(57)【要約】      （修正有）【課題】組付受部品の位置及び姿勢からなる配置情報を容易且つ正確に認識する。【解決手段】予め決められた部位に組付部品３を組み付けるための組付受部品２が配置された組立基台１の一部に設けられ、この組立基台１の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面１１と、この認識基準面１１に対し撮像具５にて撮像可能に設けられ、中心位置Ｃから周囲に向かって濃度パターンＰｃが順次変化するように形成される単位パターン印１３を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体１２と、を備える。組付受部品２に認識基準面１１と認識表示体１２とを備えてもよい。更に、組立情報認識装置や、組立処理装置をも対象とする。【選択図】図１
2011209959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた部位に組付部品を組み付けるための組付受部品が配置された組立基台の一部に設けられ、この組立基台の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面と、
この認識基準面に対し撮像具にて撮像可能に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、
を備えたことを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項２】
組立基台の予め決められた部位に組付部品を組み付けるために配置された組付受部品の一部に設けられ、この組付受部品の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面と、
この認識基準面に対し撮像具にて撮像可能に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、
を備えたことを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載の組付受部品の認識構造において、
認識表示体は単位パターン印の濃度パターン変化を点像で表示するものであることを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載の組付受部品の認識構造において、
認識表示体は組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品の同一平面上に四つの単位パターン印を有することを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれかに記載の組付受部品の認識構造において、
認識表示体は組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品に着脱自在に装着されるカードに表示されていることを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれかに記載の組付受部品の認識構造において、
認識表示体は、四以上の単位パターン印と、組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品の位置及び姿勢に関する配置情報以外の種別情報を認識するための種別表示印とを有することを特徴とする組付受部品の認識構造。
【請求項７】
予め決められた部位に組付部品を組み付けるための組付受部品が配置された組立基台の一部又は前記組付受部品の一部に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、
組立基台又は組付受部品に対向配置されて前記認識表示体を撮像する撮像具と、
この撮像具にて撮像された認識表示体の撮像情報を少なくとも用い、前記組立基台又は組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報を認識する配置情報認識部と、
を備えたことを特徴とする組立情報認識装置。
【請求項８】
請求項７記載の組立情報認識装置と、
この組立情報認識装置にて認識された組立基台又は組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報に基づいて制御信号を生成し、組立基台の組付受部品に対する組付部品の組付処理動作を制御する制御部と、
この制御部にて生成された制御信号に基づいて前記組付受部品に対する組付部品の組付処理動作を実施する処理機構と、
を備えたことを特徴とする組立処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の組立処理装置において、
処理機構は、撮像具の支持機構を兼用することを特徴とする組立処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組付受部品の認識構造及びこれを用いた組立情報認識装置並びに組立処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における組立情報認識装置としては例えば特許文献１、２に記載のものが挙げられる。
特許文献１には、組立パレットに２点以上の位置合せマークを設け、カメラで各点の位置認識を行い、夫々の位置関係から補正量を演算してロボットへフィードパックする点が開示されている。
特許文献２には、溶接治具に３点のマークを設け、カメラでそれぞれのマークの３次元位置を認識し、３点のデータから治具座標を演算してロボットへフィードバックする点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３０１１８３号公報（課題を解決するための手段，図１）
