(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装機（３）を被塗物（Ｗ）の塗装面に沿って移動させながら当該被塗物（Ｗ）を塗装する自動塗装装置において、
背景と区別し得るマーカ（Ｍ）を付した塗装機（３）と当該塗装機（３）で塗装される被塗物（Ｗ）とを同時に、且つ、前後に重ならない位置から撮像する撮像装置（６）と、当該撮像装置（６）から出力される画像信号に基づいて塗装機（３）が被塗物（Ｗ）に異常接近したか否かを判断する画像処理装置（７）とを備え、
当該画像処理装置（７）は、被塗物（Ｗ）の形状を検出して当該被塗物形状に基づき塗装機（３）に付されたマーカ（Ｍ）がそれ以上被塗物（Ｗ）に接近してはならない領域を異常接近領域（Ａ）として設定する異常接近領域設定手段（９）と、前記撮像装置（６）で撮像された前記マーカ（Ｍ）の位置を検出するマーカ位置検出手段（10）と、検出されたマーカ（Ｍ）の位置が前記異常接近領域（Ａ）内に入ったときに異常接近信号を出力する異常接近信号出力手段（11）とを備えたことを特徴とする自動塗装装置。
【請求項２】
塗装機（３）を被塗物（Ｗ）の塗装面に沿って移動させながら当該被塗物（Ｗ）を塗装する自動塗装装置において、
背景と区別し得るマーカ（Ｍ）を付した塗装機（３）と当該塗装機（３）で塗装される被塗物（Ｗ）とを同時に、且つ、前後に重ならない位置から撮像する撮像装置（６）と、当該撮像装置（６）から出力される画像信号に基づいて塗装機（３）が被塗物（Ｗ）に異常接近したか否かを判断する画像処理装置（22）とを備え、
当該画像処理装置（22）は、被塗物（Ｗ）の形状を検出して当該被塗物形状に基づき塗装機（３）に付されたマーカ（Ｍ）がそれ以上被塗物（Ｗ）に接近してはならない領域を異常接近領域（Ｂ）として設定する異常接近領域設定手段（23）と、前記撮像装置（６）で撮像された前記マーカ（Ｍ）の位置を所定時間間隔ごとに検出するマーカ位置検出手段（24）と、検出された位置データを順次記憶しておく位置データ記憶手段（25）と、当該位置データ記憶手段（25）に記憶された現在の位置データ及びそれ以前に検出された１以上の位置データに基づき少なくとも現在のマーカ位置におけるマーカ（Ｍ）の移動速度ベクトルを算出して所定時間経過後におけるマーカ（Ｍ）の位置を予測するマーカ位置予測手段（26）と、予測されたマーカ位置が前記異常接近領域設定手段（23）で設定された異常接近領域（Ｂ）内に入ったときに異常接近信号を出力する異常接近信号出力手段（27）とを備えたことを特徴とする自動塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装機を被塗物の塗装面に沿って移動させながら当該被塗物を塗装する自動塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電塗装を行う自動塗装装置は、大きく分けて、間接加電方式，ガン直接加電方式，ワーク加電方式の三つの方式がある。
間接加電方式は、塗装機の周囲に配した針状のグリッド電極に高電圧を印加すると共に塗装機及び被塗物をアース電位として、グリッド電極と被塗物の間に静電場を形成し、塗装機から噴霧された塗料粒子をその静電場で帯電させて被塗物に塗着させる方式であり、ガン直接加電方式は、塗装機自体に高電圧を印加すると共に被塗物をアース電位として、当該塗装機と被塗物との間に静電場を形成し、帯電された塗料粒子を塗装機から噴霧させて被塗物に塗着させる方式である。
また、ワーク加電方式は、前二方式とは全く異なり、塗装機側に高電圧を印加するのではなく、塗装機をアース電位にすると共に被塗物に高電圧を印加することにより静電場を形成し、帯電された塗料粒子を塗装機から噴霧させて被塗物に塗着させる方式である。
【０００３】
ところで、静電塗装を行う場合において、塗装機が被塗物に接近しすぎると絶縁破壊を生じスパークを起こすおそれがある。
