(57)【要約】【課題】各部品の相対的な位置もしくは姿勢を求めることが可能であり、また部品のエッジ形状を検出することも可能な部材位置合わせ装置を提供する。【解決手段】スリット光Ｓ1の投影光像Ｓ1ａを振動させ、この振動を制御している。このため、スリット光Ｓ1の通過平面とカメラ２の視点Ｃｏとの相対座標を常に特定することが可能であり、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａの両端の３次元位置を求めることができる。そして、投影光像Ｓ1ａの振動中に、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａの両端の３次元位置を繰り返して求めれば、投影光像Ｓ1ａの両端の３次元位置の軌跡を求めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材にそれぞれのスリット光を照射して、これらのスリット光を該各部材に跨って投影する複数のスリット光投影手段と、
前記各スリット光投影手段から照射されているそれぞれのスリット光を移動もしくは振動させるスリット光駆動手段と、
前記各部材に投影されているそれぞれのスリット光の投影光像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする部材位置合わせ装置。
【請求項２】
前記撮像手段により撮像された各スリット光の投影光像に基づいて前記各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求める演算手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、単数であることを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、複数であることを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項５】
前記スリット光駆動手段によるスリット光の移動もしくは振動は、該スリット光の並進運動によりなされることを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項６】
前記スリット光駆動手段によるスリット光の移動もしくは振動は、前記スリット光投影手段近傍を中心とする該スリット光の回転運動によりなされることを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項７】
前記スリット光投影手段は、縦縞状の複数のスリットが入ったスリット板を通じてスリット光を照射することを特徴とする請求項１に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項８】
前記スリット板の相互に隣接する各スリットは、スリット光を相互に異なる色で着色することを特徴とする請求項７に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項９】
２つの部材にそれぞれの格子状スリット光を照射し、これらの格子状スリット光の投影光像を該各部材に跨って投影する複数の格子状スリット光投影手段と、
前記各部材に投影されているそれぞれの格子状スリット光の投影光像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする部材位置合わせ装置。
【請求項１０】
前記撮像手段により撮像された各格子状スリット光の投影光像に基づいて前記各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求める演算手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項１１】
前記格子状スリット光投影手段は、格子状スリット光の格子状パターンの間隔を調節可能であることを特徴とする請求項９に記載の部材位置合わせ装置。
【請求項１２】
前記格子状スリット光投影手段は、スリット光を出射するスリット光投影手段と、このスリット光投影手段から照射されているスリット光を移動もしくは振動させるスリット光駆動手段と、このスリット光投影手段から照射されているスリット光が通過する格子状スリットとを備えることを特徴とする請求項９に記載の部材位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材にそれぞれのスリット光を照射して、これらのスリット光を該各部材に跨って投影し、これらのスリット光を撮像して、これらのスリット光の画像に基づいて各部材の位置合わせを行う部材位置合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の装置としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。この装置では、相互に離間した２つの部材に複数のスリット光を照射し、各スリット光を該各部材の上方から撮像して、各スリット光の投影光像に基づいて各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求め、各部材の相対的な位置もしくは姿勢を制御して、各部材の位置合わせを行っている。この様な各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求める方法を光切断法と称す。
【特許文献１】特開平０９−１３８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電子機器の製造工程においては、プリント基板上に部品を配置するに際し、上記従来の光切断法を適用して、部品の自動配置と組立てを行うことが考えられる。例えば、プリント基板上のメス型コネクタにオス型コネクタを嵌合させるために、各コネクタに複数のスリット光を照射し、各スリット光を該各コネクタの上方から撮像して、各スリット光の投影光像に基づいて各コネクタの相対的な位置もしくは姿勢を求め、オス型コネクタの位置もしくは姿勢を制御して、各コネクタの位置合わせを行った上で、オス型コネクタをメス型コネクタに嵌合させる。
【０００４】
しかしながら、プリント基板上には多数の部品が密集して配置されるため、各部品に照射された複数のスリット光を該各部品の上方から撮像することは困難である。すなわち、プリント基板上の部品の自動配置と組立てのために、従来の光切断法を適用することは困難である。
【０００５】
また、部品のエッジ形状によりスリット光の投影光像が変化するので、部品のエッジ形状を把握しつつ、部品の自動配置と組立てを行う必要があるものの、従来の光切断方法では、エッジの欠けや異物等の有無を検出することができても、エッジ形状を検出するまでには至らなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、各部品に照射された複数のスリット光の投影光像を該各部品の斜め方向から撮像して、該各部品の相対的な位置もしくは姿勢を求めることが可能であり、また部品のエッジ形状を検出することも可能な部材位置合わせ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の部材位置合わせ装置は、２つの部材にそれぞれのスリット光を照射して、これらのスリット光を該各部材に跨って投影する複数のスリット光投影手段と、前記各スリット光投影手段から照射されているそれぞれのスリット光を移動もしくは振動させるスリット光駆動手段と、前記各部材に投影されているそれぞれのスリット光の投影光像を撮像する撮像手段とを備えている。
【０００８】
そして、前記撮像手段により撮像された各スリット光の投影光像に基づいて前記各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求める演算手段を備えている。
