JP2021130067A

JP2021130067A - ノズル位置ずれ表示装置

Info

Publication number: JP2021130067A
Application number: JP2020025131A
Authority: JP
Inventors: 義倫岩松; Yoshitomo Iwamatsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-09-09

Abstract

【課題】ノズル部と金型との位置のずれ、及び傾きのずれを、簡易な方法で検出すること。【解決手段】ノズル位置ずれ表示装置１は、型２に対して材料を噴霧するノズルを有するノズル部１１と、型又はノズル部１１のいずれか一方に配置されるとともに、他方に向けて投影を行うプロジェクタ１２と、を備え、プロジェクタ１２により投影される像は、投影先に投影された像の表示状態から、型２に対するノズル部１１の位置のズレ量を検出可能である像である。【選択図】図１

Description

本発明は、ノズル位置ずれ表示装置に関する。

ダイキャスト工法では、金型に離型剤を塗布する工程がある。例えば、この離型剤の塗布はロボットを用いて行うものであり、金型に対してロボットに設けられているノズルの位置を調整し、ノズルからの離型剤の噴霧により行う。

従来、このような分野の技術として、特開２０１５−５１４５５８号公報がある。この公報には、離型材を噴霧するためのノズルを、レーザポインタを用いて自動調整することが記載されている。

特開２０１５−５１４５５８号公報

しかしながら、前述した従来のレーザポインタを用いたノズルの位置調整方法では、ノズルと金型との距離が正しいかが不明であるとともに、ノズルの向きが正しく調整され、噴霧を行う角度が正しく行われる状態であるかが不明である。これは、レーザポインタを用いた方法では３次元的に位置の確認を行うことができず、金型に対するノズルの角度や距離が異なっていても、レーザポインタで示した点の位置が合ってしまう場合があるためである。さらに、３点のレーザポインタの点を合わせる合わせ方は３次元的には無数にある。

さらに、ノズルと金型との距離及び角度が正しいか否かを一点ずつ確認するためには時間を要するという問題がある。これは、ノズルからの噴霧を狙う点を金型側で確認して、実際にレーザポインタでその点に当たっているかを確認する作業が考えられるが、金型側の点の確認と、レーザポインタの確認の両方に時間を要する。

本発明は、ノズル部と金型との位置のずれ、及び傾きのずれを、簡易な方法で表示するノズル位置ずれ表示装置を提供するものである。

本発明にかかるノズル位置ずれ表示装置は、型に対して材料を噴霧するノズルを有するノズル部と、前記型又は前記ノズル部のいずれか一方に配置されるとともに、他方に向けて投影を行うプロジェクタと、を備え、前記プロジェクタにより投影される像は、投影先に投影された前記像の表示状態から、前記型に対する前記ノズル部の位置のズレ量を検出可能である像である。
これにより、型またはノズル部のいずれか一方に設けられたプロジェクタから、他方に向けて投影することでノズル部の状態を検出することができる。

これにより、ノズル部と金型との位置のずれ、及び傾きのずれを、簡易な方法で表示するノズル位置ずれ表示装置を提供することができる。

実施の形態１にかかるノズル位置調整装置の概略を示した図である。実施の形態１にかかるノズル部に向けて投影した像とノズル部の位置がほぼ一致した状態を示した図である。実施の形態１にかかるノズル部に向けて投影した像とノズル部の位置が一致していない状態を示した図である。実施の形態１にかかる位置を調整する手順の一例を示した図である。実施の形態２にかかるノズル位置調整装置の概略を示した図である。実施の形態２にかかる位置を調整する手順の一例を示した図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ノズル位置ずれ表示装置１は、型２に対して材料を噴霧するための複数のノズルを有するノズル部１１と、ノズル部１１に対して像の投影を行うプロジェクタ１２と、を備える。

ここでノズル位置ずれ表示装置１は、プロジェクタ１２によりノズル部１１に投影された像を認識してノズル部１１のずれを検出する画像認識部１３と、画像認識部１３により検出されたずれ量に応じてノズル部１１の位置を調整する制御部１４と、をさらに備えることにより、ノズル位置調整装置として動作する。以下では、画像認識部１３及び制御部１４を備えるノズル位置調整装置として説明する。また、以下では、型は金型であるものとして説明する。

図２及び図３に示すように、ノズル部１１には、複数のノズルが設けられている。例えば、複数のノズルからは、金型２に対して離型剤が噴霧される。また、ノズル部１１は、画像認識部１３による検出を容易にするために、プロジェクタ１２によって投影される方向に対して略垂直方向に、延在する箇所や複数の凸部、凹部などを有していることが望ましい。またノズル部１１には、図２のＡ〜Ｇで示されている箇所にそれぞれノズルが設けられている。なお、図２及び図３に示しているノズル部１１の形状は例示であって、適宜変更可能である。

プロジェクタ１２は、例えば金型２の面上に配置されている。プロジェクタ１２は、ノズル部１１に対して像の投影を行う。ここでプロジェクタ１２から投影される像は、ノズル部１１が狙いの位置となったときに、ノズル部１１が配置される形状を示した像とすることができる。

