ワークの形状認識システムおよびそれを具備する組立ライン、並びにワークの形状認識方法
【課題】搬送途中のワークの表面に現れる形状変化を精度良く認識し、組立ライン内に設けられる組付装置と、ワークとの間の位置ズレを防止することが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚを検出するリミットスイッチ３０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出するロータリエンコーダ４０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを検出するレーザ変位計５０と、ロータリエンコーダ４０とレーザ変位計５０とにより検出された二つの検出値に基づいて、搬送方向と平行な方向における車体３の表面の形状変化を認識する認識装置６０と、を具備する。
【解決手段】車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚを検出するリミットスイッチ３０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出するロータリエンコーダ４０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを検出するレーザ変位計５０と、ロータリエンコーダ４０とレーザ変位計５０とにより検出された二つの検出値に基づいて、搬送方向と平行な方向における車体３の表面の形状変化を認識する認識装置６０と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの形状変化及びその位置を、ワークの搬送途中に認識する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車両を組み立てる組立工程では、車両のシャシーにエンジン及び電装品等を組み付ける組立ライン、車両にウインドガラス及び車輪等を組み付ける組立ライン、車両に塗装を施す組立ライン等の各種組立ラインが用いられている。これらの組立ラインを独立して配置し、各組立ライン内で組立作業が行うことによって、作業効率、製品品質等の向上が図られている。
また、上記のような組立ラインでは、作業時間を短縮する、重量物からなる作業対象等を搬送する、作業対象等を精度良く位置決めする等のために、それぞれの作業を補助する作業用ロボットが適宜導入されている。
【０００３】
上述のような作業用ロボットを用いた作業では、人手による作業と異なり、プログラムされた動作を繰り返し行うため、係る動作の調整を行う際には、一旦作業を中断して調整を行う必要があり、作業用ロボットによる作業中の動作の微調整が困難である。
このため、例えば位置決め誤差等に起因する作業対象と作業用ロボットとの間の位置ズレによって、作業対象と作業用ロボットとが接触する、又は作業対象と当該作業対象に組み付ける部品等とが接触する等の不具合が生じ得る。そして、このような不具合が生じたときには、製品不良、作業用ロボットの破損等の問題が発生する。
【０００４】
上記のような問題を解消する手段として、以下に示す特許文献１のような技術が開示されている。
特許文献１に開示された技術は、図１０に示すように、車体１０１の窓枠１０２にウインドガラス１０３を取り付けるウインドガラス取付装置１００であって、ウインドガラス取付装置１００は、ウインドガラス取付装置１００を所定位置に位置決めする位置決め手段１０４と、ウインドガラス１０３の異なる縁を視野の一部に含む複数の撮像手段１０５・１０５・・・とを具備する。ウインドガラス取付装置１００は、さらに撮像手段１０５・１０５・・・からの信号に基づいて視野内の輝度信号を積分する輝度信号積分手段１０６と、輝度信号積分手段１０６からの出力が基準値になるように位置決め手段１０４を制御する制御手段１０７とを具備するものである。また、以上のように構成されるウインドガラス取付装置１００によってウインドガラス１０３を取り付けられる作業対象となる車体１０１は、支持台１０８上に位置決めされている。
これによれば、位置認識のための複雑な信号処理を必要とすることなく、単に輝度信号の積分という簡単な処理によりウインドガラス１０３を正確に車体１０１の窓枠１０２に位置決めすることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、搬送経路に沿って搬送されている車体１０１を支持台１０８上に移載して位置決めする必要があるため、搬送経路から車体１０１を取り出して支持台１０８に固定するための装置が別途必要となり、組立ラインが大がかりとなるとともに組立ラインが分断されるという点で不利である。
また、車体１０１を認識する方法として、カメラ等により構成される撮像手段１０５・１０５・・・を用いるため、組立ライン内に発生し得る外乱光の影響を受けやすく、さらに、上記のように撮像手段１０５・１０５・・・を使用しているため、車体１０１の高さを認識することが不可能である。これにより、車体１０１の位置認識ミスが生じる可能性がある点でも不利である。
そして、このような位置認識ミスが生じた場合には、作業対象の一形態である車体１０１と作業用ロボットの一形態であるウインドガラス取付装置１００との間に位置ズレが生じ、係る位置ズレに起因する問題が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４１０２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、搬送途中のワークの表面に現れる形状変化を精度良く認識し、組立ライン内に設けられる組付装置と、ワークとの間の位置ズレを防止することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様であるワークの形状認識システムは、ワークの搬送経路に沿って設けられ、当該ワークの基準位置を検出する第一検出装置と、同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記基準位置からのワークの移動量を検出する第二検出装置と、同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記ワークの表面との直線距離を検出する第三検出装置と、前記第二検出装置と前記第三検出装置とにより検出された二つの検出値に基づいて、前記搬送経路の搬送方向における前記ワークの表面の形状変化を認識する認識装置と、を具備する。
【０００９】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記第三検出装置は、前記第一検出装置によって検出された基準位置を基準として、前記第二検出装置によって検出される所定の移動量毎に、前記ワークの表面との直線距離を検出し、前記認識装置は、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分を評価することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識することが好ましい。
【００１０】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、前記基準位置は、前記認識装置によって認識されるワークの表面における形状変化が前記しきい値よりも小さい位置とすることが好ましい。
【００１１】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置による、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価は、前記ワークが、前記基準位置から所定の移動区間を移動する間に行われ、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、前記移動区間内で、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識することが好ましい。
【００１２】
前記ワークの形状認識システムにおける別実施形態として、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、さらに、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価を、前記ワークの形状変化が認識された位置から所定の移動量を移動する間にも行い、前記移動中に、新たにワークの形状変化が認識されない場合は、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識することが好ましい。
【００１３】
本発明の第二の態様である組立ラインは、ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、上記本発明の第一の態様に係るワークの形状認識システムと、を具備し、前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける。
【００１４】
本発明の第二の態様である組立ラインの別実施形態は、ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、前記組付装置を、前記搬送装置によって搬送されるワークと平行に、かつ、同期して搬送する同期搬送装置と、上記本発明の第一の態様に係るワークの形状認識システムと、を具備し、前記ワークの形状認識システムの第三検出装置は、前記同期搬送装置に設けられるとともに、前記部品との直線距離を検出可能であり、前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、前記第三検出装置によって、前記部品の端部と前記ワークの表面の形状変化とが一直線上にあることを検出して調整しながら、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける。
【００１５】
前記組立ラインにおいて、前記ワークは、自動車の車体であり、前記部品は、ウインドガラスであり、かつ、前記認識装置により認識されるワークの表面の形状変化は、前記車体のルーフ面の形状と窓枠の形状との境界部分における形状変化とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の第三の態様であるワークの形状認識方法は、所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの基準位置を検出する第一検出工程と、前記第一検出工程にて検出された前記ワークの前記基準位置からの移動量を検出する第二検出工程と、前記第二検出工程にて検出される前記基準位置からの所定の移動量毎に、所定位置とワークの表面との直線距離を検出する第三検出工程と、前記第三検出工程にて検出された前記直線距離の差分値を演算する演算工程と、前記演算工程にて演算された差分値と所定のしきい値とを比較することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識する認識工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、搬送途中のワークの表面に現れる形状変化を精度良く認識することができ、組立ライン内に設けられる組付装置と、ワークとの間の位置ズレを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】組立ラインを示す図である。
【図２】形状認識システムによる制御構成を示すブロック図である。
【図３】ワークの形状変化を示す拡大図である。
【図４】認識装置による認識制御を示す図である。
【図５】基準位置を示す図である。
【図６】認識装置の第二実施形態を示す図である。
【図７】認識装置による認識制御を示す図である。
【図８】組立ラインの第二実施形態を示す図である。
【図９】組付装置によるウインドガラスの組み付け作業を示す図である。
【図１０】従来のウインドガラス組付装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図１を参照して、本発明に係る組立ラインの実施の一形態である組立ライン１について説明する。
なお、以下において、図１における矢印Ａの指す方向を上方向とし、上下方向を規定する。また、図１における矢印Ｂの指す方向を前方向とし、前後方向を規定する。
【００２０】
図１に示すように、組立ライン１は、ウインドガラス２を車体３に組み付ける作業工程等を含む一連の生産システムであり、搬送システム５、組付装置９、形状認識システム２０等を具備する。より詳細には、図１に示すように、組立ライン１では、搬送システム５により車体３を所定の搬送経路に沿って搬送しつつ、組付装置９によりウインドガラス２を車体３の後部に配置される窓枠４に組み付ける作業が行われる。
ウインドガラス２は、車体３の窓枠４に組み付けられる部品である。ウインドガラス２は、強化ガラス、ＵＶカットガラス等のガラス素材により構成される部材であり、車体３の後部に配置される窓枠４に応じた形状を有する。
車体３は、組立ライン１における作業対象（ワーク）であり、ノッチバックのセダン形状を有する車両の車体として構成される。また、図１に示すように、車体３の上面（ルーフ面３ａ）は、緩やかな曲面として形成されている。車体３の後部には窓枠４が形成され、この窓枠４にウインドガラス２が組み付けられる。
【００２１】
搬送システム５は、車体３を搬送経路８に沿って搬送する装置である。
図１に示すように、搬送システム５は、移動台車６、コンベヤ７等を具備する。移動台車６は、コンベヤ７上に載置されており、図示せぬ車体支持部等を具備する台車である。前記車体支持部によって車体３が支持される。このように、車体３は、前記車体支持部に支持されつつ、移動台車６とともにコンベヤ７に沿って搬送される。
【００２２】
図１に示すように、コンベヤ７は、搬送経路８に沿って設けられており、チェン駆動、ローラ駆動、又はフリクション駆動等の駆動方式によって駆動可能に構成されている。コンベヤ７を駆動することによって、コンベヤ７上に載置される移動台車６が所定の搬送経路８に沿って案内される。
このようにして、車体３は、コンベヤ７上に載置される移動台車６の前記車体支持部に支持されつつ、搬送経路８に沿って搬送されている。