【０００９】
この様な本発明によれば、それぞれのスリット光を移動もしくは振動させ、各部材に投影されているそれぞれのスリット光の投影光像を撮像している。従って、スリット光の投影光像が部材に対して線状の範囲にではなく帯状の範囲に投影され、この帯状の投影光像のエッジが部材のエッジに重なる。このため、スリット光の投影光像のエッジを検出すれば、部材のエッジを検出することができ、更には各部材のエッジを検出すれば、各部材の相対的な位置もしくは姿勢を特定することができる。
【００１０】
また、各スリット光の投影光像を斜め方向から撮像しても、各スリット光の投影光像のエッジを検出することができるので、プリント基板上の部品の自動配置と組立てのために、本発明の装置を適用することができる。
【００１１】
更に、スリット光の投影光像のエッジ形状が部材のエッジ形状を表すので、部材のエッジ形状を特定することもできる。例えば、部材のエッジに段差があっても、この段差を検出して、部材同士を干渉させることなく位置合わせを行うことができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記撮像手段は、単数である。この場合は、スリット光の通過平面と撮像手段の視点との相対座標が既知であることを前提にして、撮像手段により撮像された画像上の投影光像のエッジの位置に基づいて、該投影光像のエッジの３次元位置を求めることができ、これが部材のエッジの３次元位置となる。
【００１３】
あるいは、前記撮像手段は、複数である。この場合は、各撮像手段間の離間距離を予め求めておけば、各撮像手段により撮像されたそれぞれの画像から投影光像の視差を求めて、投影光像の３次元位置を検出することができる。この投影光像のエッジの３次元位置が部材のエッジの３次元位置となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記スリット光駆動手段によるスリット光の移動もしくは振動は、該スリット光の並進運動によりなされる。あるいは、前記スリット光駆動手段によるスリット光の移動もしくは振動は、前記スリット光投影手段近傍を中心とする該スリット光の回転運動によりなされる。
【００１５】
更に、本発明においては、前記スリット光投影手段は、縦縞状の複数のスリットが入ったスリット板を通じてスリット光を照射している。この場合は、複数のスリット光の投影光像が部材に照射される。このため、各スリット光の投影光像のエッジを検出すれば、これらのエッジから部材のエッジを求めることができ、更には各部材の相対的な位置もしくは姿勢を特定することができる。
【００１６】
また、前記スリット板の相互に隣接する各スリットは、スリット光を相互に異なる色で着色している。これにより、各スリット光の投影光像の識別が容易になって、投影光像の誤検出等を防止することができる。
【００１７】
一方、他の本発明の位置合わせ装置は、２つの部材にそれぞれの格子状スリット光を照射し、これらの格子状スリット光の投影光像を該各部材に跨って投影する複数の格子状スリット光投影手段と、前記各部材に投影されているそれぞれの格子状スリット光の投影光像を撮像する撮像手段とを備えている。
【００１８】
そして、前記撮像手段により撮像された各格子状スリット光の投影光像に基づいて前記各部材の相対的な位置もしくは姿勢を求める演算手段を備えている。
【００１９】
この様な本発明によれば、各部材に投影されているそれぞれの格子状スリット光の投影光像を撮像している。この部材上の格子状スリット光の投影光像から部材のエッジや姿勢を特定することができ、更には各部材の相対的な位置もしくは姿勢を特定することができる。
【００２０】
また、各格子状スリット光の投影光像を斜め方向から撮像しても、各格子状スリット光の投影光像のエッジを検出することができるので、プリント基板上の部品の自動配置と組立てのために、本発明の装置を適用することができる。
【００２１】
更に、格子状スリット光の投影光像のエッジ形状が部材のエッジ形状を表すので、部材のエッジ形状を特定することもできる。
【００２２】
また、本発明においては、前記格子状スリット光投影手段は、格子状スリット光の格子状パターンの間隔を調節可能である。これにより、部材の大きさに合わせて格子状スリット光の投影光像の大きさを調節することができる。
【００２３】
更に、本発明においては、前記格子状スリット光投影手段は、スリット光を出射するスリット光投影手段と、このスリット光投影手段から照射されているスリット光を移動もしくは振動させるスリット光駆動手段と、このスリット光投影手段から照射されているスリット光が通過する格子状スリットとを備えている。この場合、スリット光が平面状に拡散するのみであるので、光源のパワーを少量に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この様に本発明によれば、スリット光の投影光像のエッジを検出して、部材のエッジを検出することができ、更には各部材の相対的な位置もしくは姿勢を特定することができる。また、スリット光の投影光像を斜め方向から撮像しても、スリット光の投影光像のエッジを検出することができるので、プリント基板上の部品の自動配置と組立てのために、本発明の装置を適用することができる。更に、スリット光の投影光像のエッジ形状が部材のエッジ形状を表すので、部材のエッジ形状を特定することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１（ａ）は、本発明の位置合わせ装置の実施形態１を適用したマニピュレータ装置を示す側面図である。このマニピュレータ装置１１は、グリッパ１２と、このグリッパ１２に連結された６自由度を持つアーム１３と、アーム１３を支持する支柱１４とを備えており、グリッパ１２により部材を把持し、アーム１３によりグリッパ１２を移動させて、部材の移動等の作業を行う。
【００２６】
本実施形態の位置合わせ装置１は、グリッパ１２に取り付けられたカメラ２並びに２つのスリット光投影部３、４と、演算制御部５（図１において図示せず）とを備えている。演算制御部５は、支柱１４側に設けられており、信号線を通じてカメラ２並びにスリット光投影部３、４等に接続され、カメラ２並びにスリット光投影部３、４等を用いて、マニピュレータ装置１１により操作される部材の位置や姿勢を検出し、この検出した部材の位置や姿勢に基づいてマニピュレータ装置１１を駆動制御し、部材の移動等の作業を制御する。
【００２７】
また、カメラ６を支柱１４の略中央に固定している。演算制御部５は、このカメラ６により撮像された画像をも用いて、部材の位置や姿勢を検出し、マニピュレータ装置１１を駆動制御し、部材の移動等の作業を制御する。ただし、このカメラ６により撮像された画像に基づく位置や姿勢の検出精度が低く、このために部材の移動等の作業精度も低い。
【００２８】
ここでは、電子機器の製造工程にマニピュレータ装置１１を適用し、マニピュレータ装置１１を駆動制御して、オス型コネクタ１５をトレイ１６から持ち上げ、このオス型コネクタ１５をプリント基板１８まで移動させて、このオス型コネクタ１５をプリント基板１８上のメス型コネクタ１７に嵌合させる。
【００２９】
この様なマニピュレータ装置１１による作業を、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２のフローチャートに従って説明する。
【００３０】
