JP2008152355A

JP2008152355A - 位置補正装置、位置補正方法及びプログラム

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Publication number: JP2008152355A
Application number: JP2006337193A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Takekuma; 秀史竹熊; Hidenari Kamaike; 英有蒲池; Shin Yoshida; 慎吉田; Kiyonobu Hara; 清信原; Masaru Maruo; 勝丸尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: JP4583361B2

Abstract

【課題】対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、作業を行う位置の補正にかかる時間を低減する。
【解決手段】基準データを読み込むＳ７０１。車体までの実距離を計測しＳ７０２、基準距離と実距離の差分量に基づいて全ねじ穴の位置座標を補正するＳ７０３。作業経路を算出しＳ７０４、締付したねじ数が全ねじ数に達するまで以下のステップを繰り返すＳ７０５。作業位置に移動するＳ７０６と、ＣＣＤカメラが取得した画像からねじ穴の中心座標を計測するＳ７０７。ねじ穴の中心座標が画像の中心座標になるようにさらに作業位置を移動しＳ７０８、ねじを保持する締付ソケットに切り換えるＳ７０９。締付ソケットを押し出してＳ７１０、ねじを締め付けるＳ７１１。作業したねじ数が全ねじ数に達するとＳ７０５、ループを抜けて作業を終了するＳ７１２。
【選択図】図９

Description

本発明は、位置補正装置、位置補正方法及びプログラムに関する。

従来、溶接ロボットなどの作業手段により作業が施される対象物（ワーク）は所定の位置に位置決めされる。しかし、作業手段の設置位置のずれや作業手段のアームの撓みによるずれ、また作業手段がワークに直接接触することによるワークのずれなどによって、ワークと作業手段の相関位置がずれてしまうことがある。

これらの位置ずれを補正する技術としては、例えば、特許文献１が開示されている。この技術は、まず、一対のスポット溶接ガン装着部位の両方にＣＣＤ（電荷結合素子）カメラを装着すると共に、ワークの打点位置の表裏に互いに同サイズのマークを設ける。各打点位置について、両方のＣＣＤカメラがとらえたマークの像の径が同径となるようにＣＣＤカメラをＺ方向（打点位置におけるワーク面と直交する方向）に移動させ、その移動量分（△Ｚ）だけ補正する技術である。
特許第３１９１５６３号

しかしながら、特許文献１によれば、予めワーク側にマークを備える必要があり、またワークの複数ヵ所に作業を行う場合には１ヵ所ごと作業位置の補正を行う必要があるため、サイクルタイムを阻害する。

そこで、本発明は、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、作業を行う位置の補正にかかる時間を低減する技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として載せる台と、前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第２軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする位置補正装置である。

請求項１に記載の発明によれば、対象物が所定の位置を基準として位置ずれしていることを利用している。すなわち、距離計測手段から対象物までの一点の距離を計測し、その計測値に基づいてその観測点の本来の位置からの移動量（差分量）を算出し、この移動量と所定の位置から距離計測手段までの第２軸方向の距離とに基づいて作業手段の作業位置を補正する制御を行っている。このため、距離を計測する位置が一点であっても、対象物における複数の作業位置を補正することができる。つまり、作業位置が複数あっても演算量を増大させずに位置補正の制御を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記差分量を高さとし、前記第２軸方向の距離を底辺とした直角三角形を設定し、前記直角三角形と前記直角三角形の相似三角形との辺の比に基づいて前記補正が行われることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、所定の位置を基準とした位置ずれの状態を、直角三角形で近似される幾何学的な関係に置き換えて、求める補正値を得ている。すなわち、差分量と、予め分かっている値（第２軸方向における距離計測手段と所定の位置との間の距離）とを、直角三角形で近似される幾何学的な関係に当てはめ、それに基づいて、作業を行う際に必要な補正量を得ている。このため、簡単な演算で正確な処理を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記距離計測手段は、対象物に光を照射して反射光を検出するまでの時間に基づいて距離を計測する距離計測手段であり、反射光を検出し得る計測位置に１つ備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれか１項に記載の発明において、前記作業手段は、複数の部材を保持し、部材を取り付ける部材取り付け手段であり、部材の取り付け位置に移動可能な移動手段と、前記部材の取り付け位置を光学的に検出する光学検出手段と、部材を保持する部材保持手段と、前記光学検出手段と前記部材保持手段を切換可能な切換手段と、前記光学検出手段の光軸と略一致する軸方向に部材を押し出す部材押し出し手段と、を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記作業手段は、複数のねじを保持し、ねじを締め付けるねじ締め付け手段であり、前記部材押し出し手段は、ねじを回転させる回転駆動手段を備え、ねじを前記軸方向に押し出すと共に前記軸周りに回転させることで、ねじの締め付けを行うことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として台上に載せた状態において、前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を距離計測手段により計測する距離計測手順と、前記距離計測手順において計測した距離と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離との差分量を求め、この差分量と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離とに基づいて、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段の作業を行う位置を算出する算出手順と、前記算出手順に基づいて前記作業手段が作業を行う位置を制御する制御手順と、を踏むことを特徴とする位置補正方法である。

