JP4103950B2

JP4103950B2 - ワークの姿勢検出方法

Info

Publication number: JP4103950B2
Application number: JP2001351405A
Authority: JP
Inventors: 紘史森田; 伸二池田; 英生斉藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2003148950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、ハンガーに吊持されあるいは台車に載置されたワークの姿勢を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
距離センサを用いてワークの姿勢を検出するものとしては、特開平１０−１７６９１６号が挙げられる。当該公知文献においては、距離センサとして超音波距離センサを用いており、ワーク表面の３点の距離を測定し、ワークの傾きを検出する旨が開示されている。また、当該公知文献には距離センサをロボットアームに装着してワークの姿勢を検出することも開示されている。
【０００３】
しかしながら、このような従来の検出方法においては、ワークの表面に向けて垂直に超音波を照射することにより距離を測定するものであり、ワークの表面に凹凸がある場合、あるいはワークの姿勢が傾いている場合は、正確にワークの距離を検出することができない。そのため、当該従来の検出方法では表面が平面となっているワークのみにしか用いることができず、表面に凹凸や傾きを有するワークには使用することができないという不都合がある。
【０００４】
また、従来の超音波距離センサのような測距式のセンサを用いた場合は、ワークの姿勢を検出するためにはセンサからの距離信号を演算処理する必要があるため、処理が複雑になるという不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ワークの姿勢を検出する方法の改良を目的とし、さらに詳しくは前記不都合を解消するために、表面に凹凸や傾きを有するワークであっても正確にその姿勢を検出することができる姿勢検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のワークの姿勢検出方法は、バキュームパッドによるワークの吸着保持前に、対象物に対して所定の設定距離まで近接したことを検出する距離設定型非接触式センサにより凹凸及び傾きを有するワーク表面の３カ所の位置を検出してワークの姿勢を検出する方法であって、前記センサはバキュームパッドに隣接して設けられた状態で同一平面上に配設された第１センサ、第２センサ及び第３センサの３個のセンサからなるものであり、以下の各工程を備えることを特徴とする。
【０００７】
まず、前記第１、第２及び第３センサを順にワークから遠ざけると共に、前記１センサを前記設定距離よりもワークから離反した位置にセットする初期位置セット工程である。次に、前記第１センサを前記設定距離までワークに近接させて該第１センサにより検出されたワークの検出点を第１検出点とする第１測距工程である。次に、前記第１検出点を中心に前記第２センサをワークに向けて傾動させ該第２センサを前記設定距離までワークに近接させて該第２センサにより検出されたワークの検出点を第２検出点とする第２測距工程である。そして、前記第１検出点と第２検出点とを結ぶ線を軸として前記第３センサを傾動させ該第３センサを前記設定距離までワークに近接させて該第３センサにより検出されたワークの検出点を第３検出点とする第３測距工程である。
【０００８】
本発明のワークの姿勢検出方法においては、前記第１乃至第３センサは、対象物に対して所定の設定距離まで近接したことを検出する非接触式センサを用いている。この非接触式センサは、対象物が前記設定距離まで近接したか否かのみを検出するものなので、従来の超音波を用いた測距式センサと異なり対象物の凹凸や傾きの影響を受けにくい。従って、表面に凹凸や傾きを有するワークであってもその姿勢を検出することができる。また、前記第１乃至第３センサはワークが前記設定距離まで近接したか否か、即ちＯＮ／ＯＦＦによりワークまでの距離を検出するものであるため、従来の測距式のセンサのようにセンサからの距離データを演算する必要がないため、制御が容易となる。
