(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光軸と対象孔の孔軸線とが略平行となるように設けられ、対象孔が形成される対象物を撮像する撮像手段と、  対象物に関して撮像する側から対象物に照明光を照射する複数の照射手段であり、撮像光軸に関して対称に設けられ、各照明光の照射光軸と撮像光軸とは同一の仮想平面上に存在し、各照射光軸は、撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光の撮像手段への入射を防ぐ角度を成して傾斜し、かつ対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差する複数の照射手段とを含むことを特徴とする孔撮像装置。
【請求項２】
撮像光軸を対象孔の孔軸線と略平行に配置して対象孔が形成される対象物を撮像手段で撮像するにあたって、対象物に関して撮像する側から対象物に照明光を照射する複数の照射手段であり、撮像光軸に関して対称に設けられ、各照明光の照射光軸と撮像光軸とは同一の仮想平面上に存在し、各照射光軸は、撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光の撮像手段への入射を防ぐ角度を成して傾斜し、かつ対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差する複数の照射手段と、
対象孔に関連して対象物を加工する加工手段とを含むことを特徴とする加工装置。
【請求項３】
加工手段は、所定の加工軸線に沿って加工する手段であり、対象物を加工するときの加工軸線を、撮像手段が対象物を撮像するときの撮像光軸に一致させて、対象物を加工することを特徴とする請求項２記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象孔が形成される対象物の対象孔の近傍を撮像するための撮像装置に関する。
【０００２】
本発明において、用語「略平行」は「平行」を含み、用語「平行」は「同軸」を含む。
【０００３】
【従来の技術】
図１６は、従来の技術の孔撮像装置１を示す断面図である。孔撮像装置１は、透孔２が形成された板体３の透孔２を検出するために、板体３の透孔２の近傍を撮像するための装置である。この孔撮像装置１は、撮像光軸Ｃ４を有するカメラ４と、カメラ４に隣接して設けられ、撮像光軸Ｃ４と平行な照射光軸Ｃ５を有する照明器５とを備え、板体３の透孔２の近傍に照明器５によって照明光を照射し、カメラ４によって板体３の透孔２の近傍を撮像している。このようにして撮像した画像を画像処理手段に与え、画像を処理し、透孔２を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
孔撮像装置１では、上述のように撮像光軸Ｃ４と照射光軸Ｃ５とが平行となる状態、いわば同軸落射の照明下で撮像しているので、撮像して得られる画像が、板体３の表面状態、光軸Ｃ４，Ｃ５と板体３との角度および透孔２の背後の状態などの撮像条件に、大きく影響されてしまう。具体的に述べると、板体３の表面状態および光軸Ｃ４，Ｃ５と板体３との角度が、わずかにでも変化すると、板体３の表面で反射してカメラ４に入射される照明光の反射光が大きく変化し、様々な影を生じるなどして、板体３の画像部分と透孔２の画像部分とのコントラストが小さくなってしまう。また図１７に示すように、透孔２の背後に他の工具および部材などの物体６が存在すると、透孔２を透過した照明光が物体６で反射し、その反射光が再び透孔２を透過してカメラ４に入射され、板体３の画像部分と透孔２の画像部分とのコントラストがほとんどなくなってしまう。
【０００５】
このように孔撮像装置１では、図１８に示すように、板体３の画像部分と透孔２の画像部分とのコントラストが小さくなってしまう。さらに詳細に説明すると、図１９に示すように、撮像条件の変化によって変化する板体３の画像部分の明度変化範囲９と、撮像条件の変化によって変化する透孔２の画像部分の明度変化範囲１０とが、部分的に重なり合っており、一例を示すように、板体３の画像部分の明度１１と透孔２の画像部分の明度１２とがほとんど差のない状態、すなわち図１８に示す状態が生じるだけでなく、板体３の画像部分の明度よりも透孔２の画像部分の明度が逆に高くなってしまう場合もある。したがってしきい値を用いて２値化するなどの画像処理をしても、透孔２を検出することができない。
【０００６】
本発明の目的は、撮像条件に影響されずに対象物と対象孔とのコントラストが高い画像を得ることができる孔撮像装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、撮像光軸と対象孔の孔軸線とが略平行となるように設けられ、対象孔が形成される対象物を撮像する撮像手段と、
対象物に関して撮像する側から対象物に照明光を照射する複数の照射手段であり、撮像光軸に関して対称に設けられ、各照明光の照射光軸と撮像光軸とは同一の仮想平面上に存在し、各照射光軸は、撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光の撮像手段への入射を防ぐ角度を成して傾斜し、かつ対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差する複数の照射手段とを含むことを特徴とする孔撮像装置である。
【０００８】
本発明に従えば、対象物に関して撮像する側から、照射手段によって照明光を照射して、対象物を撮像手段によって撮像することができる。照射光軸は、対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差するように、撮像光軸に対して傾斜している。これによって、対象物の表面で反射して撮像手段に入射される照明光の光量が、対象物の表面状態および対象物に対する各光軸の角度などを含む撮像条件の影響を受けにくくすることができる。これによって撮像条件が変化しても、高い明度で安定した明度変化の小さい対象物の画像部分を含む画像を得ることができる。
