JP2742483B2 - 自動車のタイヤ取付方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、組立ラインの車両に対
してタイヤを自動的に取り付ける自動車のタイヤ取付方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車製造業界においては、産業用ロボ
ットを用いて組立ラインを搬送される自動車に部品を自
動的に取り付ける自動組立システムが推進されている
が、車両のハブにタイヤを自動的に取り付ける自動タイ
ヤ取付ロボットでは、車両のハブボルト位置を検出する
ためにＣＣＤカメラ等の視覚センサが用いられている。

【０００３】この種の検出方法においては、視覚センサ
をハブに近接して配設することが困難であるため、視覚
センサの画角の中にハブ周辺の不要部分まで画像として
認識してしまい、ハブボルトの位置を充分な精度で検出
することが困難であった。

【０００４】そこで、読み取った画像情報を演算処理す
ることにより、バブボルトの位置の検出精度を上昇させ
る技術的思想が、例えば、特開平１−１４５２８８号
「自動車のタイヤ取付方法」に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、ハブボルト位置を得るための演算に多大
の時間を要するという不都合があり、このため、タイヤ
取付ロボットシステム全体の生産性を低下させるという
問題がある。

【０００６】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであって、第１の視覚センサによっ
て読み取った画像情報からハブの中心位置を検出し（ラ
フセンシング）、この中心位置情報等に基づいて第２の
視覚センサを変位させ、ハブの画像を第２視覚センサの
最大画角として読み取ることにより、ハブボルトの位置
検出の精度を向上させ、自動タイヤの取り付けを迅速、
且つ確実に行うことが可能な自動車のタイヤ取付方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、搬送される車両のハブ位置とハブボル
トの位相とを検出して、タイヤ取付ロボットによってタ
イヤをハブに取り付ける自動車のタイヤ取付方法であっ
て、搬入される車両の片側に配設される少なくとも１台
の第１の画像読取手段によって、 ハブの画像情報を得る
第１のステップと、前記第１のステップで読み取られた
ハブの画像情報から、ハブの中心位置座標を演算する第
２のステップと、前記ハブの中心位置座標を示す情報に
基づいて、前記タイヤ取付ロボットに配設される少なく
とも２台の第２の画像読取手段を前記ハブを最大画角で
読み取ることが可能な位置に変位させる第３のステップ
と、前記第２の画像読取手段によって、ハブの画像情報
を得る第４のステップと、前記第４のステップで読み取
られたハブの画像情報から、ハブの中心座標、トー角、
およびハブボルトの位相を演算する第５のステップと、
前記第５のステップの演算結果に基づいてタイヤをハブ
に取り付ける第６のステップと、からなることを特徴と
する。

【０００８】

【作用】本発明に係る自動車のタイヤ取付方法では、車
両のハブの画像を第１の画像読取手段によって読み取
り、このハブの画像情報からハブの中心位置座標を演算
する。

【０００９】前記ハブの中心位置座標を示す情報に基づ
いて、前記ハブを最大画角で読み取ることが可能な位置
に第２画像読取手段を変位させ、ハブの画像を読み取
り、該ハブの画像情報から、ハブ位置およびハブボルト
の位相等を演算し、この演算結果に基づいてタイヤをハ
ブに取り付ける。

【００１０】従って、第２画像読取手段はハブの画像を
最大画角で読み取ることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係る自動車のタイヤ取付方法
について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明を実施するタイヤ取付ロボッ
トシステムの構成の概要を示す平面図であり、図２は前
記システムの正面図である。

【００１３】タイヤ取付ロボットシステム１０は組立ラ
インを搬送される車両ＳにタイヤＷを組み付けるロボッ
ト本体１２と、ロボット本体１２に制御信号等を出力す
るロボットコントローラ１４と、コンピュータ等からな
る演算装置１６と、三脚によって固定されて前記車両Ｓ
のフロントハブＦＨの画像を読み取るＣＣＤ撮像カメラ
（以下、単にカメラという）１８およびリアハブＲＨの
画像を読み取るカメラ２０と、カメラ１８および２０か
ら出力される画像情報を読み取り、この画像情報を演算
処理する画像処理装置２２とを備える。カメラ１８およ
び２０はフロントハブＦＨおよびリアハブＲＨのラフセ
ンシングを行う。

【００１４】ロボット本体１２の架台部２４にはナット
供給ロボット２６とタイヤ取付ロボット２８とが配設さ
れ、ナット供給ロボット２６はパーツフィーダ３０から
タイヤＷを固定するためのナットを把持し、タイヤ取付
ロボット２８はタイヤ置場３２に載置されたタイヤＷを
挟持し、フロントハブＦＨおよびリアハブＲＨに取り付
ける。タイヤ取付ロボット２８はアーム３４とチャッキ
ングユニット３６とを備え、チャッキングユニット３６
はカメラ３８およびカメラ４０とタイヤＷを挟持するチ
ャック４２および４４とを備える。