【特許文献２】特開２００５−１３８２２３号公報発明の実施の形態，図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の技術的課題は、組付受部品の位置及び姿勢からなる配置情報を容易且つ正確に認識することが可能な組付受部品の認識構造及びこれを用いた組立情報認識装置並びに組立処理装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、予め決められた部位に組付部品を組み付けるための組付受部品が配置された組立基台の一部に設けられ、この組立基台の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面と、この認識基準面に対し撮像具にて撮像可能に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、を備えたことを特徴とする組付受部品の認識構造である。
請求項２に係る発明は、組立基台の予め決められた部位に組付部品を組み付けるために配置された組付受部品の一部に設けられ、この組付受部品の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面と、この認識基準面に対し撮像具にて撮像可能に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、を備えたことを特徴とする組付受部品の認識構造である。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る組付受部品の認識構造において、認識表示体は単位パターン印の濃度パターン変化を点像で表示するものであることを特徴とする組付受部品の認識構造である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る組付受部品の認識構造において、認識表示体は組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品の同一平面上に四つの単位パターン印を有することを特徴とする組付受部品の認識構造である。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る組付受部品の認識構造において、認識表示体は組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品に着脱自在に装着されるカードに表示されていることを特徴とする組付受部品の認識構造である。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る組付受部品の認識構造において、認識表示体は、四以上の単位パターン印と、組立基台又は組付受部品からなる認識対象物品の位置及び姿勢に関する配置情報以外の種別情報を認識するための種別表示印とを有することを特徴とする組付受部品の認識構造である。
【０００７】
請求項７に係る発明は、予め決められた部位に組付部品を組み付けるための組付受部品が配置された組立基台の一部又は前記組付受部品の一部に設けられ、中心位置から周囲に向かって濃度パターンが順次変化するように形成される単位パターン印を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体と、組立基台又は組付受部品に対向配置されて前記認識表示体を撮像する撮像具と、この撮像具にて撮像された認識表示体の撮像情報を少なくとも用い、前記組立基台又は組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報を認識する配置情報認識部と、を備えたことを特徴とする組立情報認識装置である。
請求項８に係る発明は、請求項７に係る組立情報認識装置と、この組立情報認識装置にて認識された組立基台又は組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報に基づいて制御信号を生成し、組立基台の組付受部品に対する組付部品の組付処理動作を制御する制御部と、この制御部にて生成された制御信号に基づいて前記組付受部品に対する組付部品の組付処理動作を実施する処理機構と、を備えたことを特徴とする組立処理装置である。
請求項９に係る発明は、請求項８に係る組立処理装置において、処理機構は、撮像具の支持機構を兼用することを特徴とする組立処理装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、撮像具による撮像を行うだけで、組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報を容易且つ正確に認識することができる。
請求項２に係る発明によれば、撮像具による撮像を行うだけで、組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報を直接的により正確に認識することができる。
請求項３に係る発明によれば、認識対象物品に対し認識表示体を簡単に構築することができる。
請求項４に係る発明によれば、認識表示体として単位パターン印を共通の平面に形成することができる。
請求項５に係る発明によれば、認識対象物品に対し認識表示体を容易に変更することができる。
請求項６に係る発明によれば、認識対象物品が異なる種別を有する場合でも、種別を考慮した認識表示体を付すことができる。
請求項７に係る発明によれば、組付受部品の位置及び姿勢に関する配置情報を容易且つ正確に認識することができる。
請求項８に係る発明によれば、認識対象物品の位置及び姿勢に関する配置情報を認識することができ、これに伴って、組付受部品に対する組付部品の組立処理動作を正確に実現することができる。
請求項９に係る発明によれば、処理機構の動きを利用し、撮像具による撮像方向を最適に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明が適用される組付受部品の認識構造及びこれを用いた組立情報認識装置、組立処理装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は実施の形態で用いられる認識表示体の一例を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係る組立処理装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実施の形態１で用いられるパターンマーカの付された組立パレットの一例を示す説明図、（ｂ）（ｃ）はパターンマーカの一要素である単位パターン印の構成例を示す説明図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１で用いられるパターンマーカの単位パターン印の特性を模式的に示す説明図、（ｂ）は比較の形態で用いられるマーカの構成例を示す説明図である。
