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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126739
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】表面処理方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/01 20060101AFI20240912BHJP
B05D 3/00 20060101ALI20240912BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
B41J2/01 109
B05D3/00 D
B05D3/00 C
B25J13/08 A
B41J2/01 451
B41J2/01 401
B41J2/01 305
B41J2/01 303
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023035334
(22)【出願日】2023-03-08
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】中島 吉紀
(72)【発明者】
【氏名】松浦 佑一郎
(72)【発明者】
【氏名】小林 一
【テーマコード（参考）】
2C056
3C707
4D075
【Ｆターム（参考）】
2C056EA07
2C056EB04
2C056EB13
2C056EB36
2C056EC03
2C056EC07
2C056EC11
2C056EC12
2C056EC35
2C056FB09
2C056HA11
2C056HA13
2C056HA29
2C056HA38
2C056HA58
3C707AS13
3C707BS12
3C707KS03
3C707KS04
3C707KT03
3C707KT06
3C707LS15
3C707LV02
3C707LV14
3C707LV19
3C707NS08
4D075AA01
4D075AA37
4D075AA51
4D075AA78
4D075AA81
4D075AA85
4D075AC06
4D075AC09
4D075AC71
4D075AC86
4D075AC88
4D075AC91
4D075AC93
4D075DA23
4D075EA05
4D075EA35
(57)【要約】
【課題】ワークの所望位置に高精度に表面処理を行う。
【解決手段】立体的なワークを固定するための固定部とマーカーとを有するワークトレイと、ワーク移動機構と、表面処理機構と、３次元カメラと、を用いた表面処理方法は、固定部によって互いの位置関係が固定されたワークおよびマーカーを３次元カメラによって撮像することにより、第1座標系の第１形状データを取得する第１ステップと、第１形状データの示すマーカーの形状に基づいて第１形状データをワークトレイに対応付けられた第２座標系の第２形状データに変換する第２ステップと、ワーク移動機構がワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で第２形状データに基づいてワーク移動機構を動作させる第３ステップと、第２形状データに基づいて表面処理機構を動作させる第４ステップと、をこの順に含む。
【選択図】図１
【解決手段】立体的なワークを固定するための固定部とマーカーとを有するワークトレイと、ワーク移動機構と、表面処理機構と、３次元カメラと、を用いた表面処理方法は、固定部によって互いの位置関係が固定されたワークおよびマーカーを３次元カメラによって撮像することにより、第1座標系の第１形状データを取得する第１ステップと、第１形状データの示すマーカーの形状に基づいて第１形状データをワークトレイに対応付けられた第２座標系の第２形状データに変換する第２ステップと、ワーク移動機構がワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で第２形状データに基づいてワーク移動機構を動作させる第３ステップと、第２形状データに基づいて表面処理機構を動作させる第４ステップと、をこの順に含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
立体的なワークを固定するための固定部とマーカーとを有するワークトレイと、前記ワークトレイの少なくとも一部を支持するワーク移動機構と、前記ワークの表面を処理する表面処理機構と、３次元的な形状データを取得可能な３次元カメラと、を用いた表面処理方法であって、
前記固定部によって前記ワークトレイおよび前記ワークの互いの位置関係が固定された状態で、前記ワークおよび前記マーカーを前記３次元カメラによって撮像することにより、前記３次元カメラによって規定される第1座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第１形状データを取得する第１ステップと、
前記第１形状データの示す前記マーカーの形状に基づいて、前記第１形状データを、前記ワークトレイに対応付けられた第２座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第２形状データに変換する第２ステップと、
前記ワーク移動機構が前記ワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で、前記第２形状データに基づいて、前記ワーク移動機構を動作させることにより、前記ワークの位置を調整する第３ステップと、
前記第２形状データに基づいて、前記表面処理機構を動作させることにより、前記ワークに対する表面処理を実行する第４ステップと、をこの順に含む、
ことを特徴とする表面処理方法。
前記固定部によって前記ワークトレイおよび前記ワークの互いの位置関係が固定された状態で、前記ワークおよび前記マーカーを前記３次元カメラによって撮像することにより、前記３次元カメラによって規定される第1座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第１形状データを取得する第１ステップと、
前記第１形状データの示す前記マーカーの形状に基づいて、前記第１形状データを、前記ワークトレイに対応付けられた第２座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第２形状データに変換する第２ステップと、
前記ワーク移動機構が前記ワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で、前記第２形状データに基づいて、前記ワーク移動機構を動作させることにより、前記ワークの位置を調整する第３ステップと、
前記第２形状データに基づいて、前記表面処理機構を動作させることにより、前記ワークに対する表面処理を実行する第４ステップと、をこの順に含む、
ことを特徴とする表面処理方法。
【請求項2】
前記第２形状データに基づいて、前記ワーク上の表面処理を実行すべき領域に関するデータである処理領域データを生成する第５ステップを前記第２ステップと前記第３ステップとの間に含み、
前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作と、前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作と、のそれぞれは、前記処理領域データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作と、前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作と、のそれぞれは、前記処理領域データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項3】
前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作を規定する経路データを前記第２形状データと前記処理領域データとの両方に基づいて生成する第６ステップを前記第５ステップと前記第３ステップとの間に含み、
前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作は、前記経路データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項２に記載の表面処理方法。
前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作は、前記経路データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項２に記載の表面処理方法。
【請求項4】
前記経路データおよび前記処理領域データのうちの一方または両方と、前記表面処理機構の動作において基準となる位置に関するデータである基準位置データと、に基づいて、前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作を規定する位置調整データを生成する第７ステップを前記第６ステップと前記第３ステップとの間に含み、
前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作は、前記位置調整データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項３に記載の表面処理方法。
前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作は、前記位置調整データに基づいて実行される、
ことを特徴とする請求項３に記載の表面処理方法。
【請求項5】
前記ワークトレイは、
前記固定部が設けられた第１トレイ部と、
前記マーカーが設けられた第２トレイ部と、を含み、
前記第１トレイ部と前記第２トレイ部とは、互いに着脱可能に固定され、
前記第３ステップおよび前記第４ステップのそれぞれでは、前記第２トレイ部を用いずに前記第１トレイ部を用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
前記固定部が設けられた第１トレイ部と、
前記マーカーが設けられた第２トレイ部と、を含み、
前記第１トレイ部と前記第２トレイ部とは、互いに着脱可能に固定され、
前記第３ステップおよび前記第４ステップのそれぞれでは、前記第２トレイ部を用いずに前記第１トレイ部を用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項6】
前記表面処理機構は、
複数のノズルから液体を噴射するヘッドと、
前記ヘッドを移動するヘッド移動機構と、を備え、
前記第４ステップにおいて、前記ヘッドは、前記経路データに基づく前記ヘッド移動機構の動作によって、前記ワークの表面に対して所定の間隔を保って走査される、
ことを特徴とする請求項３に記載の表面処理方法。
複数のノズルから液体を噴射するヘッドと、
前記ヘッドを移動するヘッド移動機構と、を備え、
前記第４ステップにおいて、前記ヘッドは、前記経路データに基づく前記ヘッド移動機構の動作によって、前記ワークの表面に対して所定の間隔を保って走査される、
ことを特徴とする請求項３に記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、表面処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、立体的なワークの表面に印刷、研磨または塗装等の表面処理を行う表面処理方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の技術は、多関節ロボットを用いて、インクジェット方式によりインクを吐出するヘッドを立体的なワークの表面に対して移動させながら印刷を行う。特許文献１では、ワークの３次元形状を示すＣＡＤ（computer-aided design）データに基づいて生成された経路データに基づいて、多関節ロボットがヘッドを移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１４９０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の技術では、ワークのＣＡＤデータが存在しない場合、経路データを生成することが難しい。また、ワークのＣＡＤデータが存在したとしても、ワークの製造誤差等により、実際のワークの形状がＣＡＤデータの示す形状と異なる場合があったり、ワークの設置時の位置および姿勢の誤差が生じる場合があったりする。これらの場合、特許文献１に記載の技術では、ワーク上の所望位置に正確に印刷することが難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上の課題を解決するために、本開示の表面処理方法の一態様は、立体的なワークを固定するための固定部とマーカーとを有するワークトレイと、前記ワークトレイの少なくとも一部を支持するワーク移動機構と、前記ワークの表面を処理する表面処理機構と、３次元的な形状データを取得可能な３次元カメラと、を用いた表面処理方法であって、前記固定部によって前記ワークトレイおよび前記ワークの互いの位置関係が固定された状態で、前記ワークおよび前記マーカーを前記３次元カメラによって撮像することにより、前記３次元カメラによって規定される第1座標系を用いて前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第１形状データを取得する第１ステップと、前記第１形状データの示す前記マーカーの形状に基づいて、前記第１形状データを、前記ワークトレイに対応付けられた第２座標系を用いて前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第２形状データに変換する第２ステップと、前記ワーク移動機構が前記ワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で、前記第２形状データに基づいて、前記ワーク移動機構を動作させることにより、前記ワークの位置を調整する第３ステップと、前記第２形状データに基づいて、前記表面処理機構を動作させることにより、前記ワークに対する表面処理を実行する第４ステップと、をこの順に含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態に係る表面処理方法に用いるシステムの概略を示す斜視図である。
