特許 7421567 カメラ製造用治具、並びに、カメラユニットの製造方法及び設置方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】カメラ製造用治具、並びに、カメラユニットの製造方法及び設置方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 17/02 20210101AFI20240117BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20240117BHJP

   H04N 5/222 20060101ALI20240117BHJP

   H04N 23/90 20230101ALI20240117BHJP

   B25J 19/04 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

G03B17/02

G02B7/02 Z

H04N5/222 100

H04N23/90

B25J19/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021553202

(86)(22)【出願日】2019-10-23

(86)【国際出願番号】 JP2019041490

(87)【国際公開番号】W WO2021079428

(87)【国際公開日】2021-04-29

【審査請求日】2022-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 実幸

(72)【発明者】

【氏名】菊川 祐一郎

【審査官】越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２１８５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８９７４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １７／０２

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

Ｈ０４Ｎ ２３／９０

Ｂ２５Ｊ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークカメラと、外部装置に設置される際に基準となる外面を有し、前記ワークカメラが取り付けられるカメラ取付台と、前記カメラ取付台の前記外面に対する前記ワークカメラの光軸の傾きである光軸角度を調整可能な調整機構と、を有するカメラユニットの製造に用いられるカメラ製造用治具であって、
前記ワークカメラと前記カメラ取付台と前記調整機構とが仮組みされた前記カメラユニットが載置され、表面に前記カメラ取付台の前記外面が接する載置部と、
前記載置部に載置される前記カメラユニットの前記ワークカメラの光軸が向けられ、所定の間隔で格子状に配置された複数の基準マークを有するキャリブレーションプレートと、
前記載置部に載置された前記カメラユニットの前記ワークカメラと前記キャリブレーションプレートとが、前記ワークカメラとワークとの距離であるワーキングディスタンスに相当する距離だけ離間するように、かつ、前記載置部の前記表面に対して前記キャリブレーションプレートがなす角度が、前記カメラユニットが設置される前記外部装置の設置面に対して前記ワークカメラの光軸が延びるべき所望方向に対応した所定角度になるように、前記キャリブレーションプレートを支持するプレート支持部と、
を備え、
前記載置部に載置された前記カメラユニットの前記ワークカメラが前記キャリブレーションプレートを撮像した画像における前記複数の基準マークの並びに基づいて、前記調整機構によって前記光軸角度を調整し、前記ワークカメラの分解能を測定可能にする、カメラ製造用治具。

【請求項2】

前記所定角度は、前記所望方向が垂直な方向であるときは、前記キャリブレーションプレートが前記載置部の前記表面に対して平行になる角度である、請求項１に記載されたカメラ製造用治具。

【請求項3】

ワークカメラと、外部装置に設置される際に基準となる外面を有し、前記ワークカメラが取り付けられるカメラ取付台と、前記カメラ取付台の前記外面に対する前記ワークカメラの光軸の傾きである光軸角度を調整可能な調整機構と、を有するカメラユニットの製造に用いられるカメラ製造用治具であって、
前記ワークカメラと前記カメラ取付台と前記調整機構とが仮組みされた前記カメラユニットが載置され、表面に前記カメラ取付台の前記外面が接する載置部と、
前記載置部に載置される前記カメラユニットの前記ワークカメラの光軸が向けられ、所定の間隔で格子状に配置された複数の基準マークを有するキャリブレーションプレートと、
前記載置部に載置された前記カメラユニットの前記ワークカメラと前記キャリブレーションプレートとが、前記ワークカメラとワークとの距離であるワーキングディスタンスに相当する距離だけ離間するように、かつ、前記載置部の前記表面に対して前記キャリブレーションプレートがなす角度が、前記カメラユニットが設置される前記外部装置の設置面に対して前記ワークカメラの光軸が延びるべき所望方向に対応した所定角度になるように、前記キャリブレーションプレートを支持するプレート支持部と、
前記載置部から鉛直上方に延び、上端部から前記プレート支持部が水平方向に延びかつ前記プレート支持部における前記キャリブレーションプレートを支持する上面が前記載置部の前記表面に対して平行になるように前記プレート支持部が取り付けられる支柱部と、
を備え、
前記載置部に載置された前記カメラユニットの前記ワークカメラが前記キャリブレーションプレートを撮像した画像における前記複数の基準マークの並びに基づいて、前記調整機構によって前記光軸角度を調整し、前記ワークカメラの分解能を測定可能にする、カメラ製造用治具。