具体的にはプロジェクタ１２は、ノズル部１１を狙いの位置に設置された場合におけるノズル部のエッジの形状を示した画像を、ノズル部１１に向けて投影することができる。ここで、プロジェクタ１２がノズル部１１に向けて投影する像とは、エッジの形状を示した投影光とする以外に、エッジ部分を示すだけでなくノズル部１１の形状に合わせて、ノズル部１１の全体に光が当たるように設定された投影光であってもよい。また、この投影光は、パターン光や、所定の画像としてもよい。すなわち、プロジェクタ１２によって投影する像には、画像認識部１３によってノズル部１１の位置や角度が検出しやすい状態となるものを用いることができる。以下では、プロジェクタ１２ではノズル部１１のエッジの形状を示した画像を投影するものとして説明する。

画像認識部１３は、プロジェクタ１２によって像が投影されたノズル部１１の画像取得と、取得された画像からノズル部１１の位置、角度のずれを検出する。例えば、画像認識部１３には撮像部が設けられており、ノズル部１１に投影された像を撮像する。これにより、画像認識部１３では、プロジェクタ１２により投影され表示されたエッジの形状と、ノズル部１１の実際の形状の位置、大きさ、角度が合致しているか否かを比較する。

図２は、画像認識部１３によって取得されたプロジェクタ１２により投影されたエッジの形状と、実際のノズル部１１の形状がほぼ一致している状態を示しており、図３は、位置がずれている状態であって、特に、投影した像と、実際のノズル部１１の大きさが異なることから、ノズル部１１と金型２の距離がずれている状態を示している。なお図２及び図３において、投影した像を点線で示している。

すなわち、画像認識部１３では、ノズル部１１と、プロジェクタ１２により投影されたエッジの形状の位置がずれていれば、ノズル部１１の位置がずれているものとして検出することができる。

また、画像認識部１３では、ノズル部１１と、プロジェクタ１２により投影されたエッジの形状の大きさが異なっていれば、ノズル部１１と金型２との位置関係において、特に距離に誤りがあるものとして検出することができる。

さらに、画像認識部１３では、ノズル部１１と、プロジェクタ１２により投影されたエッジの形状の角度が異なっていれば、ノズル部１１の角度が、狙いの角度に比べて傾いているものとして検出することができる。したがって、画像認識部１３では、ノズル部１１に向けて投影され、表示された像の表示状態から、型２に対するノズル部１１の位置のズレ量を検出可能である。また、画像認識部１３では、検出したノズル部１１の位置と角度の検出結果を、制御部１４に出力する。

なお例えば、画像認識部１３において画像を取得する撮像部は、プロジェクタ１２に隣接して設けられている。また、取得された画像を処理することでノズル部１１の位置や角度の検出を行う演算部は、金型２の外側など、撮像部とは異なる位置となるように配置されていて良い。

制御部１４は、画像認識部１３によって検出された狙いのノズル部１１の位置及び角度と、現在のノズル部１１の位置及び角度の相違に応じて、ノズル部１１を移動させる。より具体的には、制御部１４は、ノズル部１１が狙いの位置及び角度となるように、ノズル部１１に接続された稼動部（図示せず）を動作させることができる。

次に、図４を参照して、ノズル部１１の位置を調整する手順の一例を説明する。

金型２に対するノズル部１１の位置が、狙いの位置及び角度に近い状態になるようにノズル部１１を配置する（Ｓ１１）。

プロジェクタ１２は、ノズル部１１に向けて像の投影を開始する（Ｓ１２）。例えば、このプロジェクタ１２により投影されるエッジの画像は、ノズル部１１が狙いの位置及び角度となるように配置されたときに、実際のノズル部１１のエッジに重なるように投影されている。言い換えると、プロジェクタ１２は、ノズル部１１に向けてプロジェクションマッピングの要領で投影を行う。

画像認識部１３では、プロジェクタ１２により投影された像と、ノズル部１１の実際の形状との差を検出し、ノズル部１１の位置と角度のずれを算出する（Ｓ１３）。

制御部１４は、画像認識部１３により算出されたノズル部１１の位置と角度のずれに基づいて、ノズル部１１の位置を調整する（Ｓ１４）。

その後、ノズル部１１に設けられたノズルにより、金型２に離型剤の噴霧を開始できる。

これにより、プロジェクタ１２によって投影された像と実際のノズル部１１との差分を用いて、ノズル部１１の位置及び傾きのずれを検出することができる。さらに、このずれに応じてノズル部１１を動作させることで、ノズル部１１の位置及び角度を調整することができる。なお、この方法において、ノズル部１１の位置及び角度の検出を行うための演算は容易であるため、短時間でノズル部１１の位置及び角度の調整を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、金型２の面上に配置されているプロジェクタ１２から、ノズル部１１に対して投影を行うことによって、ノズル部１１の位置や角度のずれを検出して調整することについて記載したが、実施の形態２では、プロジェクタがノズル部１１に設けられており、金型２に向けて投影を行うことでノズル部１１の位置や角度のずれを検出する方法について説明する。