【０００９】
さらに撮像光軸が対象孔の孔軸線と略平行に配置され、かつ撮像光軸に関して対称に設けられる複数の照射手段の照射光軸が、撮像光軸と同一の仮想平面上で撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光が撮像手段に入射することを防ぐことができる角度を成すように配置される。照明手段から照射される照明光が、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射し、また対象孔の内表面で反射し、撮像手段に入射されることを防ぐことができる。これによって撮像手段に対して対象孔が存在する方向の領域から撮像手段に入射される照明光の光量を小さく抑えることができ、撮像条件が変化しても、低い明度で安定した明度変化の小さい対象孔の画像部分を含み、しかも対象物と対象孔と境界が明瞭な画像を得ることができる。
【００１０】
このように対象物および対象孔の画像部分が、ともに明度変化が小さく、相互の明度に大きな差を有し、高いコントラストを有するうえ、対象物と対象孔との境界が明瞭な画像を得ることができる。したがって撮像して得られる画像に基づいて、対象孔を容易にかつ確実に検出することができる。たとえば得られる画像に対して、２値化処理などの簡単な処理をして対象孔を容易かつ確実に検出することができる。
【００１３】
請求項２記載の本発明は、撮像光軸を対象孔の孔軸線と略平行に配置して対象孔が形成される対象物を撮像手段で撮像するにあたって、対象物に関して撮像する側から対象物に照明光を照射する複数の照射手段であり、撮像光軸に関して対称に設けられ、各照明光の照射光軸と撮像光軸とは同一の仮想平面上に存在し、各照射光軸は、撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光の撮像手段への入射を防ぐ角度を成して傾斜し、かつ対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差する複数の照射手段と、
対象孔に関連して対象物を加工する加工手段とを含むことを特徴とする加工装置である。
【００１４】
本発明に従えば、撮像手段によって対象物を撮像して対象孔を検出し、加工手段によって対象物を対象孔に関連して加工することができる。対象物を撮像するにあたっては、対象物に関して撮像する側から、照射手段によって照明光を照射して、対象物を撮像手段によって撮像することができる。照射光軸は、対象物に関して撮像および照射する側で、撮像光軸と交差するように、撮像光軸に対して傾斜している。これによって、対象物の表面で反射して撮像手段に入射される照明光の光量が、対象物の表面状態および対象物に対する各光軸の角度などを含む撮像条件の影響を受けにくくすることができる。これによって撮像条件が変化しても、高い明度で安定した明度変化の小さい対象物の画像部分を含む画像を得ることができる。
【００１５】
さらに撮像光軸が対象孔の孔軸線と略平行に配置され、かつ撮像光軸に関して対称に設けられる複数の照射手段の照射光軸が、撮像光軸と同一の仮想平面上で撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光が撮像手段に入射することを防ぐことができる角度を成すように配置される。照明手段から照射される照明光が、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射し、また対象孔の内表面で反射し、撮像手段に入射されることを防ぐことができる。これによって撮像手段に対して対象孔が存在する方向の領域から撮像手段に入射される照明光の光量を小さく抑えることができ、撮像条件が変化しても、低い明度で安定した明度変化の小さい対象孔の画像部分を含み、しかも対象物と対象孔の境界が明瞭な画像を得ることができる。
【００１６】
このように対象物および対象孔の画像部分が、ともに明度変化が小さく、相互の明度に大きな差を有し、高いコントラストを有するうえ、対象物と対象孔との境界が明瞭な画像を得ることができる。これによって撮像して得られる画像に基づいて、対象孔を容易にかつ確実に検出することができる。したがって対象物を加工するにあたって、対象孔が確実に検出されるので、対象物を対象孔に関連して正確に加工することができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明は、加工手段は、所定の加工軸線に沿って加工する手段であり、対象物を加工するときの加工軸線を、撮像手段が対象物を撮像するときの撮像光軸に一致させて、対象物を加工することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、撮像手段が対象物を撮像するときの撮像光軸に加工軸線を一致させて、加工軸線に沿って対象物を加工することができる。これによって撮像して得られる画像に基づいて検出される対象孔に対して、加工軸線を正確に位置合わせして、対象物をより正確に加工することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の孔撮像装置２０を示す断面図である。図２は、孔撮像装置２０を簡略化して示す断面図である。孔撮像装置２０は、たとえば航空機の機体を構成する板体２１を厚み方向に挿通して形成される透孔２２を検出するために、板体２１を撮像する装置である。本実施の形態では、孔撮像装置２０は、透孔２２の大略的な位置が予め把握されている状態で、透孔２２を正確に検出するために、透孔２２近傍を撮像する。
【００２８】
対象物である板体２１は、略平坦状（平坦状を含む）であって、複数枚、本実施の形態では２枚の板部材２３，２４を積層し、仮鋲２５によって仮止めして構成される。仮鋲２５は、中空円筒状であって、対象孔である透孔２２は、仮鋲２５の孔によって構成されている。
【００２９】