【０００９】
また、ワークの検出においては、まず初期位置セット工程により前記第１、第２及び第３センサを順にワークから遠ざかる位置にセットするため、各センサをワークに近づけると、まず前記第１センサとワークとの間が設定距離となる。このとき、検出されたワーク表面の点を第１検出点とする。次に、この第１検出点を中心として前記第２センサをワークに近接させ、ワークとの距離を設定距離とし、検出されたワーク表面の点を第２検出点とする。その際、前記第１検出点を中心に前記第２センサをワークに近づけているため、前記第１検出点と前記第１センサとの距離には変化がない。そして、前記第１検出点と第２検出点とを結んだ線を軸として前記第３センサをワークに近接させ、ワークとの距離を設定距離とし、検出されたワーク表面の点を第３検出点とする。これにより、前記第１乃至第３センサと前記第１乃至第３検出点との距離がすべて設定距離となり、前記第１乃至第３センサとワークとが平行となる。従って、このときの前記第１乃至第３センサの座標からワークの姿勢を検出することが可能となる。
【００１０】
また、本発明のワークの姿勢検出方法においては、前記初期位置セット工程に先立ち、前記第１、第２又は第３センサのうち１又は複数のセンサをワークに近接させて前記センサを検出状態とし、ワークの表面に対して略平行に移動させて前記センサが非検出状態となる位置を検出することによりワークの端部を検出し、ワークの端部から予め定められた距離にある点を検出点とする位置検出工程を行うことが好ましい。
【００１１】
前記第１乃至第３センサは、対象物に対して所定の設定距離まで近接したことを検出する非接触式センサであるため、一度ワークに近接させて検出状態とし、その状態でワークと略平行に前記センサを移動させると、センサの検出領域がワークの端部に達し、その端部から外れたときは前記センサが非検出状態となる。これにより、前記ワークの端部を知ることができる。一方、ワークの形状によっては凹凸の大きい部分と平面となっている部分がある等の種々の事情があるが、前記位置検出工程を行うことにより、ワークの形状に合わせて前記センサの検出がしやすい点を検出点とすることができるので、ワークの姿勢の検出をより正確に行うことができる。
【００１２】
また、本発明のワークの姿勢検出方法においては、前記第１、第２及び第３センサに距離設定型一次元光センサを用いて前記第１乃至第３測距工程を行うことが好ましい。距離設定型一次元光センサは、ワークの凹凸による検出誤差が少なく、前記設定距離の設定も容易である。また、従来の測距式のセンサに比べて安価であるため、本発明の実施を行う装置のコストを低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のワークの姿勢検出方法の実施形態の一例について、図１乃至図５を参照して説明する。図１はロボットアーム及びハンド治具とハンガー及びサイドパネルとの関係を示す説明図、図２はハンド治具とサイドパネルとの関係を示す説明図、図３は本実施形態の位置検出工程を示す説明図、図４は本実施形態の初期位置セット工程と第１測距工程と第２測距工程とを示す説明図、図５は本実施形態の第３測距工程と平面方向の位置出し工程とを示す説明図である。
【００１４】
本実施形態のワークの姿勢検出方法は、図１に示すように、ロボットアーム１とその先端部に装着されたハンド治具２とによって、ハンガー３に複数枚重ねられて吊り下げられた自動車の車体のサイドパネル（ワーク）４を１枚ずつ取り出す際にサイドパネル４の姿勢を検出する方法として用いられる。
【００１５】
サイドパネル４は、複数重ねられた状態で図示しない部品の供給ラインからハンガー３により吊り下げられて所定の取出位置まで搬送される。サイドパネル４は、図２に示すようにフロントピラーロア部４ｆの所定の位置にハンガー３の２本の腕部３ａが当接した状態で吊り下げられているため、その位置は各サイドパネル４によって大差がない状態となっている。一方、その姿勢は、サイドパネル４同士の重なり具合によってその傾斜の度合いがそれぞれ異なるものとなっている。