【図2】実施形態に係る表面処理方法に用いるシステムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図3】ヘッド移動機構の斜視図である。
【図4】ヘッドユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図5】ワークトレイの斜視図である。
【図6】ワーク移動機構に対して第１トレイ部を取り付けるための治具を説明するための図である。
【図7】経路データおよび位置調整データの生成に用いるコンピューターを示す図である。
【図8】実施形態に係る表面処理方法を示すフローチャートである。
【図9】第１ステップにおける第１形状データの取得を説明するための図である。
【図10】第２ステップにおける第２形状データの生成を説明するための図である。
【図11】第５ステップにおける処理領域データの生成を説明するための図である。
【図12】第６ステップにおける経路データの生成を説明するための図である。
【図13】第６ステップにおける経路データの生成を説明するための図である。
【図14】第７ステップにおける位置調整データの生成を説明するための図である。
【図15】第３ステップにおけるワーク位置の調整と第４ステップにおける表面処理とを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【0008】
以下の説明は、便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。
【0009】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述のヘッド移動機構３およびワーク移動機構４を含む印刷装置１が設置される空間に設定されるワールド座標系の座標軸である。典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４のそれぞれの基部を基準とするベース座標系は、キャリブレーションにより当該ワールド座標系に対応付けられる。以下では、便宜上、ワールド座標系をロボット座標系として用いてヘッド移動機構３およびワーク移動機構４のそれぞれの動作を制御する場合が例示される。以下では、当該ロボット座標系を第３座標系ＣＳ３という場合がある。
【0010】
なお、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、直交しない場合もある。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いに交差すればよい。
【0011】
１．実施形態
１－１．表面処理方法に用いるシステムの概略
図１は、実施形態に係る表面処理方法に用いるシステム１００の概略を示す斜視図である。システム１００は、立体的なワークＷの表面にインクジェット方式により印刷を行う。ここで、システム１００は、ワークＷの３次元形状を計測する機能を有しており、この計測により取得される３次元的な形状データに基づいて、ワークＷの設置姿勢を調整したり、ワークＷへ印刷経路を設定したりする。なお、印刷は、表面処理の一例であり、以下では、表面処理として印刷を行う態様が例示される。
１－１．表面処理方法に用いるシステムの概略
図１は、実施形態に係る表面処理方法に用いるシステム１００の概略を示す斜視図である。システム１００は、立体的なワークＷの表面にインクジェット方式により印刷を行う。ここで、システム１００は、ワークＷの３次元形状を計測する機能を有しており、この計測により取得される３次元的な形状データに基づいて、ワークＷの設置姿勢を調整したり、ワークＷへ印刷経路を設定したりする。なお、印刷は、表面処理の一例であり、以下では、表面処理として印刷を行う態様が例示される。
【0012】
【0013】
【0014】
ワークトレイ２は、ワークＷを支持する台である。３次元カメラ７によるワークＷの３次元形状の計測時には、３次元カメラ７の撮像可能範囲内において、ワークトレイ２が任意の位置および姿勢で載置される。一方、印刷装置１によるワークＷへの印刷時には、ワークトレイ２の少なくとも一部が後述のワーク移動機構４に支持される。
【0015】
本実施形態では、ワークトレイ２が第１トレイ部２１と第２トレイ部２２とを有する。第１トレイ部２１および第２トレイ部２２は、互いに位置決めされた状態で着脱可能に固定される。ここで、第１トレイ部２１には、ワークＷを固定するための固定部ＦＸが設けられる。３次元カメラ７によるワークＷの３次元形状の計測時は、第１トレイ部２１が第２トレイ部２２に取り付けた状態で固定部ＦＸによりワークＷを支持する。一方、印刷装置１によるワークＷへの印刷時には、第１トレイ部２１が第２トレイ部２２から取り外された状態でワーク移動機構４に支持されるとともに固定部ＦＸによりワークＷを支持する。第２トレイ部２２には、マーカーＭＫが設けられる。マーカーＭＫは、３次元カメラ７によりワークＷとともに撮像され、その撮像結果に基づいてワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢を把握するのに用いられる。ワークトレイ２の詳細については、後に図５および図６に基づいて説明する。
【0016】
印刷装置１は、ヘッド移動機構３とワーク移動機構４とヘッドユニット５とを有する。ここで、ヘッド移動機構３およびヘッドユニット５は、ワークＷの表面を処理する表面処理機構１０を構成する。本実施形態の表面処理機構１０は、インクジェット方式によりワークＷの表面に印刷を行う印刷機構である。
【0017】
ヘッド移動機構３は、第３座標系ＣＳ３で表される空間におけるヘッドユニット５の位置および姿勢を変化させるロボットである。図１に示す例では、ヘッド移動機構３は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットであり、ヘッド移動機構３のアームの先端には、エンドエフェクターとしてヘッドユニット５が装着される。なお、ヘッド移動機構３の構成については、図３に基づいて後述する。
【0018】
ヘッドユニット５は、「液体」の一例であるインクをワークＷに向けて吐出するヘッド５ａを有するアセンブリーである。本実施形態では、ヘッドユニット５は、ヘッド５ａのほか、圧力調整弁５ｂおよび硬化用光源５ｃを有する。ヘッドユニット５の構成については、図４に基づいて後述する。
【0019】
当該インクとしては、特に限定されないが、本実施形態では、紫外線硬化性インクが用いられる。なお、当該インクは、色材を含むインクに限定されず、例えば、配線等を形成するための金属粒子等の導電性粒子を分散質として含むインクでもよいし、クリアインクでもよいし、ワークＷの表面処理のための処理液でもよい。
【0020】
以上のように、表面処理機構１０は、後述の複数のノズルＮからインクを噴射するヘッド５ａと、ヘッド５ａを移動するヘッド移動機構３と、を備える。
【0021】
ワーク移動機構４は、第３座標系ＣＳ３で表される空間におけるワークＷの位置および姿勢を変化させるロボットである。図１に示す例では、ワーク移動機構４は、６軸の垂直多関節ロボットであり、ワーク移動機構４のアームの先端には、エンドエフェクターとして、治具４０がネジ止め等により固定された状態で装着される。治具４０は、第１トレイ部２１を所定の位置および姿勢に位置決めした状態で着脱可能に支持する構造体である。治具４０の詳細については、後に図６に基づいて説明する。
【0022】
なお、ワーク移動機構４は、装着されるエンドエフェクターが異なる以外は、ヘッド移動機構３と同様に構成される。ただし、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４は、互いに同一構成でも異なる構成でもよい。また、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４の関節数が互いに異なってもよい。
【0023】
３次元カメラ７は、対象となる立体物の３次元形状を計測する装置であり、ワークトレイ２に固定されたワークＷをワークトレイ２と一括して撮像する。３次元カメラ７は、対象となる立体物の３次元的な形状データを取得可能であればよく、特に限定されないが、３次元センサーまたはビジョンセンサーとも称される各種センサーである。
【0024】
ここで、３次元カメラ７は、三角測量の原理に基づくパッシブセンサーまたはアクティブセンサー等のセンサーであってもよいし、同軸測量の原理に基づく焦点利用型または飛行時間法（ＴＯＦ：Time Of Flight）等のセンサーであってもよい。三角測量の原理に基づくセンサーは、互いに位置の異なる２つのカメラで対象物を撮像し、当該2つのカメラの視差を用いて対象物表面の各部の深度を計算することにより、対象物の3次元形状を計測する。三角測量の原理に基づくパッシブセンサーの方式としては、例えば、２眼視、３眼視またはマルチベースラインステレオ法等が挙げられる。三角測量の原理に基づくアクティブセンサーの方式としては、例えば、スポット光投影法、スリット投影法、空間コード化法、ランダムドットステレオ法または位相シフト法等のアクティブステレオ法、また、モアレ法または照度差ステレオ法等が挙げられる。同軸測量の原理に基づくセンサーは、カメラから光を対象物に照射し、対象物からの反射光が戻るまでの時間に基づいて対象物表面の各部の深度を計算することにより、対象物の3次元形状を計測する。同軸測量の原理に基づく焦点利用型のセンサーの方式としては、例えば、Depth from FocusまたはDepth from Defocus等が挙げられる。同軸測量の原理に基づく飛行時間法のセンサーの方式としては、例えば、時間差計測または位相差計測等が挙げられる。
【0025】
このような３次元カメラ７は、図示しないが、例えば、撮像光学系および撮像素子を含む。当該撮像光学系は、少なくとも１つの撮像レンズを含む光学系であり、プリズム等の各種の光学素子を含んでもよいし、ズームレンズまたはフォーカスレンズ等を含んでもよい。当該撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーまたはＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサー等である。なお、３次元カメラ７は、撮像範囲に向けて光を出射する照明するＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子を含む光源を有してもよい。また、３次元カメラ７自体が、画像処理機能を有している場合は、撮像の対象となる物体のＣＡＤデータをコンピューター１３に対して出力することができる。
【0026】
ここで、３次元カメラ７には、３軸の撮像座標系が後述の第１座標系ＣＳ１として設定される。第１座標系ＣＳ１は、前述の第３座標系ＣＳ３とキャリブレーションにより対応付けされてもよい。そして、３次元カメラ７は、第１座標系ＣＳ１における対象の物体の３次元形状を示す形状データを生成する。
【0027】
図１に示す例では、３次元カメラ７が柱状の支持体７ａに支持される。なお、支持体７ａの位置、形状および大きさ等の態様は、図１に示す例に限定されず任意である。また、支持体７ａは、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。また、３次元カメラ７の設置形態は、ワークＷを支持した状態のワークトレイ２を撮像可能であればよく、支持体７ａに支持される態様に限定されず、例えば、ヘッド移動機構３またはワーク移動機構４に支持されてもよいし、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４とは異なる多関節ロボットまたはコンベア等の移動機構に支持されてもよい。また、３次元カメラ７による撮像は、人手により行われてもよい。