孔撮像装置２０は、撮像手段であるカメラ２７と、複数、本実施の形態では２つの照射手段である照明器２８ａ，２８ｂ（以下、総称する場合を含み、不特定の照明器を指す場合には、添え字を省略して符号「２８」を付す）とを含む。カメラ２７は、板体２１を撮像し、各照明器２８は、照明光を板体２１に向けて照射し、カメラ２７によって撮像すべき領域を、したがって板体２１のカメラ２７による撮像部分を照明する。
【００３０】
カメラ２７は、板体２１の厚み方向一方側に設けられ、撮像光軸Ｃ２７が、板体２１の厚み方向と略平行となり、予め大略的に把握されている透孔２２の軸線（以下「孔軸線」という）Ｌ２２に対して略平行となるように設けられる。撮像光軸Ｃ２７は、カメラ２７に入射される光、すなわち撮像光の軸線である。カメラ２７は、たとえば蓄積電荷結合素子（Charge Coupled Device：略称ＣＣＤ）を用いたイメージセンサを用いて構成されてもよいし、その他のカメラによって実現されてもよい。
【００３１】
各照明器２８は、板体２１に関してカメラ２７と同一側に、撮像光軸Ｃ２７に関して対称に設けられ、撮像光軸Ｃ２７に対して傾斜する照射光軸Ｃ２８ａ，Ｃ２８ｂの照明光を、板体に関してカメラ２７と同一側から照射する。各照明器２８は、照明すべき領域、したがってカメラ２７によって撮像されるべき領域の近傍に光源を配置する構成であってもよいし、撮像されるべき領域の近傍を広くあけるために、離れた位置に設けられる光源から光ファイバなどの導光手段を用いて照明光を導き、照射する構成であってもよい。光源は、たとえばハロゲンランプなどであってもよい。
【００３２】
一方の照明器２８ａの照射光軸Ｃ２８ａと、他方の照明器２８ｂの照射光軸Ｃ２８ｂと、撮像光軸Ｃ２７とは、共通の仮想一平面上に存在し、板体２１のカメラ２７および各照明器２８が設けられる側に存在する交点Ｐで、相互に交差する。各撮像光軸Ｃ２８ａ，Ｃ２８ｂが、撮像光軸Ｃ２７に対して成す角度θ１は、たとえば４５度程度である。各照射光軸Ｃ２８ａ，Ｃ２８ｂ（以下、総称する場合を含み、不特定の照射光軸を指す場合には、添え字を省略して符号「Ｃ２８」を付す）は、各照明器２８から照射される照明光の軸線である。
【００３３】
図３は、カメラ２７によって撮像して得られる撮像画像の一例を示す図である。孔撮像装置２０は、各照明器２８によって照明された状態で、カメラ２７によって板体２１を撮像し、図３に示すような板体２１の画像（以下「撮像画像」という）３０を得ることができる。撮像画像３０は、板体２１を表す画像部分（以下「板体画像部分」という）３１と、透孔２２を表す画像部分（以下「透孔画像部分」という）３２とを有する。
【００３４】
孔撮像装置２０は、さらに画像処理手段２９を含んでおり、画像処理手段２９には、カメラ２７から撮像画像３０が与えられる。画像処理手段２９は、たとえばコンピュータによって実現され、撮像画像３０に対して、予め定めるしきい値を用いて２値化処理をするなど、所定の画像処理をして、撮像画像３０を、板体画像部分３１と、透孔画像部分３２とに、領域選別し、撮像画像３０から透孔画像部分３２を抽出する。
【００３５】
孔撮像装置２０では、カメラ２７によって撮像されて得られる撮像画像３０を、画像処理手段２９によって処理し、撮像画像３０から透孔画像部分３２を抽出することができる。このように透孔画像部分３２を抽出することによって、透孔２２を検出することができる。さらに詳細に述べると、透孔２２の位置、孔軸線Ｌ２２の位置、透孔２２の形状および透孔２２の寸法を含む透孔２２に関する情報を取得することができる。
【００３６】
このように透孔２２を検出するために、板体２１を撮像するにあたって、孔撮像装置２０では、板体２１に関してカメラ２７と同一側から、撮像光軸Ｃ２７に対して傾斜する照射光軸Ｃ２８の照明光を、照明器２８によって照射し、この状態で板体２１をカメラ２７によって撮像することができる。このように撮像光軸Ｃ２７に対して照射光軸Ｃ２８を傾斜させて照明することによって、板体２１の表面で反射してカメラ２７に入射される照明光の光量が、板体２１の表面状態および板体２１に対する撮像光軸Ｃ２７および照射光軸Ｃ２８の角度などを含む撮像条件の影響を受けにくくすることができる。これによって撮像条件が変化しても、明度変化が小さく、高い明度で安定した板体２１の画像部分、すなわち板体画像部分３１を含む撮像画像３０を得ることができる。
【００３７】
また撮像光軸Ｃ２７に対して照射光軸Ｃ２８を傾斜させることによって、透孔２２に関してカメラ２７と反対側に物体、たとえば後述するラム７５が存在しても、そのラム７５で透孔２２を透過した照明光が反射して、再び透孔２２を透過してカメラ２７に入射されることを防ぐことができる。これによって透孔２２に関してカメラ２７と反対側における物体の存在如何に拘わらず、カメラ２７に対して透孔２２が存在する方向の領域からカメラ２７に入射される照明光の光量を小さく抑えることができ、撮像条件が変化しても、明度変化が小さく、低い明度で安定した透孔２２の画像、すなわち透孔画像部分３２を含む撮像画像３０を得ることができる。
【００３８】
図４は、撮像画像３０における板体画像部分３１および透孔画像部分３２の明度を示すグラフである。上述のように、撮像条件の変化に伴う板体画像部分３１および透孔画像部分３２の明度変化がともに小さく、相互の明度に大きな差を有し、高いコントラストを有する撮像画像３０を得ることができる。したがって撮像画像３０に基づいて、透孔２２を容易にかつ確実に検出することができる。
【００３９】
さらに詳細に説明すると、板体画像部分３１の明度が撮像条件の変化によって変化する範囲である板体画像部分３１の明度変化範囲３５は、従来の技術に比べて小さく、板体画像部分３１の明度３６は、高い明度で安定している。透孔画像部分３２の明度３７は、撮像条件が変化しても、ほとんど変化せずに、低い明度でほぼ一定の値を取る。
【００４０】
これによって、板体画像部分３１の明度３６が、撮像条件の変化に伴って変化したとしても、板体画像部分３１の明度３６と、透孔画像部分３２の明度３７とは、大きな差を有している。したがって板体画像部分３１の明度３６よりも安定した２値化処理をすることができる程度に、板体画像部分３１の明度３６よりも十分に低く、透孔画像部分３２の明度３７よりも十分に高いしきい値３８を設定することができる。このしきい値３８を用いて、画像処理手段２９によって、撮像画像３０を２値化処理し、透孔画像部分３２を正確に検出することができる。