【００２３】
組付装置９は、作業用ロボット等により構成され、ワークである車体３の後部に配置される窓枠４に、部品であるウインドガラス２を組み付ける装置であり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１に示すように、組付装置９は、ロボットアーム１０、駆動制御部１０ａ、ウインドガラス支持装置１１等を具備する。ロボットアーム１０は、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する駆動制御部１０ａにより高精度に駆動可能に構成される多関節のロボットアームである。ロボットアーム１０の先端部にはウインドガラス支持装置１１が設けられている。ウインドガラス支持装置１１は、適宜のサクション装置等を具備し、ウインドガラス２を吸着すること等により支持しつつ、ウインドガラス２を車体３の上方から下方に向けて窓枠４に組み付ける装置である。
このように、ロボットアーム１０の駆動により、ロボットアーム１０の先端部に配置されるウインドガラス支持装置１１を位置決めし、ウインドガラス支持装置１１に支持されるウインドガラス２の組み付け位置を決定して窓枠４に組み付けている。
【００２４】
また、図１に示すように、ウインドガラス２の位置決め機能を有するロボットアーム１０の駆動制御部１０ａは、形状認識システム２０に接続されており、形状認識システム２０からの制御信号によって制御されている。つまり、組立ライン１においては、形状認識システム２０によって、組付装置９によるウインドガラス２の組み付け位置の位置決めを行っている。
【００２５】
以下では、図１〜図３を参照して、形状認識システム２０について詳細に説明する。
形状認識システム２０は、ワークである車体３の表面（本実施形態では、ルーフ面３ａと窓枠４の端面）における形状変化を認識することにより、車体３の形状を認識するシステムである。
【００２６】
図１及び図２に示すように、形状認識システム２０は、リミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０、レーザ変位計５０、認識装置６０等を含む。認識装置６０と、リミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０及びレーザ変位計５０とは、それぞれ電気的に接続されており、それぞれの検出値が認識装置６０に出力される。認識装置６０は、これらの検出値を用いて所定の演算を行い、車体３の形状変化を認識する。
【００２７】
リミットスイッチ３０は、接触子３１等を具備する公知のローラレバー型のリミットスイッチにより構成されるセンサであり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１及び図２に示すように、リミットスイッチ３０の接触子３１は、移動台車６の前端部と接触可能に配置されている。接触子３１とコンベヤ７により搬送される移動台車６の前端部とが接触することにより、リミットスイッチ３０から認識装置６０に、信号Ｃが伝送される。
そして、認識装置６０は、信号Ｃが伝送された位置を車体３の「基準位置Ｚ」として検出し記憶する。
【００２８】
ロータリエンコーダ４０は、接触子４１等を具備する公知の光学式のロータリエンコーダにより構成されるセンサであり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１及び図２に示すように、ロータリエンコーダ４０の接触子４１は、移動台車６の側部に接触可能、かつ、その接触により円滑に回転可能に配置されている。接触子４１とコンベヤ７により搬送される移動台車６の側部とが接触することにより、接触子４１が回転する。ロータリエンコーダ４０から認識装置６０に、接触子４１の回転量に応じた信号Ｄが伝送される。
そして、認識装置６０は、この信号Ｄを車体３の「移動量」として検出し記憶する。ここで、認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送された後に、信号Ｄによる前記移動量の検出を開始するように設定されている。つまり、リミットスイッチ３０によって伝送される信号Ｃが、ロータリエンコーダ４０による車体３の移動量検出を開始する合図となっている。このようにして、認識装置６０は、車体３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出し記憶する。
【００２９】
レーザ変位計５０は、投光部５１、受光部５２等を具備する公知のレーザ変位計により構成されるセンサであり、受光部５２によって受光する受光量がレーザ変位計５０と測定対象との距離に応じて変化する特性を利用するものである。レーザ変位計５０は、搬送経路８に沿って設けられており、かつ、車体３の表面（上面）に設けられるアンテナ、キャリア等の障害物を回避可能な位置に設けられている。
図１〜図３に示すように、レーザ変位計５０は、車体３のルーフ面３ａと対向する位置であって、ルーフ面３ａに対して略垂直方向に向けてレーザを照射するように配置されている。レーザ変位計５０は、投光部５１から、搬送経路８に沿って搬送されてくる車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面に向けてレーザ光を照射し、その反射光を受光部５２で受光する。レーザ変位計５０から認識装置６０に、受光部５２における受光量に応じた信号Ｅが伝送される。
そして、認識装置６０は、この信号Ｅをレーザ変位計５０と車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面との「直線距離」として検出する。ここで、上述のように認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送された後に、ロータリエンコーダ４０によって信号Ｄが伝送され、車体３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出するが、認識装置６０では、所定の移動量ｄＬ毎に信号Ｅによる直線距離を検出し、レーザ変位計５０と車体３との「位置Ｐにおける直線距離Ｈ（Ｐ）」を検出し記憶するように構成されている。
【００３０】
レーザ変位計５０は、投光部５１から車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面にレーザ光線を照射し、受光部５２によってその反射光を受光する構成である。このように、本発明に係る第三検出装置としては、外乱光に強いレーザ光線を用いるレーザ変位計５０が好ましく、これによって、形状認識システム２０の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
認識装置６０は、図示せぬ演算部、記憶部等を具備し、上述のように構成されるリミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０及びレーザ変位計５０からそれぞれ伝送される信号Ｃ、信号Ｄ及び信号Ｅが前記演算部に入力され、当該演算部において所定の演算が行われる。そして、上述のように、これらの検出装置３０・４０・５０により検出される検出値に基づいて、ワークである車体３の表面の形状変化を検出する。
認識装置６０は、図３に示すように、車体３のルーフ面３ａの形状と窓枠４の形状との間に存在する段差４ａ、つまり、ルーフ面３ａと窓枠４との境界部分の形状変化を車体３の表面の形状変化として認識する。そして、認識装置６０は、この認識された段差４ａに基づいて窓枠４の位置を決定し、組付装置９（より厳密には駆動制御部１０ａ）を制御して、ウインドガラス２を窓枠４に位置決めして組み付ける。
【００３２】
以下では、図３及び図４を参照して、以上のように構成される形状認識システム２０の認識装置６０による車体３の表面の形状変化の認識方法について説明する。
【００３３】
上記のように、本実施形態における車体３の表面の形状変化とは、車体３のルーフ面３ａの形状と窓枠４の形状との間に存在する段差４ａ、つまり、ルーフ面３ａと窓枠４との境界部分における形状変化である（図３参照）。
なお、この段差４ａの大きさ、言い換えればワークである車体３の形状変化の大きさは、車体３によって異なるが、本実施形態に係る形状認識システム２０によれば、認識装置６０による演算方法を変更又は選択することによって、５ｍｍ程度の小さい変化でも認識可能であることが分かっている。
【００３４】
より具体的には、図４に示すように、まず、接触子３１が移動台車６の前端に接触すると、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送され、ロータリエンコーダ４０による検出（つまり、認識装置６０への検出値の伝送）が開始される。次に、このロータリエンコーダ４０によって伝送される信号Ｄによって検出される車体３の所定の移動距離毎に、レーザ変位計５０による検出を行う。
レーザ変位計５０によって伝送される信号Ｅは、信号Ｄによって決定される車体３の移動量Ｌとともに、認識装置６０の記憶部によって記憶される。言い換えれば、認識装置６０は、搬送経路８中のある位置（Ｐ）において、ロータリエンコーダ４０によって検出される車体３の移動量Ｌ（Ｐ）と、このときの車体３の表面との直線距離Ｈ（Ｐ）とを連続的に検出し記憶する。これとともに、この直線距離Ｈ（Ｐ）と、位置（Ｐ）の直前の位置（Ｐ−１）における直線距離Ｈ（Ｐ−１）と、の差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））を演算し、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較し、差分値ｄＨがしきい値Ｔを超える場合に、認識装置６０は段差４ａとして認識する制御構成である。そして、この段差４ａの認識完了後、認識装置６０による認識制御を終了する。
ここで、認識装置６０は、この段差４ａを認識するときの移動量Ｌを検出し、この移動量Ｌに基づいて窓枠４の前後位置を決定するとともに、段差４ａを認識するときの直線距離Ｈを検出し、この直線距離Ｈに基づいて窓枠４の高さ（より厳密には、レーザ変位計５０と窓枠４との直線距離）を決定する。そして、このように決定された窓枠４の前後位置及び高さを認識して、それに応じた制御信号を組付装置９の駆動制御部１０ａに伝送することによって、窓枠４にウインドガラス２を組み付ける際の位置決め精度を向上している。
従って、組付装置９のウインドガラス支持装置１１と車体３の窓枠４との位置ズレを確実に防止でき、ウインドガラス２を精度良く窓枠４に組み付けることが可能となる。
【００３５】
なお、車体３は、搬送方向に対して十分な長さを有しているが、搬送方向に対する長さが短いワークの表面の形状を認識する場合には、位置（Ｐ−１）から位置（Ｐ）までの所定の移動量ｄＬ（Ｌ（Ｐ）−Ｌ（Ｐ−１））を小さくすること、言い換えればレーザ変位計５０によるワークの表面との直線距離の検出箇所を十分に集中させることが好ましい。
また、ワークの形状変化が小さい場合には、上述のような差分値ｄＨとしきい値Ｔとの比較の代わりに、差分値ｄＨを位置（Ｐ−１）から位置（Ｐ）までの所定の移動量ｄＬ（Ｌ（Ｐ）−Ｌ（Ｐ−１））で除算することによって得られる微分値ＤＨとしきい値Ｔとを比較する制御構成とすることが好ましい。
これらによれば、本発明に係る第三検出装置によるワークとの直線距離の検出可能距離が短い（つまり、第二検出装置によって検出される移動量が短い）場合及びワークの形状変化が小さい場合においても十分な形状認識が可能となり、本発明に係る形状認識装置によって認識可能となるワークの形状の種類を多くできる。従って、形状認識システム２０の汎用性を向上できる。
【００３６】
以上のように、本発明に係るワークの形状認識方法の実施の一形態である形状認識工程は、ワークである車体３の表面の形状変化の認識する工程であって、搬送経路８に沿って搬送される車体３の基準位置Ｚを検出する第一検出工程と、基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出する第二検出工程と、所定の移動量ｄＬ毎に車体３の表面との直線距離Ｈを検出する第三検出工程と、位置（Ｐ）における直線距離Ｈ（Ｐ）と位置（Ｐ−１）における直線距離Ｈ（Ｐ−１）との差分値ｄＨを演算する演算工程と、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較することによって、車体３の表面の形状変化として段差４ａを認識する認識工程を具備する。
なお、上述のように、搬送経路８に沿って搬送されるワークの表面の形状に応じて、形状認識システム２０における前記演算工程における演算方法を選択することが好ましい。
【００３７】
また、しきい値Ｔは、実験、シミュレーション等によって予め設定されている値であり、認識装置６０に記憶されている。本実施形態では、直線距離Ｈの検出開始位置（つまり、リミットスイッチ３０によって検出される基準位置Ｚ）を車体３のルーフ面３ａ上の形状変化が段差４ａと比べて十分に小さい箇所、言い換えれば車体３のルーフ面３ａの形状が安定している箇所（図５参照）として、形状認識システム２０による形状認識に際して差分値ｄＨがしきい値Ｔを超える可能性がある箇所を段差４ａのみに予め限定することにより、段差４ａの認識精度を向上している。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性を向上できる。従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００３８】
さらに、搬送システム５による搬送方向におけるルーフ面３ａ上の検出距離Ｌａを、段差４ａの大きさＨａ（上下方向の直線距離）と比較して十分に大きく取ることによっても、段差４ａの認識精度の向上を図っている。