【００１５】カメラ３８およびカメラ４０に読み取られ
たハブの画像情報は、前記画像処理装置２２によって演
算処理される。

【００１６】以上のように構成されるタイヤ取付ロボッ
トシステム１０において、車両Ｓに取着されるハブの中
心座標、ハブのトー（ＴＯＥ）角等からなる傾き、およ
びハブボルトの位相を検出し、タイヤＷをハブに取り付
ける作用について、図１乃至図７を参照しながら説明す
る。

【００１７】タイヤＷが取り付けられる車両Ｓはタイヤ
取付ロボットシステム１０の近傍であって所定の位置ま
で搬送される。この車両ＳのフロントハブＦＨの画像情
報がカメラ１８によって読み取られ、画像処理装置２２
に対して出力される（図５（ａ）参照）（ステップＳ
１）。

【００１８】画像処理装置２２は入力したフロントハブ
ＦＨの画像情報と、予め設定されたカメラ１８の座標
（Ｔ、Ｈ）とからフロントハブＦＨの中心座標Ｑ（Δ
Ｔ、ΔＨ）を演算し（ラフセンシング）（図５（ｂ）参
照）、この演算結果を演算装置１６を介してロボットコ
ントローラ１４に出力する（ステップＳ２）。

【００１９】ロボットコントローラ１４は前記フロント
ハブＦＨの中心座標Ｑを示す情報に基づいて、ロボット
本体１２のアーム３４を駆動し、アーム３４に取着され
るチャッキングユニット３６をフロントハブＦＨ方向に
変位させる（ステップＳ３）。チャッキングユニット３
６は先端部に配設された２台のカメラ３８および４０の
中心線が前記フロントハブＦＨの中心座標Ｑと一致し、
且つ、カメラ３８および４０の最大画角がフロントハブ
ＦＨの画像と一致したとき変位を停止する。

【００２０】カメラ３８および４０はフロントハブＦＨ
の拡大された画像情報を読み取り、画像処理装置２２に
出力する（図６（ａ）、（ｂ）参照）（ステップＳ
４）。

【００２１】画像処理装置２２は前記画像情報を走査す
ることにより、ハブボルトの頭部と認定される画像を抽
出するとともに、抽出された認定点の座標を求め（図６
（ｃ）参照）、夫々の認定点の中心座標のデータを演算
装置１６に出力する（ステップＳ５）。

【００２２】演算装置１６は前記認定点の中心座標のデ
ータから、後述するフロントハブＦＨの新しい中心座標
Ｏ、ハブのトー角θ１、およびハブボルトの位相θ２を
演算する（ステップＳ６）。

【００２３】次いで、ハブのトー角θ１が予め設定され
た角度α以下であるか否かを判定し（ステップＳ７）、
θ１＜αであれば、前記フロントハブＦＨの中心座標
Ｏ、ハブのトー角θ１、およびハブボルトの位相θ２の
情報をロボットコントローラ１４に出力する。

【００２４】ロボットコントローラ１４は前記フロント
ハブＦＨの中心座標Ｏ、ハブのトー角θ１、およびハブ
ボルトの位相θ２の情報に基づいて、ロボット本体１２
のタイヤ取付ロボット２８を付勢し、チャッキングユニ
ット３６に挟持されたタイヤＷを車両Ｓのフロントハブ
ＦＨに取り付ける（ステップＳ８）。

【００２５】一方、ステップＳ７においてθ１＜αでは
ないとき、すなわちトー角θ１が予め設定された角度α
以上傾斜している場合には、タイヤＷをハブに取り付け
る際にタイヤＷとハブ周辺のボデイとが接触してタイヤ
Ｗの取り付けが不可能となるため、警報を鳴動させて
（ステップＳ９）、タイヤ取付ロボットシステム１０の
制御を終了する。

【００２６】また、ステップＳ８において、フロントハ
ブＦＨにタイヤＷが取り付けられると、ステップＳ１乃
至ステップＳ７と同様の作用によってリアハブＲＨにタ
イヤＷが取り付けられる（ステップＳ１０）。このと
き、ステップＳ１において、固定されたカメラ２０によ
ってリアハブＲＨの画像情報が読み取られ、リアハブＲ
Ｈのラフセンシングが行われる。