請求項７に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として載せる台と、前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、を備える位置補正装置に、前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第２軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。

請求項１に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、１ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、作業を行う位置の補正計算を形式化するため、補正にかかる時間をさらに低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、距離計測手段が反射光を検出し得る面を作業を行う位置ごとに備える必要がないため、簡易な構成にすることができる。また、距離計測手段を複数備える必要もないため、安価で簡易な構成にすることができる。また、作業手段に距離計測手段を備える必要もないため、作業手段を軽量化し、安価で簡易な構成とすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に部材を取り付ける場合において、作業手段は複数の部材を保持しているため、作業経路及び作業時間を短縮することができる。また、光学検出手段により部材の取り付け位置を検出できるため、取り付け精度が向上し、対象物の品質を良くすることができる。また、光学検出手段の光軸と部材押し出し手段が部材を押し出す軸が略一致しているため、部材の取り付け位置の補正計算を簡略化することができる。

請求項５に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所にねじを締め付ける場合において、作業手段は複数のねじを保持しているため、作業経路及び作業時間を短縮することができる。

請求項６に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、１ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。

請求項７に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、１ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。

この実施形態では、自動車の車体（対象物の一例）にサイドエアバッグ（部材の一例）を取り付ける工程において、ねじの締め付け作業を行う例を示す。

（実施形態の構成）
以下では位置補正装置の構成例について図１から図６を用いて説明する。図１は、ねじの締め付け作業を行う作業ステーションＳと、車体Ｂと、車体Ｂをこの作業ステーションまで搬送してくる搬送ハンガ１０の分解図である。この作業ステーションＳは、着座搬送路Ｄ２と、この着座搬送路Ｄ２を前後に移動可能な作業装置Ｗ（位置補正装置の一例）とを備えている。

着座搬送路Ｄ２には、後述するピニオンギアに噛み合う歯を有するラック２１と、このラック２１の両側にレール２９が敷設されている。作業装置Ｗは、ラック２１をピニオンギアによって前後に移動可能な車体搬送台車２０と、その車体搬送台車２０に連結し、レール２９上をスライドガイド３１により前後に移動可能な締付治具搬送台車３０とを備えている。

車体搬送台車２０は、その上部に油圧式の昇降装置２３を備えている。昇降装置２３は、その上部に水平に設けられた昇降ステージ２２（台の一例）を備えている。この昇降ステージ２２の平面内には、直行するＸＹ軸（平面内で直交する第１軸及び第２軸の一例）が設定される。また、車体搬送台車２０の所定の位置には、車体の基準位置となる嵌合穴２４（所定の位置の一例）と、この嵌合穴２４を支持して上下に駆動するシリンダ２５と、ラック２１に係合してピニオンギアを回転させるモータ２７と、を備えている。

一方、作業ステーションＳの上方には、車体吊り下げ搬送路Ｄ１と、搬送ハンガ１０が備えられている。車体吊り下げ搬送路Ｄ１には、チェーン１１が敷設されている。このチェーン１１上を搬送ハンガ１０が前後に移動可能となっている。搬送ハンガ１０は、その上部の搬送方向の前後に一対のトロリー１５と、搬送方向の左右に一対のハンガアーム１４とを備えている。搬送ハンガ１０は、このトロリー１５によってチェーン１１に牽引されながら移動する。