図５に示すように、ノズル位置ずれ表示装置３は、型２に対して材料を噴霧するための複数のノズルを有するノズル部１１と、ノズル部１１に設けられ型２に対して像の投影を行うプロジェクタ２２と、を備える。

また実施の形態１と同様に、ノズル位置ずれ表示装置３は、プロジェクタ２２により投影された像を認識してノズル部１１のずれを検出する画像認識部２３と、画像認識部２３により検出されたずれ量に応じてノズル部１１の位置を調整する制御部１４と、をさらに備えることにより、ノズル位置調整装置として動作することが可能である。以下では、画像認識部２３と、制御部１４と、を備えたノズル位置調整装置であるものとして説明する。なお、実施の形態１に示したノズル位置調整装置を構成する構成物品と同一の機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。

プロジェクタ２２は、ノズル部１１に配置されている。すなわち、プロジェクタ２２は、ノズル部１１の動作と同期して移動する状態である。プロジェクタ２２は、型２に対して像の投影を行う。

例えば、型２の面上において所定の位置および形状の特徴を有する平面部が形成されている。プロジェクタ２２では、ノズル部１１が狙いの位置及び角度で配置された場合に、型２の面上における実際の特徴の箇所に対して対応する箇所が重なる画像が投影される。なお典型的には、このプロジェクタ２２により投影される画像は、狙いのノズル部１１の位置に応じて演算等を行うことにより、あらかじめ作成されている。

画像認識部２３は、ノズル部１１に配置されている。例えば、画像認識部２３において画像を取得する撮像部は、プロジェクタ２２に隣接して配置されている。なお、画像認識部２３では、特に撮像部の配置について、プロジェクタ２２によって型２に向けて投影された像と、型２の特徴の箇所と、のずれ具合を取得可能であるように配置されていればよく、画像認識部２３の配置は適宜変更可能である。

例えば図６に示すように、ノズル部１１の配置を調整することができる。

金型２に対するノズル部１１の位置が、狙いの位置及び角度に近い状態になるようにノズル部１１を配置する（Ｓ２１）。

プロジェクタ２２は、型２に向けて像の投影を開始する（Ｓ２２）。例えば、このプロジェクタ２２により投影される画像は、ノズル部１１が狙いの位置及び角度となるように配置されたときに、型２の面上に形成されている特徴と、プロジェクタ２２から投影した画像において型２の特徴に対応する箇所と、が重なる画像である。

画像認識部２３では、プロジェクタ２２により投影された像と、型２が有している特徴のずれを検出し、ノズル部１１の位置と角度のずれを算出する（Ｓ２３）。

制御部１４は、画像認識部２３により算出されたノズル部１１の位置と角度のずれに基づいて、ノズル部１１の位置を調整する（Ｓ２４）。

このようにして、実際の型２の特徴箇所と、プロジェクタ２２によって投影された像のずれを用いて、ノズル部１１の位置及び傾きのずれを検出することができる。さらに、このずれに応じてノズル部１１を動作させることにより、ノズル部１１の位置及び角度を調整することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

例えば実施の形態１において、画像認識部１３において画像を取得する撮像部は、プロジェクタ１２に隣接して設けられているものとして説明したが、これに限られない。撮像部は、プロジェクタ１２からノズル部１１に向けて像が投影された状態を取得できるように、配置されていればよい。

また例えば、プロジェクタ１２に接続されているプロジェクタ制御演算部（図示せず）により、プロジェクタ１２の位置や、ノズル部１１によって材料の噴霧を行うための狙いの位置及び角度に応じて、プロジェクタ１２によって投影される像の形状を演算して、変形させることができる。これによりノズル位置ずれ表示装置１では、ノズル部１１が噴霧を行う際に取りうる複数の位置や角度に対応できる。

また、画像認識部によって検出されたずれ量に応じてノズル部の位置のずれを算出し、制御部によってノズル部の位置を調整することとして記載したが、この方法に限られない。例えば、ノズル位置ずれ表示装置１、３を用いる際に、ノズル部の位置のずれ量の一部を、利用者が目視によって算出することとしてもよい。また、画像認識部によるノズル部の調整量の算出値に応じて、ノズル部の位置を、利用者の手によって直接調整してもよい。さらに、これらの目視及び手動による調整方法の両方を実行してもよい。

１ノズル位置ずれ表示装置
２型（金型）
３ノズル位置ずれ表示装置
１１ノズル部
１２プロジェクタ
１３画像認識部
１４制御部
２２プロジェクタ
２３画像認識部

Claims

型に対して材料を噴霧するノズルを有するノズル部と、
前記型又は前記ノズル部のいずれか一方に配置されるとともに、他方に向けて投影を行うプロジェクタと、を備え、
前記プロジェクタにより投影される像は、投影先に投影された前記像の表示状態から、前記型に対する前記ノズル部の位置のズレ量を検出可能である像である、
ノズル位置ずれ表示装置。