【請求項4】

ワークカメラと、外部装置に設置される際に基準となる外面を有し、前記ワークカメラが取り付けられるカメラ取付台と、前記ワークカメラに一体化されるカメラ側取付部と前記カメラ取付台に固定される基台に一体化される基台側取付部との間に介在する可動部材を有し、前記カメラ取付台の前記外面に対する前記ワークカメラの光軸の傾きである光軸角度を調整可能な調整機構と、を有するカメラユニットを製造する製造方法であって、
前記ワークカメラと前記カメラ取付台と前記調整機構とが仮組みされた前記カメラユニットを、前記カメラ取付台の前記外面がカメラ製造用治具の載置部の表面に接するように前記載置部に載置して、前記載置部の前記表面に対して前記カメラ製造用治具のプレート支持部に支持され、所定の間隔で格子状に配置された複数の基準マークを有するキャリブレーションプレートがなす角度が、前記カメラユニットが設置される前記外部装置の設置面に対して前記ワークカメラの光軸が延びるべき所望方向に対応した所定角度になるように、前記ワークカメラの光軸を前記キャリブレーションプレートへ向け、前記ワークカメラと前記キャリブレーションプレートとを前記ワークカメラとワークとの距離であるワーキングディスタンスに相当する距離だけ離間させる第一ステップと、
前記ワークカメラが前記キャリブレーションプレートを撮像した画像における前記複数の基準マークの並びに基づいて、前記キャリブレーションプレートに対する垂直な方向に対して前記ワークカメラの光軸がなす傾きを測定する第二ステップと、
前記第二ステップにおいて測定された前記傾きに基づいて前記調整機構を用いて、前記可動部材を前記外面に直交する平面上で前記基台側取付部に対して揺動させるとともに、前記カメラ側取付部を前記外面に直交する平面上かつ前記可動部材が前記基台側取付部に対して揺動する方向に対して直交する方向に揺動させることによって、前記光軸角度を調整して固定する第三ステップと、
を備える、カメラユニットの製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載されたカメラユニットの製造方法により製造された前記カメラユニットを、前記ワークカメラが撮像した画像に基づいて所定作業を行うロボットが取り付けられるロボット取付台に設置する設置方法であって、
前記所定角度は、前記ロボット取付台に対して前記ロボットが取り付けられる取付角度に応じた角度であり、
前記カメラユニットを、前記調整機構により調整されて固定された前記光軸角度が維持された状態でかつ前記カメラ取付台の前記外面が前記ロボット取付台に接するように前記ロボット取付台に取り付けて、前記ロボット取付台に対する前記ワークカメラの光軸の向きを前記所望方向に固定する第四ステップを備える、カメラユニットの設置方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、カメラ製造用治具、並びに、カメラユニットの製造方法及び設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カメラを搭載するロボットシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロボットシステムにおいて、カメラは、ロボットが取り付けられるロボット取付台に設置される。カメラは、ロボットのリンクに設けられたマークを撮像可能である。ロボットは、カメラが撮像したマークの移動軌跡に所望の軌跡からのズレが発生した場合に動作停止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１９９１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ロボットシステムに搭載されるカメラが撮像する対象の位置検出精度を確保するためには、カメラをその光軸がロボット取付台に対して所定方向（例えばロボット取付台の上面に対する垂直方向）に向くように設置することが必要である。しかし、カメラをその光軸角度を調整しながらカメラ取付台に取り付けてカメラユニットを製造した後、そのカメラユニットをロボット取付台へ設置する際にもカメラの光軸角度を調整することが必要であると、その設置作業に手間がかかる。一般的には、カメラユニットが製造される場所（すなわち、カメラ製造工場）と、そのカメラユニットが設置されるロボット取付台が設けられる場所（すなわち、ロボット使用工場）と、は全く別々であるので、それぞれの場所でカメラの光軸角度調整が行われるものとすると、カメラ設置作業時の効率が悪い。

【0005】

また、カメラをその光軸角度を調整することなくカメラ取付台に仮組みしてカメラユニットを製造した後、そのカメラユニットのロボット取付台への設置の際にカメラの光軸角度を調整するのみ態様が考えられる。しかし、この態様では、カメラ設置場所側のロボットに光軸調整用のキャリブレーションプレートを配置することが必要となるので、ロボット側の設備が大型化してしまう。

【0006】

本明細書は、カメラがカメラ取付台に取り付けられるカメラユニットの製造段階でカメラの光軸角度調整を完了させることで、そのカメラユニットの外部装置への設置作業の簡素化を図ることが可能なカメラ製造用治具、並びに、カメラユニットの製造方法及び設置方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書は、ワークカメラと、外部装置に設置される際に基準となる外面を有し、前記ワークカメラが取り付けられるカメラ取付台と、前記カメラ取付台の前記外面に対する前記ワークカメラの光軸角度を調整可能な調整機構と、を有するカメラユニットの製造に用いられるカメラ製造用治具であって、前記ワークカメラと前記カメラ取付台と前記調整機構とが仮組みされた前記カメラユニットが載置され、表面に前記カメラ取付台の前記外面が接する載置部と、前記載置部に載置される前記カメラユニットの前記ワークカメラの光軸が向けられるキャリブレーションプレートと、前記載置部の前記表面に対して前記キャリブレーションプレートがなす角度が、前記カメラユニットが設置される前記外部装置の設置面に対して前記ワークカメラの光軸が向くべき所望方向に対応した所定角度になるように、前記キャリブレーションプレートを支持するプレート支持部と、を備える、カメラ製造用治具を開示する。