ハンガアーム１４は、車体Ｂの前輪後部下面と後輪前部下面の対応する位置に設けられた着座板１２と、前方の着座板１２の先端に設けられた上下一対の嵌合ピン１３とを備えている。この嵌合ピン１３の上部ピンは、車体Ｂの前部座席足下の下面に左右２ヵ所設けられた穴Ｈに嵌り込む。穴Ｈが、車体Ｂの前部にしか設けられていないのは、形状が異なる車体にも対応するためである。車体Ｂは、この嵌合ピン１３の上部ピンが穴Ｈに嵌合した状態で、搬送ハンガ１０によって抱え込まれ、作業ステーションＳまで搬送されてくる。搬送ハンガ１０は、作業ステーションＳの所定の位置に到達すると、車体Ｂを抱え込んだまま作業装置Ｗと連結する。

以下では、この連結の動作について図２、３を用いて説明する。図２は、車体Ｂと搬送ハンガ１０と作業装置Ｗの側面図である。また、図３は、車体Ｂと搬送ハンガ１０と作業装置Ｗの正面図である。車体Ｂを抱え込んだ搬送ハンガ１０が、図２のＡ地点に到達すると、図３に示す車体搬送台車２０の所定の位置に備えられた嵌合穴２４が、シリンダ２５の作用によって上方に移動する。そして、搬送ハンガ１０に備えられた嵌合ピン１３の下部ピンが、嵌合穴２４に嵌ることで連結する。しかしながら、嵌合ピン１３の上部ピンのピン径と穴Ｈの穴径の微少な誤差や、嵌合ピン１３の下部ピンのピン径と嵌合穴２４の穴径の微少な誤差によって、車体Ｂの後部が左右に振れ、位置ずれを起こしてしまう。この時、車体Ｂ後部の位置ずれ量は最大５ｍｍ程度である。

さらに搬送ハンガ１０は、シリンダ２５の作用によって上昇し、車体吊り下げ搬送路Ｄ１に敷設されたチェーン１１の係合から離脱する。一方、昇降装置２３は、車体Ｂを搬送ハンガ１０に載置した高さＴから所定の高さＴ’まで上昇させる。以上により、ねじの締め付け作業を行う締付治具と車体Ｂとの相関位置が位置決めされる。以後、後述する締付治具が、ねじの締め付け作業をしている間、搬送ハンガ１０は、車体搬送台車２０の自走に従動してＡ’地点まで移動する。車体搬送台車２０は、その下面にモータ２７に接続されたピニオンギア２６と、車体搬送台車２０を支えて前後に回転するローラ２８とを備えている。このピニオンギア２６は、着座搬送路Ｄ２に敷設されたラック２１に係合している。車体搬送台車２０は、これにより地点Ａ−Ａ’間を正確に移動することができる。車体搬送台車２０が、Ａ’地点まで到達すると、搬送ハンガ１０と作業装置Ｗの連結が解除される。連結が解除された作業装置Ｗは、Ａ地点まで戻って次の車体が来るまで待機する。

以下、作業装置Ｗの詳細について図１、４、５、６を用いて説明する。図１において、締付治具搬送台車３０は、その上部に車体Ｂまでの距離を計測するレーザー測距儀５０（距離計測手段の一例）を１台と、ねじの締め付け作業を行う締付治具３２ａ、３２ｂ（作業手段、部材取り付け手段、ねじ締め付け手段の一例）を２台と、それらの制御を行う制御装置４０（制御手段の一例）を１台備えている。

レーザー測距儀５０は、車体Ｂにパルス光を照射して反射光を検出するまでの時間に基づき、距離を計測する。従って、計測される車体は、反射光を検出し得る平面を備えていることが好ましい。そこで、計測位置は、位置ずれ量も最大となる後輪後部近辺（反射光を検出し得る計測位置の一例）とする。また、距離の計測方向は、図１に示すＹ軸方向とする（第１軸方向の距離を計測する一例）。

