JP3155455B2

JP3155455B2 - ワーク位置決め装置

Info

Publication number: JP3155455B2
Application number: JP32206495A
Authority: JP
Inventors: 彰太郎岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH09160651A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はロボットを用いて
ワーク、例えば液晶ガラス基板の位置決めを行うワーク
位置決め装置の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の液晶ガラス基板搬送装置
の外観図である。図１０中、１は産業用ロボット、２は
産業用ロボット１のアーム、３はアーム２の先端に設け
られたハンドである。そして、ハンド３の下面側には真
空ポンプで駆動される図示しない吸着装置が設けられて
おり、吸着装置は液晶ガラス基板２０（以下、ワークと
いう）を吸着するようになっている。

【０００３】また、４は前の工程で処理されたワーク２
０を１枚づつ棚状に収納したカセット、５はハンド３が
吸着したワーク２０の位置を補正するための液晶ガラス
基板位置補正部、６はワーク２０をワークホルダ３０に
配置する液晶ガラス基板配置部である。なお、液晶ガラ
ス基板配置部６はワークホルダ３０の位置認識の際に用
いられるカメラ７ａ、７ｂを有している。

【０００４】図１１は図１０に示した液晶ガラス基板搬
送装置のシステム構成図である。図１１中、１０は液晶
ガラス基板配置部６におけるカメラ７ａ、７ｂが撮影し
た画像データを処理する画像処理装置、１１は画像処理
装置１０の処理結果をオペレータに出力表示するディス
プレイ、１２は画像処理装置１０の画像処理結果に基づ
いてロボット１に所定の制御命令を出力するロボット制
御装置、１３はロボット制御装置１２の出力に基づいて
液晶ガラス基板位置補正部５に制御命令を出力するシー
ケンサである。

【０００５】ここで、上記図１０に示した液晶ガラス基
板位置補正部５は図１２に示す構成を備えている。図１
２中、２１はハンド３に吸着されてカセット４から取り
出されたワーク２０を四隅で支えるワーク支持台、２２
ａ、２２ｂはワーク支持台２１の直交する２辺にそれぞ
れ設けられたワーク当接プレート、２３ａ、２３ｂはシ
ーケンサ１３の出力に基づいたシリンダーの伸長運動に
より、ワーク支持台２１で支持されたワーク２０を対向
するワーク当接プレート２２ａ、２２ｂの方向にそれぞ
れ押して当接させるワークプッシャーである。

【０００６】また、上記図１０に示した液晶ガラス基板
配置部６は図１３に示す構成を備えている。図１３中、
ワークホルダ３０には２枚のワーク２０ａ、２０ｂが並
べて配置されるようになっている。また、ワークホルダ
３０は、ワークの処理工程間を移動する搬送時には、各
ワークの配置位置間の境界線３１でワーク２０のワーク
配置面が互いに対向する２つ折り状態となって、工場内
で前の工程から後の工程に搬送されるようになってい
る。そして、ワークホルダ３０のワーク配置面にはワー
ク２０ａ、２０ｂに対応してワークの寸法より小さい寸
法の窓３０ａ、３０ｂがそれぞれ設けられてており、こ
の窓３０ａ、３０ｂは後の工程でワーク２０ａ、２０ｂ
への金属膜の蒸着処理（いわゆるスパッタリング処理）
のために用いられる。

【０００７】３２ａａ〜３２ｂｃはワークホルダ３０に
設けられ、ワークホルダ３０が工程間を搬送される際に
ワークホルダ３０に配置されたワーク２０ａ、２０ｂが
ずれ落ちないように配置後のワーク２０ａ、２０ｂをワ
ークホルダ３０に拘束するための拘束ピンである。そし
て、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃは、拘束ピン３２ａａ
がワーク２０ａの一辺を、また拘束ピン３２ａｃ、３２
ａｃがその一辺と直交する他辺をそれぞれ拘束するよう
に、ワークホルダ３０のワーク配置位置の外周２辺に配
置されている。拘束ピン３２ｂａ〜３２ｂｃについても
同様である。

【０００８】３３ａ、３３ｂはワークホルダ３０に設け
られ液晶ガラス基板配置部６に搬送されたワークホルダ
３０のカメラ７ａ、７ｂによる位置認識を行うための位
置認識穴である。位置認識穴３３ａ、３３ｂはワーク配
置面とは逆の面（下面）側に設けられ、ザグリ穴又は貫
通穴で構成されている。そして、カメラ７ａ、７ｂはワ
ークホルダ３０の位置認識穴３３ａ、３３ｂを設けた面
と対向するように配置され、それぞれ位置認識穴３３
ａ、３３ｂを検出するものである。

【０００９】このように構成された従来の液晶ガラス基
板搬送装置の動作を図１０〜図１３を参照して説明す
る。ここでは１枚目のワーク２０ａについての取り扱い
を例にとって説明する。図１０に示す液晶ガラス基板搬
送装置では、始めカセット４には前の工程で処理された
ワーク２０が１枚づつ棚状に収納されており、前の工程
から搬送されたワーク２０がカセット４に入れやすいよ
うに、カセット４の内部幅はワーク２０の幅よりも若干
大きい寸法で構成されている。従って、ワーク２０のカ
セット４への収納時には、ワーク２０とカセット４の内
壁との間に隙間が生じ、この隙間のためカセット４に対
してワーク２０は位置ずれを起こしているものとする。

