JP2782959B2 - 視覚機能付自動取付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視覚機能付自動取付装
置に係り、特に、車体に取り付けるべきリアコンビネー
ションランプのロボットによる把持姿勢を視覚装置によ
り三次元的に検出し、この検出した三次元位置データを
基にリアコンビネーションランプの位置及び姿勢を補正
することで、専用の位置決め用治具を用いることなく正
確にリアコンビネーションランプを車体に取り付け得る
ようにした視覚機能付自動取付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車生産ラインには、作業の省
力化及び生産効率の向上を図るため、特定の作業を自動
的に行う産業用ロボットが広く普及している。このこと
は、リアコンビネーションランプを車体に取り付ける工
程についても例外ではなく、通常は、ロボットや治具等
の周辺設備から成る自動取付装置によってリアコンビネ
ーションランプの車体への取り付けが行われている。

【０００３】この従来のリアコンビネーションランプの
車体への取り付け作業は、例えば次の手順により行われ
ていた。まずリアコンビネーションランプを専用の位置
決め用治具に搭載した後、これをマニピュレータによる
把持が可能な位置に供給する。次いで、この位置決め用
治具を位置決めし、位置決め完了後に、ロボットがその
プレイバック動作によりマニピュレータでリアコンビネ
ーションランプを把持し、これを車体に組み付けてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自動取付装置にあっては、リアコンビネーシ
ョンランプの種類ごとに専用の位置決め用治具を必要と
するため、リアコンビネーションランプの形状の多様化
に対し柔軟に対応することが困難であった。例えば、多
車種混流生産ラインでは、複数種類のリアコンビネーシ
ョンランプの取り付けを行うために位置決め用治具等の
周辺設備が増大し設備コストがかさむようになる。ま
た、生産車種の切り替えにおいても、新たに位置決め用
治具等の周辺設備を一々取り替えなければならない。

【０００５】また、前記従来の自動取付装置では、専用
の位置決め用治具を用いるため、この位置決め用治具自
体の品質やこれの位置決め精度がリアコンビネーション
ランプの車体への取り付け精度に影響し、ばらつきが発
生し易い。さらに、位置決め用治具の経年変化によって
もリアコンビネーションランプの車体取り付け精度は影
響される。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、位置決め用治具の代わりに
視覚装置を用いて正確にリアコンビネーションランプの
車体への自動取り付けが可能な視覚機能付自動取付装置
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】上記目的を達成するため
の本発明は、ワークの位置及び姿勢を認識し、この認識
の情報に基づいて所定の取り付け作業を行う視覚機能付
自動取付装置において、主ワークに取り付ける副ワーク
を把持し、これを予め定められた姿勢で前記主ワークに
取り付ける作業手段と、一つのカメラと一つの光源より
なり、副ワークを撮影する視覚手段と、前記作業手段に
より把持された副ワーク上に設定した２点の位置が予め
設定された３次元空間座標上において、ＹＺ平面上にあ
り、かつ当該２点を結ぶ直線がＸ軸に沿うような位置と
なるように前記作業手段により位置決めされた状態で、
当該２点の位置と当該２点の位置以外の副ワーク上の第
３点目とを順次前記視覚手段により撮影して得られた画
像及び各点の位置を、副ワークの基準位置及び姿勢とし
て予め記憶した記憶手段と、前記作業手段により把持さ
れた副ワーク上の２点の位置を前記視覚手段により順次
撮影して得られた２点の位置と前記ＹＺ平面上の２点の
基準位置とを比較してその補正値を求め、かつ当該補正
値に基づき副ワークの前記ＹＺ平面上での位置を補正す
るように前記作業手段を動作させた後に、副ワーク上の
第３点目を前記視覚手段により撮影して得られた第３点
目の位置と前記基準位置における第３点目の位置とを比
較して前記副ワークの補正値を求める演算手段と、当該
演算手段により演算された補正値に基づいて前記作業手
段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするも
のである。

