(57)【要約】      （修正有）【課題】第一の物品を、第二の物品の所定位置に取り付ける物品取り付け装置において、第一の物品と第二の物品との色が似ている場合においても、精度よく第一の物品を第二の物品に取り付けることを可能とする。【解決手段】底面に、第一の物品を把持すると共に、該底面から上面へ貫通する開口を有する把持部材２と、把持部材を移動させる為のアームと、把持部の外周方向に設置され、第一の物品の対向位置へ光を照射する照明灯４，５と、把持部材の開口上部より底面に把持される第一の物品を撮像する撮像部１と、撮像された第一の物品の画像を基に、第二の物品の上面に把持部材の底面に把持される第一の物品の所定位置に取り付ける様、アームを制御する制御部１１０とを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の物品を第二の物品の所定の位置に取り付ける物品取付装置において、
底面に、前記第一の物品を把持すると共に、該底面から上面へ貫通する開口を有する把持部材と、
前記把持部材を移動させる為のアームと、
前記把持部の外周方向に設置され、前記第一の物品の対向位置へ光を照射する照明灯と、
前記把持部材の開口上部より前記底面に把持される前記第一の物品を撮像する撮像部と、
前記撮像された第一の物品の画像を基に、前前記第二の物品の上面に前記把持部材の底面に把持される前記第一の物品の所定位置に取り付ける様、前記アームを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする物品取付装置。
【請求項２】
前記照明灯は、前記把持部材の底面側に設けられた溝より、前記第二の物品への照射を行う位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の物品取付装置。
【請求項３】
前記把持部材は、前記底面に光を反射する鏡を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の物品取付装置。
【請求項４】
第一の物品を第二の物品の所定の位置に取り付ける物品取付装置において、
底面に、前記第一の物品を把持する事が可能であり、該底面から上面へ貫通する開口を有する把持部材と、
前記把持部材を、移動させる為のアームと、
前記把持部の外周方向に設置され、前記第一の物品の対向位置へ光を照射する照明灯と、
前記把持部材の開口上部より前記底面に把持される前記第一の物品を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像を基に、前記アームの移動制御を行う制御部と、
を設け、
前記制御部は、
前記把持部に前記第一の物品を把持しない状態において、前記第一の物品を前記第二の物品へ取り付ける位置へ前記アームを移動させた状態で、前記撮像部に撮像させた第一の画像を取得すると共に、
前記把持部に前記第一の物品を把持した状態において、前記撮像部に撮像させることにより第二の画像を取得し、
前記第一の画像及び前記第二の画像を基に、前記アームにより前記第一の物品を前記第二の物品に取り付ける位置を補正する
ことを特徴とする物品取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
物品取付け装置および物品取付け方法に関する。例えば、PCなどの筐体にシールを貼り付ける装置および貼り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の筐体表面にはブランド性の向上とデザイン性のためのロゴマークシールが貼り付けられている。筐体表面には、ロゴマークを型取った溝が設けられ、ロゴマークシールは溝内に貼り付けられる。
【０００３】
そして、このロゴマークシールの貼付け作業について、人による貼付け品質バラツキを抑えるため、ロボットを用いた自動機による作業の必要性が出てきている。しかし、ＰＣ筐体は多品種・多色であり、表面は様々な色、光沢で塗装される。筐体表面溝の画像位置認識は塗装の影響を強く受け、いろいろな照明方法を駆使して画像取得しなければならない。さらにＰＣ筐体は、モールド成型または板金加工品であり、ゆがみなどの影響もあり、筐体外形に対するロゴマーク位置にはばらつきがある。