【００２７】以上のステップによって車両Ｓのフロント
ハブＦＨおよびリアハブＲＨにタイヤＷが取り付けられ
るが、前記ステップＳ６においてフロントハブＦＨの中
心座標Ｏ、ハブのトー角θ１、およびハブボルトの位相
θ２を演算する作用の詳細について図４のフローチャー
トを参照しながら説明する。

【００２８】前記ステップＳ５において求められたハブ
ボルトの頭部の中心座標データに基づいて、演算装置１
６はフロントハブＦＨの中心座標Ｏを求める（ステップ
Ｓ２０）。

【００２９】次いで、演算装置１６は図示しない記憶回
路に記憶されている基準となる複数の楕円軌跡データ
を、前記ハブボルトの頭部と認定された夫々の認定点と
比較して、最小誤差となる基準楕円軌跡データＤ１を選
択する（ステップＳ２１）。

【００３０】この場合、ハブボルトの頭部と認定された
複数の認定点の座標情報は、カメラ３８で読み取ったハ
ブの画像情報を走査し、予め設定された輝度以上のポイ
ントをハブボルトの頭部と認定したデータである。この
ため、ハブボルトの頭部以外であって強い反射光を有す
る部位、およびデータ転送中に混入するノイズ等がハブ
ボルトの頭部と認定される。

【００３１】そこで、通信手段等によって予め送信され
たハブボルトの本数、およびハブボルトのピッチ円径を
示す情報に基づいて演算装置１６は、ハブの傾斜角毎に
複数の楕円軌跡を演算して、これらの楕円軌跡を基準楕
円軌跡として記憶する。前記複数の基準楕円軌跡をハブ
ボルトの頭部と認定されたデータと順次比較し、最小誤
差の基準楕円軌跡をハブボルトの頭部の楕円軌跡Ｄ１と
することにより（図７（ａ）参照）、楕円軌跡Ｄ１から
外れるポイントＰ１およびポイントＰ２等は、ハブボル
トの頭部ではないと判定して削除する。

【００３２】演算装置１６はカメラ４０によって読み取
られたハブの画像情報についても、前記楕円軌跡Ｄ１を
求める演算と同様の手法により楕円軌跡Ｄ２を求める
（図７（ｂ）参照）。

【００３３】次いで、演算装置１６は楕円軌跡Ｄ１の短
軸長ｇ１および楕円軌跡Ｄ２の短軸長ｇ２を求め（ステ
ップＳ２２）、さらに、楕円軌跡Ｄ１の短軸長ｇ１と楕
円軌跡Ｄ２の短軸長ｇ２との差ｇ３を求め（ｇ１−ｇ２
＝ｇ３）（ステップＳ２３）、この差ｇ３と、予め演算
装置１６の記憶回路に記憶されたトー角θ１が零の場合
の基準となる短軸長ｇ（図７（ｃ）参照）とを比較し、
比較結果に基づいてハブのトー角θ1 を算出する（図６
（ａ）参照）（ステップＳ２４）。

【００３４】ところで、カメラ３８および４０はハブの
基準となる面Ｅに対する垂線Ｆと角度θ３の位置に配設
されているので（図６（ａ）参照）、ステップＳ２１で
求められた楕円軌跡Ｄ１およびＤ２はハブを角度θ３の
位置から読み取った場合のハブボルト間を線で結んだ楕
円軌跡となる。

【００３５】そこで、演算装置１６はハブを正面位置か
ら読み取った場合の楕円軌跡、いわゆる、正面視軌跡に
楕円軌跡Ｄ１およびＤ２を補正して（ステップＳ２
５）、この補正された正面視軌跡におけるポイントａを
基準ハブボルトと設定し、基準ハブボルトａに対するポ
イントｂ乃至ｆの夫々の内角を求めて、この値が予め設
定された内角、例えば、ハブボルト数が５本であれば７
２°と一致するポイントを基準ハブホルトａと判定する
（図７（ｄ）参照）。

【００３６】この場合、ポイントｄ乃至ｅ間およびポイ
ントｅ乃至ｆ間の内角がいずれも７２°ではないため、
ポイントｅはハブボルトではないと判定されて、ポイン
トｅのデータは削除され、ポイントａ、ｂ、ｃ、ｄおよ
びｆがハブボルト情報として抽出される。

【００３７】次いで、予め設定された基準となる座標軸
ＸおよびＹと、基準ハブボルトａの座標情報（ｘ１、ｙ
１）とから、座標軸ＸおよびＹにおける基準ハブボルト
ａの角度を演算することによって、基準ハブボルトａの
位相θ２を求める（ステップＳ２６）。