【０００８】

【作用】このように構成された本発明にあっては、一つ
のカメラと一つの光源よりなる視覚手段によって副ワー
ク上の３点を撮影し、予め記憶手段に記憶された副ワー
ク上の３点の基準位置のうち、２点の位置により、ま
ず、３次元空間座標上のＹＺ平面上の補正値が求めら
れ、そしてこの補正値に基づき位置補正された後の副ワ
ークの位置において撮影された第３点目の補正値を求め
ることにより、作業手段に把持された副ワークの位置補
正を行って、主ワークに対して予め定められた姿勢で副
ワークの取り付け作業を行うものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る視覚機
能付自動取付装置の構成を示すブロック図であって、副
ワークたるリアコンビネーションランプを主ワークたる
車体ボデーに取り付ける工程に用いられる装置を例示し
ている。

【００１０】この視覚機能付自動取付装置は、リアコン
ビネーションランプを把持して車体への取り付け作業を
行うマニピュレータ３０をもつプレイバック型ロボット
本体３１と、このロボット本体３１を制御するロボット
コントローラー３２と、マニピュレータ３０により把持
されたリアコンビネーションランプの位置を検出するた
めの定置された一組のレーザースリット光源３３及びＣ
ＣＤカメラ３４と、マニピュレータ３０により把持され
たリアコンビネーションランプの種類を判定するための
定置された一組のハロゲン照明３５及びＣＣＤカメラ３
６と、各ＣＣＤカメラ３４、３６により検出された画像
情報を処理する画像処理装置３７とから構成されてい
る。そして、画像処理装置３７はさらに、ＣＣＤカメラ
３４、３６からのアナログ情報をデジタル情報に変換す
るＡ／Ｄ変換器３８と、各種情報を書き換え自由に記憶
するＲＡＭ３９と、各種の演算処理を行うＣＰＵ４０と
で構成されている。また、レーザースリット光源３３と
ハロゲン照明３５はそれぞれドライバー４１、４２によ
って駆動される。なお、ここで、作業手段はロボット本
体３１（マニピュレータ３０）により、記憶手段はＲＡ
Ｍ３９により、視覚手段は位置検出用のレーザースリッ
ト光源３３及びＣＣＤカメラ３４により、演算手段はＣ
ＰＵ４０により、制御手段はロボットコントローラー３
２によりそれぞれ形成されている。

【００１１】このように構成された視覚機能付自動取付
装置は、リアコンビネーションランプの三次元位置を検
出しその補正を行う位置補正機能と、リアコンビネーシ
ョンランプの種別確認を行う種別確認機能とを有し、図
２ないし図５は、前者の位置補正機能におけるリアコン
ビネーションランプの位置検出過程の様子あるいは原理
の説明に供する図、図６及び図７は、後者の種別確認機
能の過程の様子あるいは原理の説明に供する図である。

【００１２】まず、リアコンビネーションランプ４３
は、図２及び図６に示すように、ロボット本体３１のマ
ニピュレータ３０に取り付けられた吸着パッド方式の吸
着把持ハンド３０ａによって、リアコンビネーションラ
ンプ４３のレンズ面を吸着して把持されるようになって
いる。

【００１３】また、リアコンビネーションランプ４３に
は、そのハウジング部に、自動車用のブチル接着剤を塗
布するためのブチルガイド溝４４が形成され、かつ、リ
アコンビネーションランプ４３を車体に位置決めし固定
するためのスタッドボルト４５が四隅に設けられてい
る。このスタッドボルト４５の配置位置はリアコンビネ
ーションランプ４３の種類により異なる。リアコンビネ
ーションランプ４３の三次元位置の検出及び種類判定
は、それぞれハウジング部のこれらブチルガイド溝４４
及びスタッドボルト４５を利用して行われる。

【００１４】すなわち、リアコンビネーションランプ４
３の三次元位置の検出にあたっては、レーザースリット
光源３３からのレーザースリット光を順に３ヶ所のブチ
ルガイド溝４４に照射し、それぞれのスリット像をＣＣ
Ｄカメラ３４により撮影するようにする（図２及び図３
参照）。そのため、予め、レーザースリット光源３３及
びＣＣＤカメラ３４を適当な定位置にセッチングすると
共に、後述するようなロボット３１の教示を行ってお
く。図４は、図３に示すカメラ座標系で得られたスリッ
ト画像の一例を示したものである。また、例えば図５に
示すような形状のブチルガイド溝４４の場合、マニピュ
レータ３０に把持されたリアコンビネーションランプ４
３の位置及び姿勢を正確に認識できるようにするため、
リアコンビネーションランプ４３のブチルガイド溝４４
の撮像ポイントとして、略矩形形状の長辺上に任意の２
ヶ所（以下、第１検出点Ａ、第２検出点Ｂと呼ぶ）、短
辺上に任意の１ヶ所（以下、第３検出点Ｃと呼ぶ）をそ
れぞれ設け、これら３ヶ所の検出点Ａ〜Ｃにおいて、順
次リアコンビネーションランプ４３のブチルガイド溝４
４を撮像するようにする。このようにして得られた画像
情報は、後述のように、パターンマッチング処理を施さ
れて、リアコンビネーションランプ４３の三次元位置の
検出に利用される。

