コネクタ自動挿抜装置及びコネクタ挿抜方法
【課題】 多数のＲＦコネクタを有した供試体において、供試体のＲＦコネクタから終端器を抜き差しする作業処理を自動化し、ＲＦ信号の電気特性試験における手作業の所要時間を短縮する自動装置を得る。
【解決手段】 終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、終端器を把持する把持部と把持部を３次元方向に移動させる駆動部を有したロボットハンドと、計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、上記ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置とを備える。
【解決手段】 終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、終端器を把持する把持部と把持部を３次元方向に移動させる駆動部を有したロボットハンドと、計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、上記ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波機器のＲＦ（Radio Frequency）コネクタを自動的に挿抜する自動挿抜装置及びコネクタ挿抜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ動作状態において、実時間遅延線路の実際の遅延量を計測し、実時間遅延線路の設定値と実際の遅延量の差異を補正することにより、ビーム指向誤差の低減を可能とするアレーアンテナの測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この種のアレーアンテナの測定方法では、各アンテナ素子に接続される送受信モジュールの、通過損失や反射損失等のＲＦ信号の電気特性（以下、ＲＦ特性）を、直接測定することはできない。送受信モジュールには、各アンテナ素子に接続されるＲＦ端子、送信系の増幅回路、受信系の低雑音増幅器、電力分配器や方向性結合器等が構成されており、ＲＦ端子にＲＦ信号を入出力することによって送受信モジュールのＲＦ特性を計測し、各モジュールの性能ばらつきを評価することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７６３０９号公報
【０００４】
一方、無線装置の評価方法として、無線装置の同軸線の給電点に直接電力を供給するとともに、無線装置の受信電界強度を計測して、アンテナ結合による輻射状態で測定した電力値との差をアンテナ結合による損失値として求める例が知られている（例えば、特許文献２参照）。この種の無線装置では、給電点への同軸線の接続を、人手を介して行っており、計測の自動化が図られていない。
【０００５】
【特許文献２】特開２０００−３９４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＰＡＡ（Active Phased Array Antenna；アクティブフェーズドアレイアンテナ）の様な、複数のアンテナ素子や、アンテナ素子に接続される送受信モジュールを備えたＲＦ機器（供試体）では、送受信モジュールの有する各ＲＦ端子において、ＲＦ特性が測定される。ＲＦ端子には送信用及び受信用の少なくとも２つのＲＦコネクタが装着されており、アンテナ素子面に接続される平面内には、各送受信モジュール毎に複数のＲＦコネクタが配列されている。この場合、ＲＦ特性を計測しない隣接するＲＦコネクタからの漏れによる電波干渉を防ぐため、供試体における多数のＲＦコネクタに終端器を装着する。終端器は全ＲＦコネクタに全数装着しておき、ここから手作業により測定個所の終端器を１本抜いて、終端器を抜いたＲＦコネクタに計測用制御ケーブルを手作業で接続しＲＦ特性を測定する。更に、測定終了後は計測用制御ケーブルを手作業で抜き、先に抜いた終端器を再び手作業で挿入していた。この際、１つのアクティブフェーズドアレイアンテナに対し、ＲＦコネクタが数十〜数百個程度設けられており、測定時間に比して、ＲＦコネクタから手動で終端器を抜き差しする作業に多大な時間を要するという問題があった。
【０００７】
この発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、例えば複数の送受信モジュールを有しＲＦコネクタを多数備えたアクティブフェーズドアレイアンテナのように、多数のＲＦコネクタを有した供試体において、供試体のＲＦコネクタから終端器を抜き差しする作業処理を自動化し、ＲＦ信号の電気特性試験における手作業の所要時間を短縮する自動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるコネクタ自動挿抜装置は、終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、終端器を把持する把持部と把持部を３次元移動させる駆動部を有したロボットハンドと、計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、画像処理装置により計測された終端器の端末位置にロボットハンドの把持部を移動して終端器を把持し、終端器を引き抜いてから退避した後、画像処理装置により計測されたＲＦコネクタの端末位置に計測用ハンドを移動させ、計測用ケーブルをＲＦコネクタに接続した後、ロボットハンドを用いて画像処理装置により計測された終端器の端末位置に退避した終端器を移動させ、再び終端器をＲＦコネクタに接続する制御を行うものである。
【０００９】
また、この発明によるコネクタ挿抜方法は、各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ、上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ、上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ、上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ、上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ、上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ、上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ、の順序で、コネクタを挿抜するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ＲＦコネクタから自動で終端器を挿抜するとともに、自動でＲＦ信号の計測用ケーブルを挿抜することにより、多数のＲＦコネクタの電気特性を自動で連続測定することができ、電気特性の試験時間短縮に繋がるとういう効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明に係る実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置について、図を用いて説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態１におけるコネクタ自動挿抜装置の構成を示すブロック図である。図において、コネクタ自動挿抜装置は、ＲＦコネクタ１３及び終端器１１の位置情報を取得する画像処理装置２０と、電動アクチュエータロボット１とエアスライダ２を併用して構成される２段式のロボットハンド２１と、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を装着し計測用制御ケーブル８を取り着け取り外し可能な計測用ハンド２２と、制御装置２３を具備したものである。
【００１３】
ロボットハンド２１は、三爪チャック（３）の各爪の先端に３本のフィンガ（後述の終端器側フィンガ４）を取付けて把持部２４が構成される。フィンガの内１本は終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられ、検知センサを構成する。画像処理装置２０は、画像処理装置用カメラユニット１０と画像処理部２５から構成される。
【００１４】
制御装置２３は計算機により構成され、予め制御シーケンスプログラムが格納されたＲＯＭと、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて制御シーケンス処理や各種演算処理を実行する制御演算プロセッサ（ＣＰＵ）と、画像処理装置用カメラユニット１０により計測された位置情報を読み書き可能なメモリを備えている。制御装置２３は画像処理装置２０、ロボットハンド２１、計測用ハンド２２、及び終端器把持検知用光ファイバセンサ５に接続される。また、制御装置２３は計測装置２６に接続される。計測装置２６としては、制御装置２３からの制御信号によって計測制御や計測データの信号入出力を自在に行うことが可能な波形アナライザが用いられる。計測装置２６は計測用制御ケーブル８に接続される。計測用制御ケーブル８は、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を介して供試体１２のＲＦコネクタに接続される。
【００１５】
供試体１２は、アクティブフェーズドアレイアンテナを構成する複数の送受信モジュールから構成される。供試体１２は、各送受信モジュールに設けられた複数のＲＦコネクタを備えている。以下の説明では、ＲＦコネクタを被測定端子１３と呼ぶ。被測定端子１３はプッシュオンコネクタ型のコネクタが用いられる。