【0028】
１－２．立体物印刷装置の電気的な構成
図２は、実施形態に係る表面処理方法に用いるシステム１００の電気的な構成を示すブロック図である。図２では、システム１００の構成要素のうち、電気的な構成要素が示される。
図２は、実施形態に係る表面処理方法に用いるシステム１００の電気的な構成を示すブロック図である。図２では、システム１００の構成要素のうち、電気的な構成要素が示される。
【0029】
図２に示すように、システム１００は、前述の構成要素のほか、コントローラー１１と制御モジュール１２とコンピューター１３とを有する。以下、これらを順に説明する。
【0030】
なお、図２に示す電気的な各構成要素は、適宜に分割されてもよいし、一部が他の構成要素に含まれてもよいし、他の構成要素と一体で構成されてもよい。例えば、コントローラー１１または制御モジュール１２の機能の一部または全部は、コンピューター１３により実現されてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）またはインターネット等のネットワークを介してコントローラー１１に接続されるＰＣ（personal computer）等の他の外部装置により実現されてもよい。
【0031】
コントローラー１１は、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４の駆動を制御するロボットコントローラーである。コントローラー１１は、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４の駆動を制御する機能のほか、ヘッドユニット５でのインクの吐出動作をヘッド移動機構３の動作に同期させるための信号Ｄ３を生成する機能を有する。コントローラー１１は、記憶回路１１ａと処理回路１１ｂとを有する。
【0032】
記憶回路１１ａは、処理回路１１ｂが実行する各種プログラムと、処理回路１１ｂが処理する各種データと、を記憶する。なお、記憶回路１１ａの一部または全部は、処理回路１１ｂに含まれてもよい。
【0033】
記憶回路１１ａには、経路データＤｒと位置調整データＤｐとが記憶される。
【0034】
経路データＤｒは、ヘッド移動機構３の動作の制御に用いられ、印刷動作の実行時にヘッド５ａの移動すべき経路におけるヘッド５ａの目標位置および目標姿勢を示す情報である。ここで、ヘッド５ａの位置および姿勢は、ヘッド移動機構３の後述のツールセンターポイントＴＣＰの位置および姿勢で定義される。したがって、経路データＤｒは、ツールセンターポイントＴＣＰの目標位置を示す位置情報と、ツールセンターポイントＴＣＰの目標姿勢を示す姿勢情報と、を含む。ツールセンターポイントＴＣＰは、ヘッド５ａに対する位置関係を固定した仮想的な点であり、ヘッド５ａから離れた位置となる場合がある。本実施形態では、当該位置情報および当該姿勢情報が後述の第２座標系ＣＳ２において目標位置を示す複数の座標値とこれに対応する目標姿勢を示す複数のベクトルとで表される。経路データＤｒの生成については、後に詳述する。
【0035】
位置調整データＤｐは、ワーク移動機構４の動作の制御に用いられ、印刷動作の実行時におけるワークＷの目標位置および目標姿勢を示す情報である。ここで、ワークＷの位置および姿勢は、ワーク移動機構４のツールセンターポイントの位置および姿勢で定義される。したがって、位置調整データＤｐは、当該ツールセンターポイントの目標位置を示す位置情報と、当該ツールセンターポイントの目標姿勢を示す姿勢情報と、を含む。当該ツールセンターポイントは、ワークＷに対する位置関係を固定した仮想的な点であり、ワークＷから離れた位置となる場合がある。本実施形態では、当該位置情報および当該姿勢情報が第３座標系ＣＳ３において目標位置を示す複数の座標値とこれに対応する目標姿勢を示す複数のベクトルとで表される。位置調整データＤｐの生成については、後に詳述する。
【0036】
処理回路１１ｂは、経路データＤｒに基づいてヘッド移動機構３のアーム駆動機構３ａの動作を制御するとともに、信号Ｄ３を生成する。また、処理回路１１ｂは、位置調整データＤｐに基づいてワーク移動機構４のアーム駆動機構４ａの動作を制御する。
【0037】
アーム駆動機構３ａは、ヘッド移動機構３の各関節を駆動するためのモーターと、ヘッド移動機構３の各関節の回転角度を検出するエンコーダーと、を有する。同様に、アーム駆動機構４ａは、ワーク移動機構４の各関節を駆動するためのモーターと、ワーク移動機構４の各関節の回転角度を検出するエンコーダーと、を有する。
【0038】
処理回路１１ｂは、経路データＤｒの示すヘッド５ａの位置および姿勢をヘッド移動機構３の各関節の回転角度および回転速度等の動作量に変換する演算である逆運動学計算を行う。そして、処理回路１１ｂは、当該各関節の実際の回転角度および回転速度等の動作量が前述の演算結果となるように、アーム駆動機構３ａの各エンコーダーからの出力Ｄ１に基づいて、制御信号Ｓｋ１を出力する。制御信号Ｓｋ１は、アーム駆動機構３ａのモーターの駆動を制御する。
【0039】
同様に、処理回路１１ｂは、位置調整データＤｐの示すワークＷの位置および姿勢をワーク移動機構４の各関節の回転角度および回転速度等の動作量に変換する演算である逆運動学計算を行う。そして、処理回路１１ｂは、当該各関節の実際の回転角度および回転速度等の動作量が前述の演算結果となるように、アーム駆動機構４ａの各エンコーダーからの出力Ｄ２に基づいて、制御信号Ｓｋ２を出力する。制御信号Ｓｋ２は、アーム駆動機構４ａのモーターの駆動を制御する。
【0040】
さらに、処理回路１１ｂは、アーム駆動機構３ａの複数のエンコーダーのうちの少なくとも１つからの出力Ｄ１に基づいて、信号Ｄ３を生成する。例えば、処理回路１１ｂは、当該複数のエンコーダーのうちの１つからの出力Ｄ１が所定値となるタイミングのパルスを含むトリガー信号を信号Ｄ３として生成する。
【0041】
制御モジュール１２は、コントローラー１１に通信可能に接続され、ヘッドユニット５を制御する回路モジュールである。制御モジュール１２は、コントローラー１１から出力される信号Ｄ３とコンピューター１３からの印刷データとに基づいて、ヘッドユニット５でのインクの吐出動作を制御する。制御モジュール１２は、タイミング信号生成回路１２ａと電源回路１２ｂと制御回路１２ｃと駆動信号生成回路１２ｄとを有する。
【0042】
タイミング信号生成回路１２ａは、信号Ｄ３に基づいてタイミング信号ＰＴＳを生成する。タイミング信号生成回路１２ａは、例えば、信号Ｄ３の検出を契機としてタイミング信号ＰＴＳの生成を開始するタイマーで構成される。
【0043】
電源回路１２ｂは、図示しない商用電源から電力の供給を受け、所定の各種電位を生成する。生成した各種電位は、制御モジュール１２およびヘッドユニット５の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路１２ｂは、電源電位ＶＨＶとオフセット電位ＶＢＳとを生成する。オフセット電位ＶＢＳは、ヘッドユニット５に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路１２ｄに供給される。
【0044】
制御回路１２ｃは、タイミング信号ＰＴＳに基づいて、制御信号ＳＩと波形指定信号ｄＣｏｍとラッチ信号ＬＡＴとクロック信号ＣＬＫとチェンジ信号ＣＮＧとを生成する。これらの信号は、タイミング信号ＰＴＳに同期する。これらの信号のうち、波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号生成回路１２ｄに入力され、それ以外の信号は、ヘッドユニット５のスイッチ回路５ｄに入力される。
【0045】
制御信号ＳＩは、ヘッドユニット５のヘッド５ａが有する駆動素子の動作状態を指定するためのデジタルの信号であり、例えば、当該駆動素子に対応するノズルからインクを吐出するか否かを指定したり、当該ノズルから吐出されるインクの量を指定したりする。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するためのデジタル信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチェンジ信号ＣＮＧは、制御信号ＳＩと併用され、当該駆動素子の駆動タイミングを規定することにより、当該ノズルからのインクの吐出タイミングを規定する。クロック信号ＣＬＫは、タイミング信号ＰＴＳに同期した基準となるクロック信号である。
【0046】
駆動信号生成回路１２ｄは、ヘッドユニット５のヘッド５ａの有する各駆動素子を駆動するための駆動信号Ｃｏｍを生成する回路である。ここで、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうち、スイッチ回路５ｄを介して、当該圧電素子３１１に実際に供給される波形の信号が駆動パルスＰＤである。
【0047】
コンピューター１３は、３次元カメラ７、コントローラー１１および制御モジュール１２のそれぞれに通信可能に接続され、３次元カメラ７の動作を制御する機能と、コントローラー１１に経路データＤｒおよび位置調整データＤｐ等の情報を供給する機能と、制御モジュール１２に印刷データＩｍｇ等の情報を供給する機能と、を有する。コンピューター１３の詳細については、後述の図７に基づいて後述する。
【0048】
１－３．ヘッド移動機構の構成
図３は、ヘッド移動機構３の斜視図である。以下、図３に基づいて、ヘッド移動機構３の構成を説明する。なお、ワーク移動機構４の構成については、装着されるエンドエフェクターが異なる以外は、ヘッド移動機構３と同様であるため、その説明を省略する。ただし、既述のように、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４の構成が互いに異なってもよい。
図３は、ヘッド移動機構３の斜視図である。以下、図３に基づいて、ヘッド移動機構３の構成を説明する。なお、ワーク移動機構４の構成については、装着されるエンドエフェクターが異なる以外は、ヘッド移動機構３と同様であるため、その説明を省略する。ただし、既述のように、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４の構成が互いに異なってもよい。
【0049】
図３に示すように、ヘッド移動機構３は、基部３１０と、アーム３２０と、を有する。
【0050】
基部３１０は、アーム３２０を支持する台である。図３に示す例では、基部３１０は、図示しない床または台等の設置面に対してネジ止め等により固定される。
【0051】
アーム３２０は、基部３１０に取り付けられる基端と、当該基端に対して３次元的に位置および姿勢を変化させる先端と、を有する６軸のロボットアームである。具体的には、アーム３２０は、アーム３２１、３２２、３２３、３２４、３２５および３２６を有し、これらがこの順に基部３１０から連結される。アーム３２６は、アーム３２５に対して回動軸Ｏ６まわりに回動可能に関節Ｊ６を介して連結される。
【0052】
関節Ｊ１～Ｊ６のそれぞれは、基部３１０およびアーム３２１～３２６のうち隣り合う２つの部材の一方を他方に対してそれぞれ図３中に一点鎖線で示した軸まわりに回動可能に連結する機構である。図３では図示しないが、関節Ｊ１～Ｊ６のそれぞれには、当該隣り合う２つの部材の一方を他方に対して回動させる駆動機構が設けられる。当該駆動機構は、例えば、当該回動のための駆動力を発生させるモーターと、当該駆動力を減速して出力する減速機と、当該回動の角度等の動作量を検出するロータリーエンコーダー等のエンコーダーと、を有する。なお、関節Ｊ１～Ｊ６の当該駆動機構の集合体は、前述の図２に示すアーム駆動機構３ａに相当する。
【0053】
以上のアーム３２０の最も先端に位置するアーム、すなわち、アーム３２６には、エンドエフェクターとして、ヘッドユニット５が装着される。
【0054】
１－４．ヘッドユニットの構成
図４は、ヘッドユニット５の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、互いに交差するａ軸、ｂ軸およびｃ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、ａ軸に沿う一方向がａ１方向であり、ａ１方向と反対の方向がａ２方向である。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向がｂ１方向およびｂ２方向である。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向がｃ１方向およびｃ２方向である。
