JP6581808B2 - カメラカバー及びそれを備えた撮像システム - Google Patents

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Description

本発明は、カメラカバー及びそれを備えた撮像システムに関する。
一般に、製品を製造するための製造現場には、構成部品や製品など(以下、「ワーク」という)を撮像するカメラが備え付けられており、該カメラで取得された画像情報に基づいて構成部品の組付けや製品検査などを行うことが知られている。
例えば、特許文献1には、作業台の上方に設置したカメラで作業台上のワークを撮像し、画像情報により得られたワークの位置及び姿勢のデータに基づいて、ワークに対して所定の作業を行うことが記載されている。
特開2014−176937号公報
このような製造現場に備え付けられたカメラは、通常、埃や塵などが降りてきてカメラのレンズ上に付着しないように、例えば下向きや横向きなどレンズが上を向かないように設置されている。しかし、カメラをワークの下方に設置させて、カメラレンズが上方(斜め上方を含む)を向くように配置させた方がスペース効率や撮像に要する時間の短縮の点から望ましいことがある。
そこで、本発明は、カメラレンズが上方を向くようにカメラを配置しても該カメラレンズに埃や塵などがのることを防止することができるカメラカバー及びそれを備える撮像システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係るカメラカバーは、カメラレンズを収容するためのカメラカバーであって、上方に開口した開口部を有する筐体と、前記筐体に取り付けられた蓋体と、前記蓋体を、前記開口部を開放する開位置と前記開口部を塞ぐ閉位置との間で移動させる蓋体移動機構と、前記筐体内に設けられ、前記蓋体が開位置にあるときに、上方に向かってエアを吹き出すエア吹出部と、前記筐体外に配置されるエア供給源から前記エア吹出部にエアを導くエア通路と、を備える。ここで、「上方」とは、鉛直上向きだけでなく、斜め上向きを含む。
上記の構成によれば、蓋体が閉位置にあるときは、埃や塵などが開口部を通って筐体内に侵入することが蓋体により防がれるため、カメラカバー内に収容されたカメラレンズに埃や塵などがのることは防がれる。また、蓋体が開位置にあるときは、エア吹出部から上方に向かって、即ち筐体内部から筐体の開口部に向かってエアが吹き出される。これにより、開口部が開放されていても、埃や塵などが筐体内に侵入してカメラレンズに付着するのを、エア吹出部から吹き出されたエアにより防ぐことができる。
上記のカメラカバーにおいて、前記蓋体は、前記筐体に回動可能に取り付けられており、前記蓋体移動機構は、エアが供給されることにより開位置及び閉位置のうちの一方の位置から他方の位置に前記蓋体を移動させるエアシリンダであってもよい。この構成によれば、蓋体の開閉動作を簡易な機構で実現することができる。
上記のカメラカバーは、前記エア通路に設けられ、前記エア供給源から前記エア吹出部へのエアの供給を制御する制御弁と、前記エア通路における前記制御弁より下流側で分岐して、前記蓋体移動機構にエアを導く分岐路と、を更に備え、前記蓋体移動機構は、前記制御弁が前記エア吹出部へのエアの供給を開始するように制御されたとき、前記分岐路を介してエアが供給されて、前記蓋体を閉位置から開位置に移動させ、前記制御弁が前記エア吹出部へのエアの供給を停止するように制御されたとき、前記分岐路を介したエアの供給が停止されて、前記蓋体を開位置から閉位置に移動させる、エアシリンダであってもよい。この構成によれば、制御弁を制御することにより、エア吹出部からのエアの吹き出しと蓋体移動機構による蓋体の開閉動作を連動させるができる。このため、蓋体が開位置にあるときのエア吹出部からのエアの吹き出しを、簡易な機構で実現することができる。
本発明に係る撮像システムは、上記のカメラカバーと、前記カメラカバーに収容されたカメラレンズを有し、前記蓋体が開位置にあるときに、前記カメラカバーの上方に位置するワークを撮像するカメラ部と、を備える。