【0008】

本開示によれば、カメラユニットは、そのカメラユニットが外部装置に設置される際に基準となる外面を有するカメラ取付台の外面がカメラ製造用治具の載置部の表面に接した状態で、その載置部に載置される。この際、カメラユニットのワークカメラの光軸は、載置部の表面に対してキャリブレーションプレートがなす角度が、カメラユニットが設置される外部装置の設置面に対してワークカメラの光軸が向くべき所望方向に対応した所定角度になるように、プレート支持部に支持されたキャリブレーションプレートに向けられる。かかるカメラ製造用治具によれば、カメラユニットが外部装置に設置される状況を再現した状態で、キャリブレーションプレートを用いてワークカメラの光軸角度調整を行うことができる。従って、カメラユニットの製造段階でワークカメラの光軸角度調整を完了させることができ、これにより、カメラユニットの外部装置への設置作業の簡素化を図ることができる。

【0009】

また、本明細書は、ワークカメラと、外部装置に設置される際に基準となる外面を有し、前記ワークカメラが取り付けられるカメラ取付台と、前記カメラ取付台の前記外面に対する前記ワークカメラの光軸角度を調整可能な調整機構と、を有するカメラユニットを製造する製造方法であって、前記ワークカメラと前記カメラ取付台と前記調整機構とが仮組みされた前記カメラユニットを、前記カメラ取付台の前記外面がカメラ製造用治具の載置部の表面に接するように前記載置部に載置して、前記ワークカメラの光軸を、前記載置部の前記表面に対してなす角度が、前記カメラユニットが設置される前記外部装置の設置面に対して前記ワークカメラの光軸が向くべき所望方向に対応した所定角度になるように、前記カメラ製造用治具のプレート支持部に支持されたキャリブレーションプレートへ向ける第一ステップと、前記ワークカメラが前記キャリブレーションプレートを撮像した画像に基づいて、前記キャリブレーションプレートに対する垂直な方向に対して前記ワークカメラの光軸がなす傾きを測定する第二ステップと、前記傾きに基づいて前記調整機構を用いて前記光軸角度を調整して固定する第三ステップと、を備える、カメラユニットの製造方法を開示する。

【0010】

本開示によれば、カメラユニットは、そのカメラユニットが外部装置に設置される際に基準となる外面を有するカメラ取付台の外面がカメラ製造用治具の載置部の表面に接した状態で、その載置部に載置される。この際、カメラユニットのワークカメラの光軸は、載置部の表面に対してキャリブレーションプレートがなす角度が、カメラユニットが設置される外部装置の設置面に対してワークカメラの光軸が向くべき所望方向に対応した所定角度になるように、カメラ製造用治具のプレート支持部に支持されたキャリブレーションプレートに向けられる。そして、その状態で、ワークカメラがキャリブレーションプレートを撮像した画像に基づいて、キャリブレーションプレートに対する垂直な方向に対してワークカメラの光軸がなす傾きが測定され、その傾きに基づいて調整機構を用いて光軸角度が調整され、その光軸角度が固定される。カメラユニットが外部装置に設置される状況を再現した状態で、キャリブレーションプレートを用いてワークカメラの光軸角度調整を行ってその光軸角度を固定することができる。従って、カメラユニットの製造段階でワークカメラの光軸角度調整を完了させることができ、これにより、カメラユニットの外部装置への設置作業の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係るロボットシステムの構成図である。

【図2】実施形態のロボットシステムに組み込まれるカメラユニットの斜視図である。

【図3】実施形態のカメラユニットの製造に用いられるカメラ製造用治具の斜視図である。

【図4】実施形態のカメラ製造用治具の側面図である。

【図5】実施形態のカメラ製造用治具が備えるキャリブレーションプレートの平面図である。

【図6】実施形態のカメラ製造用治具を用いて製造されるカメラユニットの製造工程を表した一例のフローチャートである。

【図7】実施形態のカメラユニットのワークカメラが光軸がキャリブレーションプレートに対して傾いている状態で撮像した画像の一例である。

【図8】実施形態のカメラユニットが設置されたロボットシステムの設置工程を表した一例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示に係るカメラ製造用治具、並びに、カメラユニットの製造方法及び設置方法の実施形態について説明する。