図４は、ヘッドユニット５の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、互いに交差するａ軸、ｂ軸およびｃ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、ａ軸に沿う一方向がａ１方向であり、ａ１方向と反対の方向がａ２方向である。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向がｂ１方向およびｂ２方向である。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向がｃ１方向およびｃ２方向である。
【0055】
ここで、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、ヘッドユニット５に設定されるツール座標系の座標軸であり、前述のヘッド移動機構３の動作により前述のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸との相対的な位置および姿勢の関係が変化する。図４に示す例では、ｃ軸が前述の回動軸Ｏ６に平行な軸である。なお、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、典型的には互いに直交する。なお、ツール座標系と前述のベース座標系とは、キャリブレーションにより対応付けされる。
【0056】
ツール座標系は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として設定される。したがって、ヘッド５ａの位置および姿勢は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として規定される。本実施形態では、図３に示すように、ノズル面Ｆの中心に設定される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰは、図３に示す例に限定されず、例えば、ノズル面Ｆの中心から法線方向に所定距離で離れた位置であってもよい。
【0057】
ヘッドユニット５は、前述のように、ヘッド５ａと圧力調整弁５ｂと硬化用光源５ｃとを有する。これらは、図４中の二点鎖線で示される支持体５ｅに支持される。なお、圧力調整弁５ｂの設置位置は、アーム３２６に限定されず、例えば、他のアーム等でもよいし、基部３１０に対して固定の位置でもよい。
【0058】
ヘッド５ａは、ノズル面Ｆと、ノズル面Ｆに開口する複数のノズルＮと、を有する。図４に示す例では、ノズル面Ｆの法線方向がｃ２方向であり、当該複数のノズルＮは、ａ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第１ノズル列Ｌａと第２ノズル列Ｌｂとに区分される。第１ノズル列Ｌａおよび第２ノズル列Ｌｂのそれぞれは、ｂ軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルＮの集合である。なお、理想的な条件において、各ノズルＮから吐出されるインク滴はｃ２方向に飛翔する。以下、この飛翔方向をヘッド５ａの吐出方向という場合がある。
【0059】
図示しないが、ヘッド５ａは、ノズルＮごとに、駆動素子である圧電素子と、インクを収容するキャビティと、有する。ここで、当該圧電素子は、当該圧電素子に対応するキャビティの圧力を変化させることにより、当該キャビティに対応するノズルからインクを吐出させる。なお、ノズルからインクを吐出させるための駆動素子として、当該圧電素子に代えて、キャビティ内のインクを加熱するヒーターを用いてもよい。
【0060】
図４に示す例では、圧力調整弁５ｂは、ヘッド５ａに対してｃ１方向に位置する。硬化用光源５ｃは、ヘッド５ａに対してａ２方向に位置する。圧力調整弁５ｂは、供給管６ｄを介して、図示しないインクタンクに接続される。圧力調整弁５ｂは、ヘッド５ａ内のインクの圧力に応じて開閉する弁機構である。この開閉により、ヘッド５ａと当該インクタンクとの位置関係が変化しても、ヘッド５ａ内のインクの圧力が所定範囲内の負圧に維持される。
【0061】
硬化用光源５ｃは、ワークＷ上のインクを硬化または固化させるための光、熱、電子線または放射線等のエネルギーを出射する。本実施形態では、紫外線硬化性インクを用いているため、エネルギー出射部３ｃは、紫外線を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成される。
【0062】
１－５．ワークトレイ
図５は、ワークトレイ２の斜視図である。以下の説明は、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２の座標軸であるα軸、β軸およびγ軸を適宜に用いて行う。α軸、β軸およびγ軸は、互いに交差する。また、以下では、α軸に沿う一方向がα１方向であり、α１方向と反対の方向がα２方向である。同様に、β軸に沿って互いに反対の方向がβ１方向およびβ２方向である。また、γ軸に沿って互いに反対の方向がγ１方向およびγ２方向である。
図５は、ワークトレイ２の斜視図である。以下の説明は、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２の座標軸であるα軸、β軸およびγ軸を適宜に用いて行う。α軸、β軸およびγ軸は、互いに交差する。また、以下では、α軸に沿う一方向がα１方向であり、α１方向と反対の方向がα２方向である。同様に、β軸に沿って互いに反対の方向がβ１方向およびβ２方向である。また、γ軸に沿って互いに反対の方向がγ１方向およびγ２方向である。
【0063】
ここで、第２座標系ＣＳ２は、ワークトレイ２に設定されるトレイ座標系であるか、または、治具４０に設定されるツール座標系である。また、第２座標系ＣＳ２と後述の第１座標系ＣＳ１とは、キャリブレーションにより対応付けされる。第２座標系ＣＳ２が当該ツール座標系である場合、前述のワーク移動機構４の動作によりα軸、β軸およびγ軸と前述のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸との相対的な位置および姿勢の関係が変化する。図５に示す例では、γ軸がワーク移動機構４の最も先端に位置する後述の回動軸Ｏ６Ｗに平行な軸である。
【0064】
なお、α軸、β軸およびγ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
【0065】
図５に示すように、ワークトレイ２は、複数の固定部ＦＸが設けられた第１トレイ部２１と、マーカーＭＫが設けられた第２トレイ部２２と、を含む。第１トレイ部２１と第２トレイ部２２とは、互いに着脱可能に固定される。以下、第１トレイ部２１および第２トレイ部２２を順に詳述する。
【0066】
第１トレイ部２１は、ワークＷとの位置関係が固定される部材である。第１トレイ部２１は、実質的な剛体であり、例えば、金属で構成される。図５に示す例では、第１トレイ部２１がγ軸に沿う方向を板厚方向とする板状をなす部材である。第１トレイ部２１のγ１方向を向く面には、複数の固定部ＦＸが設けられる。
【0067】
各固定部ＦＸは、ワークＷを着脱可能に固定する機構である。図５に示す例では、各固定部ＦＸは、ワークＷを負圧により吸着する機構である。なお、固定部ＦＸの構成は、ワークＷの形状、大きさまたは材質等に応じて適宜に決められ、図５に示す例に限定されない。例えば、固定部ＦＸの数は、３個以下または５個以上であってもよい。また、固定部ＦＸは、負圧による吸着機構に限定されず、例えば、磁力による吸着機構であってもよいし、複数本の指または爪等を有する把持機構であってもよいし、ネジ留めであってもよい。
【0068】
また、図５に示す例では、第１トレイ部２１がγ軸に沿う方向にみてα軸に平行な１対の第１辺とβ軸に平行な１対の第２辺とを有する略四角形をなす。ここで、第１トレイ部２１の互いに隣り合う第１辺と第２辺との間には、位置決め部２１ａが設けられる。各位置決め部２１ａは、α軸に直交する面とβ軸に直交する面とで構成される。
【0069】
なお、第１トレイ部２１の形状は、第２トレイ部２２に取り付けられたときに第２トレイ部２２に対して所定の位置および姿勢で位置決め可能であるとともに、治具４０に取り付けられたときに治具４０に対して所定の位置および姿勢で位置決め可能であればよく、図５に示す例に限定されない。
【0070】
第２トレイ部２２は、第１トレイ部２１を着脱可能に固定する部材である。第２トレイ部２２は、実質的な剛体であり、例えば、金属で構成される。図５に示す例では、第２トレイ部２２がγ軸に沿う方向を板厚方向とする板状をなす部材である。第２トレイ部２２のγ１方向を向く面には、位置決め部２２ａと複数のマーカーＭＫとが設けられる。位置決め部２２ａは、第１トレイ部２１を収容し、位置決め部２１ａと接触することにより、第２トレイ部２２に対して第１トレイ部２１を所定の位置および姿勢で位置決めする凹部である。図５に示す例では、位置決め部２２ａは、γ軸に沿う方向にみて第１トレイ部２１と略同一形状をなす。ここで、必要に応じて、第２トレイ部２２に対して第１トレイ部２１がネジ留め等の適宜の手段により固定される。なお、位置決め部２２ａの形状は、第２トレイ部２２に対して第１トレイ部２１を所定の位置および姿勢で位置決めすることができればよく、図５に示す例に限定されない。
【0071】
複数のマーカーＭＫは、３次元カメラ７によりワークトレイ２の他の部分と識別し得る状態で撮像可能な目印である。マーカーＭＫは、複数の第１マーカーＭＫ１と、複数の第２マーカーＭＫ２と、の総称である。図５に示す例では、各第１マーカーＭＫ１が円形のドットであり、例えば、黒色塗装等により形成される。各第２マーカーＭＫ２はγ１方向に延びる略円柱状の凸部であり、第２マーカーの先端部は、先細りとなるようにテーパー状をなす。また、複数のマーカーＭＫは、γ軸に沿う方向にみて位置決め部２２ａの周囲に互いに間隔をあけて配置される。各マーカーＭＫの位置、大きさおよび形状は、既知である。ここで、第２座標系ＣＳ２がワークトレイ２に対応付けられていることから、各マーカーＭＫの位置、大きさおよび形状を第２座標系ＣＳ２の座標値で固定値として表すことが可能である。なお、第１マーカーＭＫ１と第２マーカーＭＫ２とのいずれか一方を省略することも可能である。
【0072】
図５に示す例では、複数のマーカーＭＫがγ軸に直交する同一のαβ平面上に位置する。なお、マーカーＭＫの数、位置、大きさおよび形状は、第２座標系ＣＳ２の固定値として表すことができ、かつ、３次元カメラ７による撮像結果からワークトレイ２の位置および姿勢を識別可能であればよく、図５に示す例に限定されない。さらに、ワークトレイ２の少なくとも一部の形状が既知であり、かつ、当該形状によりワークトレイ２の位置および姿勢を識別可能であれば、当該一部自体がマーカーとして用いられてもよい。
【0073】
図６は、ワーク移動機構４に対して第１トレイ部２１を取り付けるための治具４０を説明するための図である。図６に示すように、治具４０は、ワーク移動機構４を構成する多関節ロボットの有する複数のアームのうちの最も先端のアームであるアーム４２６にネジ留め等により固定される。アーム４２６は、回動軸Ｏ６Ｗまわりに回転可能である。
【0074】
治具４０は、第１トレイ部２１を着脱可能に固定する部材である。治具４０は、実質的な剛体であり、例えば、金属で構成される。図６に示す例では、治具４０が板部４１と複数の突起４２とを有する。板部４１は、γ軸に沿う方向を板厚方向とする板状をなす。板部４１のγ１方向を向く面上には、第１トレイ部２１が載置される。複数の突起４２は、板部４１のγ１方向を向く面からγ１方向に突出する。複数の突起４２は、前述の第１トレイ部２１の複数の位置決め部２１ａに対応しており、各突起４２は、板部４１のγ１方向を向く面上に載置された第１トレイ部２１の対応する位置決め部２１ａに接触する。これにより、板部３１のγ１方向を向く面上に載置された第１トレイ部２１のγ軸に直交する方向での移動が規制される。
【0075】
このように治具４０に対して第１トレイ部２１が所定の位置および姿勢で位置決めされる。ここで、必要に応じて、治具４０に対して第１トレイ部２１がネジ留め等の適宜の手段により固定される。なお、治具４０の形状は、治具４０に対して第１トレイ部２１を所定の位置および姿勢で位置決めすることができればよく、図６に示す例に限定されない。
【0076】
１－６．印刷経路データ
図７は、経路データＤｒおよび位置調整データＤｐの生成に用いるコンピューター１３を示す図である。本実施形態では、前述の経路データＤｒおよび位置調整データＤｐがコンピューター１３により生成される。図７に示すように、コンピューター１３は、表示装置１３ｄと、入力装置１３ｃと、記憶回路１３ａと、処理回路１３ｂと、通信装置１３ｅと、を有する。これらは、互いに通信可能に接続される。
