(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴が形成された半球面を備える被位置決め物をチャックする保持部と、
前記保持部によって保持された前記被位置決め物の前記半球面を画像で捉える視覚装置と、
前記視覚装置方向のθ回転軸周りに前記被位置決め物を回転させるθ位置決め部と、
前記θ回転軸と直交する方向であって、前記半球面の中心を通る方向のφ回転軸周りに前記被位置決め物を回転させるφ位置決め部と、を用いて
前記被位置決め物の前記半球面に形成された穴が前記視覚装置の正面位置に来るように位置決めする被位置決め物の穴の位置決め方法であって、
前記被位置決め物を前記保持部によりチャックし、前記θ位置決め部と前記視覚装置によって前記θ回転軸を中心に１２０°回転毎に、前記半球面の画像を３つ捉え、前記３つの画像から前記被位置決め物の前記視覚装置方向から見たθ回転軸中心を求める段階と、
前記θ位置決め部により、前記被位置決め物の前記穴の前記視覚装置から見た中心を、前記φ位置決め部により、前記視覚装置方向から見たθ回転軸中心の真上位置まで回転できるような原点位置まで回転する段階と、
前記φ位置決め部により、前記被位置決め物を回転させ、前記穴の前記視覚装置方向から見た中心が前記θ回転軸中心の真上の位置に来るように回転する段階と
を具備することを特徴とする被位置決め物に設けた穴の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半球面に形成された穴の中心位置を位置決めし、穴の軸方向をθ軸の方向と一致させる穴の位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示されるように、被位置決め物５の半球面を画像で捉える視覚装置１と、被位置決め物５を保持し、θ方向のみに回転移動するθ位置決め部２と、θ位置決め部を支持し、φ方向のみに回転移動するφ位置決め部３と、φ位置決め部を支持し、水平と垂直方向に移動するＸ−Ｙテーブル４とより構成される穴の位置決め装置を使用して、被位置決め物５の半球面に形成された穴５１の中心位置を位置決めし、穴５１の軸方向をθ軸の方向と一致させている。
【０００３】
しかしながら、従来の穴の位置決め方法は、図５に示されるように、視覚装置１の画像で捕えられた全体形状から、画像中心を求め、その画像中心に対する穴中心の角度と画像中心と穴中心との距離から、穴５１のφ軸での角度を理想球面で求め、φ軸で求めた角度を回転し、穴を視覚装置の正面に位置決めしていた。
しかし、実際には表面は理想球面からずれているため、高精度な位置決めが出来ず、１５μｍの取代の加工を行なった場合、加工できない面が残るという問題があった。
また、従来技術として特許文献１の３次元形状測定機及び測定方法が知られている。この特許文献１では、球面を備えた被測定物を回転軸まわりに回転可能なテーブル上に載置し、回転軸に直角な平面上で回転軸に向かって進退する方向における被測定物の変位をセンサで検出しつつ、センサを回転軸と平行な方向に移動し、最大変位を与える位置でセンサを静止し、この静止状態のセンサで被測定物の変位を検出しつつテーブルを回転させ、この回転する間の検出変位量が一定となるように被測定物のテーブル上での載置位置を調整し、この調整後の一定となったセンサ検出変位量を基に、被測物の球面の曲率半径を求めることによって、機械的な作動誤差による影響を少なくして曲率半径の測定精度を向上させることにある。
【特許文献１】特開２０００−７４６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被位置決め物の球面に形成された穴を、球面にずれがあっても高精度に位置決め可能な穴の位置決め方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項に記載の穴の位置決め方法を提供する。
請求項１に記載の穴の位置決め方法は、被位置決め物の半球面に形成された穴が視覚装置の正面位置に来るように位置決めする被位置決め物の穴の位置決め方法であって、
被位置決め物を保持部によりチャックし、θ回転軸を中心に１２０°回転毎に、視覚装置で半球面に形成された穴の画像を捉え、被位置決め物の穴の３つの画像から被位置決め物の視覚装置方向から見たθ回転軸中心を求め、被位置決め物の穴の視覚装置方向から見た中心をθ位置決め部により原点位置まで回転し、かつφ位置決め部により、被位置決め物の穴の視覚装置方向から見た中心がθ回転軸中心の真上の位置に来るように回転するようにしたものである。
このように、θ回転軸を中心に１２０°回転毎に半球面を視覚装置で画像を捉え、３つの画像から被位置決め物のθ回転軸中心を求めることにより、被位置決め物の回転中心（θ軸）を高精度に求めることができ、また、θ回転軸中心と穴との距離から理想球径での穴のφ軸角度を求め、回転位置決めした後、穴の中心をθ回転軸中心と一致させることにより、被位置決め物の半球面の形状誤差などに影響されず、高精度に穴を位置決めできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の穴の位置決め方法について説明する。図１は、本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を実施するための穴の位置決め装置の全体構成を示す模式図である。本発明の穴の位置決め装置は、基本的に、視覚装置１，θ位置決め部２，φ位置決め部３及びＸ−Ｙテーブル４とより構成されている。
【０００７】
視覚装置１は、保持された被位置決め物５の半球面を画像で捉えるものであり、この捉えられた画像は、後述の画像処理装置１１に送られ、ここに視覚データとして記憶される。