【0013】

１．カメラユニット及びそのカメラユニットを搭載するロボットシステムの構成
本実施形態において、カメラユニット１０は、ロボットシステム１に搭載される。ロボットシステム１は、例えば生産ラインなどに設置されて、ワークを運搬し或いはワークの組み付けなどの作業を行う装置である。ロボットシステム１は、図１に示す如く、ロボット取付台２０と、ロボット３０と、を有している。

【0014】

ロボット取付台２０は、ロボット３０が取り付けられる台座である。ロボット取付台２０の上面は、水平に広がっている。ロボット３０は、例えば六軸運動などを行うことが可能な多関節型ロボットである。ロボット３０は、ロボット取付台２０にボルト締結などで取り付けられる。ロボット３０は、ワークの運搬やワークの組み付けなどの所定作業を行う。

【0015】

ロボット３０は、ワークを保持することが可能である。ロボット３０は、保持するワークを、ロボット取付台２０の上面２１に取り付けられている位置を基準にして三次元上で前後方向、左右方向、及び上下方向に移動させることが可能であると共に、それらの各方向回りに旋回させることが可能である。ロボット３０は、支柱部３１と、アーム部３２と、ヘッド部３３と、を有している。

【0016】

支柱部３１は、ロボット取付台２０にボルト締結などで固定される柱状の部位である。支柱部３１は、ロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に延びている。すなわち、ロボット３０は、ロボット取付台２０に、その支柱部３１がそのロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に延びるように取り付けられている。ロボット取付台２０の上面２１に対して支柱部３１が取り付けられる取付角度は、９０°である。

【0017】

アーム部３２は、支柱部３１からアーム状に延びている。アーム部３２は、支柱部３１に対してその支柱部３１の中心軸Ｃを中心にして旋回することが可能である。アーム部３２は、複数のリンクを含んで構成されている。アーム部３２の先端部は、支柱部３１を基準にして前後方向、左右方向、及び上下方向の任意の位置に移動することが可能である。

【0018】

ヘッド部３３は、アーム部３２の先端部に取り付けられている。ヘッド部３３は、支柱部３１に対して前後方向、左右方向、及び上下方向に移動すると共に、各方向回りに旋回することが可能である。ヘッド部３３は、ワークを保持する保持部（図示せず）を有している。この保持部は、ワークを吸着し或いは把持することが可能な構造を有している。尚、この保持部は、ヘッド部３３に着脱可能又は交換可能に取り付けられてよい。

【0019】

カメラユニット１０は、カメラ撮像を行うことが可能な装置である。カメラユニット１０の撮像対象は、主にロボット３０が保持するワークである。カメラユニット１０は、その製造後、ロボットシステム１のロボット取付台２０に取り付けられる。カメラユニット１０は、図１及び図２に示す如く、ワークカメラ１１と、カメラ取付台１２と、調整機構１３と、を有している。

【0020】

ワークカメラ１１は、ロボット３０が保持するワークを撮像する。ワークカメラ１１は、ＣＣＤ（すなわち、電荷結合素子）などの撮像素子を用いて画像を電気信号に変換するデジタルカメラである。ワークカメラ１１の撮像画像は、ワークの位置検出に用いられ、その検出されたワークの位置は、ロボット３０の作業に用いられる。

【0021】

カメラ取付台１２は、ワークカメラ１１が取り付けられる台座である。カメラ取付台１２は、その上面が平面状に広がる板状部材である。カメラ取付台１２は、四角形状に形成されていると共に、均一な厚さに形成されている。カメラ取付台１２は、ワークカメラ１１が設置される外面（以下、上面と称す。）１２ａと、ロボット取付台２０に設置される際に基準となる外面（以下、下面と称す。）１２ｂと、を有している。上面１２ａと下面１２ｂとは、互いに平行に広がっている。

【0022】

ワークカメラ１１は、調整機構１３を介してカメラ取付台１２に取り付けられる。ワークカメラ１１の光軸は、カメラ取付台１２の上面１２ａ及び下面１２ｂに対して略垂直な方向に向けられる。その光軸は、例えば、カメラ取付台１２の上面１２ａ及び下面１２ｂが水平に広がっている際は鉛直上方に向けられる。調整機構１３は、カメラ取付台１２の上面１２ａ及び下面１２ｂに対してワークカメラ１１の光軸がなす角度（以下、光軸角度と称す。）を調整する機構である。調整機構１３は、基台１４と、基台側取付部１５と、可動部材１６と、カメラ側取付部１７と、を有している。