【００３８】タイヤ取付ロボットシステム１０は前記ハ
ブの中心座標Ｏ、トー角θ１、およびハブボルトの位相
θ２に基づいてタイヤＷをハブに取着し、ハブボルトに
ナットを装着することによりタイヤＷをハブに固着す
る。

【００３９】以上説明したように、本実施例によれば、
カメラ１８またはカメラ２０によって読み取られたフロ
ントハブＦＨまたはリアハブＲＨの中心座標Ｑ（ΔＴ、
ΔＨ）を演算し（ラフセンシング）（ステップＳ２）、
この中心座標Ｑを示す情報に基づいてカメラ３８および
４０を好適な位置に変位させ、最大画角でハブの画像情
報を読み取る。次いで、カメラ３８および４０によって
読み取ったハブの画像情報からハブの中心座標Ｏ、ハブ
のトー角θ１、およびハブボルトの位相θ２を演算す
る。

【００４０】すなわち、ラフセンシングによって求めた
フロントハブＨＦの中心座標Ｑに基づいて、カメラ３８
および４０を変位させ、カメラ３８および４０の最大画
角でハブ画像を読み取るため、ハブボルト位置の検出精
度を上昇させることができる。

【００４１】従って、タイヤＷのハブボルト穴をハブボ
ルトに嵌合させる場合、およびハブボルトにナットを嵌
合させる場合に嵌合不良の発生を防止することができ
る。

【００４２】さらに、ハブボルトとナットとの嵌合不良
を防止できるため、ナットを締め付ける際に発生する締
め付けトルクの不足等のトルク異常、およびハブボルト
とナットとの嵌合が不完全な状態で締め付け作業を行っ
た場合に発生する締め付け不良の発生を抑止することが
できる。

【００４３】なお、カメラ３８および４０の角度θ３は
実験的に３０°以上が好適であり、ステップＳ７におい
て予め設定される角度αは８°であることが実験的に判
明している。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る自動車のタイヤ取付方法で
は、ハブの画像を最大画角で読み取り、必要部位のみを
画像処理することでハブボルトの誤認を防止することが
できる。

【００４５】さらに、ハブボルト位置の検出精度を上昇
させることにより、ハブボルトとタイヤ、またはハブボ
ルトとナットの嵌合不良を防止し、タイヤ取付品質を向
上させることができるとともに、タイヤ取付ロボットシ
ステムの稼働効率が上昇し、自動車組立ライン全体の生
産性を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車のタイヤ取付方法を実施す
るタイヤ取付ロボットシステムの概略構成を示す平面図
である。

【図２】本発明に係る自動車のタイヤ取付方法を実施す
るタイヤ取付ロボットシステムの概略構成を示す正面図
である。

【図３】図１のシステムによって、タイヤをハブに取り
付ける動作を示すフローチャートである。

【図４】図３のフローチャートにおけるハブボルトの位
相およびハブのトー角を演算する動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】図３に示すフローチャートにおけるラフセンシ
ングの動作を説明する図である。

【図６】図３に示すフローチャートにおける２台のカメ
ラでハブの画像を読み取る動作を説明する図である。

【図７】図３に示すフローチャートにおいて演算される
ハブの画像情報を説明する図である。

【符号の説明】

１０…タイヤ取付ロボットシステム １２…ロボット本体 １４…ロボットコントローラ １６…演算装置 １８、２０、３８、４０…カメラ ２２…画像処理装置 ２８…タイヤ取付ロボット ３４…アーム ３６…チャッキングユニット ４２、４４…チャック

フロントページの続き (72)発明者 鵜瀬 憲之 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−209111（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256624（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−155139（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送される車両のハブ位置とハブボルトの
   位相とを検出して、タイヤ取付ロボットによってタイヤ
   をハブに取り付ける自動車のタイヤ取付方法であって、 搬入される車両の片側に配設される少なくとも１台の第
   １の画像読取手段によって、 ハブの画像情報を得る第１
   のステップと、 前記第１のステップで読み取られたハブの画像情報か
   ら、ハブの中心位置座標を演算する第２のステップと、 前記ハブの中心位置座標を示す情報に基づいて、前記タ
   イヤ取付ロボットに配設される少なくとも２台の第２の
   画像読取手段を前記ハブを最大画角で読み取ることが可
   能な位置に変位させる第３のステップと、 前記第２の画像読取手段によって、ハブの画像情報を得
   る第４のステップと、 前記第４のステップで読み取られたハブの画像情報か
   ら、ハブの中心座標、トー角、およびハブボルトの位相
   を演算する第５のステップと、 前記第５のステップの演算結果に基づいてタイヤをハブ
   に取り付ける第６のステップと、 からなることを特徴とする自動車のタイヤ取付方法。