【００４１】
このように２値化という簡単な画像処理によって、透孔画像部分３２を容易化かつ確実に抽出し、透孔２２を容易かつ確実に検出することができる。したがって透孔２２の形状、寸法および孔軸線Ｌ２２の位置など、透孔２２に関する情報を、容易にかつ高い精度で得ることができる。
【００４２】
また撮像光軸Ｃ２７に対して傾斜された照射光軸Ｃ２８の照明光が、透孔２２に臨む板体２１の内表面で反射してカメラ２７に入射される不具合を抑えることができる。これによって板体２１と透孔２２と境界が明瞭な撮像画像３０を得ることができる。したがって得られる撮像画像３０を処理することによって、より高い精度で透孔２２を検出することができる。
【００４３】
図５は、孔撮像装置２０を備える自動穴あけ打鋲装置４０を示す斜視図である。加工装置が備える自動穴あけ打鋲装置（以下「打鋲装置」という）４０は、ワークである板体２１を、透孔２２に関連して加工する装置である。具体的には、打鋲装置４０は、仮鋲２５によって仮止めされた２枚の板部材２３，２４を最終的に確りと固定するために、仮鋲２５を除去するとともに透孔２２を所定の形状および寸法となるように穴あけ加工し、さらにその加工後の孔にリベット６０（図８などに図示）を打つための装置である。加工装置は、この打鋲装置４０に加えて、各板部材２３，２４を仮止めするための仮止手段１００を備える。
【００４４】
打鋲装置４０は、保持ユニット４１および２つの加工ユニット４２，４３を有する。保持ユニット４１は、板体２１の両端部を把持して、板体２１を略水平（水平を含む）に配置して保持する。一方の加工ユニット（以下「上部ユニット」という）４２は、板体２１の上方側となる一方側に設けられる。他方の加工ユニット（以下「下部ユニット」という）４３は、板体２１の下方側となる他方側に設けられる。
【００４５】
図６は、上部ユニット４２の主要構成を示す斜視図である。上部ユニット４２は、カメラ２７と、各照明器２８と、穿孔手段４４と、鋲支持手段４５とを含んで構成される。この上部ユニット４２は、さらに基台４６を含んでおり、この基台４６の所定の基準軸線Ｌ４６が、板体２１の厚み方向と略平行となり、予め大略的に把握されている透孔２２の軸線Ｌ２２に対して略平行となるように配置される。また上部ユニット４２は、孔撮像装置２０による検出結果に基づいて、基準軸線Ｌ４６が検出した孔軸線Ｌ２２と一致するように変位することができる。
【００４６】
カメラ２７は、上部ユニット４２の基台４６に固定され、透孔２２近傍に、他の手段による作業の作業領域を確保するために、上部ユニット４２の板体２１から遠い側の部分に、したがって透孔２２から遠所となる位置に設けられる。このようにカメラ２７が設けられた状態で、撮像光軸Ｃ２７は、基準軸線Ｌ４６に一致している。
【００４７】
各照明器２８は、本実施の形態では、光源からの照明光を光ファイバで導いて、その出射端４７から照射するように構成されており、基台４６に固定される。透孔２２近傍を上部ユニット４２による影が生じないように照明するために、光ファイバの出射端４７が、上部ユニット４２の板体２１に近い側の部分に、基準軸線Ｌ４６近傍の領域を避けて設けられる。光源は、透孔２２近傍に、他の手段による作業の作業領域を確保するために、透孔２２から遠所となる位置に設けられる。
【００４８】
図７は、穿孔手段４４を基準軸線Ｌ４６に沿う方向に見て簡略化して示す平面図である。図６を併せて参照して、穿孔手段４４は、板体２１を透孔２２に関連して加工する加工手段の１つであり、ドリルユニット部５０と、ドリルユニット保持部５１とを有する。
【００４９】
ドリルユニット部５０は、ドリル５３を着脱自在に装着することができるドリルチャック５４を有する。このドリルチャック５４は、たとえばドリルユニット部５０に内蔵される駆動源であるモータによってドリル５３の軸線であるドリル軸線Ｌ５０まわりに回転駆動され、これによってドリル５３がドリル軸線Ｌ５０まわりに回転される。このドリル軸線Ｌ５０は、穿孔手段４４における加工軸線である。
【００５０】
ドリルユニット保持部５１は、支持台５５と、アーム５６とを有する。支持台５５は、基準軸線Ｌ４６近傍の領域を避けて基台４６に固定されている。アーム５６は、基端部が支持台５５に、支持軸線Ｌ５１まわりの角変位方向Ａに角変位自在に、かつ支持軸線Ｌ５１に沿って変位自在に支持される。このアーム５６は、先端部にドリルユニット部５０を、ドリル５３を板体２１に対向する側に配置して、ドリル軸線Ｌ５０が支持軸線Ｌ５１に平行となるように保持する。
【００５１】
このアーム５６は、たとえば支持部５５に内蔵される駆動源であるモータによって支持軸線Ｌ５１まわりに角変位駆動されるとともに、支持軸線Ｌ５１に沿って変位駆動される。これによってドリルユニット部５０は、ドリル軸線Ｌ５０が基準軸線Ｌ４６と一致する加工位置５８と、基準軸線Ｌ４６近傍の領域から退避した退避位置５９とにわたって角変位方向Ａに角変位される。このように穿孔手段４４は、穿孔加工するときにだけ、ドリルユニット部５０を加工位置５８に配置する加工状態とし、穿孔加工しないときには、ドリルユニット部５０を退避位置５９に配置する退避状態として、他の手段による作業の邪魔にならないようにすることができる。またドリルユニット部５０は、ドリル軸線Ｌ５０に沿って変位される。
【００５２】
この穿孔手段４４は、ドリルユニット部５０を加工位置５８に配置して、ドリル５３をドリル軸線Ｌ５０まわりに回転させながら、ドリル軸線Ｌ５０に沿って変位させて、板体２１を穿孔加工することができる。孔撮像装置２０による透孔２２の検出結果に基づいて、基準軸線Ｌ４６が検出した孔軸線Ｌ２２と一致するように基台４６を配置し、板体２１を穿孔加工することによって、透孔２１の拡径および形状変更ならびに仮鋲２５の除去など、透孔２１に関連する穿孔加工、言い換えるならば穴あけ加工することができる。しかも上述のように正確に透孔２２が検出されているので、高い精度で正確に穿孔加工することができる。