【００１０】この液晶ガラス基板搬送装置は、カセット
４から取り出されたワーク２０ａを液晶ガラス基板位置
補正部５に搬送してワーク２０ａの位置決めを行い、さ
らに位置決めされたワーク２０ａを液晶ガラス基板配置
部６に搬送してワークホルダ３０に配置する動作を行う
ものである。

【００１１】始めに、ロボット１は所定のカセット４の
位置に移動し、ロボット１はアーム２を延ばしてカセッ
ト４に収納されたワーク２０ａをハンド３に吸着させて
取り出す。その後、ロボット１は向きを変えてハンド３
にワーク２０ａを吸着させたまま液晶ガラス基板位置補
正部５へ移動する。

【００１２】次に、液晶ガラス基板位置補正部５におい
ての動作を図１２を参照して説明する。図１２に示すよ
うに、ロボット１はワーク２０ａをワーク支持台２１に
載せ、ハンド３からワーク２０ａを解放する。それか
ら、ワークプッシャー２３ａ、２３ｂは、ハンド３から
解放されワーク支持台２１に載っているワーク２０ａ
を、シーケンサ１３の制御出力に基づいたシリンダーの
伸長運動により、それぞれワーク当接プレート２２ａ、
２２ｂの方向に押してワーク当接プレート２２ａ、２２
ｂに当接させる。このようにしてワーク２０ａの位置決
めを行う。

【００１３】そして、ロボット１はアーム２を延ばして
位置決めされたワーク２０ａを再びハンド３に吸着させ
直す。その後、ロボット１は向きを変えてハンド３にワ
ーク２０ａを吸着させたまま、図１０に示す液晶ガラス
基板位置補正部５から液晶ガラス基板配置部６に移動す
る。

【００１４】液晶ガラス基板位置補正部５において上述
のようなワーク２０ａの位置決め動作が行われる一方、
液晶ガラス基板配置部６においては、液晶ガラス基板位
置補正部５において位置決めされたワーク２０ａを別の
工程から液晶ガラス基板配置部６に搬送されたワークホ
ルダ３０に配置する前に、以下に示すように、この搬送
されたワークホルダ３０の位置認識が行われる。ワーク
ホルダ３０は通常２つ折り状態で工程間を搬送されてお
り、ワークホルダ３０が液晶ガラス基板配置部６に搬送
されてくると、ワークホルダ３０は２つ折り状態から開
いた状態、即ち、ワークを配置することが可能な状態と
なる。

【００１５】そして、図１３に示すように、カメラ７
ａ、７ｂが、液晶ガラス基板配置部６に搬送されて開い
たワークホルダ３０の位置認識穴３３ａ、３３ｂを検出
して、図１１に示す画像認識装置１０に撮影した画像デ
ータを出力する。画像処理装置１０は、公知の画像認識
処理演算に基づいて、画像データから位置認識穴３３
ａ、３３ｂの位置、即ち、ワークホルダ３０の位置を求
める。画像処理装置１０の処理の様子は随時ディスプレ
イ１１を介してオペレータに出力表示される。さらに、
画像処理装置１０が出力するワークホルダ３０の位置に
基づいて、ロボット制御装置１２はアーム２及びハンド
３を移動させる位置及び移動速度を演算し、ロボット制
御命令をロボット１に対して出力する。

【００１６】液晶ガラス基板位置補正部５において位置
決めされたワーク２０ａを再度ハンド３に吸着させたロ
ボット１は、そのロボット制御命令に基づいて、ハンド
３にワーク２０ａを吸着させたまま液晶ガラス基板配置
部６に移動し、ハンド３に吸着されているワーク２０ａ
をワークホルダ３０に配置し、ハンド３からワーク２０
ａの吸着を解除する。ワークホルダ３０の位置に基づい
てワーク２０ａをワークホルダ３０に配置した結果、ワ
ーク２０ａは拘束ピン３１ａａ〜３１ａｃと当接した状
態、いわゆるジャストタッチの状態となる。

【００１７】ワーク２０ａがハンド３から解放されてワ
ークホルダ３０に配置されると、拘束ピン３１ａａ〜３
１ａｃと対向するようにワークホルダ３０のワーク配置
面に設けられた図示しないワーク拘束爪がワーク２０ａ
をワークホルダ３０に拘束する。ロボット１はこのよう
な動作を２枚目のワーク２０ｂに対しても繰り返し、ワ
ークホルダ３０にワーク２０ａ、２０ｂをそれぞれ配置
する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶ガラス基板
搬送装置はこのように構成されており、液晶ガラス基板
位置補正部５では、ワークプッシャー２３ａ、２３ｂが
ワーク支持台２１に載せられたワーク２０を押してワー
ク２０の位置補正を行うので、その際ワーク２０とワー
ク支持台２１とが擦れてワーク２０の表面に傷をつける
場合があった。また、液晶ガラス基板配置部６でのワー
クホルダ３０の位置補正用にワークホルダ３０に配置し
た位置認識穴３３ａ、３３ｂの位置は、機械加工誤差な
どの理由からワークホルダ３０毎に異なり、カメラ７
ａ、７ｂが撮影した位置認識穴３３ａ、３３ｂの画像デ
ータに基づいてワークホルダ３０の位置を算出しても、
ワークホルダ３０のワーク配置位置に対して正確にワー
ク２０の位置決めを行うことは困難であった。さらに、
ワーク２０の位置補正を行う液晶ガラス基板位置補正部
５及びワークホルダ３０の位置認識を行う液晶ガラス基
板配置部６をそれぞれ必要とし、それぞれを設置するス
ペースが必要であった。

