。
これにより、第2モータ7の第2モータ出力軸7aが回転しても、給電ハーネス7bが邪魔になりにくい。
第2部材50に固定される第2モータ出力軸7aは、ピストンWを第2回転軸線R2回りに回転させる。
第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定される第3モータ出力軸8aは、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を変更可能であり、第2部材50を第3回転軸線R3回りに揺動させ、第2部材50を第1部材40に対し、すなわち、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を所定の角度に変更し、保持することができる。
これにより、必要とする任意の所定の揺動角度に保持することができ、円錐動作がより正確に行えるとともに、第2部材50を第1部材40と重複する位置に戻せば、ピストンWの付け替え変更も容易に行える。
また、第1部材40の基部40aと第1モータ出力軸6aに形成された貫通孔40dには、第2モータ7の給電ハーネス7bが挿通されている。
これにより、第2モータ7の第2モータ出力軸7aが回転しても、給電ハーネス7bが邪魔になりにくい。
(姿勢変更装置の動作)
図10は、実施形態2の姿勢変更装置の動作の流れを示すタイムチャートであり、図11の(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第1斜視図、(b)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第1平面図であり、図12(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第2斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第2平面図であり、図13(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第3斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第3平面図であり、図14(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第4斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第4平面図であり、図15(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第5斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第5平面図である。
図10は、実施形態2の姿勢変更装置の動作の流れを示すタイムチャートであり、図11の(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第1斜視図、(b)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第1平面図であり、図12(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第2斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第2平面図であり、図13(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第3斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第3平面図であり、図14(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第4斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第4平面図であり、図15(a)は、実施形態2の姿勢変更装置の動作を説明する第5斜視図、(b)は、実施形態1の姿勢変更装置の動作を説明する第5平面図である。
図10の第1ステップでは、第1回転軸線R1と第2回転軸線R2が同軸に位置し、第1部材4と第2部材5が第3回転軸線R3方向に重なり合った状態で、第2部材5にピストンWを配置し、固定保持させる。
つぎに、第3モータ8の第3モータ出力軸8aにより、第2部材5を指定角度θ0°に傾斜させ、保持する。
すなわち、第2回転軸線R2が第1回転軸線R1に対し指定角度θ0°に傾斜させ、保持される。
そして、ピストンWの姿勢をピストンWの座標系で求める。
第2ステップでは、第1ステップで得られたピストンWの座標系でのピストンWの姿勢を、第1回転軸線R1と第2回転軸線R2との2軸円錐動作制御機構座標系、すなわち、姿勢変更装置1の座標系に変換する。
この各ステップを複数の教示点分繰り返し行い、第1モータ6の第1出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aの制御回転角度を決定する。
すなわち、第1モータ6の第1モータ出力軸6aを矢印方向に+θa°回転させ、同時に第1モータ6の第1モータ出力軸6aと回転角度を同期させ、第2モータ7の第2モータ出力軸7aを矢印方向に-θa°逆回転させる。
なお、同期とは、第1モータ6の第1モータ出力軸6aの単位時間当たりの回転角度(回転数)と第2モータ7の第2モータ出力軸7aの単位時間当たりの回転角度(回転数)は、同じであるということである。
これにより、より正確な円錐動作を可能にすることができる。
これを、複数の教示点分繰り返し行い、第1モータ6の第1モータ出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aを、回転角度を同期させて360°逆回転させることで、第1モータ6の第1モータ出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aの制御回転角度を決定する。