各供試体１２は多数（数十〜数百個程度）の被測定端子１３を有する。供試体１２は、コネクタ自動挿抜装置に設けられた取付台に設置されて、ＲＦ特性の自動計測が実行される。なお、ＲＦ特性の自動計測を実行する前に、全ての被測定端子１３には、予め終端器１１が取付けられる。また、全ての被測定端子１３の位置座標の情報は、予めポジションファイルとしてＲＯＭにプログラム入力されている。
【００１６】
図２は実施の形態１におけるコネクタ自動挿抜装置の詳細構造を簡易的に示した三面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は把持部２４を下方から見た部分詳細図である。図において、電動アクチュエータロボット１の可動部にエアスライダ２が取付けられ、エアスライダ２の先端に三爪チャック３が保持されている。電動アクチュエータロボット１は、可動部が水平面内（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の３軸方向に可動する。エアスライダ２は電動アクチュエータロボット１の可動部に対し鉛直方向（Ｚ軸方向）に可動する。また、三爪チャック３は、水平面内で可動方向が１２０°間隔で異なる３つの爪３１を有する。各爪３１には、それぞれ終端器側フィンガ４が保持されている。３つの終端器側フィンガ４は、各爪３１の移動に伴い、水平面内で相互に離間または接近するように移動する。
【００１７】
また、１つの終端器側フィンガ４には、上述した通り終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられている。終端器把持検知用光ファイバセンサ５は、光ファイバ２７と検知部２８から構成される。検知部２８は、光電変換器とＣＰＵまたは論理回路を備えている。画像処理装置用カメラユニット１０は電動アクチュエータロボット１に保持され、電動アクチュエータロボット１における可動部のＺ軸可動方向と並列に設置されている。画像処理装置用カメラユニット１０の下部には照明１４が設けられている。照明１４は、互いに離間した２箇所の位置に１つもしくは複数のＬＥＤが、互いにＶ字形状を成すように傾斜配置される。Ｖ字型に配置された２箇所のＬＥＤから発光された光は、画像処理装置用カメラユニット１０のレンズ焦点位置の上方で互いに交差し、このレンズ焦点位置付近が周囲に比べて明るくなるように照射される。
【００１８】
３つの終端器側フィンガ４のうち、１つには、終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられている。三爪チャック３における爪の移動に応じて、終端器側フィンガ４と終端器との距離Ｌが相対的に変化する。終端器１１が３つの終端器側フィンガ４に把持されている状態で、光ファイバ２７の端面の直下に終端器端末の上面が位置するように、光ファイバ２７が終端器側フィンガ４に保持されている。終端器把持検知用光ファイバセンサ５は、光ファイバ２７の端面から光を出射し、物体で反射して戻ってきた光を再び光ファイバ２７の端面で受光する。光ファイバ２７の端面で受光した光は検知部２８に入力され、受光した光の強度が計測されて、物体すなわち終端器１１の有無を検知する。例えば、検知部２８に入力された光信号は光電変換により電気信号に変換される。検知部２８は、光電変換後の電気信号を電圧信号に変換し、電圧の大きさに基づいて光の強度変化を求める。この電圧が所定の閾値以上であるときに、検知部２８のＣＰＵまたは論理回路が、終端器側フィンガ４に対して終端器１１が所定の距離内に存在すると判断し、終端器１１が被測定端子１３に確実に接続されていることを検知する。また、この電圧が所定の閾値よりも小さいとき、検知部２８のＣＰＵまたは論理回路は終端器側フィンガ４に対して終端器１１が所定距離以遠に位置すると判断し、終端器１１の把持が解放されたことを検知する。
【００１９】
計測用ハンド２２は、電動アクチュエータロボット１に取付けられた計測側エアスライダ６と計測側ハンド７から構成される。計測側ハンド７は電動アクチュエータロボット１に駆動されて３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ方向）に可動する。また、エアスライダ６は鉛直方向（Ｚ軸方向）に可動し、計測側ハンド７を電動アクチュエータロボット１に対して鉛直方向に移動させる。計測側ハンド７には、計測用制御ケーブル８が保持され、計測用制御ケーブル８の先端にはＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が設けられている。
【００２０】
また、計測用制御ケーブル８及びＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は計測側ハンド７に保持され、計測側ハンド７の移動に応じて３軸方向に可動する。画像処理装置用カメラユニット１０は、電動アクチュエータロボット１の移動に応じて２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に可動し、終端器１１及び被測定端子１３のＸＹ面内の位置座標を計測する。メモリには、予めＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９と三爪チャック３との、ＸＹ面内における相対位置座標が格納されている。勿論、この相対位置座標は、適宜校正可能なことは言うまでもない。また、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の３次元位置座標と、三爪チャック３の３次元位置座標は、エアスライダ６、計測側ハンド７、電動アクチュエータロボット１の駆動による３次元方向の移動に伴い、正確に計測されるように図示しない位置計測センサが設けられている。
【００２１】
ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は被測定端子１３に嵌合し、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は被測定端子１３に接続される。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が被測定端子１３に接続されると、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の接続された被測定端子１３を除き、それ以外の全ての被測定端子１３に終端器１１が取付けられる。また、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が何れの被測定端子１３にも接続されていないときには、全ての被測定端子１３に終端器１１が取付けられる。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が被測定端子１３に接続されると、計測用制御ケーブル８を通じて、計測装置２６と供試体１２との間でＲＦ信号が入出力される。制御装置２３は、計測装置２６を通じて供試体１２の通過特性や反射特性を計測する。
【００２２】
この実施の形態１では、多数の被測定端子１３を有する供試体１２をコネクタ自動挿抜装置に接続し、全ての被測定端子１３に終端器１１を取付けた後、コネクタ自動挿抜装置は終端器１１やＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を手動で着脱すること無く、測定の自動化を図ることができる。従来の試験方法では、人手により制御ケーブルを接続保持した状態で、終端器の着脱や制御ケーブルの着脱を実施していたので、着脱時に手ぶれが発生し、測定再現性が低下していた。また、手動で終端器や制御ケーブルを着脱するのに伴って、作業効率が著しく悪かった。
【００２３】
これに対し、実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、全ての被測定端子１３を終端するように終端器１１を自動的に取付けるとともに、被測定端子１３に対して計測用ケーブル８を自動的に接続する。これによって、多数（数十〜数百個程度）の被測定端子を有した供試体１２のＲＦ特性自動測定が可能となる。
【００２４】
また、この実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置は、Ｚ軸アクチュエータロボット１と、計測側エアスライダ６と、計測側ハンド７と、画像処理装置用カメラユニット１０を用いて、終端器１１や被測定端子１３の位置に基づいて終端器１１やＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を被測定端子１３に接続するため、繰り返し位置決めを行う際に高い位置決め精度を確保出来る。このことから、手動で位置決めを行う場合に比べて、測定再現性の向上も可能になるという効果がある。
【００２５】
一般に、終端器１１の内径は終端器１１の外径に対して偏芯している。このため、終端器１１を被測定端子１３の外径に嵌合させる際、被測定端子１３の外径の中心軸に対し終端器１１の外径の中心軸が位置ずれを生じる。終端器１１を被測定端子１３に嵌合させる際、この位置ずれによって終端器１１が旨く嵌合せず、場合によってはＲＦ特性変化を生じることもある。
この実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、画像処理装置用カメラユニット１０を用いて終端器端末の外径と被測定端子端末の外径を個別に計測し、両者の位置ずれ補正を行う。これによって、被測定端子１３と終端器１１の外径の位置ずれに伴う、嵌合不良や、ＲＦ特性変化を防止する効果がある。
【００２６】