【００５３】
図８は、鋲保持部８２を除いて、鋲支持手段４５を基準軸線Ｌ４６に垂直な方向に見て簡略化して示す側面図である。図９は、図８の左方から見てアンビル６１近傍を示す正面図である。図１０は、図８と同一方向から見てアンビル６１近傍を示す側面図である。図６を併せて参照して、鋲支持手段４５は、板体２１に挿通される鋲であるリベット６０を、板体２１の一方側から支持する手段であって、アンビル６１と、油圧シリンダ６２と、伝達機構６３と、鋲保持部８２とを有する。本実施の形態では、鋲支持手段４５は、穿孔手段４４によって加工された加工後の透孔２２に挿通されるリベット６０を支持する。穿孔加工前後の板体に共に符号「２１」を付すとともに、穿孔加工前後の透孔に共に符号「２２」を付す。
【００５４】
アンビル６１は、円柱状の部材であり、加工孔２２に挿通されたリベット６０に当接される部材である。このアンビル６１は、基端部が伝達機構６３に連結され、遊端部がリベット６０に当接される。
【００５５】
流体圧シリンダである油圧シリンダ６２は、基台４６に、シリンダ角変位軸線Ｌ６２まわりに角変位自在に設けられるシリンダチューブ６４と、シリンダチューブ６４に対して先端部を突出させた状態で、伸長および縮退自在に設けられるピストンロッド６５とを有する。流体源である油圧源からのシリンダチューブ６４への作動流体である作動油の供給状態を制御することによって、ピストンロッド６５を伸長および縮退させることができる。
【００５６】
伝達機構６３は、第１リンク部材６６および第２リンク部材６７を有するリンク機構である。第１リンク部材６６は、一端部で、第１機構軸線Ｌ６３ａまわりに角変位自在に、基台４６に連結されている。この第１リンク部材６６は、他端部で、第２機構軸線Ｌ６３ｂまわりに角変位自在に、ピストンロッド６５のシリンダチューブ６４から突出した先端部に連結されている。
【００５７】
第２リンク部材６７は、一端部で、第２機構軸線Ｌ６３ｂまわりに角変位自在に、第１リンク部材６６の他端部およびピストンロッド６５の先端部に連結されている。この第２リンク部材６７の他端部に、アンビル６１が、その基端部で、第３機構軸線Ｌ６３ｃまわりに角変位自在に連結されている。
【００５８】
シリンダ角変位軸線Ｌ６２および第１〜第３機構軸線Ｌ６３ａ〜Ｌ６３ｃは、相互に平行であり、ピストンロッド６５が伸長および縮退する方向と垂直な方向に延びている。またこれらのシリンダ角変位軸線Ｌ６２および第１〜第３機構軸線Ｌ６３ａ〜Ｌ６３ｃは、基準軸線Ｌ５６に垂直な方向に延びている。
【００５９】
リベットフィンガとも呼ばれる鋲保持部８２は、相互に近接および離反変位自在な複数の係止爪８４を有し、これら係止爪８４の近接および離反によって、先端部を開閉自在に構成され、開いた状態では、リベット６０の頭部の挿入および離脱が可能であり、閉じた状態では、リベット６０の頭部の挿入および離脱が不可能である。したがって鋲保持手段８２は、開いた状態リベット６０の頭部を挿入した後閉じることによって、リベット６０を保持することができ、リベット６０を保持した状態から開くことによってリベット６０の保持を解除することができる。このような鋲保持部８２は、アンビル６１を外囲する状態で同軸に配置され、その基端部において、第２リング部材６７の他端部に角変位自在かつ鋲保持部８２の軸線に沿って変位自在に設けられる。
【００６０】
アンビル軸線Ｌ６１が基準軸線Ｌ４６にあるとき、アンビル６１は、基台４６に対して基準軸線Ｌ４６に沿って変位自在に設けられ、鋲保持部８２は、基準軸線Ｌ４６に沿う変位が阻止されている。アンビル６１は、鋲保持部８２に対して、アンビル軸線Ｌ６１に沿って、すなわち基準軸線Ｌ６１に沿って、その遊端部が鋲保持部８２から突出する位置と、遊端部が鋲保持部８２内に没入する位置とにわたって変位自在である。
【００６１】
また基台４６の一部によって、アンビル６１を、その軸線（以下「アンビル軸線」という）Ｌ６１が基準軸線Ｌ４６と平行となるように保持した状態で、アンビル６１を案内する手段が構成される。基台４６には、アンビル６１と第２リンク部材６７とを角変位自在に連結する軸が嵌まり込み、アンビル６１の基端部を案内するための案内溝６８が形成されている。案内溝６８は、遠近案内部６８ａと、進退案内部６８ｂとを有するＬ字状である。
【００６２】
遠近案内部６８ａは、上部ユニット４２が板体２１に対向された状態で、板体２１に近接および離反する方向Ｂに、アンビル軸線Ｌ６１が基準軸線Ｌ４６と一致させて基準軸線Ｌ４６に沿って、アンビル６１を案内する。進退案内部６８ｂは、遠近案内部６８ａの板体２１から遠い端部に連なり、基準軸線Ｌ４６に対して垂直な方向に延び、上部ユニット４２が板体２１に対向された状態で基準軸線Ｌ４６に対して進出および後退する方向Ｃに、基準軸線Ｌ４６に垂直に、アンビル６１および鋲保持部８２を案内する。
【００６３】
この進退案内部６８ｂは、アンビル軸線Ｌ６１が基準軸線Ｌ４６に一致する進出位置９０と、アンビル軸線Ｌ６１が基準軸線Ｌ４６から退避した後退位置９１とにわたって案内する。アンビル６１が進出位置９０にあるとき、アンビル軸線Ｌ６１は、加工孔２２の軸線（以下「加工孔軸線」という）Ｌ２２と一致している。
【００６４】
この鋲支持手段４５は、ピストンロッド６５を縮退させて、アンビル６１を退避位置９１に配置した退避状態では、基準軸線Ｌ４６の近傍から退避しており、他の手段による作業の邪魔にならないようにすることができる。この状態で、鋲保持部８２を開閉させてリベット６０を保持し、その後ピストンロッド６５を伸長させると、アンビル６１および鋲保持部８２は、進退案内部６８ｂに案内されて進出位置まで変位する。さらにピストンロッド６５を伸長させると、アンビル６１は、遠近案内部６８ａに案内されて板体２１に近づき、したがって加工孔２２に近づく。このとき鋲保持部８２によるリベット６０の保持が解除され、リベット６０が加工孔２２に挿入される。さらにピストンロッド６５を伸長させると、やがてアンビル６１の遊端部がリベット６０に当接し、リベット６０を支持することができる。
【００６５】