第3ステップでは、図示はしていないが、複数の教示点で、実施形態1と同様にカメラDによりピストンWの検査用表面の画像を撮像する。
また、撮像終了後は、第1モータ6の第1モータ出力軸6aが逆回転し、ステップ2の動作位置に戻り、つぎに、第3モータ8の第3モータ出力軸8aにより、第2部材5を第1部材4と第3回転軸線R3方向に重なり合ったステップ1の動作位置に戻る。
これにより、実施形態1と同様に、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストン円錐動作中心TCPを中心として、第2回転軸線R2周りに、ピストンWを360°円錐動作させることができる。
つぎに、第3モータ8の第3モータ出力軸8aにより、第2部材5を指定角度θ0°に傾斜させ、保持する。
すなわち、第2回転軸線R2が第1回転軸線R1に対し指定角度θ0°に傾斜させ、保持される。
そして、ピストンWの姿勢をピストンWの座標系で求める。
第2ステップでは、第1ステップで得られたピストンWの座標系でのピストンWの姿勢を、第1回転軸線R1と第2回転軸線R2との2軸円錐動作制御機構座標系、すなわち、姿勢変更装置1の座標系に変換する。
この各ステップを複数の教示点分繰り返し行い、第1モータ6の第1出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aの制御回転角度を決定する。
すなわち、第1モータ6の第1モータ出力軸6aを矢印方向に+θa°回転させ、同時に第1モータ6の第1モータ出力軸6aと回転角度を同期させ、第2モータ7の第2モータ出力軸7aを矢印方向に-θa°逆回転させる。
なお、同期とは、第1モータ6の第1モータ出力軸6aの単位時間当たりの回転角度(回転数)と第2モータ7の第2モータ出力軸7aの単位時間当たりの回転角度(回転数)は、同じであるということである。
これにより、より正確な円錐動作を可能にすることができる。
これを、複数の教示点分繰り返し行い、第1モータ6の第1モータ出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aを、回転角度を同期させて360°逆回転させることで、第1モータ6の第1モータ出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aの制御回転角度を決定する。
第3ステップでは、図示はしていないが、複数の教示点で、実施形態1と同様にカメラDによりピストンWの検査用表面の画像を撮像する。
また、撮像終了後は、第1モータ6の第1モータ出力軸6aが逆回転し、ステップ2の動作位置に戻り、つぎに、第3モータ8の第3モータ出力軸8aにより、第2部材5を第1部材4と第3回転軸線R3方向に重なり合ったステップ1の動作位置に戻る。
これにより、実施形態1と同様に、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストン円錐動作中心TCPを中心として、第2回転軸線R2周りに、ピストンWを360°円錐動作させることができる。
図11は、図10のステップ2の動作位置を示し、図15は、撮像終了後の図10のステップ1の動作位置を示し、図12-図14は、第1モータ6の第1モータ出力軸6aと第2モータ7の第2モータ出力軸7aを、回転角度を同期させて逆回転させた途中の動作位置を示している。
その他の構成は、実施形態1と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
その他の構成は、実施形態1と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
(1)姿勢変更装置1をベースBに固定された第1回転軸線R1回りに回転可能な第1モータ出力軸6aを有する第1モータ6と、基部40aと、一端40b1、40c1が基部4aに離隔して固定された第1回転軸線R1の方向に二股状に延びる第1アーム40bの他端40b2と第2アーム40cの他端40c2に揺動可能に支持され、径方向両側が開放しているピストンWを固定保持する第2部材50と、第2部材50に固定され第1回転軸線R1に対し、角度を持って傾斜することができる第2回転軸線R2回りに回転可能な第2モータ出力軸7aを有する第2モータ7と、第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定された第1回転軸線P1とほぼ直交し、交差する第3回転軸線R3回りに回転可能な第3モータ出力軸8aを有する第3モータ8から構成するようにした。
よって、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
よって、コストの増大を抑制した簡易な構成で、ピストンWの円錐動作を行うことができる。
(2)第1モータ6の第1モータ出力軸6aを矢印方向に+θa°回転させ、同時に第1モータ6の第1モータ出力軸6aと回転角度を同期させ、第2モータ7の第2モータ出力軸7aを矢印方向に-θa°逆回転させるようにした。
よって、より正確な円錐動作を可能にすることができる。
よって、より正確な円錐動作を可能にすることができる。
(3)第1部材40の第1アーム40bの他端40b2に固定される第3モータ出力軸8aは、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を変更可能であり、第2部材50を第3回転軸線R3回りに揺動させ、第2部材50を第1部材40に対し、すなわち、第1回転軸線R1に対する第2回転軸線R2の傾く角度を所定の角度に変更し、保持することができるようにした。
よって、必要とする任意の所定の揺動角度に保持することができ、円錐動作がより正確に行えるとともに、第2部材50を第1部材40と重複する位置に戻せば、ピストンWの付け替え変更も容易に行える。