より具体的には、図５に示すように、例えば段差４ａの大きさＨａ（つまり、形状変化の大きさ）が１０ｍｍであった場合には、ルーフ面３ａにおいて少なくとも段差４ａの１０ｍｍ以上（本実施形態では５０ｍｍ程度）前方に基準位置Ｚを設定し、そこからレーザ変位計５０による車体３の表面（ルーフ面３ａ）との直線距離Ｈの検出を開始するものである。また、図５に示すように、本実施形態ではリミットスイッチ３０と移動台車６に支持される車体３との相対的な関係を考慮しつつ、上記のような検出開始位置に応じた位置にリミットスイッチ３０及びレーザ変位計５０を配置している。このとき、ロータリエンコーダ４０は、レーザ変位計５０による検出中に連続的に検出可能な適宜位置に配置されている。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性をさらに向上できる。従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００３９】
以上のように、形状認識システム２０は、ワークである車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚを検出するリミットスイッチ３０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出するロータリエンコーダ４０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを検出するレーザ変位計５０と、ロータリエンコーダ４０とレーザ変位計５０とにより検出された二つの検出値に基づいて、搬送方向と平行な方向における車体３の表面の形状変化を認識する認識装置６０と、を具備する。
また、組立ライン１は、車体３を搬送経路８に沿って搬送する搬送システム５と、車体３にウインドガラス２を組み付ける組付装置９と、上記のように構成される形状認識システム２０と、を具備し、搬送システム５によって車体３を搬送しつつ、組付装置９によって、車体３における、形状認識システム２０によって認識される車体３の表面の形状変化に応じた位置（窓枠４）に、ウインドガラス２を組み付ける。
これによれば、搬送途中の車体３の前後位置を計測しつつ、車体３の表面の形状変化（高さの変化）を検出することができるとともに、当該形状変化がある位置の高さを計測することができる。
従って、組立ライン１内において、車体３に対してウインドガラス２の組み付け作業を行う組付装置９の前後位置と高さ位置における位置決め精度を向上することができるので、車体３と組付装置９との位置ズレを防止することができる。
また、車体３を搬送経路８に沿って搬送しながらウインドガラス２を精度良く組み付けることが可能となるので、従来のようにウインドガラス２を組み付ける際に車体３をラインから取り出す装置を別途設ける必要がなくコストを抑えることができ、組立工程のサイクルタイムを短縮することができる。
また、本実施形態のように、車体３の表面との直線距離Ｈを検出する装置として外乱光に強いレーザ変位計５０を用いることによって、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離を精度良く検出することが可能となり、形状認識システム２０による形状変化の認識に係る信頼性が向上する。
また、ウインドガラス２を自動車の車体３の窓枠４に精度良く組み付けることが可能となり、ウインドガラス２又はウインドガラス２を組み付ける組付装置９と、車体３との接触を防止でき、組立後の車体３の品質を維持できる。
【００４０】
また、認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって検出された基準位置Ｚから、ロータリエンコーダ４０によって検出される所定の移動量ｄＬ毎に、レーザ変位計５０によって検出される車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを連続的に検出し、搬送経路８に沿った位置（Ｐ）において、検出される直線距離Ｈ（Ｐ）と、当該検出される直線距離Ｈ（Ｐ）の直前に検出された直線距離Ｈ（Ｐ−１）との差分値ｄＨを演算し、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較して評価することによって、車体３の表面の形状変化（ルーフ面３ａと窓枠４との間の段差４ａ）を認識する。
これによれば、形状変化（段差４ａ）を認識するときの移動量Ｌを検出し、この移動量Ｌに基づいて窓枠４の前後位置を決定するとともに、段差４ａを認識するときの直線距離Ｈを検出し、この直線距離Ｈに基づいて窓枠４の高さを決定する。そして、このように決定された窓枠４の前後位置及び高さを認識して、それに応じた制御信号を組付装置９の駆動制御部１０ａに伝送することによって、窓枠４にウインドガラス２を組み付ける際の位置決め精度を向上できる。
従って、組付装置と車体３との位置ズレをより確実に防止でき、ウインドガラス２を精度良く窓枠４に組み付けることが可能となる。
【００４１】
また、車体３は、所定の形状（ノッチバックのセダン形状）を有し、認識装置６０は予め設定されるしきい値Ｔにより車体３の形状変化の有無を認識し、基準位置Ｚは、認識装置６０によって認識される車体３のルーフ面３ａ上の形状変化が段差４ａと比べて（しきい値Ｔと比べて）十分に小さい箇所、言い換えればルーフ面３ａの形状が安定している位置とするものである。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性を向上できる。
従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００４２】
また、本発明に係る搬送装置は、搬送システム５に限定されず、ワークである車体３を所定の搬送経路８に沿って搬送可能なものであれば良く、例えば、フリクションローラ等の移動手段を有する移動台車及びガイドレール等によって構成しても良い。
また、本実施形態では、搬送システム５をフロアタイプの搬送装置により構成したが、これに限定されず、ガイドレール、ハンガー、フリクションローラ等を具備するオーバーヘッドタイプの搬送装置によって構成しても良く、ワークに対する作業内容に応じてこれらを変更しても良い。
また、本発明に係る搬送経路は、平面視において直線に限らず曲線等に構成されているものでも良く、さらには、側面視において平らなものに限らず傾斜を有するもの等でも良い。つまり、搬送経路は、搬送装置によってワークを安定して搬送可能であれば良い。
【００４３】
また、本発明に係る第一検出装置は、リミットスイッチ３０に限定されず、例えば、赤外線センサ、レーザセンサ等の非接触式のセンサにより移動台車６又は車体３の前端部を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、搬送経路８に沿って設けられており、かつ、ワークである車体３の基準位置Ｚを検出可能であれば良い。
また、本発明に係る第二検出装置は本実施形態のロータリエンコーダ４０に限定されず、例えば、搬送手段であるコンベヤ７の駆動軸の回転数を検出すること等の非接触式の検出方法により車体３の移動量を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、ワークである車体３の移動量を検出可能であれば良い。
また、本発明に係る第三検出装置は本実施形態のレーザ変位計５０に限定されず、例えば、光センサ等の光学式のセンサによって車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面との直線距離を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離を検出可能であれば良い。
【００４４】
また、本発明に係る組立ラインは、車体３の窓枠４にウインドガラス２を組み付ける組立ライン１に限定されず、組立工程内において、ワークを搬送しながら部品をワークに組み付けるものであれば良く、例えば、ワークとなる車体に部品となるエンジン、又は電装部品を組み付ける工程を含む組立ラインでも良い。
また、本発明に係るワークは、本実施形態の車体３の形状に限定されず、ハッチバック形状、ハッチバックのセダン形状、ワゴンタイプの形状等を有する車体でも良く、さらには、車体に限らず、搬送経路に沿って搬送され、かつ、組み付け又は加工等の作業対象であれば良い。
【００４５】
以下では、図６及び図７を参照して、本発明に係る認識装置の第二実施形態である認識装置１６０について説明する。
【００４６】
上述の認識装置６０は、レーザ変位計５０によって走査される領域に内装部品等の障害物がないことが分かっている組立ラインに適している、例えば、組立ライン１における、車体３の後部に配置される窓枠４の上端部とルーフ面３ａとの間の段差４ａを認識することに適している。
特にレーザ変位計５０は、搬送システム５の搬送方向上流側から搬送されてくる車体３に対して、車体３の前側から順に走査することとなるため、例えば、認識装置６０を車体３の前部に配置される窓枠１５の上端部の段差１５ａを認識することに用いた場合、内装部品等が車体３のルーフ面３ａから前方にはみ出している（図６参照）と、当該ルーフ面３ａからはみ出しているはみ出し部位１６の前端部を段差１５ａとして誤検出する可能性がある。
【００４７】
そこで、本実施形態に係る認識装置１６０では、車体３の前部の窓枠１５における形状認識に適する認識方法を提案する。
図６に示すように、車体３の前部の窓枠１５には、ルーフ面３ａから前方に向けて突出するはみ出し部位１６が存在する。なお、はみ出し部位１６の前端部の段差１６ａは、窓枠１５の段差１５ａと同程度のものとする。
【００４８】
図６に示すように、認識装置１６０には、リミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０及びレーザ変位計１５０が電気的に接続されている。これらリミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０、レーザ変位計１５０の構成は、それぞれ上述のリミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０、レーザ変位計５０と同様である。また、リミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０、レーザ変位計１５０は、それぞれ車体３の前部の窓枠１５の段差１５ａを認識すべく適宜位置に配置されている。
認識装置１６０は、これらの検出装置１３０・１４０・１５０から信号を受信し、その信号に基づいて、適宜の演算等を行うことによって、車体３の形状変化を認識する。
【００４９】
認識装置１６０では、認識装置６０と同様に、しきい値Ｔを設定し、差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））としきい値Ｔとを比較する。差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））がしきい値Ｔを超える場合に、仮段差１７ａとして仮記憶する。これと同時に、この仮段差１７ａを認識するときの移動量Ｌ及び直線距離Ｈを検出し、この移動量Ｌ及び直線距離Ｈに基づいて窓枠１５の前後位置及び高さを仮決定する。
【００５０】
このとき、認識装置１６０では、以下の（１）又は（２）に記載の認識制御に基づいて仮段差１７ａを窓枠１５とルーフ面３ａとの段差１５ａとして認識し、前記仮決定された前後位置及び高さを窓枠１５の前後位置及び高さとして決定する。
（１）図７（ａ）に示すように、基準位置Ｚから所定の移動区間Ｓ１についてのみ形状認識判定を行うこととし、しきい値Ｔを超える毎に、仮段差１７ａとして仮記憶し、最後に仮記憶された仮段差１７ａを段差１５ａとして認識する。なお、認識装置１６０が、移動区間Ｓ１内を移動中に仮段差１７ａを複数回認識する場合は、（ａ）新たな仮段差１７ａとして随時更新して一つだけ記憶する、又は、（ｂ）それぞれ異なる仮段差１７ａ・１７ａ・・・として複数個記憶する、の何れでも良い。
（２）図７（ｂ）に示すように、しきい値Ｔを超えたときの位置から所定の移動量Ｓ２を移動するまでに、新たにしきい値Ｔを超えない場合は、当該しきい値Ｔを超えたときの仮段差１７ａを段差１５ａとして認識する。
【００５１】
以上のように、認識装置１６０を用いれば、車体３のルーフ面３ａから窓枠１５側に内装部品等が前方に向けてはみ出している状態でも、窓枠１５の前後位置及び高さの誤検出を防止でき、窓枠１５の段差１５ａを精度良く認識することができる。
このように、組立ライン１では、特に、車体３の前部の窓枠１５に対しては認識装置１６０による形状変化の認識方法を用い、車体３の後部の窓枠４に対しては認識装置６０による形状変化の認識方法を用いることが適している。
また、認識装置１６０は、認識装置６０と略同様の構成を有するので、認識装置１６０を含むワークの形状認識システム及びそれを具備する組立ラインについても、形状認識システム２０及び組立ライン１と略同様の効果を奏する。
【００５２】
以下では、図８及び図９を参照して、本発明に係る組立ラインの第二実施形態である組立ライン２０１について説明する。
図８に示すように、組立ライン２０１は、ウインドガラス２０２を車体２０３に組み付ける作業工程等を含む一連の生産システムであり、搬送システム２０５、組付装置２０９、同期搬送装置２１５、形状認識システム２２０等を具備する。組立ライン２０１では、搬送システム２０５により車体２０３を所定の搬送経路に沿って搬送し、同期搬送装置２１５によって前記搬送経路に沿って組付装置２０９を搬送しつつ、組付装置２０９によりウインドガラス２０２を車体２０３の前部に配置される窓枠２０４に組み付ける作業が行われる。
ウインドガラス２０２は、車体２０３の窓枠２０４に組み付けられる部品である。ウインドガラス２０２は、強化ガラス、ＵＶカットガラス等のガラス素材により構成される部材であり、車体２０３の前部に配置される窓枠２０４に応じた形状を有する。
車体２０３は、組立ライン２０１における作業対象（ワーク）であり、ハッチバック形状を有する車両の車体として構成される。また、図８に示すように、車体２０３の上面（ルーフ面２０３ａ）は、緩やかな曲面として形成されている。車体２０３の前部には窓枠２０４が形成され、この窓枠２０４にウインドガラス２０２が組み付けられる。
【００５３】
搬送システム２０５は、車体２０３を搬送経路２０８に沿って搬送する搬送装置である。
図８に示すように、搬送システム２０５は、フリクション台車２０６、レール２０７等を具備する。フリクション台車２０６は、公知のローラフリクション駆動方式による移動台車であり、搬送経路２０８に沿って設けられるレール２０７に係合する。つまり、フリクション台車２０６は、搬送経路２０８に沿って移動可能に構成されている。フリクション台車２０６上には車体２０３が載置され、フリクション台車２０６を駆動することにより車体２０３が搬送経路２０８に沿って搬送される。
