WO2020129706A1 - 位置合わせ装置 - Google Patents

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WO2020129706A1
WO2020129706A1 PCT/JP2019/047835 JP2019047835W WO2020129706A1 WO 2020129706 A1 WO2020129706 A1 WO 2020129706A1 JP 2019047835 W JP2019047835 W JP 2019047835W WO 2020129706 A1 WO2020129706 A1 WO 2020129706A1
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work
image
respect
reference point
mirror
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PCT/JP2019/047835
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功征 川又
健祐 垂水
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オムロン株式会社
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Priority to EP19900106.6A priority patent/EP3878606A4/en
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    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023—Cartesian coordinate type
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    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the present disclosure relates to a positioning device that positions a second work with respect to the first work when the second work, which is arranged away from the first work, approaches the first work.
  • Patent Document 1 discloses a robot control system that performs visual servoing based on a captured image in which a reflecting mirror that reflects an object falls within an image capturing range of an image capturing unit and a reference image.
  • the robot control system is configured so that a single mirror can be used to image an object from multiple directions and to align the object from multiple directions by using a reflecting mirror.
  • a single mirror can be used to image an object from multiple directions and to align the object from multiple directions by using a reflecting mirror.
  • the object is moved to the object. It may be difficult to assemble to.
  • An object of the present disclosure is to provide an alignment device that can more accurately perform relative alignment between a first work and a second work arranged apart from the first work.
  • An example of the alignment device is The second work is moved to the first work while the second work is moved away from the first work in a first direction intersecting with the work surface while the second work is moved toward the first work.
  • a positioning device for positioning with respect to a work A holding device capable of holding the second work; A moving device that moves the holding device toward the first work; A mirror member that is arranged adjacent to the first work in a second direction intersecting the first direction and that can project the second work; When the holding device holding the second work is moved toward the first work by the moving device, the first work and a mirror image of the second work projected on the mirror member are simultaneously formed.
  • An image sensor arranged so that it can continuously capture images, The position of the second work with respect to the first work is calculated based on the mirror images of the first work and the second work captured by the image sensor, and the calculated position of the second work with respect to the first work. And a control device for feedback-controlling the moving device based on the above, and aligning the second work with the first work.
  • the relative position of the second work with respect to the first work is calculated based on the image of the first work and the mirror image of the second work captured by the image sensor, and the calculated position is calculated.
  • the moving device is feedback-controlled based on the positions of the two works to align the second work with the first work. With such a configuration, it is possible to realize the alignment device that can more accurately perform the relative alignment between the first work and the second work arranged apart from the first work.
  • FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between a first work and a mirror image of a second work of the alignment apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining calculation of a relative angle of the second work with respect to the first work of the alignment apparatus of FIG. 1.
  • 3 is a flowchart for explaining the operation of the alignment device in FIG. 1. The flowchart which shows the modification of the alignment device of FIG.
  • the alignment device 1 is configured such that, with respect to a first work 110 arranged on the work surface 100, a first work is performed in a first direction Z intersecting the work surface 100. It is configured such that the second work 120, which is arranged away from 110, can be brought close to and assembled.
  • the alignment device 1 includes a holding device 10, a moving device 20 for moving the holding device 10, a mirror member 30 arranged adjacent to the first work 110, an image sensor 40, and the moving device 20. And a control device 50 for controlling.
  • the first work 110 and the second work 120 are connected, for example, in a state where the connected portion 111 of the first work 110 and the connecting portion 121 of the second work 120 are aligned. Therefore, it is configured to be assembled.
  • a second work is placed on a plane (that is, an XY plane) which is arranged so as to face each other and intersects in the first direction Z.
  • At least one reference point 112, 122 is provided, which serves as a reference for alignment when the work 110 is assembled.
  • the holding device 10 is configured to be able to hold the second work 120 in a state where the connecting portion 121 of the second work 120 faces the connected portion 111 of the first work 110.
  • the holding device 10 has a connecting member 11 connected to the moving device 20 in a state of being movable in the Y direction, and a holding member 12 extending from the connecting member 11 in the first direction Z.
  • the holding member 12 is connected to the connecting member 11 so as to be movable in the first direction Z and rotatable about the first direction Z.
  • the holding device 10 may be, for example, an end effector.
  • the moving device 20 is configured to move the holding device 10 toward the first work 110.
  • the moving device 20 includes a connecting member 21 to which the holding device 10 is connected, a rail member 22 that supports the connecting member 21 so as to be movable in the X direction, a holding member for the connecting member 21 of the moving device 20, and the holding device 10. It has a motor 23 for moving the member 12 and an encoder 24 for detecting the rotation of the motor.
  • the encoder 24 is an example of a position detection sensor, and detects the position of the second work 120 with respect to the first work 110 in the first direction Z. The information detected by the encoder 24 is output to the control device 50.
  • the moving device 20 may be, for example, a multi-axis robot arm.
  • the multi-axis robot arm may include the holding device 10. That is, the holding device 10 and the moving device 20 may be configured by a multi-axis robot arm.
  • the moving device 20 is configured to move only the second work 120, but is not limited to this.
  • the moving device may be configured to move the first work 110 in the X direction and move the second work 120 in the Y direction.
  • the mirror member 30 is arranged adjacent to the first work 110 in the second direction X intersecting the first direction Z.
  • the mirror member 30 has an assembly position P2 (shown in FIG. 2) where the second work 120 comes into contact with the first work 110 from an initial position P1 (shown in FIG. 2) separated from the first work 110 in the first direction Z. ), the second work 120 can be projected.
  • the mirror member 30 is arranged on the same work surface 100 as the first work 110.
  • the image sensor 40 is composed of, for example, a COMS area sensor or a CCD area sensor, and has an angle of view 42 extending radially from the center of the detection surface 41, as shown in FIG.
  • the image sensor 40 causes the second work reflected on the first work 110 and the mirror member 30.
  • the mirror image 130 of 120 is arranged so that it can be imaged at the same time.
  • the image sensor 40 is arranged on the straight line L0 passing through the reference point 112 of the first work 110 and extending in the X direction, and the first work 110 and the mirror image 130 of the second work 120 are the same image. It is configured to be capable of continuously capturing images.
  • the position of the image sensor 40 may be detected in advance by design drawing or preliminary measurement. Further, it may be detected in advance based on the position of the second work 120 with respect to the first work in the first direction Z and the imaged mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120. In this case, for example, the mirror images 130 of the second workpiece 120 at two positions different in the first direction Z are captured in advance. Then, from the position of the second work 120 in the first direction Z with respect to the first work and the position in the second direction X between the mirror image 130 of the second work 120 with respect to the first work 110, the position of the image sensor 40 is determined. calculate.
  • the control device 50 inputs signals between the CPU that performs calculations and the like, storage media such as ROM and RAM that store programs or data required to control the moving device 20, and the outside of the alignment device 1. It has an interface for outputting.