このため、グリッド電極又は塗装機と、被塗物との間に流れる暗電流を検出し、これが絶縁破壊を起こす電流値より低い所定の電流値を超えたときに、塗装機やグリッドに供給される高電圧を遮断して火花放電を未然に防止している。
この場合に、間接加電方式やガン直接加電方式のものにあっては、塗装機一台ごとに高電圧が供給され、各塗装機ごとに電流検出器を取り付けることにより、暗電流を一台ずつ検出することができるので、いずれかの塗装機が一台でも被塗物に異常接近したときに高電圧を遮断することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワーク加電方式の場合は、ワークに高電圧を印加すると同時に複数の塗装機が被塗物に対して近付いたり離れたりするので、例えば一台の塗装機のみが被塗物に異常接近したときの暗電流よりも、複数台の塗装機が火花放電を起こさない範囲で被塗物に接近したときの暗電流の方が、電流値が高いこともあり、暗電流の電流値を検出するだけでは、塗装機が被塗物に異常接近したことを検知することが困難であった。
また、非静電塗装を行う自動塗装装置では、塗装機と被塗物との間に静電場が形成されていないので、塗装機が被塗物に近付き過ぎたときにスパークを生ずることはないが、暗電流が流れていないのでその電流値によって異常接近したか否かを検出することもできず、塗装機の移動中に当該塗装機が被塗物に近付き過ぎたときに塗料が付着し過ぎて塗装不良を生じたり、さらに、塗装機が移動中に被塗物に衝突するおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明は、例えば、静電塗装を行う場合でも、非静電塗装を行う場合でも、塗装機が被塗物に異常接近したことを確実に検出して、塗装中のスパークの発生，塗装機の異常接近による塗装不良，塗装機と被塗物との衝突などを未然に防止できるようにすることを技術的課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、塗装機を被塗物の塗装面に沿って移動させながら当該被塗物を塗装する自動塗装装置において、背景と区別し得るマーカを付した塗装機と当該塗装機で塗装される被塗物とを同時に、且つ、前後に重ならない位置から撮像する撮像装置と、当該撮像装置から出力される画像信号に基づいて塗装機が被塗物に異常接近したか否かを判断する画像処理装置とを備え、当該画像処理装置は、被塗物の形状を検出して当該被塗物形状に基づき塗装機に付されたマーカがそれ以上被塗物に接近してはならない領域を異常接近領域として設定する異常接近領域設定手段と、前記撮像装置で撮像された前記マーカの位置を検出するマーカ位置検出手段と、検出されたマーカの位置が前記異常接近領域内に入ったときに異常接近信号を出力する異常接近信号出力手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、背景と区別し得るマーカを付した塗装機と当該塗装機で塗装される被塗物が、同時に、且つ、前後に重ならないように撮像されているので、その画像信号より被塗物形状とマーカの位置が検出される。
そして、例えば、静電塗装を行う場合は、検出された被塗物形状に基づいて塗装機がそれ以上被塗物に接近したときにスパークが発生する領域を異常接近領域として設定し、検出されたマーカの位置が異常接近領域内に入ったときに異常接近信号が出力させれば、この異常接近信号の出力の有無によって塗装機が異常接近したことを検知することができる。
なお、この場合に、塗装機に付したマーカを検出するようにしているので、全画像信号の情報に基づいて塗装機の形状認識を行う場合に比して極めて短い時間でマーカ位置を検出することができ、マーカの大きさも小さければ小さい程よい。
【０００８】
そして、この異常接近信号に基づいて塗装機又は被塗物に印加されている高電圧を遮断すれば、塗装機が被塗物に接近してスパークを発生する前に高電圧が遮断されることとなり、スパークの発生が未然に防止される。