【００１６】
ロボットアーム１は、図示しないコントローラによってその動きが制御される。ハンド治具２は、図２に示すように、吊り下げられたサイドパネル４のフロントピラーロア部４ｆの近傍に配設され横方向に延設される第１保持部５と、サイドパネル４のリア側の近傍に配設され第１保持部５と平行に延設される第２保持部６と、第１保持部５と第２保持部６とを連結する連結部材７とを備えている。連結部材７は、図２において、第１保持部５の左側端部と第２保持部６の右側端部とを斜め方向に連結するものである。また、連結部材７は、第１保持部５と第２保持部６とを連結した状態での略重心位置がロボットアーム１の先端部に連結されている。
【００１７】
第１保持部５は、図２及び図４（ｃ）に示すように、サイドパネル４のフロントピラーロア部４ｆの所定の検出点においてサイドパネル４の姿勢を検出する第１姿勢センサ８及び第２姿勢センサ９を備えている。この第１姿勢センサ８と第２姿勢センサ９とは第１保持部５の長手方向に整列して設けられている。また、第１保持部５には、サイドパネル４のサイドシル部４ｓの直線部分を検出するサイドシルセンサ１０と、フロントピラーロア部４ｆの直線部分を検出するフロントセンサ１１とを備えている。このサイドシルセンサ１０及びフロントセンサ１１は、サイドパネル４の平面方向の位置のずれを検出するものである。また、第１保持部５には、サイドパネル４を吸着保持するバキュームパッド１２が設けられている。このバキュームパッド１２は、フロントピラーロア部４ｆを吸着するためのものが２カ所、サイドシル部４ｓを吸着するためのものが１カ所の合計３カ所に設けられている。
【００１８】
第２保持部６は、図２に示すように、サイドパネル４のリアホイールハウス４ｗ近傍においてサイドパネル４の姿勢を検出する第３姿勢センサ１３を備えている。また、第２保持部には、サイドパネル４のリアホイールハウス４ｗの端部を検出するリアセンサ１４が設けられている。このリアセンサ１４は、サイドパネル４の平面方向の位置のずれを検出するものである。また、第２保持部６にはサイドパネル４を吸着保持するバキュームパッド１２が第２保持部６の長手方向に沿って２カ所に設けられている。
【００１９】
本実施形態においては、第１姿勢センサ８、第２姿勢センサ９及び第３姿勢センサ１３は、ともに距離設定型の光電スイッチを用いている。この距離設定型の光電スイッチは、対象物が所定の設定距離ｄ（図３（ａ）参照）に近づいたときにＯＮとなり、センサと対象物とが設定距離ｄとなったことを検出するものである。また、この距離設定型光電スイッチは、対象物との距離が設定距離ｄ以内であればＯＮの状態となっている。また、本実施形態においては、サイドシルセンサ１０、フロントセンサ１１及びリアセンサ１４についても同様に距離設定型の光電スイッチを用いている。
【００２０】
次に、本実施形態におけるサイドパネル４の姿勢検出方法について図３乃至図５を参照して説明する。本実施形態の姿勢検出方法は、位置検出工程と、初期位置セット工程と、第１測距工程と、第２測距工程と、第３測距工程とからなる。
【００２１】
まず、図示しない部品の供給ラインからサイドパネル４がハンガー３により吊り下げられた状態で所定の取出位置まで搬送される。具体的には、図３（ａ）に示すように、ハンガー３の２本の腕部３ａによりフロントピラーロア部４ｆが吊持され、複数枚重ねられた状態となっている。
【００２２】