  • the control device 50 calculates the position of the second work 120 with respect to the first work 110 based on the mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120 captured by the image sensor 40.
  • control device 50 calculates the position of the second work 120 with respect to the first work 110 in the first direction Z based on the information output from the encoder of the moving device 20. Further, the control device 50 determines the positions of the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 from the mirror images 130 of the first work 110 and the second work captured by the image sensor 40. calculate.
  • the positions of the reference points 112 and 122 of the respective works 110 and 120 are calculated as follows, for example. That is, the control device 50 is a detection mark provided on the outer shape of each work 110, 120 or in advance on each work 110, 120 from the mirror image 130 of the first work 110 and the second work taken by the image sensor 40. "Feature points" are detected. Then, the control device 50 calculates the positions of the reference points 112 and 122 of the works 110 and 120 based on the detected "characteristic points".
  • the reference point 112 of the first work 110 is the reference point 112 of the first work 110 displayed in the image captured by the image sensor 40, and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is on the mirror member 30. It is the reference point 122 of the second work 120 projected.
  • the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 are calculated, for example, as coordinates on the XY plane orthogonal to the first direction Z.
  • the control device 50 feedback-controls the moving device 20 based on the calculated position of the second work 120 with respect to the first work 110 to align the second work 120 with the first work 110.
  • the control device 50 also calculates the relative angle of the second work 120 with respect to the first work 110 from the mirror images 130 of the first work 110 and the second work captured by the image sensor 40.
  • the relative angle of the second work 120 with respect to the first work 110 projects a mirror image 130 of the first work 110 and the second work 120 onto the work surface 100, for example, as shown in FIG.
  • the angle ⁇ of the projection map 133 of the mirror image 130 of the second work 120 projected on the work surface 100 with respect to the projection map 113 of the first work 110 projected on the work surface 100 is calculated as follows: It is calculated as a relative angle.
  • the control device 50 has a position determination unit 51, a movement control unit 52, a correction unit 53, and a calculation determination unit 54.
  • the position determination unit 51 determines that the second work 120 moves from the initial position P1 (shown in FIG. 2) to the first direction Z based on the position of the second work 120 with respect to the first work 110 detected by the encoder 24. In, when the first work 110 is approached, it is determined whether the second work 120 has reached a predetermined position. Specifically, the position determination unit 51 determines whether the second work 120 has reached a start position P3 (shown in FIG. 2) closer to the first work 110 than the initial position P1. The position determination unit 51 also determines whether or not the second work 120 has reached an end position P4 (shown in FIG. 2) that is closer to the first work 110 than the start position P3.
  • the start position P3 can be calculated, for example, by the image sensor 40 simultaneously capturing the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 projected on the mirror member 30. This is the upper limit position in the one direction Z.
  • the end position P4 can be calculated, for example, by the image sensor 40 simultaneously capturing the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 projected on the mirror member 30. The lower limit position in the first direction Z.
  • Each of the start position P3 and the end position P4 is determined by, for example, the performance of the image sensor used in the image sensor 40, or the performance of the optical system such as the focal length of the lens and the depth of field.
  • the movement control unit 52 controls the movement device 20 to move the holding device 10 to the holding device 10.
  • the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is moved closer to the reference point 112 of the first work 110 by moving.
  • the approach route of the reference point 132 to the reference point 112 may be a straightest shortest route, or may be, for example, a curved or meandering detour route.
  • the correction unit 53 corrects each of the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40, and the projection projected on the work surface 100. Convert to maps 113 and 133.
  • the correction unit 53 converts the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 into the projection maps 113 and 133 projected on the work surface 100. It may be converted into a projection mapping image projected in an arbitrary plane space suitable for the alignment of the first work 110 and the second work 120.
  • correction unit 53 corrects the size of the image of the mirror image 130 of the second work 120 based on the calculated position of the second work 120 with respect to the first work 110 in the first direction Z.
  • the mirror image 130 of the second work 120 is projected at the position M1 of the mirror member 30. Further, when the second work 120 is at the start position P3 and the end position P4 between the initial position P1 and the assembly position P2, the mirror image 130 of the second work 120 becomes the positions M3 and M4 of the mirror member 30. Each is projected. The image of the mirror image 130 of the second work 120 becomes gradually smaller from the actual size of the second work 120 as it moves away from the first work 110 in the first direction Z.
  • the correction unit 53 determines that the image of the mirror image 130 of the second work 120 is the actual size of the second work 120 according to the position of the second work 120 with respect to the first work 110 detected by the encoder 24. Correct so that
  • the calculation determination unit 54 determines whether or not the position of the second work 120 with respect to the first work 110 can be calculated based on the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40. Specifically, the calculation determination unit 54 determines the shape of the reference points 112 and 132 between the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured in advance and the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured. The closeness or the steepness of the lightness change of the reference points 112 and 132 is compared. Then, as a result of such comparison, the calculation determination unit 54 determines that the position of the second work 120 with respect to the first work 110 can be calculated if the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 can be calculated. If the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 cannot be calculated, it is determined that the position of the second work 120 with respect to the one work 110 cannot be calculated.
  • control device 50 controls the moving device 20 to move the holding device 10, and starts the movement of the second work 120 located at the initial position P1 toward the first work 110 ( Step S1).
  • the position determination unit 51 determines whether to move the second work 120 based on the position of the second work 120 with respect to the first work 110 in the first direction Z detected by the encoder 24. 2 It is determined whether the work 120 has reached the start position P3 (step S2). When it is determined that the second work 120 has not reached the start position P3, step S2 is repeated until it is determined that the second work 120 has reached the start position P3.
  • control device 50 moves the second work 120 to the first work 110 while the image sensor 40 detects the first work 110 and the second work 120.
  • the mirror image 130 is imaged (step S3).
  • the calculation determination unit 54 determines the mirror image 130 of the second work 120 from the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40. It is determined whether the reference point 132 can be calculated (step S4). When it is determined that the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 cannot be calculated from the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40, the process returns to step S3 and the image sensor 40 performs the next step. The mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120 are captured.
  • the correction unit 53 causes the captured first workpiece 110. And the image of the mirror image 130 of the second work 120 are corrected (step S5). Then, the control device 50 determines the position of the reference point 112 of the first work 110 and the reference of the mirror image 130 of the second work 120 based on the corrected image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120. The position of the point 132 and the relative angle ⁇ of the second work 120 with respect to the first work 110 are calculated (step S6).
  • the movement control unit 52 When the position of the reference point 112 of the first work 110, the position of the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120, and the relative angle ⁇ of the second work 120 with respect to the first work 110 are calculated, the movement control unit 52. By controlling the moving device 20, the calculated position of the reference point 112 of the first work 110, the position of the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120, and the relative position of the second work 120 with respect to the first work 110. The holding device 10 is moved based on the angle ⁇ . As a result, the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 approaches the reference point 112 of the first work 110 (step S7).