【図５】実施の形態１で用いられるパターンマーカによる組立部品の位置、姿勢の特定原理を示す説明図である。
【図６】実施の形態１で用いられるパターンマーカの製造例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１で用いられるパターンマーカの構成寸法例を示す説明図である。
【図８】（ａ）は撮像具としてのカメラの撮像面をパターンマーカの中心原点に対して正対計測位置に設置した態様を示す説明図、（ｂ）は撮像具としてのカメラの撮像面を（ａ）の正対計測位置に対し平行移動させた態様を示す説明図、（ｃ）は撮像具としてのカメラの撮像面をパターンマーカの表示面とが非平行な位置関係にある非正対計測位置に設置した態様を示す説明図である。
【図９】（ａ）は撮像具としてのカメラの撮像面をパターンマーカの中心原点に対して正対計測位置に設置した態様を模式的に示す説明図、（ｂ）は（ａ）の場合における計測精度を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１に係る組立処理装置による組立処理過程を示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は組立パレットの位置決め処理過程を示す説明図、（ｂ）はその平面説明図、（ｃ）は組立パレットの姿勢が傾斜した場合における組立処理を模式的に示す説明図である。
【図１２】（ａ）は比較の形態に係る組立処理装置の位置決め構造の一例を示す説明図、（ｂ）は比較の形態に係る組立処理装置の位置決め構造の一例を示す説明図であり、（Ｉ）は正面説明図、（ＩＩ）はその平面説明図である。
【図１３】実施の形態１に係る組立処理装置の変形形態を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は実施の形態２に係る組立処理装置で用いられる組立パレットのパターンマーカを示す説明図、(ｂ)は実施の形態２で用いられる組立パレットのパターンマーカの変形形態を示す説明図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は実施の形態２で用いられるパターンマーカの構成例を示す説明図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は実施の形態３で用いられるパターンマーカの固定例を示す説明図であり、（Ｉ）は断面説明図、（ＩＩ）はその平面説明図である。
【図１７】（ａ）（ｂ）は実施の形態３で用いられるパターンマーカの別の固定例を示す説明図であり、（Ｉ）は断面説明図、（ＩＩ）はその平面説明図である。
【図１８】（ａ）は実施の形態３に係る組立処理装置の要部を示す説明図、（ｂ）は組立パレットの平面説明図である。
【図１９】（ａ）は実施の形態３に係る組立処理装置の変形形態の要部を示す説明図、（ｂ）はその組立パレットの平面説明図である。
【図２０】（ａ）は実施の形態３に係る組立処理装置の別の変形形態の要部を示す説明図、（ｂ）はその組立パレットの平面説明図である。である。
【図２１】実施の形態４に係る組立処理装置（コネクタ装置）の要部を示し、（ａ）は組付前のコネクタ装置を示す説明図、（ｂ）は組立後のコネクタ装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
◎実施の形態の概要
本実施の形態において、組付受部品の認証構造の代表的態様は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、予め決められた部位に組付部品３を組み付けるための組付受部品２が配置された組立基台１の一部に設けられ、この組立基台１の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面１１と、この認識基準面１１に対し撮像具５にて撮像可能に設けられ、中心位置Ｃから周囲に向かって濃度パターンＰｃが順次変化するように形成される単位パターン印１３を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体１２と、を備えたものである。
これは、組立基台１に認識基準面１１及び認識表示体１２を付加した態様であり、組立基台１の配置情報から間接的に組付受部品２の配置情報を認識するものである。
このような技術的手段において、認識表示体１２としては、四以上の単位パターン印を有するものであればよい。三つの単位パターン印の場合、姿勢について三次元位置が複数個存在することがあり得るため、三次元位置を特定し得ない懸念がある。
ここで、単位パターン印１３としては、濃度パターンＰｃが順次変化するものであればよく、中心位置Ｃが周囲よりも高濃度である態様に限られず、中心位置Ｃが周囲よりも低濃度である態様も含む。単位パターン印１３の濃度パターンＰｃ変化についてはグラデーションで表示する手法が挙げられるが、これに限られず点像（ドット）で表示するようにしても差し支えない。尚、単位パターン印１３は印刷技術を用いて直接描いてもよいが、型成形時の表面刻印模様等、例えばコーナーチューブ（立方体内面の隅の性質を利用した光などを元の方向へ反射する器具）のように、再帰反射を利用して表記するようにしてもよい。
また、撮像具５は複数用いてもよいが、装置構成を簡略化するという観点からすれば一つが好ましい。
【００１１】
また、組付受部品の認識構造の他の代表的態様は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、組立基台１の予め決められた部位に組付部品３を組み付けるために配置された組付受部品２の一部に設けられ、前記組付受部品２の位置及び姿勢からなる配置情報を認識する基準となる認識基準面１１と、この認識基準面１１に対し撮像具５にて撮像可能に設けられ、中心位置Ｃから周囲に向かって濃度パターンＰｃが順次変化するように形成される単位パターン印１３を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体１２と、を備えたものである。