【００５４】
組付装置２０９は、作業用ロボット等により構成され、車体２０３の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける装置であり、搬送経路２０８に沿って設けられている。
図８に示すように、組付装置２０９は、ロボットアーム２１０、組付制御部２１０ａ、ウインドガラス支持装置２１１等を具備する。ロボットアーム２１０は、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する組付制御部２１０ａにより高精度に駆動可能に構成される多関節のロボットアームである。ロボットアーム２１０の先端部にはウインドガラス支持装置２１１が設けられている。ウインドガラス支持装置２１１は、適宜のサクション装置等を具備し、ウインドガラス２０２を吸着すること等により支持しつつ、ウインドガラス２０２を車体２０３の上方から下方に向けて窓枠２０４に組み付ける装置である。
【００５５】
同期搬送装置２１５は、組付装置２０９を支持・搬送する搬送装置であり、搬送経路２０８に沿って設けられ、搬送システム２０５のフリクション台車２０６と同期して進行可能に構成されている。
図８に示すように、同期搬送装置２１５は、駆動輪２１６、搬送制御部２１６ａ、リニアガイド２１７等を具備する。駆動輪２１６は、フリクション駆動方式によりリニアガイド２１７に沿って組付装置２０９を移動させる部材であり、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する搬送制御部２１６ａにより高精度に駆動可能に構成される駆動部材である。リニアガイド２１７は、搬送経路２０８と平行に設けられるガイド部材であり、駆動輪２１６の移動経路として構成されるものである。
【００５６】
以上のように、組立ライン２０１では、同期搬送装置２１５の作動により車体２０３と同期状態に維持される組付装置２０９によって、車体２０３の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける。
同期搬送装置２１５及び組付装置２０９のそれぞれの作動を制御する制御部２１０ａ・２１６ａは、形状認識システム２２０に接続されており、形状認識システム２２０からの制御信号を受信して、駆動制御を行っている。つまり、組立ライン２０１においては、形状認識システム２２０によって、組付装置２０９によるウインドガラス２０２の組み付け位置の位置決めを行うとともに、同期搬送装置２１５及び組付装置２０９による組み付け作業を制御している。
【００５７】
以下では、図８を参照して、形状認識システム２２０について詳細に説明する。
形状認識システム２２０は、ワークである車体２０３の表面（本実施形態では、窓枠２０４とルーフ面２０３ａとの端面）における形状変化（段差２０４ａ）を認識することにより、車体２０３の形状を認識するシステムである。
【００５８】
図８に示すように、形状認識システム２２０は、レーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０、レーザ変位計２５０、認識装置２６０等を含む。認識装置２６０と、レーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０及びレーザ変位計２５０とは、それぞれ電気的に接続されており、それぞれの検出値が認識装置２６０に出力される。認識装置２６０は、これらの検出値を用いて所定の演算を行い、車体２０３の形状変化を認識する。
【００５９】
レーザセンサ２３０は、公知のレーザセンサであり、搬送経路２０８に沿って設けられ、車体２０３の前端部を検出可能に配置されている。つまり、レーザセンサ２３０は、リミットスイッチ３０と同様に車体２０３の「基準位置Ｚ」を検出し、認識装置２６０に信号Ｃを伝送するものである。
【００６０】
ロータリエンコーダ２４０は、公知の光学式のロータリエンコーダであり、搬送経路２０８に沿って移動するフリクション台車２０６の駆動部に設けられ、当該駆動部によるフリクション台車２０６の移動距離を検出可能に配置されている。つまり、ロータリエンコーダ２４０は、ロータリエンコーダ４０と同様に車体２０３の移動量を検出し、認識装置２６０に信号Ｄを伝送するものである。
そして、認識装置２６０では、レーザセンサ２３０によって信号Ｃが伝送された後に、信号Ｄによる前記移動量の検出を開始するように設定されている。
このようにして、認識装置２６０は、車体２０３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出し記憶する。
【００６１】
レーザ変位計２５０は、断面形状を計測可能なライン光タイプの公知のレーザ変位計により構成されるセンサであり、投光部及び受光部等を有する。レーザ変位計２５０は、搬送経路２０８に沿って移動する組付装置２０９に固定・支持されている。つまり、レーザ変位計２５０は、同期搬送装置２１５の移動に伴って、搬送経路２０８に沿って移動可能に設けられている。
レーザ変位計２５０は、レーザ変位計２５０と測定対象（車体２０３の表面等）との直線距離を検出可能であり、レーザ変位計５０と同様に、前記受光部における受光量に応じた信号Ｅを認識装置２６０に伝送する。
認識装置２６０は、レーザセンサ２３０によって信号Ｃが伝送された後に、ロータリエンコーダ２４０によって信号Ｄが伝送され、車体２０３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出するが、認識装置２６０では、所定の移動量ｄＬ毎に信号Ｅによる直線距離を検出し、レーザ変位計２５０と車体２０３との「位置Ｐにおける直線距離Ｈ（Ｐ）」を検出し記憶する。
【００６２】
認識装置２６０は、図示せぬ演算部、記憶部等を具備し、上述のように構成されるレーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０及びレーザ変位計２５０からそれぞれ伝送される信号Ｃ、信号Ｄ及び信号Ｅが前記演算部に入力され、当該演算部において所定の演算が行われる。そして、上述のように、これらの検出装置２３０・２４０・２５０により検出される検出値に基づいて、車体２０３の表面の形状変化を検出する。
また、認識装置２６０は、車体２０３の形状変化を認識するとともに、形状変化の位置を、窓枠２０４の前後位置及び高さ（窓枠２０４と組付装置２０９との相対的な位置関係）として記憶する。
なお、認識装置２６０による車体２０３の形状変化の認識方法は、前述の認識装置６０、又は認識装置１６０と同様の認識方法が適用可能であり、適宜選択可能である。特に、車体２０３の前部の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける際に、車体２０３のルーフ面２０３ａから前方に向けて内装部品がはみ出ていると容易に確認できる場合は、認識装置１６０と同様の認識方法が適している。
【００６３】
以下では、図９を参照して、組立ライン２０１での組付装置２０９及び同期搬送装置２１５によるウインドガラス２０２の組み付け作業について説明する。
組立ライン２０１では、認識装置２６０により窓枠２０４の形状とルーフ面２０３ａの形状との間に存在する段差２０４ａを車体２０３の形状変化として認識した後、同期搬送装置２１５を駆動させて、組付装置２０９及びレーザ変位計２５０を車体２０３と同期させて移動させながら、組付装置２０９によってウインドガラス２０２を組み付ける作業を行う。また、本実施形態では、組み付け作業時にレーザ変位計２５０によってウインドガラス２０２の上端部を検出することによって、窓枠２０４と組付装置２０９との相対的な位置関係のズレを補正する。
【００６４】
図９に示すように、ウインドガラス２０２の窓枠２０４への組み付け作業は、以下の（１）〜（４）の手順に従って行われる。
（１）組付装置２０９のロボットアーム２１０を下降させ、（２）ロボットアーム２１０を動かせて、ウインドガラス２０２の上端がレーザ変位計２５０の光路を横切るようにし、（３）光路を横切った位置で、ロボットアーム２１０の前後位置及びウインドガラス２０２の姿勢を合わせ、（４）ロボットアーム２１０を真下に下降させてウインドガラス２０２を組み付ける。
これによれば、組付装置２０９（同期搬送装置２１５）と車体２０３（フリクション台車２０６）との同期がずれた場合でもレーザ変位計２５０により、係るズレを検出し、補正することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 組立ライン
２ ウインドガラス（部品）
３ 車体（ワーク）
３ａ ルーフ面
４ 窓枠
４ａ 段差（ワークの形状変化）
５ 搬送システム（搬送装置）
８ 搬送経路
９ 組付装置
２０ 形状認識システム（ワークの形状認識システム）
３０ リミットスイッチ（第一検出装置）
４０ ロータリエンコーダ（第二検出装置）
５０ レーザ変位計（第三検出装置）
６０ 認識装置
Ｈ レーザ変位計とワークとの直線距離
Ｌ 基準位置からの移動量
Ｚ 基準位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの形状変化及びその位置を、ワークの搬送途中に認識する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車両を組み立てる組立工程では、車両のシャシーにエンジン及び電装品等を組み付ける組立ライン、車両にウインドガラス及び車輪等を組み付ける組立ライン、車両に塗装を施す組立ライン等の各種組立ラインが用いられている。これらの組立ラインを独立して配置し、各組立ライン内で組立作業が行うことによって、作業効率、製品品質等の向上が図られている。
また、上記のような組立ラインでは、作業時間を短縮する、重量物からなる作業対象等を搬送する、作業対象等を精度良く位置決めする等のために、それぞれの作業を補助する作業用ロボットが適宜導入されている。
【０００３】
上述のような作業用ロボットを用いた作業では、人手による作業と異なり、プログラムされた動作を繰り返し行うため、係る動作の調整を行う際には、一旦作業を中断して調整を行う必要があり、作業用ロボットによる作業中の動作の微調整が困難である。
このため、例えば位置決め誤差等に起因する作業対象と作業用ロボットとの間の位置ズレによって、作業対象と作業用ロボットとが接触する、又は作業対象と当該作業対象に組み付ける部品等とが接触する等の不具合が生じ得る。そして、このような不具合が生じたときには、製品不良、作業用ロボットの破損等の問題が発生する。
【０００４】
上記のような問題を解消する手段として、以下に示す特許文献１のような技術が開示されている。
特許文献１に開示された技術は、図１０に示すように、車体１０１の窓枠１０２にウインドガラス１０３を取り付けるウインドガラス取付装置１００であって、ウインドガラス取付装置１００は、ウインドガラス取付装置１００を所定位置に位置決めする位置決め手段１０４と、ウインドガラス１０３の異なる縁を視野の一部に含む複数の撮像手段１０５・１０５・・・とを具備する。ウインドガラス取付装置１００は、さらに撮像手段１０５・１０５・・・からの信号に基づいて視野内の輝度信号を積分する輝度信号積分手段１０６と、輝度信号積分手段１０６からの出力が基準値になるように位置決め手段１０４を制御する制御手段１０７とを具備するものである。また、以上のように構成されるウインドガラス取付装置１００によってウインドガラス１０３を取り付けられる作業対象となる車体１０１は、支持台１０８上に位置決めされている。
これによれば、位置認識のための複雑な信号処理を必要とすることなく、単に輝度信号の積分という簡単な処理によりウインドガラス１０３を正確に車体１０１の窓枠１０２に位置決めすることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、搬送経路に沿って搬送されている車体１０１を支持台１０８上に移載して位置決めする必要があるため、搬送経路から車体１０１を取り出して支持台１０８に固定するための装置が別途必要となり、組立ラインが大がかりとなるとともに組立ラインが分断されるという点で不利である。
また、車体１０１を認識する方法として、カメラ等により構成される撮像手段１０５・１０５・・・を用いるため、組立ライン内に発生し得る外乱光の影響を受けやすく、さらに、上記のように撮像手段１０５・１０５・・・を使用しているため、車体１０１の高さを認識することが不可能である。これにより、車体１０１の位置認識ミスが生じる可能性がある点でも不利である。
そして、このような位置認識ミスが生じた場合には、作業対象の一形態である車体１０１と作業用ロボットの一形態であるウインドガラス取付装置１００との間に位置ズレが生じ、係る位置ズレに起因する問題が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４１０２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、搬送途中のワークの表面に現れる形状変化を精度良く認識し、組立ライン内に設けられる組付装置と、ワークとの間の位置ズレを防止することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様であるワークの形状認識システムは、ワークの搬送経路に沿って設けられ、当該ワークの基準位置を検出する第一検出装置と、同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記基準位置からのワークの移動量を検出する第二検出装置と、同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記ワークの表面との直線距離を検出する第三検出装置と、前記第二検出装置と前記第三検出装置とにより検出された二つの検出値に基づいて、前記搬送経路の搬送方向における前記ワークの表面の形状変化を認識する認識装置と、を具備する。
