JP7461151B2 - 外観検査装置 - Google Patents
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Description
特許文献3では、複数台のカメラと照明を配置した外観検査装置が提案されている。
前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構が、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられ、
前記基端側のリンクハブに前記カメラと前記照明具が設置され、
前記リンク作動装置は、前記先端側のリンクハブによって、前記被作業体を前記リンク作動装置の前記3組以上のリンク機構で囲まれる内部空間で前記カメラおよび前記照明具に対して位置決め可能である。
上記式の関係が成り立つリンク作動装置を使用すると、中央リンク部材の内側端が基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸との交点と交差しない。このため、前記交点と交差する位置に被作業体を配置しても、中央リンク部材と被作業体が接触しにくくなり、リンク作動装置が広い可動範囲をとれるようになる。
なお前記「中央リンク部材の内側端」とは、中央リンク部材における旋回軌道の中心に最も近い部位を言う。
<外観検査装置の概略構造>
図1に示すように、外観検査装置1は、被作業体2に対しリンク作動装置7により相対的にカメラCrおよび照明具Leを位置決めして被作業体2の外観検査を行う。リンク作動装置7の後述する基端側のリンクハブ12に、カメラCrおよび照明具Leが設置されている。リンク作動装置7は、後述する先端側のリンクハブ13によって、被作業体2をこのリンク作動装置7の内部空間NaでカメラCrおよび照明具Leに対して位置決め可能である。内部空間Naは、リンク作動装置7の姿勢にかかわらず各リンク部材に干渉しない空間となる。前記内部空間Naのうち、リンク作動装置7の姿勢にかかわらず各リンク部材に干渉しない範囲に被作業体2が位置決め可能であることが望ましい。
リンク作動装置7は、例えば、架台60に、このリンク作動装置7の後述する基端部材6が水平に支持された吊り下げ状態で設置されている。
図2および図3に示すように、リンク作動装置7は、搬送装置Td(図1)の把持部64aを介して被作業体2を姿勢変更可能に支持するパラレルリンク機構9と、このパラレルリンク機構9を作動させる姿勢制御用アクチュエータ10とを備える。
パラレルリンク機構9は、基端側のリンクハブ12に対し先端側のリンクハブ13を3組のリンク機構14を介して姿勢変更可能に連結したものである。リンク機構14の組数は4組以上であってもよい。なお図1、図3では、1組のリンク機構14のみが示され、残りの2つのリンク機構が省略されている。
図2~図4に示すように、基端側および先端側の端部リンク部材15,16はL字形状であり、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ12および先端側のリンクハブ13に回転自在に連結されている。中央リンク部材17は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材15,16の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。
(条件2)各リンク機構14の基端側および先端側のリンクハブ12,13と基端側および先端側の端部リンク部材15,16の回転対偶の中心軸O1、および基端側および先端側の端部リンク部材15,16と中央リンク部材17の回転対偶の中心軸O2が、基端側および先端側において基端側および先端側の球面リンク中心PA,PBと交差する。
(条件3)基端側の端部リンク部材15と先端側の端部リンク部材16の幾何学的形状が等しい。
(条件4)中央リンク部材17についても基端側と先端側とで形状が等しい。
図2(a)および図4に示すように、姿勢制御用アクチュエータ10は、減速機構52を備えたロータリアクチュエータであり、基端側のリンクハブ12の基端部材6の下面に前記回転軸22と同軸上に設置されている。姿勢制御用アクチュエータ10と減速機構52は一体に設けられ、モータ固定部材53により減速機構52が基端部材6に固定されている。この例では、3組のリンク機構14のすべてに姿勢制御用アクチュエータ10が設けられているが、3組のリンク機構14のうち少なくとも2組に姿勢制御用アクチュエータ10を設ければ、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の姿勢を確定することができる。
図2(a),(b)に示すように、基端側のリンクハブ12における基端部材6には、この基端部材6の中央を貫通する貫通孔6aが形成されている。被作業体2を撮影するカメラCrは、リンク内部空間Na側に向くように前記貫通孔6aにカメラ本体の一部が嵌め込まれた状態で、このカメラCrの側面が取付部材61を介して基端部材6に取付けられている。被作業体2を照らす照明具Leは、発光部が環状のリング照明であり、カメラCrの外周に位置するように基端部材6に支柱Leaを介して取付けられている。照明具Leとしては、例えば、発光ダイオード(略称LED:Light Emitting Diode)が適用されるが、蛍光灯または水銀灯等を適用することも可能である。
図10(a)は、リンク作動装置7と被作業体2の干渉回避方法の説明図(折れ角0°の状態)であり、図10(b)は、同干渉回避方法の他の説明図(最大折れ角90°の状態)である。図10の例では、リンク作動装置7が作業中に動作する最大折れ角をθmax、球面リンク中心間距離をL、中央リンク部材17の軌道円Co(図7)の直径をDとした場合、D>Ltan(θmax/2)の関係を満たすリンク作動装置7を示す。この例のリンク作動装置7の最大折れ角θmaxは90°である。
図11、図12および図13は、カメラCrの被写界深度Fと視野Fv等を説明する図である。図11では、カメラCrの被写界深度Fと視野Fvに対する被作業体2の位置関係を示している。図11(a)に示すように、カメラCrの先端部から被写体までの距離Laに対し、カメラCrのピントが合う奥行き方向の範囲を被写界深度F、径方向寸法を視野Fvと定義している。ここでは、視野Fvを短辺A×長辺Bの長方形、ピントの合う領域を視野Fvに対して奥行き方向に伸ばした直方体としている。なお、視野Fvの短辺Aと長辺Bの長さを同じ寸法にした正方形としてもよく、さらに奥行き方向まで視野Fvの一辺と同じ寸法にしてピントの合う領域を立方体にしてもよい。
