JP4046110B2 - Hole positioning method - Google Patents
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本発明は、半球面に形成された穴の中心位置を位置決めし、穴の軸方向をθ軸の方向と一致させる穴の位置決め方法に関する。 The present invention relates to a hole positioning method in which the center position of a hole formed in a hemispherical surface is positioned and the axial direction of the hole coincides with the direction of the θ axis.
図1に示されるように、被位置決め物5の半球面を画像で捉える視覚装置1と、被位置決め物5を保持し、θ方向のみに回転移動するθ位置決め部2と、θ位置決め部を支持し、φ方向のみに回転移動するφ位置決め部3と、φ位置決め部を支持し、水平と垂直方向に移動するX−Yテーブル4とより構成される穴の位置決め装置を使用して、被位置決め物5の半球面に形成された穴51の中心位置を位置決めし、穴51の軸方向をθ軸の方向と一致させている。
As shown in FIG. 1, a
しかしながら、従来の穴の位置決め方法は、図5に示されるように、視覚装置1の画像で捕えられた全体形状から、画像中心を求め、その画像中心に対する穴中心の角度と画像中心と穴中心との距離から、穴51のφ軸での角度を理想球面で求め、φ軸で求めた角度を回転し、穴を視覚装置の正面に位置決めしていた。
しかし、実際には表面は理想球面からずれているため、高精度な位置決めが出来ず、15μmの取代の加工を行なった場合、加工できない面が残るという問題があった。
また、従来技術として特許文献1の3次元形状測定機及び測定方法が知られている。この特許文献1では、球面を備えた被測定物を回転軸まわりに回転可能なテーブル上に載置し、回転軸に直角な平面上で回転軸に向かって進退する方向における被測定物の変位をセンサで検出しつつ、センサを回転軸と平行な方向に移動し、最大変位を与える位置でセンサを静止し、この静止状態のセンサで被測定物の変位を検出しつつテーブルを回転させ、この回転する間の検出変位量が一定となるように被測定物のテーブル上での載置位置を調整し、この調整後の一定となったセンサ検出変位量を基に、被測物の球面の曲率半径を求めることによって、機械的な作動誤差による影響を少なくして曲率半径の測定精度を向上させることにある。
However, since the surface is actually deviated from the ideal spherical surface, high-precision positioning cannot be performed, and when machining with a machining allowance of 15 μm is performed, a surface that cannot be machined remains.
Moreover, the three-dimensional shape measuring machine and measuring method of
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被位置決め物の球面に形成された穴を、球面にずれがあっても高精度に位置決め可能な穴の位置決め方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a hole positioning method capable of positioning a hole formed on a spherical surface of an object to be positioned with high accuracy even if the spherical surface is displaced. It is to be.
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項に記載の穴の位置決め方法を提供する。
請求項1に記載の穴の位置決め方法は、被位置決め物の半球面に形成された穴が視覚装置の正面位置に来るように位置決めする被位置決め物の穴の位置決め方法であって、
被位置決め物を保持部によりチャックし、θ回転軸を中心に120°回転毎に、視覚装置で半球面に形成された穴の画像を捉え、被位置決め物の穴の3つの画像から被位置決め物の視覚装置方向から見たθ回転軸中心を求め、被位置決め物の穴の視覚装置方向から見た中心をθ位置決め部により原点位置まで回転し、かつφ位置決め部により、被位置決め物の穴の視覚装置方向から見た中心がθ回転軸中心の真上の位置に来るように回転するようにしたものである。
このように、θ回転軸を中心に120°回転毎に半球面を視覚装置で画像を捉え、3つの画像から被位置決め物のθ回転軸中心を求めることにより、被位置決め物の回転中心(θ軸)を高精度に求めることができ、また、θ回転軸中心と穴との距離から理想球径での穴のφ軸角度を求め、回転位置決めした後、穴の中心をθ回転軸中心と一致させることにより、被位置決め物の半球面の形状誤差などに影響されず、高精度に穴を位置決めできるようになる。
The present invention provides a hole positioning method according to the claims as a means for solving the problems.
The hole positioning method according to
The object to be positioned is chucked by the holding portion , and the image of the hole formed in the hemispherical surface is captured by the visual device every 120 ° rotation about the θ rotation axis, and the object to be positioned is determined from the three images of the hole of the object to be positioned. Determination of θ rotation axis center as seen from the visual device direction, and rotated to the home position to the center of θ positioning portion when viewed from the visual device direction of the hole to be positioned object, and the φ positioning portion, the hole to be positioned object The rotation is such that the center viewed from the direction of the visual device is at a position directly above the center of the θ rotation axis .