なお、計測用制御ケーブル８を取り外す際に、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を計測側ハンド７から取り外してしまうと、画像処理装置用カメラユニット１０及び三爪チャック３とＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９との相対位置関係がずれてしまう。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を取付け取り外しする場合、アクチュエータロボットへの座標教示のためのティーチング作業及びポジションファイルのプログラム制御の書き換え作業が必要となる。このティーチング作業及びポジションファイルのプログラム制御の書き換え作業時間は非常に膨大なものとなる。
実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、１回／日の計測装置２６の０点出しのキャリブレーションを行う際、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９から計測用制御ケーブル８を取り外す作業を容易化するために、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９と計測用制御ケーブル８をコネクタで接続し、そのコネクタ周辺に人手で取付け取り外し作業を行うための作業スペースを設けることによって、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を計測側ハンド７に装着したまま計測用制御ケーブル８を取り外すことができるようにしている。すなわち、計測用制御ケーブル８をＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９から簡単に取り外し可能なように計測側ハンド７の配置形状を決めることによって、ティーチング作業を簡略化している。
【００２７】
図３は、実施の形態１による図１、２のように構成されたコネクタ自動挿抜装置を用いて、終端器１１及び計測用制御ケーブル８の接続動作を行う場合の、制御装置２３の処理動作例を示すフロチャートである。また、図４、５は、コネクタ自動挿抜装置における動作状態の遷移を示す図である。図４（ａ）は画像処理装置用カメラユニット１０により被測定端子１３の終端器１１の端末位置を計測している状態を示す図である。図４（ｂ）は、把持部２４を構成する３つの終端器側フィンガ４が、被測定端子１３から終端器１１を引き抜いている状態を示す図である。図５（ａ）は画像処理装置用カメラユニット１０により被測定端子１３の端末位置を計測している状態を示す図、図５（ｂ）は計測側ハンド７により被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を接続している状態を示す図である。ここでは、コネクタ自動挿抜装置において、供試体１２のＲＦ特性を測定する場合を例に説明する。
【００２８】
まず、手作業により、予め供試体１２の全ての被測定端子１３に、終端器１１を装着する（ステップＳ１）。この場合、作業を効率化するため、全ての終端器１１を一括して全ての被測定端子１３に装着するために、何らかの治工具を用いても良い。
【００２９】
次に、図４（ａ）に示すように、被測定端子１３の終端器１１を取り外すため、まず電動アクチュエータロボット１を水平方向（ＸＹ面内方向）に可動して、画像処理装置用カメラユニット１０のカメラを、被測定端子１３に接続された終端器１１の上方に移動させる。照明１４は、終端器１１の上面を照らす。被測定端子１３は水平面内で２次元配列されている。例えば、制御装置２３は（Ｉ，Ｊ）番目（１≦Ｉ≦Ｎ、１≦Ｊ≦Ｍ。Ｎ、Ｍは２以上の正の整数。）の被測定端子１３について、Ｉ＝１〜Ｎ、Ｊ＝１〜Ｍまで、順次ＲＦ特性の自動計測を実行する。終端器１１を引き抜く被測定端子１３の場所や順序は、予め制御装置２３の制御シーケンスプログラムに規約されている。
【００３０】
終端器１１の上方に移動した画像処理装置用カメラユニット１０は、撮影したカメラ画像の信号を画像処理部２５に送る。画像処理部２５は、カメラ画像に基づいて終端器１１の外形を認識すると、終端器１１の外形の中心位置を検出し、その位置座標を計測する（ステップＳ２）。計測された位置座標は終端器１１の端末位置に相当し、検出された中心位置の位置座標は制御装置２３に送信される。終端器１１の外形認識は、例えば予め設定されたパターン画像とのパターンマッチングにより行う。
【００３１】
この際、検出された中心位置の位置座標が予めポジションファイルとしてプログラム入力されていた位置データに対して位置ずれしている場合、制御装置２３のＣＰＵはこのずれ量を演算して、アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で移動して位置補正を掛ける。補正した位置座標は終端器１１の端末位置として制御装置２３のメモリに一時記憶される。
【００３２】
次に、実際に終端器１１を取り外すため、電動アクチュエータロボット１を所定量移動して、三爪チャック３を終端器１１の端末における中心軸の上方に移動させる。この所定の移動量は予め制御装置２３のメモリに格納された、画像処理装置用カメラユニット１０と三爪チャック３との相対位置座標に基づいて設定される。
【００３３】
この位置状態で、制御装置２３は、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に高精度に位置決めして、三爪チャック３を予め設定された所定量下降させる。この際、まず終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に可動させて、予め設定された所定位置Ｚ１まで三爪チャック３を粗い位置決め精度で移動させる。引き続いて、電動アクチュエータロボット１をＺ軸方向に可動させて、予め設定された所定位置Ｚ２まで三爪チャック３を高い位置決め精度で移動させる。このようにして、３本の終端器側フィンガ４が終端器１１を把持出来る位置まで、三爪チャック３を移動させる。終端器側エアシリンダ２を用いているのでＺ軸方向の移動速度を早めることが可能となり、併せて、電動アクチュエータロボット１を用いているのでＺ軸方向の位置決め精度を高くすることが可能となる。
【００３４】
続いて、制御装置２３は三爪チャック３を可動し、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４が水平面内で相互接近するように移動して、図４（ｂ）に示すように、３本の終端器側フィンガ４が終端器１１を把持する（ステップＳ３）。
【００３５】
このとき、３本の終端器側フィンガ４の内、１本に内蔵した終端器把持検知用の光ファイバセンサ５を用いて、終端器１１が終端器側フィンガ４から所定距離内にあるか否かを計測することによって、把持した終端器１１を確実に把持したことを検知する（ステップＳ４）。
【００３６】
終端器１１を把持した状態で、三爪チャック３と、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４を、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２で所定量上昇させる。これによって、終端器１１を被測定端子１３から引き抜くとともに、被測定端子１３の周辺から退避させる（ステップＳ５）。
【００３７】
この際、最初に終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に可動させた後、電動アクチュエータロボット１をＺ軸方向に駆動させて、三爪チャック３を予め設定された所定位置まで移動させる。ここでも、終端器側エアシリンダ２及び電動アクチュエータロボット１を用いているので、Ｚ軸方向の移動速度を早めるとともに、高い位置決め精度を得ることが可能となる。
【００３８】
次に被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を挿入させるため、図５（ａ）のように、電動アクチュエータロボット１を可動して、画像処理装置用カメラユニット１０を被測定端子１３の上方に移動させる。
【００３９】
被測定端子１３の上方に移動した画像処理装置用カメラユニット１０は、撮影したカメラ画像の信号を画像処理部２５に送る。画像処理部２５は、被測定端子１３の外形を認識して中心位置を検出し、検出した中心位置を制御装置２３に送信する。
【００４０】
この際、画像処理部２５で検出された被測定端子１３の中心位置が予めポジションファイルとしてプログラム入力されていた位置データに対して位置ずれしている場合、制御装置２３のＣＰＵはこのずれ量を演算して、アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で移動して位置補正を掛ける（ステップＳ６）。補正した位置座標は被測定端子１３の端末位置として制御装置２３のメモリに一時記憶される。
【００４１】
次に、被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を挿入させるため、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で所定量移動して、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を被測定端子１３の端末における中心軸の上方に移動させる。この所定の移動量は予め制御装置２３のメモリに格納された、画像処理装置用カメラユニット１０とＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９との相対位置座標に基づいて設定される。なお、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は、上述したように計測側ハンド７に保持固定されている。
【００４２】