【００１９】この発明はかかる問題点を解消するために
なされたもので、ワークホルダへのワークの配置に際
し、ワークの表面に傷を与えず、またワークホルダのワ
ーク配置位置に対してワークの位置決めを正確に行え、
さらに装置の設置スペースが小さいワーク位置決め装置
を得ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるワーク
位置決め装置は、ワークホルダの上空に設けられワーク
ホルダとワークホルダに搬送されるワークとを撮影する
撮像手段と、撮像手段が撮影した画像データに基づいて
搬送されたワークの位置と前記ワークホルダに収める配
置位置とを認識して搬送されたワークの位置補正量を決
定する画像処理装置とを備え、前記撮像手段は、前記ワ
ークホルダに設けられて前記搬送されたワークを拘束す
る各拘束ピンにそれぞれ対応して複数設けられ、前記拘
束ピンと拘束ピンの配置位置を含めた付近の配置領域の
ワークの端部側面とが同一視野に入る画像を撮像すると
共に、前記画像処理装置は、前記各撮像手段が撮影した
各画像データに基づいて前記搬送されたワークの拘束ピ
ンに対する位置補正量を決定することを特徴とするもの
である。

【００２１】

【００２２】

【００２３】また、ワークホルダの下部に設けられ、ワ
ークホルダの上方に搬送されたワークに対して搬送され
たワークの下面から端部側面に向けて光を投光する投光
手段を設けたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係るワ
ーク位置決め装置の外観図である。前記従来例と同一又
は相当部分には同一の符号を付しその説明を省略する。
図１中、従来の液晶ガラス基板配置部６の位置にワーク
位置決め部９を設ける。そして、ワーク位置決め部９を
囲むように４本の支柱で支えられた櫓４０を組み上げ、
櫓４０の上方には、下方にあるワークホルダ３０の方向
にそれぞれ向けたカメラ４１及び照明８を複数配置す
る。ここで、カメラ４１は、液晶ガラス基板配置部６に
搬送されたワークホルダ３０の拘束ピン３２ａａ〜３２
ｂｃ及びワーク２０の端部側面を撮影するためのもので
あり、また、照明８は、その撮影のために十分な照度を
与えるものである。カメラ４１及び照明８については図
３の説明で詳述する。

【００２５】図２は実施の形態１に係るワーク位置決め
装置のシステム構成図である。前記従来例と同一又は相
当部分には同一の符号を付しその説明を省略する。尚、
図２以降の説明では、説明の便宜上１枚目のワーク２０
ａを取り扱う場合を例にとって説明する。図２中、カメ
ラ４１ａａ〜４１ａｃで撮影された画像データは、画像
処理装置１０に入力されて画像認識処理が行われ、さら
に、画像処理装置１０では、ワークホルダ３０にワーク
２０ａを配置するための位置決め演算と、その決定され
た位置に対する従来と同様なアーム２及びハンド３の移
動量及び移動速度の演算が行われる。

【００２６】図３はこの発明の実施の形態１に係るワー
ク位置決め装置におけるカメラ４１ａａ〜４１ａｃの配
置を示す説明図である。図３に示すように、櫓４０に設
けられワークホルダ３０への１枚のワーク２０ａの配置
に対して３台配置されたカメラ４１ａａ〜４１ａｃのそ
れぞれは、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃのそれぞれと１
対１に対応し、対応した拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃの
真上付近に配置されている。そして、カメラ４１ａａ〜
４１ａｃは拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃだけでなくその
周囲近傍をも視野に入れて撮影するようになっている。

【００２７】その結果、例えばカメラ４１ａａはワーク
ホルダ３０の拘束ピン３２ａａの配置位置を含めた付近
の配置領域４２ａａの領域を撮影するようになってい
る。同様に、カメラ４１ａｂは領域４２ａｂを、カメラ
４１ａｃは領域４２ａｃをそれぞれ撮影するようになっ
ている。

【００２８】従って、ハンド３に吸着されたワーク２０
ａがワークホルダ３０のワーク配置位置付近に運ばれて
くると、それぞれのカメラ４１ａａ〜４１ａｃでは、拘
束ピン３２ａａ〜３２ａｃと対応する拘束ピンの配置位
置を含めた付近の配置領域のワーク２０ａの端部側面と
が同一視野に入るようになっている。カメラ４１ａａ〜
４１ａｃのそれぞれを拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃのそ
れぞれと１対１に対応させて設け各カメラの視野を限定
することで、画像認識処理において画像データ中の１画
素あたりの分解性能をあげるようになっている。