  • step S7 the position determination unit 51 determines whether or not the second work 120 has reached the end position P4 based on the position of the second work 120 detected by the encoder 24 with respect to the first work 110 in the first direction Z. It is determined (step S8). When it is determined that the second work 120 has not reached the end position P4, the process returns to step S3, and the image sensor 40 captures the next mirror image 130 of the first work 110 and the second work 120.
  • the control device 50 causes the difference between the position of the reference point 112 of the first work 110 and the position of the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120. And the difference between the angle of the reference point of the first work 110 and the angle of the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 are below a threshold value (step S9).
  • a threshold value When it is determined that the difference between the position and the angle of the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is less than or equal to the threshold value, an assembling step of assembling the second work 120 with the first work 110. (Step S10), the alignment process is terminated.
  • the control device 50 causes the second work 120 of the second work 120 to move. It is determined that the alignment for one work 110 has failed (step S11), and the alignment process is ended.
  • the threshold value is set according to the required alignment accuracy of the first work 110 and the second work 120.
  • the second work 120 may be stopped after step S8 (step S12).
  • step S9 when it is determined in step S9 that the difference between the position and the angle of the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is larger than the threshold value, the process returns to step S3 and the Steps S3 to S8, step S12, and step S9 are sequentially repeated until it is determined that the difference between the position and the angle of the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is less than or equal to the threshold value. Be done.
  • control device 50 measures the number of times that the difference between the position and the angle of the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 is larger than the threshold value in step S12. It may be configured as follows. When the measured number of determinations exceeds a predetermined number, the control device 50 may determine that the alignment of the second work 120 with respect to the first work 110 has failed, and terminate the alignment process. ..
  • the position of the second work 120 with respect to the first work 110 is determined based on the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40.
  • the moving device 20 is feedback-controlled based on the calculated position of the second work 120 to align the second work 120 with the first work 110. That is, the control device 50 is configured to perform visual feedback control that repeats feedback control that minimizes the positional deviation between the current position and the target position. With such a configuration, it is possible to realize the alignment device 1 that can more accurately perform relative alignment between the first work 110 and the second work 120 arranged apart from the first work 110.
  • control device 50 causes the second work 120 to move from the initial position P1 to the first work Z in the first direction Z based on the position of the second work 120 detected by the encoder 24 with respect to the first work 110.
  • a start position P3 which is arranged closer to the first work 110 than the initial position P1 and which starts the alignment of the second work 120 with the first work 110.
  • the end position P4 which is located closer to the first work 110 than the start position P3 and ends the alignment of the second work 120 with the first work 110, is determined.
  • the position determination unit 51 that determines that the second work 120 has reached the start position P3 and has not reached the end position P4, and controls the moving device 20 to hold it.
  • the movement control unit 52 that moves the device 10 to bring the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 closer to the reference point 112 of the first work 110. With such a configuration, it is possible to easily realize the alignment device 1 that can more accurately align the second work 120, which is arranged apart from the first work 110, with the first work 110.
  • the calculated positions of the plurality of reference points 112 of the first work 110 and the plurality of reference points of the mirror image 130 of the second work 120 From the position of 132, the inclination of the second work 120 with respect to the first work 110 can be calculated.
  • control unit 50 corrects each of the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40 to convert the images into projection images 113 and 133 on the work surface 100.
  • the correction unit 53 can improve the calculation accuracy of the position of the second work 120 with respect to the first work 110 as compared with the case where the imaged mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120 are not corrected.
  • the correction unit 53 corrects the size of the mirror image 130 of the second work 120 based on the position of the second work 120 in the first direction Z with respect to the first work 110 detected by the encoder 24. With such a configuration, it is possible to improve the calculation accuracy of the position of the second work 120 with respect to the first work 110, as compared with the case where the imaged mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120 are not corrected.
  • the position determination unit 51 cannot capture the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 at the same time by the image sensor 40 when the holding device 10 approaches the first work 110.
  • the alignment device 1 it is possible to easily realize the alignment device 1 that can more accurately align the second work 120, which is arranged apart from the first work 110, with the first work 110.
  • control device 50 includes a calculation determination unit 54 that determines whether or not the position of the second work 120 with respect to the first work 110 can be calculated based on the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40. Have.
  • the calculation determination unit 54 can avoid alignment of the second work 120 with the first work 110 based on, for example, an unclear image. As a result, the second work 120 can be accurately and efficiently aligned with the first work 110.
  • the alignment device 1 calculates the position of the second work 120 with respect to the first work 110 based on the image of the first work 110 captured by the image sensor 40 and the mirror image 130 of the second work 120.
  • the moving device 20 may be feedback-controlled based on the position of the second work 120 to align the second work 120 with the first work 110, and the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the correction unit 53 and the calculation determination unit 54 may be omitted.
  • the mirror member 30 is not limited to being arranged on the work surface 100, but may be arranged, for example, at a position farther from the work surface 100 than the second work 120 in the first direction Z.
  • the mirror member 30 may be configured to be movable in the first direction Z while the second work 120 is being moved toward the first work 110. With this configuration, it is possible to widen the range in which the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 142 of the mirror image 140 of the second work 120 can be simultaneously imaged.
  • the alignment device 1 is The second work 120, which is arranged away from the first work 110 in the first direction Z intersecting with the work surface 100, is brought closer to the first work 110 arranged on the work surface 100, and 2 is a positioning device 1 for positioning the work 120 with respect to the first work 110, A holding device 10 capable of holding the second work 120; A moving device 20 for moving the holding device 10 toward the first work 110, A mirror member 30 which is arranged adjacent to the first work 110 in the second directions X and Y intersecting the first direction Z and capable of showing the second work 120.
  • the holding device 10 holding the second work 120 is moved by the moving device 20 toward the first work 110, the second work 110 and the second mirror image reflected on the mirror member 30.
  • An image sensor 40 arranged so as to be able to simultaneously and continuously capture a mirror image 130 of the work 120;
  • the position of the second work 120 with respect to the first work 110 is calculated based on the mirror images 130 of the first work 110 and the second work 120 captured by the image sensor 40, and the calculated second work 120 is calculated.
  • a control device 50 that performs feedback control of the moving device 20 based on the position of 1 to align the second work 120 with the first work 110.
  • the relative position of the second work 120 with respect to the first work 110 based on the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40.
  • the position of the second work 120 is calculated based on the calculated position, and the moving device 20 is feedback-controlled based on the calculated position of the second work 120 to align the second work 120 with the first work 110.
  • the alignment device 1 includes Each of the first work 110 and the second work 120 is At least one reference point 112, 122 serving as a reference for alignment when aligning the second work 120 with the first work 110 in the planes that are arranged so as to face each other and intersect in the first direction Z.
  • the position of the second work 120 with respect to the first work 110 calculated by the controller 50 is the position of the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 with respect to the reference point 112 of the first work 110.