このようにアンビル６１でリベット６０を支持する支持状態から、ピストンロッド６５を縮退させると、アンビル６１は、遠近案内部６８ａに案内されて板体２１、リベット６０から遠ざかり、進出位置９０まで変位する。さらにピストンロッド６５を縮退させると、アンビル６１は、進退案内部６８ｂに案内されて退避位置まで変位され、鋲支持手段４５が退避状態になる。
【００６６】
図１１は、下部ユニット４３の主要構成を示す斜視図である。図１を併せて参照して、下部ユニット４３は、鋲押圧手段７０を含んで構成される。鋲押圧手段７０は、鋲押圧部７１を、押圧駆動部７２によって駆動することができるように構成されている。
【００６７】
鋲押圧部７１は、ラム７５と、ラムシリンダ７６とを有する。押圧駆動部７２は、ラム７５およびラムシリンダ７６を一緒に、ラム７５の軸線であるラム軸線Ｌ７５に沿って変位駆動することができるとともに、ラム７５をラム軸線Ｌ７５に沿って変位駆動することができる。
【００６８】
下部ユニット４３は、ラム軸線Ｌ７５を、上部ユニット４２の基準軸線Ｌ４６と一致するように設けられ、少なくともラム軸線Ｌ７５と交差し、かつ相互に交差する２軸に沿って、変位駆動することができるように、鋲押圧手段７０を駆動する駆動源であるモータを備えて構成される。これによって下部ユニット４３は、孔撮像装置２０による検出結果に基づいて、ラム軸線Ｌ７５が基準軸線Ｌ４６と一致するように、したがってラム軸線Ｌ７５が検出した孔軸線Ｌ２２と一致するように、基台４６とともに鋲押圧手段７０を変位させることができる。
【００６９】
押圧駆動部７２は、鋲押圧部７１への作動流体である作動油の供給状態を制御することによって、ラム７５およびラムシリンダ７６を駆動することができる。上部ユニット４２の鋲支持手段４５を用いて、上述のようにリベット６０を支持した状態で、板体２１に関して鋲支持手段４５とは反対側から鋲押圧手段７０によってリベット６０を押圧し、リベット６０を変形させ、リベット６０を打って、各板部材２３，２４が本固定された板体２１を得ることができる。
【００７０】
上部ユニット４２の鋲支持手段４５と、下部ユニット４３の鋲押圧手段７０とを含んで、打鋲手段が構成され、この打鋲手段もまた、板体２１を透孔２２に関連して、加工軸線に沿って加工する加工手段である。この打鋲手段における加工軸線は、支持具であるアンビル６１のアンビル軸線Ｌ６１および押圧具であるラム７５のラム軸線Ｌ７５と一致する軸線である。このように打鋲装置４０は、２つの加工手段を有している。
【００７１】
図１２は、各板部材２３，２４を仮鋲２５によって仮止めする方法を示す簡略化した断面図である。仮止手段１００は、仮止めすべき各板部材２３，２４を挟持する挟持器と、挟持器に挟持された各板部材２３，２４に共通の仮止め用孔１０１を形成する仮止め孔形成器と、仮止め孔１０１に仮鋲２５を挿入する仮鋲挿入器と、仮止め孔１０１に挿入された仮鋲２５を拡径するようにかしめるかしめ器７９と、かしめ器７９を駆動する駆動源とを有する。かしめ器７９は、仮鋲２５の拡径前のない形よりも大きい外径の球形状のかしめ器本体と７８と、かしめ器本体７９に一端部が固定される索条７７とを有する。
【００７２】
仮止手段１００を用いた仮鋲２５による仮止めは、まず挟持器で各板部材２３，２４を挟持し、仮止め孔形成器で形成した仮止め孔１０１に、仮鋲挿入器によって仮鋲２５を挿入する。このように仮鋲２５を挿入した後、図１２（１）に示すように、かしめ器７９の索条７７を挿通させる。この状態から図１２（２）に示すように、索条７７を駆動源によって引っ張って、かしめ器本体７８に仮鋲２５内を通過させる。これによって仮鋲２５が拡径するように変形され、いわばかしめられる。このようにして、図１２（３）に示すように、仮鋲２５が打たれ、各板部材２３，２４が仮止めされる。
【００７３】
図１３は、打鋲装置４０による自動穴あけ打鋲加工の方法を示すフローチャートである。図１４は、穿孔加工の方法を示す簡略化した断面図である。図１５は、リベット６０を打つ方法を示す簡略化した断面図である。打鋲装置４０は、上述のカメラ２７、各照明器２８、画像処理手段２９、穿孔手段４４、鋲支持手段４５、鋲押圧手段７０を含んで、打鋲装置４０が備える各構成を統括的に制御する制御手段を有している。
【００７４】
制御手段は、たとえばコンピュータによって実現され、この制御手段によって打鋲装置４０が備える各構成を統括的に制御し、打鋲装置４０によって自動穴あけ打鋲加工を実行させる。自動穴あけ打鋲加工は、図１２に示すようにして、各板部材２３，２４を仮鋲２５で仮止して形成される板体２１を、保持ユニット４１によって保持した状態で、ステップｓ０で開始される。
【００７５】
ステップｓ０で、自動穴あけ打鋲加工が開始されると、ステップｓ１で、図１４（１）に示すように、透孔２２を検出する。この透孔２２の検出は、上述のように孔撮像装置２０によって、撮像光軸Ｃ２７対して傾斜する照射光軸Ｃ２８の照明光による斜光照明下において、板体２１を撮像し、得られた撮像画像を処理して検出する。このとき、穿孔手段４４および鋲支持手段４５は、退避状態にある。
【００７６】
ステップｓ１で、透孔２２を検出すると、ステップｓ２で、基準軸線Ｌ４６およびラム軸線Ｌ７５が孔軸線Ｌ２２と一致するように、基台４６および鋲押圧手段７０を変位させる。このように基準軸線Ｌ４６およびラム軸線Ｌ７５が孔軸線Ｌ２２と一致した状態で、図１４（２）に示すように、上部ユニット４２と下部ユニット４３とによって、板体２１をクランプする。
【００７７】
上部ユニット４２は、基台４６に設けられるクランプ体８０を有する。クランプ体８０は、大略的に有底円筒状であって、底部の中央部にその軸線（以下「クランプ軸線」という）Ｌ８０に沿って挿通する開孔が形成されている。このクランプ体８０は、クランプ軸線Ｌ８０を基準軸線Ｌ４６と一致させて、設けられ、基準軸線Ｌ４６に沿って変位自在に設けられ、上部ユニット４２に内蔵される駆動源であるモータによって、基準軸線Ｌ４６に沿って変位駆動される。
【００７８】
