JPH05317969A - パネル板矯正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク５の平面形状を非接触でかつ走査する
ことなしに調べることにより、歪み測定に要する時間を
削減し、この測定結果から得た矯正データをもとにパネ
ル板の歪矯正を自動で行なう。 【構成】 照明装置１の光源２からの投射光を透過させ
て被測定面に透過光を照射させる格子３と、被測定面５
ａで反射した光を透過させる格子８との相関作用により
生じる被測定面５ａのモアレ縞が撮像装置６により撮像
され、これが画像信号に変換されて演算部１０に与えら
れる。演算部１０は、モアレ縞対応の画像信号に基づい
て被測定面５ａの三次元形状を計測し、矯正点と矯正量
を演算して矯正データを制御装置１１に出力する。制御
装置１１は矯正データに基づいて矯正信号を矯正部１２
に出力し、ワークの歪矯正が自動で行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、エレベータの
ドアパネルのように比較的大型の板状部材の歪みの矯正
作業を自動化するパネル板矯正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパネル板等の歪み矯正作
業は、手間のかかる煩雑な手作業により行なっている。
通常、作業者は、パネル板に定規等をあてがいながら、
歪みやうねりの度合いを目視により把握し、治具等を用
いてパネル板を固定してから変形部位を手作業で加圧す
ることで歪み矯正を行なっている。このため、パネル板
が自重で歪んでしまわないようこれを立てるなどしてパ
ネル板の姿勢を変えるときに、作業者がパネル板、治具
等の間に指を挟んで怪我をするなど保安上の問題があ
る。また、歪みの程度の把握が不十分なまま勘に頼って
矯正するので、効率が悪く時間がかかるなどの問題があ
る。

【０００３】ところで、矯正に先だってワークの歪みを
計測することに関しては、現在のところ、いわゆる“タ
ッチセンサ“などのプローブを備えた接触式の「３次元
計測機」による計測が中心となっている。しかしなが
ら、接触式の計測方法においては、被測定面を傷つけ易
いことや測定時間がかかることなどの問題点がある。一
方、非接触式の３次元形状計測としてレーザやモアレ縞
を利用した形状計測も行なわれている。

【０００４】ここで、図５は、このモアレ縞を利用した
形状計測の原理を説明する図である。

【０００５】光源２０から照射された光がプロジェクタ
２１内の格子２２を透過し、さらにレンズ２３を介して
凹凸のある立体形状を呈する被測定面２４に照射される
と、この被測定面２４で反射した光は、レンズ２５から
カメラ２６に導かれ、このカメラ２６のピント面に置か
れたカメラ２６の格子２７を通して反射した光を観察す
るとモアレ縞を見ることができる。このモアレ縞は、図
６に示すような模様として表れる。それぞれの縞の軌跡
ａ、ｂ、ｃ、…は、被測定面２３における等しい高さの
線ａ´、ｂ´、ｃ´、…に一致している。この場合、隣
合った縞の標高差Δｈは一定である。次式は、図５に対
応させて隣り合ったモアレ縞の標高差Δｈを求める式を
示したものである。