  • the control device is Based on the position of the second work 120 in the first direction Z with respect to the first work 110 detected by the position detection sensor 24, the second work 120 moves from the initial position P1 to the first direction Z in the first direction Z.
  • the second work 120 is arranged closer to the first work 110 than the initial position P1 and starts the alignment of the second work 120 with the first work 110. It is determined whether or not the position P3 has been reached, and the second work 120 is arranged closer to the first work 110 than the start position P3, and the second work 120 is aligned with the first work 110.
  • a position determination unit 51 that determines whether or not an end position P4 that ends the While the position determination unit 51 determines that the second work 120 has reached the start position P3 and has not reached the end position P4, the moving device 20 is controlled to operate the holding device 10.
  • a movement controller 52 that moves the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120 to approach the reference point 112 of the first work 110.
  • the alignment apparatus 1 of the second aspect it is possible to easily realize the alignment apparatus 1 that can more accurately align the second work 120, which is arranged away from the first work 110, with the first work 110. ..
  • the alignment device 1 is The control device 50 is The image sensor 40 is provided with a correction unit 53 that corrects each of the image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 to convert them into projection images 113 and 133 for an arbitrary plane 100. ..
  • the alignment apparatus 1 of the third aspect compared with the case where the imaged image of the first work 110 and the image of the mirror image 130 of the second work 120 are not corrected, the second work 120 with respect to the first work 110 is corrected.
  • the position calculation accuracy can be improved.
  • the alignment device 1 is The correction unit 53 is The size of the image of the mirror image 130 of the second work 120 is corrected based on the position of the second work 120 in the first direction Z with respect to the first work 110 detected by the position detection sensor 24.
  • the alignment apparatus of the fourth aspect it is possible to improve the calculation accuracy of the position of the second work 120 with respect to the first work 110 as compared with the case where the captured image of the mirror image 130 of the second work 120 is not corrected. it can.
  • the alignment device 1 is The position determination unit 51, The holding device 10 approaches the first work 110, and the image sensor 40 cannot simultaneously capture the reference point 112 of the first work 110 and the reference point 132 of the mirror image 130 of the second work 120. In this case, it is determined that the second work 120 has reached the end position P4.
  • the alignment device 1 of the fifth aspect it is possible to easily realize the alignment device 1 that can more accurately align the second work 120, which is arranged apart from the first work 110, with the first work 110. ..
  • the alignment device 1 includes The control device 50 is A calculation determination unit 54 that determines whether or not the position of the second work 120 with respect to the first work 110 can be calculated based on the mirror image 130 of the second work 120 captured by the image sensor 40.
  • the alignment apparatus of the sixth aspect it is possible to avoid alignment of the second work 120 with the first work 110 based on, for example, an unclear image. As a result, the second work 120 can be accurately and efficiently aligned with the first work 110.
  • the alignment device of the present disclosure can be applied to, for example, an automatic assembly device.
  • Positioning device 10 Holding device 11 Connection member 12 Holding member 20 Moving device 21 Connection member 22 Rail member 30 Mirror member 40 Image sensor 41 Detection surface 42 Angle of view 50 Control device 51 Position determination part 52 Movement control part 53 Correction part 54 Calculation Judgment unit 100 Work surface 110 First work 111 Connected part 112 Reference point 113 Projected image 120 Second work 121 Connection part 122 Reference point 130 Mirror image 132 Reference point 133 Projected map

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Abstract

位置合わせ装置が、第２ワークを保持可能な保持装置と、保持装置を第１ワークに向かって移動させる移動装置と、第１ワークに隣接して配置されて第２ワークを映し出し可能なミラー部材と、第１ワークとミラー部材に映し出された第２ワークの鏡像とを同時に連続して撮像可能に配置された画像センサと、画像センサにより撮像された第１ワークおよび第２ワークの鏡像に基づいて算出された第１ワークに対する第２ワークの位置に基づいて移動装置をフィードバック制御して、第２ワークを第１ワークに対して位置合わせする制御装置とを備える。

Description

位置合わせ装置