【００２９】一方、カメラ４１ａａ〜４１ａｃによる撮
影のため、カメラ４１ａａ〜４１ａｃに対応してワーク
ホルダ３０の拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃの配置位置を
含めた付近の配置領域をワークホルダ３０の下面側から
上方を照らすように、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃのそ
れぞれと１対１に対応して投光手段としての光源４３ａ
ａ〜４３ａｃが設けてある。また、光源４３ａａ〜４３
ａｃはそれぞれワークホルダ３０の拘束ピン３２ａａ〜
３２ａｃの配置領域付近（必ずしも、ワークホルダ３０
の拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃの配置領域自体を含まな
くてもよい）に対して、ハンド３で吸着されてワークホ
ルダ３０のワーク配置位置付近に運ばれてきたワーク２
０の端部側面を輝かせるために、ワーク２０の下面側か
ら端部側面に光が透過するように相互に放射状に斜め方
向から局所的な光を与えるものである。また、ワーク２
０の端部側面を輝かせるために、ワーク２０の端部側面
は透過光が散乱するように切り出し面で構成し多少の面
の粗さを持たせてある。

【００３０】図４は実施の形態１に係るワーク位置決め
装置の図３に示した構成を示す一部断面図である。図４
に示すように、例えば、カメラ４１ａａは拘束ピン３２
ａａに対応して拘束ピン３２ａａの真上付近に配置され
ている。そして、カメラ４１ａａは拘束ピン３２ａａの
配置位置領域だけでなくその周囲近傍をも視野に入れて
撮影するようになっている。即ち、カメラ４１ａａは、
ワークホルダ３０の拘束ピン３２ａ配置位置を含めた付
近の配置領域４２ａａを撮影するようになっている。そ
の結果、ハンド３で把持されたワーク２０ａがワークホ
ルダ３０のワーク配置位置付近に運ばれてくると、カメ
ラ４１ａａでは、拘束ピン３２ａａとハンドリングされ
たワーク２０ａの拘束ピン３２ａａと対応する端部側面
付近とが同一視野に入るようになっている。

【００３１】一方、カメラ４１ａａによる撮影に際し、
ハンド３に吸着されてワークホルダ３０のワーク配置位
置付近に運ばれてきたワーク２０ａの端部側面を輝かせ
るため、カメラ４１ａａに対応してワークホルダ３０の
拘束ピン３２ａａの配置位置を含めた付近の配置領域を
ワークホルダ３０の下面から斜め上方を照らすように、
拘束ピン３２ａａに対応して光源４３ａａが設けてあ
る。そして、光源４３ａａはワークホルダ３０の拘束ピ
ン３２ａａの配置位置を含めた付近の配置領域に対して
ワーク２０ａの下面から端部側面に光が透過するように
斜め上方に局所的な光を与えている。

【００３２】図４において、ハンド３で把持されたワー
ク２０ａがカメラ４１ａａの視野内に入ると、ワークホ
ルダ３０の下方からワーク２０ａの下面に対して斜めに
局所的な光を投光し、ワーク２０ａの下面から端部側面
に光を透過させることで、切り出し面で構成されたワー
ク２０ａの端部側面がワーク２０ａの上方から見ると輝
いて見える。このようにワーク２０ａの下面に対して斜
めに局所的な光を投光することにより、切り出し面で構
成されたワーク２０ａの端部側面が際立って輝き、カメ
ラ４１ａａが撮影した画像中でのワーク２０ａの端部側
面とそれ以外の部分とのコントラストを確保するように
なっている。そして、後述する画像認識処理を容易に行
うことができる。

【００３３】この場合、照明８からの光の影響を極力少
なくするため、ワークホルダ３０の上方から投光する照
明８は、ある程度の光の広がりを持ちかつ比較的照度が
低い照明装置、例えば蛍光灯のようなものが望ましい。
また、光源４３ａａは局所的な部分を照射しかつ比較的
照度が高い照明装置、例えばハロゲン灯と光ファイバー
との組み合わせのようなものが望ましい。光源４３ａ
ｂ、４３ａｃについても同様である。

【００３４】図５は図４に示したワーク位置決め装置に
おいて、切り出し面で構成されたワーク２０ａの端部側
面で起こる光の散乱の様子を示す拡大図である。例え
ば、光源４３ａａからワーク２０ａの下面に投光された
光はワーク２０ａ内部を透過して端部側面に達する。そ
して、端部側面で光が散乱することによって、切り出し
面で構成された端部側面はあたかも発光体であるかのよ
うに輝く。その結果、上述のようにカメラ４１ａａが撮
影した画像データでは、ワーク２０ａの端部側面とそれ
以外の部分とのコントラストが確保される。カメラ４１
ａｂ、４１ａｃが撮影した画像データ中でも同様であ
る。