よって、必要とする任意の所定の揺動角度に保持することができ、円錐動作がより正確に行えるとともに、第2部材50を第1部材40と重複する位置に戻せば、ピストンWの付け替え変更も容易に行える。
(4)第1部材40の基部40aと第1モータ出力軸6aに形成された貫通孔40dには、第2モータ7の給電ハーネス7bを挿通するようにした。
よって、第2モータ7の第2モータ出力軸7aが回転しても、給電ハーネス7bが邪魔になりにくい。
よって、第2モータ7の第2モータ出力軸7aが回転しても、給電ハーネス7bが邪魔になりにくい。
(5)第1回転軸線R1の方向に二股状に延びる第1アーム40bと第2アーム40cの間に、第2部材50を配置するようにした。
よって、姿勢変更装置1の大型化を抑制することができる。
よって、姿勢変更装置1の大型化を抑制することができる。
(6)第2部材50の径方向両側を開放するようにした。
よって、ピストンWの設置と取り外しが容易である。
よって、ピストンWの設置と取り外しが容易である。
図16は、実施形態3の姿勢変更装置を有する検査装置の全体図である。
実施形態2では、第2回転軸R2を第3モータ8により、第2部材50を第1部材40に対し第1回転軸線R1回りに指定角度θ0に傾斜させ、保持するようにしていたが、実施形態3では、エアシリンダ(角度保持機構)9により、第2部材50を第1部材40に対し第1回転軸線R1回りに指定角度θ0に傾斜させ、保持するするようにした。
その他の構成は、実施形態2と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
よって、実施形態3では、実施形態2と同様の作用効果を奏する。
その他の構成は、実施形態2と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
よって、実施形態3では、実施形態2と同様の作用効果を奏する。
〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
被検査物は、ピストンに限らないし、学習結果は、ニューラルネット被検査物やディープラーニングに限らず、機械学習であればよい。
また、実施形態として、第1出力軸を第1モータ出力軸2a、6a、第2出力軸を第2モータ出力軸3a、7aとしているが、各モータ出力軸をフレキシブルな軸を介して、各部材と連結して、フレキシブルな軸を出力軸としてもよい。
さらに、実施形態2、3では、第3モータ8、あるいはエアシリンダ9により、第2部材50を第1回転軸線R1に対し指定角度θ0に傾斜させ、保持するするようにしていたが、図示はしないが、角度保持機構として第1部材40と第2部材50とを締結、締結解除可能なボルト(固定部材)でおこなってもよい。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
被検査物は、ピストンに限らないし、学習結果は、ニューラルネット被検査物やディープラーニングに限らず、機械学習であればよい。
また、実施形態として、第1出力軸を第1モータ出力軸2a、6a、第2出力軸を第2モータ出力軸3a、7aとしているが、各モータ出力軸をフレキシブルな軸を介して、各部材と連結して、フレキシブルな軸を出力軸としてもよい。
さらに、実施形態2、3では、第3モータ8、あるいはエアシリンダ9により、第2部材50を第1回転軸線R1に対し指定角度θ0に傾斜させ、保持するするようにしていたが、図示はしないが、角度保持機構として第1部材40と第2部材50とを締結、締結解除可能なボルト(固定部材)でおこなってもよい。
1 姿勢変更装置、2 第1モータ(第1アクチュエータ)、2a 第1モータ出力軸(第1出力軸)、3 第2モータ(第2アクチュエータ)、3a 第2モータ出力軸(第2出力軸)、4 第1部材、4a 基部、4b 第1アーム、40 第1部材、40a 基部、40b 第1アーム、40c 第2アーム、40d 貫通孔、5 第2部材、50 第2部材、6 第1モータ(第1アクチュエータ)、6a 第1モータ出力軸(第1出力軸)、7 第2モータ(第2アクチュエータ)、7a第2モータ出力軸(第2出力軸)、7b 給電ハーネス、8 第3モータ(角度保持機構)、9 エアシリンダ(角度保持機構)、P1 第1回転軸線、P2 第2回転軸線、R1 第1回転軸線、R2 第2回転軸線、W ピストン(被検査物)
Claims (20)
- 被検査物を保持した状態で前記被検査物の姿勢を変更可能な姿勢変更装置であって、
第1回転軸線回りに回転可能な第1出力軸と、
前記第1出力軸によって回転可能な第1部材と、
前記第1部材に配置され、前記第1回転軸線に対して角度を持って傾いた第2回転軸線回りに回転可能な第2出力軸と、
前記第1部材に配置され、前記被検査物を保持し、前記第2出力軸の回転によって前記第2回転軸線回りに回転可能な第2部材と、
前記第1出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第1アクチュエータと、
前記第2出力軸を所定の角度範囲で正逆回転する第2アクチュエータと、
を有する、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項1に記載の姿勢変更装置において、
前記第1部材は、前記第1出力軸と連結する基部と、前記基部から前記第1回転軸の方向に延びる第1アームと、を有し、
前記第1アームに前記第2部材が回転可能に配置されている、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項2に記載の姿勢変更装置において、
前記第2回転軸線は前記第1回転軸線に対してほぼ直角である、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項3に記載の姿勢変更装置において、