　本開示は、第１ワークから離れて配置された第２ワークを第１ワークに接近させるときに第２ワークを第１ワークに対して位置合わせする位置合わせ装置に関する。
　特許文献１には、対象物を映す反射鏡が撮像部の撮像範囲内に入る撮像画像と、参照画像とに基づいて、ビジュアルサーボを行うロボット制御システムが開示されている。
特開２０１４－１８８６１７号公報
　前記ロボット制御システムでは、反射鏡を用いることで、１台のカメラで対象物を複数の方向から撮像して、複数の方向から対象物を位置合わせすることができるように構成されている。しかし、例えば、対象物を移動させて固定された被対象物に組み付ける場合、対象物と被対象物との間の相対的な位置合わせが正確に行われていないと、対象物を被対象物に組み付けることが困難になる場合がある。
　本開示は、第１ワークと第１ワークから離れて配置された第２ワークとの間の相対的な位置合わせをより正確に行える位置合わせ装置を提供することを課題とする。
　本開示の一例の位置合わせ装置は、
　作業面上に配置された第１ワークに対して、前記作業面に交差する第１方向において前記第１ワークから離れて配置された第２ワークを接近させつつ、前記第２ワークを前記第１ワークに対して位置合わせする位置合わせ装置であって、
　前記第２ワークを保持可能な保持装置と、
　前記保持装置を前記第１ワークに向かって移動させる移動装置と、
　前記第１方向に交差する第２方向において前記第１ワークに隣接して配置されて、前記第２ワークを映し出し可能なミラー部材と、
　前記第２ワークを保持した状態の前記保持装置を前記移動装置により前記第１ワークに向かって移動させるときに、前記第１ワークと前記ミラー部材に映し出された前記第２ワークの鏡像とを同時に連続して撮像可能に配置された画像センサと、
　前記画像センサにより撮像された前記第１ワークおよび前記第２ワークの鏡像に基づいて前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置を算出し、算出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置に基づいて前記移動装置をフィードバック制御して、前記第２ワークを前記第１ワークに対して位置合わせする制御装置と
を備える。
　前記位置合わせ装置によれば、画像センサにより撮像された第１ワークの画像および第２ワークの鏡像の画像に基づいて第１ワークに対する第２ワークの相対的な位置を算出し、算出された第２ワークの位置に基づいて移動装置をフィードバック制御して、第２ワークを第１ワークに対して位置合わせする。このような構成により、第１ワークと第１ワークから離れて配置された第２ワークとの間の相対的な位置合わせをより正確に行える位置合わせ装置を実現できる。
本開示の一実施形態の位置合わせ装置を示す斜視図。 図１の位置合わせ装置の第１ワーク、第２ワーク、ミラー部材および画像センサの位置関係を示す模式図。 図１の位置合わせ装置の第１ワークと第２ワークの鏡像との位置関係を示す平面図。 図１の位置合わせ装置の第１ワークに対する第２ワークの相対的な角度の算出を説明するための図。 図１の位置合わせ装置の動作を説明するためのフローチャート。 図１の位置合わせ装置の変形例を示すフローチャート。
　以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
　本開示の一実施形態の位置合わせ装置１は、図１に示すように、作業面１００上に配置された第１ワーク１１０に対して、作業面１００に交差する第１方向Ｚにおいて第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を接近させて組付可能に構成されている。詳しくは、位置合わせ装置１は、保持装置１０と、保持装置１０を移動させる移動装置２０と、第１ワーク１１０に隣接して配置されたミラー部材３０と、画像センサ４０と、移動装置２０を制御する制御装置５０とを備える。
　なお、この実施形態では、第１ワーク１１０および第２ワーク１２０は、一例として、第１ワーク１１０の被接続部１１１と第２ワーク１２０の接続部１２１とが位置合わせされた状態で接続されることで、組み付けられるように構成されている。被接続部１１１および接続部１２１の各々には、図２に示すように、相互に対向するように配置されて第１方向Ｚに交差する平面（すなわち、ＸＹ平面）における第２ワークを第１ワーク１１０に組み付けるときの位置合わせの基準となる少なくとも１つの基準点１１２、１２２がそれぞれ設けられている。
　保持装置１０は、第２ワーク１２０の接続部１２１を第１ワーク１１０の被接続部１１１に対向させた状態で、第２ワーク１２０を保持可能に構成されている。詳しくは、保持装置１０は、Ｙ方向に移動可能な状態で移動装置２０に接続された接続部材１１と、この接続部材１１から第１方向Ｚに延びる保持部材１２を有している。保持部材１２は、第１方向Ｚに移動可能でかつ第１方向Ｚを中心に回転可能な状態で接続部材１１に接続されている。なお、保持装置１０は、例えば、エンドエフェクタであってもよい。
　移動装置２０は、保持装置１０を第１ワーク１１０に向かって移動可能に構成されている。詳しくは、移動装置２０は、保持装置１０が接続された接続部材２１と、接続部材２１をＸ方向に移動可能に支持するレール部材２２と、移動装置２０の接続部材２１および保持装置１０の保持部材１２を移動させるモータ２３と、モータの回転を検出するエンコーダ２４とを有している。エンコーダ２４は、位置検出センサの一例であり、第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置を検出する。エンコーダ２４で検出された情報は、制御装置５０に出力される。なお、移動装置２０は、例えば、多軸ロボットアームであってもよい。この場合、多軸ロボットアームは、保持装置１０を含んでもよい。すなわち、保持装置１０および移動装置２０を多軸ロボットアームで構成してもよい。
　この実施形態では、移動装置２０は、第２ワーク１２０のみを移動させるように構成されているが、これに限らない。例えば、移動装置は、第１ワーク１１０をＸ方向に移動させ、第２ワーク１２０をＹ方向に移動させるように構成してもよい。
　ミラー部材３０は、第１方向Ｚに交差する第２方向Ｘにおいて第１ワーク１１０に隣接して配置されている。このミラー部材３０は、第２ワーク１２０が、第１方向Ｚにおいて第１ワーク１１０から離れた初期位置Ｐ１（図２に示す）から第１ワーク１１０に接触した組付位置Ｐ２（図２に示す）まで移動するときに、第２ワーク１２０を映し出すことができるように構成されている。この実施形態では、ミラー部材３０は、第１ワーク１１０と同じ作業面１００上に配置されている。
　画像センサ４０は、例えば、ＣＯＭＳエリアセンサあるいはＣＣＤエリアセンサで構成され、図２に示すように、検出面４１の中心から放射状に延びる画角４２を有している。この画像センサ４０は、第２ワーク１２０を保持した状態の保持装置１０を移動装置２０により第１ワーク１１０に向かって移動させるときに、第１ワーク１１０とミラー部材３０に映し出された第２ワーク１２０の鏡像１３０とを同時に撮像可能に配置されている。この実施形態では、画像センサ４０は、第１ワーク１１０の基準点１１２を通りかつＸ方向に延びる直線Ｌ０上に配置されて、第１ワーク１１０と第２ワーク１２０の鏡像１３０とを同一画像で連続して撮像可能に構成されている。
　画像センサ４０の位置は、設計図面あるいは事前計測などにより予め検出してもよい。また、第１方向Ｚにおける第２ワーク１２０の第１ワークに対する位置と、撮像された第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０とに基づいて予め検出してもよい。この場合、例えば、事前に、第１方向Ｚの位置が異なる２つの位置の第２ワーク１２０の鏡像１３０を撮像しておく。そして、第２ワーク１２０の第１ワークに対する第１方向Ｚの位置と、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の鏡像１３０との間の第２方向Ｘの位置とから、画像センサ４０の位置を算出する。
　制御装置５０は、演算等を行うＣＰＵと、移動装置２０の制御に必要なプログラムあるいはデータを記憶しておくＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶媒体と、位置合わせ装置１の外部との間で信号の入出力を行うインターフェースとを有している。
　制御装置５０は、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出する。
　例えば、制御装置５０は、移動装置２０のエンコーダから出力された情報に基づいて、第１方向Ｚにおける第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置を算出する。また、制御装置５０は、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０および第２ワークの鏡像１３０から、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置を算出する。
　各ワーク１１０、１２０の基準点１１２、１２２の位置は、例えば、次のように算出される。すなわち、制御装置５０は、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０および第２ワークの鏡像１３０から、各ワーク１１０、１２０の外形あるいは予め各ワーク１１０、１２０に設けられた検出マークである「特徴点」を検出する。そして、制御装置５０は、検出された「特徴点」に基づいて、各ワーク１１０、１２０の基準点１１２、１２２の位置を算出する。第１ワーク１１０の基準点１１２は、画像センサ４０により撮像された画像に表示された第１ワーク１１０の基準点１１２であり、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２は、ミラー部材３０に映し出された第２ワーク１２０の基準点１２２である。第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２は、例えば、第１方向Ｚに直交するＸＹ平面上の座標として算出される。制御装置５０は、算出された第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置に基づいて移動装置２０をフィードバック制御して、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対して位置合わせする。