【００３５】図６はこのように構成されたワーク位置決
め装置の動作を示すフローチャートである。ワーク位置
決め装置の位置決め動作は以下のステップに従って行
う。従来と同様に、ハンド３を用いてワーク２０ａをカ
セット４から取り出してハンドリングし、ワークホルダ
３０の上空に搬送する（ステップＳ１０）。ハンド３が
ワークホルダ３０の上空でワーク２０ａをハンドリング
中に、カメラ４１ａａ〜４１ａｃは、それぞれに対応す
る拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃと各拘束ピンに当接する
ワーク２０ａの端部側面の位置とが写された画像データ
を画像処理装置１０にそれぞれ出力する（ステップＳ２
０）。

【００３６】画像処理装置１０は、ステップＳ２０で得
られたそれぞれの位置補正前の画像データを画像認識処
理することにより、拘束ピン位置、ワーク２０ａの端部
側面は求められ、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃそれぞれ
について発生した位置ずれ量（拘束ピン３２ａａ〜３２
ａｃと各拘束ピンに対応するワーク２０ａの端部側面と
の隙間）を求める（ステップＳ３０）。ステップＳ３０
の動作原理は後に詳述する。画像処理装置１０は、ス
テップＳ３０の結果により、ロボット１を動作させるた
めの位置ずれ量をゼロとするための位置補正演算を実施
する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の動作原理は
後に詳述する。

【００３７】ロボット制御装置１２は、ステップＳ４０
の結果により、その決定された位置決め量に基づいてロ
ボット１の移動速度を決定する（ステップＳ５０）。ロ
ボット１はロボット制御装置１２で決定された制御命令
に基づいて、ワーク２０ａを所定位置（拘束ピンとワー
クのとの隙間が０になるような位置）へ配置する（ステ
ップＳ６０）。

【００３８】図７は、ステップＳ３０において、ワーク
位置決め装置が補正すべき位置ずれ量を求める説明図で
ある。始めに、カメラ４１ａａ〜４１ａｃに対し、それ
ぞれカメラ４１ａａ〜４１ａｃ毎に各視野内、即ち各画
像データ中での座標系（カメラ座標系）を定めておく。
なお、カメラ４１ａａ〜４１ａｃで収録した画像データ
の範囲は、それぞれ領域４２ａａ〜４２ａｃに示される
範囲のものである。

【００３９】一方、カメラ座標系はカメラ４１ａａ〜４
１ａｃ毎に独自に設けたものであるから、これをロボッ
ト１の運動のための座標系（ロボット座標系）への変換
のため、ロボット座標系におけるカメラ４１ａａ〜４１
ａｃの配置位置（ロボット座標系の原点Ｏ_R から各カメ
ラ座標系の原点Ｏ_A〜Ｏ_Cまでの相対的移動量（ベクトル
Ｏ_RＯ_A、Ｏ_RＯ_B、Ｏ_RＯ_C）を予め計測して画像処理装置
１０に与えておく。

【００４０】そして、ワーク位置決め装置が補正すべき
位置ずれ量は以下のように求める。拘束ピン３２ａａ、
３２ａｂの接線の内、ワーク２０ａが拘束ピン３２ａ
ａ、３２ａｂと当接する側の接線ｌ_0X 、及び接線ｌ_0X
と直交する拘束ピン３２ａｃの接線のうちワーク２０ａ
が拘束ピン３２ａｃと当接する側の接線ｌ_0Yを、ワーク
２０ａが位置補正されてワークホルダ３０に配置される
際に位置補正後のワーク２０ａが拘束ピン３２ａａ〜３
２ａｃとジャストタッチする位置とする。

【００４１】従って、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃと位
置補正前のワーク２０ａとの補正すべき位置ずれ量は、
各拘束ピンと接線ｌ_0X又はｌ_0Yとの接点位置（それぞれ
点Ａ₀ 、Ｂ₀ 、Ｃ₀ ）から位置補正前のワーク２０ａの拘
束ピンと当接するそれぞれの外周辺に降ろした垂線の足
の座標位置（それぞれ点Ａ₁ 、Ｂ₁ 、Ｃ₁ ）までのそれぞ
れの距離｜Ａ₀Ａ₁｜、｜Ｂ₀Ｂ₁｜、｜Ｃ₀Ｃ₁｜とする。

【００４２】画像処理装置１０は、カメラ４１ａａ〜４
１ａｃから得られた画像データ（例えば、拘束ピン３２
ａａに対応したカメラ４１ａａが撮影した画像データの
場合では図８のようになる。）の公知の画像認識処理技
術により、ロボット座標系に換算した拘束ピン３２ａａ
〜３２ａｃの接点Ａ₀ 、Ｂ₀ 、Ｃ₀ と、及びワーク２０ａ
の端部側面の点Ａ₁ 、Ｂ₁ 、Ｃ₁ を求めるようになってい
る。例えば、カメラ４１ａａが視野とする領域４２ａａ
の場合、領域４２ａａの左下隅をカメラ座標系の原点Ｏ
_A として画像データ内に映し出された像と算出された点
及び線との対応は図８に示すようになる。

【００４３】これらの位置ずれ量は、上述したように各
拘束ピンに対応して、例えば拘束ピン３２ａａの場合、
拘束ピン３２ａａと拘束ピン３２ａａとに対応するワー
ク２０ａの端部側面付近とが同一視野に入るように配置
されたカメラ４１ａａにより撮影された画像データに対
し、画像処理装置１０において後述する画像処理演算を
行うことにより求めることができる。そして、このワー
ク位置決め装置は、ステップＳ４０においてこれらの位
置ずれ量に基づいて、これらの位置ずれ量をゼロする補
正演算を行い、回転移動補正量、及び平行移動補正量を
算出するものである。