２台の締付治具３２ａ、３２ｂは、車体Ｂの両側に一対配置されている（手前側のみ図示）。両側の締付治具は、同期して作業を行う。締付治具３２ａは、前部座席上側部に取り付けられるサイドエアバッグのねじの締め付けを担当する。一方、締付治具３２ｂは、後部座席上側部に取り付けられるサイドエアバッグのねじの締め付けを担当する。締付治具３２ａ、３２ｂは、複数のねじを保持し、制御手段４０によって算出された作業経路に従って、ひとつのねじ穴の位置（作業を行う位置、部材取り付け位置の一例）に移動して、ねじを締め付け、次のねじ穴に移動する動作を繰り返す。

この締付治具３２ａの先端部の詳細について図４、５を用いて説明する（締付治具３２ｂは同様であるので省略する）。締付治具３２ａは、ねじ穴の位置まで移動するための多関節アーム（移動手段の一例）３０６と、多関節アーム３０６に接続されたブランケット３０１と、ねじ穴の位置を検出するＣＣＤカメラ６０ａ（光学検出手段の一例）と、ねじを保持する締付ソケット３４ａ（部材保持手段の一例）と、ＣＣＤカメラ６０ａと締付ソケット３４ａを回転して切換可能なソケットフォルダ２２０（切換手段の一例）と、ＣＣＤカメラ６０ａの光軸と略一致する軸方向にねじを押し出す締付ナットランナー４００（押し出し手段の一例）と、を備えている。

多関節アーム３０６は、各関節部にサーボモータを備えている。一方、ねじ穴の位置はＸＹＺ座標によって指定される。指定された複数のねじ穴の位置から作業経路が算出される。この作業経路に従って、多関節アーム３０６に備えられた各サーボモータを駆動させる。

多関節アーム３０６に接続されたブランケット３０１は、締付ナットランナー４００の左右に一対備えられており、締付けツールを支持する。ブランケット３０１に接続されたソケットフォルダ２２０は、回転駆動可能な円形状である。このソケットフォルダ２２０は、その円周上にＣＣＤカメラ６０ａと複数の締付ソケット３４ａを等間隔に配備している。また、ソケットフォルダ２２０は、その内部に回転駆動源であるソケット切換サーボモータ３６を備えている。ソケットフォルダ２２０が、ＣＣＤカメラ６０ａから締付ソケット３４ａに切り換えたとき、締付ナットランナー４００が締付ソケット３４ａを押し出す軸Ｓは、ＣＣＤカメラ６０ａの光軸Ｏと略一致する（図５参照）。

ＣＣＤカメラ６０ａは、約５０万画素以上の赤外線モノクロＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラ６０ａは、そのレンズ周囲に赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）のリング照明を備えている。従って、ＣＣＤカメラ６０ａは、暗闇や反射光が散乱しやすい金属面でも良好な画質を得ることができる。また、ＣＣＤカメラ６０ａは、通信インターフェイスとしてＬＶＤＳ（低電圧作動伝送）を利用した最大１．６ギガビット／秒で転送可能なカメラリンクを備えている。

締付ソケット３４ａは、その先端部にねじＮを挿入するソケット２３１と、ソケットビット部２３２と、フローティング機構２３３と、ソケットフィード機構２３４と、ソケットリターン機構２３５と、ジョイント部２３６と、回転軸２３７を備えている。ソケットビット部２３２は、磁性体であり、供給機構からねじを円滑に補給しやすい構成となっている。また、ソケットビット部２３２は、着脱可能であり、径の異なるソケットに交換することが可能である。フローティング機構２３３は、スプリング２３３ａを備えており、ソケット２３１を前方に押し付けるとともに、締付ナットランナー４００に押されることによるねじＮへの過負荷を吸収する。ソケットフィード機構２３４は、ボールスプライン２３４ａを備えており、回転軸２３７を直線運動させるとともに回転力を伝達させる。これにより、回転軸２３７が前後に移動して回転し、回転軸２３７を介してソケット２３１を前後に移動させて回転させる。ソケットリターン機構２３５は、スプリング２３５ａを備えており、ねじＮを締め付けた後、締付ナットランナー４００が後退（図５右方向）すると、それに伴ってソケット２３１を後退させる。ジョイント部２３６は、締付ソケット３４ａの後方（図５右方向）に配置されており、締付ナットランナー４００の回転部４１０と結合し、回転部４１０の回転力を回転軸２３７に伝達する。