また、塗装中のスパークの発生が防止されるだけでなく、異常接近領域を任意に設定することにより、塗装機の異常接近による塗装不良や、塗装機と被塗物との衝突が未然に防止される。
【０００９】
また、本発明に係る他の自動塗装装置によれば、静電塗装を行う場合は、所定時間間隔で検出されたマーカ位置に基づいて現在の塗装機位置における塗装機の移動速度ベクトルが算出され、所定時間経過後に塗装機位置が予測され、その予測された位置が異常接近領域内に入ったときに異常接近信号を出力するようになされており、前述と同様に、塗装中のスパークの発生，塗装機の異常接近による塗装不良，塗装機と被塗物との衝突が未然に防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る自動塗装装置を示す概略説明図、図２はその画像処理手順を示すフローチャートである。
【００１１】
本例の自動塗装装置１は、絶縁支持された自動車ボディなどの被塗物Ｗに高電圧発生器２が接続されると共に塗装機３がアースに接続され、被塗物Ｗに高電圧を印加し塗装機３をアース電位にして塗装機３と被塗物Ｗの間に静電場を形成した状態で、塗装機３から噴霧された塗料を被塗物Ｗに静電塗着させるワーク加電方式の静電塗装装置を用いている。
塗装機３は例えば被塗物を搬送するコンベアの左右両側に設置された関節型多軸制御マシン４のロボットアーム５の先端に取り付けられて、塗装機３を被塗物Ｗの側面に沿って移動させながら塗装するように成され、当該塗装機３には、その先端近傍に背景と異なる色のマーカＭが付されている。
【００１２】
そして、被塗物Ｗの搬送方向前方又は後方には、塗装機３と被塗物Ｗとを同一画面内に撮像する撮像装置６が取り付けられ、前記塗装機３で正常に塗装している状態で、塗装機３と被塗物Ｗが前後に重ならない位置から撮像するようになされ、当該撮像装置６は、その画像信号に基づいて塗装機３が被塗物Ｗに異常接近したた否かを判断して、異常接近したときに異常接近信号を出力する画像処理装置７に接続され、画像処理装置７は、その異常接近信号に基づいて被塗物Ｗに印加されている高電圧を遮断する高電圧遮断回路（図示せず）を備えた前記高電圧発生器２に接続されると共に、被塗物Ｗに蓄積された静電荷をアースへ逃がす接地スイッチ８に接続されている。
【００１３】
画像処理装置７は、被塗物Ｗの形状を検出して当該被塗物形状に基づき塗装機３に付されたマーカＭがそれ以上被塗物Ｗに接近するとスパークを起こす領域を異常接近領域Ａとして設定する異常接近領域設定手段９と、前記撮像装置６で撮像された前記マーカＭの位置を検出して塗装機位置として認識するマーカ位置検出手段１０と、検出されたマーカ位置が前記異常接近領域Ａ内に入ったときに異常接近信号を出力する異常接近信号出力手段１１とを備えている。
なお、マーカ位置検出手段１０では、塗装機３に付したマーカＭを検出するようにしているので、全画像信号の情報に基づいて塗装機５のパターン認識を行う場合に比して極めて短い時間でマーカ位置を検出することができ。
【００１４】
以上が本発明の一例構成であって、次にその作用について、図２を伴って説明する。
被塗物Ｗが所定の塗装開始位置に到来すると、塗装開始される前に、画像処理装置７による画像処理が開始され、まず、ステップ１(STP１）で撮像装置６から入力された画像に基づいて異常接近警告領域Ａが設定される。このとき、被塗物Ｗは画面の手前側または向う側へゆっくりと移動しそのシルエットは塗装中ほとんど変化しないので、パターン認識を行うことによりその被塗物Ｗの形状を読み取ってこれに基づき塗装機３がそれ以上被塗物Ｗに接近したときにスパークを起こす限界の領域を異常接近領域Ａとして設定する。
【００１５】
ここで、アース電位に維持された塗装機３から塗料を噴霧し、高電圧発生器２から供給される高電圧が印加された被塗物Ｗに高電圧を印加して静電塗装を開始する。
塗装が開始されると、撮像装置６で取り込まれた画像信号が所定時間間隔で画像装置７に入力され、ステップ２(STP２）でその画像信号が入力される度に、ステップ３(STP３）に移行して塗装機３に付されたマーカＭの位置を検出してこれを塗装機位置として認識する。