【００４４】次に、ステップＳ４０において、ワークホ
ルダ３０にワーク２０ａを配置するための画像処理装置
１０が行う位置決め演算は以下のように行われる。な
お、以降の説明で、例えばベクトルＡＢとは点Ａから点
Ｂに向かうベクトルを、ベクトルＡＢ^-1とは点Ｂから点
Ａに向かうベクトルをそれぞれ指し、また、ベクトルに
は回転移動ベクトル成分、平行移動ベクトル成分の双方
が含まれている。さらに、例えばベクトルＡＢ、ＣＤの
合成（ベクトルＡＢとベクトルＣＤとの積）をＡＢ・Ｃ
Ｄとして示す。上述のように、ステップＳ３０での画像
認識処理によって、拘束ピン３２ａａ〜３２ａｃでの接
点座標Ａ₀ 、Ｂ₀ 、Ｃ₀ 、及びそれら接点に対応した垂線
の足の座標Ａ₁ 、Ｂ₁ 、Ｃ₁ が求められ、さらに拘束ピン
３２ａａ〜３２ａｃに対応した目標位置に対する位置ず
れベクトルが、ベクトルＡ₀Ａ₁、Ｂ₀Ｂ₁、Ｃ₀Ｃ₁とそれ
ぞれ求められる。

【００４５】ここで、図９において、位置補正前のワー
ク２０ａのコーナー部である点Ｇ₁を位置補正のための
代表点として着目すると、点Ｇ₀を位置補正後のワーク
２０ａのコーナー部とすれば、点Ｇ₁を点Ｇ₀に水平方向
に移動させための平行移動補正ベクトルＧ₁Ｇ₀は、式
（１）で示される。Ｇ₁Ｇ₀＝Ａ₁Ｇ₁ ^-1・Ａ₀Ａ₁ ^-1・Ａ₀Ｇ₀ （１) ここで、ベクトルＡ₁Ｇ₁ ^-1、Ａ₀Ａ₁ ^-1、Ａ₀Ｇ₀ は以下
のように求める。

【００４６】まず、ベクトルＡ₁Ｇ₁ ^-1は、図９よりベク
トルＡ₁Ｂ₁を定数倍したベクトルＡ₁Ｇ₁より求められ
る。Ａ₁Ｇ₁ ^-1＝（ｍ×Ａ₁Ｂ₁）^-1 （ｍは定数）（２）ここで、定数ｍは、ベクトルｍＡ₁Ｂ₁と垂直であって、
拘束ピン３２ａｃの接点Ｃ₀ と対応するワーク２０ａ上
の点Ｃ₁ を通過する線ｌ_1Yを求めることにより一義的に
決定される。なお、点Ｃ₁ はステップＳ３０で既に求め
られている。

【００４７】また、ベクトルＡ₀Ａ₁ ^-1については、図９
より式（３）の関係が成り立つ。Ａ₀Ａ₁ ^-1＝Ｏ_AＡ₁ ^-1・Ｏ_AＡ₀ （３）ここで、ベクトルＯ_AＡ₁、Ｏ_AＡ₀はそれぞれステップＳ
３０での画像認識処理により求められる。

【００４８】また、ベクトルＡ₀Ｇ₀は、図９よりベクト
ルＡ₀Ｂ₀の定数倍であり、式（４）で示される。Ａ₀Ｇ₀＝ｎ×Ａ₀Ｂ₀ （ｎは定数）（４）ここで、定数ｎは、ベクトルｎＡ₀Ｂ₀と垂直であって、
拘束ピン３２ａｃと点Ｃ₀ で接する接線ｌ_0Yを求めるこ
とにより一義的に決定される。なお、点Ｃ₀ はステップ
Ｓ３０で既に求められている。

【００４９】ところで、ベクトルＡ₀Ｂ₀は、図９より式
（５）で示される。Ａ₀Ｂ₀＝Ｏ_AＡ₀ ^-1・Ｏ_RＯ_A ^-1・Ｏ_RＯ_B・Ｏ_BＢ₀ （５）ここで、ベクトルＯ_AＡ₀、Ｏ_RＯ_A、Ｏ_RＯ_B、Ｏ_BＢ₀も、
それぞれステップＳ３０での画像認識処理により求める
ことができる。従って、式（４）に式（５）を代入して
式（６）が得られる。Ａ₀Ｇ₀＝ｎ×（Ｏ_AＡ₀ ^-1・Ｏ_RＯ_A ^-1・Ｏ_RＯ_B・Ｏ_BＢ₀）（６）

【００５０】従って、式（２）、（３）、（６）によ
り、式（１）に示されるベクトルＧ₁Ｇ₀は求まる。即
ち、式（７）になる。Ｇ₁Ｇ₀＝（ｍ×Ａ₁Ｂ₁）^-1・（Ｏ_AＡ₁ ^-1・Ｏ_AＡ₀）・ｎ×（Ｏ_AＡ₀ ^-1・Ｏ_RＯ_A ^-1・Ｏ_RＯ_B・Ｏ_BＢ₀）（７）