これは、組付受部品２に認識基準面１１及び認識表示体１２を付加した態様で、組付受部品２の配置情報を直接的に認識するものである。
これらの組付受部品２の認識構造は、いずれも技術上の意義が共通若しくは密接に関連している。
【００１２】
次に、認識表示体１２の好ましい態様について説明する。
先ず、認識表示体１２の好ましい態様としては、単位パターン印１３の濃度パターンＰｃ変化を点像で表示するものが挙げられる。本態様では、点像表示であるため、インクジェット方式や電子写真方式の画像形成装置にて認識表示体１２の単位パターン印１３を形成することが可能である。
また、認識表示体１２としては認識対象物品の同一平面上に四つの単位パターン印１３を有する態様が挙げられる。例えば四つの単位パターン印１３の１つを他の三つと異なる平面に形成するなどしなくても、認識対象物品の位置及び姿勢を特定することが可能である。
更に、認識表示体１２を簡単に変更するという観点からすれば、認識対象物品に着脱自在に装着されるカードに表示されているように構成すればよい。
更にまた、認識対象物品が異なる種別を有する場合には、認識表示体１２として、図１（ｂ）に示すように、四以上の単位パターン印１３と、認識対象物品の位置及び姿勢に関する配置情報以外の種別情報を認識するための種別表示印１４とを有するようにすればよい。
【００１３】
また、本実施の形態では、上述した組付受部品２の認識構造を利用することで、組立情報認識装置が構築される。
この組立情報認識装置は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、予め決められた部位に組付部品３を組み付けるための組付受部品２が配置された組立基台１の一部又は前記組付受部品２の一部に設けられ、中心位置Ｃから周囲に向かって濃度パターンＰｃが順次変化するように形成される単位パターン印１３を予め決められた位置関係で四以上有する認識表示体１２と、組立基台１又は組付受部品２に対向配置されて前記認識表示体１２を撮像する撮像具５と、この撮像具５にて撮像された認識表示体１２の撮像情報を少なくとも用い、前記組立基台１又は組付受部品２の位置及び姿勢に関する配置情報を認識する配置情報認識部６と、を備えたものである。
ここでいう‘組立情報’とは、組付部品３の組立処理に必要な情報（組立基台１又は組付受部品２の位置及び姿勢に関する配置情報）を意味する。
また、撮像具５による計測位置は任意に設定して差し支えないが、計測精度を高くするには、撮像具５の撮像面とこの撮像具の視野範囲に入る認識対象物品に設けられる認識表示体１２面が正対しない非正対計測位置に撮像具５を設置することが好ましい。この場合、非正対計測位置に撮像具５を固定的に設ける構成でもよいが、正対計測位置と非正対計測位置とを含む計測を可能にするように撮像具５を移動可能に支持する構成を採用するようにしてもよいし、あるいは、非正対計測装置を複数段階計測可能にするように撮像具５を移動可能に支持する構成を採用してもよい。
更に、配置情報認識部６としては、認識対象物品（組立基台１又は組付受部品２）の位置及び姿勢に関する配置情報を認識するアルゴリズムであれば、どのような認識手法を採用しても差し支えない。
【００１４】
更に、上述した組立情報認識装置を利用すれば、組立処理装置が構築される。
この組立処理装置は、上述した組立情報認識装置と、この組立情報認識装置にて認識された組立基台１又は組付受部品２の位置及び姿勢に関する配置情報に基づいて制御信号を生成し、組立基台１の組付受部品２に対する組付部品３の組付処理動作を制御する制御部７と、この制御部７にて生成された制御信号に基づいて前記組付受部品２に対する組付部品３の組付処理動作を実施する処理機構８と、を備えたものである。
このような技術的手段において、撮像具５による計測位置は任意に設定して差し支えないが、計測精度を高くするには、撮像具５の撮像面とこの撮像具の視野範囲に入る認識表示体１２が形成される物品面とが正対しない非正対計測位置に撮像具５を設置することが好ましい。この場合、非正対計測位置に撮像具５を固定的に設ける構成でもよいが、正対計測位置と非正対計測位置とを含む２段階計測を可能にするように撮像具５を移動可能に支持する構成を採用するようにしてもよい。
また、配置情報認識部６としては、認識対象物品（組立基台１又は組付受部品２）の位置及び姿勢に関する配置情報を認識するアルゴリズムであれば、どのような認識手法を採用しても差し支えない。
【００１５】
更に、上述した組立情報認識装置を利用すれば、組立処理装置が構築される。
この組立処理装置は、上述した組立情報認識装置と、この組立情報認識装置にて認識された組立基台１又は組付受部品２からなる認識対象物品の位置及び姿勢に関する配置情報に基づいて制御信号を生成し、組立基台１の組付受部品２に対する組付部品３の組付処理動作を制御する制御部７と、この制御部７にて生成された制御信号に基づいて前記組付受部品２に対する組付部品３の組付処理動作を実施する処理機構８と、を備えたものである。
このような技術的手段において、‘組立処理’としては、組付受部品２に対して組付部品２を組み付ける等の処理を広く含む。
また、処理機構８は例えばロボットハンド等のマニピュレータを指す。
更に、撮像具５の好ましい支持機構としては、処理機構８が撮像具５の支持機構を兼用する態様が挙げられる。
【００１６】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は実施の形態１に係る組立処理装置の全体構成を示す説明図である。
＜組立処理装置の全体構成＞
同図において、組立処理装置は、組立パレット（組立基台に相当）２０上の予め決められた部位に組付受部品７０を配置し、この組付受部品７０に組付部品１００を組み付けるようにしたものである。