次いで、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び計測側エアシリンダ６を所定量下降させて、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の先端を高精度に位置決めして、被測定端子１３に挿入させる（ステップＳ７）。この際、計測側エアシリンダ６を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度でＺ軸方向に移動させた後、電動アクチュエータロボット１によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度にＺ軸方向に移動させる。
【００４３】
制御装置２３は、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を介した計測用制御ケーブル８と接続された計測装置を用いて、ＲＦ特性の自動測定を行う（ステップＳ８）。
【００４４】
自動測定終了後、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び計測側エアシリンダ６を所定量上昇させて、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を抜く（ステップＳ９）。この際、電動アクチュエータロボット１を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度でＺ軸方向に移動させた後、計測側エアシリンダ６によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度にＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１０）。
【００４５】
次に、把持した終端器１１を装着するため、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１を所定量移動して、三爪チャック３を被測定端子１３の端末の中心線上に移動させる。
【００４６】
制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２を所定量下降させて、終端器１１の先端を高精度に位置決めし、図４（ｂ）に示すように、終端器１１を被測定端子１３に挿入させる（ステップＳ１１）。この際、計測側エアシリンダ６を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度でＺ軸方向に移動させた後、電動アクチュエータロボット１によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度にＺ軸方向に移動させる。
【００４７】
続いて、制御装置２３は三爪チャック３の３本の終端器側フィンガ４を開き、把持していた終端器１１を解放させる。
【００４８】
３本の終端器側フィンガ４の内、１本に内蔵した終端器把持検知用の光ファイバセンサ５を用いて、把持していた終端器１１を確実に解放したか検知させる。
【００４９】
更に、制御装置２３は、三爪チャック３と、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４を、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２で所定量上昇させる。
【００５０】
被測定端子１３が複数個ある場合、次に自動測定したい被測定端子１３の上方に、画像処理装置用カメラユニット１０を移動する。そして、ステップＳ１１から再びステップＳ２に戻り、自動測定したい全ての被測定端子１３について、上記操作を繰り返し行う。
【００５１】
以上の処理フローを端的に説明すると次のステップ（１）〜（７）から成る。このステップ（１）〜（７）を順次繰り返し行うことによって、ＲＦコネクタの挿抜とＲＦ特性計測が連続して自動的に実行される。
（１）各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ。
（２）上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ。
（３）上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ。
（４）上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ。
（５）上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ。
（６）上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ。
（７）上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ。
【００５２】
以上説明した通り、この発明によれば、制御装置のプログラム制御によって、画像処理装置を用いてＲＦコネクタに接続した終端器の位置情報を取得する。また、電動アクチュエータロボットとエアスライダを併用した２段式ロボットハンドを用いて、自動的に終端器を取付け取り外しする。更に、画像処理装置を用いてＲＦコネクタの位置情報を取得し、電動アクチュエータロボットとエアスライダを併用した計測用ハンドを用いて、計測用ケーブルをＲＦコネクタに自動的に接続する。これによって、狭ピッチの多数のＲＦコネクタについて、電気特性を維持しつつ、自動で連続的にＲＦ特性の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置における、制御装置の処理フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の、コネクタ引き抜き動作を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の、計測用ケーブルの接続動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電動アクチュエータロボット、２ 終端器側エアスライダ、３ 三爪チャック、４ 終端器側フィンガ、５ 終端器把持検知用光ファイバセンサ、６ 計測側エアスライダ、７ 計測用ハンド、８ 計測用制御ケーブル、９ ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ、１０ 画像処理装置用カメラユニット（カメラ）、１１ 終端器、１２ 供試体、１３ 被測定端子（ＲＦコネクタ）、２０ 画像処理装置、２３ 制御装置（計算機）、２６ 計測装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波機器のＲＦ（Radio Frequency）コネクタを自動的に挿抜する自動挿抜装置及びコネクタ挿抜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ動作状態において、実時間遅延線路の実際の遅延量を計測し、実時間遅延線路の設定値と実際の遅延量の差異を補正することにより、ビーム指向誤差の低減を可能とするアレーアンテナの測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この種のアレーアンテナの測定方法では、各アンテナ素子に接続される送受信モジュールの、通過損失や反射損失等のＲＦ信号の電気特性（以下、ＲＦ特性）を、直接測定することはできない。送受信モジュールには、各アンテナ素子に接続されるＲＦ端子、送信系の増幅回路、受信系の低雑音増幅器、電力分配器や方向性結合器等が構成されており、ＲＦ端子にＲＦ信号を入出力することによって送受信モジュールのＲＦ特性を計測し、各モジュールの性能ばらつきを評価することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７６３０９号公報
【０００４】
一方、無線装置の評価方法として、無線装置の同軸線の給電点に直接電力を供給するとともに、無線装置の受信電界強度を計測して、アンテナ結合による輻射状態で測定した電力値との差をアンテナ結合による損失値として求める例が知られている（例えば、特許文献２参照）。この種の無線装置では、給電点への同軸線の接続を、人手を介して行っており、計測の自動化が図られていない。
【０００５】
【特許文献２】特開２０００−３９４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＰＡＡ（Active Phased Array Antenna；アクティブフェーズドアレイアンテナ）の様な、複数のアンテナ素子や、アンテナ素子に接続される送受信モジュールを備えたＲＦ機器（供試体）では、送受信モジュールの有する各ＲＦ端子において、ＲＦ特性が測定される。ＲＦ端子には送信用及び受信用の少なくとも２つのＲＦコネクタが装着されており、アンテナ素子面に接続される平面内には、各送受信モジュール毎に複数のＲＦコネクタが配列されている。この場合、ＲＦ特性を計測しない隣接するＲＦコネクタからの漏れによる電波干渉を防ぐため、供試体における多数のＲＦコネクタに終端器を装着する。終端器は全ＲＦコネクタに全数装着しておき、ここから手作業により測定個所の終端器を１本抜いて、終端器を抜いたＲＦコネクタに計測用制御ケーブルを手作業で接続しＲＦ特性を測定する。更に、測定終了後は計測用制御ケーブルを手作業で抜き、先に抜いた終端器を再び手作業で挿入していた。この際、１つのアクティブフェーズドアレイアンテナに対し、ＲＦコネクタが数十〜数百個程度設けられており、測定時間に比して、ＲＦコネクタから手動で終端器を抜き差しする作業に多大な時間を要するという問題があった。
【０００７】
