JP6151512B2 - 光軸傾斜測定用治具、および、それを用いた光軸傾斜測定方法 - Google Patents
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Description
本発明の対象となる撮像装置が取り付けられている作業機の一例である部品組付機10は、図1に示すように、ベース12と、ベース12に取り付けられた基材コンベア装置14と、トレイ型の部品供給装置16と、支柱18によって上架された1対の固定ビーム20に支持されたXYZ型移動装置22と、XYZ型移動装置22によってベース12上方の作業空間を移動させられる作業ヘッド24とを備えている。作業ヘッド24は、部品保持デバイス(作業デバイスの一種)である吸着ノズル26と、吸着ノズル26を昇降させるノズル昇降装置28および回転させるノズル回転装置30とを含んで構成されている。基材コンベア装置14と部品供給装置16との間において、上方を撮像するカメラ32がベース12に取り付けられており、このカメラ32が、本発明の対象となる撮像装置である。
カメラ32の光軸線の傾きについて説明すれば、図2に模式的に示すように、カメラ32は筐体40(ハウジング)の中に撮像素子42,レンズ等の光学系が組み込まれた構造を有しており、筐体40の軸線である筐体軸線LHと光学系の軸線である光軸線LSとの間にズレが生じている可能性がある。言い換えれば、光軸線LSが筐体軸線LHに対してΔθSHだけ傾斜している可能性がある。したがって、筐体軸線LHではなく、光軸線LSの作業機10に対する傾き、つまり、光軸線LSの部品組付機10の基準軸線LMに対する傾斜ΔθSMを把握する必要がある。ちなみに、図では、傾斜ΔθSH,ΔθSMを、傾斜角として2次元的に表わしているが、ΔθSH,ΔθSM等の「傾斜」は、傾斜角だけでなく傾斜の方位をも含む3次元的な概念であり、実際は、傾斜角と傾斜の方位との両者を含んで傾斜として取り扱われる。また、部品組付機10の基準軸線LMは、Z方向に延びる仮想の基準線である。
光軸線LSの部品組付機10に対する傾斜を測定するために、図1において、カメラ32の横に配置されている実施例の光軸傾斜測定用治具50が用いられる。治具50は、図3(a)に示すように、ベースリング52と、周方向における3等配の位置においてベースリング52に立設された3本のスタッドボルト54と、3対のナット56を介してスタッドボルト54によって支持された本体プレート58と、本体プレート58の中央部に付設された被撮像体60とを有している。そして、図3(b)に拡大して示すように、被撮像体60は、フランジ部62と、下方に向かってフランジ部62から垂下する円柱部64と、フランジ部62から上方に向かって延設されたロッド部66とを有している。図4をも参照して解るように、ロッド部66は、本体プレート58に穿設された取付穴を貫通し、ロッド部66に形成された雄ねじに螺合されたナット68とフランジ部62とで本体プレート58を挟むようにして、被撮像体60が、本体プレート58に取り付けられている。円柱部64は、基端側,先端側のそれぞれに、第1大径部70,第1大径部70より直径の小さな第2大径部72を有している。なお、本体プレート58の上面は、基準面PRと、円柱部64の中心軸線、すなわち、第1大径部70と第2大径部72とを結ぶ軸線は、治具軸線LJとされており、基準面PRに対する治具軸線LJの傾きは特定されている。具体的に言えば、治具軸線LJは、基準面PRに対して直角とされている。
治具50をカメラ32にセットした状態において、治具50の撮影像、詳しくは、被撮像体60の撮影像は、図5に示すようなものとなる。図5(a)は、光軸線LSと治具軸線LJとが平行である場合の撮影像である。厳密には、光軸線LSと治具軸線LJとが一致している場合の撮影像であるが、光軸線LSと治具軸線LJとは、X方向およびY方向に殆どズレていないと考えることができるため、それら2つの場合の撮影像は、同じであるとみなすことができる。光軸線LSと治具軸線LJとが平行である場合には、第1大径部70と第2大径部72の各々の輪郭像は、互いに同軸的に撮像される(それぞれの中心Oが一致する)。一方で、光軸線LSと治具軸線LJとが平行でない場合、つまり、治具軸線LJが光軸線LSに対して傾斜している場合には、図5(b)に示すように、第1大径部70の輪郭像と第2大径部72の輪郭像とが、ズレて撮像される。
実施例の光軸傾斜測定方法の1つは、基準軸線LMに対する治具軸線LJの傾斜ΔθJMと、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJとを認定して、光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSMを認定する測定方法であり、以下の工程を含むものである。ちなみに、この測定方法は、部品組付機10自らが自動で行う。なお、部品組付作業が連続して実行されている場合においてこの測定方法に従った測定が定期的に実行されることで、作業の経過に伴う部品組付機10の温度変化等の環境変化が生じる場合であっても、定期的に把握された基準軸線LMに対する治具軸線LJの傾斜ΔθJMに基づくことにより、部品組付作業の精度を良好に保つことが可能となる。