【００１５】一方、リアコンビネーションランプ４３の
種類の判定の場合には、予め定められた撮像位置におい
て１つのスタッドボルト４５にハロゲン照明３５からの
ハロゲン光を照射し、その画像をＣＣＤカメラ３６で撮
影するようにする（図６参照）。このときの撮像位置
は、所定のスタッドボルト４５がＣＣＤカメラ３６の視
野内に入るように予め設定される。図７は、図６に示す
セッティングで得られた画像の一例を示したものであ
る。そして、リアコンビネーションランプ４３の種別の
確認は、前記撮像位置においてスタッドボルト４５が所
定のエリア内に存在するか否かによって判定される。

【００１６】以下、このような視覚機能付自動取付装置
の動作について説明するが、その前に、これを動作させ
るに先立って予め行っておくべき初期設定について説明
しておく。

【００１７】まず、公知の方法によってロボット座標系
とカメラ座標系とのマッチングを行う。すなわち、ロボ
ット本体３１に設けられた図示しない位置検出器（ポテ
ンショメータやエンコーダ等）により検出される位置
と、ＣＣＤカメラ３４、３６により認識される位置とが
一致するように調整する。

【００１８】次に、マニピュレータ３０を動かしてロボ
ット本体３１の教示を行う。その際、マニピュレータ３
０がリアコンビネーションランプ４３を把持して、定置
された２組の撮像部（レーザースリット光源３３及びＣ
ＣＤカメラ３４、ハロゲン照明３５及びＣＣＤカメラ３
６）によりそれぞれハウジング部のブチルガイド溝４４
及びスタッドボルト４５を捕えることができる動作状態
を設定する。

【００１９】このうちブチルガイド溝４４を捕えること
ができる動作状態として、前述のようにブチルガイド溝
４４上に設けた３ヶ所の検出点Ａ〜Ｃのそれぞれが、レ
ーザースリット光源３３及びＣＣＤカメラ３４の焦点部
に向くような位置を３ヶ所設定する。なお、本実施例で
は、ロボット本体３１の教示にあたり、リアコンビネー
ションランプ４３の姿勢を、ブチルガイド溝４４がＹＺ
平面上にあってかつその長辺がＸ軸に平行となるように
調節しておく（図３〜図５参照）。

【００２０】そして、これら３ヶ所において、それぞ
れ、ブチルガイド溝４４にレーザースリット光源３３か
らのレーザースリット光を照射し、そのスリット像をＣ
ＣＤカメラ３４により撮影する。この撮影して得た画像
情報は、基準テンプレートとしてＲＡＭ３９の第１画像
メモリに格納する。つまり、この基準テンプレートは、
リアコンビネーションランプ４３の種類ごとに３枚の登
録を行うことになる（図８参照）。

【００２１】また、この各基準テンプレートのカメラ座
標系（ないしロボット座標系）でのパターン存在位置に
ついても、基準座標としてＲＡＭ３９の第１座標メモリ
に格納する。さらに、この基準座標情報に基づいてＣＰ
Ｕ４０が後述の演算手順により決定した座標原点も、基
準データとしてＲＡＭ３９の第１座標メモリに記憶する
（図９参照）。なお、パターン存在位置については、ス
リット画像上の任意の特徴点（例えば、ブチルガイド溝
４４の中央点や、外側あるいは内側の立上り点もしくは
立下り点など）を代表点として１個又は複数個選択して
良いし、また、スリット画像を構成する全ての点を選択
しても良い。本実施例では、演算の高速化の見地から、
スリット画像上の１つの特徴点を選択し、その位置座標
をメモリするようにする。