θ位置決め部２は、被位置決め物５をチャック等により保持し、θ方向のみに回転移動することができる。
φ位置決め部３は、θ位置決め部２を支持しており、φ方向のみに回転移動することができる。
また、Ｘ−Ｙテーブル４は、θ位置決め部２を支持しているφ位置決め部３を支持していて、水平と垂直方向に移動することができる。
【０００８】
上記構成よりなる本発明の穴の位置決め装置の作動（穴の位置決め方法）について説明する。図２は、本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を説明する図であり、図３は、本発明の穴の位置決め装置の作動を説明するブロック図であり、図４は、そのフローチャートである。即ち、本実施形態においては、図３に示すように、視覚装置１で捉えた画像は、画像処理装置１１に送られて視覚データとして記憶されると共に、この記憶された視覚データから、θ軸中心からのφ軸の角度と水平と垂直方向のずれ量を算出して、このデータを制御装置１２に送る。制御装置１２では、このデータに基づいて、θ，φ，Ｘ，Ｙ軸の移動量を算出し、θ，φ，Ｘ，Ｙ軸の各軸に移動指令を出している。
【０００９】
図４のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１で穴の位置決め装置のθ位置決め部２に被位置決め物５をチャックし取り付ける。次に、ステップＳ２で被位置決め物５の穴５1の画像を視覚装置１で捉らえ、ステップＳ３でこの捉らえた画像を画像処理装置１１で１回目の画像として記憶する（図２の画像１）。次いで、ステップＳ４でθ位置決め部２に保持された被位置決め物５をθ方向に１２０°回転させ、ステップＳ５でこの１２０°回転した被位置決め物５の穴５１の画像を視覚装置１で捉らえ、同様にステップＳ６でこの捉えられた画像を画像処理装置１１で２回目の画像として記憶する（図２の画像２）。更に、ステップＳ７でθ位置決め部２に保持された被位置決め物５をθ方向に更に１２０°回転させ、ステップＳ８でこの更に１２０°回転した被位置決め物５の穴５１の画像を視覚装置１で捉らえ、同じくステップＳ９でこの捉えられた画像を画像処理装置１１で３回目の画像として記憶する（図２の画像３）。
【００１０】
次に、ステップＳ１０で画像処理装置１１が記憶した３回分の画像データ（画像１〜３）から、３つの穴５1の画像の中心を求め、θの回転軸を求め、θの回転軸の位置を記憶する（θ軸中心）。次いで、ステップＳ１１では、画像処理装置１１でθ軸中心と被位置決め物５の穴５１との距離から理想球径での穴５１のφ軸角度を算出し、これを記憶する。ステップＳ１２では、画像処理装置１１から制御装置１２へθ軸とφ軸角度を出力し、ステップＳ１３で制御装置１２がθ，φ軸の移動量を算出し、ステップＳ１４で制御装置１２がこの移動量に基づいてθ，φ軸に移動指令を出力する。
【００１１】
次に、ステップＳ１５でθ位置決め部２で被位置決め物５を回転し、穴５１の中心位置がθ軸中心に対し所定位置（原点位置）まで回転する。次いで、同様にステップＳ１６でφ位置決め部３で被位置決め物５を回転し、穴５1の中心位置がθ軸中心の真上の位置まで回転し、ステップＳ１７でこのときの穴５１の画像を視覚装置１で捉らえ、ステップＳ１８でこの捉らえられた画像を画像処理装置１１で記憶する（図２の画像４）。
【００１２】
次に、ステップＳ１９では、画像処理装置１１で画像４からθ、水平（Ｘ）、垂直（Ｙ）方向のずれを算出し、ステップＳ２０で、このずれに基づいて制御装置１２がθ，Ｘ，Ｙ軸の移動量を算出して移動指令を出力する。ステップＳ２１では、被位置決め物５をθ位置決め部２とＸ−Ｙテーブル４とで穴５１の中心位置を所定位置へ補正移動する。このようにして、ステップＳ２２で被位置決め物５の穴５１の位置決めを完了する。
このように被位置決め物５の穴５１の位置決めをすることにより、球面の形状誤差に左右されずに穴５１の中心を正確に位置決めできるようになる。しかも穴の球面の中心に向う方向がθ軸中心に一致させることができる。
【００１３】
以上説明したように、本発明では、θ軸を中心に１２０°回転毎に被位置決め物の半球面を視覚装置で画像として捉え、３つの画像から被位置決め物のθ軸中心を求め、θ軸中心と半球面に形成された穴との距離から理想球径での穴のφ軸角度を求め、回転位置決めした後、穴の中心をθ軸中心と一致させることにより、球面に形成された穴を球面にずれがあっても高精度に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を実施するのに使用する穴の位置決め装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態の穴の位置決め方法を説明する図である。
【図３】図１の穴の位置決め装置の作動を説明するブロック図である。
【図４】図１の穴の位置決め装置の作動を説明するフローチャートである。
【図５】従来の穴の位置決め方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    視覚装置
１１    画像処理装置
１２    制御装置
２    θ位置決め部
３    φ位置決め部
４    Ｘ−Ｙテーブル
５    被位置決め物
５１    穴
【図１】
0004046110.tif 000002
【図２】
0004046110.tif 000003
【図３】
0004046110.tif 000004
【図４】
0004046110.tif 000005
【図５】
0004046110.tif 000006