図1および図14に示すように、搬送装置Tdには1軸の直動アクチュエータ67を使用している。搬送装置Tdは先端側のリンクハブ13に設置されている。搬送装置Tdは、被作業体位置調整手段である前記直動アクチュエータ67と、この直動アクチュエータ67に支持された把持機構64と、把持部方向変更機構70とを備える。直動アクチュエータ67は、先端側のリンクハブ13に図示外の固定具を介して固定されたガイド67bと、このガイド67bに沿って案内されるステージ部67cと、ステージ部67cを移動駆動させる駆動源であるモータ67aと、このモータ67aの回転を直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構(図示せず)とを有する。ガイド67bは、先端部材40の貫通孔40a(図2(a))に所定の隙間を空けて挿通され、且つ、先端部材40の平面に対し直交する方向に延びるように、先端側のリンクハブ13に固定されている。
(1)図1に示すように、リンク作動装置7を下向き(折れ角0°)にして、搬送装置Tdのステージ部67cを下部方向へ移動し、把持部方向変更機構70により把持機構64の把持部64aを下向きに向ける。
(2)図15に示すように、ステージ部67cをさらに下部方向に移動し、設置面SFの搬入位置PINに搬入されている被作業体2を把持機構64により把持する。
(3)図16に示すように、ステージ部67cを所定距離上方に移動させた状態で、把持部方向変更機構70を駆動して、把持機構64の把持部64aを上向きにする。
(5)リンク作動装置7を動かし、被作業体2を動かしながらカメラCrから画像を取得し、画像処理によりOK/NG判定を行う。
・リンク作動装置7は、事前に登録した位置に対して位置決めする場合、または予め作成した動作パターンを実行させる場合等を想定しているが、その限りではない。
・リアルタイムに画像処理を行わず、この段階では画像の取得のみ行い、別工程でOK/NG(良否)判定を行ってもよい。
・被作業体2は一定の位置に固定したまま、画像を取得する検査または画像の取得および画像処理を行う検査を行ってもよく、搬送装置Tdにより被作業体2を移動させながら画像を取得する検査または画像の取得および画像処理を行う検査を行ってもよい。
(6)図16に示すように、ステージ部67cを下部方向へ移動させ、前記貫通孔40a(図2(a))から被作業体2をリンク作動装置7の外部空間に出す。
(7)図15に示すように、把持部方向変更機構70を駆動して把持部64aを下向きにして、被作業体2であるワークを搬出位置POUTに置く。
以上説明した外観検査装置1によれば、基端側のリンクハブ12にカメラCrおよび照明具Leが設置され、先端側のリンクハブ13によって、被作業体2をリンク作動装置7の内部空間NaでカメラCrおよび照明具Leに対して位置決め可能であるため、被作業体2を大きく移動させることなく、被作業体2に対して最大で半球面方向からカメラCr、照明具Leを相対的に位置決めできる。したがって、非常にコンパクトな構成で外観検査装置1を構築でき、従来の垂直多関節ロボットに比べて、被作業体2に対して様々な角度からカメラCrによる撮影を高速に実現できる。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
基端側のリンクハブの基端部材に、カメラおよび照明具が固定して設置されているが、参考提案例として、カメラおよび照明具のいずれか一方を基端部材に搭載し、他方を架台等の別の場所に設置して使用してもよい。その他、参考提案例として、カメラおよび照明具を架台60等に設置してもよい。
基端側のリンクハブの基端部材に、カメラおよび照明具が固定して設置されているが、参考提案例として、例えば、ディスペンサのような他のエンドエフェクタを基端部材に設置してもよい。
図18~図20では、先端側のリンクハブ13に、被作業体2が着脱自在に固定されているが、参考提案例として、例えば、垂直多関節ロボットのような搬送装置を別の場所におき、リンク機構14間の隙間から搬送装置により被作業体2を搬入・搬出しても良い。
基端側のリンクハブ12における基端部材6の貫通孔6aに、カメラCrの全体が嵌め込まれていてもよい。前記基端部材6の貫通孔6aに、照明具Leの一部が嵌め込まれていてもよく、照明具Leの全体が嵌め込まれていてもよい。
Claims (8)
- 被作業体に対しリンク作動装置により相対的にカメラおよび照明具を位置決めして前記被作業体の外観検査を行う外観検査装置であって、
前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構が、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられ、
前記基端側のリンクハブに前記カメラと前記照明具が設置され、
前記リンク作動装置は、前記先端側のリンクハブによって、前記被作業体を前記リンク作動装置の前記3組以上のリンク機構で囲まれる内部空間で前記カメラおよび前記照明具に対して位置決め可能である外観検査装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の外観検査装置において、前記基端側のリンクハブに、前記カメラの少なくとも一部または前記照明具の少なくとも一部を貫通させる貫通孔が設けられている外観検査装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の外観検査装置において、前記先端側のリンクハブに貫通孔が設けられ、前記被作業体を、前記先端側のリンクハブに設けられた前記貫通孔を通して前記内部空間に搬入し、前記被作業体を前記内部空間から前記先端側のリンクハブに設けられた前記貫通孔を通して搬出する搬送装置を備え、この搬送装置が前記先端側のリンクハブに設けられている外観検査装置。
- 請求項6に記載の外観検査装置において、前記搬送装置は、前記被作業体を把持する把持部を含む把持機構と、前記把持部の向きを変更する把持部方向変更機構とを有する外観検査装置。
- 請求項6または請求項7に記載の外観検査装置において、前記搬送装置は、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢に応じて、前記被作業体の位置を調整する被作業体位置調整手段を有する外観検査装置。
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