In this way, by capturing an image of the hemisphere with a visual device every 120 ° rotation around the θ rotation axis, and obtaining the θ rotation axis center of the object to be positioned from the three images, the rotation center of the object to be positioned (θ axis) can be a determined with high accuracy, also determine the φ axis angle of the holes in an ideal spherical diameter from a distance of between θ rotation center and the hole, after rotational positioning, and about the θ rotation axis center of the hole By matching, the hole can be positioned with high accuracy without being affected by the shape error of the hemispherical surface of the object to be positioned.
以下、図面に従って本発明の実施の形態の穴の位置決め方法について説明する。図1は、本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を実施するための穴の位置決め装置の全体構成を示す模式図である。本発明の穴の位置決め装置は、基本的に、視覚装置1,θ位置決め部2,φ位置決め部3及びX−Yテーブル4とより構成されている。
Hereinafter, a hole positioning method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hole positioning device for carrying out a hole positioning method according to an embodiment of the present invention. The hole positioning device of the present invention basically includes a
視覚装置1は、保持された被位置決め物5の半球面を画像で捉えるものであり、この捉えられた画像は、後述の画像処理装置11に送られ、ここに視覚データとして記憶される。
θ位置決め部2は、被位置決め物5をチャック等により保持し、θ方向のみに回転移動することができる。
φ位置決め部3は、θ位置決め部2を支持しており、φ方向のみに回転移動することができる。
また、X−Yテーブル4は、θ位置決め部2を支持しているφ位置決め部3を支持していて、水平と垂直方向に移動することができる。
The
The
The φ positioning unit 3 supports the
The XY table 4 supports the φ positioning unit 3 that supports the
上記構成よりなる本発明の穴の位置決め装置の作動(穴の位置決め方法)について説明する。図2は、本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を説明する図であり、図3は、本発明の穴の位置決め装置の作動を説明するブロック図であり、図4は、そのフローチャートである。即ち、本実施形態においては、図3に示すように、視覚装置1で捉えた画像は、画像処理装置11に送られて視覚データとして記憶されると共に、この記憶された視覚データから、θ軸中心からのφ軸の角度と水平と垂直方向のずれ量を算出して、このデータを制御装置12に送る。制御装置12では、このデータに基づいて、θ,φ,X,Y軸の移動量を算出し、θ,φ,X,Y軸の各軸に移動指令を出している。
The operation (hole positioning method) of the hole positioning device of the present invention having the above configuration will be described. 2 is a diagram for explaining a hole positioning method according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram for explaining the operation of the hole positioning device of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart thereof. is there. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the image captured by the
図4のフローチャートに示すように、まず、ステップS1で穴の位置決め装置のθ位置決め部2に被位置決め物5をチャックし取り付ける。次に、ステップS2で被位置決め物5の穴51の画像を視覚装置1で捉らえ、ステップS3でこの捉らえた画像を画像処理装置11で1回目の画像として記憶する(図2の画像1)。次いで、ステップS4でθ位置決め部2に保持された被位置決め物5をθ方向に120°回転させ、ステップS5でこの120°回転した被位置決め物5の穴51の画像を視覚装置1で捉らえ、同様にステップS6でこの捉えられた画像を画像処理装置11で2回目の画像として記憶する(図2の画像2)。更に、ステップS7でθ位置決め部2に保持された被位置決め物5をθ方向に更に120°回転させ、ステップS8でこの更に120°回転した被位置決め物5の穴51の画像を視覚装置1で捉らえ、同じくステップS9でこの捉えられた画像を画像処理装置11で3回目の画像として記憶する(図2の画像3)。
As shown in the flowchart of FIG. 4, first, in step S1, the object to be positioned 5 is chucked and attached to the
次に、ステップS10で画像処理装置11が記憶した3回分の画像データ(画像1〜3)から、3つの穴51の画像の中心を求め、θの回転軸を求め、θの回転軸の位置を記憶する(θ軸中心)。次いで、ステップS11では、画像処理装置11でθ軸中心と被位置決め物5の穴51との距離から理想球径での穴51のφ軸角度を算出し、これを記憶する。ステップS12では、画像処理装置11から制御装置12へθ軸とφ軸角度を出力し、ステップS13で制御装置12がθ,φ軸の移動量を算出し、ステップS14で制御装置12がこの移動量に基づいてθ,φ軸に移動指令を出力する。
Next, from the three times of image data (
次に、ステップS15でθ位置決め部2で被位置決め物5を回転し、穴51の中心位置がθ軸中心に対し所定位置(原点位置)まで回転する。次いで、同様にステップS16でφ位置決め部3で被位置決め物5を回転し、穴51の中心位置がθ軸中心の真上の位置まで回転し、ステップS17でこのときの穴51の画像を視覚装置1で捉らえ、ステップS18でこの捉らえられた画像を画像処理装置11で記憶する(図2の画像4)。
Next, in step S15, the to-be-positioned