図７は、経路データＤｒおよび位置調整データＤｐの生成に用いるコンピューター１３を示す図である。本実施形態では、前述の経路データＤｒおよび位置調整データＤｐがコンピューター１３により生成される。図７に示すように、コンピューター１３は、表示装置１３ｄと、入力装置１３ｃと、記憶回路１３ａと、処理回路１３ｂと、通信装置１３ｅと、を有する。これらは、互いに通信可能に接続される。
【0077】
表示装置１３ｄは、処理回路１３ｂによる制御のもとで各種の画像を表示する。ここで、表示装置１３ｄは、例えば、液晶表示パネルまたは有機ＥＬ（electro-luminescence）表示パネル等の各種の表示パネルを有する。ここで、表示装置１３ｄには、必要に応じて、処理回路１３ｂによる制御のもとで、経路データＤｒおよび位置調整データＤｐの生成の際にユーザーによる設定または確認のための必要な情報が適宜に表示される。なお、表示装置１３ｄは、コンピューター１３の外部に設けられてもよい。また、表示装置１３ｄは、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
【0078】
入力装置１３ｃは、ユーザーからの操作を受け付ける機器である。例えば、入力装置１３ｃは、タッチパッド、タッチパネルまたはマウス等のポインティングデバイスを有する。なお、入力装置１３ｃは、タッチパネルを有する場合、表示装置１３ｄを兼ねてもよい。また、入力装置１３ｃは、コンピューター１３の外部に設けられてもよい。また、入力装置１３ｃは、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
【0079】
通信装置１３ｅは、処理回路１３ｂによる制御のもとで、３次元カメラ７と無線または有線で通信する機器である。例えば、通信装置１３ｅは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）またはＬＡＮ（Local Area Network）等のインターフェイスを有する。
【0080】
記憶回路１３ａは、処理回路１３ｂが実行する各種プログラム、および処理回路１３ｂが処理する各種データを記憶する装置である。記憶回路１３ａは、例えば、ハードディスクドライブまたは半導体メモリーを有する。なお、記憶回路１３ａの一部または全部は、コンピューター１３の外部の記憶装置またはサーバー等に設けてもよい。
【0081】
記憶回路１３ａには、第１座標系データＤａと第２座標系データＤｂと第３座標系データＤｃと変換パラメーターＣＰと基準位置データＤｐ０とが記憶される。
【0082】
第１座標系データＤａは、３次元カメラ７に設定される後述の第１座標系ＣＳ１で示されるデータまたはデータ群である。第１座標系データＤａは、第１形状データＤａ１を含む。
【0083】
第１形状データＤａ１は、３次元カメラ７によって規定される第１座標系ＣＳ１におけるワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示すデータである。第１形状データＤａ１は、前述のワークトレイ２の固定部ＦＸによってワークトレイ２およびワークＷの互いの位置関係が固定された状態で、ワークＷおよびワークトレイ２を３次元カメラ７によって撮像することにより生成される。第１形状データＤａ１のデータ形式は、特に限定されないが、例えば、ワークＷの表面の形状を複数のポリゴンによって表すＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式である。第１形状データＤａ１の生成については、後に図９に基づいて詳述する。
【0084】
第２座標系データＤｂは、ワークトレイ２に設定される第２座標系ＣＳ２で示されるデータまたはデータ群である。第２座標系データＤｂは、第２形状データＤｂ１と処理領域データＤｂ２と経路データＤｒとを含む。
【0085】
第２形状データＤｂ１は、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２におけるワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示すデータである。第２形状データＤｂ１は、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、第１形状データＤａ１を後述の第１座標系ＣＳ１から第２座標系ＣＳ２へ座標変換することにより生成される。この座標変換には、変換パラメーターＣＰが用いられる。第２形状データＤｂ１のデータ形式は、特に限定されないが、例えば、ワークＷの表面の形状を複数のポリゴンによって表すＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式である。第２形状データＤｂ１の生成については、後に図１０に基づいて説明する。
【0086】
ここで、変換パラメーターＣＰは、後述の第１座標系ＣＳ１の座標値を第２座標系ＣＳ２の座標値に変換するためのパラメーターである。変換パラメーターＣＰは、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、後述の第１座標系ＣＳ１の座標値と第２座標系ＣＳ２の座標値との対応関係を算出することにより生成される。
【0087】
処理領域データＤｂ２は、ワークＷ上の表面処理を実行すべき領域に関するデータであり、当該領域を第２座標系の座標値で示す。処理領域データＤｂ２は、第２形状データＤｂ１に基づいて生成される。処理領域データＤｂ２のデータ形式は、特に限定されないが、例えば、ワークＷの表面の形状を複数のポリゴンによって表すＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式である。処理領域データＤｂ２の生成については、後に図１１に基づいて詳述する。
【0088】
経路データＤｒは、前述のように印刷動作の実行時にヘッド５ａの移動すべき経路におけるヘッド５ａの目標となる位置および姿勢を示す情報であり、表面処理機構１０の動作を規定する。ここで、経路データＤｒは、必要に応じて、第２座標系ＣＳ２から第３座標系ＣＳ３へ座標変換した後に表面処理機構１０の動作制御に用いられる。経路データＤｒは、第２形状データＤｂ１に基づいて生成される。経路データＤｒの生成については、後に図１２および図１３に基づいて詳述する。
【0089】
第３座標系データＤｃは、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４のロボット座標系として設定される第３座標系ＣＳ３で示されるデータまたはデータ群である。第３座標系データＤｃは、位置調整データＤｐを含む。
【0090】
位置調整データＤｐは、前述のように印刷動作の実行時におけるワークＷの目標となる位置および姿勢を示す情報であり、ワーク移動機構４の動作を規定する。位置調整データＤｐは、経路データＤｒおよび処理領域データＤｂ２のうちの一方または両方と基準位置データＤｐ０とに基づいて生成される。位置調整データＤｐの生成については、後に図１４に基づいて詳述する。
【0091】
ここで、基準位置データＤｐ０は、表面処理機構１０またはヘッド移動機構３の動作において基準となる位置に関するデータであり、第２座標系ＣＳ２における基準位置と第３座標系ＣＳ３における基準位置との位置および姿勢の対応関係を示す。これらの基準位置は、ユーザーにより任意に設定可能である。
【0092】
処理回路１３ｂは、コンピューター１３の各部等を制御する機能、および各種データを処理する機能を有する装置である。処理回路１３ｂは、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサーを有する。なお、処理回路１３ｂは、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーで構成されてもよい。また、処理回路１３ｂの機能の一部または全部を、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡ等のハードウェアで実現してもよい。
【0093】
処理回路１３ｂは、記憶回路１３ａからプログラムを読み込んで実行することにより、各種機能を実現する。具体的には、処理回路１３ｂは、３次元カメラ７の動作を制御する機能と、コントローラー１１に経路データＤｒおよび位置調整データＤｐ等の情報を供給する機能と、制御モジュール１２に印刷データＩｍｇ等の情報を供給する機能と、を実現する。ここで、処理回路１３ｂは、３次元カメラ７の動作を制御することにより、３次元カメラ７から第１形状データＤａ１を取得する。また、処理回路１３ｂは、第１形状データＤａ１に基づいて第２形状データＤｂ１を生成したり、第２形状データＤｂ１に基づいて経路データＤｒおよび位置調整データＤｐを生成したりする。
【0094】
１－６．表面処理方法
図８は、実施形態に係る表面処理方法を示すフローチャートである。当該表面処理方法は、前述のシステム１００を用いて行われる。すなわち、当該表面処理方法は、立体的なワークＷを固定するための固定部ＦＸとマーカーＭＫとを有するワークトレイ２と、ワークトレイ２の少なくとも一部を支持するワーク移動機構４と、ワークＷの表面を処理する表面処理機構１０と、３次元的な形状データを取得可能な３次元カメラ７と、を用いる。
図８は、実施形態に係る表面処理方法を示すフローチャートである。当該表面処理方法は、前述のシステム１００を用いて行われる。すなわち、当該表面処理方法は、立体的なワークＷを固定するための固定部ＦＸとマーカーＭＫとを有するワークトレイ２と、ワークトレイ２の少なくとも一部を支持するワーク移動機構４と、ワークＷの表面を処理する表面処理機構１０と、３次元的な形状データを取得可能な３次元カメラ７と、を用いる。
【0095】
図８に示すように、当該処理方法は、第１ステップＳＴ１と第２ステップＳＴ２と第５ステップＳＴ５と第６ステップＳＴ６と第７ステップＳＴ７と第３ステップＳＴ３と第４ステップＳＴ４とをこの順で含む。以下、これらのステップを時系列順に簡単に説明する。なお、これらのステップの詳細については、図９から図１５に基づいて説明する。
【0096】
第１ステップＳＴ１は、固定部ＦＸによってワークトレイ２およびワークＷの互いの位置関係が固定された状態で、ワークＷおよびマーカーＭＫを３次元カメラ７によって撮像する。この撮像は、処理回路１３ｂによる制御のもとで行われる。これにより、処理回路１３ｂが第１形状データＤａ１を取得する。取得された第１形状データＤａ１は、記憶回路１３ａに記憶される。
【0097】
第２ステップＳＴ２は、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、第１形状データＤａ１を第２形状データＤｂ１に変換する。この変換は、処理回路１３ｂにより行われる。これにより、処理回路１３ｂが第２形状データＤｂ１を生成する。生成された第２形状データＤｂ１は、記憶回路１３ａに記憶される。
【0098】
第５ステップＳＴ５は、第２ステップＳＴ２と第３ステップＳＴ３との間で、第２形状データＤｂ１に基づいて、処理領域データＤｂ２を生成する。この生成は、処理回路１３ｂにより行われる。生成された処理領域データＤｂ２は、記憶回路１３ａに記憶される。
【0099】
第６ステップＳＴ６は、第３ステップＳＴ３と第５ステップＳＴ５との間で、第２形状データＤｂ１と処理領域データＤｂ２との両方に基づいて経路データＤｒを生成する。この生成は、処理回路１３ｂにより行われる。生成された経路データＤｒは、記憶回路１３ａに記憶される。
【0100】
第７ステップＳＴ７は、第３ステップＳＴ３と第６ステップＳＴ６との間で、経路データＤｒおよび処理領域データＤｂ２のうちの一方または両方と基準位置データＤｐ０とに基づいて位置調整データＤｐを生成する。この生成は、処理回路１３ｂにより行われる。生成された位置調整データＤｐは、記憶回路１３ａに記憶される。
【0101】
第３ステップＳＴ３は、ワーク移動機構４がワークトレイ２の一部である第１トレイ部２１を支持した状態で、第２形状データＤｂ１に基づいて生成された位置調整データＤｐに基づいて、ワーク移動機構４を動作させることにより、ワークＷの位置を調整する。これにより、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢に応じて適切な位置および姿勢でワークＷが配置される。
【0102】
第４ステップＳＴ４は、第２形状データＤｂ１に基づいて生成された経路データＤｒ基づいて、表面処理機構１０を動作させることにより、ワークＷに対する表面処理を実行する。
【0103】
以上の表面処理方法により、ワークＷのＣＡＤデータが存在しなくても、ワークＷの所望位置に高精度に印刷を行うことができる。以下、当該表面処理方法の各ステップを順次詳細に説明する。
【0104】
１－６ａ．第１ステップ
図９は、第１ステップＳＴ１における第１形状データＤａ１の取得を説明するための図である。第１ステップＳＴ１では、図９に示すように、固定部ＦＸによってワークトレイ２およびワークＷの互いの位置関係が固定された状態で、ワークＷおよびマーカーＭＫが３次元カメラ７によって撮像される。この撮像により得られる第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの形状は、第１座標系ＣＳ１で示される。