　また、制御装置５０は、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０および第２ワークの鏡像１３０から、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度を算出する。第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度は、例えば、図４に示すように、作業面１００に第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０を投影する。そして、作業面１００に投影された第１ワーク１１０の投影写像１１３に対する作業面１００に投影された第２ワーク１２０の鏡像１３０の投影写像１３３の角度θを第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度として算出する。
　詳しくは、制御装置５０は、図１に示すように、位置判定部５１と、移動制御部５２と、補正部５３と、算出判定部５４とを有している。
　位置判定部５１は、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に基づいて、第２ワーク１２０が初期位置Ｐ１（図２示す）から第１方向Ｚにおいて第１ワーク１１０に接近したときに、第２ワーク１２０が所定の位置に到達したか否かを判定する。詳しくは、位置判定部５１は、第２ワーク１２０が、初期位置Ｐ１よりも第１ワーク１１０に近い開始位置Ｐ３（図２に示す）に到達したか否かを判定する。また、位置判定部５１は、第２ワーク１２０が、開始位置Ｐ３よりも第１ワーク１１０に近い終了位置Ｐ４（図２に示す）に到達したか否かを判定する。
　開始位置Ｐ３は、例えば、画像センサ４０が、第１ワーク１１０の基準点１１２と、ミラー部材３０に映し出された第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２とを同時に撮像して算出可能な第１方向Ｚの上限位置である。また、終了位置Ｐ４は、例えば、画像センサ４０が、第１ワーク１１０の基準点１１２と、ミラー部材３０に映し出された第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２とを同時に撮像して算出可能な第１方向Ｚの下限位置である。開始位置Ｐ３および終了位置Ｐ４の各々は、例えば、画像センサ４０で使用される撮像素子の性能、あるいは、レンズの焦点距離、被写界深度などの光学系の性能により定められる。
　移動制御部５２は、位置判定部５１により第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達しかつ終了位置Ｐ４に到達していていないと判定されている間、移動装置２０を制御して保持装置１０を移動させて、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２を第１ワーク１１０の基準点１１２に接近させる。基準点１３２の基準点１１２に対する接近経路は、直線的な最短経路であってもよいし、例えば、湾曲あるいは蛇行した迂回経路であってもよい。
　補正部５３は、図４に示すように、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の各々を補正して、作業面１００に投影された投影写像１１３、１３３に変換する。なお、この実施形態では、補正部５３は、第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像を作業面１００に投影された投影写像１１３、１３３に変換しているが、例えば、第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の位置合わせに適した任意の平面空間に投影された投影写像に変換してもよい。
　また、補正部５３は、算出された第１方向Ｚにおける第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置に基づいて、第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の大きさを補正する。
　例えば、図３に示すように、第２ワーク１２０が初期位置Ｐ１にあるとき、第２ワーク１２０の鏡像１３０は、ミラー部材３０の位置Ｍ１に映し出される。また、第２ワーク１２０が、初期位置Ｐ１と組付位置Ｐ２との間の開始位置Ｐ３および終了位置Ｐ４にあるとき、第２ワーク１２０の鏡像１３０は、ミラー部材３０の位置Ｍ３および位置Ｍ４にそれぞれ映し出される。第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像は、第１方向Ｚにおいて第１ワーク１１０から離れるに従って、第２ワーク１２０の実際の大きさから次第に小さくなっていく。補正部５３は、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に応じて、第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像が第２ワーク１２０の実際の大きさになるように補正する。
　これらの補正を行うことで、第１ワーク１１０の基準点１１２の位置および角度と、第２ワーク１２０の基準点１２２の位置および角度との算出精度を高めている。
　算出判定部５４は、画像センサ４０により撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出できるか否かを判定する。具体的には、算出判定部５４は、予め撮像した第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像と、撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像との間で、基準点１１２、１３２の形状の近似性あるいは基準点１１２、１３２の濃淡変化の急峻性などを比較する。そして、算出判定部５４は、このような比較の結果、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２が算出可能である場合は、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出できると判定し、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２が算出不可能である場合は、１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出できないと判定する。
　続いて、位置合わせ装置１を用いて、初期位置Ｐ１に位置している第２ワーク１２０を組付位置Ｐ２まで移動させつつ、第１ワーク１１０に対して位置合わせする位置合わせ工程について説明する。なお、以下に説明するこれらの動作は、制御装置５０が所定のプログラムを実行することで実施される。
　図５に示すように、制御装置５０は、移動装置２０を制御して保持装置１０を移動させ、初期位置Ｐ１に位置している第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に向かう移動を開始させる（ステップＳ１）。
　第２ワーク１２０が第１ワーク１１０に向かって移動を開始すると、位置判定部５１は、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に基づいて、第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達した否かを判定する（ステップＳ２）。第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達していないと判定された場合、第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達したと判定されるまで、ステップＳ２が繰り返される。
　第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達したと判定されると、制御装置５０は、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に移動させつつ、画像センサ４０により第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０を撮像する（ステップＳ３）。
　第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０が撮像されると、算出判定部５４が、画像センサ４０により撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像から、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２が算出できるか否かを判定する（ステップＳ４）。画像センサ４０により撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像から、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２が算出できないと判定された場合、ステップＳ３に戻り、画像センサ４０により次の第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０が撮像される。
　画像センサ４０により撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像から、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２が算出できると判定された場合、補正部５３が、撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の各々を補正する（ステップＳ５）。そして、制御装置５０が、補正された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像に基づいて、第１ワーク１１０の基準点１１２の位置、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度θをそれぞれ算出する（ステップＳ６）。
第１ワーク１１０の基準点１１２の位置、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度θが算出されると、移動制御部５２が、移動装置２０を制御して、算出された第１ワーク１１０の基準点１１２の位置、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な角度θに基づいて保持装置１０を移動させる。これにより、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２を第１ワーク１１０の基準点１１２に接近させる（ステップＳ７）。