締付ナットランナー４００は、締付ソケット３４ａを押し出す（図５左方向）駆動機構としてガス圧式のフィードシリンダー３８と、フィードシリンダー３８内を前後に摺動するピストンロッド３１１と、ピストンロッド３１１をガイドするスライドガイド３１３と、スライドガイド３１３内を前後に摺動するスライド支柱３１２と、をその左右一対に備えている。フィードシリンダー３８とスライドガイド３１３の側部は、ブランケット３０１に固定されている。また、ねじＮを回転させる駆動機構として締付ナットランナーサーボモータ３７（回転駆動手段の一例）と、締付ナットランナーサーボモータ３７に接続された回転軸４１１と、回転軸４１１に接続された回転部４１０を備えている。締付ナットランナー４００は、これらの駆動機構により、ねじＮを所定の軸方向に押し出すと共に所定の軸周りに回転させる。

図６（Ａ）は、制御装置４０の概略ブロック図である。制御装置４０は、作業装置Ｗの全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）４２と、制御に必要なデータとプログラムを記憶するＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）４３（記憶手段の一例）と、ＲＯＭ４３からデータとプログラムを展開してＣＰＵ４２の作業領域として使用するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）４４と、表示／入力手段であるユーザインターフェース４１と、レーザー測距儀と通信するＲＳ−２３２Ｃ（ＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＳｔａｎｄａｒｄ２３２ｖｅｒｓｉｏｎＣ）４８と、ＣＣＤカメラから画像を入力する画像キャプチャ回路４７と、締付治具と通信するイーサネット（登録商標）４６と、入出力インターフェースであるＩ／Ｏ（入出力）４５とを備えている。

ＲＯＭ４３は、レーザー測距儀５０から車体Ｂまでの基準となる距離（基準距離の一例。以下、「基準距離」とする）と、嵌合穴２４からレーザー測距儀５０までのＸ軸方向の距離（第２軸方向の距離の一例。以下、「Ｘ軸方向の距離」とする）と、ねじ穴の位置座標と、を記憶している（以下、これらを「基準データ」とする）。

ユーザインターフェース４１は、タッチパネルモニタ、キーボード、マウス等を接続するシリアル通信インターフェイスである。ＲＳ−２３２Ｃ４８も同様にシリアル通信インターフェイスである。ＲＳ−２３２Ｃ４８は、レーザー測距儀５０に距離計測命令を出力し、計測した距離を入力する。

画像キャプチャ回路４７は、通信インターフェイスとしてカメラリンクを備えている。画像キャプチャ回路４７は、このカメラリンクを介してＣＣＤカメラ６０ａ、６０ｂから画像を入力し、フレームバッファに記憶する。

イーサネット（登録商標）４６は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（搬送波感知多重アクセス／衝突検出方式）通信制御回路であり、ＬＡＮ（構内通信網）に接続されている。一方、締付治具３２ａ、３２ｂもＬＡＮに接続されている。イーサネット（登録商標）４６は、締付治具３２ａ、３２ｂと制御データの通信を行う。制御データは、例えば、サーボモータ識別子、パルス発生周波数、サーボモータ動作／停止フラグなどである。

図６（Ｂ）は、締付治具３２ａの概略ブロック図である（締付治具３２ｂの回路も同様である）。締付治具３２ａは、多関節アーム３０６（図４参照）の各関節をＸＹＺ軸方向および各軸回りに駆動させる複数のサーボモータ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、・・・と、ソケットフォルダ２２０（図４参照）を回転駆動させるソケット切換サーボモータ３６と、ねじを締め付ける締付ソケット３４ａ（図４、５参照）を回転駆動させる締付ナットランナーサーボモータ３７と、締付ソケット３４ａを押し出すガス圧式のフィードシリンダー３８と、これらを駆動制御する駆動回路３９と、ＣＳＭＡ／ＣＤ通信制御回路であるイーサネット（登録商標）３３と、ねじ穴の位置を検出するＣＣＤカメラ６０ａと、を備えている。