【００５１】位置補正については、点Ｇ₁を点Ｇ₀に単に
水平方向に移動させる平行移動補正だけでなく、ワーク
２０ａを回転させて補正前のワーク外周辺と補正後のそ
れとの間に発生したずれ角度を修正する回転移動補正も
必要である。ここで回転移動補正すべき角度θは、図９
により式（８）で示される。 θ＝Ｔａｎ^-1｛（｜Ａ₀Ａ₁｜−｜Ｂ₀Ｂ₁｜）／｜Ａ₀Ｂ₀｜｝（８）ここで、｜Ａ₀Ｂ₀｜は拘束ピン３２ａａと拘束ピン３２
ａｂとの間のピッチ間距離であり、ステップＳ３０での
画像認識処理により求められる。

【００５２】ワークの位置補正は、始めに回転補正移動
角度θを求め、回転移動補正動作を実行した後、直交す
る２方向への平行移動補正を行う。このように２段階に
位置補正を行うのは、回転補正と直交する２方向への平
行移動補正とを同時に行うと拘束ピンへの干渉の恐れが
あるためである。

【００５３】従って、点Ｇ₁ を位置補正の代表点として
着目すると、点Ｇ₁ に回転補正移動及び平行移動補正を
行って点Ｇ₀ に位置補正するための図９に示す補正ベク
トルＨＯＳは、図示しない回転移動補正成分θを持つベ
クトルＲ_R と平行移動補正成分（Ｘ_R ，Ｙ_R ）を持つベ
クトルＧ₁Ｇ₀とにより構成される。そして、ベクトルＲ
_R 、Ｇ₁Ｇ₀はそれぞれ式（９）、（１０）として示され
る。

【００５４】回転移動補正成分

【００５５】

【数１】

【００５６】平行移動補正成分

【００５７】

【数２】

【００５８】故に、補正ベクトルＨＯＳは、

【００５９】

【数３】

【００６０】となる。

【００６１】今、図９において、点Ｏ_F1をステップＳ３
０における画像認識の際のワーク位置補正前のハンド３
の旋回中心、点Ｏ_F0をハンド３の旋回中心を移動させて
ワークの位置決めを行った後のハンド３の旋回中心とす
る。ここで、点Ｏ_F0は式（１２）の説明で後述するよう
に、点Ｇ₀、点Ｇ₁、点Ｏ_F1、点Ｏ_F0を順に結んだ四角形
が平行四辺形をなすような点である。上述のように、ロ
ボット１は、点Ｇ₁ を位置補正の代表点として着目し、
ワーク３の旋回中心に移動、回転運動を与えた結果、回
転移動補正及び平行移動補正後に点Ｇ₁が点Ｇ₀に位置補
正されるようにしている。そこで、ベクトルＯ_RＯ_F1に
ベクトルＯ_F1Ｇ₁を合成したベクトルＯ_RＧ₁の移動補正
を考え、移動補正後のベクトルにベクトルＯ_F1Ｇ₁ ^-1 を
合成して元に戻せば、ベクトルＯ_RＯ_F1を移動補正した
ベクトルＯ_RＯ_F0を得ることができる。

【００６２】従って、図９を参照することにより式（１
２）が成り立つ。Ｏ_RＯ_F0 ＝Ｏ_RＯ_F1・Ｏ_F1Ｇ₁・ＨＯＳ・Ｏ_F1Ｇ₁ ^-1 （１２）ここで、ベクトルＧ₀Ｏ_F0 は、図９においてベクトルＯ
_F1Ｇ₁ と大きさが等しく向きが逆のベクトルで示され
る。そして、式（１２）に式（１１）を代入すると式
（１３）を得る。Ｏ_RＯ_F0 ＝Ｏ_RＯ_F1・Ｏ_F1Ｇ₁・（Ｒ_R ・Ｇ₁Ｇ₀）・Ｏ_F1Ｇ₁ ^-1 （１３）

【００６３】式（１３）中、ベクトルＯ_RＯ_F1、Ｏ
_F1Ｇ₁、Ｇ₁Ｇ₀はステップＳ３０での画像認識処理によ
り求めることができるから、ベクトルＲ_R ・Ｇ₁Ｇ₀を前
述のように求めることにより、ハンド３の旋回中心を移
動させるべき移動ベクトルを求めることができ、そし
て、ロボットはその移動ベクトルに基づいてハンド３の
旋回中心の回転移動補正、平行移動補正を順次行い、ハ
ンド３の旋回中心を移動させてワークの位置決めを行う
ことにより、ワークホルダ３０上の所望の位置にワーク
を配置することができる。

【００６４】上述した実施の形態１ではカメラ４１を３
台使用して実施しているが、カメラを２台又は１台で構
成し、これらの画像データに基づいて上述した位置補正
を行ってもよい。