【０００４】
そのため、デザイン性を損なわず、効率的に、精度よくロゴマークシールを自動で貼付ける方法が必要である。
【０００５】
ロボットを用いた自動機による組み立て技術として、２つの部品をロボットで組み立てる場合において、両者の位置を1台のカメラで撮影し、画像位置計測を行い、精度良く組付ける方法は画像位置補正技術として知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８―１６８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シールを精度良く貼り付けるためには、シールをできるだけ貼り付け先である、筐体面近傍で画像位置認識する必要がある。そのような条件下での画像撮像において、ＰＣ筐体の色の組み合わせによっては、筐体の色とシールの色が同色の場合、コントラストが得られずに、画像位置認識が困難である。筐体色とシールが同色の場合、コントラストの高い画像を得るためには、筐体に光を当てシールに光が当たらないようにする必要があるが、筐体とシールが近接した状態では、筐体だけに光を当てるということが困難である。
【０００８】
そこで、本発明では、筐体とシール近接した状態でも、コントラストの高い画像を生成し、精度が高い位置決めを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
底面に、第一の物品を把持すると共に、該底面から上面へ貫通する開口を有する把持部材と、把持部材を移動させる為のアームと、把持部の外周方向に設置され、第一の物品の対向位置へ光を照射する照明灯と、把持部材の開口上部より底面に把持される第一の物品を撮像する撮像部と、撮像された第一の物品の画像を基に、第二の物品の上面に前記把持部材の底面に把持される第一の物品の所定位置に取り付ける様、アームを制御する制御部とを設けた。
【発明の効果】
【００１０】
筐体とシール近接した状態でも、コントラストが高い画像が得られ、精度の高い位置決めをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかるシール貼り付け装置の全体構成を示す図である。
【図２】カメラ１からシールハンド２、下段照明５、ロゴマークシール７を俯瞰した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】切欠き６の高さについての計算方法を説明する図である。
【図６】本発明にかかるシール貼り付け装置の動作を説明するフローチャートの一例である。
【図７】ＰＣの筐体１１表面の溝位置測定方法を示す図である。
【図８】ＰＣの筐体１１表面上の把持されたロゴマークシール７の位置測定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明にかかる物品取り付装置の全体構成を示す図である。なお以下では、本発明にかかる物品取付け装置を用いてＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）筐体表面にシールを貼り付ける例を用いて説明する。物品取付け装置は、カメラ１、シールハンド２、ロボット３、上段照明４、下段照明５、切欠き６を有する。
【００１３】
カメラ１は、シールやＰＣなどのロゴマークシール物を上方から撮像する。そして、撮影した画像より水平方向の位置を測定する。
【００１４】
シールハンド２は、シール面の一部を真空把持し、シールやＰＣなどのロゴマークシール物の特徴点をカメラ１から見ることができるように露出させる貫通穴を設ける。そして、後述する下段照明５の照明光が、把持したシール上面には直接当たらないような、貫通穴を有する。
【００１５】
ロボット３は、シールハンド２の位置、姿勢を制御する。例えば、ベースとなる固定部材に複数のアクチュエータを取り付け、アクチュエータの出力部に連結されたリンク機構を作動することで、シールハンド２の位置、姿勢を制御する６自由度（アームを動かすことのできる方向の数）のパラレルリンク型作業装置である。なお、ロボット３はこれに限られるものでない。
【００１６】