本実施の形態において、組立処理装置は、前記組立パレット２０に位置及び姿勢からなる配置情報を認識するために設けられた認識表示体としてのパターンマーカ３０と、この組立パレット２０のパターンマーカ３０を撮像するカメラ４０と、前記組立パレット２０の組付受部品７０に対し組付部品１００を所定部位まで移動させるロボット５０と、前記カメラ４０の撮像タイミングを制御し、前記カメラ４０からの撮像情報を入力して前記組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識すると共に、この認識した配置情報に基づいて後述する図１０のフローチャートに従ってロボット５０の動きを制御する制御装置６０とを備えている。
本例では、組立パレット２０は、図２及び図３（ａ）に示すように、搬送コンベア２５に沿って移動する板状のパレット本体２１を有し、このパレット本体２１の予め切られた部位に前記組付受部品７０を位置決め固定したものである。
また、ロボット５０は多軸関節にて可動するロボットアーム５１の先端に把持動作可能なロボットハンド５２を有し、モーションキャプチャ等の入力軌跡情報に従ってロボットハンド５２による処理動作を教示すると共に、前記カメラ４０からの撮像情報に基づいて前記ロボットハンド５２による処理動作に補正を施すようにしたものである。
本例では、ロボットハンド５２に組付部品１００が把持され、組立パレット２０上の組付受部品７０に対し組付部品１００が組付けられるようになっている。尚、本例の組付受部品７０は組付用凹部７１を有しており、この組付用凹部７１に前記組付部品１００が嵌り込んで組み付けられるものである。
そして、本例では、前記カメラ４０はロボットハンド５２の一部に固着され、ロボットハンド５２によって予め決められた計測位置に設置されるようになっている。
【００１７】
＜パターンマーカ＞
本実施の形態において、パターンマーカ３０は、図３（ａ）に示すように、組立パレット２０のパレット本体２１の頂部面２２を認識基準面とし、この頂部面２２の四隅に設けられる単位パターン印３１と、パレット本体２１の頂部面２２の隣接する二辺に沿って設けられる種別表示印３６とを有している。
ここで、単位パターン印３１の一つの代表的態様は、例えば図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、中心位置Ｃが最も高濃度で周辺に向かって順次薄く変化する濃度パターンＰｃのグラデーション３２として表示されている。
また、単位パターン印３１の別の代表的態様は、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示すように、中心位置Ｃが最も密にドット３３が分布して高濃度領域３４を形成し且つ周囲に向かってドット３３の分布が次第に粗くなって低濃度領域３５を形成するドットパターンとして表示されている。この場合、ドット３３の直径サイズ及びドット同士の間隔、配置位置を変えることで濃度分布を持たせることが可能である。
特に、ドットパターン方式は、インクジェットや電子写真方式の画像形成装置を利用した印刷により容易に形成される点で好ましい。
一方、種別表示印３６は、例えば組立パレット２０に配置すべき組付受部品７０が複数の種類ある場合（例えば色による種別や、サイズによる種別など）に、該当する種別の組付受部品７０との整合を図る上でのＩＤ（Identification）表示となるものである。尚、本例では、種別表示印３６は二箇所に設けられているが、一箇所に設けるようにしてもよいし、あるいは、３箇所以上に分割して設けるようにしても差し支えない。
【００１８】
−ＬＥＤ表示板との対比−
図４（ｂ）に示すＬＥＤ表示板１８０は、パターンマーカ３０と異なり、基板１８１上に四つのＬＥＤ１８２（１８２ａ〜１８２ｄ）を設け、四つのＬＥＤ１８２のうち三つのＬＥＤ１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）を基板１８１の同一面に設置し、この三つのＬＥＤ１８２を頂点とする三角形参照面１８３に対してｈだけ離間した垂線ｖ上に他の一つのＬＥＤ１８２（１８２ｄ）を設置し、前記三角形参照面１８３とこれの垂線上のＬＥＤ１８２（１８２ｄ）との位置関係から前記三角形参照面１８３の位置及び姿勢を求めるようにしたものである。尚、符号１８４はＩＤ用ＬＥＤである。
このＬＥＤ表示板１８０でも、確かに組立パレット２０の位置及び姿勢は認識されるが、ＬＥＤ１８２を使用するための電源が必要であることから、このような電源が不要である点において本例のパターンマーカ３０の方が好ましい。
また、ＬＥＤ表示板１８０では、四つのＬＥＤ１８２を立体的に配置することで位置及び姿勢の認識精度を高める手法を採用しているが、パターンマーカ３０では単位パターン印３１の夫々は中心位置Ｃの周囲に順次変化する濃度分布を具備していることから、濃度分布の近似式から濃度分布の中心位置Ｃ（濃度の一番高い点）を高精度に算出することが可能である。このため、単位パターン印３１に対する認識精度が高いことに伴って、四つの単位パターン印３１を同一面に配置したとしても、四つの単位パターン印３１の中心位置に相当する頂点の位置を認識することで、図５に示すように、仮に、組立パレット２０がＡ位置からＢ位置へ回転角αの回転を伴って変化した場合でも、組立パレット２０の認識基準面である頂部面２２の位置及び姿勢が正確に認識される。
尚、本例では、単位パターン印３１は同一平面上に四つ設けられているが、これに限られるものではなく、例えば任意の六点に単位パターン印３１を設ける等してもよい。つまり、三次元の位置及び姿勢を認識することが可能であれば、適宜選定して差し支えなく、単位パターン印３１の数を四以上設けるようにすればよく、また、単位パターン印３１の設置箇所については同一平面に限らず、異なる平面にわたって設けるようにしてもよい。
【００１９】
―パターンマーカの製造例―