【０００９】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記第三検出装置は、前記第一検出装置によって検出された基準位置を基準として、前記第二検出装置によって検出される所定の移動量毎に、前記ワークの表面との直線距離を検出し、前記認識装置は、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分を評価することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識することが好ましい。
【００１０】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、前記基準位置は、前記認識装置によって認識されるワークの表面における形状変化が前記しきい値よりも小さい位置とすることが好ましい。
【００１１】
前記ワークの形状認識システムにおいて、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置による、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価は、前記ワークが、前記基準位置から所定の移動区間を移動する間に行われ、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、前記移動区間内で、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識することが好ましい。
【００１２】
前記ワークの形状認識システムにおける別実施形態として、前記ワークは所定の形状を有し、前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、さらに、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価を、前記ワークの形状変化が認識された位置から所定の移動量を移動する間にも行い、前記移動中に、新たにワークの形状変化が認識されない場合は、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識することが好ましい。
【００１３】
本発明の第二の態様である組立ラインは、ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、上記本発明の第一の態様に係るワークの形状認識システムと、を具備し、前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける。
【００１４】
本発明の第二の態様である組立ラインの別実施形態は、ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、前記組付装置を、前記搬送装置によって搬送されるワークと平行に、かつ、同期して搬送する同期搬送装置と、上記本発明の第一の態様に係るワークの形状認識システムと、を具備し、前記ワークの形状認識システムの第三検出装置は、前記同期搬送装置に設けられるとともに、前記部品との直線距離を検出可能であり、前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、前記第三検出装置によって、前記部品の端部と前記ワークの表面の形状変化とが一直線上にあることを検出して調整しながら、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける。
【００１５】
前記組立ラインにおいて、前記ワークは、自動車の車体であり、前記部品は、ウインドガラスであり、かつ、前記認識装置により認識されるワークの表面の形状変化は、前記車体のルーフ面の形状と窓枠の形状との境界部分における形状変化とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の第三の態様であるワークの形状認識方法は、所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの基準位置を検出する第一検出工程と、前記第一検出工程にて検出された前記ワークの前記基準位置からの移動量を検出する第二検出工程と、前記第二検出工程にて検出される前記基準位置からの所定の移動量毎に、所定位置とワークの表面との直線距離を検出する第三検出工程と、前記第三検出工程にて検出された前記直線距離の差分値を演算する演算工程と、前記演算工程にて演算された差分値と所定のしきい値とを比較することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識する認識工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、搬送途中のワークの表面に現れる形状変化を精度良く認識することができ、組立ライン内に設けられる組付装置と、ワークとの間の位置ズレを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】組立ラインを示す図である。
【図２】形状認識システムによる制御構成を示すブロック図である。
【図３】ワークの形状変化を示す拡大図である。
【図４】認識装置による認識制御を示す図である。
【図５】基準位置を示す図である。
【図６】認識装置の第二実施形態を示す図である。
【図７】認識装置による認識制御を示す図である。
【図８】組立ラインの第二実施形態を示す図である。
【図９】組付装置によるウインドガラスの組み付け作業を示す図である。
【図１０】従来のウインドガラス組付装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図１を参照して、本発明に係る組立ラインの実施の一形態である組立ライン１について説明する。
なお、以下において、図１における矢印Ａの指す方向を上方向とし、上下方向を規定する。また、図１における矢印Ｂの指す方向を前方向とし、前後方向を規定する。
【００２０】
図１に示すように、組立ライン１は、ウインドガラス２を車体３に組み付ける作業工程等を含む一連の生産システムであり、搬送システム５、組付装置９、形状認識システム２０等を具備する。より詳細には、図１に示すように、組立ライン１では、搬送システム５により車体３を所定の搬送経路に沿って搬送しつつ、組付装置９によりウインドガラス２を車体３の後部に配置される窓枠４に組み付ける作業が行われる。
ウインドガラス２は、車体３の窓枠４に組み付けられる部品である。ウインドガラス２は、強化ガラス、ＵＶカットガラス等のガラス素材により構成される部材であり、車体３の後部に配置される窓枠４に応じた形状を有する。
車体３は、組立ライン１における作業対象（ワーク）であり、ノッチバックのセダン形状を有する車両の車体として構成される。また、図１に示すように、車体３の上面（ルーフ面３ａ）は、緩やかな曲面として形成されている。車体３の後部には窓枠４が形成され、この窓枠４にウインドガラス２が組み付けられる。
【００２１】
搬送システム５は、車体３を搬送経路８に沿って搬送する装置である。
図１に示すように、搬送システム５は、移動台車６、コンベヤ７等を具備する。移動台車６は、コンベヤ７上に載置されており、図示せぬ車体支持部等を具備する台車である。前記車体支持部によって車体３が支持される。このように、車体３は、前記車体支持部に支持されつつ、移動台車６とともにコンベヤ７に沿って搬送される。
【００２２】
図１に示すように、コンベヤ７は、搬送経路８に沿って設けられており、チェン駆動、ローラ駆動、又はフリクション駆動等の駆動方式によって駆動可能に構成されている。コンベヤ７を駆動することによって、コンベヤ７上に載置される移動台車６が所定の搬送経路８に沿って案内される。
このようにして、車体３は、コンベヤ７上に載置される移動台車６の前記車体支持部に支持されつつ、搬送経路８に沿って搬送されている。
【００２３】
組付装置９は、作業用ロボット等により構成され、ワークである車体３の後部に配置される窓枠４に、部品であるウインドガラス２を組み付ける装置であり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１に示すように、組付装置９は、ロボットアーム１０、駆動制御部１０ａ、ウインドガラス支持装置１１等を具備する。ロボットアーム１０は、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する駆動制御部１０ａにより高精度に駆動可能に構成される多関節のロボットアームである。ロボットアーム１０の先端部にはウインドガラス支持装置１１が設けられている。ウインドガラス支持装置１１は、適宜のサクション装置等を具備し、ウインドガラス２を吸着すること等により支持しつつ、ウインドガラス２を車体３の上方から下方に向けて窓枠４に組み付ける装置である。
このように、ロボットアーム１０の駆動により、ロボットアーム１０の先端部に配置されるウインドガラス支持装置１１を位置決めし、ウインドガラス支持装置１１に支持されるウインドガラス２の組み付け位置を決定して窓枠４に組み付けている。
【００２４】
また、図１に示すように、ウインドガラス２の位置決め機能を有するロボットアーム１０の駆動制御部１０ａは、形状認識システム２０に接続されており、形状認識システム２０からの制御信号によって制御されている。つまり、組立ライン１においては、形状認識システム２０によって、組付装置９によるウインドガラス２の組み付け位置の位置決めを行っている。
【００２５】
以下では、図１〜図３を参照して、形状認識システム２０について詳細に説明する。
形状認識システム２０は、ワークである車体３の表面（本実施形態では、ルーフ面３ａと窓枠４の端面）における形状変化を認識することにより、車体３の形状を認識するシステムである。
【００２６】
図１及び図２に示すように、形状認識システム２０は、リミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０、レーザ変位計５０、認識装置６０等を含む。認識装置６０と、リミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０及びレーザ変位計５０とは、それぞれ電気的に接続されており、それぞれの検出値が認識装置６０に出力される。認識装置６０は、これらの検出値を用いて所定の演算を行い、車体３の形状変化を認識する。
【００２７】
リミットスイッチ３０は、接触子３１等を具備する公知のローラレバー型のリミットスイッチにより構成されるセンサであり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１及び図２に示すように、リミットスイッチ３０の接触子３１は、移動台車６の前端部と接触可能に配置されている。接触子３１とコンベヤ７により搬送される移動台車６の前端部とが接触することにより、リミットスイッチ３０から認識装置６０に、信号Ｃが伝送される。
そして、認識装置６０は、信号Ｃが伝送された位置を車体３の「基準位置Ｚ」として検出し記憶する。
【００２８】
ロータリエンコーダ４０は、接触子４１等を具備する公知の光学式のロータリエンコーダにより構成されるセンサであり、搬送経路８に沿って設けられている。
図１及び図２に示すように、ロータリエンコーダ４０の接触子４１は、移動台車６の側部に接触可能、かつ、その接触により円滑に回転可能に配置されている。接触子４１とコンベヤ７により搬送される移動台車６の側部とが接触することにより、接触子４１が回転する。ロータリエンコーダ４０から認識装置６０に、接触子４１の回転量に応じた信号Ｄが伝送される。
そして、認識装置６０は、この信号Ｄを車体３の「移動量」として検出し記憶する。ここで、認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送された後に、信号Ｄによる前記移動量の検出を開始するように設定されている。つまり、リミットスイッチ３０によって伝送される信号Ｃが、ロータリエンコーダ４０による車体３の移動量検出を開始する合図となっている。このようにして、認識装置６０は、車体３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出し記憶する。
【００２９】
レーザ変位計５０は、投光部５１、受光部５２等を具備する公知のレーザ変位計により構成されるセンサであり、受光部５２によって受光する受光量がレーザ変位計５０と測定対象との距離に応じて変化する特性を利用するものである。レーザ変位計５０は、搬送経路８に沿って設けられており、かつ、車体３の表面（上面）に設けられるアンテナ、キャリア等の障害物を回避可能な位置に設けられている。
図１〜図３に示すように、レーザ変位計５０は、車体３のルーフ面３ａと対向する位置であって、ルーフ面３ａに対して略垂直方向に向けてレーザを照射するように配置されている。レーザ変位計５０は、投光部５１から、搬送経路８に沿って搬送されてくる車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面に向けてレーザ光を照射し、その反射光を受光部５２で受光する。レーザ変位計５０から認識装置６０に、受光部５２における受光量に応じた信号Ｅが伝送される。
そして、認識装置６０は、この信号Ｅをレーザ変位計５０と車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面との「直線距離」として検出する。ここで、上述のように認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送された後に、ロータリエンコーダ４０によって信号Ｄが伝送され、車体３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出するが、認識装置６０では、所定の移動量ｄＬ毎に信号Ｅによる直線距離を検出し、レーザ変位計５０と車体３との「位置Ｐにおける直線距離Ｈ（Ｐ）」を検出し記憶するように構成されている。
【００３０】
レーザ変位計５０は、投光部５１から車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面にレーザ光線を照射し、受光部５２によってその反射光を受光する構成である。このように、本発明に係る第三検出装置としては、外乱光に強いレーザ光線を用いるレーザ変位計５０が好ましく、これによって、形状認識システム２０の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