クランプ体８０を、板体２１に近接する方向に変位させるとともに、ラム７５およびラムシリンダ７６を、一緒に板体２１に近づける方向に変位させ、これによってラム７５およびラムシリンダ７６とクランプ体８０とを相互に近接させて、ラムシリンダ７６とクランプ体８０とによって板体２１をクランプする。このときラム７５は、ラムシリンダ７６に対して、ラムシリンダ７６の先端部から最も没入した状態に退避している。この最も没入した状態では、ラム７５が他の手段による作業の邪魔に成らない。またクランプ体８０は、上述のように開孔が形成されているので、他の手段による作業の邪魔に成ることがない。
【００７９】
ステップｓ２で、上部ユニット４２および下部ユニット４３によって板体２１をクランプすると、ステップｓ３で、図１４（３）に示すように、板体２１を穿孔加工する。ステップｓ３では、ドリルユニット部５０が加工位置５８に配置されて、穿孔手段４４が加工状態とされ、ドリル５０を回転させながら板体２１に近づくように変位させ、板体２１を穿孔加工し、仮鋲２５を除去しながら拡径して、所定の形状にする。このようにして、図１４（４）および図１５（１）に示すような、内径の小さい円筒状の小径部と、円錐台状の傾斜部と、内径の大きな円筒状の大径部とを有する加工孔２２を形成する。加工孔２２の形成が終了すると、穿孔手段４４は、退避状態に戻る。
【００８０】
ステップｓ３で、加工孔２２を形成すると、ステップｓ４で、図１５（２）に示すように、鋲支持手段４５によって、加工孔２２にリベット６０を挿入する。リベット６０の挿入は、鋲保持部８２によってリベット６０を保持した状態で、油圧シリンダ６２のピストンロッド８５が慎重されることによって、リベット６０が基準軸線Ｌ４６と同軸となる位置まで搬送され、この位置で保持解除されることによって、加工孔２２に挿入される。
【００８１】
ステップｓ４で、リベット６０を挿入すると、ステップｓ５で、図１５（３）に示すように、リベット６０を板体２１に関して一方側から支持する。ステップｓ５では、ステップｓ４において流体圧シリンダ６２のピストンロッド６５が伸長されて進出位置まで進出しているアンビル６１を、ピストンロッド６５のさらなる伸長によってアンビル６１が加工孔２２に近づき、このアンビル６１によって、リベット６０の一端部が上方から支持される。
【００８２】
ステップｓ５で、リベット６０が支持されると、ステップｓ６で、ラム７５がラムシリンダ７６に対して、板体２１に近接するように変位され、ラム７５によってリベット６０を下方から押圧する。このときリベット６０が上方から支持されているので、リベット６０が図１５（４）に示すように変形される。このようにして、リベット６０を打ち、リベット６０によって各板部材２３，２４を本固定することができる。リベット６０の変形が終了すると鋲支持手段４５は退避状態に戻り、鋲押圧部７１は、ラム７５が最も没入した状態に戻る。
【００８３】
ステップｓ６で、リベット６０を押圧して変形させると、ステップｓ７で、図１５（５）に示すようにクランプを解除して、１つの透孔２２に関する自動穴あけ打鋲加工を終了する。このような一連の自動穴あけ打鋲加工が、板体２１に形成される複数の透孔２２に関して、自動制御されて実行される。
【００８４】
このような打鋲装置４０によれば、カメラ２７によって板体２１を撮像して透孔２２を検出し、この透孔２２に関連して板体２１を加工することができる。板体２１を撮像するにあたっては、上述の孔撮像装置２０によって撮像することができ、透孔２２を容易にかつ確実に検出することができる。したがって板体２１を加工するにあたって、透孔２２に関連して板体２１を正確に加工することができる。
【００８５】
またカメラ２７が板体２１を撮像するときの撮像光軸Ｃ２７に加工軸線を一致させて、加工軸線に沿って板体２１を加工することができる。これによって撮像して得られる画像に基づいて検出される透孔２２に対して、加工軸線を正確に位置合わせして、板体２１をより正確に加工することができる。
【００８６】
また加工手段の１つである穿孔手段４４は、ドリルチャック５４にドリル５３を装着し、板体２１に関してカメラ２７と同一側から、板体２１を切削加工することができる。透孔２２のカメラ２７側の開口は、撮像して得られる画像に基づいて確実に検出される側の開口であって、この開口に対してドリル５３を位置合わせして、板体２１を加工することができる。したがってドリル５３のぶれを防いで正確に加工することができる。
【００８７】
また加工手段の１つである打鋲手段では、リベット６０を打つにあたって、板体２１の両側に工具が必要となり、カメラ２７によって板体２１を撮像するときに、透孔２２に関して板体２１に工具が存在するけれども、このような場合であっても、斜光照明で板体を撮像しているので、透孔２２を確実に検出することができ、精度の高いリベット打ちが可能になる。
【００８８】
上述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえば、孔撮像装置２０は、打鋲装置４０以外の装置に組み込まれるようにしてもよいし、単独で用いるようにしてもよい。また検出対象となる対象孔は、航空機の機体を構成する板体以外の対象物に形成される透孔であってもよい。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、対象物に関して撮像する側から、照射手段によって照明光を照射して、対象物を撮像手段によって撮像することができる。照射光軸は、対象物に関して撮像および照射する側で撮像光軸と交差するように、撮像光軸に対して傾斜している。これによって、対象物の表面で反射して撮像手段に入射される照明光の光量が、対象物の表面状態および対象物に対する各光軸の角度などを含む撮像条件の影響を受けにくくすることができる。これによって撮像条件が変化しても、高い明度で安定した明度変化の小さい対象物の画像部分を含む画像を得ることができる。
【００９０】