本実施の形態において、パターンマーカ３０は、例えば図６に示すように、組立パレット２０の頂部面２２の四隅並びに二辺に沿った箇所に夫々取付凹部３７を形成し、この取付凹部３７に前記単位パターン印３１及び種別表示印３６が印刷されたラベル３８を貼付するようにしたものである。このとき、例えば取付凹部３７の深さはラベル３８の厚さに相当するように選定され、単位パターン印３１及び種別表示印３６が認識基準面になる頂部面２２と面一になるように設定されている。尚、パターンマーカ３０は認識基準面となる頂部面２２と面一に設定されているが、必ずしも面一でなくても差し支えない。また、本例では、取付凹部３７を介してラベル３８を貼付するようにしているが、取付凹部３７を介さずに直接認識基準面となる頂部面２２に貼付するようにしても差し支えない。
また、本例では、パターンマーカ３０の単位パターン印３１は、組立パレット２０の頂部面２２の縁部からある程度離間して設けることが好ましい。
例えば図７に示すように、単位パターン印３１の半径をＲ、単位パターン印３１の最外郭と頂部面２２の縁部との間隔をＳとすると、Ｓ＞２Ｒを満たすことが好ましい。これは、単位パターン印３１の中心位置Ｃを高精度に検出するためのアルゴリズムに基づくもので、単位パターン印３１の円パターンにかぶせる検出用の矩形ウィンドウが前記組立パレット２０の頂部面２２の縁部（黒い縁取り部分で表示）と重ならないようにＳ＞２Ｒという関係を満たすようにしたものである。尚、パターンマーカ３０について異なる検出アルゴリズムを用いるようにすれば単位パターン印３１のレイアウトについては任意に設定できることは勿論である。
【００２０】
＜カメラの計測位置＞
本例では、カメラ４０は組立パレット２０のパターンマーカ３０を撮像可能にすべき当該パターンマーカ３０に対向配置されている。
このとき、カメラ４０の計測位置について検討すると、図８（ａ）〜（ｃ）の態様が挙げられる。
先ず、図８（ａ）に示す態様は、カメラ４０の撮像面中心位置（視野範囲の中心位置）が組立パレット２０のパターンマーカ３０のうち四つの単位パターン印３１の中心位置を含み、認識基準面である頂部面２２に正対した正対計測位置である場合である。
この態様では、カメラ４０とパターンマーカ３０との間の距離方向の計測精度が低下する懸念がある。
今、図９（ａ）（ｂ）に示すように、カメラ４０がパターンマーカ３０に正対している場合、パターンマーカ３０の単位パターン印３１間の幅寸法をカメラ４０で撮像される画像サイズＬとし、仮に、組立パレット２０の認識基準面である頂部面２２上のパターンマーカ３０がθだけ微小に変化したときの画像サイズ変化をＬ’とすれば、Ｌ’＝Ｌ×ｃｏｓθという関係を満たす。
このことからすれば、画像サイズ変化Ｌ’は当初の画像サイズＬよりも小さくなることから、計測精度が低下することが理解される。
【００２１】
次に、図８（ｂ）に示す態様は、図８（ａ）の位置からカメラ４０の視野範囲中心位置がパターンマーカ３０の四つの単位パターン印３１の中心位置から外れるように、パターンマーカ３０の面に沿ってカメラ４０を平行移動させ、図８（ａ）の正対計測位置からオフセットした場合である。
この場合には、図８（ａ）の場合に比べて、カメラ４０の計測精度は向上する。但し、パターンマーカ３０がカメラ４０の視野範囲の中心位置から外れた位置となるため、カメラ４０のレンズ歪の影響により計測精度が低下する懸念がある。このとき、レンズ歪補正を行ったとしても、計測精度は低下する傾向にあるため、更に改善策を講ずることが好ましい。
これに対し、図８（ｃ）に示す態様は、カメラ４０の撮像面とパターンマーカ３０の面（認識基準面である組立パレット２０の頂部面２２に相当）とが正対せず、カメラ４０の視野範囲中心がパターンマーカ６０の四つの単位パターン印３１の中心位置に対応して配置されている場合である。これは、図８（ｃ）に示すように、パターンマーカ３０の認識基準面に対してカメラ４０の撮像面を傾斜配置したものであり、カメラ４０の計測精度は向上する。つまり、図９（ａ）（ｂ）に示す場合を想定すれば、図８（ｃ）に示す態様は画像サイズＬ’に傾いたものと仮定することができ、これがθだけ回転して画像サイズ変化がＬに至ったものと考えられる。この場合、画像サイズの変化は、Ｌ＝Ｌ’／ｃｏｓθであることから、θの変化が大きいほど、ｃｏｓθの値の変化が大きくなり、それに従い画像サイズの変化も大きいものとして与えられる。
よって、図８（ｃ）に示す態様ではカメラ４０の計測精度が向上することが理解される。
【００２２】
＜組立処理＞
次に、本実施の形態に係る組立処理装置による組立処理(組立受部品への組付部品の組付処理)について説明する。
先ず、制御装置６０は、図１０に示すフローチャートを実行し、カメラ４０及びロボット５０に対して制御信号を送出する。
同図において、制御装置６０は、先ずカメラ４０にて組立パレット２０のパターンマーカ３０を計測し、この後、組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識すると共に、組立パレット２０に位置決めされている組付受部品７０の位置及び姿勢からなる配置情報を間接的に認識する。
この後、制御装置６０は、ロボットハンド５２の移動動作を決定し、ロボットハンド５２にて組付部品１００を所定の部位へ移動させるべく把持する。
この後、制御装置６０は、ロボットハンド５２にて組立パレット２０上の組付受部品７０に対して組付部品１００を組付け、当該組付動作が終了した時点でロボットハンド５２を予め決められた退避位置（例えばホームポジション）に退避させる。
【００２３】
―組立パレットの位置精度―
このような組立処理において、組立パレット２０は組立処理ステージに到達すると停止させることが必要である。この種の停止構造としては、例えば図１１（ａ）（ｂ）に示すように、搬送コンベア２５の予め決められた部位に出没自在なストッパ２６を設けると共に、このストッパ２６に対向する組立パレット２０の縁部にはＶ字状のストッパ溝２７を設け、このストッパ溝２７にストッパ２６を当接させるようにすればよい。
このとき、図１１（ｂ）に示すように、組立パレット２０がストッパ２６を支点として回転角θ１だけ回転ずれを生じたり、あるいは、図１１（ｃ）に示すように、搬送コンベア２５の位置精度に伴って組立パレット２０の姿勢が水平姿勢からある程度傾く懸念があり、組立パレット２０の停止時の位置精度はある程度ラフになる。