次に、ステップS19では、画像処理装置11で画像4からθ、水平(X)、垂直(Y)方向のずれを算出し、ステップS20で、このずれに基づいて制御装置12がθ,X,Y軸の移動量を算出して移動指令を出力する。ステップS21では、被位置決め物5をθ位置決め部2とX−Yテーブル4とで穴51の中心位置を所定位置へ補正移動する。このようにして、ステップS22で被位置決め物5の穴51の位置決めを完了する。
このように被位置決め物5の穴51の位置決めをすることにより、球面の形状誤差に左右されずに穴51の中心を正確に位置決めできるようになる。しかも穴の球面の中心に向う方向がθ軸中心に一致させることができる。
Next, in step S19, the
By positioning the
以上説明したように、本発明では、θ軸を中心に120°回転毎に被位置決め物の半球面を視覚装置で画像として捉え、3つの画像から被位置決め物のθ軸中心を求め、θ軸中心と半球面に形成された穴との距離から理想球径での穴のφ軸角度を求め、回転位置決めした後、穴の中心をθ軸中心と一致させることにより、球面に形成された穴を球面にずれがあっても高精度に位置決めすることができる。 As described above, in the present invention, the hemispherical surface of the object to be positioned is captured as an image by the visual device every 120 ° rotation around the θ axis, and the θ axis center of the object to be positioned is obtained from the three images, and the θ axis The hole formed in the spherical surface is obtained by determining the φ-axis angle of the hole at the ideal spherical diameter from the distance between the center and the hole formed in the hemispherical surface, rotating and positioning, and then aligning the center of the hole with the θ-axis center Can be positioned with high accuracy even if the spherical surface is displaced.
1 視覚装置
11 画像処理装置
12 制御装置
2 θ位置決め部
3 φ位置決め部
4 X−Yテーブル
5 被位置決め物
51 穴
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記保持部によって保持された前記被位置決め物の前記半球面を画像で捉える視覚装置と、
前記視覚装置方向のθ回転軸周りに前記被位置決め物を回転させるθ位置決め部と、
前記θ回転軸と直交する方向であって、前記半球面の中心を通る方向のφ回転軸周りに前記被位置決め物を回転させるφ位置決め部と、を用いて
前記被位置決め物の前記半球面に形成された穴が前記視覚装置の正面位置に来るように位置決めする被位置決め物の穴の位置決め方法であって、
前記被位置決め物を前記保持部によりチャックし、前記θ位置決め部と前記視覚装置によって前記θ回転軸を中心に120°回転毎に、前記半球面の画像を3つ捉え、前記3つの画像から前記被位置決め物の前記視覚装置方向から見たθ回転軸中心を求める段階と、
前記θ位置決め部により、前記被位置決め物の前記穴の前記視覚装置から見た中心を、前記φ位置決め部により、前記視覚装置方向から見たθ回転軸中心の真上位置まで回転できるような原点位置まで回転する段階と、
前記φ位置決め部により、前記被位置決め物を回転させ、前記穴の前記視覚装置方向から見た中心が前記θ回転軸中心の真上の位置に来るように回転する段階と
を具備することを特徴とする被位置決め物に設けた穴の位置決め方法。 A holding part for chucking an object to be positioned having a hemispherical surface in which a hole is formed;
A visual device that captures an image of the hemispherical surface of the object to be positioned held by the holding unit;
A θ positioning unit that rotates the object to be positioned around a θ rotation axis in the direction of the visual device;
A φ positioning portion that rotates the object to be positioned around a φ rotation axis in a direction perpendicular to the θ rotation axis and passing through the center of the hemisphere.
Wherein a hole positioning method of the positioning object formed in said semi-spherical hole to be positioned object is positioned such that the front position of the visual device,
Said object positioning was chuck by said holding unit, for each rotation 120 ° about said θ rotation axis and the θ positioning portion by the visual device, the capture three images of the hemisphere, said from said three image Obtaining the center of rotation of the θ viewed from the visual device direction of the object to be positioned;
An origin that allows the θ positioning portion to rotate the center of the hole of the object to be positioned as viewed from the visual device to a position directly above the θ rotation axis center viewed from the visual device direction by the φ positioning portion. Rotating to a position,
Characterized in that by the φ positioning unit, wherein rotating the object to be positioned object, the center as viewed from the visual device direction of said hole; and a step of rotating to come to a position directly over the θ rotation axis center The positioning method of the hole provided in the to-be-positioned object.
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