【００２２】一方、スタッドボルト４５を捕えることが
できる動作状態として、前述のように、１ヶ所の撮像位
置を設定し、この撮像位置において、スタッドボルト４
５にハロゲン照明３５からのハロゲン光を照射し、その
画像をＣＣＤカメラ３６で撮影する。そして、撮影した
スタッドボルト４５の形状を基準テンプレートとしてＲ
ＡＭ３９の第２画像メモリに格納する（図１０参照）。
これと同時に、カメラ座標系でのスタッドボルト４５の
存在する座標値をＲＡＭ３９の第２座標メモリに格納す
る（図１１参照）。このような、基準となるスタッドボ
ルト４５のボルト形状及び存在位置の登録は、リアコン
ビネーションランプ４３の種類ごとに行う。

【００２３】次に、このような初期設定を完了した本装
置の動作について、図１２〜図２３を参照しつつ説明す
る。なお、図１２〜図１７は、位置補正過程におけるＣ
ＰＵ４０の動作を示すフローチャート、図１８〜図２２
はその説明に供する図、そして図２３は、種別確認過程
におけるＣＰＵ４０の動作を示すフローチャートであ
る。

【００２４】まず、リアコンビネーションランプ４３の
供給については、位置決め用治具を用いることなくラフ
な状態に位置規制を行って、これをマニピュレータ３０
による把持が可能な位置に供給する。このとき、供給さ
れたリアコンビネーションランプ４３の位置及び姿勢
は、ロボットの教示の際に設定された基準位置及び姿勢
に対し、例えば、ＸＹＺの各方向に±５０ｍｍ、θαβ
の各方向に±５°の範囲内に収まるようにする。

【００２５】次いで、ロボットのプレイバック動作によ
り、マニピュレータ３０はその吸着把持ハンド３０ａで
リアコンビネーションランプ４３のレンズ面をラフに吸
着してリアコンビネーションランプ４３を把持する。

【００２６】それから、リアコンビネーションランプ４
３を把持したまま、ロボットのプレイバック動作によ
り、ブチルガイド溝４４の第１検出点Ａがレーザースリ
ット光源３３及びＣＣＤカメラ３４の焦点部に向く位置
へリアコンビネーションランプ４３を移動させる。

【００２７】これ以降の動作については、図１２及び図
１３のメインフローチャートに従って説明する。ＣＰＵ
４０は、現在把持しているリアコンビネーションランプ
４３の車種データを受信しているか否かを判断して、こ
の車種データを受信するまで待機する（ステップ１）。

【００２８】ステップ１の判断としてリアコンビネーシ
ョンランプ４３の車種データを受信していれば、ＲＡＭ
３９の第１画像メモリから、当該車種に対応する３枚の
基準テンプレートのパターンを探索する（ステップ
２）。

【００２９】次いで、ブチルガイド溝４４の第１検出点
Ａにレーザースリット光源３３からのレーザースリット
光を照射してそのスリット像をＣＣＤカメラ３４により
捕え、第１検出点Ａの原画像として取り込む（ステップ
３）。

【００３０】それから、ステップ２で探索した適用パタ
ーンのうち第１検出点Ａの基準テンプレートを基にし
て、ステップ３で取り込んだレーザースリット像のパタ
ーンマッチング処理を、両者のパターンが一致するまで
行う（ステップ４、ステップ５）。

【００３１】そして、両者のパターンが一致したときの
第１検出点Ａの座標値Ｘ_１ ′Ｙ_１′Ｚ_１ ′をＮｏ１
データとしてＲＡＭ３９の第１座標メモリに記憶する
（ステップ６）。

【００３２】この後、ロボットのプレイバック動作によ
りマニピュレータ３０を動かして、ブチルガイド溝４４
の第２検出点Ｂがレーザースリット光源３３及びＣＣＤ
カメラ３４の焦点部に向く位置へリアコンビネーション
ランプ４３を移動させる（ステップ７）。

【００３３】次いで、ブチルガイド溝４４の第２検出点
Ｂにレーザースリット光源３３からのレーザースリット
光を照射してそのスリット像をＣＣＤカメラ３４により
捕え、第２検出点Ｂの原画像として取り込む（ステップ
８）。

【００３４】それから、ステップ２で探索した適用パタ
ーンのうち第２検出点Ｂの基準テンプレートを基にし
て、ステップ８で取り込んだレーザースリット像のパタ
ーンマッチング処理を、両者のパターンが一致するまで
行う（ステップ９、ステップ１０）。