図９は、第１ステップＳＴ１における第１形状データＤａ１の取得を説明するための図である。第１ステップＳＴ１では、図９に示すように、固定部ＦＸによってワークトレイ２およびワークＷの互いの位置関係が固定された状態で、ワークＷおよびマーカーＭＫが３次元カメラ７によって撮像される。この撮像により得られる第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの形状は、第１座標系ＣＳ１で示される。
【0105】
第１座標系ＣＳ１は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を座標軸とする３軸の座標系であり、３次元カメラ７に設定される。つまり、第１座標系ＣＳ１は、３次元カメラ７の設置位置および設置姿勢に応じて変化する。ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、互いに交差する。また、以下では、ｘ軸に沿う一方向がｘ１方向であり、ｘ１方向と反対の方向がｘ２方向である。同様に、ｙ軸に沿って互いに反対の方向がｙ１方向およびｙ２方向である。また、ｚ軸に沿って互いに反対の方向がｚ１方向およびｚ２方向である。
【0106】
図９に示す例では、３次元カメラ７の撮像方向がｚ２方向である。ここで、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
【0107】
ここで、第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの互いの位置および姿勢の関係は、３次元カメラ７による撮像時のワークＷおよびマーカーＭＫの互いの位置および姿勢と同じである。これに対し、マーカーＭＫと第１座標系ＣＳ１の座標軸との位置および姿勢の関係は、任意であり、３次元カメラ７による撮像時のワークトレイ２の設置位置および設置姿勢に応じて変化する。なお、撮像の実行中において、３次元カメラ７に対する、ワークＷおよびワークトレイ２の位置および姿勢を変化させてもよい。これにより、３次元カメラ７はワークＷの広い範囲を撮像することができる。また、撮像の実行中における位置および姿勢の変化は、例えば、３次元カメラ７またはコンピューター１３の処理回路１３ｂが第１マーカーＭＫ１を連続的に認識することで把握される。
【0108】
以上のように、第１ステップＳＴ１は、固定部ＦＸによってワークトレイ２およびワークＷの互いの位置関係が固定された状態で、ワークＷおよびマーカーＭＫを３次元カメラ７によって撮像することにより、３次元カメラ７によって規定される第１座標系ＣＳ１におけるワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第１形状データＤａ１を取得する。このように、第１ステップＳＴ１において、ワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第１形状データＤａ１が取得されるので、ワークＷのＣＡＤデータが不要である。ここで、第１ステップＳＴ１において、マーカーＭＫとワークＷとの位置関係が固定された状態で３次元カメラ７の撮像が行われるので、第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの互いの位置関係も固定される。
【0109】
１－６ｂ．第２ステップ
図１０は、第２ステップＳＴ２における第２形状データＤｂ１の生成を説明するための図である。第２ステップＳＴ２では、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、第１形状データＤａ１が第１座標系ＣＳ１から第２座標系ＣＳ２に座標変換されることにより、第２形状データＤｂ１が生成される。
図１０は、第２ステップＳＴ２における第２形状データＤｂ１の生成を説明するための図である。第２ステップＳＴ２では、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、第１形状データＤａ１が第１座標系ＣＳ１から第２座標系ＣＳ２に座標変換されることにより、第２形状データＤｂ１が生成される。
【0110】
当該座標変換は、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの位置および姿勢と第２座標系ＣＳ２における既知のマーカーＭＫの位置および姿勢との対応関係に基づいて行われる。
【0111】
図１０に示す例では、第２形状データＤｂ１の示す複数の第２マーカーＭＫ２の先細りとなった先端部が第２座標系ＣＳ２のγ軸に直交する同一のαβ平面上に位置し、かつ、図１０に示される２つの第２マーカーＭＫ２の先端部が第２座標系ＣＳ２のα軸と平行になり、かつ、図１０に示されない２つの第２マーカーＭＫ２の先端部が第２座標系ＣＳ２のβ軸と平行になるように、当該座標変換が行われる。また、第２座標系ＣＳ２の原点は、いずれか１つの第２マーカーＭＫ２の先端部に一致させてもよい。
【0112】
当該座標変換に際しては、まず、当該座標変換のための変換パラメーターＣＰが第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて生成される。そして、変換パラメーターＣＰを用いて当該座標変換が行われる。変換パラメーターＣＰは、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状が第２座標系ＣＳ２における既知の形状となるように、すなわち、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの位置および姿勢が第２座標系ＣＳ２における既知の位置および姿勢となるように、第１座標系ＣＳ１と第２座標系ＣＳ２との対応付けを行うことにより求められる。
【0113】
以上のように、第２ステップＳＴ２は、第１形状データＤａ１の示すマーカーＭＫの形状に基づいて、第１形状データＤａ１を、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２におけるワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第２形状データＤｂ１に変換する。ここで、前述のように第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの互いの位置関係が固定されていることから、第２ステップＳＴ２において、第１形状データＤａ１が、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２を用いてワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第２形状データＤｂ１に変換されることにより、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢を加味したワークＷの形状を示すデータとして第２形状データＤｂ１を取得することができる。
【0114】
１－６ｃ．第５ステップ
図１１は、第５ステップＳＴ５における処理領域データＤｂ２の生成を説明するための図である。第５ステップＳＴ５では、図１１に示すように、第２形状データＤｂ１の示すワークＷ上の表面処理を実行すべき領域ＲＰが設定される。この設定により、処理領域データＤｂ２が生成される。この設定は、例えば、処理回路１３ｂよる制御のもとで表示装置１３ｄに表示されるＧＵＩ（graphical user interface）用の画像を用いて領域ＲＰの範囲をユーザーが指定することにより行われ、第２座標系ＣＳ２の座標値で設定される。
図１１は、第５ステップＳＴ５における処理領域データＤｂ２の生成を説明するための図である。第５ステップＳＴ５では、図１１に示すように、第２形状データＤｂ１の示すワークＷ上の表面処理を実行すべき領域ＲＰが設定される。この設定により、処理領域データＤｂ２が生成される。この設定は、例えば、処理回路１３ｂよる制御のもとで表示装置１３ｄに表示されるＧＵＩ（graphical user interface）用の画像を用いて領域ＲＰの範囲をユーザーが指定することにより行われ、第２座標系ＣＳ２の座標値で設定される。
【0115】
以上のように、第５ステップＳＴ５は、第２形状データＤｂ１に基づいて、ワークＷ上の表面処理を実行すべき領域ＲＰに関するデータである処理領域データＤｂ２を生成する。処理領域データＤｂ２は、後述のように、第３ステップにおけるワーク移動機構４の動作制御と第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作制御とのそれぞれに用いられる。すなわち、第３ステップＳＴ３におけるワーク移動機構４の動作と、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作と、のそれぞれは、処理領域データＤｂ２に基づいて実行される。このため、第５ステップＳＴ５において、ＵＩ（User Interface）等を用いてユーザーにより、ワークＷ上の表面処理を実行すべき領域を指定することができる。
【0116】
１－６ｄ．第６ステップ
図１２および図１３は、第６ステップＳＴ６における経路データＤｒの生成を説明するための図である。第６ステップＳＴ６では、図１２に示すように、印刷動作の実行時にヘッド５ａの移動すべき経路ＲＵが設定される。この設定により、経路データＤｒが生成される。
図１２および図１３は、第６ステップＳＴ６における経路データＤｒの生成を説明するための図である。第６ステップＳＴ６では、図１２に示すように、印刷動作の実行時にヘッド５ａの移動すべき経路ＲＵが設定される。この設定により、経路データＤｒが生成される。
【0117】
経路ＲＵの設定は、例えば、図１３に示すように、領域ＲＰの中心線ＬＣ上に複数の教示点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂを設定した後、これらの点のそれぞれに対する所定の位置および姿勢を決定することにより行われる。
【0118】
ここで、中心線ＬＣは、印刷動作時のヘッド５ａの移動方向に沿う。教示点Ｐａは、ユーザーによる指定または予め設定された条件に基づいて、中心線ＬＣ上に所定間隔で設定される点である。補間点Ｐｂは、必要に応じて、ユーザーによる指定または予め設定された条件に基づいて、教示点Ｐａの数の不足を補うように、隣り合う２つの教示点Ｐａの間に設定される点である。なお、補間点Ｐｂは、省略されてもよい。
【0119】
また、当該所定の位置および姿勢の決定では、各教示点Ｐａおよび各補間点Ｐｂのそれぞれについて、第２形状データＤｂ１の示すワークＷの表面の法線方向Ｖａ、Ｖｂに対してヘッド５ａの吐出方向が平行となるようにヘッド５ａの姿勢が第２座標系ＣＳ２の座標値で決定されるとともに、領域ＲＰとヘッド５ａとの間の距離が所定距離に保たれるようにヘッド５ａの位置が第２座標系ＣＳ２の座標値で決定される。
【0120】
以上のように、第６ステップＳＴ６は、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作を規定する経路データＤｒを第２形状データＤｂ１と処理領域データＤｂ２との両方に基づいて生成する。経路データＤｒは、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作制御に用いられる。すなわち、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作は、経路データＤｒに基づいて実行される。このため、第４ステップＳＴ４において、第２形状データＤｂ１および処理領域データＤｂ２の両方に基づいて表面処理機構１０を動作させることができる。
【0121】
１－６ｅ．第７ステップ
図１４は、第７ステップＳＴ７における位置調整データＤｐの生成を説明するための図である。第７ステップＳＴ７では、図１４に示すように、経路データＤｒの示す経路ＲＵの第２座標系ＣＳ２における所定位置ＰＳが、基準位置データＤｐ０の示す第３座標系ＣＳ３における基準位置Ｐ０に位置するように設定される。この設定により、第３座標系ＣＳ３における位置調整データＤｐが生成される。
図１４は、第７ステップＳＴ７における位置調整データＤｐの生成を説明するための図である。第７ステップＳＴ７では、図１４に示すように、経路データＤｒの示す経路ＲＵの第２座標系ＣＳ２における所定位置ＰＳが、基準位置データＤｐ０の示す第３座標系ＣＳ３における基準位置Ｐ０に位置するように設定される。この設定により、第３座標系ＣＳ３における位置調整データＤｐが生成される。
【0122】