オス型コネクタ１５は、トレイ１６内の予め決められた位置に格納されている。マニピュレータ装置１１では、図１（ａ）に示す様にアーム１３によりグリッパ１２をトレイ１６のオス型コネクタ１５の位置まで移動させて、グリッパ１２によりオス型コネクタ１５を把持する。そして、図１（ｂ）に示す様にアーム１３によりグリッパ１２を移動させ、オス型コネクタ１５をプリント基板１８上のメス型コネクタ１７に対向する位置まで移動させる（ステップＳ１０１）。このときには、アーム１３に固定されたカメラ６によりプリント基板１８上のメス型コネクタ１７の位置を検出し（ステップＳ１０２）、アーム１３を駆動制御して、この検出された位置にオス型コネクタ１５を移動させる（ステップＳ１０３）。ただし、カメラ６によるメス型コネクタ１７の位置検出は、カメラ６により撮像された２次元画像上で行われるものの、この検出精度がそれほど高くなく、数ミリメートル程度の誤差がある。従って、コネクタ同士の離間距離が０となる様にオス型コネクタ１５を移動させようとすると、コネクタ同士が干渉する可能性がある。このため、コネクタ同士の離間距離に余裕を持たせてオス型コネクタ１５を移動させる。
【００３１】
次に、オス型コネクタ１５をメス型コネクタ１７に嵌合させるには、オス型コネクタ１５とメス型コネクタ１７を対向させた状態で、相互間の位置合わせをサブミリメートルの精度で行う必要がある。しかしながら、先に述べた様にカメラ６による位置の検出精度が十分ではない。
【００３２】
そこで、図１（ｃ）に示す様にグリッパ１２に取り付けられたカメラ２並びにスリット光投影部３を用いて、オス型コネクタ１５とプリント基板１８上のメス型コネクタ１７との相対的な位置もしくは姿勢を検出する。この検出精度は、非常に高い。このため、この検出されたコネクタ同士の相対的な位置もしくは姿勢に基づいてアーム１３を駆動制御し、グリッパ１２により把持されているオス型コネクタ１５を移動させて、コネクタ相互間の位置合わせを高精度で行うことができる（ステップＳ１０４）。
【００３３】
この後、図１（ｄ）に示す様にアーム１３によりグリッパ１２を移動させて、グリッパ１２により把持されているオス型コネクタ１５を下方に移動させ、オス型コネクタ１５をプリント基板１８上のメス型コネクタ１７に嵌合させる（ステップＳ１０５）。以上でコネクタ同士を嵌合させるための作業が終了する。
【００３４】
図３は、本実施形態の位置合わせ装置１におけるカメラ２及び２つのスリット光投影部３、４の配置態様を示す斜視図である。図３において、グリッパ１２は、アーム１３に連結された基部１２ａと、基部１２ａに対して平行移動可能に設けられた一対の指部１２ｂと、基部１２ａに内蔵され、各指部１２ｂを平行移動させる駆動部（図示せず）とを備えており、各指部１２ｂを平行移動させて開閉させ、各指部１２ｂ間にオス型コネクタ１５を把持したり放すことができる。
【００３５】
位置合わせ装置１では、カメラ２及び２つのスリット光投影部３、４をグリッパ１２の基部１２ａに固定し、各スリット光投影部３、４から各指１２ｂ側にそれぞれのスリット光Ｓ1、Ｓ2を照射している。また、カメラ２の撮像方向を各スリット光Ｓ1、Ｓ2の照射方向に向けている。先に述べた様にオス型コネクタ１５を下方に移動させて、オス型コネクタ１５をプリント基板１８上のメス型コネクタ１７に嵌合させるときには、各スリット光投影部３、４のスリット光Ｓ1、Ｓ2がオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射されて、各スリット光Ｓ1、Ｓ2の投影光像が各コネクタ１５、１７側壁に投影され、カメラ２により各コネクタ１５、１７側壁上の各スリット光Ｓ1、Ｓ2の投影光像が撮像される。
【００３６】
また、一方のスリット光投影部３は、基部１２ａの一側面と平行な矢印方向Ａに振動（往復平行移動）され、他方のスリット光投影部４は基部１２ａの他の一側面と平行な矢印方向Ｂに振動（往復平行移動）される。図４に示す様にグリッパ１２の基部１２ａ上に第1支持部２１を固定し、また各スリット光投影部３、４底面に第２支持部２２を固定し、第1支持部２１上面の凸部２１ａと第２支持部２２下面の凸部２２ａ間に振動アクチュエータ２３を挟み込んで、振動アクチュエータ２３を矢印方向Ａ、Ｂに振動させ、各スリット光投影部３、４を矢印方向Ａ、Ｂに振動させている。振動アクチュエータ２３としては、ピエゾアクチュエータ等がある。
【００３７】
さて、この様な構成の位置合わせ装置１において、各スリット光投影部３、４のスリット光Ｓ1、Ｓ2がオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射されると、各コネクタ１５、１７が相互に離間しているために、スリット光Ｓ1の投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1ｂが各コネクタ１５、１７側壁に分離して映り、かつスリット光Ｓ2の投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2ｂが各コネクタ１５、１７側壁に分離して映る。
【００３８】
図５は、スリット光Ｓ1の投影光像Ｓ1ａを示している。ここで、スリット光投影部３から出射されるスリット光Ｓ1の通過平面とカメラ２の視点Ｃｏとの相対座標が既知である。この相対座標において、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａの一端Ｓ11は、カメラ２の２次元撮像素子ＣＤＤ上における投影光像Ｓ1ａの一端Ｓ11の撮像位置Ｃ1とカメラ２の視点Ｃｏを通る直線Ｌがスリット光Ｓ1の通過平面に交わる位置にある。従って、カメラ２により撮像された画像上の投影光像Ｓ1ａの一端Ｓ11の位置Ｃ1を求めれば、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａの一端Ｓ11の３次元位置を求めることができる。同様に、カメラ２により撮像された画像上の投影光像Ｓ1ａの他端Ｓ12の位置Ｃ2を求めれば、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａの他端Ｓ12の３次元位置を求めることができる。
【００３９】
また同様に、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ1ｂの両端の３次元位置、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ2ａの両端の３次元位置、及びメス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ2ｂの両端の３次元位置を求めることができる。
【００４０】
更に、各スリット光投影部３、４が矢印方向Ａ、Ｂに振動しているので、コネクタ側壁上の投影光像も振動している。
【００４１】
例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示す様にスリット光投影部３からのスリット光Ｓ1の投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1bが各コネクタ１５、１７側壁上でスリット光投影部３と同様に矢印方向Ａに振動している。投影光像Ｓ1ａが振動していても、スリット光投影部３を振動させる振動アクチュエータ２３を制御しているので、スリット光投影部３の向きと位置を求めることができ、スリット光Ｓ1の通過平面とカメラ２の視点Ｃｏとの相対座標を常に特定することが可能である。従って、投影光像Ｓ1ａが振動していても、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａ端部の３次元位置を求めることができる。そして、投影光像Ｓ1ａの振動中に、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａ端部の３次元位置を繰り返して求めれば、投影光像Ｓ1ａ端部の３次元位置の軌跡を求めることができる。
【００４２】
同様に、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ1ｂ端部の３次元位置を繰り返して求めれば、投影光像Ｓ1ｂ端部の３次元位置の軌跡を求めることができる。