【００３５】そして、両者のパターンが一致したときの
第２検出点Ｂの座標値Ｘ_２ ′Ｙ_２′Ｚ_２ ′をＮｏ２
データとしてＲＡＭ３９の第１座標メモリに記憶する
（ステップ１１）。

【００３６】それから、ＣＰＵ４０は、第１検出点Ａ及
び第２検出点Ｂの各検出座標、つまりＮｏ１データとＮ
ｏ２データから、この２つの検出点Ａ、Ｂを結ぶ空間上
の直線の方向を演算し（ステップ１２）、引き続き、ブ
チルガイド溝４４の第３検出点Ｃがレーザースリット光
源３３及びＣＣＤカメラ３４の焦点部に向く位置へリア
コンビネーションランプ４３を移動させるべく、第３検
出点ＣのＹＺ各方向の移動補正値を演算する（ステップ
１３）。このステップ１３のサブルーチンの内容につい
ては後述する。

【００３７】ステップ１３の演算が終了すれば、演算さ
れた補正値をロボットコントローラ３２に出力し（ステ
ップ１４）、この補正値分だけＹＺ各成分を補正した形
でロボットを動作させ、ブチルガイド溝４４の第３検出
点Ｃがレーザースリット光源３３及びＣＣＤカメラ３４
の焦点部に向く位置へリアコンビネーションランプ４３
を移動させる（ステップ１５）。

【００３８】この後、ブチルガイド溝４４の第３検出点
Ｃにレーザースリット光源３３からのレーザースリット
光を照射してそのスリット像をＣＣＤカメラ３４により
捕え、第３検出点Ｃの原画像として取り込む（ステップ
１６）。

【００３９】それから、ステップ２で探索した適用パタ
ーンのうち第３検出点Ｃの基準テンプレートを基にし
て、ステップ１６で取り込んだレーザースリット像のパ
ターンマッチング処理を、両者のパターンが一致するま
で行う（ステップ１７、ステップ１８）。

【００４０】そして、両者のパターンが一致したときの
第３検出点Ｃの座標値Ｘ_３ ′Ｙ_３′Ｚ_３ ′をＮｏ３
データとしてＲＡＭ３９の第１座標メモリに記憶する
（ステップ１９）。

【００４１】次いで、ＣＰＵ４０は、第１検出点Ａ、第
２検出点Ｂ及び第３検出点の各検出座標、つまりＮｏ１
データ、Ｎｏ２データ及びＮｏ３データから、リアコン
ビネーションランプ４３の空間座標成分を演算し（ステ
ップ２０）、さらに、この演算された空間座標成分から
座標原点を演算する（ステップ２１）。これらステップ
２０とステップ２１の各サブルーチンの内容については
後述する。

【００４２】この後、ＲＡＭ３９内の第１座標メモリか
ら原点基準データを読み出し（ステップ２２）、この読
み出された原点基準データとステップ２１で演算して得
た座標原点との比較演算を行って（ステップ２３）、原
点の補正値を演算する（ステップ２４）。

【００４３】それから、空間座標成分と原点座標とから
座標変換を行って、リアコンビネーションランプ４３の
空間位置つまり三次元位置を演算する（ステップ２
５）。このステップ２５のサブルーチンの内容について
は後述する。

【００４４】ステップ２５の演算が完了すると、ＣＰＵ
４０は、この演算結果をロボットコントローラ３２へ出
力する（ステップ２６）。そして、ロボットコントロー
ラ３２は、マニピュレータ３０に補正動作を行わせつつ
リアコンビネーションランプ４３を予め定められた姿勢
で車体ボデーに正確に組み付ける。

【００４５】次に、このようなメインフローのうちのス
テップ１３、ステップ２０、ステップ２１及びステップ
２５の各サブルーチンの内容について、図１８〜図２２
を参照しつつ説明する。