上記の撮像システムは、前記ワークを把持する多関節型ロボットを更に備えてもよい。この構成によれば、ワークを多関節型ロボットで把持したまま撮像することが可能であり、また、カメラカバーがワークの下方に位置するため、多関節型ロボットは、作業中にカメラカバーを回避する必要がない。このため、多関節型ロボットによる作業時間を短縮することができる。
上記の撮像システムにおいて、前記カメラカバーは、前記多関節型ロボットの動作範囲外に配置されてもよい。この構成によれば、多関節型ロボットがカメラカバーに接触することを確実に防止することができる。
本発明によれば、カメラレンズが上方を向くようにカメラを配置しても該カメラレンズに埃や塵などがのることを防止することができるカメラカバー及びそれを備える撮像システムを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るカメラカバーを備えた撮像システムの概略構成図である。 図1に示すカメラカバーの部分正面図であって、カメラカバーの蓋体が閉位置にある状態を示す図である。 図1に示すカメラカバーの部分右側面図である。 図1に示すカメラカバーの部分上面図である。 図1に示すカメラカバーの部分背面図である。 図1に示すカメラカバーの蓋体が開位置にある状態を示す図である。 図1に示すカメラカバーの部分概略断面図である。 図1に示すカメラカバーのエアの流れを示すエア回路図である。
以下、本発明の一実施形態に係るカメラカバーについて、図を参照しながら説明する。図1は、この実施形態に係るカメラカバー10を備えた撮像システム1の概略構成図である。撮像システム1は、製品を製造する製造ラインに組み込まれており、この製造ラインでは、産業用の多関節型ロボット7を用いた部品の組付け作業などが行われている。
撮像システム1は、ワークWを把持する多関節型ロボット7と、多関節型ロボット7に把持されたワークWを撮像するカメラ部6と、カメラ部6のカメラレンズ61を収容するカメラカバー10を有している。多関節型ロボット7は、床や台枠等に固定された基台71と、複数のアーム72a〜dと、ワークWを把持する把持部73とを有している。複数のアーム72a〜dは、隣接するアームに対して回動可能となるように一続きに連結されている。また、一端のアーム72aが基台71に回動可能に連結されており、他端のアーム72dには、把持部73が回動可能に連結されている。
多関節型ロボット7は、作業対象であるワークWを把持部73で把持し、本体部品(図示せず)へとワークWを搬送するように動作し、本体部品にワークWを組み付ける。この組付け作業において、組み付ける側のワークWの位相を、組み付けられる側の本体部品の位相に合致させる必要がある。このため、撮像システム1は、カメラ部6によりワークWを撮像し、得られた画像情報からワークWの位相を検出する。そして、多関節型ロボット7により、検出された位相に基づいて、把持されたワークWの位相を本体部品の位相に調整し、その後、ワークWを本体部品に組み付ける。
この実施形態では、カメラ部6は、多関節型ロボット7に把持されて、カメラ部6の上方に搬送されたワークWを、その下方から撮像する。カメラ部6は、上方を向くように配置されたカメラレンズ61を有している。カメラレンズ61は、埃や塵などが降りてきてカメラのレンズ上に付着しないように、カメラカバー10に収容されている。例えば、カメラカバー10は、多関節型ロボット7がカメラカバー10に接触することを確実に防止するために、多関節型ロボット7の動作範囲外に配置される。
次に、カメラカバー10の構成について、図2〜図7を参照しながら説明する。図2〜図5は、それぞれ、カメラカバー10の部分正面図、部分右側面図、部分上面図、部分背面図である。また、図2はカメラカバー10の蓋体13が開口部12を塞ぐ閉位置にある状態を示し、図6は蓋体13が開口部12を開放する開位置にある状態を示す。また、図7は、カメラカバー10の部分概略断面図である。なお、各図において、後述の第1〜第3エア通路51〜53やカメラ部6の構成部品、制御弁55から延びる信号線などの一部又は全部は、簡略化のため省略されている。
カメラカバー10は、上方に開口した開口部12を有する筐体11と、筐体11に取り付けられた蓋体13とを有する。