図１４に示す例では、印刷動作時におけるヘッド５ａの移動方向が主にＸ１方向であり、基準位置Ｐ０は、ヘッド移動機構３によるヘッド５ａの移動可能範囲のうち所望の印刷品位を実現し得る範囲のＸ２方向での端に近い位置である。また、所定位置ＰＳは、経路ＲＵの始点、すなわち、印刷動作時にヘッド５ａによるインクの吐出開始位置である。なお、基準位置Ｐ０および所定位置ＰＳは、図１４に示す例に限定されない。例えば、所定位置ＰＳは、経路ＲＵの途中位置であってもよい。また、基準位置Ｐ０は、所定位置ＰＳに応じて決められる。
【0123】
１－６ｆ．第３ステップおよび第４ステップ
図１５は、第３ステップＳＴ３におけるワークＷの位置の調整と第４ステップＳＴ４における表面処理とを説明するための図である。第３ステップＳＴ３では、図１５に示すように、ワーク移動機構４が、ワークトレイ２の一部である第１トレイ部２１を支持した状態で、所定位置ＰＳが基準位置データＤｐ０の示す基準位置Ｐ０となるように、ワークＷの位置を調整する。この調整は、コントローラー１１による位置調整データＤｐに基づく制御のもとで行われる。
図１５は、第３ステップＳＴ３におけるワークＷの位置の調整と第４ステップＳＴ４における表面処理とを説明するための図である。第３ステップＳＴ３では、図１５に示すように、ワーク移動機構４が、ワークトレイ２の一部である第１トレイ部２１を支持した状態で、所定位置ＰＳが基準位置データＤｐ０の示す基準位置Ｐ０となるように、ワークＷの位置を調整する。この調整は、コントローラー１１による位置調整データＤｐに基づく制御のもとで行われる。
【0124】
このように、第３ステップＳＴ３におけるワーク移動機構４の動作は、位置調整データＤｐに基づいて実行される。ここで、位置調整データＤｐは、前述のように、第３ステップＳＴ３におけるワーク移動機構４の動作を規定しており、前述の第７ステップＳＴ７において、経路データＤｒおよび処理領域データＤｂ２のうちの一方または両方と基準位置データＤｐ０とに基づいて生成される。基準位置データＤｐ０は、前述のように、表面処理機構１０の動作において基準となる位置に関するデータである。したがって、第３ステップＳＴ３において、位置調整データＤｐを用いることにより、経路データＤｒおよび処理領域データＤｂ２のうちの一方または両方と基準位置データＤｐ０とに基づいてワーク移動機構を動作させることができる。
【0125】
以上のように、第３ステップＳＴ３は、ワーク移動機構４がワークトレイ２の少なくとも一部を支持した状態で、第２形状データＤｂ１に基づいて、ワーク移動機構４を動作させることにより、ワークＷの位置を調整する。ここで、前述のように、第２形状データＤｂ１がワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢を加味したワークＷの形状を示すことから、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢によらず、ワークＷの表面の所望位置に高精度に表面処理が行われるように、第３ステップＳＴ３においてワークＷの位置が高精度に調整される。換言すれば、ワークＷの位置を調整する第３ステップＳＴ３が実行されることにより、固定部ＦＸとワークＷとの位置および姿勢を正確に定める必要がなくなり、誤差が許容される。これにより、固定部ＦＸの構成を簡素化できるだけでなく、固定部ＦＸにワークＷを固定する作業において位置および姿勢の調整に要する時間が短くなり、生産性が向上する。
【0126】
第３ステップＳＴ３の後、前述のように第１トレイ部２１を支持した状態を維持したまま、第４ステップＳＴ４では、表面処理機構１０がヘッド５ａを経路ＲＵに沿って移動させながらヘッド５ａからインクを吐出することにより、印刷が行われる。ここで、表面処理機構１０によるヘッド５ａの移動は、コントローラー１１による経路データＤｒ基づく制御のもとで行われる。
【0127】
ここで、前述のように、領域ＲＰとヘッド５ａとの間の距離が所定距離に保たれるように経路ＲＵが設定されるので、第４ステップＳＴ４において、ヘッド５ａは、経路データＤｒに基づくヘッド移動機構３の動作によって、ワークＷの表面に対して所定の離間距離を保って走査される。このため、ワークＷの表面に高精度にインクジェット方式で印刷を行うことができる。
【0128】
また、前述のように、第３ステップＳＴ３および第４ステップＳＴ４のそれぞれでは、第２トレイ部２２を用いずに第１トレイ部２１を用いる。このため、第３ステップＳＴ３および第４ステップＳＴ４において、ワーク移動機構４によりワークＷとともに移動すべき構造体の軽量化および小型化を図ることにより、ワーク移動機構４への負担を低減することができる。この結果、ワークＷの姿勢制御の精度が向上するので、表面処理の品位、すなわち本実施形態では印刷品位を向上させることができる。また、第３ステップＳＴ３および第４ステップＳＴ４において、ワークＷの周囲に余分な構成をなくすことができ、この結果、ワーク移動機構４および表面処理機構１０の動作自由度を増すことができる。
【0129】
以上のように、第４ステップＳＴ４は、第２形状データＤｂ１に基づいて、表面処理機構１０を動作させることにより、ワークＷに対する表面処理を実行する。ここで、前述のように、第２形状データＤｂ１がワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢を加味したワークＷの形状を示すことから、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢によらず、ワークＷの表面の所望位置に高精度に表面処理が行われるように、第４ステップＳＴ４においてワークＷに対する表面処理が実行される。
【0130】
以上の表面処理方法では、第１ステップＳＴ１において、ワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第１形状データＤａ１が取得されるので、ワークＷのＣＡＤデータが不要である。ここで、第１ステップＳＴ１において、マーカーＭＫとワークＷとの位置関係が固定された状態で３次元カメラの撮像が行われるので、第１形状データＤａ１の示すワークＷおよびマーカーＭＫの互いの位置関係も固定される。そのうえで、第２ステップＳＴ２において、第１形状データＤａ１が、ワークトレイ２に対応付けられた第２座標系ＣＳ２を用いてワークＷおよびマーカーＭＫの形状を示す第２形状データＤｂ１に変換されるので、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢を加味したワークＷの形状を示すデータとして第２形状データＤｂ１を取得することができる。したがって、ワークトレイ２に対するワークＷの位置および姿勢によらず、ワークＷの表面の所望位置に高精度に表面処理が行われるように、第３ステップＳＴ３においてワークＷの位置が高精度に調整されるとともに、第４ステップＳＴ４においてワークＷに対する表面処理が実行される。また、第４ステップＳＴ４におけるワークＷに対する表面処理は、実際のワークＷを３次元カメラによって撮像して得られる第１形状データＤａ１に基づくため、あらかじめ用意されたワークＷのＣＡＤデータが存在しない場合であっても表面処理を実行できる。さらに、経路データＤｒは、実際のワークＷを３次元カメラによって撮像して得られる第１形状データＤａ１に基づくため、ワークＷの製造誤差等を加味した表面処理が可能となり、ワーク上の所望位置に正確に印刷することができる。
【0131】
また、前述のように、第３ステップＳＴ３におけるワーク移動機構４の動作と、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作と、のそれぞれは、第２ステップＳＴ２と第３ステップＳＴ３との間の第５ステップＳＴ５で生成される処理領域データＤｂ２に基づいて実行される。このため、第５ステップＳＴ５において、ＵＩ等を用いてユーザーにより、ワークＷ上の表面処理を実行すべき領域を指定することができる。
【0132】
さらに、前述のように、第４ステップＳＴ４における表面処理機構１０の動作は、第５ステップＳＴ５と第３ステップＳＴ３との間の第６ステップＳＴ６で生成される経路データＤｒに基づいて実行される。このため、第４ステップＳＴ４において、第２形状データＤｂ１および処理領域データＤｂ２の両方に基づいて表面処理機構１０を動作させることができる。
【0133】
また、前述のように、第３ステップＳＴ３におけるワーク移動機構４の動作は、第６ステップＳＴ６と第３ステップＳＴ３との間の第７ステップＳＴ７で生成される位置調整データＤｐに基づいて実行される。このため、第３ステップＳＴ３において、経路データＤｒおよび処理領域データＤｂ２のうちの一方または両方と基準位置データＤｐ０とに基づいてワーク移動機構４を動作させることができる。
【0134】
さらに、前述のように、第３ステップＳＴ３および第４ステップＳＴ４において、第２トレイ部２２を用いずに第１トレイ部２１を用いることにより、ワーク移動機構４によりワークＷとともに移動すべき構造体の軽量化および小型化を図ることができる。この結果、ワーク移動機構４への負担を低減することにより、ワークＷの姿勢制御の精度が向上するので、印刷品位を向上させることができる。また、第３ステップＳＴ３および第４ステップＳＴ４において、ワークＷの周囲に余分な構成をなくすことにより、ワーク移動機構４および表面処理機構１０の動作自由度を増すこともできる。
【0135】
また、前述のように、第４ステップＳＴ４において、ヘッド５ａは、経路データＤｒに基づくヘッド移動機構３の動作によって、ワークＷの表面に対して所定の離間距離を保って走査されることにより、ワークＷの表面に高精度にインクジェット方式で印刷を行うことができる。
【0136】
２．変形例
以上の例示における各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択される２以上の態様は、互いに矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
以上の例示における各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択される２以上の態様は、互いに矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【0137】
２－１．変形例１
前述の実施形態では、コンピューター１３を用いて経路データＤｒおよび位置調整データＤｐが生成されるが、これに限定されず、例えば、経路データＤｒおよび位置調整データＤｐを生成する機能の一部または全部がコントローラー１１に実装されてもよい。
前述の実施形態では、コンピューター１３を用いて経路データＤｒおよび位置調整データＤｐが生成されるが、これに限定されず、例えば、経路データＤｒおよび位置調整データＤｐを生成する機能の一部または全部がコントローラー１１に実装されてもよい。
【0138】
２－２．変形例２
前述の形態では、ワークトレイ２が第１トレイ部２１と第２トレイ部２２との分離可能な態様が例示されるが、この態様に限定されない。例えば、ワークトレイ２が一部材で構成されてもよい。この場合、ワークトレイ２のマーカーＭＫを含む全部がワーク移動機構４の治具４０に取り付けられる。
前述の形態では、ワークトレイ２が第１トレイ部２１と第２トレイ部２２との分離可能な態様が例示されるが、この態様に限定されない。例えば、ワークトレイ２が一部材で構成されてもよい。この場合、ワークトレイ２のマーカーＭＫを含む全部がワーク移動機構４の治具４０に取り付けられる。
【0139】
２－３．変形例３
前述の形態では、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４として６軸の垂直多軸ロボットを用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。これらの移動機構は、ワークに対して液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を３次元的に変化させることが可能であればよい。したがって、これらの移動機構は、例えば、６軸以外の垂直多軸ロボットでもよいし、水平多軸ロボットでもよい。また、ロボットアームは、回動機構で構成される関節に加えて、伸縮機構等を有してもよい。ただし、印刷動作での印刷品質と非印刷動作での移動機構の動作の自由度とのバランスの観点から、移動機構は、６軸以上の多軸ロボットであることが好ましい。また、双腕ロボットを用いてもよく、この場合、一方の腕をヘッド移動機構３とし、他方の腕をワーク移動機構４として用いることができる。
前述の形態では、ヘッド移動機構３およびワーク移動機構４として６軸の垂直多軸ロボットを用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。これらの移動機構は、ワークに対して液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を３次元的に変化させることが可能であればよい。したがって、これらの移動機構は、例えば、６軸以外の垂直多軸ロボットでもよいし、水平多軸ロボットでもよい。また、ロボットアームは、回動機構で構成される関節に加えて、伸縮機構等を有してもよい。ただし、印刷動作での印刷品質と非印刷動作での移動機構の動作の自由度とのバランスの観点から、移動機構は、６軸以上の多軸ロボットであることが好ましい。また、双腕ロボットを用いてもよく、この場合、一方の腕をヘッド移動機構３とし、他方の腕をワーク移動機構４として用いることができる。