この発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、例えば複数の送受信モジュールを有しＲＦコネクタを多数備えたアクティブフェーズドアレイアンテナのように、多数のＲＦコネクタを有した供試体において、供試体のＲＦコネクタから終端器を抜き差しする作業処理を自動化し、ＲＦ信号の電気特性試験における手作業の所要時間を短縮する自動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるコネクタ自動挿抜装置は、終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、終端器を把持する把持部と把持部を３次元移動させる駆動部を有したロボットハンドと、計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、画像処理装置により計測された終端器の端末位置にロボットハンドの把持部を移動して終端器を把持し、終端器を引き抜いてから退避した後、画像処理装置により計測されたＲＦコネクタの端末位置に計測用ハンドを移動させ、計測用ケーブルをＲＦコネクタに接続した後、ロボットハンドを用いて画像処理装置により計測された終端器の端末位置に退避した終端器を移動させ、再び終端器をＲＦコネクタに接続する制御を行うものである。
【０００９】
また、この発明によるコネクタ挿抜方法は、各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ、上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ、上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ、上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ、上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ、上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ、上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ、の順序で、コネクタを挿抜するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ＲＦコネクタから自動で終端器を挿抜するとともに、自動でＲＦ信号の計測用ケーブルを挿抜することにより、多数のＲＦコネクタの電気特性を自動で連続測定することができ、電気特性の試験時間短縮に繋がるとういう効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明に係る実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置について、図を用いて説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態１におけるコネクタ自動挿抜装置の構成を示すブロック図である。図において、コネクタ自動挿抜装置は、ＲＦコネクタ１３及び終端器１１の位置情報を取得する画像処理装置２０と、電動アクチュエータロボット１とエアスライダ２を併用して構成される２段式のロボットハンド２１と、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を装着し計測用制御ケーブル８を取り着け取り外し可能な計測用ハンド２２と、制御装置２３を具備したものである。
【００１３】
ロボットハンド２１は、三爪チャック（３）の各爪の先端に３本のフィンガ（後述の終端器側フィンガ４）を取付けて把持部２４が構成される。フィンガの内１本は終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられ、検知センサを構成する。画像処理装置２０は、画像処理装置用カメラユニット１０と画像処理部２５から構成される。
【００１４】
制御装置２３は計算機により構成され、予め制御シーケンスプログラムが格納されたＲＯＭと、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて制御シーケンス処理や各種演算処理を実行する制御演算プロセッサ（ＣＰＵ）と、画像処理装置用カメラユニット１０により計測された位置情報を読み書き可能なメモリを備えている。制御装置２３は画像処理装置２０、ロボットハンド２１、計測用ハンド２２、及び終端器把持検知用光ファイバセンサ５に接続される。また、制御装置２３は計測装置２６に接続される。計測装置２６としては、制御装置２３からの制御信号によって計測制御や計測データの信号入出力を自在に行うことが可能な波形アナライザが用いられる。計測装置２６は計測用制御ケーブル８に接続される。計測用制御ケーブル８は、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を介して供試体１２のＲＦコネクタに接続される。
【００１５】
供試体１２は、アクティブフェーズドアレイアンテナを構成する複数の送受信モジュールから構成される。供試体１２は、各送受信モジュールに設けられた複数のＲＦコネクタを備えている。以下の説明では、ＲＦコネクタを被測定端子１３と呼ぶ。被測定端子１３はプッシュオンコネクタ型のコネクタが用いられる。
各供試体１２は多数（数十〜数百個程度）の被測定端子１３を有する。供試体１２は、コネクタ自動挿抜装置に設けられた取付台に設置されて、ＲＦ特性の自動計測が実行される。なお、ＲＦ特性の自動計測を実行する前に、全ての被測定端子１３には、予め終端器１１が取付けられる。また、全ての被測定端子１３の位置座標の情報は、予めポジションファイルとしてＲＯＭにプログラム入力されている。
【００１６】
図２は実施の形態１におけるコネクタ自動挿抜装置の詳細構造を簡易的に示した三面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は把持部２４を下方から見た部分詳細図である。図において、電動アクチュエータロボット１の可動部にエアスライダ２が取付けられ、エアスライダ２の先端に三爪チャック３が保持されている。電動アクチュエータロボット１は、可動部が水平面内（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の３軸方向に可動する。エアスライダ２は電動アクチュエータロボット１の可動部に対し鉛直方向（Ｚ軸方向）に可動する。また、三爪チャック３は、水平面内で可動方向が１２０°間隔で異なる３つの爪３１を有する。各爪３１には、それぞれ終端器側フィンガ４が保持されている。３つの終端器側フィンガ４は、各爪３１の移動に伴い、水平面内で相互に離間または接近するように移動する。
【００１７】
また、１つの終端器側フィンガ４には、上述した通り終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられている。終端器把持検知用光ファイバセンサ５は、光ファイバ２７と検知部２８から構成される。検知部２８は、光電変換器とＣＰＵまたは論理回路を備えている。画像処理装置用カメラユニット１０は電動アクチュエータロボット１に保持され、電動アクチュエータロボット１における可動部のＺ軸可動方向と並列に設置されている。画像処理装置用カメラユニット１０の下部には照明１４が設けられている。照明１４は、互いに離間した２箇所の位置に１つもしくは複数のＬＥＤが、互いにＶ字形状を成すように傾斜配置される。Ｖ字型に配置された２箇所のＬＥＤから発光された光は、画像処理装置用カメラユニット１０のレンズ焦点位置の上方で互いに交差し、このレンズ焦点位置付近が周囲に比べて明るくなるように照射される。
【００１８】
３つの終端器側フィンガ４のうち、１つには、終端器把持検知用光ファイバセンサ５が取付けられている。三爪チャック３における爪の移動に応じて、終端器側フィンガ４と終端器との距離Ｌが相対的に変化する。終端器１１が３つの終端器側フィンガ４に把持されている状態で、光ファイバ２７の端面の直下に終端器端末の上面が位置するように、光ファイバ２７が終端器側フィンガ４に保持されている。終端器把持検知用光ファイバセンサ５は、光ファイバ２７の端面から光を出射し、物体で反射して戻ってきた光を再び光ファイバ２７の端面で受光する。光ファイバ２７の端面で受光した光は検知部２８に入力され、受光した光の強度が計測されて、物体すなわち終端器１１の有無を検知する。例えば、検知部２８に入力された光信号は光電変換により電気信号に変換される。検知部２８は、光電変換後の電気信号を電圧信号に変換し、電圧の大きさに基づいて光の強度変化を求める。この電圧が所定の閾値以上であるときに、検知部２８のＣＰＵまたは論理回路が、終端器側フィンガ４に対して終端器１１が所定の距離内に存在すると判断し、終端器１１が被測定端子１３に確実に接続されていることを検知する。また、この電圧が所定の閾値よりも小さいとき、検知部２８のＣＰＵまたは論理回路は終端器側フィンガ４に対して終端器１１が所定距離以遠に位置すると判断し、終端器１１の把持が解放されたことを検知する。
【００１９】
計測用ハンド２２は、電動アクチュエータロボット１に取付けられた計測側エアスライダ６と計測側ハンド７から構成される。計測側ハンド７は電動アクチュエータロボット１に駆動されて３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ方向）に可動する。また、エアスライダ６は鉛直方向（Ｚ軸方向）に可動し、計測側ハンド７を電動アクチュエータロボット１に対して鉛直方向に移動させる。計測側ハンド７には、計測用制御ケーブル８が保持され、計測用制御ケーブル８の先端にはＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が設けられている。
【００２０】