筐体11は、図2〜図5に示すように、略方形状の前壁11a、右側壁11b、左側壁11c、後壁11d、天壁11e、および底壁11fにより、カメラレンズ61を収容するための内部空間を形成している。図2に示すように、筐体11の天壁11eの上面には、回動軸19を介して筐体11に対して回動可能に蓋体13を支持するための蓋体支持部14が立設されている。図4に示すように、開口部12は、右側壁11bの上側端縁、天壁11eの右側端縁、前壁11a及び後壁11dのそれぞれの上側端縁の一部により略方形状に形成されている。
蓋体13は、閉位置(図2参照)と開位置(図6参照)との間で移動可能に構成されている。図4に示すように、蓋体13は、開口部12を塞ぐプレート部15と、プレート部15の上面に固定された2つのプレート支持部16とを有する。プレート部15は、蓋体13が閉位置にあるとき、平面視して開口部12と略同形である。各プレート支持部16は、蓋体13が閉位置にあるとき、蓋体支持部14から開口部12側へと延びる四角柱状である。各プレート支持部16には、長手方向に垂直な向きに、第1挿通孔17及び第2挿通孔18が形成されており、プレート支持部16は、第1挿通孔17を通る回動軸19を介して蓋体支持部14に回動可能に支持されている。
図2に示すように、筐体11の前壁11aには、開口部12を開位置と閉位置との間で蓋体13を移動させる蓋体移動機構としてのエアシリンダ2が取り付けられている。エアシリンダ2は、内部にピストン21を有するシリンダ部22と、一方端にピストン21が設けられ、該ピストン21から運動を伝達するピストンロッド23とを備える。シリンダ部22は、ピストン21が移動する内部空間を有し、該内部空間は、ピストン21によりピストンロッド23側のロッド室24とその反対側のヘッド室25とに区画されている。
ピストンロッド23は、ピストン21と反対側の先端で、プレート支持部16の第2挿通孔18を通る連結軸26を介して蓋体13と連結されている。ピストンロッド23が往復動作することにより、それに連結された蓋体13が、開位置と閉位置との間で移動する。図2に示すように、ロッド室24及びヘッド室25には、それぞれ、エアの供給及び排出のためのエア通孔27,28が設けられている。ピストンロッド23は、ロッド室24にエア通孔27からエアが供給されることにより、連結軸26を介して蓋体13を開位置から閉位置に移動させる(図2参照)。また、ピストンロッド23は、ヘッド室25にエア通孔28からエアが供給されることにより、連結軸26を介して蓋体13を閉位置から開位置に移動させる(図6参照)。
図7を参照して、カメラカバー10の筐体11の内部構成を説明する。筐体11内には、上記したカメラレンズ61と、カメラ部6によりワークWを撮像するときにワークWに向けて光を照射する照明部3と、蓋体13が開位置にあるときに上方に向かってエアを吹き出すエア吹出部4とが設けられている。カメラレンズ61は、筐体11の開口部12を通して撮像できるように筐体11の開口部12を向いて配置されている。
カメラ部6は、上方を向くように配置されたカメラレンズ61と、カメラレンズ61を保持するカメラケーシング62と、カメラレンズ61を介して導かれた光を検出して電気信号に変換する撮像素子(図示せず)とを有する。カメラケーシング62は、筐体11の底壁11fを貫通する形で底壁11fに固定されている。カメラ部6内の撮像素子で得られた画像情報が、カメラケーシング62の接続口63から延びる信号線(図示せず)を介して、制御装置(図示せず)へと送られる。この制御装置では、送られた情報に基づいて、ワークWの位相を検出し、検出された位相情報は、多関節型ロボット7での組付け作業のために利用される。
なお、カメラ部6は、複数のカメラレンズを有していてもよいが、全てのレンズがカメラカバー10に収容されている必要はない。この場合の本発明のカメラレンズとは、カメラ部6が有する複数のレンズのうち、最初に光が通過する最も開口部12の近く(最上方)に配置されたレンズをいう。