位置検出工程においては、図３（ａ）に示すように、第１姿勢センサ８が他の第２姿勢センサ９及び第３姿勢センサ１３よりもサイドパネル４に近づいた状態となり、且つ第１姿勢センサ８がサイドパネル４とは設定距離ｄ以上離反するように、ロボットアーム１によってハンド治具２を移動させる。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、ハンド治具２をサイドパネル４に向かって前方に進行させ、第１姿勢センサ８とサイドパネル４の表面との距離が設定距離ｄとなり第１姿勢センサ８がＯＮとなった位置からさらに数十ミリ進入させて停止させる。この状態から、図３（ｃ）に示すようにハンド治具２を上方に数十ミリ移動させる。このとき、第１姿勢センサ８がサイドパネル４の端部から外れるためＯＦＦとなるが、そのＯＦＦとなった位置を図示しないコントローラで記憶する。ここで、第１姿勢センサ８がＯＮとなった位置からハンド治具２をさらに数十ミリ進入させるのは、ハンド治具２を上方に移動させた際に、サイドパネル４の凹凸によって第１姿勢センサ８がＯＦＦとなるのを防止するためである。そして、第１姿勢センサ８がＯＦＦとなった位置からさらに所定の距離だけ下方位置を第１検出点８ａとする。
【００２４】
次に、初期位置セット工程において、図４（ａ）に示すように、ハンド治具２を下方且つ後方に斜めに移動させて第１姿勢センサ８が他の第２姿勢センサ９及び第３姿勢センサ１３よりもサイドパネル４に近づいた状態とすると共に、第１姿勢センサ８がサイドパネル４とは設定距離ｄ以上離反した状態とする。このとき、第１姿勢センサ８の検出方向がハンド治具２の進行方向となるようにセットする。
【００２５】
次に、第１測距工程において、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１姿勢センサ８とサイドパネル４との距離が設定距離ｄとなるまで第１姿勢センサ８をサイドパネル４に近づける。このとき、第１姿勢センサ８により検出されたサイドパネル４の箇所は第１検出点８ａとなっている。
【００２６】
次に、第２測距工程において、図４（ｄ）示すように、ハンド治具２を第１検出点８ａを支点として時計方向に傾動させ、第２姿勢センサ９とサイドパネル４の表面との距離が設定距離ｄとなった時点でハンド治具２の傾動を停止させる。このとき、第２姿勢センサ９により検出されたサイドパネル４の箇所を第２検出点９ａとする。
【００２７】
次に、第３測距工程において、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンド治具２を第１検出点８ａと第２検出点９ａとを結んだ直線を軸として下方向に傾動させる。そして、第３姿勢センサ１３とサイドパネル４との距離が設定距離ｄとなった時点でハンド治具２の傾動を停止させる。このとき、第３姿勢センサ１３により検出されたサイドパネル４の箇所を第３検出点１３ａとする。
【００２８】
このように、位置検出工程から第３測距工程までの各工程により、ハンド治具２はサイドパネル４と平行となる位置にセットされる。ここで、第１姿勢センサ８、第２姿勢センサ９及び第３姿勢センサ１３においては、ハンド治具２が所定の基準点にある場合の座標が記憶されており、さらにハンド治具２が移動した場合の移動量も図示しないコントローラにより把握されているので、サイドパネル４と平行になった時点の各センサの座標は図示しないコントローラにより把握されている。また、サイドパネル４は、ハンド治具２から設定距離ｄだけ離れた位置でハンド治具２と平行になっているため、サイドパネル４の第１乃至第３測定点８ａ，９ａ及び１３ａの座標も明確なものとなる。
【００２９】
本実施形態では、このようにロボットアーム１によりハンド治具２を上記工程で移動させることにより、ハンド治具２をサイドパネル４に平行な状態にすることができる。従って、従来の測距式のセンサを用いた場合のように各測距式センサにより検出されたワークまでの距離を演算してワークの姿勢を検出する必要がない。
【００３０】
以上の工程により、サイドパネル４の姿勢が検出された後は、ハンド治具２に設けられたバキュームパッド１２によりサイドパネル４を吸着保持するために、サイドパネル４の正確な位置出しを行う。具体的には、まず図５（ｃ）に示すように、ハンド治具２をサイドパネル４の表面と平行に左右方向に移動させ、サイドシルセンサ１０とリアセンサ１４とによりサイドパネル４の左右方向の正確な位置を検出する。次に、図５（ｄ）に示すように、ハンド治具２をサイドパネル４の表面と平行に上方に移動させ、フロントセンサ１１により上下方向の正確な位置を検出する。このように、サイドパネル４の正確な位置を検出した後、サイドパネル４の位置に合わせてハンド治具２を移動させ、バキュームパッド１２によりサイドパネル４を吸着保持し、次工程である図示しない組み立てラインにサイドパネル４を供給する。