また、計測用制御ケーブル８及びＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は計測側ハンド７に保持され、計測側ハンド７の移動に応じて３軸方向に可動する。画像処理装置用カメラユニット１０は、電動アクチュエータロボット１の移動に応じて２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に可動し、終端器１１及び被測定端子１３のＸＹ面内の位置座標を計測する。メモリには、予めＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９と三爪チャック３との、ＸＹ面内における相対位置座標が格納されている。勿論、この相対位置座標は、適宜校正可能なことは言うまでもない。また、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の３次元位置座標と、三爪チャック３の３次元位置座標は、エアスライダ６、計測側ハンド７、電動アクチュエータロボット１の駆動による３次元方向の移動に伴い、正確に計測されるように図示しない位置計測センサが設けられている。
【００２１】
ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は被測定端子１３に嵌合し、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は被測定端子１３に接続される。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が被測定端子１３に接続されると、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の接続された被測定端子１３を除き、それ以外の全ての被測定端子１３に終端器１１が取付けられる。また、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が何れの被測定端子１３にも接続されていないときには、全ての被測定端子１３に終端器１１が取付けられる。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９が被測定端子１３に接続されると、計測用制御ケーブル８を通じて、計測装置２６と供試体１２との間でＲＦ信号が入出力される。制御装置２３は、計測装置２６を通じて供試体１２の通過特性や反射特性を計測する。
【００２２】
この実施の形態１では、多数の被測定端子１３を有する供試体１２をコネクタ自動挿抜装置に接続し、全ての被測定端子１３に終端器１１を取付けた後、コネクタ自動挿抜装置は終端器１１やＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を手動で着脱すること無く、測定の自動化を図ることができる。従来の試験方法では、人手により制御ケーブルを接続保持した状態で、終端器の着脱や制御ケーブルの着脱を実施していたので、着脱時に手ぶれが発生し、測定再現性が低下していた。また、手動で終端器や制御ケーブルを着脱するのに伴って、作業効率が著しく悪かった。
【００２３】
これに対し、実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、全ての被測定端子１３を終端するように終端器１１を自動的に取付けるとともに、被測定端子１３に対して計測用ケーブル８を自動的に接続する。これによって、多数（数十〜数百個程度）の被測定端子を有した供試体１２のＲＦ特性自動測定が可能となる。
【００２４】
また、この実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置は、Ｚ軸アクチュエータロボット１と、計測側エアスライダ６と、計測側ハンド７と、画像処理装置用カメラユニット１０を用いて、終端器１１や被測定端子１３の位置に基づいて終端器１１やＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を被測定端子１３に接続するため、繰り返し位置決めを行う際に高い位置決め精度を確保出来る。このことから、手動で位置決めを行う場合に比べて、測定再現性の向上も可能になるという効果がある。
【００２５】
一般に、終端器１１の内径は終端器１１の外径に対して偏芯している。このため、終端器１１を被測定端子１３の外径に嵌合させる際、被測定端子１３の外径の中心軸に対し終端器１１の外径の中心軸が位置ずれを生じる。終端器１１を被測定端子１３に嵌合させる際、この位置ずれによって終端器１１が旨く嵌合せず、場合によってはＲＦ特性変化を生じることもある。
この実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、画像処理装置用カメラユニット１０を用いて終端器端末の外径と被測定端子端末の外径を個別に計測し、両者の位置ずれ補正を行う。これによって、被測定端子１３と終端器１１の外径の位置ずれに伴う、嵌合不良や、ＲＦ特性変化を防止する効果がある。
【００２６】
なお、計測用制御ケーブル８を取り外す際に、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を計測側ハンド７から取り外してしまうと、画像処理装置用カメラユニット１０及び三爪チャック３とＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９との相対位置関係がずれてしまう。ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を取付け取り外しする場合、アクチュエータロボットへの座標教示のためのティーチング作業及びポジションファイルのプログラム制御の書き換え作業が必要となる。このティーチング作業及びポジションファイルのプログラム制御の書き換え作業時間は非常に膨大なものとなる。
実施の形態１のコネクタ自動挿抜装置では、１回／日の計測装置２６の０点出しのキャリブレーションを行う際、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９から計測用制御ケーブル８を取り外す作業を容易化するために、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９と計測用制御ケーブル８をコネクタで接続し、そのコネクタ周辺に人手で取付け取り外し作業を行うための作業スペースを設けることによって、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を計測側ハンド７に装着したまま計測用制御ケーブル８を取り外すことができるようにしている。すなわち、計測用制御ケーブル８をＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９から簡単に取り外し可能なように計測側ハンド７の配置形状を決めることによって、ティーチング作業を簡略化している。
【００２７】
図３は、実施の形態１による図１、２のように構成されたコネクタ自動挿抜装置を用いて、終端器１１及び計測用制御ケーブル８の接続動作を行う場合の、制御装置２３の処理動作例を示すフロチャートである。また、図４、５は、コネクタ自動挿抜装置における動作状態の遷移を示す図である。図４（ａ）は画像処理装置用カメラユニット１０により被測定端子１３の終端器１１の端末位置を計測している状態を示す図である。図４（ｂ）は、把持部２４を構成する３つの終端器側フィンガ４が、被測定端子１３から終端器１１を引き抜いている状態を示す図である。図５（ａ）は画像処理装置用カメラユニット１０により被測定端子１３の端末位置を計測している状態を示す図、図５（ｂ）は計測側ハンド７により被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を接続している状態を示す図である。ここでは、コネクタ自動挿抜装置において、供試体１２のＲＦ特性を測定する場合を例に説明する。
【００２８】
まず、手作業により、予め供試体１２の全ての被測定端子１３に、終端器１１を装着する（ステップＳ１）。この場合、作業を効率化するため、全ての終端器１１を一括して全ての被測定端子１３に装着するために、何らかの治工具を用いても良い。
【００２９】
次に、図４（ａ）に示すように、被測定端子１３の終端器１１を取り外すため、まず電動アクチュエータロボット１を水平方向（ＸＹ面内方向）に可動して、画像処理装置用カメラユニット１０のカメラを、被測定端子１３に接続された終端器１１の上方に移動させる。照明１４は、終端器１１の上面を照らす。被測定端子１３は水平面内で２次元配列されている。例えば、制御装置２３は（Ｉ，Ｊ）番目（１≦Ｉ≦Ｎ、１≦Ｊ≦Ｍ。Ｎ、Ｍは２以上の正の整数。）の被測定端子１３について、Ｉ＝１〜Ｎ、Ｊ＝１〜Ｍまで、順次ＲＦ特性の自動計測を実行する。終端器１１を引き抜く被測定端子１３の場所や順序は、予め制御装置２３の制御シーケンスプログラムに規約されている。
【００３０】
終端器１１の上方に移動した画像処理装置用カメラユニット１０は、撮影したカメラ画像の信号を画像処理部２５に送る。画像処理部２５は、カメラ画像に基づいて終端器１１の外形を認識すると、終端器１１の外形の中心位置を検出し、その位置座標を計測する（ステップＳ２）。計測された位置座標は終端器１１の端末位置に相当し、検出された中心位置の位置座標は制御装置２３に送信される。終端器１１の外形認識は、例えば予め設定されたパターン画像とのパターンマッチングにより行う。
【００３１】
この際、検出された中心位置の位置座標が予めポジションファイルとしてプログラム入力されていた位置データに対して位置ずれしている場合、制御装置２３のＣＰＵはこのずれ量を演算して、アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で移動して位置補正を掛ける。補正した位置座標は終端器１１の端末位置として制御装置２３のメモリに一時記憶される。
【００３２】
次に、実際に終端器１１を取り外すため、電動アクチュエータロボット１を所定量移動して、三爪チャック３を終端器１１の端末における中心軸の上方に移動させる。この所定の移動量は予め制御装置２３のメモリに格納された、画像処理装置用カメラユニット１０と三爪チャック３との相対位置座標に基づいて設定される。