認識装置６０は、図示せぬ演算部、記憶部等を具備し、上述のように構成されるリミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０及びレーザ変位計５０からそれぞれ伝送される信号Ｃ、信号Ｄ及び信号Ｅが前記演算部に入力され、当該演算部において所定の演算が行われる。そして、上述のように、これらの検出装置３０・４０・５０により検出される検出値に基づいて、ワークである車体３の表面の形状変化を検出する。
認識装置６０は、図３に示すように、車体３のルーフ面３ａの形状と窓枠４の形状との間に存在する段差４ａ、つまり、ルーフ面３ａと窓枠４との境界部分の形状変化を車体３の表面の形状変化として認識する。そして、認識装置６０は、この認識された段差４ａに基づいて窓枠４の位置を決定し、組付装置９（より厳密には駆動制御部１０ａ）を制御して、ウインドガラス２を窓枠４に位置決めして組み付ける。
【００３２】
以下では、図３及び図４を参照して、以上のように構成される形状認識システム２０の認識装置６０による車体３の表面の形状変化の認識方法について説明する。
【００３３】
上記のように、本実施形態における車体３の表面の形状変化とは、車体３のルーフ面３ａの形状と窓枠４の形状との間に存在する段差４ａ、つまり、ルーフ面３ａと窓枠４との境界部分における形状変化である（図３参照）。
なお、この段差４ａの大きさ、言い換えればワークである車体３の形状変化の大きさは、車体３によって異なるが、本実施形態に係る形状認識システム２０によれば、認識装置６０による演算方法を変更又は選択することによって、５ｍｍ程度の小さい変化でも認識可能であることが分かっている。
【００３４】
より具体的には、図４に示すように、まず、接触子３１が移動台車６の前端に接触すると、リミットスイッチ３０によって信号Ｃが伝送され、ロータリエンコーダ４０による検出（つまり、認識装置６０への検出値の伝送）が開始される。次に、このロータリエンコーダ４０によって伝送される信号Ｄによって検出される車体３の所定の移動距離毎に、レーザ変位計５０による検出を行う。
レーザ変位計５０によって伝送される信号Ｅは、信号Ｄによって決定される車体３の移動量Ｌとともに、認識装置６０の記憶部によって記憶される。言い換えれば、認識装置６０は、搬送経路８中のある位置（Ｐ）において、ロータリエンコーダ４０によって検出される車体３の移動量Ｌ（Ｐ）と、このときの車体３の表面との直線距離Ｈ（Ｐ）とを連続的に検出し記憶する。これとともに、この直線距離Ｈ（Ｐ）と、位置（Ｐ）の直前の位置（Ｐ−１）における直線距離Ｈ（Ｐ−１）と、の差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））を演算し、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較し、差分値ｄＨがしきい値Ｔを超える場合に、認識装置６０は段差４ａとして認識する制御構成である。そして、この段差４ａの認識完了後、認識装置６０による認識制御を終了する。
ここで、認識装置６０は、この段差４ａを認識するときの移動量Ｌを検出し、この移動量Ｌに基づいて窓枠４の前後位置を決定するとともに、段差４ａを認識するときの直線距離Ｈを検出し、この直線距離Ｈに基づいて窓枠４の高さ（より厳密には、レーザ変位計５０と窓枠４との直線距離）を決定する。そして、このように決定された窓枠４の前後位置及び高さを認識して、それに応じた制御信号を組付装置９の駆動制御部１０ａに伝送することによって、窓枠４にウインドガラス２を組み付ける際の位置決め精度を向上している。
従って、組付装置９のウインドガラス支持装置１１と車体３の窓枠４との位置ズレを確実に防止でき、ウインドガラス２を精度良く窓枠４に組み付けることが可能となる。
【００３５】
なお、車体３は、搬送方向に対して十分な長さを有しているが、搬送方向に対する長さが短いワークの表面の形状を認識する場合には、位置（Ｐ−１）から位置（Ｐ）までの所定の移動量ｄＬ（Ｌ（Ｐ）−Ｌ（Ｐ−１））を小さくすること、言い換えればレーザ変位計５０によるワークの表面との直線距離の検出箇所を十分に集中させることが好ましい。
また、ワークの形状変化が小さい場合には、上述のような差分値ｄＨとしきい値Ｔとの比較の代わりに、差分値ｄＨを位置（Ｐ−１）から位置（Ｐ）までの所定の移動量ｄＬ（Ｌ（Ｐ）−Ｌ（Ｐ−１））で除算することによって得られる微分値ＤＨとしきい値Ｔとを比較する制御構成とすることが好ましい。
これらによれば、本発明に係る第三検出装置によるワークとの直線距離の検出可能距離が短い（つまり、第二検出装置によって検出される移動量が短い）場合及びワークの形状変化が小さい場合においても十分な形状認識が可能となり、本発明に係る形状認識装置によって認識可能となるワークの形状の種類を多くできる。従って、形状認識システム２０の汎用性を向上できる。
【００３６】
以上のように、本発明に係るワークの形状認識方法の実施の一形態である形状認識工程は、ワークである車体３の表面の形状変化の認識する工程であって、搬送経路８に沿って搬送される車体３の基準位置Ｚを検出する第一検出工程と、基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出する第二検出工程と、所定の移動量ｄＬ毎に車体３の表面との直線距離Ｈを検出する第三検出工程と、位置（Ｐ）における直線距離Ｈ（Ｐ）と位置（Ｐ−１）における直線距離Ｈ（Ｐ−１）との差分値ｄＨを演算する演算工程と、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較することによって、車体３の表面の形状変化として段差４ａを認識する認識工程を具備する。
なお、上述のように、搬送経路８に沿って搬送されるワークの表面の形状に応じて、形状認識システム２０における前記演算工程における演算方法を選択することが好ましい。
【００３７】
また、しきい値Ｔは、実験、シミュレーション等によって予め設定されている値であり、認識装置６０に記憶されている。本実施形態では、直線距離Ｈの検出開始位置（つまり、リミットスイッチ３０によって検出される基準位置Ｚ）を車体３のルーフ面３ａ上の形状変化が段差４ａと比べて十分に小さい箇所、言い換えれば車体３のルーフ面３ａの形状が安定している箇所（図５参照）として、形状認識システム２０による形状認識に際して差分値ｄＨがしきい値Ｔを超える可能性がある箇所を段差４ａのみに予め限定することにより、段差４ａの認識精度を向上している。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性を向上できる。従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００３８】
さらに、搬送システム５による搬送方向におけるルーフ面３ａ上の検出距離Ｌａを、段差４ａの大きさＨａ（上下方向の直線距離）と比較して十分に大きく取ることによっても、段差４ａの認識精度の向上を図っている。
より具体的には、図５に示すように、例えば段差４ａの大きさＨａ（つまり、形状変化の大きさ）が１０ｍｍであった場合には、ルーフ面３ａにおいて少なくとも段差４ａの１０ｍｍ以上（本実施形態では５０ｍｍ程度）前方に基準位置Ｚを設定し、そこからレーザ変位計５０による車体３の表面（ルーフ面３ａ）との直線距離Ｈの検出を開始するものである。また、図５に示すように、本実施形態ではリミットスイッチ３０と移動台車６に支持される車体３との相対的な関係を考慮しつつ、上記のような検出開始位置に応じた位置にリミットスイッチ３０及びレーザ変位計５０を配置している。このとき、ロータリエンコーダ４０は、レーザ変位計５０による検出中に連続的に検出可能な適宜位置に配置されている。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性をさらに向上できる。従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００３９】
以上のように、形状認識システム２０は、ワークである車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚを検出するリミットスイッチ３０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の基準位置Ｚからの移動量Ｌを検出するロータリエンコーダ４０と、同じく車体３の搬送経路８に沿って設けられ、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを検出するレーザ変位計５０と、ロータリエンコーダ４０とレーザ変位計５０とにより検出された二つの検出値に基づいて、搬送方向と平行な方向における車体３の表面の形状変化を認識する認識装置６０と、を具備する。
また、組立ライン１は、車体３を搬送経路８に沿って搬送する搬送システム５と、車体３にウインドガラス２を組み付ける組付装置９と、上記のように構成される形状認識システム２０と、を具備し、搬送システム５によって車体３を搬送しつつ、組付装置９によって、車体３における、形状認識システム２０によって認識される車体３の表面の形状変化に応じた位置（窓枠４）に、ウインドガラス２を組み付ける。
これによれば、搬送途中の車体３の前後位置を計測しつつ、車体３の表面の形状変化（高さの変化）を検出することができるとともに、当該形状変化がある位置の高さを計測することができる。
従って、組立ライン１内において、車体３に対してウインドガラス２の組み付け作業を行う組付装置９の前後位置と高さ位置における位置決め精度を向上することができるので、車体３と組付装置９との位置ズレを防止することができる。
また、車体３を搬送経路８に沿って搬送しながらウインドガラス２を精度良く組み付けることが可能となるので、従来のようにウインドガラス２を組み付ける際に車体３をラインから取り出す装置を別途設ける必要がなくコストを抑えることができ、組立工程のサイクルタイムを短縮することができる。
また、本実施形態のように、車体３の表面との直線距離Ｈを検出する装置として外乱光に強いレーザ変位計５０を用いることによって、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離を精度良く検出することが可能となり、形状認識システム２０による形状変化の認識に係る信頼性が向上する。
また、ウインドガラス２を自動車の車体３の窓枠４に精度良く組み付けることが可能となり、ウインドガラス２又はウインドガラス２を組み付ける組付装置９と、車体３との接触を防止でき、組立後の車体３の品質を維持できる。
【００４０】
また、認識装置６０は、リミットスイッチ３０によって検出された基準位置Ｚから、ロータリエンコーダ４０によって検出される所定の移動量ｄＬ毎に、レーザ変位計５０によって検出される車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離Ｈを連続的に検出し、搬送経路８に沿った位置（Ｐ）において、検出される直線距離Ｈ（Ｐ）と、当該検出される直線距離Ｈ（Ｐ）の直前に検出された直線距離Ｈ（Ｐ−１）との差分値ｄＨを演算し、この差分値ｄＨと所定のしきい値Ｔとを比較して評価することによって、車体３の表面の形状変化（ルーフ面３ａと窓枠４との間の段差４ａ）を認識する。
これによれば、形状変化（段差４ａ）を認識するときの移動量Ｌを検出し、この移動量Ｌに基づいて窓枠４の前後位置を決定するとともに、段差４ａを認識するときの直線距離Ｈを検出し、この直線距離Ｈに基づいて窓枠４の高さを決定する。そして、このように決定された窓枠４の前後位置及び高さを認識して、それに応じた制御信号を組付装置９の駆動制御部１０ａに伝送することによって、窓枠４にウインドガラス２を組み付ける際の位置決め精度を向上できる。
従って、組付装置と車体３との位置ズレをより確実に防止でき、ウインドガラス２を精度良く窓枠４に組み付けることが可能となる。
【００４１】
また、車体３は、所定の形状（ノッチバックのセダン形状）を有し、認識装置６０は予め設定されるしきい値Ｔにより車体３の形状変化の有無を認識し、基準位置Ｚは、認識装置６０によって認識される車体３のルーフ面３ａ上の形状変化が段差４ａと比べて（しきい値Ｔと比べて）十分に小さい箇所、言い換えればルーフ面３ａの形状が安定している位置とするものである。
これによれば、形状認識システム２０による形状変化の認識の信頼性を向上することができ、形状認識システム２０のロバスト性を向上できる。
従って、形状認識システム２０によって認識された形状変化（段差４ａ）に応じて制御される組付装置９の位置決め精度に対する信頼性が増し、組付装置９と車体３との位置ズレをより確実に防止することが可能となる。
【００４２】
また、本発明に係る搬送装置は、搬送システム５に限定されず、ワークである車体３を所定の搬送経路８に沿って搬送可能なものであれば良く、例えば、フリクションローラ等の移動手段を有する移動台車及びガイドレール等によって構成しても良い。
また、本実施形態では、搬送システム５をフロアタイプの搬送装置により構成したが、これに限定されず、ガイドレール、ハンガー、フリクションローラ等を具備するオーバーヘッドタイプの搬送装置によって構成しても良く、ワークに対する作業内容に応じてこれらを変更しても良い。
また、本発明に係る搬送経路は、平面視において直線に限らず曲線等に構成されているものでも良く、さらには、側面視において平らなものに限らず傾斜を有するもの等でも良い。つまり、搬送経路は、搬送装置によってワークを安定して搬送可能であれば良い。
【００４３】
また、本発明に係る第一検出装置は、リミットスイッチ３０に限定されず、例えば、赤外線センサ、レーザセンサ等の非接触式のセンサにより移動台車６又は車体３の前端部を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、搬送経路８に沿って設けられており、かつ、ワークである車体３の基準位置Ｚを検出可能であれば良い。