【0023】

基台１４は、カメラ取付台１２の上面１２ａに接した状態に固定される部材である。基台１４は、二枚の平板部１４ａ，１４ｂが直交して交わるように例えば断面Ｌ字状に形成されている。基台１４は、平板部１４ａがカメラ取付台１２に例えばボルト締結されることによりそのカメラ取付台１２に一体化される。平板部１４ａは、水平方向に広がっている。平板部１４ｂは、鉛直方向に広がっている。以下、平板部１４ａがＸＹ平面内に広がりかつ平板部１４ｂがＹＸ平面内に広がっているものとする。

【0024】

基台側取付部１５は、基台１４の平板部１４ｂに接した状態に固定される部材である。基台側取付部１５は、平板状に形成されている。基台側取付部１５は、基台１４の平板部１４ｂに例えばボルト締結されることによりその基台１４に一体化される。基台側取付部１５は、それぞれボルト１８が挿入される二つの丸孔（図示せず）を有している。これら二つの丸孔は、水平方向（図１におけるＹ方向）に並んで配置されている。この各丸孔は、水平方向（図１におけるＸ方向）に開いている。

【0025】

可動部材１６は、基台側取付部１５とカメラ側取付部１７との間に介在する部材である。可動部材１６は、基台側取付部１５に接する平板部１６ａと、カメラ側取付部１７に接する平板部１６ｂと、からなる。平板部１６ａと平板部１６ｂとは、互いに直交した状態で一体化されている。可動部材１６は、基台側取付部１５に対してＹＺ平面内で揺動可能に取り付けられる。

【0026】

平板部１６ａは、それぞれボルト１８が挿入される二つの長孔（図示せず）を有している。これら二つの長孔は、水平方向（図１におけるＹ方向）に並んで配置されている。この各長孔は、水平方向（図１におけるＸ方向）に開いている。これら二つの長孔の間隔は、基台側取付部１５の二つの丸孔の間隔と同じである。各長孔は、鉛直方向にボルト１８の直径よりも長くなるように形成されている。可動部材１６は、平板部１６ａの二つの長孔でのボルト１８の各挿入位置が鉛直方向で変わることにより、基台側取付部１５に対してＹＺ平面内で揺動する。

【0027】

平板部１６ｂは、それぞれボルト１９が挿入される二つの丸孔（図示せず）を有している。これら二つの丸孔は、鉛直方向（図１におけるＺ方向）に並んで配置されている。この各丸孔は、水平方向（図１におけるＹ方向）に開いている。また、平板部１６ｂの丸孔が開く方向（Ｙ方向）は、基台側取付部１５の丸孔すなわち平板部１６ａの長孔が開く方向（Ｘ方向）に対して直交している。

【0028】

カメラ側取付部１７は、カメラユニット１０の側面に接した状態に固定される部材である。カメラ側取付部１７は、カメラユニット１０の側面に例えばボルト締結されることによりそのカメラユニット１０に一体化される。カメラ側取付部１７は、カメラユニット１０の側面に接する平板部１７ａと、その平板部１７ａから突出する突出板部（図示せず）と、を有している。カメラ側取付部１７は、平板部１７ａと突出板部とが互いに直交した状態で一体化されている。カメラ側取付部１７は、可動部材１６に対してＸＺ平面内で揺動可能に取り付けられる。

【0029】

上記の突出板部は、それぞれボルト１９が挿入される二つの長孔（図示せず）を有している。これら二つの長孔は、鉛直方向（図１におけるＺ方向）に並んで配置されている。この各長孔は、水平方向（図１におけるＹ方向）に開いている。これら二つの長孔の間隔は、可動部材１６の平板部１６ｂの二つの丸孔の間隔と同じである。各長孔は、水平方向にボルト１９の直径よりも長くなるように形成されている。カメラ側取付部１７は、突出板部の二つの長孔でのボルト１９の各挿入位置が水平方向で変わることにより、可動部材１６に対してＸＺ平面内で揺動する。

【0030】

調整機構１３は、ボルト１８による基台側取付部１５に対する可動部材１６の揺動固定位置が変わると共に、ボルト１９による可動部材１６に対するカメラ側取付部１７の揺動固定位置が変わることにより、ワークカメラ１１の光軸角度をＹＺ平面内で調整すると共にＸＺ平面内で調整する。

【0031】

２．カメラ製造用治具の構成
カメラユニット１０は、カメラ製造用治具５０を用いて製造される。具体的には、カメラユニット１０の製造段階において、カメラ製造用治具５０を用いて、カメラ取付台１２に対するワークカメラ１１の光軸角度が調整される。カメラ製造用治具５０は、図３及び図４に示す如く、載置部５１と、支柱部５２と、プレート支持部５３と、キャリブレーションプレート５４と、バックライト取付部５５と、バックライト５６と、を有している。