【００３３】
この位置状態で、制御装置２３は、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に高精度に位置決めして、三爪チャック３を予め設定された所定量下降させる。この際、まず終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に可動させて、予め設定された所定位置Ｚ１まで三爪チャック３を粗い位置決め精度で移動させる。引き続いて、電動アクチュエータロボット１をＺ軸方向に可動させて、予め設定された所定位置Ｚ２まで三爪チャック３を高い位置決め精度で移動させる。このようにして、３本の終端器側フィンガ４が終端器１１を把持出来る位置まで、三爪チャック３を移動させる。終端器側エアシリンダ２を用いているのでＺ軸方向の移動速度を早めることが可能となり、併せて、電動アクチュエータロボット１を用いているのでＺ軸方向の位置決め精度を高くすることが可能となる。
【００３４】
続いて、制御装置２３は三爪チャック３を可動し、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４が水平面内で相互接近するように移動して、図４（ｂ）に示すように、３本の終端器側フィンガ４が終端器１１を把持する（ステップＳ３）。
【００３５】
このとき、３本の終端器側フィンガ４の内、１本に内蔵した終端器把持検知用の光ファイバセンサ５を用いて、終端器１１が終端器側フィンガ４から所定距離内にあるか否かを計測することによって、把持した終端器１１を確実に把持したことを検知する（ステップＳ４）。
【００３６】
終端器１１を把持した状態で、三爪チャック３と、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４を、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２で所定量上昇させる。これによって、終端器１１を被測定端子１３から引き抜くとともに、被測定端子１３の周辺から退避させる（ステップＳ５）。
【００３７】
この際、最初に終端器側エアシリンダ２をＺ軸方向に可動させた後、電動アクチュエータロボット１をＺ軸方向に駆動させて、三爪チャック３を予め設定された所定位置まで移動させる。ここでも、終端器側エアシリンダ２及び電動アクチュエータロボット１を用いているので、Ｚ軸方向の移動速度を早めるとともに、高い位置決め精度を得ることが可能となる。
【００３８】
次に被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を挿入させるため、図５（ａ）のように、電動アクチュエータロボット１を可動して、画像処理装置用カメラユニット１０を被測定端子１３の上方に移動させる。
【００３９】
被測定端子１３の上方に移動した画像処理装置用カメラユニット１０は、撮影したカメラ画像の信号を画像処理部２５に送る。画像処理部２５は、被測定端子１３の外形を認識して中心位置を検出し、検出した中心位置を制御装置２３に送信する。
【００４０】
この際、画像処理部２５で検出された被測定端子１３の中心位置が予めポジションファイルとしてプログラム入力されていた位置データに対して位置ずれしている場合、制御装置２３のＣＰＵはこのずれ量を演算して、アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で移動して位置補正を掛ける（ステップＳ６）。補正した位置座標は被測定端子１３の端末位置として制御装置２３のメモリに一時記憶される。
【００４１】
次に、被測定端子１３にＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を挿入させるため、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１を水平面内（ＸＹ面内）で所定量移動して、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を被測定端子１３の端末における中心軸の上方に移動させる。この所定の移動量は予め制御装置２３のメモリに格納された、画像処理装置用カメラユニット１０とＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９との相対位置座標に基づいて設定される。なお、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９は、上述したように計測側ハンド７に保持固定されている。
【００４２】
次いで、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び計測側エアシリンダ６を所定量下降させて、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９の先端を高精度に位置決めして、被測定端子１３に挿入させる（ステップＳ７）。この際、計測側エアシリンダ６を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度でＺ軸方向に移動させた後、電動アクチュエータロボット１によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度にＺ軸方向に移動させる。
【００４３】
制御装置２３は、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を介した計測用制御ケーブル８と接続された計測装置を用いて、ＲＦ特性の自動測定を行う（ステップＳ８）。
【００４４】
自動測定終了後、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び計測側エアシリンダ６を所定量上昇させて、ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を抜く（ステップＳ９）。この際、電動アクチュエータロボット１を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度でＺ軸方向に移動させた後、計測側エアシリンダ６によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度にＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１０）。
【００４５】
次に、把持した終端器１１を装着するため、制御装置２３は電動アクチュエータロボット１を所定量移動して、三爪チャック３を被測定端子１３の端末の中心線上に移動させる。
【００４６】
制御装置２３は電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２を所定量下降させて、終端器１１の先端を高精度に位置決めし、図４（ｂ）に示すように、終端器１１を被測定端子１３に挿入させる（ステップＳ１１）。この際、計測側エアシリンダ６を最初に可動してＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高速度でＺ軸方向に移動させた後、電動アクチュエータロボット１によりＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ９を高精度にＺ軸方向に移動させる。
【００４７】
続いて、制御装置２３は三爪チャック３の３本の終端器側フィンガ４を開き、把持していた終端器１１を解放させる。
【００４８】
３本の終端器側フィンガ４の内、１本に内蔵した終端器把持検知用の光ファイバセンサ５を用いて、把持していた終端器１１を確実に解放したか検知させる。
【００４９】
更に、制御装置２３は、三爪チャック３と、それに取付けた３本の終端器側フィンガ４を、電動アクチュエータロボット１及び終端器側エアシリンダ２で所定量上昇させる。
【００５０】
被測定端子１３が複数個ある場合、次に自動測定したい被測定端子１３の上方に、画像処理装置用カメラユニット１０を移動する。そして、ステップＳ１１から再びステップＳ２に戻り、自動測定したい全ての被測定端子１３について、上記操作を繰り返し行う。
【００５１】
以上の処理フローを端的に説明すると次のステップ（１）〜（７）から成る。このステップ（１）〜（７）を順次繰り返し行うことによって、ＲＦコネクタの挿抜とＲＦ特性計測が連続して自動的に実行される。
（１）各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ。
（２）上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ。
（３）上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ。
（４）上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ。
（５）上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ。
（６）上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ。
（７）上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ。
【００５２】