照明部3は、筐体11の底壁11fに固定された照明支持台31に支持されている。照明部3は、例えば、筐体11内部におけるカメラレンズ61と開口部12との間で上向きに配置されている。この実施形態における照明部3は、リング照明であって、該リング照明の中心軸とカメラレンズ61の光軸とが一致するように配置されている。
エア吹出部4の一方端には、筐体11の底壁11fを貫通した形で底壁11fに取り付けるための取付部41が設けられており、取付部41にはエア供給口42が形成されている。エア供給口42は、筐体11の外部に配置されている。このエア供給口42に供給されたエアは、エア吹出部4の他方端に形成されたエア吹出口43から吹き出される。
エア吹出部4及びエアシリンダ2へのエアの供給について、図8を参照しながら、より詳しく説明する。図8は、カメラカバー10のエア吹出部4へのエアの供給を説明するためのエア回路図である。カメラカバー10は、筐体11外に配置されたエア供給源50からエア吹出部4までエアを導く第1エア通路(本発明のエア通路)51と、第1エア通路51から分岐して、エアシリンダ2のヘッド室25までエアを導く第2エア通路(本発明の分岐路)52とを備える。
第1エア通路51における第2エア通路52との分岐点54よりも上流側部分には、エア吹出部4へエアを供給するか否かを制御する制御弁55が設けられている。この実施形態では、制御弁55が、第1作動位置(図8の上側位置)と第2作動位置(図8の下側位置)の間で移動する2位置弁であり、5ポート電磁弁である。制御弁55の2つの出力ポートのうちの一方の出力ポートは、第1エア通路51の制御弁55より下流側部分51bと接続されている。カメラカバー10は、制御弁55の他方の出力ポートとエアシリンダ2のロッド室24とを接続した第3エア通路53を備える。
制御弁55が第1作動位置に位置すると、エア供給源50から供給されたエアは、制御弁55を通過して、第1エア通路51を通ってエア吹出部4へ供給され、それと同時に、第2エア通路52を通ってエアシリンダ2のヘッド室25にもエアが供給される。これにより、ピストンロッド23が動作し、蓋体13は閉位置から開位置に移動する。このとき、エアシリンダ2のロッド室24に接続された第3エア通路53は、制御弁55の排気ポートにつながり、大気開放される。
他方、制御弁55が第2作動位置に位置すると、エア供給源50から供給されたエアは、制御弁55を通過して、第3エア通路53を通ってエアシリンダ2のロッド室24へ供給される。これにより、ピストンロッド23が動作し、蓋体13は開位置から閉位置に移動する。このとき、第1エア通路51の制御弁55より下流側部分51bは、制御弁55の排気ポートにつながり、大気開放される。
このように、制御弁55を第2作動位置から第1作動位置に移行すると、蓋体13の閉位置から開位置への移動と、エア吹出部4からのエアの吹き出しが同時に行われる。また、制御弁55を第1作動位置から第2作動位置に移行すると、蓋体13の開位置から閉位置への移動と、エア吹出部4からのエアの吹き出しの停止が同時に行われる。
なお、第1エア通路51における分岐点54より下流側部分51cには、エア吹出部4から吹き出されるエアの流量を調整する流量調整弁56が設けられている。また、第2エア通路52及び第3エア通路53には、ピストンロッド23の速度を調整するためにエア流量を制御する流量調整弁57,58がそれぞれ設けられている。
この実施形態では、図5に示すように、制御弁55は、筐体11の後壁11dに取り付けられており、第1〜第3エア通路51〜53は、チューブ等により構成されている。図5では省略しているが、分岐点54を構成する分岐用継手から延びる第2エア通路52の一部に相当するチューブは、エア通孔28に接続された流量調整弁57につながる(図2参照)。また、制御弁55から延びる第3エア通路53の一部に相当するチューブは、エア通孔27に接続された流量調整弁58につながる(図2参照)。
以下では、撮像システム1を備えた製造ラインにおける本体部品へのワークWの組付け作業の流れを例示的に説明する。
まず、多関節型ロボット7は、作業対象であるワークWを把持部73で把持し、カメラカバー10の上方へとワークWを搬送する。