まず、先に説明したように、治具50を、カメラ32にセットする。部品組付機10は、吸着ノズル26を他の作業デバイスに交換可能とされており、この工程では、吸着ノズル26が、図1に示すデバイスステーション80に載置されている治具保持具82に交換される。治具保持具82は、チャックを有する保持具であり、作業ヘッド24が治具50の上方まで移動させられて、そのチャックによって治具50のロッド部66が保持される。そして、治具50は、作業ヘッド24によって、カメラ32の上方まで運ばれて、カメラ32にセットされる。
次に、治具保持具82がタッチセンサ84に交換され、作業ヘッド24によって、セットされた治具50の基準面PRの部品組付機10に対する傾き、つまり、X方向およびY方向に延びる部品組付機10の仮想基準面に対する傾斜が検出される。詳しく言えば、タッチセンサ84が基準面PRの3点に接触させられ、そのときのXYZ型移動装置22による作業ヘッド24のX方向,Y方向,Z方向の移動位置およびノズル昇降装置28によるタッチセンサ84のZ方向の移動位置に基づいて、基準面PRの傾斜が検出される。その検出結果に基づいて、治具軸線LJの部品組付機10に対する傾斜、つまり、基準軸線LMに対する傾斜ΔθJMが検出され、認定される。簡単に言えば、この工程では、基準面PRを利用して、治具軸線LJの部品組付機10に対する傾斜が検出され、その傾斜が認定されるのである。
次いで、カメラ32によって、治具50の被撮像体60が撮像される。
撮像によって得られた撮像データを基に、第1大径部70,第2大径部72の各々の輪郭像の位置関係に基づいて、先の手法に従い、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJが認定され、さらに、その認定された傾斜ΔθSJと、先に検出されて認定されている治具軸線LJの基準軸線LMに対する傾斜ΔθJMとに基づいて、カメラ32の光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSM、つまり、部品組付機10に対する傾斜が認定される。
実施例の光軸傾斜測定方法のもう1つは、基準軸線LMに対する治具軸線LJの傾斜ΔθJMがない状態を実現させた上で、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJを認定し、その傾斜ΔθSJを光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSMとして認定する測定方法であり、以下の工程を含むものである。ちなみに、この測定方法では、撮像工程の前までの工程が、部品組付機10のオペレータ等の手動による作業によって行われる。
まず、オペレータ等が、治具50を、カメラ32にセットする。
次に、セットされた治具50に対し、オペレータ等は、ダイヤルゲージ等の測定器を用いつつ、配向調節機構を構成する3対のナット56を調整して、本体プレート58の部品組付機10に対する傾きを調節する。具体的には、基準面PRが上記部品組付機10の仮想基準面に平行となるように、調節する。換言すれば、治具軸線LJの配向を、その治具軸線LJが部品組付機10に対して傾かないように、つまり、治具軸線LJの基準軸線LMに対する傾斜ΔθJMが0となるように、調節する。簡単に言えば、本工程は、基準面PRを利用して、治具軸線LJが部品組付機10に対して傾かないように調節する工程である。
次いで、カメラ32によって、治具50の被撮像体60が撮像される。
撮像によって得られた撮像データを基に、第1大径部70,第2大径部72の各々の輪郭像の位置関係に基づいて、先の手法に従い、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJが認定され、その傾斜ΔθSJが、カメラ32の光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSM、つまり、部品組付機10に対する傾斜として認定される。
上記2つの実施例の光軸傾斜測定方法とは別の光軸傾斜測定方法は、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJがない状態を実現させた上で、治具軸線LJの基準軸線LMに対する傾斜ΔθJMを認定し、その傾斜ΔθJMを光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSMとして認定する測定方法であり、以下の工程を含むものである。
まず、オペレータ等が、治具50を、カメラ32にセットする。