以上説明した通り、この発明によれば、制御装置のプログラム制御によって、画像処理装置を用いてＲＦコネクタに接続した終端器の位置情報を取得する。また、電動アクチュエータロボットとエアスライダを併用した２段式ロボットハンドを用いて、自動的に終端器を取付け取り外しする。更に、画像処理装置を用いてＲＦコネクタの位置情報を取得し、電動アクチュエータロボットとエアスライダを併用した計測用ハンドを用いて、計測用ケーブルをＲＦコネクタに自動的に接続する。これによって、狭ピッチの多数のＲＦコネクタについて、電気特性を維持しつつ、自動で連続的にＲＦ特性の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置における、制御装置の処理フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の、コネクタ引き抜き動作を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるコネクタ自動挿抜装置の、計測用ケーブルの接続動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電動アクチュエータロボット、２ 終端器側エアスライダ、３ 三爪チャック、４ 終端器側フィンガ、５ 終端器把持検知用光ファイバセンサ、６ 計測側エアスライダ、７ 計測用ハンド、８ 計測用制御ケーブル、９ ＸＰＩ−ＳＭＡ変換アダプタ、１０ 画像処理装置用カメラユニット（カメラ）、１１ 終端器、１２ 供試体、１３ 被測定端子（ＲＦコネクタ）、２０ 画像処理装置、２３ 制御装置（計算機）、２６ 計測装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、
上記終端器を把持する把持部と把持部を３次元方向に移動させる駆動部を有したロボットハンドと、
計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、
上記ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、上記ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、上記画像処理装置により計測された終端器の端末位置にロボットハンドの把持部を移動して終端器を把持し、上記終端器を引き抜いてから退避した後、
上記画像処理装置により計測されたＲＦコネクタの端末位置に計測用ハンドを移動させ、計測用ケーブルをＲＦコネクタに接続した後、
上記ロボットハンドを用いて画像処理装置により計測された終端器の端末位置に退避した終端器を移動させ、再び終端器をＲＦコネクタに接続する制御を行う、
ことを特徴としたコネクタ自動挿抜装置。
【請求項２】
上記把持部により終端器が把持された状態を検知する検知センサを備え、
上記検知センサは、把持部に取付けられた光ファイバと光ファイバを介して光信号を入出力する検知部とを有し、検知部により検知される光量に基づいて終端器の把持の有無を検知することを特徴とした請求項１記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項３】
上記把持部は、相互に接近または離間するように移動することにより、終端部を把持または解放する少なくとも三爪のチャックを有し、
上記検知センサは、上記把持部における少なくとも１本の爪に取付けられ、当該爪の移動に応じて終端器との距離が相対的に変化することを特徴とする請求項２記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項４】
上記制御装置はメモリと演算部を有し、
上記画像処理装置は、カメラユニットと信号処理部を有し、
上記信号処理部はカメラユニットの撮影画像に基づいてＲＦコネクタの端末中心位置及びＲＦコネクタに装着された終端器の端末中心位置を求め、メモリにＲＦコネクタの端末中心位置及びＲＦコネクタに装着された終端器の端末中心位置を格納し、
上記演算部は、信号処理部で求められた終端器の端末中心位置とＲＦコネクタの端末中心位置の位置ずれ量に基づいて、終端器をＲＦコネクタに位置合わせする、
ことを特徴とした請求項１〜３の何れか１項に記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項５】
上記ロボットハンドの駆動部は、エアスライダと電動アクチュエータを備えて構成され、
上記制御装置は、エアスライダを用いて把持部を昇降させた後、電動アクチュエータを用いてＲＦコネクタから終端器を挿抜させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項６】
各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ、
上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ、
上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ、
上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ、
上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ、
上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ、
上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ、
の順序で、コネクタを挿抜するコネクタ挿抜方法。
【請求項１】
終端器及びＲＦコネクタの端末位置を計測する画像処理装置と、
上記終端器を把持する把持部と把持部を３次元方向に移動させる駆動部を有したロボットハンドと、
計測用ケーブルを３次元方向に移動可能な計測用ハンドと、
上記ロボットハンドにおける把持部の把持または解放動作、上記ロボットハンド及び計測用ハンドの移動動作を制御する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、上記画像処理装置により計測された終端器の端末位置にロボットハンドの把持部を移動して終端器を把持し、上記終端器を引き抜いてから退避した後、
上記画像処理装置により計測されたＲＦコネクタの端末位置に計測用ハンドを移動させ、計測用ケーブルをＲＦコネクタに接続した後、
上記ロボットハンドを用いて画像処理装置により計測された終端器の端末位置に退避した終端器を移動させ、再び終端器をＲＦコネクタに接続する制御を行う、
ことを特徴としたコネクタ自動挿抜装置。
【請求項２】
上記把持部により終端器が把持された状態を検知する検知センサを備え、
上記検知センサは、把持部に取付けられた光ファイバと光ファイバを介して光信号を入出力する検知部とを有し、検知部により検知される光量に基づいて終端器の把持の有無を検知することを特徴とした請求項１記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項３】
上記把持部は、相互に接近または離間するように移動することにより、終端部を把持または解放する少なくとも三爪のチャックを有し、
上記検知センサは、上記把持部における少なくとも１本の爪に取付けられ、当該爪の移動に応じて終端器との距離が相対的に変化することを特徴とする請求項２記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項４】
上記制御装置はメモリと演算部を有し、
上記画像処理装置は、カメラユニットと信号処理部を有し、
上記信号処理部はカメラユニットの撮影画像に基づいてＲＦコネクタの端末中心位置及びＲＦコネクタに装着された終端器の端末中心位置を求め、メモリにＲＦコネクタの端末中心位置及びＲＦコネクタに装着された終端器の端末中心位置を格納し、
上記演算部は、信号処理部で求められた終端器の端末中心位置とＲＦコネクタの端末中心位置の位置ずれ量に基づいて、終端器をＲＦコネクタに位置合わせする、
ことを特徴とした請求項１〜３の何れか１項に記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項５】
上記ロボットハンドの駆動部は、エアスライダと電動アクチュエータを備えて構成され、
上記制御装置は、エアスライダを用いて把持部を昇降させた後、電動アクチュエータを用いてＲＦコネクタから終端器を挿抜させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコネクタ自動挿抜装置。
【請求項６】
各ＲＦコネクタに終端器を装着した後、終端器の画像に基づいて終端器の位置計測を行うステップ、
上記計測された終端器の位置にロボットハンドを移動した後、上記ロボットハンドにより終端器を把持し、上記ＲＦコネクタから終端器を引き抜くステップ、
上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタの画像に基づいてＲＦコネクタの位置計測を行うステップ、
上記終端器を引き抜いたＲＦコネクタに計測用ハンドにより計測用ケーブルを装着するステップ、
上記計測用ケーブルを用いたＲＦ信号の計測が完了した後、ＲＦコネクタから計測用ケーブルを引き抜くステップ、
上記計測用ケーブルを引き抜いたＲＦコネクタの位置に、ロボットハンドにより終端器を移動させるステップ、
上記ロボットハンドにより終端器移動位置で終端器をＲＦコネクタに装着するステップ、
の順序で、コネクタを挿抜するコネクタ挿抜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１６１９９４（Ｐ２００８−１６１９９４Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５６７１９（Ｐ２００６−３５６７１９）
【出願日】平成１８年１２月２９日（２００６．１２．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２９日（２００６．１２．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]