また、本発明に係る第二検出装置は本実施形態のロータリエンコーダ４０に限定されず、例えば、搬送手段であるコンベヤ７の駆動軸の回転数を検出すること等の非接触式の検出方法により車体３の移動量を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、ワークである車体３の移動量を検出可能であれば良い。
また、本発明に係る第三検出装置は本実施形態のレーザ変位計５０に限定されず、例えば、光センサ等の光学式のセンサによって車体３のルーフ面３ａ及びその他の表面との直線距離を検出して、認識装置６０に適宜の信号を伝送する構成でも良く、車体３の表面（主としてルーフ面３ａ、並びにその他の表面）との直線距離を検出可能であれば良い。
【００４４】
また、本発明に係る組立ラインは、車体３の窓枠４にウインドガラス２を組み付ける組立ライン１に限定されず、組立工程内において、ワークを搬送しながら部品をワークに組み付けるものであれば良く、例えば、ワークとなる車体に部品となるエンジン、又は電装部品を組み付ける工程を含む組立ラインでも良い。
また、本発明に係るワークは、本実施形態の車体３の形状に限定されず、ハッチバック形状、ハッチバックのセダン形状、ワゴンタイプの形状等を有する車体でも良く、さらには、車体に限らず、搬送経路に沿って搬送され、かつ、組み付け又は加工等の作業対象であれば良い。
【００４５】
以下では、図６及び図７を参照して、本発明に係る認識装置の第二実施形態である認識装置１６０について説明する。
【００４６】
上述の認識装置６０は、レーザ変位計５０によって走査される領域に内装部品等の障害物がないことが分かっている組立ラインに適している、例えば、組立ライン１における、車体３の後部に配置される窓枠４の上端部とルーフ面３ａとの間の段差４ａを認識することに適している。
特にレーザ変位計５０は、搬送システム５の搬送方向上流側から搬送されてくる車体３に対して、車体３の前側から順に走査することとなるため、例えば、認識装置６０を車体３の前部に配置される窓枠１５の上端部の段差１５ａを認識することに用いた場合、内装部品等が車体３のルーフ面３ａから前方にはみ出している（図６参照）と、当該ルーフ面３ａからはみ出しているはみ出し部位１６の前端部を段差１５ａとして誤検出する可能性がある。
【００４７】
そこで、本実施形態に係る認識装置１６０では、車体３の前部の窓枠１５における形状認識に適する認識方法を提案する。
図６に示すように、車体３の前部の窓枠１５には、ルーフ面３ａから前方に向けて突出するはみ出し部位１６が存在する。なお、はみ出し部位１６の前端部の段差１６ａは、窓枠１５の段差１５ａと同程度のものとする。
【００４８】
図６に示すように、認識装置１６０には、リミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０及びレーザ変位計１５０が電気的に接続されている。これらリミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０、レーザ変位計１５０の構成は、それぞれ上述のリミットスイッチ３０、ロータリエンコーダ４０、レーザ変位計５０と同様である。また、リミットスイッチ１３０、ロータリエンコーダ１４０、レーザ変位計１５０は、それぞれ車体３の前部の窓枠１５の段差１５ａを認識すべく適宜位置に配置されている。
認識装置１６０は、これらの検出装置１３０・１４０・１５０から信号を受信し、その信号に基づいて、適宜の演算等を行うことによって、車体３の形状変化を認識する。
【００４９】
認識装置１６０では、認識装置６０と同様に、しきい値Ｔを設定し、差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））としきい値Ｔとを比較する。差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））がしきい値Ｔを超える場合に、仮段差１７ａとして仮記憶する。これと同時に、この仮段差１７ａを認識するときの移動量Ｌ及び直線距離Ｈを検出し、この移動量Ｌ及び直線距離Ｈに基づいて窓枠１５の前後位置及び高さを仮決定する。
【００５０】
このとき、認識装置１６０では、以下の（１）又は（２）に記載の認識制御に基づいて仮段差１７ａを窓枠１５とルーフ面３ａとの段差１５ａとして認識し、前記仮決定された前後位置及び高さを窓枠１５の前後位置及び高さとして決定する。
（１）図７（ａ）に示すように、基準位置Ｚから所定の移動区間Ｓ１についてのみ形状認識判定を行うこととし、しきい値Ｔを超える毎に、仮段差１７ａとして仮記憶し、最後に仮記憶された仮段差１７ａを段差１５ａとして認識する。なお、認識装置１６０が、移動区間Ｓ１内を移動中に仮段差１７ａを複数回認識する場合は、（ａ）新たな仮段差１７ａとして随時更新して一つだけ記憶する、又は、（ｂ）それぞれ異なる仮段差１７ａ・１７ａ・・・として複数個記憶する、の何れでも良い。
（２）図７（ｂ）に示すように、しきい値Ｔを超えたときの位置から所定の移動量Ｓ２を移動するまでに、新たにしきい値Ｔを超えない場合は、当該しきい値Ｔを超えたときの仮段差１７ａを段差１５ａとして認識する。
【００５１】
以上のように、認識装置１６０を用いれば、車体３のルーフ面３ａから窓枠１５側に内装部品等が前方に向けてはみ出している状態でも、窓枠１５の前後位置及び高さの誤検出を防止でき、窓枠１５の段差１５ａを精度良く認識することができる。
このように、組立ライン１では、特に、車体３の前部の窓枠１５に対しては認識装置１６０による形状変化の認識方法を用い、車体３の後部の窓枠４に対しては認識装置６０による形状変化の認識方法を用いることが適している。
また、認識装置１６０は、認識装置６０と略同様の構成を有するので、認識装置１６０を含むワークの形状認識システム及びそれを具備する組立ラインについても、形状認識システム２０及び組立ライン１と略同様の効果を奏する。
【００５２】
以下では、図８及び図９を参照して、本発明に係る組立ラインの第二実施形態である組立ライン２０１について説明する。
図８に示すように、組立ライン２０１は、ウインドガラス２０２を車体２０３に組み付ける作業工程等を含む一連の生産システムであり、搬送システム２０５、組付装置２０９、同期搬送装置２１５、形状認識システム２２０等を具備する。組立ライン２０１では、搬送システム２０５により車体２０３を所定の搬送経路に沿って搬送し、同期搬送装置２１５によって前記搬送経路に沿って組付装置２０９を搬送しつつ、組付装置２０９によりウインドガラス２０２を車体２０３の前部に配置される窓枠２０４に組み付ける作業が行われる。
ウインドガラス２０２は、車体２０３の窓枠２０４に組み付けられる部品である。ウインドガラス２０２は、強化ガラス、ＵＶカットガラス等のガラス素材により構成される部材であり、車体２０３の前部に配置される窓枠２０４に応じた形状を有する。
車体２０３は、組立ライン２０１における作業対象（ワーク）であり、ハッチバック形状を有する車両の車体として構成される。また、図８に示すように、車体２０３の上面（ルーフ面２０３ａ）は、緩やかな曲面として形成されている。車体２０３の前部には窓枠２０４が形成され、この窓枠２０４にウインドガラス２０２が組み付けられる。
【００５３】
搬送システム２０５は、車体２０３を搬送経路２０８に沿って搬送する搬送装置である。
図８に示すように、搬送システム２０５は、フリクション台車２０６、レール２０７等を具備する。フリクション台車２０６は、公知のローラフリクション駆動方式による移動台車であり、搬送経路２０８に沿って設けられるレール２０７に係合する。つまり、フリクション台車２０６は、搬送経路２０８に沿って移動可能に構成されている。フリクション台車２０６上には車体２０３が載置され、フリクション台車２０６を駆動することにより車体２０３が搬送経路２０８に沿って搬送される。
【００５４】
組付装置２０９は、作業用ロボット等により構成され、車体２０３の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける装置であり、搬送経路２０８に沿って設けられている。
図８に示すように、組付装置２０９は、ロボットアーム２１０、組付制御部２１０ａ、ウインドガラス支持装置２１１等を具備する。ロボットアーム２１０は、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する組付制御部２１０ａにより高精度に駆動可能に構成される多関節のロボットアームである。ロボットアーム２１０の先端部にはウインドガラス支持装置２１１が設けられている。ウインドガラス支持装置２１１は、適宜のサクション装置等を具備し、ウインドガラス２０２を吸着すること等により支持しつつ、ウインドガラス２０２を車体２０３の上方から下方に向けて窓枠２０４に組み付ける装置である。
【００５５】
同期搬送装置２１５は、組付装置２０９を支持・搬送する搬送装置であり、搬送経路２０８に沿って設けられ、搬送システム２０５のフリクション台車２０６と同期して進行可能に構成されている。
図８に示すように、同期搬送装置２１５は、駆動輪２１６、搬送制御部２１６ａ、リニアガイド２１７等を具備する。駆動輪２１６は、フリクション駆動方式によりリニアガイド２１７に沿って組付装置２０９を移動させる部材であり、適宜のモータ及び当該モータの駆動を制御する搬送制御部２１６ａにより高精度に駆動可能に構成される駆動部材である。リニアガイド２１７は、搬送経路２０８と平行に設けられるガイド部材であり、駆動輪２１６の移動経路として構成されるものである。
【００５６】
以上のように、組立ライン２０１では、同期搬送装置２１５の作動により車体２０３と同期状態に維持される組付装置２０９によって、車体２０３の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける。
同期搬送装置２１５及び組付装置２０９のそれぞれの作動を制御する制御部２１０ａ・２１６ａは、形状認識システム２２０に接続されており、形状認識システム２２０からの制御信号を受信して、駆動制御を行っている。つまり、組立ライン２０１においては、形状認識システム２２０によって、組付装置２０９によるウインドガラス２０２の組み付け位置の位置決めを行うとともに、同期搬送装置２１５及び組付装置２０９による組み付け作業を制御している。
【００５７】
以下では、図８を参照して、形状認識システム２２０について詳細に説明する。
形状認識システム２２０は、ワークである車体２０３の表面（本実施形態では、窓枠２０４とルーフ面２０３ａとの端面）における形状変化（段差２０４ａ）を認識することにより、車体２０３の形状を認識するシステムである。
【００５８】
図８に示すように、形状認識システム２２０は、レーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０、レーザ変位計２５０、認識装置２６０等を含む。認識装置２６０と、レーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０及びレーザ変位計２５０とは、それぞれ電気的に接続されており、それぞれの検出値が認識装置２６０に出力される。認識装置２６０は、これらの検出値を用いて所定の演算を行い、車体２０３の形状変化を認識する。
【００５９】
レーザセンサ２３０は、公知のレーザセンサであり、搬送経路２０８に沿って設けられ、車体２０３の前端部を検出可能に配置されている。つまり、レーザセンサ２３０は、リミットスイッチ３０と同様に車体２０３の「基準位置Ｚ」を検出し、認識装置２６０に信号Ｃを伝送するものである。
【００６０】
ロータリエンコーダ２４０は、公知の光学式のロータリエンコーダであり、搬送経路２０８に沿って移動するフリクション台車２０６の駆動部に設けられ、当該駆動部によるフリクション台車２０６の移動距離を検出可能に配置されている。つまり、ロータリエンコーダ２４０は、ロータリエンコーダ４０と同様に車体２０３の移動量を検出し、認識装置２６０に信号Ｄを伝送するものである。
そして、認識装置２６０では、レーザセンサ２３０によって信号Ｃが伝送された後に、信号Ｄによる前記移動量の検出を開始するように設定されている。
このようにして、認識装置２６０は、車体２０３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出し記憶する。
【００６１】
レーザ変位計２５０は、断面形状を計測可能なライン光タイプの公知のレーザ変位計により構成されるセンサであり、投光部及び受光部等を有する。レーザ変位計２５０は、搬送経路２０８に沿って移動する組付装置２０９に固定・支持されている。つまり、レーザ変位計２５０は、同期搬送装置２１５の移動に伴って、搬送経路２０８に沿って移動可能に設けられている。
レーザ変位計２５０は、レーザ変位計２５０と測定対象（車体２０３の表面等）との直線距離を検出可能であり、レーザ変位計５０と同様に、前記受光部における受光量に応じた信号Ｅを認識装置２６０に伝送する。
認識装置２６０は、レーザセンサ２３０によって信号Ｃが伝送された後に、ロータリエンコーダ２４０によって信号Ｄが伝送され、車体２０３の「基準位置Ｚからの移動量Ｌ」を検出するが、認識装置２６０では、所定の移動量ｄＬ毎に信号Ｅによる直線距離を検出し、レーザ変位計２５０と車体２０３との「位置Ｐにおける直線距離Ｈ（Ｐ）」を検出し記憶する。
【００６２】
認識装置２６０は、図示せぬ演算部、記憶部等を具備し、上述のように構成されるレーザセンサ２３０、ロータリエンコーダ２４０及びレーザ変位計２５０からそれぞれ伝送される信号Ｃ、信号Ｄ及び信号Ｅが前記演算部に入力され、当該演算部において所定の演算が行われる。そして、上述のように、これらの検出装置２３０・２４０・２５０により検出される検出値に基づいて、車体２０３の表面の形状変化を検出する。
また、認識装置２６０は、車体２０３の形状変化を認識するとともに、形状変化の位置を、窓枠２０４の前後位置及び高さ（窓枠２０４と組付装置２０９との相対的な位置関係）として記憶する。
なお、認識装置２６０による車体２０３の形状変化の認識方法は、前述の認識装置６０、又は認識装置１６０と同様の認識方法が適用可能であり、適宜選択可能である。特に、車体２０３の前部の窓枠２０４にウインドガラス２０２を組み付ける際に、車体２０３のルーフ面２０３ａから前方に向けて内装部品がはみ出ていると容易に確認できる場合は、認識装置１６０と同様の認識方法が適している。