駆動回路３９は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」とする）、クロック発振器、レギュレータ、スイッチ、コンデンサ等から構成される。駆動回路３９は、イーサネット（登録商標）３３で受信した制御データを入力し、指定されたサーボモータに指定されたパルス発生周波数の駆動電流を出力する。

（実施形態の動作）
以下ではこの構成における動作例について図７から図９を用いて説明する。

図９は、締付治具３２ａ、３２ｂを制御するプログラムのフローチャートである。作業を開始すると（ステップＳ７００）、ＲＯＭ４３から基準データを読み込む（ステップＳ７０１）。車体までの実距離を計測し（ステップＳ７０２）、基準距離と実距離の差分量に基づいて全ねじ穴の位置座標を補正する（ステップＳ７０３）。作業経路を算出し（ステップＳ７０４）、締付したねじ数が全ねじ数に達するまで以下のステップを繰り返す（ステップＳ７０５）。作業位置に移動する（ステップＳ７０６）と、ＣＣＤカメラが取得した画像からねじ穴の中心座標を計測する（ステップＳ７０７）。ねじ穴の中心座標が画像の中心座標になるようにさらに作業位置を移動し（ステップＳ７０８）、ねじを保持する締付ソケットに切り換える（ステップＳ７０９）。締付ソケットを押し出して（ステップＳ７１０）、ねじを締め付ける（ステップＳ７１１）。締付したねじ数が全ねじ数に達すると（ステップＳ７０５）、ループを抜けて作業を終了する（ステップＳ７１２）。このフローチャートを実行するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することも可能である。

図８（Ａ）は、図９のステップＳ７０３において、ねじ穴の位置座標を補正する方法を示す図である。図中の点線で示される車体は実際の車***置であり、実線で示される車体は基準となる車***置である。図に示すように、嵌合穴２４のＸ座標を０としたＸＹ軸を設定する。

基準距離と実距離の差分量ａ_０は、ａ_０＝Ｌ_１−Ｌ_０となる。また、Ｘ軸方向の距離は、ｂ_０である。ここで、差分量ａ_０の辺を高さとし、Ｘ軸方向の距離ｂ_０の辺を底辺とした直角三角形を設定する。この直角三角形とその相似三角形との辺の比に基づいて、全ねじ穴の位置のＹ座標を補正する。例えば、ねじ穴が４つあり、それぞれのＸ座標がｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｂ_４とすると、Ｙ座標の補正量は、それぞれａ_１＝ａ_０×ｂ_１／ｂ_０、ａ_２＝ａ_０×ｂ_２／ｂ_０、ａ_３＝ａ_０×ｂ_３／ｂ_０、ａ_４＝ａ_０×ｂ_４／ｂ_０となる。

図７は、図９のステップＳ７０７において、ＣＣＤカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。図９のプログラムは、ＣＣＤカメラが取得した画像Ｇに対して、レンズ歪みを補正する。次に画像Ｇを２値化、ラベリングして、ラベリングした物体の扁平率（長軸−短軸／長軸）を算出する。次に扁平率が０となるような物体（ねじ穴Ｃとなる）を探索する。ねじ穴を検出した後、ねじ穴Ｃの中心座標を計測する。そして、ステップＳ７０８において、ねじ穴Ｃの中心座標が画像Ｇの中心座標Ｏとなるように作業位置を移動する。

（実施形態の比較例）
以下に、本発明を適用しない比較例について図１０、１１を用いて説明する。比較例は、レーザー測距儀を締付治具の先端部に構成した例である。

この例では、記憶手段であるＲＯＭは、レーザー測距儀から車体までの基準となる距離（以下、「比較例における基準距離」とする）と、ねじ穴の位置座標と、を記憶している（以下、「比較例における基準データ」とする）。その他の構成は、実施形態と同様である。