上段照明４は、シールハンド２上方に配置され、シールやＰＣなどのロゴマークシール物に光を照射する。なお、光源としてローアングルリング照明など用いる。
【００１７】
下段照明５は、シールハンド２の外周に位置し、水平方向から下向きに照射中心を持つローアングルリング照明である。下段照明５の光は、シールハンド２に遮れられ、シール上面には直接あたらない。なお、光源はこれに限られるものでない。
【００１８】
また、カメラ１と上段照明４は、カメラ照明ユニットを形成し、カメラ１の撮影箇所を照らす。
【００１９】
制御装置１００は、物品取付け装置を制御するするコンピュータである。ここで、制御装置１００は、制御装置１１０、記憶部１２０を有する。
【００２０】
制御部１１０は、各種ソフトウェアを実行する他に物品取付け装置を制御するプログラムを実行する。制御部１１０の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により実現される。
【００２１】
記憶部１２０は、ＣＰＵにより実行されるプログラムや各種情報を記憶している。記憶部１２０の一例として、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置、ハードディスクドライブ、が挙げられる。
【００２２】
図２は、カメラ１からシールハンド２、下段照明５、ロゴマークシール７を俯瞰した図である。そして図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
図２において、シールハンド２は、真空吸着孔８、切欠き６を有している。
【００２４】
真空吸着孔８は、エア吸引・供給管に接続されている。そして、エア吸引・供給管からエアが吸引されることで、シールハンド２は、ロゴマークシール７のシール面の一部を真空把持する。一方で、エア吸引・供給管からエアを供給することで、シールハンド２は、ロゴマークシール７を放す。
【００２５】
切欠き６は、下段照明５により照射された光（図２中矢印方向）を筐体１１の溝口に誘導するために、シールハンド２の一部に設けられた穴あるいは溝である。
【００２６】
図４において、シールハンド２は、シールハンド２のハンド下側（ＰＣの筐体１１表面に対向する面）に鏡面１０を有する。鏡面１０は、鏡やメッキであり、下段照明５により照射された光１２（図４中矢印方向）を、シールハンド２とＰＣの筐体１１表面の隙間に入射した光を誘導することができる。
【００２７】
図３、図４を基にして、下段照明５により照射された光が、ＰＣの筐体１１表面のみを照射することについて説明する。
【００２８】
ＰＣの筐体１１の色とロゴマークシール７が同色の場合において、カメラ１により画像位置認識をするためには、コントラストの高い画像を得る必要がある。そして、コントラストの高い画像の取得は、筐体に光を当て、ロゴマークシールに光が当たらないようにする必要がある。
【００２９】
図３において、下段照明５は、上述の通り、水平方向から下向きに照射中心がある。そして、下段照明５により照射された光１２（図３中矢印方向）内、切欠き６の方向に照射された光は、切欠き６を介して、シールハンド２の内部に入射する。シールハンド２の内部に入射した光は、ＰＣの筐体を照らす。一方で、ロゴマークシール７の正面方向など、切欠き６の方向ではない向きに照射された光は、シールハンド２の壁面により遮断される。
【００３０】
図４において、下段照明５により照射された光１２（図４中矢印方向）の内、シールハンド２とＰＣの筐体１１表面の隙間に入射した光は、ＰＣの筐体１１表面で反射される。そして、反射された光の内、正反射されるなどの一部の光は、シールハンド２の有する鏡面１０に入射し、鏡面１０で再び反射され、ＰＣの筐体１１表面を照らす。
【００３１】
なお、シールハンド２は、ＰＣの筐体１１表面近傍まで接近されており、シールハンド２とＰＣの筐体１１表面の距離は１ｍｍ以下である。
【００３２】
図５を基にして、切欠き６の高さｈ１を算出する方法を説明する。
【００３３】