【０００６】 Δｈ＝ａｐ／（１−ｐ） …（１） 但し、ａ；レンズと格子の間の距離 ｌ；レンズ間隔 ｐ；格子縞の間隔 従って、このようなモアレ縞を画像処理して物体の３次
元形状を計測することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなモアレ縞を
応用した３次元形状計測は、従来、その結果を画面やプ
リンタ等に出力するといった応用事例に限られている。
他方、ガイドレールなどの長尺材の真直度を変位計など
の非接触センサによって計測し、このデータをもとに歪
矯正作業を自動化した従来例は知られているが、パネル
板等の平面を対象とすると、走査するのに時間がかかる
ほか、基準面の平面度が高くないとセンサと被測定面と
の相対距離のばらつきによって測定誤差が大きくなる難
点がある。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来技術の有する
問題点を解消し、ワークの平面形状を非接触でかつ走査
することなしに調べることにより、歪み測定に要する時
間を削減し、被測定面に傷がつかないようにするととも
に、測定された形状から矯正データを求めこの矯正デー
タをもとにパネル板の歪矯正を自動で行なえるパネル板
矯正装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源と投射光を透過させる格子とレンズ
とを有する照明装置と、板状のワークの被測定面で反射
した光を集光するレンズとこの光を透過させる格子とこ
の格子表面に生じるモアレ縞を撮像しモアレ縞対応の画
像ビデオ信号に変換する光電変換部とを有する撮像装置
と、上記画像信号から被測定面の立体形状を解析し矯正
位置、矯正量などの矯正データを算出する演算部と、被
測定面の矯正点を加圧するプレスヘッドとこのプレスヘ
ッドを矯正位置に位置決めする搬送装置とを有する矯正
部と、上記矯正データに基づいて矯正装置のプレスヘッ
ド、搬送装置の動作を制御する制御装置と具備している
ものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、光源からの投射光を透過させ
て被測定面に透過光を照射させる発光側格子と、被測定
面で反射した光を透過させる受光側格子との相関作用に
より生じる被測定面のモアレ縞が撮像され、これが画像
信号に変換されて演算部に与えられる。演算部は、モア
レ縞対応のビデオ信号に基づいて被測定面の三次元形状
を計測し、矯正点と矯正量を演算して矯正データを制動
装置に出力する。制御装置は矯正データに基づいて矯正
信号を矯正部に出力し、ワークの歪矯正が自動で行なわ
れる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明によるパネル板矯正装置の一実
施例について添付の図面を参照して説明する。図１は、
パネル板矯正装置の全体構成を示す模式図であり、図２
はパネル板矯正装置の斜視図、図３はその矯正部の作用
を示す図である。図１および図２において、符号１は、
照明装置を示し、この照明装置１は、この実施例ではハ
ロゲンランプを用いた光源２と、光源側の格子３および
レンズ４を備えている。この光源２から出た光は、透
明、不透明の縞が交互に形成された格子３を透過し、レ
ンズ４により集光されて、パネル５の被測定面５ａに照
射される。

【００１２】次に、符号６は撮像装置で、この撮像装置
６はレンズ７と、透明、不透明の縞が形成されている格
子８と、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた光電変換部として
の電子カメラ９とから構成されている。被測定面５ａに
て反射した光は、レンズ７で集光されて、前記格子８を
透過する。モアレ縞は、撮像装置６において、格子８の
表面に被測定面５ａの３次元形状に対応した縞模様で現
れる。電子カメラ９はこのモアレ縞を撮像し、モアレ縞
対応の画像信号を出力する。この画像信号は画像処理機
能を備えた演算部（ＣＰＵ）１０に入力され、この演算
部１０は予め記憶された画像処理プログラムに従って動
作し、モアレ縞を画像解析して、三次元形状の計測をす
る。そして、計測結果から矯正点と、この位置での矯正
量を算出し、これらの矯正データを制御装置１１に出力
する。この制御装置１１は与えられた矯正データに基づ
いて、次に説明する矯正部１２を制御する。

【００１３】図２および図３において、矯正部１２に
は、油圧等により駆動するプレスヘッド１３ａ、１３ｂ
が互いに対向して設けられている。この実施例では、プ
レスヘッド１３ａ、１３ｂは、互いに平行な一組のプレ
ート１４ａ、１４ｂに保持されるとともに、これらプレ
ート１４ａ、１４ｂは水平方向に伸縮自在な支持部１５
ａ、１５ｂによって支持されている。また、この支持部
１５ａ、１５ｂのうち、上側の支持部１５ａは、上下に
昇降可能に構成され、プレスヘッド１３ａ、１３ｂの水
平方向および鉛直方向の移動は図示しないアクチュエー
タの駆動により行なわれるようになっている。プレスヘ
ッド１３ａ、１３ｂを中心とした正三角形の頂点位置に
は支持ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃが先端部をパネル
板に向けてプレート１４ａに垂直に配置されるととも
に、これらに対向して支持ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７
ｃがプレート１４ｂに設けられている。図３は、上に凸
に歪んだパネル５について、上方からの矯正を説明した
図である。ここで、下側の支持ヘッド１７ａ、１７ｂ、
１７ｃの３点がパネル５を支持した状態でプレスヘッド
１３ａによって加圧されてパネル５の歪が矯正される。
このとき、下側のプレスヘッド１３ｂは上側のプレスヘ
ッド１３ａに連動して逆方向に移動するようになってい
る。パネル５の歪みが下に凸の場合は、逆に、上側の支
持ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃに支持された状態にし
て下側のプレスヘッド１３ｂが上昇してパネル５の歪み
を矯正するようになっている。

【００１４】また、この実施例では、プレート１４ｂの
両側に設置され内蔵の図示しないモータにより回転する
搬送ローラ１８ａ、１８ｂを搬送装置として使用してい
る。なお、搬送ローラ１８ａ、１８ｂとパネル５とが接
する接平面を基準面としている。