図１１は、比較例において締付治具を制御するプログラムのフローチャートである。作業が開始されると（ステップＳ９００）、比較例における基準データを読み込む（ステップＳ９０１）。作業経路を算出し（ステップＳ９０２）、締付したねじ数が全ねじ数に達するまで以下のステップを繰り返す（ステップＳ９０３）。作業位置に移動する（ステップＳ９０４）と、車体までの実距離を計測し（ステップＳ９０５）、比較例における基準距離と実距離の差分量に基づいてＣＣＤカメラの位置を補正する（ステップＳ９０６）。ＣＣＤカメラで取得した画像からねじ穴の中心座標を計測する（ステップＳ９０７）。ねじ穴の中心座標が画像の中心座標になるようにさらに作業位置を移動し（ステップＳ９０８）、ねじを保持する締付ソケットに切り換える（ステップＳ９０９）。締付ソケットを押し出して（ステップＳ９１０）、ねじを締め付ける（ステップＳ９１１）。締付したねじ数が全ねじ数に達すると（ステップＳ９０３）、ループを抜けて作業を終了する（ステップＳ９１２）。

図１０は、図１１のステップＳ９０５からステップＳ９０７において、ＣＣＤカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。締付治具８０が作業位置まで移動すると、レーザー測距儀８０ｂは車体までの実距離を計測する。図１１のプログラムは、比較例における基準距離と実距離の差分量に基づいてＣＣＤカメラ８０ａと車体の距離を補正する。その後、ねじ穴Ｃの中心座標が画像Ｇの中心座標Ｏとなるように作業位置を移動する。そして、ねじを締め付け、締め付けが完了すると、次のねじ穴に移動する。

実施形態（図９）と比較例（図１１）のフローチャートを比較すると、比較例は車体距離計測（ステップＳ９０５）とカメラ位置補正（ステップＳ９０６）のステップを全ねじ数分行うため、サイクルタイムを阻害する。また、比較例はすべての作業位置に反射光を検出し得る面を備える必要がある。また、すべての締付治具にレーザー測距儀を備える必要があるため、締付治具の構成が複雑になり、重量も増え、費用も増えることとなる。しかし、実施形態はこのような課題をも解決している。

（その他の実施形態）
以下では、前述の実施形態の変形例について述べる。

対象物は、実施形態に示す車体Ｂに限らず、静止体であれば構わない。例えば、２輪車、発電機、耕うん機、除雪機、船舶、航空機、電車、ロボットなどでもよい。

また、台は、実施形態に示す昇降ステージ２２に限らず、対象物を載せることができる平面な台であれば構わない。

また、距離計測手段は、実施形態に示すレーザー測距儀５０に限らず、例えば、三角測量の原理を利用したステレオカメラを用いてもよいし、ＧＰＳ（全地球測位システム）などを用いてもよい。

また、作業手段は、実施形態に示す締付治具３２ａ、３２ｂに限らず、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段であれば構わない。例えば、ねじ穴を開けるロボット、溶接ロボット、破砕ロボットなどでもよい。

また、作業手段は、部材を取り付ける部材取り付け手段でもよい。例えば、フロントガラスを取り付けるロボットやタイヤを取り付けるロボットでもよい。

また、ねじは、例えば、ボルト、ナット、リベット、ピンでもよい。

また、記憶手段は、実施形態に示すＲＯＭ４３に限らず、情報を記憶できる記憶手段であれば構わない。例えば、レジスタ、キャッシュメモリ、ＲＡＭのような半導体記憶装置やハードディスク、磁気テープのような磁気記憶装置、フロッピー（登録商標）ディスクやＭＯ、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ、フラッシュメモリのようなリムーバブルディスクでもよい。

また、制御手段は、実施形態に示す制御装置４０の構成に限らない。例えば、締付治具３２ａ、３２ｂ内に制御装置を備えて、位置補正データだけを各制御装置に渡すように構成してもよい。また、実施形態のように作業を行う位置を補正するのではなく、対象物の位置を補正してもよい。