切欠き６の高さが高すぎる場合は、下段照明５により照射された光１２がロゴマークシール７を照らし、コントラストを十分が得ることができず、画像位置認識時困難である。一方で、切欠き６の高さが低すぎる場合においては、下段照明５により照射された光１２が、ＰＣの筐体１１の全体を照らすことができず、コントラストが得ることができない。したがってカメラ１による画像位置認識が困難である。
【００３４】
ここで、下段照明５により照射された光１２をＰＣの筐体１１表面に最適に誘導するために、照明中心まで導くことができる切欠き６の高さを導く式を（１）に示す。なお、光を照明中心まで導く時の切欠きの高さをｈ１とし、ｈ１は、照明の光軸の傾きをα、照明の内径半径をｒ、シールハンド２の吸着面とＰＣの筐体１１表面の隙間をｈ２とする。
【００３５】
【数１】
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・・・(1)
図６は、本発明にかかる物品取り付装置の動作を説明するフローチャートの一例である。
【００３６】
ステップＳ１において、制御部１１０が、ＰＣの機種情報を取得する。
【００３７】
ステップＳ２において、制御部１１０が、シールハンド２の真空吸着孔８からエアを吸引し、ロゴマークシール７を把持させる。
【００３８】
ステップＳ３において、制御部１１０が、カメラ１、上段照明４からなるカメラ照明ユニットを測定位置へ移動させる。
【００３９】
ステップＳ４において、カメラ１は、制御部１１０の指示に基づいて、供給されたＰＣの筐体を撮影し、撮影した画像から、ＰＣの筐体１１表面上の溝の位置を認識する。なお、後で、ＰＣの筐体１１表面の溝位置測定方法について詳細に説明する。
【００４０】
ステップＳ５において、制御部１１０が、ロボット３によりシールハンド２により把持されたロゴマークシール７をカメラ１の下位置へ移動させる。
【００４１】
ステップＳ６において、制御部１１０が、カメラ１によってシールハンド２により把持されたロゴマークシール７の位置を認識する。なお、後で、ＰＣの筐体１１表面上の把持されたロゴマークシール７の位置測定方法について詳細に説明する。
【００４２】
ステップＳ７において、制御部１１０が、下段照明５の照明強度を強にする。
【００４３】
ステップＳ８において、制御部１１０が、カメラ１にロゴマークシールのロゴマークシール７を撮影させる。
【００４４】
ステップＳ９において、制御部１１０が、カメラ１により撮影された画像のノイズを除去する。
【００４５】
ステップＳ１０において、制御部１１０が、カメラ１により撮影されたロゴマークシール７の画像からエッジ抽出する。
【００４６】
ステップＳ１１において、制御部１１０が、カメラ１により撮影された画像からロゴマークシール７の位置を認識する。
【００４７】
ステップＳ１２において、制御部１１０が、ＰＣの筐体１１表面上の溝の位置とロゴマークシール７の位置の偏差を比較し、規定量より小さいか否かを判別する。そして、偏差が規定量より小さい場合はステップＳ１４に移行する。一方で小さくない場合は、ステップＳ１３に移行する。
【００４８】
ステップＳ１３において、制御部１１０が、ロボット３によって、ロゴマークシール７の位置を移動する。ステップＳ１３の処理の完了後、ステップＳ６に移行する。
【００４９】
ステップＳ１４において、制御部１１０が、ロボット３によって、シールハンド２を下降し、ロゴマークシール７をＰＣの筐体１１表面上の溝に貼り付ける作業をする。
［ＰＣの筐体１１表面の溝位置測定方法] 
図７を基にして、図６のステップＳ４で実行されるＰＣの筐体１１表面の溝位置測定方法の一例を説明する。なお、溝位置測定方法は、制御部１１０が物品取り付装置を制御することにより実現される。
【００５０】
下段照明強度を弱にして、ＰＣの筐体１１表面上の溝を撮像する（図７、（１）参照）。パターンマッチングにより、小円パターンマッチングプレートＣ１を用いて、小円中心Ａの荒位置の検出を行う。なお、検出された小円中心Ａは、ＰＣの筐体１１の傾きや位置ずれ等による画像の歪などにより正確性に劣っている（図７、（２）参照）。（２）で求めた小円中心Ａと一定距離離れた大円中心Ｂを基準として、扇形の円弧検出範囲Ｄ１およびＤ２を設定し、範囲内のエッジを検出し、円弧近似する（（図７、（３）参照）。ここで行う円弧近似を詳細に説明する。