前記第2回転軸線は前記第1回転軸線と交差する、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項2に記載の姿勢変更装置において、
前記第1回転軸線と前記第2回転軸線の交差する点を中心に、前記被検査物が円錐動作するように前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータを駆動する、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項2に記載の姿勢変更装置において、
前記第1アクチュエータは第1モータであり、
前記第2アクチュエータは前記第1アームに固定されている第2モータである、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項5に記載の姿勢変更装置において、
前記第2モータの最大出力トルクは前記第1モータの最大出力よりも小さい、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項1に記載の姿勢変更装置を用いた検査方法であって、
前記被検査物の姿勢を前記被検査物の座標系で求める第1ステップと、
前記第1ステップで得られた前記被検査物の座標系での前記被検査物の姿勢を、前記姿勢変更装置の座標系での前記被検査物の姿勢に変換する第2ステップと、
前記第2ステップで得られた前記姿勢変更装置の座標系での前記被検査物の姿勢に沿って前記姿勢変更装置を作動し、かつ、前記被検査物を撮像する第3ステップと、
を有する、
ことを特徴とする被検査物の検査方法。 - 被検査物を保持した状態で前記被検査物の姿勢を変更可能な姿勢変更装置であって、
第1回転軸線回りに回転する第1出力軸と、
前記第1出力軸によって回転可能な第1部材と、
前記第1部材に配置され、前記第1回転軸線に対して角度を持って傾いた第2回転軸線の方向に前記被検査物を傾けることが可能な第2部材と、
前記第2部材に配置され、前記被検査物を前記第2回転軸線回りに回転させる第2出力軸と、
前記第1出力軸を回転させる第1アクチュエータと、
前記第2出力軸を回転させる第2アクチュエータであって、前記第1出力軸が前記第1回転軸線回りに回転するときに、前記第2出力軸が前記第1部材の回転方向に対して前記第2回転軸線回りに反対方向に回転するように回転させる第2アクチュエータと、
を備える、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項9に記載の姿勢変更装置において、
前記第1出力軸の単位時間当たりの回転数と、前記第2出力軸の単位時間当たりの回転数が同じである、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項9に記載の姿勢変更装置において、
前記第2部材は、前記第1部材に対して揺動できるようになっており、前記第1回転軸線に対する前記第2回転軸線の傾く角度を変更可能になっている、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項11に記載の姿勢変更装置において、
前記第2部材は、前記第1部材に対して揺動した所定の角度を保つ角度保持機構を有する、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項12に記載の姿勢変更装置において、
前記角度保持機構はモータである、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項12に記載の姿勢変更装置において、
前記角度保持機構はエアシリンダである、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項12に記載の姿勢変更装置において、
前記角度保持機構は、前記第1部材と前記第2部材を締結し、かつ、締結解除可能な固定部材である、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項9に記載の姿勢変更装置において、
前記第1アクチュエータは、前記第1出力軸を回転させる第1モータであり、
前記第2アクチュエータは、前記第2部材に配置されて前記第2出力軸を回転させる第2モータである、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項16に記載の姿勢変更装置において、
前記第1部材と前記第1出力軸を貫通する貫通孔を有し、前記第2モータの給電ハーネスが前記貫通孔に挿通している、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項9に記載の姿勢変更装置において、
前記第1部材は、前記第1出力軸と連結する基部と、前記基部から前記第1回転軸の方向に二股状に延びる第1アーム及び第2アームと、を有し、
前記第1アームと前記第2アームに前記第2部材が回転可能に配置されている、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項18に記載の姿勢変更装置において、
前記第2部材は、径方向両側が開放している、
ことを特徴とする姿勢変更装置。 - 請求項9に記載の姿勢変更装置を用いた検査方法であって、
前記被検査物の姿勢を前記被検査物の座標系で求める第1ステップと、
前記第1ステップで得られた前記被検査物の座標系での前記被検査物の姿勢を、前記姿勢変更装置の座標系での前記被検査物の姿勢に変換する第2ステップと、
前記第2ステップで得られた前記姿勢変更装置の座標系での前記被検査物の姿勢に沿って前記姿勢変更装置を作動し、かつ、前記被検査物を撮像する第3ステップと、
を有する、
ことを特徴とする被検査物の検査方法。
Priority Applications (2)
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