【0032】

載置部５１は、カメラユニット１０が載置される部位である。カメラユニット１０は、まず、ワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが仮組みされた状態で載置部５１に載置され、その後、ワークカメラ１１の光軸角度が調整される。載置部５１は、平板状に形成されている。載置部５１は、水平方向に広がる表面（具体的には、上面）５１ａを有している。カメラユニット１０のカメラ取付台１２は、光軸角度の調整時、その下面１２ｂが載置部５１の上面５１ａに接するように載置される。

【0033】

支柱部５２は、プレート支持部５３を支える部位である。支柱部５２は、載置部５１から鉛直上方に延びている。プレート支持部５３は、キャリブレーションプレート５４を支持する部位である。プレート支持部５３は、平板状に形成されている。プレート支持部５３は、支柱部５２の上端部から水平方向に延びるように支柱部５２に取り付け固定されている。プレート支持部５３は、その上面５３ａが載置部５１の上面５１ａに対して平行になるように高精度に配置形成されている。

【0034】

プレート支持部５３は、貫通孔５３ｂを有している。貫通孔５３ｂは、プレート支持部５３における、載置部５１に載置されたカメラユニット１０のワークカメラ１１の光軸が向く箇所に設けられている。貫通孔５３ｂは、例えば四角形状に形成されている。

【0035】

キャリブレーションプレート５４は、そのキャリブレーションプレート５４すなわちプレート支持部５３の上面５３ａに対する垂直な方向に対してワークカメラ１１の光軸がなす傾きを算出するための板状部材である。尚、この傾きは、載置部５１の上面５１ａひいてはカメラ取付部１２の下面１２ｂに対する垂直な方向に対してワークカメラ１１の光軸がなす傾きに一致する。キャリブレーションプレート５４は、ワークカメラ１１の光軸角度の調整時にワークカメラ１１により撮像される。

【0036】

キャリブレーションプレート５４は、貫通孔５３ｂの断面積よりも大きな面積を有するように形成されている。キャリブレーションプレート５４は、透明な素材で均一な厚さで例えば正方形に形成されている。キャリブレーションプレート５４には、ワークカメラ１１の光軸の傾きの算出に用いられる基準マークが付されている。この基準マークは、例えば、図５に示す如く、例えば黒色のドット５４ａである。以下、ドット５４ａを基準マークとする。ドット５４ａは、予め定められた間隔で格子状に並ぶように複数設けられている。キャリブレーションプレート５４の厚さ並びにドット５４ａの大きさ及び間隔は、高精度である。

【0037】

キャリブレーションプレート５４は、プレート支持部５３の貫通孔５３ｂを上方から塞ぐようにプレート支持部５３の上面５３ａに取り付け固定される。キャリブレーションプレート５４は、プレート支持部５３に取り付け固定された状態で載置部５１の上面５１ａに対して平行になるように設けられている。載置部５１に載置されたカメラユニット１０のワークカメラ１１の光軸は、プレート支持部５３に支持されたキャリブレーションプレート５４に向けられる。

【0038】

尚、上記のキャリブレーションプレート５４と載置部５１の上面５１ａとの関係は、ロボット取付台２０の上面２１にカメラユニット１０が取り付けられたときにその上面２１に対してワークカメラ１１の光軸が向くべき所望方向に対応している。例えば、ワークカメラ１１の光軸がロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に向くべきときは、キャリブレーションプレート５４と載置部５１の上面５１ａとは、互いに平行な関係になるように配置形成される。

【0039】

バックライト取付部５５は、バックライト５６が取り付けられる部位である。バックライト取付部５５は、プレート支持部５３の上方に配置されている。バックライト取付部５５は、例えば支柱部５２に取り付け固定されている。バックライト５６は、プレート支持部５３の上方からキャリブレーションプレート５４を照らすようにバックライト取付部５５に取り付けられている。すなわち、バックライト５６は、キャリブレーションプレート５４を挟んでワークカメラ１１に対向するように配置されている。バックライト５６は、ワークカメラ１１の光軸角度調整時に点灯される。ワークカメラ１１は、光軸角度調整時にバックライト５６が点灯した状態でキャリブレーションプレート５４を撮像する。

【0040】

３．カメラユニットの製造
まず、それぞれ製造されたワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが仮組みされることによりカメラユニット１０が仮組立される（図６に示すステップＳ１００）。このカメラユニット１０の出荷前には、以下（１）～（４）の調整／測定が行われる。

【0041】

（１）レンズ歪みなどのカメラパラメータの測定（ステップＳ１１０）。尚、この測定されたカメラパラメータは、ワーク生産時の画像補正に用いられる。
（２）ワークカメラ１１からロボットシステム１のヘッド部３３の原位置までのワーキングディスタンスＷＤに対するレンズフォーカスの調整（ステップＳ１２０）。尚、ヘッド部３３の原位置は、ロボット取付台２０に取り付けされたワークカメラ１１の真上に位置する。
（３）カメラ取付台１２の下面１２ｂに対するワークカメラ１１の光軸角度の調整（ステップＳ１３０）。
（４）分解能の測定（ステップＳ１４０）。