【００４６】まず、メインフローのステップ１３の補正
値演算サブルーチンは、次の各ステップから構成されて
いる。まず第１検出点Ａ及び第２検出点ＢにおけるＮｏ
１データＰ_１ ′（Ｘ_１ ′Ｙ_１ ′Ｚ_１ ′）及びＮ
ｏ２データＰ_２ ′（Ｘ_２ ′Ｙ_２ ′Ｚ_２ ′）を取
り込み（ステップ２７）、この２点Ｐ_１ ′Ｐ_２ ′間
の直線Ｌ′を算出した（ステップ２８）後、この直線
Ｌ′と基準データＰ_１ （Ｘ_１ Ｙ_１Ｚ_１ ）Ｐ
_２ （Ｘ_２ Ｙ_２ Ｚ_２ ）間の直線ＬとからＹＺ各方
向の補正値を演算する（ステップ２９）（図１８参
照）。

【００４７】次いで、第３検出点Ｃの基準値Ｐ_３ （Ｘ
_３ Ｙ_３ Ｚ_３ ）を取り込み（ステップ３０）、この
基準値Ｐ_３ のＹＺ座標値（Ｙ_３ Ｚ_３ ）と直線Ｌ′
の座標値とから、第３検出点Ｃの基準座標値の補正座標
値Ｐ_３ｃｏｒを演算した（ステップ３１）後、第３検出
点ＣのＹＺ各方向の移動補正値を算出する（ステップ３
２）（図１９参照）。そして、この補正値をＲＡＭ３９
に記憶する（ステップ３３）。

【００４８】次に、メインフローのステップ２０の空間
座標成分演算サブルーチンは、次の各ステップから構成
されている。まず第１検出点Ａ、第２検出点Ｂ及び第３
検出点でのＮｏ１データＰ_１ ′（Ｘ_１ ′Ｙ_１ ′Ｚ
_１′）、Ｎｏ２データＰ_２ ′（Ｘ_２ ′Ｙ_２ ′Ｚ
_２ ′）及びＮｏ３データＰ_３ ′（Ｘ_３ ′Ｙ_３ ′
Ｚ_３ ′）をそれぞれ取り込み（ステップ３４）、これ
ら３点のデータから三次元空間での座標成分を算出した
（ステップ３５）後、これに前記補正値演算サブルーチ
ンのステップ３１で得た補正基準座標値Ｐ_３ｃｏｒを加
算して（ステップ３６）、リアコンビネーションランプ
４３の検出座標成分

【００４９】

【数１】

【００５０】を決定し、ＲＡＭ３９に記憶する（ステッ
プ３７）。

【００５１】また、メインフローのステップ２１の座標
原点演算サブルーチンは、次の各ステップから構成され
ている。まず第１検出点Ａ及び第２検出点ＢにおけるＮ
ｏ１データＰ_１ ′及びＮｏ２データＰ_２ ′から、こ
の２点Ｐ_１ ′Ｐ_２ ′間を通る直線を算出し（ステッ
プ３８）、基準点Ｐ_１Ｐ_２ Ｐ_３ においてその基準原
点Ｐ_０ に対し基準値Ｐ_１ Ｐ_２ とＰ_３ とが直交し
ているか否かに基づいて、検出点_１ ′Ｐ_２ ′とＰ
_３ ′とが原点について垂直に交わるか否かを判断する
（ステップ３９）。この判断の結果として、これらが直
交している場合には、Ｐ_３ ′から前記直線に垂線を下
ろして交点を演算し（ステップ４０）、この交点を検出
座標の座標原点Ｐ_０ ′として決定し記憶する（ステッ
プ４１）（以上、図２０参照）一方、検出点Ｐ_１ ′Ｐ
_２ ′とＰ_３ ′とが直交していない場合には、基準点
Ｐ_１Ｐ_２ とＰ_３ とが基準原点Ｐ_０ に対し交わる角
度δ（≠９０°、教示の際の基準点Ｐ_１ Ｐ_２ Ｐ_３
登録時に演算記憶されている）と同じ角度で検出点Ｐ
_３ ′から前記直線に交わる点を演算し（ステップ４
２）、この交点を検出座標の座標原点Ｐ_０ ′として決
定し記憶する（ステップ４１）（以上、図２１参照）。
そして、この座標原点Ｐ_０ ′と、Ｘ軸方向及びＸＹ平
面をそれぞれ定義するＰ_１ ′及びＰ_３ ′とに基づい
て、現在のリアコンビネーションランプ４３の位置する
座標系を作成する（ステップ４３）。