円弧検出範囲Ｄ１およびＤ２は、溝の稜線Ｅに当たる輪郭線は画像上ではある一定の輝度を持った、幅のある線として撮像されている。扇形の中心から円周方向に向って輝度が高から低に大きく変化する箇所をエッジとしてとらえ、その点のＸ，Ｙ座標を抽出する。そして、これを扇形の範囲で行う。そのＸ，Ｙ座標値を最小二乗法で円弧にフィッティングすることにより、近似円弧Ｆが求まり、その中心、半径が求まる（図７、（４）参照）。（４）で求めた近似円弧Ｆの小円中心Ａと大円中心Ｂの２点の座標のうち、小円中心Ａを図形の原点とし、この位置を溝位置（Ｘ，Ｙ）とする。この原点を基準として、大円中心Ｂとのなす角をこの図形の傾きとする。
【００５１】
［ＰＣの筐体１１表面上の把持されたロゴマークシール７の位置測定方法]
図８を基にして、図６のステップＳ６で実行されるＰＣの筐体１１表面上の把持されたロゴマークシール７の位置測定方法の一例を説明する。なお、当該位置測定方法は、制御部１１０が物品取り付装置を制御することにより実現される。
【００５２】
シールハンド２で把持したロゴマークシール７をＰＣの筐体１１表面上の溝のすぐ上に移動し、下段照明強度を強にして、ＰＣの筐体１１表面上の溝の上のロゴマークシール７を撮像する。下段照明５から照射された光１２はＰＣの筐体１１表面を照らすが、筒状のシールハンド２に遮られてロゴマークシール７上面には光が届かない。下段照明５から照射された光１２の一部は切欠き６から内部へ到達し、ＰＣの筐体１１表面のロゴマークシール７の中心部も照らす（図８、（１）参照）。カメラ１が撮像した画像にコントラスト調整、ノイズ除去等を行い、筐体の溝を消す（図８、（２）参照）。パターンマッチングにより、小円パターンマッチングプレートＣ２を用いて、小円中心Ａの荒位置検出を行う。なお、検出された小円中心Ａは、ＰＣの筐体１１の傾きや位置ずれ等による画像の歪などにより正確性に劣っている（図８、（３）参照）。（３）で求めた小円中心Ａと一定距離離れた大円中心Ｂを基準として、扇形の円弧検出範囲Ｄ３およびＤ４を設定し、範囲内のエッジを検出し、円弧近似する。ここで行う円弧近似を詳細に説明する（図８、（４）参照）。溝の稜線に当たる輪郭線は画像上ではある一定の輝度を持った、幅のある線として撮像されている。扇形の中心から円周方向に向って輝度が高から低に大きく変化する箇所をエッジとしてとらえ、その点のＸ，Ｙ座標を抽出する。これを扇形の範囲で行う。そのＸ，Ｙ座標値を最小二乗法で円弧にフィッティングすることにより、近似円弧Ｆが求まり、その中心、半径が求まる（図８、（５）参照）。
【００５３】
以上のことから、本発明にかかる物品取付け装置は、ＰＣの筐体の色とロゴマークシールの色が同色の場合においても、得られた画像から、ＰＣの筐体の溝の位置とロゴマークシールの位置の差から位置補正量を算出し、ＰＣの筐体の溝とロゴマークシールを合せるようにロボットを移動させることで、高精度なシール貼付けを行うことができる。これにより、デザイン性を損なわず、効率的に、精度よくロゴマークを自動で貼付けるができる。
【００５４】
なお、上記の説明は最もコントラスト調整が困難なロゴマークシールとＰＣ筐体が同系色の場合を説明したが、ＰＣカバー色は様々であり、上段照明（４）と下段照明（５）の光量を調節することで、よりコントラストの高い画像を得られるようにしている。
【符号の説明】
【００５５】
１        カメラ
２        シールハンド
３        ロボット
４        上段照明
５        下段照明
６        切欠き
７        ロゴマークシール
８        真空吸着孔
１０      鏡面
１１      ＰＣの筐体
１２      光
１００    制御装置
１１０    制御部
１２０    記憶部
【図１】
2014193511.tif 000004
【図２】
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【図３】
2014193511.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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