また、作業手段が作業を行う位置の補正方法は、実施形態に示す図８（Ａ）に限らない。図８（Ｂ）は、別の補正方法を示す図である。車体Ｂの後部は、嵌合穴２４を中心とした円周上に位置ずれしていると近似できる。従って、嵌合穴２４を中心とした円における三角関数から補正量を算出してもよい。具体的には、辺の長さがａ_０、ｂ_０の挟む角が直角である直角三角形を設定する。そして、長さがａ_０の辺の対向角をθとすると、θ＝ａｔａｎ（ａ_０／ｂ_０）であるので、４つのねじ穴の中心座標はそれぞれ、（ｂ_１ｃｏｓθ，ｂ_１ｓｉｎθ）、（ｂ_２ｃｏｓθ，ｂ_２ｓｉｎθ）、（ｂ_３ｃｏｓθ，ｂ_３ｓｉｎθ）、（ｂ_４ｃｏｓθ，ｂ_４ｓｉｎθ）に補正することができる。この補正方法により補正精度を向上することができる。

また、切換手段は、図５に示すソケットフォルダ２２０のような回転式に限らず、例えば、ねじを鉛直方向に複数保持するカートリッジを備え、スプリングによって切り換えてもよい。

本発明は、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段を備えた位置補正装置及びそれらを制御するプログラムに利用することができる。

ねじの締め付け作業を行う作業ステーションＳと、車体Ｂと、車体Ｂをこの作業ステーションまで搬送してくる搬送ハンガ１０の分解図である。車体Ｂと搬送ハンガ１０と作業装置Ｗの側面図である。車体Ｂと搬送ハンガ１０と作業装置Ｗの正面図である。締付治具の先端部の斜視図である。締付治具の先端部の断面図である。（Ａ）は制御装置の概略ブロック図、（Ｂ）は締付治具の概略ブロック図である。ＣＣＤカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。（Ａ）はねじ穴の位置を補正する方法を示す図、（Ｂ）はその他の補正方法を示す図である。締付治具を制御するプログラムのフローチャートである。比較例におけるＣＣＤカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。比較例における締付治具を制御するプログラムのフローチャートである。

符号の説明

Ｗ…作業装置、２２…昇降ステージ、５０…レーザー測距儀、３２ａ、３２ｂ…締付治具、４３…ＲＯＭ、４０…制御装置。

Claims

対象物を所定の位置を基準として載せる台と、
前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、
前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、
前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、
前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第２軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする位置補正装置。
前記差分量を高さとし、前記第２軸方向の距離を底辺とした直角三角形を設定し、
前記直角三角形と前記直角三角形の相似三角形との辺の比に基づいて前記補正が行われることを特徴とする請求項１に記載の位置補正装置。
前記距離計測手段は、対象物に光を照射して反射光を検出するまでの時間に基づいて距離を計測する距離計測手段であり、反射光を検出し得る計測位置に１つ備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置補正装置。
前記作業手段は、複数の部材を保持し、部材を取り付ける部材取り付け手段であり、
部材の取り付け位置に移動可能な移動手段と、前記部材の取り付け位置を光学的に検出する光学検出手段と、部材を保持する部材保持手段と、前記光学検出手段と前記部材保持手段を切換可能な切換手段と、前記光学検出手段の光軸と略一致する軸方向に部材を押し出す部材押し出し手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の位置補正装置。
前記作業手段は、複数のねじを保持し、ねじを締め付けるねじ締め付け手段であり、
前記部材押し出し手段は、ねじを回転させる回転駆動手段を備え、ねじを前記軸方向に押し出すと共に前記軸周りに回転させることで、ねじの締め付けを行うことを特徴とする請求項４に記載の位置補正装置。
対象物を所定の位置を基準として台上に載せた状態において、前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を距離計測手段により計測する距離計測手順と、
前記距離計測手順において計測した距離と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離との差分量を求め、この差分量と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離とに基づいて、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段の作業を行う位置を算出する算出手順と、
前記算出手順に基づいて前記作業手段が作業を行う位置を制御する制御手順と、
を踏むことを特徴とする位置補正方法。
対象物を所定の位置を基準として載せる台と、
前記台上の平面内で直交する第１軸及び第２軸を設定し、前記第１軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、
前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、
前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第２軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、を備える位置補正装置に、
前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第２軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段として機能させるためのプログラム。