さらに撮像光軸が対象孔の孔軸線と略平行に配置され、かつ撮像光軸に関して対称に設けられる複数の照射手段の照射光軸が、撮像光軸と同一の仮想平面上で撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光が撮像手段に入射することを防ぐことができる角度を成すように配置される。照明手段から照射される照明光が、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射し、また対象孔の内表面で反射し、撮像手段に入射されることを防ぐことができる。これによって撮像手段に対して対象孔が存在する方向の領域から撮像手段に入射される照明光の光量を小さく抑えることができ、撮像条件が変化しても、低い明度で安定した明度変化の小さい対象孔の画像部分を含み、しかも対象物と対象孔と境界が明瞭な画像を得ることができる。
【００９１】
このように対象物および対象孔の画像部分が、ともに明度変化が小さく、相互の明度に大きな差を有し、高いコントラストを有するうえ、対象物と対象孔との境界が明瞭な画像を得ることができる。したがって撮像して得られる画像に基づいて、対象孔を容易にかつ確実に検出することができる。たとえば得られる画像に対して、２値化処理などの簡単な処理をして対象孔を容易かつ確実に検出することができる。
【００９３】
請求項２記載の本発明によれば、撮像手段によって対象物を撮像して対象孔を検出し、加工手段によって対象物を対象孔に関連して加工することができる。対象物を撮像するにあたっては、対象物に関して撮像する側から、照射手段によって照明光を照射して、対象物を撮像手段によって撮像することができる。照射光軸は、対象物に関して撮像および照射する側で、撮像光軸と交差するように、撮像光軸に対して傾斜している。これによって、対象物の表面で反射して撮像手段に入射される照明光の光量が、対象物の表面状態および対象物に対する各光軸の角度などを含む撮像条件の影響を受けにくくすることができる。これによって撮像条件が変化しても、高い明度で安定した明度変化の小さい対象物の画像部分を含む画像を得ることができる。
【００９４】
さらに撮像光軸が対象孔の孔軸線と略平行に配置され、かつ撮像光軸に関して対称に設けられる複数の照射手段の照射光軸が、撮像光軸と同一の仮想平面上で撮像光軸に対して、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射する反射光が撮像手段に入射することを防ぐことができる角度を成すように配置される。照明手段から照射される照明光が、対象物に関して撮像手段と反対側の物体で反射し、また対象孔の内表面で反射し、撮像手段に入射されることを防ぐことができる。これによって撮像手段に対して対象孔が存在する方向の領域から撮像手段に入射される照明光の光量を小さく抑えることができ、撮像条件が変化しても、低い明度で安定した明度変化の小さい対象孔の画像部分を含み、しかも対象物と対象孔の境界が明瞭な画像を得ることができる。
【００９５】
このように対象物および対象孔の画像部分が、ともに明度変化が小さく、相互の明度に大きな差を有し、高いコントラストを有するうえ、対象物と対象孔との境界が明瞭な画像を得ることができる。これによって撮像して得られる画像に基づいて、対象孔を容易にかつ確実に検出することができる。したがって対象物を加工するにあたって、対象孔が確実に検出されるので、対象物を対象孔に関連して正確に加工することができる。
【００９７】
請求項３記載の本発明によれば、撮像手段が対象物を撮像するときの撮像光軸に加工軸線を一致させて、加工軸線に沿って対象物を加工することができる。これによって撮像して得られる画像に基づいて検出される対象孔に対して、加工軸線を正確に位置合わせして、対象物をより正確に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の孔撮像装置２０を示す断面図である。
【図２】孔撮像装置２０を簡略化して示す断面図である。
【図３】カメラ２７によって撮像して得られる撮像画像の一例を示す図である。
【図４】撮像画像３０における板体画像部分３１および透孔画像部分３２の明度を示すグラフである。
【図５】孔撮像装置２０を備える自動穴あけ打鋲装置４０を示す斜視図である。
【図６】上部ユニット４２の主要構成を示す斜視図である。
【図７】穿孔手段４４を基準軸線Ｌ４６に沿う方向に見て簡略化して示す平面図である。
【図８】鋲保持部８２を除いて鋲支持手段４５を基準軸線Ｌ４６に垂直な方向に見て簡略化して示す側面図である。
【図９】図８の左方から見てアンビル６１近傍を示す正面図である。
【図１０】図８と同一方向から見てアンビル６１近傍を示す側面図である。
【図１１】下部ユニット４３の主要構成を示す斜視図である。
【図１２】各板部材２３，２４を仮鋲２５によって仮止めする方法を示す簡略化した断面図である。
【図１３】打鋲装置４０による自動穴あけ打鋲加工の方法を示すフローチャートである。
【図１４】穿孔加工の方法を示す簡略化した断面図である。
【図１５】リベット６０を打つ方法を示す簡略化した断面図である。
【図１６】従来の技術の孔撮像装置１を示す断面図である。
【図１７】孔撮像装置１を簡略化して示す断面図である。
【図１８】孔撮像装置１によって得られる画像の一例を示す図である。
【図１９】孔撮像装置１によって得られる画像における板体の画像部分および透孔の画像部分の明度を示すグラフである。
【符号の説明】
２０  孔撮像装置
２１  板体
２２  透孔（加工孔）
２３，２４  板部材
２５  仮鋲
２７  カメラ
２８ａ，２８ｂ  照明器
４０  自動穴あけ打鋲装置
４１  保持ユニット
４２  上部ユニット
４３  下部ユニット
４４  穿孔手段
４５  鋲支持手段
５３  ドリル
５４  ドリルチャック
６１  アンビル
７０  鋲押圧手段
７５  ラム
１００  仮止手段１００
Ｃ２７  撮像光軸
Ｃ２８ａ，Ｃ２８  照射光軸
Ｌ２２  孔軸線（加工孔軸線）
Ｌ４６  基準軸線
Ｌ５０  ドリル軸線
Ｌ６１  アンビル軸線
Ｌ７５  ラム軸線
【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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