しかしながら、仮に、組立パレット２０が回転角θ１の回転ずれを生じたり、搬送コンベア２５上で傾斜角θ２にて傾斜配置されたとしても、カメラ４０にて組立パレット２０のパターンマーカ３０を撮像することにより、組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報が認識されることため、組立パレット２０の回転ずれ量や傾き量について、ロボット５０にフィードバックすることにより、組立パレット２０上の組付受部品７０に対し組付部品１００は正確に組み付けられる。
【００２４】
―比較の形態に係る組立パレットの位置決め、停止機構―
また、搬送コンベア２５を流れる組立パレット２０’を工程毎に停止させて組立作業を行うに当たり、組立パレット２０’を高精度で位置決めする手法としては、図１２（ａ）に示すように、組立パレット２０’の搬送方向側にストッパ２６’を設けると共に、組立パレット２０’の搬送方向に交差する交差方向に対し一対の位置決め部材２８’を設け、組立パレット２０’を３点方向から位置決め拘束する態様を採用するか、あるいは、図１２（ｂ）に示すように、前記ストッパ２６’に加えて、昇降機構２９’にて前記ストッパ２６’で停止させた組立パレット２０を搬送コンベア２５から上昇させて配置する態様が挙げられるが、これらは装置構成上複雑化するという懸念がある。
このように、本実施の形態に係る組立パレット２０を用いた組立処理によれば、比較の形態のように装置構成上複雑にすることなく、組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報を正確に認識することが可能であるため、この組立パレット２０の配置情報をロボット５０側にフィードバックすることで、組立パレット２０上の組付受部品７０に対する組付部品１００の組付位置が正確に割り出される点で好ましい。
【００２５】
−変形形態−
本実施の形態では、カメラ４０はロボットハンド５２に固着され、ロボット５０の動きを利用してカメラ４０を所望の計測位置に移動させることが可能であるが、これに限られるものではなく、例えば図１３に示す変形形態のように、カメラ４０とロボット５０とを切り離し、所望の計測位置に前記カメラ４０を固定的に設けるようにしても差し支えない。
本変形形態においては、組立パレット２０のパターンマーカ３０につき撮像可能な位置にカメラ４０を予め設置しておけばよく、カメラ４０にてパターンマーカ３０を撮像することにより、組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識し、これに伴って、組立パレット２０上の組付受部品７０の位置及び姿勢からなる配置情報を間接的に認識することが可能である。
このため、実施の形態１と略同様に、組立パレット２０上の組付受部品７０に対しロボット５０にて組付部品１００が正確に組み付けられる。
尚、前記カメラ４０の計測位置を変更するような要請がある場合に、ロボット５０とは異なる可動支持機構にてカメラ４０を支持するようにしてもよいことは勿論である。
【００２６】
◎実施の形態２
図１４（ａ）は実施の形態２に係る組立処理装置の要部を示す。
同図において、組立処理装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、組立パレット２０に付加されるパターンマーカ１１０の構成が実施の形態１のパターンマーカ３０と異なるものである。尚、実施の形態１と同様な要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、パターンマーカ１１０は、図１４（ａ）及び図１５（ａ）（ｂ）に示すように、カード１２０表面に印刷されており、組立パレット２０の頂部面２２の一部（例えば一隅部）に形成された取付凹部２３にカード１２０を固定するようにしたものである。
ここで、パターンマーカ１１０としては、図１５（ａ）に示すように、カード１２０の表面の四隅に設けられる例えばグラデーション１１２からなる単位パターン印１１１と、カード１２０表面の二辺に沿って設けられる種別表示印１１６とを有する態様や、あるいは、図１５（ｂ）に示すように、カード１２０の表面の四隅に設けられる例えばドット１１３パターンからなる単位パターン印１１１と、カード１２０表面の二辺に沿って設けられる種別表示印１１６とを有する態様が挙げられる。
【００２７】
＜パターンマーカの固定方法＞
パターンマーカ１１０の固定方法としては以下のものが挙げられる。
図１６（ａ）に示す態様は、組立パレット２０の頂部面２２に形成された取付凹部２３の周壁に弾性変形可能な押さえ突片１３０を設け、パターンマーカ１１０が印刷されたカード１２０を前記押さえ突片１３０を弾性変形させながら取付凹部２３内に収容し、取付凹部２３内のカード１２０の周囲を押さえ突片１３０で押さえ込むようにしたものである。尚、本例では、前記押さえ突片１３０を弾性変形させながら、前記カード１２０を取り外すことは可能である。
また、図１６（ｂ）に示す態様は、組立パレット２０の頂部面２２に形成された取付凹部２３の底部及びパターンマーカ１１０が印刷されたカード１２０の四隅に取付孔１３１，１３２を開設し、図示外の止め具にて前記取付凹部２３内にカード１２０を固定するようにしたものである。
更に、図１７（ａ）に示す態様は、紙や樹脂製のラベル１４０にパターンマーカ１１０を印刷し、組立パレット２０の取付凹部２３の底部にラベル１４０を貼り付けるようにしたものである。
更にまた、図１７（ｂ）に示す態様は、組立パレット２０の頂部面２２の取付凹部２３の底部にパターンマーカ１１０を直接印刷するようにしたものである。
【００２８】
このように、本実施の形態では、組立パレット２０の一部にパターンマーカ１１０を設けるようにしたので、カメラ４０にて組立パレット２０の一部のパターンマーカ１１０を計測することにより、組立パレット２０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識し、これに基づいて、組立パレット２０上の組付受部品７０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識することが可能であり、実施の形態１と同様に、組付受部品７０に対する組付部品１００の組付処理が実施される。