【0140】
２－４．変形例４
前述の形態では、ヘッド移動機構３に対するヘッド５ａの固定方法としてネジ止め等を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。例えば、ヘッド移動機構３のエンドエフェクターとして装着されるハンド等の把持機構によりヘッド５ａを把持することにより、ヘッド移動機構３に対してヘッド５ａを固定してもよい。
前述の形態では、ヘッド移動機構３に対するヘッド５ａの固定方法としてネジ止め等を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。例えば、ヘッド移動機構３のエンドエフェクターとして装着されるハンド等の把持機構によりヘッド５ａを把持することにより、ヘッド移動機構３に対してヘッド５ａを固定してもよい。
【0141】
２－５．変形例５
前述の形態では、１種類のインクを用いて印刷を行う構成が例示されるが、当該構成に限定されず、２種以上のインクを用いて印刷を行う構成にも本開示を適用することができる。
前述の形態では、１種類のインクを用いて印刷を行う構成が例示されるが、当該構成に限定されず、２種以上のインクを用いて印刷を行う構成にも本開示を適用することができる。
【0142】
２－６．変形例６
前述の形態では、表面処理の一例として印刷が例示されるが、本開示の表面処理方法での表面処理は、ワークとの相対位置を変化させながら行う各種表面処理に適用可能であり、印刷に限定されず、研磨または塗装、接着剤やグリスの塗布などでもよい。例えば、表面処理を研磨とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、回転するバフやブラシが設けられた研磨用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。表面処理を塗装とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、塗料を噴射するスプレーガンが設けられた塗装用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。表面処理を塗布とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、接着剤やグリスを吐出するディスペンサーが設けられた塗装用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。また、ヘッド５ａから液体を吐出する表面処理は、他にも、導電材料の溶液を吐出することによる配線基板の配線または電極の形成等であってもよい。また、表面処理は、ワークへの接着剤等の液体の塗布でもよい。
前述の形態では、表面処理の一例として印刷が例示されるが、本開示の表面処理方法での表面処理は、ワークとの相対位置を変化させながら行う各種表面処理に適用可能であり、印刷に限定されず、研磨または塗装、接着剤やグリスの塗布などでもよい。例えば、表面処理を研磨とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、回転するバフやブラシが設けられた研磨用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。表面処理を塗装とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、塗料を噴射するスプレーガンが設けられた塗装用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。表面処理を塗布とする場合は、ヘッドユニット５に代えて、接着剤やグリスを吐出するディスペンサーが設けられた塗装用のユニットをエンドエフェクターとしてヘッド移動機構３に取り付ければよい。また、ヘッド５ａから液体を吐出する表面処理は、他にも、導電材料の溶液を吐出することによる配線基板の配線または電極の形成等であってもよい。また、表面処理は、ワークへの接着剤等の液体の塗布でもよい。
【0143】
３．本開示のまとめ
以下、本開示のまとめを付記する。
以下、本開示のまとめを付記する。
【0144】
（付記１）本開示の好適例である第１態様の表面処理方法は、立体的なワークを固定するための固定部とマーカーとを有するワークトレイと、前記ワークトレイの少なくとも一部を支持するワーク移動機構と、前記ワークの表面を処理する表面処理機構と、３次元的な形状データを取得可能な３次元カメラと、を用いた表面処理方法であって、前記固定部によって前記ワークトレイおよび前記ワークの互いの位置関係が固定された状態で、前記ワークおよび前記マーカーを前記３次元カメラによって撮像することにより、前記３次元カメラによって規定される第1座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第１形状データを取得する第１ステップと、前記第１形状データの示す前記マーカーの形状に基づいて、前記第１形状データを、前記ワークトレイに対応付けられた第２座標系における前記ワークおよび前記マーカーの形状を示す第２形状データに変換する第２ステップと、前記ワーク移動機構が前記ワークトレイの少なくとも一部を支持した状態で、前記第２形状データに基づいて、前記ワーク移動機構を動作させることにより、前記ワークの位置を調整する第３ステップと、前記第２形状データに基づいて、前記表面処理機構を動作させることにより、前記ワークに対する表面処理を実行する第４ステップと、をこの順に含む。
【0145】
以上の第１態様では、第１ステップにおいて、ワークおよびマーカーの形状を示す第１形状データが取得されるので、ワークのＣＡＤデータが不要である。ここで、第１ステップにおいて、マーカーとワークとの位置関係が固定された状態で３次元カメラの撮像が行われるので、第１形状データの示すワークおよびマーカーの互いの位置関係も固定される。そのうえで、第２ステップにおいて、第１形状データが、ワークトレイに対応付けられた第２座標系を用いてワークおよびマーカーの形状を示す第２形状データに変換されるので、ワークトレイに対するワークの位置および姿勢を加味したワークの形状を示すデータとして第２形状データを取得することができる。したがって、ワークトレイに対するワークの位置および姿勢によらず、ワークの表面の所望位置に高精度に表面処理が行われるように、第３ステップにおいてワークの位置が高精度に調整されるとともに、第４ステップにおいてワークに対する表面処理が実行される。
【0146】
（付記２）第１態様の好適例である第２態様において、前記第２形状データに基づいて、前記ワーク上の表面処理を実行すべき領域に関するデータである処理領域データを生成する第５ステップを前記第２ステップと前記第３ステップとの間に含み、前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作と、前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作と、のそれぞれは、前記処理領域データに基づいて実行される。以上の第２態様では、第５ステップにおいて、ＵＩ（User Interface）等を用いてユーザーにより、ワーク上の表面処理を実行すべき領域を指定することができる。
【0147】
（付記３）第２態様の好適例である第３態様において、前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作を規定する経路データを前記第２形状データと前記処理領域データとの両方に基づいて生成する第６ステップを前記第５ステップと前記第３ステップとの間に含み、前記第４ステップにおける前記表面処理機構の動作は、前記経路データに基づいて実行される。以上の第３態様では、第４ステップにおいて、第２形状データおよび処理領域データの両方に基づいて表面処理機構を動作させることができる。
【0148】
（付記４）第３態様の好適例である第４態様において、前記経路データおよび前記処理領域データのうちの一方または両方と、前記表面処理機構の動作において基準となる位置に関するデータである基準位置データと、に基づいて、前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作を規定する位置調整データを生成する第７ステップを前記第６ステップと前記第３ステップとの間に含み、前記第３ステップにおける前記ワーク移動機構の動作は、前記位置調整データに基づいて実行される。以上の第４態様では、第３ステップにおいて、経路データおよび処理領域データのうちの一方または両方と基準位置データとに基づいてワーク移動機構を動作させることができる。
【0149】
（付記５）第１態様から第４態様のいずれかの好適例である第５態様において、前記ワークトレイは、前記固定部が設けられた第１トレイ部と、前記マーカーが設けられた第２トレイ部と、を含み、前記第１トレイ部と前記第２トレイ部とは、互いに着脱可能に固定され、前記第３ステップおよび前記第４ステップのそれぞれでは、前記第２トレイ部を用いずに前記第１トレイ部を用いる。以上の第５態様では、第３ステップおよび第４ステップにおいて、ワーク移動機構によりワークとともに移動すべき構造体の軽量化および小型化を図ることにより、ワーク移動機構への負担を低減することができる。この結果、ワークの姿勢制御の精度が向上するので、表面処理の品位を向上させることができる。また、第３ステップおよび第４ステップにおいて、ワークの周囲に余分な構成をなくすことができ、この結果、ワーク移動機構および表面処理機構の動作自由度を増すことができる。
【0150】
（付記６）第３態様の好適例である第６態様において、前記表面処理機構は、複数のノズルから液体を噴射するヘッドと、前記ヘッドを移動するヘッド移動機構と、を備え、前記第４ステップにおいて、前記ヘッドは、前記経路データに基づく前記ヘッド移動機構の動作によって、前記ワークの表面に対して所定の離間距離を保って走査される。以上の第６態様では、ワークの表面に高精度にインクジェット方式で印刷を行うことができる。
【符号の説明】
【0151】
１…印刷装置、２…ワークトレイ、３…ヘッド移動機構、３ａ…アーム駆動機構、４…ワーク移動機構、４ａ…アーム駆動機構、５…ヘッドユニット、５ａ…ヘッド、５ｂ…圧力調整弁、５ｃ…硬化用光源、５ｄ…スイッチ回路、５ｅ…支持体、６ｄ…供給管、７…３次元カメラ、７ａ…支持体、１０…表面処理機構、１１…コントローラー、１１ａ…記憶回路、１１ｂ…処理回路、１２…制御モジュール、１２ａ…タイミング信号生成回路、１２ｂ…電源回路、１２ｃ…制御回路、１２ｄ…駆動信号生成回路、１３…コンピューター、１３ａ…記憶回路、１３ｂ…処理回路、１３ｃ…入力装置、１３ｄ…表示装置、１３ｅ…通信装置、２１…第１トレイ部、２１ａ…位置決め部、２２…第２トレイ部、２２ａ…位置決め部、３１…板部、４０…治具、４１…板部、４２…突起、１００…システム、３１０…基部、３２０…アーム、３２１…アーム、３２２…アーム、３２３…アーム、３２４…アーム、３２５…アーム、３２６…アーム、４２６…アーム、ＣＬＫ…クロック信号、ＣＮＧ…チェンジ信号、ＣＰ…変換パラメーター、ＣＳ１…第１座標系、ＣＳ２…第２座標系、ＣＳ３…第３座標系、Ｃｏｍ…駆動信号、Ｄ１…出力、Ｄ２…出力、Ｄ３…信号、Ｄａ…第１座標系データ、Ｄａ１…第１形状データ、Ｄｂ…第２座標系データ、Ｄｂ１…第２形状データ、Ｄｂ２…処理領域データ、Ｄｃ…第３座標系データ、Ｄｐ…位置調整データ、Ｄｐ０…基準位置データ、Ｄｒ…経路データ、Ｆ…ノズル面、ＦＸ…固定部、Ｉｍｇ…印刷データ、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、ＬＡＴ…ラッチ信号、ＬＣ…中心線、Ｌａ…第１ノズル列、Ｌｂ…第２ノズル列、ＭＫ…マーカー、ＭＫ１…第１マーカー、ＭＫ２…第２マーカー、Ｎ…ノズル、Ｏ６…回動軸、Ｏ６Ｗ…回動軸、Ｐ０…基準位置、ＰＤ…駆動パルス、ＰＳ…所定位置、ＰＴＳ…タイミング信号、Ｐａ…教示点、Ｐｂ…補間点、ＲＰ…領域、ＲＵ…経路、ＳＩ…制御信号、ＳＴ１…第１ステップ、ＳＴ２…第２ステップ、ＳＴ３…第３ステップ、ＳＴ４…第４ステップ、ＳＴ５…第５ステップ、ＳＴ６…第６ステップ、ＳＴ７…第７ステップ、Ｓｋ１…制御信号、Ｓｋ２…制御信号、ＴＣＰ…ツールセンターポイント、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、Ｗ…ワーク、ｄＣｏｍ…波形指定信号。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】