【００１５】次に、図４の流れ図に従って本実施例の動
作について説明する。撮像されたモアレ縞の画像信号に
基づいて演算部１０は、パネル５の形状を計測し（ステ
ップＳ１）、パネル５の平面度が予め設定されている凹
凸の変形の許容範囲内にあるかを判別する（ステップＳ
２）。許容範囲外の箇所があれば（ステップＳ２のＮ
Ｏ）、この箇所を矯正点としてそのＸ、Ｙ座標を算出し
（ステップＳ３）、この矯正点における基準面との標高
差から算出される歪み量にスプリングバックの影響およ
びその他の矯正点における影響を考慮して最適な矯正量
を決定する（ステップＳ４）。こうして決定された矯正
位置と矯正量を矯正データとして制御部１１に出力す
る。

【００１６】例えば、図６のようなモアレ縞が撮像され
たとすると、矯正ポイントは同心円状の等高線の中心Ｐ
_１、Ｐ_２と決定される。

【００１７】制御装置１１はこの矯正データから矯正部
１２の動作を制御する。すなわち、矯正部１２の搬送ロ
ーラ１８ａ、１８ｂが回転するとともに、上側のプレス
ヘッド１３ａが下降し、算出された矯正点がプレスヘッ
ド１３ａ、１３ｂに対して位置決めされる。プレスヘッ
ド１３ａ、１３ｂは矯正量に従って油圧アクチュエータ
等により上下し、パネル５の矯正点を加圧する（ステッ
プＳ５）。この矯正工程は、全ての矯正点について行な
われる。その後、矯正された被測定面５ａを再度形状測
定し、許容範囲内であれば動作終了となる。

【００１８】なお、この実施例では、照射パターンとし
て格子３を光源２とレンズ４の間に設置しているが、格
子３の代わりに格子とおなじ模様のシート等を被測定面
５ａに密着させて観察しても同様にパネル５の凹凸の歪
みを計測することができる。

【００１９】矯正部１２のプレスヘッド１３ａ、１３ｂ
や支持ヘッド１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃの構
成についても、例えば支持ヘッドを四角形や円形に配置
したり、プレスヘッドと支持ヘッドの数を増やしたり、
ヘッド間の移動ができるように構成するなどにより適用
性がより高まる。また、ここでは、被測定面５ａを水平
にしてパネル５を位置決めしているが、重力による歪を
排除するために被測定面を縦にしたりあるいは傾斜させ
た状態で歪み、うねりの計測と矯正を行なえるように構
成することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ワークの被測定面の形状をモアレ縞の撮像に
より計測しているので、変位計などで走査する場合に較
べて歪の計測に要する時間を大幅に削減することがで
き、また、計測結果から求めた矯正データをもとにパネ
ル板の歪み矯正を自動で行なえ、作業者の負担を軽減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパネル板歪矯正装置の一実施例を
示すブロック図。

【図２】本実施例によるパネル板歪矯正装置の斜視図。

【図３】パネル板歪矯正装置の矯正部の作用を説明する
図。

【図４】本実施例の作用を表したフローチャート。

【図５】モアレ縞を応用した三次元形状計測の原理を説
明するための模式図。

【図６】観察されるモアレ縞の一例を表した平面図。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ 光源 ３ 格子 ４ レンズ ５ ワークとしてのパネル ６ 撮像装置 ７ レンズ ８ 格子 ９ 光電変換部としての電子カメラ １０ 演算部 １１ 制御装置 １２ 矯正装置 １３ａ、ｂ プレスヘッド １６ａ〜ｃ 支持ヘッド １７ａ〜ｃ 支持ヘッド １８ａ、ｂ 搬送ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と投射光を透過させる格子とレンズと
   を有する照明装置と、 板状のワークの被測定面で反射した光を集光するレンズ
   とこの光を透過させる格子とこの格子表面に生じるモア
   レ縞を撮像しモアレ縞対応の画像ビデオ信号に変換する
   光電変換部とを有する撮像装置と、 上記画像信号から被測定面の立体形状を解析し矯正位
   置、矯正量などの矯正データを算出する演算部と、 被測定面の矯正点を加圧するプレスヘッドとこのプレス
   ヘッドを矯正位置に位置決めする搬送装置とを有する矯
   正部と、 上記矯正データに基づいて矯正装置のプレスヘッド、搬
   送装置の動作を制御する制御装置とを具備することを特
   徴とするパネル板矯正装置。