【００４３】
また、カメラ２により撮像された画像上の投影光像Ｓ1ｂ端部の位置だけではなく、投影光像Ｓ1ｂの屈曲点Ｓ23を画像処理により抽出して、画像上の屈曲点Ｓ23の位置を求めれば、屈曲点Ｓ23の３次元位置の軌跡を求めることができる。
【００４４】
こうして求められた投影光像Ｓ1ａの端Ｓ11の３次元位置の軌跡は、オス型コネクタ１５のエッジ１５ａの形状を部分的に表している。また、投影光像Ｓ1ｂの端Ｓ21の３次元位置の軌跡及び屈曲点Ｓ23の３次元位置の軌跡は、メス型コネクタ１７のエッジ１７ａの形状を部分的に表している。
【００４５】
同様に、スリット光投影部４からのスリット光Ｓ2の投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2bについても、投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2bの振動中に、オス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2b端部の３次元位置を繰り返して求めて、３次元位置の軌跡として、オス型コネクタ１５のエッジ１５ｂの形状を部分的に表すもの、メス型コネクタ１７のエッジ１７ｂの形状を部分的に表すものを得ることができる。
【００４６】
また、図７（ａ）に示す様にコネクタ２４のエッジに段差２４ａがあっても、スリット光の連続的な移動に伴う３次元位置の軌跡をエッジ形状として検出しているため、段差２４ａを表すエッジ形状を求めることができる。
【００４７】
尚、仮に図７（ｂ）に示す様に２つのスリット光Ｓ１、Ｓ２が相互の間隔を空けてコネクタ２４の側壁に静止投影されている場合は、各スリット光の投影光像から段差２４ａを表すエッジの形状を求めることができない。従って、この様にエッジに段差がある場合には、エッジの長さ等によって適当な１本を選出してエッジを大まかに求めるしかない。
【００４８】
更に、図８に示す様にオス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ1ａと該オス型コネクタ１５のエッジ１５ａから該オス型コネクタ１５の一側面１５Ａを特定することができる。同様に、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像Ｓ2ａとオス型コネクタ１５のエッジ１５ｂから該オス型コネクタ１５の他側面１５Ｂを特定することができる。そして、オス型コネクタ１５の一側面１５Ａと他側面１５Ｂが交わる線分を該オス型コネクタ１５のエッジ１５ｃとして求めることができる。
【００４９】
従って、オス型コネクタ１５の３つのエッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが特定されたことになる。更に、オス型コネクタ１５の各エッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから該オス型コネクタ１５の一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定することができる。
【００５０】
同様に、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ1bと該メス型コネクタ１７のエッジ１７ａから該メス型コネクタ１７の一側面を特定し、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像Ｓ2bと該メス型コネクタ１７のエッジ１７ｂから該メス型コネクタ１７の他側面を特定し、メス型コネクタ１７の一側面と他側面が交わる線分を該メス型コネクタ１７のエッジ１７ｃとして求めることができる。そして、メス型コネクタ１７の３つのエッジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが特定されたことから、メス型コネクタ１７の一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定することができる。
【００５１】
こうしてオス型コネクタ１５の一端面の３次元位置及び姿勢とメス型コネクタ１７の一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定することができれば、マニピュレータ装置１１を制御して、グリッパ１２により把持されたオス型コネクタ１５を回転もしくは移動させ、これによりオス型コネクタ１５の一端面とメス型コネクタ１７の一端面を平行にして対峙させ、その上でオス型コネクタ１５の一端面をメス型コネクタ１７の一端面に嵌合させることができる。
【００５２】
次に、オス型コネクタ１５とメス型コネクタ１７間の位置合わせと嵌合の作業について、図９（ａ）〜（ｃ）の説明図及び図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００５３】
先に述べた様に図２のステップＳ１０５においてオス型コネクタ１５をメス型コネクタ１７に嵌合させるには、その前にオス型コネクタ１５の一端面とメス型コネクタ１７の一端面を平行にして対峙させる必要があり、このための作業が開始される（ステップＳ２０１）。このとき、図９（ａ）に示す様に各スリット光投影部３、４のスリット光Ｓ1、Ｓ2がオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射されて、カメラ２により各コネクタ１５、１７側壁上の各スリット光Ｓ1、Ｓ2の投影光像が撮像される。演算制御部５は、カメラ２により撮像された画像を取り入れ、この画像上の各投影光像に基づいてオス型コネクタ１５の３つのエッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及びメス型コネクタ１７の３つのエッジ３つのエッジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを求め、更にオス型コネクタ１５の一端面の姿勢（傾き）とメス型コネクタ１７の一端面の姿勢（傾き）を求める（ステップＳ２０２）。
【００５４】
そして、演算制御部５は、各コネクタ１５、１７の一端面の姿勢に基づいてグリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御し、オス型コネクタ１５の一端面がメス型コネクタ１７の一端面に平行となる様にグリッパ１２により把持されたオス型コネクタ１５を回転移動させる（ステップＳ２０３）。この回転移動に際し、演算制御部５は、ステップＳ２０２を繰り返し行って、各コネクタ１５、１７の一端面の姿勢を求めつつ、図９（ｂ）に示す様に各コネクタ１５、１７の一端面が相互に平行となったか否かを判定しており（ステップＳ２０４）、各コネクタ１５、１７の一端面が相互に平行になるまで（ステップＳ２０４で「Ｙｅｓ」）、オス型コネクタ１５を回転移動させる。これにより、各コネクタ１５、１７の一端面が相互に平行になる。
【００５５】
尚、オス型コネクタ１５の各エッジ１５ａ、１５ｂとメス型コネクタ１７の各エッジ１７ａ、１７ｂを求め、各エッジ１５ａ、１５ｂと各エッジ１７ａ、１７ｂがそれぞれ相互に平行になっているか否かを判定し、いずれの組のエッジも平行となる様にオス型コネクタ１５を回転移動させても良い。
【００５６】
引き続いて、演算制御部５は、カメラ２により撮像された画像上の各投影光像に基づいてオス型コネクタ１５の３つのエッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及びメス型コネクタ１７の３つのエッジ３つのエッジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを求め、更にオス型コネクタ１５の一端面の３次元位置とメス型コネクタ１７の一端面の３次元位置を求め、各コネクタ１５、１７間のＸＹ方向の相対位置を求める（ステップＳ２０５）。