次いで、カメラ32によって、治具50の被撮像体60が撮像され、その撮像によって得られた撮像データを基に、第1大径部70,第2大径部72の各々の輪郭像の位置関係に基づいて、光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJが認定される。この認定された傾斜ΔθSJに基づいて、オペレータ等は、配向調節機構を構成する3対のナット56を調整し、傾斜ΔθSJが0となるように、治具軸線LJの配向を調整する。一度の調整では、傾斜ΔθSJが0とならない場合には、カメラ32による撮像およびその撮像によって得られた撮像データに基づく傾斜ΔθSJの認定を再度行い、その認定された傾斜ΔθSJに基づく治具軸線LJの配向の調整を再度行う。つまり、傾斜ΔθSJが0となるまで、それら撮像,傾斜ΔθSJの認定,配向の調整を繰り返し行うのである。
光軸線LSの治具軸線LJに対する傾斜ΔθSJがない状態が実現された後、オペレータ等は、ダイヤルゲージ等の測定器を用いて、治具50の基準面PRの傾きを測定することにより、治具軸線LJの基準軸線LMに対する傾斜ΔθJMを測定する。そして、その測定された傾斜ΔθJMを、光軸線LSの基準軸線LMに対する傾斜ΔθSM、つまり、部品組付機10に対する傾斜として認定する。
LJ:治具軸線 ΔθSM:基準軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθSH:筐体軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθSJ:治具軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθJM:基準軸線に対する治具軸線の傾斜 PR:治具の基準面 O1O2:第1,第2大径部の撮影像の中心 ΔθSM:基準軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθSH:筐体軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθSJ:治具軸線に対する光軸線の傾斜 ΔθJM:基準軸線に対する治具軸線の傾斜
Claims (7)
- 作業機に取り付けられた撮像装置の光軸線の当該作業機に対する傾きを測定する際に用いられる治具であって、
前記撮像装置に対向するようにしてその撮像装置の筐体の上にセットされ、
(a) その撮像装置によって撮像されるとともにその撮像装置からの距離が互いに異なる2つの被撮像部と、(b) それら2つの被撮像部を結ぶ軸線である治具軸線の自身に対する傾きが特定されており、かつ、その治具軸線の前記作業機に対する傾きを検出する若しくは調節するために用いられる基準面とを有する光軸傾斜測定用治具。 - 前記治具軸線が前記基準面に対して直角である請求項1に記載の光軸傾斜測定用治具。
- 前記2つの被撮像部が、前記治具軸線と前記撮像装置の光軸線とが平行となる状態において互いに同軸的な輪郭像がその撮像装置によって撮像されるように配設された請求項1または請求項2に記載の光軸傾斜測定用治具。
- 当該光軸傾斜測定用治具が、さらに、前記撮像装置にセットされた状態において前記治具軸線の配向を調節する配向調節機構を有する請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の光軸傾斜測定用治具。
- 作業機に取り付けられた撮像装置の光軸線の当該作業機に対する傾きを測定する方法であって、
請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の光軸傾斜測定用治具を、前記撮像装置に対向するようにセットする治具セット工程と、
光軸傾斜測定用治具が前記撮像装置にセットされた状態において、前記2つの被撮像部を撮像する撮像工程と、
その撮像工程における撮像によって得られた前記2つの被撮像部の各々の輪郭像の位置関係に基づいて、前記撮像装置の光軸線の前記作業機に対する傾きを認定する傾斜認定工程と
を含む光軸傾斜測定方法。 - 前記治具セット工程において、前記撮像装置にセットされた状態において前記治具軸線の配向を調節する配向調節機構を有する前記光軸傾斜測定用治具をセットし、
前記撮像工程の前において、前記治具セット工程においてセットされた前記光軸傾斜測定用治具の前記治具軸線の配向を、前記配向調節機構によって、前記基準面の傾きを調節することでその治具軸線が前記作業機に対して傾かないように調節する配向調節工程を、さらに含む請求項5に記載の光軸傾斜測定方法。 - 前記治具セット工程においてセットされた前記光軸傾斜測定用治具の前記治具軸線の前記作業機に対する傾きを、前記基準面の前記作業機に対する傾きを検出することによって検出する治具傾斜検出工程を、さらに含み、
前記傾斜認定工程が、さらに、前記治具傾斜検出工程において検出された前記治具軸線の前記作業機に対する傾きに基づいて、前記撮像装置の光軸線の前記作業機に対する傾きを認定する工程である請求項5に記載の光軸傾斜測定方法。
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