　ステップＳ７終了後、位置判定部５１は、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に基づいて、第２ワーク１２０が終了位置Ｐ４に到達したか否かを判定する（ステップＳ８）。第２ワーク１２０が終了位置Ｐ４に到達していないと判定された場合、ステップＳ３に戻り、画像センサ４０により次の第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０が撮像される。
　第２ワーク１２０が終了位置Ｐ４に到達していると判定された場合、制御装置５０は、第１ワーク１１０の基準点１１２の位置および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置の差と、第１ワーク１１０の基準点の角度および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の角度の差とが、閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および角度の差が閾値以下であると判定されると、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に組み付ける組み付け工程に進んで（ステップＳ１０）、位置合わせ工程を終了する。一方、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および角度の差が閾値よりも大きいと判定されると、制御装置５０は、第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせが失敗したと判定して（ステップＳ１１）、位置合わせ工程を終了する。なお、閾値は、要求される第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の位置合わせ精度などに応じて設定される。
　また、図６に示すように、ステップＳ８の後に、第２ワーク１２０を停止させてもよい（ステップＳ１２）。この場合、ステップＳ９において、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および角度の差が閾値よりも大きいと判定されると、ステップＳ３に戻り、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および角度の差が閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ３～ステップＳ８、ステップＳ１２およびステップＳ９が順に繰り返される。
　なお、制御装置５０は、ステップＳ１２において、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２の位置および角度の差が閾値よりも大きいと判定された回数を計測するように構成してもよい。計測された判定回数が予め定められた回数を超えた場合、制御装置５０は、第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせが失敗したと判定して、位置合わせ工程を終了させてもよい。
　このように、位置合わせ装置１によれば、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像に基づいて第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出し、算出された第２ワーク１２０の位置に基づいて移動装置２０をフィードバック制御して、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対して位置合わせする。すなわち、制御装置５０は、現在位置から目標位置との間の位置偏差を最小化するフィードバック制御を繰り返すビジュアルフィードバック制御を行うように構成されている。このような構成により、第１ワーク１１０と第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０との間の相対的な位置合わせをより正確に行える位置合わせ装置１を実現できる。
　また、制御装置５０が、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に基づいて、第２ワーク１２０が初期位置Ｐ１から第１方向Ｚにおいて第１ワーク１１０に接近したときに、第２ワーク１２０が、初期位置Ｐ１よりも第１ワーク１１０の近くに配置され第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせを開始する開始位置Ｐ３に到達したか否かを判定すると共に、第２ワーク１２０が、開始位置Ｐ３よりも第１ワーク１１０の近くに配置され第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせを終了する終了位置Ｐ４に到達したか否かを判定する位置判定部５１と、位置判定部５１により第２ワーク１２０が開始位置Ｐ３に到達しかつ終了位置Ｐ４に到達していていないと判定されている間、移動装置２０を制御して保持装置１０を移動させて、第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２を第１ワーク１１０の基準点１１２に接近させる移動制御部５２とを有している。このような構成により、第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対してより正確に位置合わせ可能な位置合わせ装置１を容易に実現できる。
　なお、各ワーク１１０、１２０に複数の基準点１１２、１２２が設けられている場合、算出された第１ワーク１１０の複数の基準点１１２の位置および第２ワーク１２０の鏡像１３０の複数の基準点１３２の位置から、第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する傾きを算出することができる。
　また、制御装置５０が、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の各々を補正して作業面１００に対する投影写像１１３、１３３に変換する補正部５３を有する。この補正部５３により、撮像された第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０を補正しない場合と比較して、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置の算出精度を高めることができる。
　また、補正部５３は、エンコーダ２４により検出された第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する第１方向Ｚの位置に基づいて、第２ワーク１２０の鏡像１３０の大きさを補正する。このような構成により、撮像された第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の鏡像１３０を補正しない場合と比較して、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置の算出精度を高めることができる。
　また、位置判定部５１が、保持装置１０が第１ワーク１１０に接近して、画像センサ４０が第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１３０の基準点１３２を同時に撮像できなくなった場合に、第２ワーク１２０が終了位置Ｐ４に到達したと判定する。このような構成により、第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対してより正確に位置合わせ可能な位置合わせ装置１を容易に実現できる。
　また、制御装置５０が、画像センサ４０により撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出できるか否かを判定する算出判定部５４を有する。この算出判定部５４により、例えば、不鮮明な画像に基づく第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせを回避することができる。その結果、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に正確かつ効率よく位置合わせすることができる。
　なお、位置合わせ装置１は、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置を算出し、算出された第２ワーク１２０の位置に基づいて移動装置２０をフィードバック制御して、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対して位置合わせするように構成されていればよく、前記実施形態に限らない。例えば、補正部５３および算出判定部５４は、省略してもよい。
　ミラー部材３０は、作業面１００上に配置されている場合に限らず、例えば、第１方向Ｚにおいて作業面１００よりも第２ワーク１２０よりも離れた位置に配置してもよい。また、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に向かって移動させているときに、ミラー部材３０を第１方向Ｚに移動できるように構成してもよい。このように構成することで、第１ワーク１１０の基準点１１２および第２ワーク１２０の鏡像１４０の基準点１４２を同時に撮像できる範囲を広げることができる。
　以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
　本開示の第１態様の位置合わせ装置１は、
　作業面１００上に配置された第１ワーク１１０に対して、前記作業面１００に交差する第１方向Ｚにおいて前記第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を接近させつつ、前記第２ワーク１２０を前記第１ワーク１１０に対して位置合わせする位置合わせ装置１であって、
　前記第２ワーク１２０を保持可能な保持装置１０と、
　前記保持装置１０を前記第１ワーク１１０に向かって移動させる移動装置２０と、
　前記第１方向Ｚに交差する第２方向Ｘ、Ｙにおいて前記第１ワーク１１０に隣接して配置されて、前記第２ワーク１２０を映し出し可能なミラー部材３０と、
　前記第２ワーク１２０を保持した状態の前記保持装置１０を前記移動装置２０により前記第１ワーク１１０に向かって移動させるときに、前記第１ワーク１１０と前記ミラー部材３０に映し出された前記第２ワーク１２０の鏡像１３０とを同時に連続して撮像可能に配置された画像センサ４０と、