【００５７】
そして、演算制御部５は、各コネクタ１５、１７間のＸＹ方向の相対位置に基づいてグリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御し、オス型コネクタ１５の一端面がメス型コネクタ１７の一端面に対峙する様にグリッパ１２により把持されたオス型コネクタ１５をＸＹ方向に平行移動させる（ステップＳ２０６）。このＸＹ方向の平行移動に際しては、演算制御部５は、ステップＳ２０５を繰り返し行って、各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置を求めつつ、図９（ｃ）に示す様に各コネクタ１５、１７の一端面が対峙したか否かを判定しており（ステップＳ２０７）、各コネクタ１５、１７の一端面が対峙するまで（ステップＳ２０７「Ｙｅｓ」）、オス型コネクタ１５をＸＹ方向に平行移動させる。これにより、各コネクタ１５、１７の一端面が対峙する。
【００５８】
尚、オス型コネクタ１５のエッジ１５ｃとメス型コネクタ１７のエッジ１７ｃを求め、エッジ１５ｃとエッジ１７ｃが直線状に並ぶか否かを判定し、これらのエッジが直線状に並ぶ様にオス型コネクタ１５をＸＹ方向に平行移動させても良い。
【００５９】
この結果、図９（ｃ）に示す様に各コネクタ１５、１７の一端面が相互に平行となって対峙する。
【００６０】
この後、演算制御部５は、グリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御して、オス型コネクタ１５の各エッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとメス型コネクタ１７の各エッジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが接近する様にグリッパ１２により把持されているオス型コネクタ１５をＺ方向に移動させて、オス型コネクタ１５をメス型コネクタ１７に嵌合させる（ステップＳ２０８）。
【００６１】
この様に本実施形態では、各スリット光の投影光像を如何なる方向から撮像しても、撮像された画像上の各投影光像の位置に基づいて各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置及び姿勢を求めることができるので、プリント基板上に多数の部品が密集して配置されていても、各コネクタ１５、１７の位置合わせを行って、各コネクタ１５、１７を嵌合させるという作業が可能である。勿論、コネクタだけではなく、他の部品の位置合わせや組み込み等を行うことも可能である。
【００６２】
尚、本実施形態では、各スリット光投影部３、４を矢印方向Ａ、Ｂに振動させているが、この代わりに、図１１に示す様に各スリット光投影部３、４を固定し、各スリット光投影部３、４の前にそれぞれのミラー２５ａ、２５ｂを設置し、各ミラー２５ａ、２５ｂを回転もしくは往復回転させても良い。各スリット光投影部３、４から出射されるそれぞれのスリット光は、各ミラー２５ａ、２５ｂで反射されてオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射されるので、これらのスリット光の照射方向が回転移動し、これらのスリット光の投影光像が各コネクタ１５、１７側壁上で回転移動する。この場合も、各ミラー２５ａ、２５ｂの回転角度を制御していれば、各スリット光の通過平面を特定することが可能である。従って、投影光像が各コネクタ１５、１７側壁上で回転移動しても、各コネクタ１５、１７側壁上の投影光像端の３次元位置を求めることができ、更には各コネクタ１５、１７側壁上の投影光像端の３次元位置を繰り返して求めて、投影光像端の３次元位置の軌跡をコネクタのエッジとして求めることができる。
【００６３】
また、各コネクタ１５、１７側壁上の投影光像の照射範囲を広くするには各ミラー２５ａ、２５ｂの回転角度を大きくするだけで良く、図４に示す様に各スリット光投影部３、４そのものを振動（往復平行移動）させることに比べると、照射範囲の調節が容易である。
【００６４】
更に、各スリット光投影部３、４から出射されるそれぞれのスリット光の色を相互に異ならせて、これらのスリット光をそれらの色で識別することができる様にしても良い。例えば、図３に示す様にオス型コネクタ１５とメス型コネクタ１７を相互に嵌合させる場合は、各コネクタ１５、１７側壁上のそれぞれの投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1ｂが連続し、かつ各コネクタ１５、１７側壁上のそれぞれの投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2ａが連続する様に各コネクタ１５、１７の相対位置を調節する必要がある。ところが、初期状態において各コネクタ１５、１７の姿勢差が大きい場合は、各投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1ｂ及び各投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2bの相互間の傾きが大きく、これらの投影光像を識別することが困難であり、仮に投影光像Ｓ2bと投影光像Ｓ1ｂを誤認識したならば、各コネクタ１５、１７の相対位置を適確に調節することができず、各コネクタ１５、１７の嵌合も不可能である。
【００６５】
そこで、各スリット光投影部３、４から出射されるそれぞれのスリット光の色を相互に異ならせて、カメラ２により撮像された画像上で各投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1ｂ及び各投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2bをそれらの色で認識して、各投影光像Ｓ1ａ、Ｓ1ｂと各投影光像Ｓ2ａ、Ｓ2b間の誤認識を防止し、その上で各投影光像に基づいて各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置及び姿勢を求める。
【００６６】
また、図１２に示す様に２台のカメラ２ａ、２ｂを設け、各カメラ２ａ、２ｂにより撮像されたそれぞれの画像に基づいて投影光像の３次元位置を求めても構わない。この場合は、各カメラ２ａ、２ｂ間の離間距離を予め求めておき、各カメラ２ａ、２ｂにより撮像されたそれぞれの画像から各コネクタ１５、１７側壁上の投影光像の視差を求めて、投影光像の３次元位置を検出する。従って、投影光像の位置を求めるために、スリット光の通過平面とカメラの視点との相対座標が分かっている必要はなく、また各スリット光投影部３、４が振動もしくは回転していても、各スリット光投影部３、４の向きと位置が分かる必要もない。
＜実施形態２＞
図１３（ａ）は、本発明の位置合わせ装置の実施形態２を示す斜視図である。尚、図１３（ａ）において、図３の装置と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００６７】
本実施形態の装置は、図１に示す装置と同様に、マニピュレータ装置１１に適用され、グリッパ１２により把持されているオス型コネクタ１５の３次元位置及び姿勢を検出するものである。そして、このオス型コネクタ１５の３次元位置及び姿勢に基づいてマニピュレータ装置１１が駆動制御され、このオス型コネクタ１５が移動される。
【００６８】
本実施形態の装置では、各スリット光投影部３、４の前方にそれぞれのスリット板２６ａ、２６ｂを配置している。各スリット板２６ａ、２６ｂは、複数のスリットを遮光板に対して縦縞状に形成したものであり、グリッパ１２の基部１２ａに固定配置されている。