この場合に、塗装機３に付したマーカＭを検出するようにしているので、全画像信号の情報に基づいて塗装機５のパターン認識を行う場合に比して極めて短い時間でマーカ位置を検出することができる。
次いで、ステップ４(STP４）に移行して、ステップ１(STP１）で設定された異常接近領域Ａ内にマーカＭが位置するか否かを判別し、塗装機３が異常接近警告領域Ａ内に入っていない場合はステップ２(STP２）に戻って次の画像信号が入力されるまで待機し、マーカＭの位置が異常接近領域Ａ内に入ったときはステップ５(STP５）に移行して異常接近信号を出力する。
そして、異常接近信号が出力されると高電圧発生器２内の高電圧遮断回路が作動して被塗物Ｗに印加されている高電圧が遮断されると同時に、接地スイッチ８が導通されて被塗物に蓄積された静電荷がアースに逃がされ、さらに、塗装機３への塗料の供給も停止されて、塗装が中断される。
【００１６】
なお、本例では、被塗物Ｗが塗装位置に到来する度に異常接近領域Ａを設定する場合について説明したが、塗装中に被塗物Ｗのシルエットが変化する場合は、所定時間ごとに異常接近領域Ａを更新してもよい。
また、自動塗装装置１として、非静電塗装を行う塗装装置を用いる場合は、塗装機３に付したマーカＭがこれ以上被塗物Ｗに接近したときに塗装不良を起こす限界の領域や、これ以上被塗物Ｗに接近したときに当該被塗物Ｗに衝突する限界の領域を異常接近領域Ａとして設定し、異常接近信号が出力されたときに、塗料の噴霧を停止したり、塗装機３を停止又は後退させれば、塗装不良，塗装機の衝突が未然に防止される。
さらに、マーカＭは着色したものに限らず、発光体，反射体など背景と区別できるものであれば任意のものを採用することができるが、短時間でマーカＭの位置を検出するためにはその面積が小さいほうがよい。
【００１７】
図３は本発明に係る他の自動塗装装置を示す概略説明図、図４はその画像処理手順を示すフローチャートである。なお、図１と共通する部分については同一符号を付して詳細説明は省略する。
本例の自動塗装装置２１は、所定時間経過後の塗装機位置を予測するように成したもので、背景と異なる色のマーカＭを付した塗装機３と被塗物Ｗとを同一画面内に、且つ、前後に重ならない位置から撮像する撮像装置６に画像処理装置２２が接続されて成る。
【００１８】
画像処理装置２２は、被塗物Ｗの形状を検出してその被塗物形状に基づき塗装機３に付したマーカＭの位置がそれ以上被塗物Ｗに接近したときにスパークを起こす領域を異常接近領域Ｂとして設定する異常接近領域設定手段２３と、前記撮像装置６で撮像された前記マーカＭの位置を所定時間間隔ごとに検出するマーカ位置検出手段２４と、検出されたマーカ位置を順次記憶しておく位置データ記憶手段２５と、当該位置データ記憶手段２５に記憶された現在の位置データ及びそれ以前に検出された１以上の位置データに基づき少なくとも現在の塗装機３の移動方向及び移動速度からなる移動速度ベクトルを算出して所定時間経過後におけるマーカ位置を予測するマーカ位置予測手段２６と、予測されたマーカ位置が前記異常接近領域設定手段２３で設定された異常接近領域Ｂに重なったときに異常接近信号を出力する異常接近信号出力手段２７からなる。
【００１９】
図４はその画像処理装置７における処理手順を示すフローチャートであって、被塗物Ｗが所定の塗装開始位置に到来すると、塗装開始される前に、画像処理装置７による画像処理が開始され、まず、ステップ１１(STP11）で撮像装置６から入力された画像に基づいて異常接近領域Ｂが設定される。
ここで、静電塗装が開始されると、ステップ１２(STP12) でカウンタがｉ＝１にリセットされ、ステップ１３(STP13）で撮像装置６から画像信号が入力され、ステップ１４(STP14）に移行してその画像信号に基づき塗装機３に付されたマーカＭの位置を塗装機位置として検出し、ステップ１５(STP15) に移行して塗装機位置のデータを順次記憶する。