　前記画像センサ４０により撮像された前記第１ワーク１１０および前記第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて前記第１ワーク１１０に対する前記第２ワーク１２０の位置を算出し、算出された前記第２ワーク１２０の位置に基づいて前記移動装置２０をフィードバック制御して、前記第２ワーク１２０を前記第１ワーク１１０に対して位置合わせする制御装置５０と
を備える。
　第１態様の位置合わせ装置１によれば、画像センサ４０により撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像に基づいて第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の相対的な位置を算出し、算出された第２ワーク１２０の位置に基づいて移動装置２０をフィードバック制御して、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対して位置合わせする。このような構成により、第１ワーク１１０と、第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０との間の相対的な位置合わせをより正確に行える位置合わせ装置１を実現できる。
　本開示の第２態様の位置合わせ装置１は、
　第１ワーク１１０および第２ワーク１２０の各々は、
　相互に対向するように配置されて第１方向Ｚに交差する平面における第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対して位置合わせするときの位置合わせの基準となる少なくとも１つの基準点１１２、１２２をそれぞれ有し、
　前記制御装置５０により算出される前記第１ワーク１１０に対する前記第２ワーク１２０の位置は、前記第１ワーク１１０の前記基準点１１２に対する前記第２ワーク１２０の鏡像１３０の前記基準点１３２の位置であり、
　前記第２ワーク１２０の前記第１ワーク１１０に対する前記第１方向Ｚの位置を検出する位置検出センサ２４をさらに備え、
　前記制御装置は、
　前記位置検出センサ２４により検出された前記第２ワーク１２０の前記第１ワーク１１０に対する前記第１方向Ｚの位置に基づいて、前記第２ワーク１２０が初期位置Ｐ１から前記第１方向Ｚにおいて前記第１ワーク１１０に接近したときに、前記第２ワーク１２０が、前記初期位置Ｐ１よりも前記第１ワーク１１０の近くに配置され前記第２ワーク１２０の前記第１ワーク１１０に対する位置合わせを開始する開始位置Ｐ３に到達したか否かを判定すると共に、前記第２ワーク１２０が、前記開始位置Ｐ３よりも前記第１ワーク１１０の近くに配置され前記第２ワーク１２０の前記第１ワーク１１０に対する位置合わせを終了する終了位置Ｐ４に到達したか否かを判定する位置判定部５１と、
　前記位置判定部５１により前記第２ワーク１２０が前記開始位置Ｐ３に到達しかつ前記終了位置Ｐ４に到達していていないと判定されている間、前記移動装置２０を制御して前記保持装置１０を移動させて、前記第２ワーク１２０の鏡像１３０の前記基準点１３２を前記第１ワーク１１０の前記基準点１１２に接近させる移動制御部５２と
を有する。
　第２態様の位置合わせ装置１によれば、第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対してより正確に位置合わせ可能な位置合わせ装置１を容易に実現できる。
　本開示の第３態様の位置合わせ装置１は、
　前記制御装置５０は、
　前記画像センサ４０により撮像された前記第１ワーク１１０の画像および前記第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の各々を補正して任意の平面１００に対する投影写像１１３、１３３に変換する補正部５３を有する。
　第３態様の位置合わせ装置１によれば、撮像された第１ワーク１１０の画像および第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像を補正しない場合と比較して、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置の算出精度を高めることができる。
　本開示の第４態様の位置合わせ装置１は、
　前記補正部５３は、
　前記位置検出センサ２４により検出された前記第２ワーク１２０の前記第１ワーク１１０に対する前記第１方向Ｚの位置に基づいて、前記第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像の大きさを補正する。
　第４態様の位置合わせ装置によれば、撮像された第２ワーク１２０の鏡像１３０の画像を補正しない場合と比較して、第１ワーク１１０に対する第２ワーク１２０の位置の算出精度を高めることができる。
　本開示の第５態様の位置合わせ装置１は、
　前記位置判定部５１は、
　前記保持装置１０が前記第１ワーク１１０に接近して、前記画像センサ４０が前記第１ワーク１１０の前記基準点１１２および前記第２ワーク１２０の鏡像１３０の前記基準点１３２を同時に撮像できなくなった場合に、前記第２ワーク１２０が前記終了位置Ｐ４に到達したと判定する。
　第５態様の位置合わせ装置１によれば、第１ワーク１１０から離れて配置された第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に対してより正確に位置合わせ可能な位置合わせ装置１を容易に実現できる。
　本開示の第６態様の位置合わせ装置１は、
　前記制御装置５０は、
　前記画像センサ４０により撮像された前記第２ワーク１２０の鏡像１３０に基づいて、前記第１ワーク１１０に対する前記第２ワーク１２０の位置を算出できるか否かを判定する算出判定部５４を有する。
　第６態様の位置合わせ装置によれば、例えば、不鮮明な画像に基づく第２ワーク１２０の第１ワーク１１０に対する位置合わせを回避することができる。その結果、第２ワーク１２０を第１ワーク１１０に正確かつ効率よく位置合わせすることができる。
　なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　本開示の位置合わせ装置は、例えば、自動組付装置に適用できる。
１　位置合わせ装置
１０　保持装置
１１　接続部材
１２　保持部材
２０　移動装置
２１　接続部材
２２　レール部材
３０　ミラー部材
４０　画像センサ
４１　検出面
４２　画角
５０　制御装置
５１　位置判定部
５２　移動制御部
５３　補正部
５４　算出判定部
１００　作業面
１１０　第１ワーク
１１１　被接続部
１１２　基準点
１１３　投影写像
１２０　第２ワーク
１２１　接続部
１２２　基準点
１３０　鏡像
１３２　基準点
１３３　投影写像

Claims (6)

  1. 　作業面上に配置された第１ワークに対して、前記作業面に交差する第１方向において前記第１ワークから離れて配置された第２ワークを接近させつつ、前記第２ワークを前記第１ワークに対して位置合わせする位置合わせ装置であって、
    　前記第２ワークを保持可能な保持装置と、
    　前記保持装置を前記第１ワークに向かって移動させる移動装置と、
    　前記第１方向に交差する第２方向において前記第１ワークに隣接して配置されて、前記第２ワークを映し出し可能なミラー部材と、
    　前記第２ワークを保持した状態の前記保持装置を前記移動装置により前記第１ワークに向かって移動させるときに、前記第１ワークと前記ミラー部材に映し出された前記第２ワークの鏡像とを同時に連続して撮像可能に配置された画像センサと、
    　前記画像センサにより撮像された前記第１ワークおよび前記第２ワークの鏡像に基づいて前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置を算出し、算出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置に基づいて前記移動装置をフィードバック制御して、前記第２ワークを前記第１ワークに対して位置合わせする制御装置と
    を備える、位置合わせ装置。
  2. 　前記第１ワークおよび前記第２ワークの各々は、
    　相互に対向するように配置されて第１方向に交差する平面における前記第２ワークを前記第１ワークに対して位置合わせするときの位置合わせの基準となる少なくとも１つの基準点をそれぞれ有し、
    　前記制御装置により算出される前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置は、前記第１ワークの前記基準点に対する前記第２ワークの鏡像の前記基準点の位置であり、
    　前記第２ワークの前記第１ワークに対する前記第１方向の位置を検出する位置検出センサをさらに備え、
    　前記制御装置は、
    　前記位置検出センサにより検出された前記第２ワークの前記第１ワークに対する前記第１方向の位置に基づいて、前記第２ワークが初期位置から前記第１方向において前記第１ワークに接近したときに、前記第２ワークが、前記初期位置よりも前記第１ワークの近くに配置され前記第２ワークの前記第１ワークに対する位置合わせを開始する開始位置に到達したか否かを判定すると共に、前記第２ワークが、前記開始位置よりも前記第１ワークの近くに配置され前記第２ワークの前記第１ワークに対する位置合わせを終了する終了位置に到達したか否かを判定する位置判定部と、
    　前記位置判定部により前記第２ワークが前記開始位置に到達しかつ前記終了位置に到達していていないと判定されている間、前記移動装置を制御して前記保持装置を移動させて、前記第２ワークの鏡像の前記基準点を前記第１ワークの前記基準点に接近させる移動制御部と
    を有する、請求項１の位置合わせ装置。
  3. 　前記制御装置は、
    　前記画像センサにより撮像された前記第１ワークの画像および前記第２ワークの鏡像の画像の各々を補正して任意の平面に対する投影写像に変換する補正部を有する、請求項２の位置合わせ装置。
  4. 　前記補正部は、
    　前記位置検出センサにより検出された前記第２ワークの前記第１ワークに対する前記第１方向の位置に基づいて、前記第２ワークの鏡像の大きさを補正する、請求項３の位置合わせ装置。
  5. 　前記位置判定部は、
    　前記保持装置が前記第１ワークに接近して、前記画像センサが前記第１ワークの前記基準点および前記第２ワークの鏡像の前記基準点を同時に撮像できなくなった場合に、前記第２ワークが前記終了位置に到達したと判定する、請求項２から４のいずれか１つの位置合わせ装置。
  6. 　前記制御装置は、
    　前記画像センサにより撮像された前記第２ワークの鏡像に基づいて、前記第１ワークに対する前記第２ワークの位置を算出できるか否かを判定する算出判定部を有する、請求項１から５のいずれか１つの位置合わせ装置。
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