ワークWがカメラカバー10の上方に配置されると、制御弁55が第2作動位置から第1作動位置に移行するように制御される。これにより、エア供給源50からエア吹出部4とエアシリンダ2のヘッド室25にそれぞれエアが供給される。こうして、エアシリンダ2が動作して蓋体13が閉位置から開位置へ移動するとともに、エア吹出部4からエアが吹き出される。蓋体13が開位置にある間、エア吹出部4からエアは吹き出され続ける。
蓋体13が開位置に移動すると、照明部3の照明のスイッチが入れられるとともに、カメラ部6によりワークWが撮像される。
撮像が終わると、制御弁55が第1作動位置から第2作動位置に移行するように制御される。これにより、エア供給源50からのエア吹出部4とエアシリンダ2のヘッド室25のそれぞれへのエアの供給が停止される。こうして、エアシリンダ2が動作して蓋体13が開位置から閉位置へ移動するとともに、エア吹出部4からエアの吹き出しが止まる。
カメラ部6により撮像されたワークWの画像情報は、カメラケーシング62の接続口63から延びる信号線を介して制御装置へと送られて、ワークWの位相が検出される。検出された位相情報に基づいて、多関節型ロボット7は、把持されたワークWの位相を本体部品の位相に調整し、その後、ワークWを搬送し、本体部品に組み付ける。
以上説明したように、この実施形態のカメラカバー10では、蓋体13が閉位置にあるときは、埃や塵などが開口部12を通って筐体11内に侵入することが蓋体13により防がれるため、カメラカバー10内に収容されたカメラレンズ61に埃や塵などがのることは防がれる。また、蓋体13が開位置にあるときは、エア吹出部4から上方に向かって、即ち筐体11内部から筐体11の開口部12に向かってエアが吹き出される。これにより、開口部12が開放されていても、埃や塵などが筐体11内に侵入してカメラレンズ61に付着するのを、エア吹出部4から吹き出されたエアにより防ぐことができる。
また、この実施形態では、蓋体13が筐体11に回動可能に取り付けられており、エアシリンダ2により、エアが供給されることにより開位置及び閉位置のうちの一方の位置から他方の位置に蓋体13を移動させるので、蓋体13の開閉動作を簡易な機構で実現することができる。
さらに、この実施形態では、第1エア通路51における制御弁55より下流側で分岐した第2エア通路52を通ってエアシリンダ2にエアが導かれ、エアシリンダ2は、制御弁55がエア吹出部4へのエアの供給を開始するように制御されたとき、蓋体13を閉位置から開位置に移動させ、制御弁55がエア吹出部4へのエアの供給を停止するように制御されたとき、蓋体13を開位置から閉位置に移動させる。このため、制御弁55を制御することにより、エア吹出部4からのエアの吹き出しとエアシリンダ2による蓋体13の開閉動作を連動させるができる。従って、蓋体13が開位置にあるときのエア吹出部4からのエアの吹き出しを、簡易な機構で実現することができる。
この実施形態の撮像システム1では、ワークWを多関節型ロボット7で把持したままワークW下方から撮像することが可能であり、また、カメラカバー10がワークWの下方に位置するため、多関節型ロボット7は、作業中にカメラカバー10を回避する必要がない。このため、多関節型ロボット7による作業時間を短縮することができる。
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、筐体11や蓋体13の形状及び構成やエアシリンダ2やエア吹出部4の配置などは、上記実施形態で例示的に示したに過ぎず、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。例えば、筐体11は蓋体13が閉位置にあるときに密閉された構成となる必要はなく、カメラレンズ61に塵等がのらないように覆うものであればよい。例えば、底壁11fの一部又は全部はなくてもよいし、筐体11の他の部分も部分的にはなくてもよい。底壁11fがない場合、エア吹出部4やカメラレンズ61、照明部3は別の形で支持されていればよい。また、図面では、カメラカバー10やそれに収容されるカメラレンズ61等は、鉛直上向きに向かって撮像するように示したが、これに限定されず、例えば斜め上向きに向かって撮像するように構成されていてもよい。また、上記実施形態では、蓋体13は筐体11に回動可能に取り付けられていたが、例えば、本発明の蓋体13はスライド式のシャッター構造であってもよい。