【0042】

上記ステップＳ１２０において、カメラユニット１０は、ワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが仮組みされた状態で、カメラ取付台１２の下面１２ｂがカメラ製造用治具５０の載置部５１の上面５１ａに接するようにその載置部５１に載置される。この場合、ワークカメラ１１は、プレート支持部５３の上面５３ａのキャリブレーションプレート５４の中心を貫く軸上に配置され、そのワークカメラ１１の光軸は、そのキャリブレーションプレート５４に向けられる。また、この際、ワークカメラ１１とキャリブレーションプレート５４とは、上記のワーキングディスタンスＷＤに相当する距離だけ離間する。

【0043】

カメラ製造用治具５０において、プレート支持部５３の上面５３ａと、載置部５１の上面５１ａと、は互いに平行である。キャリブレーションプレート５４は、プレート支持部５３の上面５３ａに取り付けられて支持されている。このため、ワークカメラ１１の光軸が、キャリブレーションプレート５４すなわちプレート支持部５３の上面５３ａや載置部５１の上面５１ａひいてはカメラ取付部１２の下面１２ｂに対する垂直な方向（すなわち、Ｚ方向）に対して傾いていないときは、ワークカメラ１１が撮像した画像Ｖ上でキャリブレーションプレート５４のドット５４ａが均一な間隔で均等に並ぶ。

【0044】

一方、ワークカメラ１１の光軸が、キャリブレーションプレート５４に対する垂直な方向（すなわち、Ｚ方向）に対して傾いているときは、図７に示す如く、ワークカメラ１１が撮像した画像Ｖ上でキャリブレーションプレート５４のドット５４ａが不均一な間隔で不均等に並ぶ。このとき、画像Ｖ上でのドット５４ａの並びは、ワークカメラ１１の光軸がキャリブレーションプレート５４に対する垂直な方向に対してなす傾きに応じたものとなる。

【0045】

そこで、上記の如く載置部５１へのカメラユニット１０の載置後、ワークカメラ１１は、光軸がキャリブレーションプレート５４に向いた状態で撮像を行う。そして、その撮像した画像Ｖが入力されたコントローラは、その画像Ｖに基づいて、キャリブレーションプレート５４に対する垂直な方向に対してワークカメラ１１の光軸がなす傾きを測定する。尚、コントローラは、画像Ｖ上でのドット５４ａの並びとワークカメラ１１の光軸の傾きとの関係（尚、ＸＺ平面内での傾きとＹＺ平面内での傾きとを区別した関係を含む。）を予め記憶していてよく、画像Ｖ上でのドット５４ａの並びから光軸の傾きを測定すればよい。

【0046】

上記傾きの測定後、その傾きに基づいて、キャリブレーションプレート５４に対して垂直な方向へワークカメラ１１の光軸が向くように調整機構１３を用いてワークカメラ１１の光軸角度が調整される。例えば、ワークカメラ１１の光軸がＸＺ平面内で傾いているときは、カメラ側取付部１７でのボルト１９の挿入位置が水平方向で変えられ、カメラ側取付部１７が可動部材１６に対して揺動されることで、その光軸角度の調整が行われる。また、ワークカメラ１１の光軸がＹＺ平面内で傾いているときは、可動部材１６でのボルト１８の挿入位置が鉛直方向で変えられ、可動部材１６が基台側取付部１５に対して揺動されることで、その光軸角度の調整が行われる。

【0047】

尚、上記傾きの測定後、コントローラは、表示部にその傾きの数値を表示し或いはその傾きを図示することとしてもよい。

【0048】

上記の光軸角度の調整が完了した後、ボルト１８，１９が本締めされてカメラユニット１０のワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが本組みされ固定される。このように、カメラユニット１０は、ワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが本組みされることにより、ワークカメラ１１の光軸がカメラ取付台１２の下面１２ｂに対して垂直な方向に向いた状態に製造される。

【0049】

４．カメラユニットの設置
カメラユニット１０は、上記の如く製造された後、ワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが本組みされた状態で、ロボットシステム１に組み込まれる。ロボットシステム１でのワーク生産前には、以下（５）～（８）の処理が実行される。

【0050】

（５）ロボット取付台２０に対するロボット３０の取付角度の調整（図８に示すステップＳ２００）。
（６）ロボット取付台２０へのカメラユニット１０の設置固定（ステップＳ２１０）。
（７）ワークの高さ測定（ステップＳ２２０）。
（８）ロボット３０とワークカメラ１１との位置関係の測定（ステップＳ２３０）。