【００２０】
そして、ステップ１６(STP16）で過去二回の位置データが蓄積されたか否かを判断し、蓄積されていない場合はステップ１７(STP17）でカウンタｉ＝２としてステップ１３(STP13）に戻り、蓄積された場合はステップ１８(STP18）に移行する。
ステップ１８(STP18）では、位置データ記憶手段２５に記憶された現在のマーカ位置Ｄ2 及び前回検出されたマーカ位置Ｄ1 に基づいて塗装機３の移動方向及び移動速度からなる移動速度ベクトルＶを算出し、現在のマーカ位置Ｄ2 を起点として速度ベクトルＶに基づいて所定時間経過後（例えば0.01秒）経過後におけるマーカ位置Ｄ3 を予測する。
【００２１】
次いで、ステップ１９(STP19）に移行して、ステップ１８(STP18) で予測されたマーカ位置がステップ１１(STP11）で設定された異常接近領域Ｂ内に位置するか否かを判別し、塗装機３が異常接近領域Ｂ内に入っていない場合はステップ１３(STP13）に戻って次の画像信号が入力されるまで待機し、塗装機３が異常接近領域Ｂ内に入ったときはステップ２０(STP20）に移行して異常接近信号を出力して、ステップ１１(STP11) に戻る。
【００２２】
そして、異常接近信号が出力されると、前述と同様に、高電圧発生器２内の高電圧遮断回路が作動して被塗物Ｗに印加されている高電圧が遮断されると同時に、接地スイッチ８が導通されて被塗物に蓄積された静電荷がアースに逃がされ、さらに、塗装機３への塗料の供給も停止されて塗装が中断される。
すなわち、塗装機３が異常接近領域Ｂ内に入る前に塗装機３への高電圧の供給が停止され、スパークの発生が未然に防止される。
【００２３】
なお、本例では、現在の位置データと過去１回の位置データに基づいて速度ベクトルを算出して塗装機３の位置を予測する場合について説明したが、現在の位置データと過去２回以上の位置データに基づいて加速度や軌跡等も算出するようにすれば、さらに正確に塗装機位置を予測することができる。
また、本例も非静電塗装を行う自動塗装装置に適用し得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、塗装機に付したマーカを検出するようにしているので全画像信号の情報に基づいて塗装機の形状認識を行う場合に比して極めて短い時間でマーカ位置を検出することができ、検出されたマーカの位置が予め設定された異常接近領域内に入ると異常接近信号が出力されるのでこの異常接近信号の出力の有無によって塗装機が異常接近したことを短時間で確実に検知することができるという効果を有するだけでなく、この異常接近信号に基づいて塗装機又は被塗物に印加されている高電圧を遮断すればスパークの発生が防止され、塗料噴霧を中断すれば塗装機の異常接近による塗装不良が防止され、塗装機を停止すれば被塗物との衝突が防止されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動塗装装置の一例を示す概略説明図。
【図２】その画像処理手順を示すフローチャート。
【図３】本発明に係る他の自動塗装装置の一例を示す概略説明図。
【図４】その画像処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・自動塗装装置
Ｗ・・・被塗物
３・・・塗装機
Ｍ・・・マーカ
６・・・撮像装置
７・・・画像処理装置
９・・・異常接近領域設定手段
１０・・・マーカ位置検出手段
１１・・・異常接近信号出力手段
２１・・・自動塗装装置
２２・・・画像処理装置
２３・・・異常接近領域設定手段
２４・・・マーカ位置検出手段
２５・・・位置データ記憶手段
２６・・・マーカ位置予測手段
２７・・・異常接近信号出力手段
【図１】
0003739144.tif 000002
【図２】
0003739144.tif 000003
【図３】
0003739144.tif 000004
【図４】
0003739144.tif 000005