また、カメラカバー10は、第3エア通路53を有する代わりに、エアシリンダ2に付勢部材を設けて、第2エア通路52を介したエアシリンダ2へのエアの供給が停止されたときに、付勢部材の付勢力によりピストン21がヘッド室25側に移動するように構成されていてもよい。また、上記実施形態では、エアシリンダ2には、第1エア通路51から分岐する第2エア通路52からエアが供給されていたが、エアシリンダ2とエア吹出部4は、異なるエア供給源からエアを供給されてもよい。また、上記実施形態では、蓋体移動機構としてエアシリンダ2が説明されたが、これに限定されず、本発明の蓋体移動機構は、別の駆動機構であってもよい。この場合、蓋体移動機構による蓋体13の開閉動作とエア吹出部からのエアの吹き出しは別々に制御されてもよい。
また、上記実施形態では、本発明の撮像システム1を多関節型ロボット7による組付け作業に適用した場合について説明したが、これに限定されず、例えば構成部品や製品を検査するシステム等にも適用可能である。
1 撮像システム
10 カメラカバー
11 筐体
12 開口部
13 蓋体
2 エアシリンダ(蓋体移動機構)
4 エア吹出部
50 エア供給源
51 第1エア通路(エア通路)
52 第2エア通路(分岐路)
55 制御弁
6 カメラ
61 カメラレンズ
7 多関節型ロボット
W ワーク

Claims (5)

  1. カメラレンズを収容するためのカメラカバーであって、
    上方に開口した開口部を有する筐体と、
    前記筐体に取り付けられた蓋体と、
    前記蓋体を、前記開口部を開放する開位置と前記開口部を塞ぐ閉位置との間で移動させる蓋体移動機構と、
    前記筐体内に設けられ、前記蓋体が開位置にあるときに、上方に向かってエアを吹き出すエア吹出部と、
    前記筐体外に配置されるエア供給源から前記エア吹出部にエアを導くエア通路と、
    を備え、
    前記蓋体は、前記筐体に回動可能に取り付けられており、
    前記蓋体移動機構は、エアが供給されることにより開位置及び閉位置のうちの一方の位置から他方の位置に前記蓋体を移動させるエアシリンダである、カメラカバー。
  2. カメラレンズを収容するためのカメラカバーであって、
    上方に開口した開口部を有する筐体と、
    前記筐体に取り付けられた蓋体と、
    前記蓋体を、前記開口部を開放する開位置と前記開口部を塞ぐ閉位置との間で移動させる蓋体移動機構と、
    前記筐体内に設けられ、前記蓋体が開位置にあるときに、上方に向かってエアを吹き出すエア吹出部と、
    前記筐体外に配置されるエア供給源から前記エア吹出部にエアを導くエア通路と、
    前記エア通路に設けられ、前記エア供給源から前記エア吹出部へのエアの供給を制御する制御弁と、
    前記エア通路における前記制御弁より下流側で分岐して、前記蓋体移動機構にエアを導く分岐路と、を備え、
    前記蓋体移動機構は、
    前記制御弁が前記エア吹出部へのエアの供給を開始するように制御されたとき、前記分岐路を介してエアが供給されて、前記蓋体を閉位置から開位置に移動させ、
    前記制御弁が前記エア吹出部へのエアの供給を停止するように制御されたとき、前記分岐路を介したエアの供給が停止されて、前記蓋体を開位置から閉位置に移動させる、エアシリンダである、カメラカバー。
  3. 請求項1又は2に記載のカメラカバーと、
    前記カメラカバーに収容されたカメラレンズを有し、前記蓋体が開位置にあるときに、前記カメラカバーの上方に位置するワークを撮像するカメラ部と、
    を備える、撮像システム。
  4. 前記ワークを把持する多関節型ロボットを更に備える、請求項に記載の撮像システム。
  5. 前記カメラカバーは、前記多関節型ロボットの動作範囲外に配置される、請求項に記載の撮像システム。
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