また、本実施の形態では、組立パレット２０の頂部面２２の一隅部にパターンマーカ１１０を設置しているが、パターンマーカ１１０の設置箇所については適宜変更して差し支えなく、例えば組立パレット２０の隅部ではない箇所にパターンマーカ１１０を設置するようにしたり、あるいは、図１４（ｂ）に示すように、組立パレット２０の頂部面２２の対角位置にある隅部に一対のパターンマーカ１１０を設置する等複数のパターンマーカ１１０を設置するようにしてもよい。
特に、複数のパターンマーカ１１０を設置する場合には、夫々のパターンマーカ１１０に対応した部位の位置及び姿勢からなる配置情報を認識することが可能になるため、組立パレット２０の配置情報がより正確に認識される。
【００２９】
◎実施の形態３
図１８（ａ）（ｂ）は実施の形態３に係る組立処理装置の要部を示す説明図である。
同図において、組立処理装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様に、ロボットハンド５２にカメラ４０を固着したものであるが、実施の形態１と異なり、カメラ４０の撮像面とパターンマーカ３０の認証基準面（組立パレット２０の頂部面２２に相当）とが正対せず、カメラ４０の視野範囲中心がパターンマーカ３０の四つの単位パターン印３１の中心位置に対応して配置されている場合である。これは、図８（ｃ）に示すように、パターンマーカ３０の認識基準面に対してカメラ４０の撮像面をθだけ傾斜配置したものであり、カメラ４０の計測精度は向上する点で好ましい。
この場合、カメラ４０の設置動作としては、正対計測位置Ｐ１に対してθだけ傾斜した非正対計測位置Ｐ２に直ちに移動設置するようにしてもよいし、あるいは、正対計測位置Ｐ１にて一段階目のラフな計測動作を行い、次いで、非正対計測位置Ｐ２に移動設置して二段階目の高精度な計測動作を行うようにしても差し支えない。
また、傾斜角度θの選定については適宜選定して差し支えないが、１５°〜７５°の範囲が好ましく、計測精度を高めるという点では、特には４５°付近に選定することがよい。  
但し、本実施の形態に示すように、カメラ４０がロボットハンド５２に取り付けられている態様では、傾斜角度θが大きい程、計測後にロボットハンド５２を組立パレット２０の位置まで移動させる距離が大きくなり、生産タクトに影響することから、生産タクトを考慮すれば、計測精度が確保できる範囲で可能な限り傾斜角度θは小さい方が好ましい。
【００３０】
本実施の形態に係る組立処理装置は上述した態様に限られるものではなく、例えば図１９（ａ）（ｂ）に示すように、カメラ４０とロボット５０とを切り離し、非正対計測位置にカメラ４０を固定的に設置し、組立パレット２０上のパターンマーカ３０を高精度に計測するようにしてもよい。
更に、図２０(ａ)(ｂ)に示すように、組立パレット２０の頂部面２２の隅部にパターンマーカ１１０の付されたカード１２０を傾斜支持台１４５を介して水平方向に対し傾斜角θだけ傾斜配置する一方、前記組立パレット２０の頂部面２２に撮像面が対向するようにカメラ４０を設置し、カメラ４０の撮像面とカード１２０上のパターンマーカ１１０面とが非正対しないようにしたものである。
本態様にあっても、図１８や図１９に示す態様と同様に、組立パレット２０のパターンマーカ１１０面に対してカメラ４０の撮像面をθだけ傾斜配置したことになるため、この非正対計測位置にてパターンマーカ１１０を計測した場合には、パターンマーカ１１０の配置情報につき高精度の計測結果が得られる。
【００３１】
◎実施の形態４
図２１（ａ）（ｂ）はコネクタ装置を組み立てるための組立処理装置の要部を示す。
図２１（ａ）はコネクタ装置１５０の要素である雄コネクタ１５１と雌コネクタ１５２とが未挿入な組付前の状態を示す説明図、同図（ｂ）は両者が挿入された組付完了の状態を示す説明図である。
本例では、雄コネクタ１５１及び雌コネクタ１５２の同じ側に位置する一側面には夫々パターンマーカ１６０，１７０が設けられている。これらのパターンマーカ１６０，１７０はいずれも一側面の四隅に設けられる単位パターン印１６１，１７１と、一側面の二辺に沿って設けられる種別表示印１６６，１７６とを有する。
これらのパターンマーカ１６０，１７０は、図２１（ｂ）に示すように、雌コネクタ１５２に雄コネクタ１５１を組付ける際にカメラ４０にて計測される。
そして、図示外の制御装置は、計測された撮像情報に基づいて、プリント基板１５５上の雌コネクタ１５２の位置及び姿勢からなる配置情報を認識し、一方、雄コネクタ１５１が図示外のロボットに雄コネクタ１５１を把持するに当たって、雄コネクタ１５１の椅位置及び姿勢からなる配置情報を認識することができる。
更に、制御装置は、雄コネクタ１５１及び雌コネクタ１５２のパターンマーカ１６０，１７０の位置及び姿勢からなる配置情報を認識し、両者の相対位置関係を演算することで両者の組付け状態をもチェックすることが可能である。
尚、雄コネクタ１５１、雌コネクタ１５２の夫々のパターンマーカ１６０，１７０に異なる種別表示印（ＩＤ）を割り付けることで夫々の雄コネクタ１５１，雌コネクタ１５２の配置情報を正確に認識することが可能である。
また、本実施の形態では、雄コネクタ１５１、雌コネクタ１５２に夫々パターンマーカ１６０，１７０を設けるようにしているが、例えばプリント基板１５５上の予めきめられた部位に雌コネクタ１５２が設けられる態様では、雌コネクタ１５２に変えてプリント基板１５５にパターンマーカを設け、これと雌コネクタ１５２に挿入組付けされた雄コネクタ１５１のパターンマーカ１６０とで両者の相対位置関係を認識するようにしても差し支えない。
【符号の説明】
【００３２】
１…組立基台，２…組付受部品，３…組付部品，５…撮像具，６…配置情報認識部，７…制御部，８…処理機構，１１…認識基準面，１２…認識表示体，１３…単位パターン印，１４…種別表示印，Ｃ…中心位置，Ｐｃ…濃度パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2011209959.tif 000021
【図２０】
2011209959.tif 000022
【図２１】
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