【0051】

ロボットシステム１において、ロボット３０（具体的には、その支柱部３１）は、ロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に延びている。カメラユニット１０は、ワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが本組みされた状態で、ロボット取付台２０に設置される。具体的には、そのカメラユニット１０は、調整機構１３により調整されて固定されたワークカメラ１１の光軸角度が維持された状態で、カメラ取付台１２の下面１２ｂがロボット取付台２０の上面２１に接するように、ロボット取付台２０に取り付けられる。

【0052】

カメラユニット１０の製造後、ワークカメラ１１の光軸は、カメラ取付台１２の下面１２ｂに対して垂直な方向に向く。このため、カメラユニット１０がロボット取付台２０に設置されると、ワークカメラ１１の光軸の向きがロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に固定される。

【0053】

ロボットシステム１において、ワークカメラ１１の光軸の向きがロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に固定されれば、ロボット取付台２０上におけるロボット３０の原位置とワークカメラ１１の光軸位置との関係を予め一の関係に固定することができる。このため、ロボットシステム１におけるワークカメラ１１によるワークの撮像を適切に行うことができ、そのワークカメラ１１により撮像された画像に基づくワークの位置検出精度を高めることができる。

【0054】

また、カメラユニット１０が、上記の如くカメラ製造用治具５０を用いてワークカメラ１１とカメラ取付台１２と調整機構１３とが本組みされた後に、ロボット取付台２０に設置されれば、その設置の際にワークカメラ１１の光軸角度の調整を不要とすることができる。すなわち、カメラ製造用治具５０を用いれば、カメラユニット１０がロボット取付台２０の上面２１に設置される状況を再現した状態で、キャリブレーションプレート５４を用いてワークカメラ１１の光軸角度調整を行うことができ、ワークカメラ１１の光軸角度の調整をカメラユニット１０の製造段階で完了させることができる。このため、ロボットシステム１のロボット取付台２０へのカメラユニット１０の設置作業の簡素化を図ることができる。

【0055】

また、カメラ製造用治具５０を用いてワークカメラ１１の光軸角度調整を行う構成によれば、ロボットシステム１に、ワークカメラ１１の光軸角度の調整に必要なキャリブレーションプレートなどを配置するのを不要とすることができ、ロボットシステム１の大型化を抑えることができる。

【0056】

尚、上記の実施形態においては、カメラ取付台１２の下面１２ｂが特許請求の範囲に記載した「外面」に、載置部５１の上面５１ａが特許請求の範囲に記載した「表面」に、ロボットシステム１のロボット取付台２０が特許請求の範囲に記載した「外部装置」に、それぞれ相当している。

【0057】

５．変形形態
ところで、上記の実施形態においては、ロボット３０の支柱部３１がロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に延び、ワークカメラ１１の光軸がロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向に向く。そして、その関係に合わせて、カメラ製造用治具５０のプレート支持部５３の上面５３ａひいてはキャリブレーションプレート５４が、カメラユニット１０が載置される載置部５１の上面５１ａに対して平行になるように配置形成されている。しかし、本開示は、これに限定されるものではなく、ロボット３０の支柱部３１がロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向とは異なる方向に延び、ワークカメラ１１の光軸がロボット取付台２０の上面２１に対して垂直な方向とは異なるその支柱部３１の延在方向に合わせた方向に向いていてもよく、この場合、その関係に合わせて、カメラ製造用治具５０のプレート支持部５３の上面５３ａひいてはキャリブレーションプレート５４が、カメラユニット１０が載置される載置部５１の上面５１ａに対して傾斜するように配置形成されてもよい。

【0058】

また、上記の実施形態においては、ロボット取付台２０の上面２１にカメラユニット１０が設置され、ワークカメラ１１の光軸がその上面２１に対して垂直上方へ向くものとしている。しかし、本開示は、これに限定されるものではなく、例えば、ワークカメラ１１の光軸が基準面から垂直下方へ向くものとしてもよい。

【0059】

また、上記の実施形態においては、カメラユニット１０がロボットシステム１に組み込まれ、ロボット取付台２０に設置固定されるものとしている。しかし、本開示は、これに限定されるものではなく、カメラユニット１０がロボットシステム１以外の外部装置に設置固定されるものとしてもよい。

【0060】

尚、本開示は、上述した実施形態や変形形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１：ロボットシステム、１０：カメラユニット、１１：ワークカメラ、１２：カメラ取付台、１２ａ：上面、１２ｂ：下面、１３：調整機構、２０：ロボット取付台、３０：ロボット、５０：カメラ製造用治具、５１：載置部、５１ａ：上面、５３：プレート支持部、５４：キャリブレーションプレート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】