【００６９】
各スリット光投影部３、４は、矢印方向Ａ、Ｂに振動されており、それぞれのスリット光Ｓ1、Ｓ2も矢印方向Ａ、Ｂに振動されている。
【００７０】
スリット光投影部３から出射されたスリット光Ｓ1は、スリット板２６ａの各スリットを順次繰り返し通過して、オス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に間隔を開けて順次照射され、各コネクタ１５、１７側壁上に各投影光像２７ａ、２７ｂが縦縞状に投影される。同様に、スリット光投影部４から出射されたスリット光Ｓ2は、スリット板２６ｂの各スリットを順次繰り返し通過して、オス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に順次照射され、各コネクタ１５、１７側壁上に各投影光像２８ａ、２８ｂが縦縞状に投影される。そして、カメラ２は、各コネクタ１５、１７側壁上の各投影光像２７ａ、２７ｂ及び各投影光像２８ａ、２８ｂを撮像する。
【００７１】
ここで、各投影光像２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂは、スリット光投影部から出射されてスリット板の各スリットを順次繰り返し通過したスリット光が縦縞状に投影されたものである。このため、投影光像の縦縞を形成する各線分状の光像のいずれについても、図５のスリット光Ｓ1の投影光像Ｓ1ａと同様に、該線分状の光像を投影するスリット光の通過平面とカメラ２の視点との相対座標が既知であると言える。また、コネクタ側壁上の線分状の光像の一端は、カメラ２の２次元撮像素子上における線分状の光像の一端の撮像位置とカメラ２の視点を通る直線がスリット光の通過平面に交わる位置にある。従って、カメラ２により撮像された画像上の線分状の光像の一端の位置を求めれば、コネクタ側壁上の線分状の光像の一端の３次元位置を求めることができる。そして、各線分状の一端の３次元位置を通る輪郭がコネクタのエッジの形状を表す。
【００７２】
従って、投影光像２７ａの縦縞を形成する各線分状の光像の一端を通るオス型コネクタ１５のエッジ１５ａ、投影光像２８ａの縦縞を形成する各線分状の光像の一端を通るオス型コネクタ１５のエッジ１５ｂ、投影光像２７ｂの縦縞を形成する各線分状の光像の一端を通るメス型コネクタ１７のエッジ１７ａ、及び投影光像２８ａの縦縞を形成する各線分状の光像の一端を通るメス型コネクタ１７のエッジ１７ｂをそれぞれ特定することができる。
【００７３】
更に、図８と同様に、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像２７ａと該オス型コネクタ１５のエッジ１５ａから該オス型コネクタ１５の一側面を特定し、オス型コネクタ１５側壁上の投影光像２８ａとオス型コネクタ１５のエッジ１５ｂから該オス型コネクタ１５の他側面を特定し、オス型コネクタ１５の一側面と他側面が交わる線分を該オス型コネクタ１５のエッジ１５ｃとして求めることができる。そして、オス型コネクタ１５の各エッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから該オス型コネクタ１５の一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定することができる。
【００７４】
同様に、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像２７ｂと該メス型コネクタ１７のエッジ１７ａから該メス型コネクタ１７の一側面を特定し、メス型コネクタ１７側壁上の投影光像２８ｂと該メス型コネクタ１７のエッジ１７ｂから該メス型コネクタ１７の他側面を特定し、メス型コネクタ１７の一側面と他側面が交わる線分を該メス型コネクタ１７のエッジ１７ｃとして求めることができる。そして、メス型コネクタ１７の３つのエッジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからメス型コネクタ１７の一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定することができる。
【００７５】
そこで、演算制御部５は、カメラ２により撮像された画像を取り入れ、この画像上の各投影光像２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ別に、投影光像の縦縞を形成する各線分状の光像の一端の３次元位置を求め、これらの線分状の光像の一端からコネクタのエッジを求める。そして、演算制御部５は、オス型コネクタ１５及びメス型コネクタ１７別に、コネクタの３つのエッジを特定して、コネクタの一端面の３次元位置及び姿勢（傾き）を特定する。
【００７６】
こうして各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置及び姿勢を特定することができれば、マニピュレータ装置１１を制御して、オス型コネクタ１５を回転もしくは移動させて、各コネクタ１５、１７の一端面を平行にして対峙させ、その上で各コネクタ１５、１７を相互に嵌合させることができる。
【００７７】
この様な本実施形態では、図３の装置の様にスリット光の通過平面とカメラ２の視点との相対座標を特定するためにスリット光投影部の向きと位置を常に求める必要がない。従って、コネクタの３次元位置及び姿勢を求めるための演算処理が簡単化される。
【００７８】
また、スリット光の振動周期がカメラ２の露出時間よりも短い場合でも、投影光像が縦縞状に投影されるので、投影光像の縦縞を形成する線分状の光像の一端の３次元位置を正確に求めることができる。仮に、スリット板が無ければ、図１３（ｂ）に示す様に帯状の投影光像ＳＳがコネクタ２４側壁に投影されるので、投影光像の一端の３次元位置を特定するのが困難になる。
【００７９】
更に、投影光像の縦縞の間隔を狭くすれば、コネクタのエッジ形状をより正確に求めることができる。
【００８０】
尚、本実施形態では、各スリット光投影部３、４を矢印方向Ａ、Ｂに振動させているが、この代わりに、各スリット光投影部３、４を固定し、各スリット光投影部３、４と各スリット板２６ａ、２６ｂとの間にそれぞれのミラーを設置し、これらのミラーを回転もしくは往復回転させても良い。この場合は、スリット光投影部から出射されたスリット光は、ミラーで反射されて、スリット板の各スリットを順次通過してからオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射される。そして、スリット光の照射方向が回転移動するので、スリット光がスリット板の各スリットを順次繰り返し通過してオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に順次照射され、各コネクタ１５、１７側壁上に各投影光像が縦縞状に投影される。
【００８１】
また、各コネクタ１５、１７側壁上の投影光像を相互に異なる色を交互に配した縦縞状として、投影光像の縦縞を形成する各線分状の光像をそれらの色で識別することができる様にしても良い。例えば、図１４（ａ）、（ｂ）に示す様に各スリット光投影部３、４から出射されるそれぞれのスリット光を白色光とする。そして、スリット光投影部３側のスリット板２６ａの各スリットに赤色透光ガラス板ＲＬ及び青色透光ガラスＢＬを交互に設けておき、スリット光投影部３のスリット光をスリット板２６ａの各スリットを順次繰り返し通過させ、このスリット光の色を赤色と青色に交互に変化させて、各コネクタ１５、１７側壁上に各投影光像２７ａ、２７ｂを赤色の線分状の光像と青色の線分状の光像を交互に配した縦縞状にする。同様に、スリット光投影部４側のスリット板２６ｂの各スリットに赤色透光ガラス板及び青色透光ガラスを交互に設けておき、スリット光投影部４のスリット光をスリット板２６ａの各スリットを順次繰り返し通過させ、各コネクタ１５、１７側壁上に各投影光像２８ａ、２８ｂを赤色の線分状の光像と青色の線分状の光像を交互に配した縦縞状にする。