【００５２】さらに、メインフローのステップ２５の空
間位置演算サブルーチンは、次の各ステップから構成さ
れている。まず、座標原点Ｐ_０ ′を含む検出座標系

【００５３】

【数２】

【００５４】を入力した（ステップ４４）後、基準座標
原点Ｐ_０ を含む基準座標系

【００５５】

【数３】

【００５６】を入力し（ステップ４５）、両者が一致す
るように座標変換を行う（ステップ４６）。そして、基
準位置及び姿勢からの三次元補正値（ＸＹＺθαβ）を
算出する（ステップ４７）。なお、前述のように、この
補正値データはロボットコントローラ３２へ出力されて
マニピュレータ３０に補正動作を行わせることによっ
て、リアコンビネーションランプ４３は予め定められた
姿勢で車体ボデーに正確に組み付けられるようになって
いる。

【００５７】以上のような位置補正過程が終了し座標変
換による三次元補正値データが得られると、実際はリア
コンビネーションランプ４３を車体ボデーに組み付ける
前に種別確認過程に移行し、車体ボデーとこれに組み付
けようとしているリアコンビネーションランプ４３との
種類が対応しているか否かの確認を行う。

【００５８】この過程での動作は図２３に示すフローに
従ってなされ、まず、ＲＡＭ３９の第２座標メモリから
当該車種に対応する基準スタッドボルト位置を読み出し
（ステップ５０）、この位置データを、先の位置補正過
程で得られた座標変換データに基づいて補正処理を施し
てマニピュレータ３０の目標動作位置を修正する（ステ
ップ５１）。そして、この修正された目標動作位置にマ
ニピュレータ３０を駆動してスタッドボルト４５を所定
の撮像位置に移動させた（ステップ５２）後、このスタ
ッドボルト４５にハロゲン照明３５からのハロゲン光を
照射し、その画像をＣＣＤカメラ３６で撮影する（ステ
ップ５３）。次いで、ＣＰＵ４０は、ステップ５３で得
られた画像と、ＲＡＭ３９の第２画像メモリからの当該
車種に対応する基準テンプレートとを比較して、スタッ
ドボルト４５が視野内の予め決められたエリヤに存在し
ているか否かを判断する（ステップ５４）。そして、こ
の判断の結果として、スタッドボルト４５が所定のエリ
アに有れば、マニピュレータ３０が把持しているリアコ
ンビネーションランプ４３は車体ボデーに対応する正し
い種類のものであると確認して、組み付け作業を継続す
る（ステップ５５）のに対し、スタッドボルト４５が所
定のエリアになければ、車体ボデーに組み付けようして
いるリアコンビネーションランプ４３は種類が異なるも
のと判断して、作業を中断しつつその旨の警報を出力す
る（ステップ５６）。

【００５９】以上、本実施例によれば、リアコンビネー
ションランプ４３の車体への取り付けに際し、ロボット
３１によるリアコンビネーションランプ４３の把持姿勢
を視覚装置３３、３４、３７により三次元的に検出しこ
の検出データに基づいてリアコンビネーションランプ４
３の位置及び姿勢を補正するようにしたので、従来リア
コンビネーションランプ４３の位置決めに必要だった種
別専用の位置決め用治具が不要になり、設備コストの低
減を図れるほかリアコンビネーションランプの形状の多
様化に対し柔軟に対応できるようになる。例えば、多車
種混流生産ラインにおいて周辺設備を増大させることな
く１台のロボットで複数種類のリアコンビネーションラ
ンプ４３の正確な取り付けを行うことができ、また、生
産車種の切り替えもたかだかプログラムの変更だけでス
ムーズに行うことができるようになる。また、リアコン
ビネーションランプ４３の供給物流形態の汎用化が可能
になる。

【００６０】また、専用の位置決め用治具を用いること
なく、専ら視覚装置３３、３４、３７によりリアコンビ
ネーションランプ４３の把持姿勢を検出するようにした
ので、リアコンビネーションランプ４３の把持位置を高
精度（例えば０．１ｍｍ単位）で検出でき、ばらつきな
くリアコンビネーションランプ４３を正確に車体に取り
付けることができるようになり、組み付け品質の向上が
図れる。