【００６５】実施の形態１によれば、ワークホルダ３０
の上空に設けられワークホルダ３０とワークホルダ３０
に搬送されるワーク２０とを撮影する撮像手段としての
カメラ４１と、カメラ４１が撮影した画像データに基づ
いて搬送されたワーク２０の位置とワークホルダ３０に
収める配置位置とを認識して搬送されたワーク２０の位
置補正量を決定する画像処理装置１０とを備えたので、
ワーク２０がワークホルダ３０の上空に搬送された状態
の画像データに基づいて画像認識が行われ、ワーク２０
がワークホルダ３０の上空に搬送された状態でワーク２
０と拘束ピン３２との位置ずれ量をゼロにするよう位置
補正を行うようにしたので、ワーク２０の表面に傷を与
えることがない。また、従来のような、ワーク２０の位
置補正を行う液晶ガラス基板位置補正部５とワークホル
ダ３０の位置補正を行う液晶ガラス基板配置部６とをそ
れぞれ別個に備える必要がなく、省スペースを実現で
き、装置を安価に構成することができる。

【００６６】また、撮像手段としてのカメラ４１は、ワ
ークホルダ３０に設けられて搬送されたワーク２０を拘
束する各拘束ピン３２にそれぞれ対応して複数設けられ
拘束ピン３２の配置位置を含めた付近の配置領域の画像
を撮像すると共に、画像処理装置１０は、各カメラ４１
が撮影した各画像データに基づいて搬送されたワーク２
０の位置補正量を決定するようにしたので、画像認識処
理において、１台のカメラで全ての拘束ピン３２に対応
したワーク２０の端部側面の位置とワーク２０の配置位
置との相対位置を認識する場合と比較して、各画像デー
タについて画像データ中の１画素あたりの分解性能を向
上させることができる。

【００６７】画像処理装置１０は、搬送されたワーク２
０のコーナー部が平行移動すべき移動量及び搬送された
ワーク２０が回転移動すべき移動量を求めるようにした
ので、位置補正の際にワーク２０が拘束ピン３２に干渉
することがない。

【００６８】ワークホルダ３０の下部に設けられ、ワー
クホルダ３０の上方に搬送されたワーク２０に対して搬
送されたワーク２０の下面から端部側面に向けて光を投
光する投光手段としての照明４３を設けたので、ワーク
２０の下方から投光された光により、ワーク２０内部の
パターンに影響されずに画像認識処理に最適なコントラ
ストが得られ、画像処理装置１０の画像認識処理が容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るワーク位置決め装置の構
成図である。

【図２】実施の形態１に係るワーク位置決め装置のシ
ステム構成図である。

【図３】実施の形態１に係るワーク位置決め装置にお
けるカメラ４１ａａ〜４１ａｃの配置を示す説明図であ
る。

【図４】実施の形態１に係るワーク位置決め装置の断
面図である。

【図５】実施の形態１に係るワーク位置決め装置にお
いて、切り出し面で構成されたワークの端部側面で起こ
る光の散乱の様子を示す拡大図である。

【図６】実施の形態１に係るワーク位置決め装置の動
作を示すフローチャートである。

【図７】ステップＳ３０においてワーク位置決め装置
が補正すべき位置ずれ量を求める説明図である。

【図８】カメラ４１が撮影した画像データ内に映し出
された像と算出された点及び線との対応を示す図であ
る。

【図９】ステップＳ４０において画像処理装置１０が
行う位置決め演算の説明図である。

【図１０】従来の液晶ガラス基板搬送装置の外観図で
ある。

【図１１】従来の液晶ガラス基板搬送装置のシステム
構成図である。

【図１２】液晶ガラス基板位置補正部５の構成図であ
る。

【図１３】液晶ガラス基板配置部６の構成図である。

【符号の説明】

８照明、９ワーク位置決め部、４０櫓、４１カ
メラ、４２領域、４３光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０６Ｔ 7/00 Ｈ０１Ｌ 21/68 ＦＨ０１Ｌ 21/68 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G02F 1/13 B25J 9/12 B25J 13/00 G06F 15/62 H01L 21/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送されたワークをワークホルダに収め
る配置位置を位置決めするワーク位置決め装置におい
て、前記ワークホルダの上空に設けられ前記ワークホル
ダと前記ワークホルダに搬送されるワークとを撮影する
撮像手段と、前記撮像手段が撮影した画像データに基づ
いて前記搬送されたワークの位置と前記ワークホルダに
収める配置位置とを認識して前記搬送されたワークの位
置補正量を決定する画像処理装置とを備え、前記撮像手段は、前記ワークホルダに設けられて前記搬
送されたワークを拘束する各拘束ピンにそれぞれ対応し
て複数設けられ、前記拘束ピンと拘束ピンの配置位置を
含めた付近の配置領域のワークの端部側面とが同一視野
に入る画像を撮像すると共に、前記画像処理装置は、前
記各撮像手段が撮影した各画像データに基づいて前記搬
送されたワークの拘束ピンに対する位置補正量を決定す
ることを特徴とするワーク位置決め装置。
【請求項２】前記ワークホルダの下部に設けられ、前
記ワークホルダの上方に前記搬送されたワークに対して
前記搬送されたワークの下面から端部側面に向けて光を
投光する投光手段を設けた請求項１に記載のワーク位置
決め装置。