【００８２】
この様に投影光像の縦縞を形成する各線分状の光像をそれらの色で識別することができれば、カメラ２により撮像された画像において、色別に、投影光像の縦縞を形成する各線分状の光像を抽出して、各線分状の光像の間隔を広くすることができ、その上で各線分状の光像の一端の３次元位置を求めることになるので、この位置検出が容易になって、この位置検出の精度を向上させることができる。
＜実施形態３＞
図１５（ａ）は、本発明の位置合わせ装置の実施形態３を示す斜視図である。尚、図１５（ａ）において、図３の装置と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００８３】
本実施形態の装置は、図１に示す装置と同様に、マニピュレータ装置１１に適用され、グリッパ１２により把持されているオス型コネクタ１５の３次元位置及び姿勢を検出するものである。そして、このオス型コネクタ１５の３次元位置及び姿勢に基づいてマニピュレータ装置１１が駆動制御され、このオス型コネクタ１５が移動される。
【００８４】
本実施形態の装置では、図３の各スリット光投影部３、４の代わりに、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂを設け、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂからそれぞれの格子状スリット光３２ａ、３２ｂをオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射している。なお、軸Ｕ１、Ｕ２はそれぞれスリット光投影部３、４の光軸を表す。
【００８５】
各格子状スリット光３２ａ、３２ｂは、該格子状スリット光の光軸と直交する平坦面に対しては図１５（ｂ）に示す様な格子状の投影光像になって投影され、縦方向のライン状の光像３２ｃと横方向のライン状の光像３２ｄを一定間隔で格子状に並べたものとなる。この様な格子状スリット光３２ａ、３２ｂは、図１５（ｃ）に示す様に点光源３３から出射された光をコリメートレンズ３４で平行光に変換し、この平行光をスリット板３５の格子状スリットを通すことにより形成される。
【００８６】
図１６（ａ）、（ｂ）は、オス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に投影された格子状スリット光３２ａの投影光像３６ａ、３６ｂである。図１６（ａ）は、Ｘ軸と直交する各コネクタ１５、１７側壁、すなわちＹ軸及びＺ軸に平行な各コネクタ１５、１７側壁に投影された各投影光像３６ａ、３６ｂを示し、また図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の状態からオス型コネクタ１５がＸ軸周りで回転したときの各コネクタ１５、１７側壁に投影された各投影光像３６ａ、３６ｂを示している。更に、図１６（ｃ）は、傾斜したコネクタ側壁に投影された投影光像３６ｂを示しており、コネクタ側壁の傾きに応じて投影光像３６ｂが歪む。
【００８７】
ここで、コネクタ側壁に投影された格子状の投影光像を基準とするＳＴ座標系とそのエッジの傾きを考える。図１６（ａ）に示す様に各コネクタ１５、１７側壁のＳＴ座標系のエッジが平行である場合は、それぞれのＳＴ座標系に対する各コネクタ１５、１７の傾きが相互に等しく、また図１６（ｂ）に示す様にオス型コネクタ１５がＸ軸周りで回転して、各コネクタ１５、１７側壁のＳＴ座標系のエッジが相互に傾いていると、それぞれのＳＴ座標系に対する各コネクタ１５、１７の傾きが異なり、これがスリット光投影部３の光軸Ｕ１軸周りの傾きの差となる。
【００８８】
カメラ２による撮像が各コネクタ１５、１７側壁に対して斜め方向から行われ、かつ各コネクタ１５、１７同士がＸ軸周りだけではなくＹ軸及びＺ軸周りにも傾いていることがあり、これによってもカメラ２により撮像された画像上で各コネクタ１５，１７側壁のＳＴ座標が一致しないことがある。ところが、各コネクタ１５、１７同士のＹ軸及びＺ軸周りの傾きにより画像上で各コネクタ１５、１７側壁のＳＴ座標が一致しなくても、画像上の格子からそれぞれのＳＴ座標系のエッジの傾きを求めて、これらの傾きの差を求めれば、この傾きの差を各コネクタ１５、１７相互間のＵ１軸周りの姿勢（傾き）として求めることができる。
【００８９】
同様に、もう一方の格子状スリット光３２ｂの投影光像がＸ軸及びＺ軸に平行な各コネクタ１５、１７側壁に投影され、カメラ２により該各側壁上の投影光像が撮像されるので、カメラ２により撮像された画像上で該各側壁のＳＴ座標のエッジの傾きを求めて、これらの傾きの差を求めれば、この傾きの差を各コネクタ１５、１７相互間のＵ２軸周りの姿勢差として求めることができる。
【００９０】
従って、画像上でＹ軸及びＺ軸に平行な各コネクタ１５、１７側壁のＳＴ座標系のエッジの傾きを求めて、これらの傾き差が０となる様にオス型コネクタ１５をＵ１軸周りで回転させれば、各コネクタ１５、１７がＵ１軸周りで同様に傾くことになる。同様に、画像上でＸ軸及びＺ軸に平行な各コネクタ１５、１７側壁のＳＴ座標系のエッジの傾きを求めて、これらの傾きの差が０となる様にオス型コネクタ１５をＵ２軸周りで回転させれば、各コネクタ１５、１７がＵ２軸周りで同様に傾くことになる。この後、オス型コネクタ１５をＵ１軸、Ｕ２軸の両方に垂直なＵ３軸周りで回転させれば、各コネクタ１５、１７の一端面を平行にすることができる。
【００９１】
次に、オス型コネクタ１５とメス型コネクタ１７間の位置合わせと嵌合の作業について、図１７のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００９２】
先に述べた様に図２のステップＳ１０５においてオス型コネクタ１５をメス型コネクタ１７に嵌合させるには、その前にオス型コネクタ１５の一端面とメス型コネクタ１７の一端面を平行にして対峙させる必要があり、このための作業が開始される（ステップＳ３０１）。このとき、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂの格子状スリット光３２ａ、３２ｂがオス型コネクタ１５側壁及びメス型コネクタ１７側壁に照射されて、カメラ２により各コネクタ１５、１７側壁上の各格子状スリット光３２ａ、３２ｂの投影光像が撮像される。演算制御部５は、カメラ２により撮像された画像を取り入れ、この画像上の格子状スリット光３２ａの投影光像に基づいて各コネクタ１５、１７相互間のＵ１軸周りの傾きの差を求め、この画像上の格子状スリット光３２ｂの投影光像に基づいて各コネクタ１５、１７相互間のＵ２軸周りの傾きの差を求める（ステップＳ３０２）。
【００９３】
そして、演算制御部５は、グリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御し、各コネクタ１５、１７相互間のＵ１軸周りの傾きの差が０となる様にオス型コネクタ１５をＵ１軸周りで回転させ、かつ各コネクタ１５、１７相互間のＵ２軸周りの傾きの差が０となる様にオス型コネクタ１５をＵ２軸周りで回転させる（ステップＳ３０３）。この回転移動に際し、演算制御部５は、ステップＳ３０２を繰り返し行って、Ｕ１軸周りの傾きの差及びＵ２軸周りの傾きの差を求めつつ、これらの傾きの差が０になったか否かを判定しており（ステップＳ３０４）、これらの傾きの差が０になるまで（ステップＳ３０４で「Ｙｅｓ」）、オス型コネクタ１５を回転移動させる。
【００９４】
この後、演算制御部５は、グリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御し、各コネクタ１５、１７の一端面が平行となる様にオス型コネクタ１５をＵ３軸周りで回転させる（ステップＳ３０５）。