【００３１】
このように、本実施形態の姿勢検出方法によれば、対象物に対して所定の設定距離まで近接したことを検出する非接触式センサである距離設定型の光電スイッチを用いているので、凹凸や傾きを有するワークであってもその姿勢を検出することができる。また、従来の測距型のセンサを用いた場合のように、センサとワークとの距離の演算を行う必要がないため、ロボットアーム１等の制御を容易なものとすることができる。
【００３２】
尚、上記実施形態においては、サイドパネル４がハンガー３により吊り下げられた状態を例にして説明したが、これに限らず、サイドパネル４が図示しない台車に複数枚重ねられて載置されているものであっても、ロボットアーム１及びハンド治具２により１枚ずつ取り出すことができる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、第３測距工程の後にサイドパネル４の正確な位置出し工程を行っているが、第３測距工程後に一度ハンド治具２を後退させ、再度サイドパネル４に向けて進行させることにより、ハンド治具２がサイドパネル４と正確に平行となっているか確認する工程を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボットアーム及びハンド治具とハンガー及びサイドパネルとの関係を示す説明図。
【図２】ハンド治具とサイドパネルとの関係を示す説明図。
【図３】本実施形態の位置検出工程を示す説明図。
【図４】本実施形態の初期位置セット工程と第１測距工程と第２測距工程とを示す説明図。
【図５】本実施形態の第３測距工程と平面方向の位置出し工程とを示す説明図。
【符号の説明】
４…サイドパネル（ワーク）、８…第１姿勢センサ（第１センサ）、８ａ…第１検出点、９…第２姿勢センサ（第２センサ）、９ａ…第２検出点、１３…第３姿勢センサ（第３センサ）、１３ａ…第３検出点、ｄ…設定距離。

Claims

バキュームパッドによるワークの吸着保持前に、対象物に対して所定の設定距離まで近接したことを検出する距離設定型非接触式センサにより凹凸及び傾きを有するワーク表面の３カ所の位置を検出してワークの姿勢を検出する方法であって、前記センサはバキュームパッドに隣接して設けられた状態で同一平面上に配設された第１センサ、第２センサ及び第３センサの３個のセンサからなり、
前記第１、第２及び第３センサを順にワークから遠ざけると共に、前記第１センサを前記設定距離よりもワークから離反した位置にセットする初期位置セット工程と、
前記第１センサを前記設定距離までワークに近接させて該第１センサにより検出されたワークの検出点を第１検出点とする第１測距工程と、
前記第１検出点を中心に前記第２センサをワークに向けて傾動させ該第２センサを前記設定距離までワークに近接させて該第２センサにより検出されたワークの検出点を第２検出点とする第２測距工程と、
前記第１検出点と第２検出点とを結ぶ線を軸として前記第３センサを傾動させ該第３センサを前記設定距離までワークに近接させて該第３センサにより検出されたワークの検出点を第３検出点とする第３測距工程とによりバキュームパッドによるワークの吸着保持前にワークの姿勢を検出することを特徴とするワークの姿勢検出方法。
前記初期位置セット工程に先立ち、前記第１、第２又は第３センサのうち１又は複数のセンサを位置検出センサとしてワークに近接させて前記位置検出センサを検出状態とし、ワークの表面に対して略平行に移動させて前記位置検出センサが非検出状態となる位置を検出することによりワークの端部を検出し、ワークの端部から予め定められた距離にある点を検出点とする位置検出工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のワークの姿勢検出方法。
前記第１、第２及び第３センサに距離設定型一次元光センサを用いて前記第１乃至第３測距工程を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のワークの姿勢検出方法。