【００６１】さらに、本実施例では、リアコンビネーシ
ョンランプ４３を実際に車体に組み付ける前に視覚装置
３５、３６、３７によりリアコンビネーションランプ４
３の種類判定を行うようにしたので、車体に適合しない
種類のリアコンビネーションランプ４３を誤って車体に
組み付けることに起因する車体のキズ等の発生を事前に
防止できるようになり、より一層の組み付け品質が確保
される。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、位置決め用治具を用いずに副ワークを正確
に主ワークに取り付けることができるようになり、コス
トの低減及び生産性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る視覚機能付自動取付装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の装置によるリアコンビネーションランプ
の位置補正過程におけるそれの現在位置検出の様子を示
す概略図である。

【図３】図２の一部拡大図である。

【図４】図３に示すセッティングにより得られた画像例
を示す図である。

【図５】図２のリアコンビネーションランプのブチルガ
イド溝の形状例及び検出点の場所例を示す図である。

【図６】図１の装置によるリアコンビネーションランプ
の種別確認過程の様子を示す概略図である。

【図７】図６に示すセッティングにより得られた画像例
を示す図である。

【図８】図１のＲＡＭの位置補正用画像メモリの状態を
示す図である。

【図９】図１のＲＡＭの位置補正用座標メモリの状態を
示す図である。

【図１０】図１のＲＡＭの種別確認用画像メモリの状態
を示す図である。

【図１１】図１のＲＡＭの図１０に対応する座標メモリ
の状態を示す図である。

【図１２】図１のＣＰＵの位置補正過程での動作を示す
メインフローチャートのうちステップ１からステップ１
５までを示す図である。

【図１３】図１２に続いてメインフローチャートのステ
ップ１６からステップ２６までを示す図である。

【図１４】図１２のステップ１３のサブルーチンの内容
を示すフローチャートである。

【図１５】図１３のステップ２０のサブルーチンの内容
を示すフローチャートである。

【図１６】図１３のステップ２１のサブルーチンの内容
を示すフローチャートである。

【図１７】図１３のステップ２５のサブルーチンの内容
を示すフローチャートである。

【図１８】図１４の説明に供する図である。

【図１９】図１５の説明に供する図である。

【図２０】図１６の説明に供する図である。

【図２１】図１６の説明に供する図である。

【図２２】図１７の説明に供する図である。

【図２３】図１のＣＰＵの種別確認過程での動作を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

３０…マニピュレータ ３１…ロボット本体（作業手段） ３２…ロボットコントローラー（制御手段） ３３…レーザースリット光源（視覚手段） ３４…ＣＣＤカメラ（視覚手段） ３７…画像処理装置 ３９…ＲＡＭ（記憶手段） ４０…ＣＰＵ（演算手段） ４３…リアコンビネーションランプ（副ワーク） ４４…ブチルガイド溝 ４５…スタッドボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 19/19 G05D 3/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの位置及び姿勢を認識し、この認
   識の情報に基づいて所定の取り付け作業を行う視覚機能
   付自動取付装置において、 主ワークに取り付ける副ワークを把持し、これを予め定
   められた姿勢で前記主ワークに取り付ける作業手段と、一つのカメラと一つの光源よりなり、副ワークを撮影す
   る視覚手段と、 前記作業手段により把持された副ワーク上に設定した２
   点の位置が予め設定された３次元空間座標上において、
   ＹＺ平面上にあり、かつ当該２点を結ぶ直線がＸ軸に沿
   うような位置となるように前記作業手段により位置決め
   された状態で、当該２点の位置と当該２点の位置以外の
   副ワーク上の第３点目とを順次前記視覚手段により撮影
   して得られた画像及び各点の位置を、副ワークの基準位
   置及び姿勢として予め記憶した記憶手段と、 前記作業手段により把持された副ワーク上の２点の位置
   を前記視覚手段により順次撮影して得られた２点の位置
   と前記ＹＺ平面上の２点の基準位置とを比較してその補
   正値を求め、かつ当該補正値に基づき副ワークの前記Ｙ
   Ｚ平面上での位置を補正するように前記作業手段を動作
   させた後に、副ワーク上の第３点目を前記視覚手段によ
   り撮影して得られた第３点目の位置と前記基準位置にお
   ける第３点目の位置とを比較して前記副ワークの補正値
   を求める演算手段と、 当該演算手段により演算された補正値に基づいて前記作
   業手段を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする視覚機能付自動取付装置。