【００９５】
例えば、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂの格子状スリット光と図１３（ａ）における各スリット光投影部３、４のスリット光は、格子状であるか縦縞状であるかの違いだけであるから、各スリット光投影部３、４のスリット光を用いたときと同様の手順で、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂの格子状スリット光を用いて各コネクタ１５、１７のエッジを検出して、各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置及び姿勢を特定することができる。そこで、各コネクタ１５、１７の一端面を求め、これらの一端面が平行になる様にオス型コネクタ１５をＺ軸周りで回転させる。
【００９６】
引き続いて、演算制御部５は、オス型コネクタ１５の一端面の３次元位置とメス型コネクタ１７の一端面の３次元位置から各コネクタ１５、１７間のＸＹ方向の相対位置を求める（ステップＳ３０６）。
【００９７】
そして、演算制御部５は、各コネクタ１５、１７間のＸＹ方向の相対位置に基づいてグリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御し、オス型コネクタ１５の一端面がメス型コネクタ１７の一端面に対峙する様にグリッパ１２により把持されたオス型コネクタ１５をＸＹ方向に平行移動させる（ステップＳ３０７）。このＸＹ方向の平行移動に際しは、演算制御部５は、ステップＳ３０５を繰り返し行って、各コネクタ１５、１７の一端面の３次元位置を求めつつ、各コネクタ１５、１７の一端面が対峙したか否かを判定しており（ステップＳ３０８）、各コネクタ１５、１７の一端面が対峙するまで（ステップＳ３０８「Ｙｅｓ」）、オス型コネクタ１５をＸＹ方向に平行移動させる。これにより、各コネクタ１５、１７の一端面が対峙する。
【００９８】
更に、演算制御部５は、グリッパ１２もしくはアーム１３を駆動制御して、オス型コネクタ１５をＺ方向に移動させて、オス型コネクタ１５をメス型コネクタ１７に嵌合させる（ステップＳ３０９）。
【００９９】
図１８は、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂの変形例を概略的に示す側面図である。この変形例の格子スリット投影部では、スリット板３５の前方に各レンズ３８ａ、３８ｂを並設して、各レンズ３８ａ、３８ｂ間の離間距離を調節可能にしている。各レンズ３８ａ、３８ｂ間の離間距離を調節して変更すると、格子状スリット光の格子間隔が変化し、コネクタ側壁上の格子状の投影光像の格子間隔も変化する。これにより、位置合わせの対象となる部材の大きさに合わせて格子間隔を変化させることが可能となる。
【０１００】
図１９は、各格子スリット光投影部３１ａ、３１ｂの他の変形例を示す斜視図である。この他の変形例の格子スリット投影部では、各スリット光投影部３、４の前方にそれぞれの格子状スリット板３９ａ、３９ｂを配置し、各スリット光投影部３、４を矢印方向Ａ、Ｂに振動させて、各スリット光Ｓ1、Ｓ2を矢印方向Ａ、Ｂに振動させている。各スリット光Ｓ1、Ｓ2は、各格子状スリット板３９ａ、３９ｂの格子状スリットを矢印方向Ａ、Ｂに繰り返し往復移動しつつ通過して各コネクタ１５、１７側壁に照射され、これにより各コネクタ１５、１７側壁上に格子状の投影光像が形成される。ここでは、各スリット光投影部３、４の振動周期をカメラ２の露出時間よりも短くして、カメラ２により撮像された画像上で格子状の投影光像を写し出す様にしている。この方法では、スリット光が平面状に拡散するのみであるので、光源のパワーを少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の位置合わせ装置の実施形態１を適用したマニピュレータ装置並びにその動作を示す側面図である。
【図２】図１のマニピュレータ装置による作業過程を示すフローチャートである。
【図３】図１の位置合わせ装置におけるカメラ及び２つのスリット光投影部の配置態様を示す斜視図である。
【図４】図１の位置合わせ装置におけるスリット光投影部の支持構造を示す正面図である。
【図５】図１の位置合わせ装置におけるスリット光の投影光像の３次元位置を求めるための手順を説明するために用いた図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図１の位置合わせ装置におけるコネクタのエッジ形状を求めるための手順を説明するために用いた図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図１の位置合わせ装置との比較例を示しており、２本のスリット光に基づいてコネクタのエッジ形状を求めるための手順を説明するために用いた図である。
【図８】図１の位置合わせ装置におけるコネクタの一端面を求めるための手順を説明するために用いた図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、図１のマニピュレータ装置によるコネクタの移動手順を示す図である。
【図１０】図１の位置合わせ装置によるコネクタ同士の位置合わせの手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１の位置合わせ装置の変形例を示す斜視図である。
【図１２】図１の位置合わせ装置の他の変形例を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は本発明の位置合わせ装置の実施形態２を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の位置合わせ装置におけるスリット光と比較された帯状のスリット光を例示する図である。
【図１４】（ａ）は図１３の位置合わせ装置の変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の位置合わせ装置におけるスリット板を示す平面図である。
【図１５】（ａ）は本発明の位置合わせ装置の実施形態３を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の位置合わせ装置における格子状スリット光の投影光像を示す平面図であり、（ｃ）は（ａ）の位置合わせ装置における格子状スリット光投影部を示す側面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、コネクタ側壁に投影された格子状スリット光の投影光像を示す図である。
【図１７】図１５の位置合わせ装置によるコネクタ同士の位置合わせの手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１５の位置合わせ装置における格子状スリット光投影部の変形例を示す側面図である。
【図１９】図１５の位置合わせ装置における格子状スリット光投影部の他の変形例等を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  位置合わせ装置
２、６  カメラ
３、４  スリット光投影部
５  演算制御部
１１  マニピュレータ装置
１２  グリッパ
１３  アーム
１４  支柱
１５  オス型コネクタ
１６  トレイ
１７  メス型コネクタ
１８  プリント基板
２１  第１支持部
２２  第２支持部
２３  アクチュエータ
Ｓ1、Ｓ2  スリット光
Ｓ1a、Ｓ1b、Ｓ2a、Ｓ2b  投影光像
【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】
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