【００６３】
以下では、図９を参照して、組立ライン２０１での組付装置２０９及び同期搬送装置２１５によるウインドガラス２０２の組み付け作業について説明する。
組立ライン２０１では、認識装置２６０により窓枠２０４の形状とルーフ面２０３ａの形状との間に存在する段差２０４ａを車体２０３の形状変化として認識した後、同期搬送装置２１５を駆動させて、組付装置２０９及びレーザ変位計２５０を車体２０３と同期させて移動させながら、組付装置２０９によってウインドガラス２０２を組み付ける作業を行う。また、本実施形態では、組み付け作業時にレーザ変位計２５０によってウインドガラス２０２の上端部を検出することによって、窓枠２０４と組付装置２０９との相対的な位置関係のズレを補正する。
【００６４】
図９に示すように、ウインドガラス２０２の窓枠２０４への組み付け作業は、以下の（１）〜（４）の手順に従って行われる。
（１）組付装置２０９のロボットアーム２１０を下降させ、（２）ロボットアーム２１０を動かせて、ウインドガラス２０２の上端がレーザ変位計２５０の光路を横切るようにし、（３）光路を横切った位置で、ロボットアーム２１０の前後位置及びウインドガラス２０２の姿勢を合わせ、（４）ロボットアーム２１０を真下に下降させてウインドガラス２０２を組み付ける。
これによれば、組付装置２０９（同期搬送装置２１５）と車体２０３（フリクション台車２０６）との同期がずれた場合でもレーザ変位計２５０により、係るズレを検出し、補正することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 組立ライン
２ ウインドガラス（部品）
３ 車体（ワーク）
３ａ ルーフ面
４ 窓枠
４ａ 段差（ワークの形状変化）
５ 搬送システム（搬送装置）
８ 搬送経路
９ 組付装置
２０ 形状認識システム（ワークの形状認識システム）
３０ リミットスイッチ（第一検出装置）
４０ ロータリエンコーダ（第二検出装置）
５０ レーザ変位計（第三検出装置）
６０ 認識装置
Ｈ レーザ変位計とワークとの直線距離
Ｌ 基準位置からの移動量
Ｚ 基準位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの搬送経路に沿って設けられ、当該ワークの基準位置を検出する第一検出装置と、
同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記基準位置からのワークの移動量を検出する第二検出装置と、
同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記ワークの表面との直線距離を検出する第三検出装置と、
前記第二検出装置と前記第三検出装置とにより検出された二つの検出値に基づいて、前記搬送経路の搬送方向における前記ワークの表面の形状変化を認識する認識装置と、を具備するワークの形状認識システム。
【請求項２】
前記第三検出装置は、前記第一検出装置によって検出された基準位置を基準として、前記第二検出装置によって検出される所定の移動量毎に、前記ワークの表面との直線距離を検出し、
前記認識装置は、
前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分を評価することによって、
前記ワークの表面の形状変化を認識する請求項１に記載のワークの形状認識システム。
【請求項３】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
前記基準位置は、前記認識装置によって認識されるワークの表面における形状変化が前記しきい値よりも小さい位置とする請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項４】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置による、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価は、前記ワークが、前記基準位置から所定の移動区間を移動する間に行われ、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
前記移動区間内で、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識する請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項５】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
さらに、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価を、前記ワークの形状変化が認識された位置から所定の移動量を移動する間にも行い、
前記移動中に、新たにワークの形状変化が認識されない場合は、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識する請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項６】
ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、
前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、
請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のワークの形状認識システムと、を具備し、
前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、
前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける組立ライン。
【請求項７】
ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、
前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、
前記組付装置を、前記搬送装置によって搬送されるワークと平行に、かつ、同期して搬送する同期搬送装置と、
請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のワークの形状認識システムと、を具備し、
前記ワークの形状認識システムの第三検出装置は、前記同期搬送装置に設けられるとともに、前記部品との直線距離を検出可能であり、
前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、
前記第三検出装置によって、前記部品の端部と前記ワークの表面の形状変化とが一直線上にあることを検出して調整しながら、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける組立ライン。
【請求項８】
前記ワークは自動車の車体であり、前記部品はウインドガラスであり、かつ、前記認識装置により認識されるワークの表面の形状変化は、前記車体のルーフ面の形状と窓枠の形状との境界部分における形状変化である請求項６又は請求項７に記載の組立ライン。
【請求項９】
所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの基準位置を検出する第一検出工程と、
前記第一検出工程にて検出された前記ワークの前記基準位置からの移動量を検出する第二検出工程と、
前記第二検出工程にて検出される前記基準位置からの所定の移動量毎に、所定位置とワークの表面との直線距離を検出する第三検出工程と、
前記第三検出工程にて検出された前記直線距離の差分値を演算する演算工程と、
前記演算工程にて演算された差分値と所定のしきい値とを比較することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識する認識工程と、を具備するワークの形状認識方法。
【請求項１】
ワークの搬送経路に沿って設けられ、当該ワークの基準位置を検出する第一検出装置と、
同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記基準位置からのワークの移動量を検出する第二検出装置と、
同じくワークの搬送経路に沿って設けられ、前記ワークの表面との直線距離を検出する第三検出装置と、
前記第二検出装置と前記第三検出装置とにより検出された二つの検出値に基づいて、前記搬送経路の搬送方向における前記ワークの表面の形状変化を認識する認識装置と、を具備するワークの形状認識システム。
【請求項２】
前記第三検出装置は、前記第一検出装置によって検出された基準位置を基準として、前記第二検出装置によって検出される所定の移動量毎に、前記ワークの表面との直線距離を検出し、
前記認識装置は、
前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分を評価することによって、
前記ワークの表面の形状変化を認識する請求項１に記載のワークの形状認識システム。
【請求項３】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
前記基準位置は、前記認識装置によって認識されるワークの表面における形状変化が前記しきい値よりも小さい位置とする請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項４】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置による、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価は、前記ワークが、前記基準位置から所定の移動区間を移動する間に行われ、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
前記移動区間内で、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識する請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項５】
前記ワークは所定の形状を有し、
前記認識装置は、前記差分によって得られる差分値と予め設定されるしきい値とを比較することにより前記ワークの形状変化の有無を認識し、
さらに、前記第三検出装置により検出された直線距離と、当該検出された直線距離の直前に検出された直線距離との差分の評価を、前記ワークの形状変化が認識された位置から所定の移動量を移動する間にも行い、
前記移動中に、新たにワークの形状変化が認識されない場合は、最後に認識されたワークの形状変化を、前記ワークの形状変化として認識する請求項２に記載のワークの形状認識システム。
【請求項６】
ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、
前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、
請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のワークの形状認識システムと、を具備し、
前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、
前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける組立ライン。
【請求項７】
ワークに部品を組み付ける組立ラインであって、
前記ワークを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送装置と、
前記ワークに前記部品を組み付ける組付装置と、
前記組付装置を、前記搬送装置によって搬送されるワークと平行に、かつ、同期して搬送する同期搬送装置と、
請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のワークの形状認識システムと、を具備し、
前記ワークの形状認識システムの第三検出装置は、前記同期搬送装置に設けられるとともに、前記部品との直線距離を検出可能であり、
前記搬送装置によって前記ワークを搬送しつつ、
前記第三検出装置によって、前記部品の端部と前記ワークの表面の形状変化とが一直線上にあることを検出して調整しながら、前記組付装置によって、前記ワークにおける、前記ワークの形状認識システムにより認識されるワークの表面の形状変化に応じた位置に、前記部品を組み付ける組立ライン。
【請求項８】
前記ワークは自動車の車体であり、前記部品はウインドガラスであり、かつ、前記認識装置により認識されるワークの表面の形状変化は、前記車体のルーフ面の形状と窓枠の形状との境界部分における形状変化である請求項６又は請求項７に記載の組立ライン。
【請求項９】
所定の搬送経路に沿って搬送されるワークの基準位置を検出する第一検出工程と、
前記第一検出工程にて検出された前記ワークの前記基準位置からの移動量を検出する第二検出工程と、
前記第二検出工程にて検出される前記基準位置からの所定の移動量毎に、所定位置とワークの表面との直線距離を検出する第三検出工程と、
前記第三検出工程にて検出された前記直線距離の差分値を演算する演算工程と、
前記演算工程にて演算された差分値と所定のしきい値とを比較することによって、前記ワークの表面の形状変化を認識する認識工程と、を具備するワークの形状認識方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２２７２７１（Ｐ２００９−２２７２７１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４６８９（Ｐ２００９−４４６８９）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９４１３３４５６）株式会社アラキ製作所 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９４１３３４５６）株式会社アラキ製作所 (8)
【Ｆターム（参考）】
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