特許 7422482 加工システムの制御装置、加工システム及び加工方法

(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】2024-01-18

(45)【発行日】2024-01-26

(54)【発明の名称】加工システムの制御装置、加工システム及び加工方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/404 20060101AFI20240119BHJP

   B25J 9/10 20060101ALI20240119BHJP

【ＦＩ】

G05B19/404 H

B25J9/10 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018095836

(22)【出願日】2018-05-18

(65)【公開番号】P2019200677

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】浮田 明宏

(72)【発明者】

【氏名】小梁川 靖

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２７９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３９７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１６７６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１４２９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２８６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１９８７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３０３５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１２４６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／１８ー１９／４１６

Ｂ２５Ｊ ９／１０

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２３Ｐ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持部に加工対象物が保持されているときに前記加工対象物に付されているマークを検出する第１検出部と、
前記保持部との相対位置が定められた基準点と、前記第１検出部により検出された前記マークの位置と、の差を示す差分情報を求める差分計算部と、
前記保持部から搬送された前記加工対象物に対して加工処理を行う加工部において、前記マークを検出する第２検出部と、
前記第２検出部が検出した前記マークの位置及び前記差分情報を用いて加工位置を特定する加工位置特定部と、
を備え、
前記第１検出部と前記第２検出部は、前記加工対象物より上方から前記マークを検出し、
前記保持部は、前記加工対象物を予め決められた姿勢及び予め決められた相対位置で保持することを特徴とする加工システムの制御装置。

【請求項2】

前記保持部は、金型またはエアシリンダにより前記加工対象物を保持することを特徴とする、請求項１に記載の加工システムの制御装置。

【請求項3】

前記保持部では、前記マークが付された前記加工対象物を成形し、
前記第１検出部では、前記保持部で成形された前記加工対象物に付されているマークを検出することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の加工システムの制御装置。

【請求項4】

前記保持部との相対位置が予め定められた第１撮影部を備え、
前記基準点は、前記第１撮影部により撮影された画像上の所定の画素位置である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加工システムの制御装置。

【請求項5】

前記基準点は、前記保持部が有する特徴点である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加工システムの制御装置。

【請求項6】

前記基準点は、前記保持部との相対位置が予め定められた位置に配置される参照マークである、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加工システムの制御装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の加工システムの制御装置と、
前記保持部と、
前記加工対象物を前記保持部から搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送された前記加工対象物に加工処理を行う加工装置と、
を備え、
前記加工装置は、前記加工位置特定部により特定された加工位置へ加工処理を行う加工システム。

【請求項8】

保持部に保持された加工対象物に付されたマークを前記加工対象物より上方から検出する第１検出ステップと、
前記保持部との相対位置が定められた基準点と前記第１検出ステップで検出された前記マークの位置との差を示す差分情報を求める計算ステップと、
前記加工対象物を前記保持部から搬送する搬送ステップと、
前記搬送ステップで搬送された加工対象物を対象として前記マークを前記加工対象物より上方から検出する第２検出ステップと、
前記第２検出ステップで検出された前記マークの位置と前記差分情報とに用いて加工位置を特定し、特定された加工位置に加工処理を行う加工ステップと、
を含み、
前記保持部は、前記加工対象物を予め決められた姿勢及び予め決められた相対位置で保持することを特徴とする加工方法。

【請求項9】

前記第１検出ステップよりも前に金型を用いて前記加工対象物を成形する成形ステップと、
前記成形ステップよりも前に前記加工対象物に前記マークを設けるステップと、
を更に含み、
前記保持部は、前記金型により前記加工対象物を保持することを特徴とする請求項８に記載の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工システムの制御装置、加工システム及び加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、正確な位置に加工を行うため、加工対象物の所定位置にアライメントマークを設け、アライメントマークに従って加工対象物の位置合わせを行った後、位置合わせの誤差を計測して加工位置を補正する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７９８０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、アライメントマークは、加工対象物の正確な位置に付けられることが必要である。しかしながら、アライメントマークを高い位置精度で加工対象物に設けることは、時間と手間とを要し、非常に煩雑な作業になることがあった。

【0005】

本発明は、加工対象物にマークを設ける際に高い位置精度が要求されず、このマークを用いて高い位置精度の加工を行うことができる加工システムの制御装置、加工システム及び加工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】

【0006】

本発明に係る加工システムの制御装置は、
保持部に加工対象物が保持されているときに前記加工対象物に付されているマークを検出する第１検出部と、
前記保持部との相対位置が定められた基準点と前記第１検出部により検出された前記マークの位置との差を示す差分情報を求める差分計算部と、
前記保持部から搬送された前記加工対象物に対して加工処理を行う加工部において、前記マークを検出する第２検出部と、
前記第２検出部が検出した前記マークの位置及び前記差分情報を用いて加工位置を特定する加工位置特定部と、
を備え、
前記第１検出部と前記第２検出部は、前記加工対象物より上方から前記マークを検出し、
前記保持部は、前記加工対象物を予め決められた姿勢及び予め決められた相対位置で保持する構成とした。

【0007】

本発明に係る加工システムは、
上記の加工システムの制御装置に、
前記加工対象物の加工処理の際に前記マークを検出する第２検出部と、
前記第２検出部が検出した前記マークの位置と前記差分情報とに用いて加工位置を特定する加工位置特定部と、
を加え、
更に、
前記保持部と、
前記加工対象物を前記保持部から搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送された前記加工対象物に加工処理を行う加工装置と、
を備え、
前記加工装置は、前記加工位置特定部により特定された加工位置へ加工処理を行う構成とした。

【0008】

本発明に係る加工方法は、
保持部に保持された加工対象物に付されたマークを前記加工対象物より上方から検出する第１検出ステップと、
前記保持部との相対位置が定められた基準点と前記第１検出ステップで検出された前記マークの位置との差を示す差分情報を求める計算ステップと、
前記加工対象物を前記保持部から搬送する搬送ステップと、
前記搬送ステップで搬送された加工対象物を対象として前記マークを前記加工対象物より上方から検出する第２検出ステップと、
前記第２検出ステップで検出された前記マークの位置と前記差分情報とに用いて加工位置を特定し、特定された加工位置に加工処理を行う加工ステップと、
を含み、
前記保持部は、前記加工対象物を予め決められた姿勢及び予め決められた相対位置で保持する方法とした。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、加工対象物にマークを設ける際に高い位置精度が要求されず、このマークを用いて高い位置精度の加工を行うことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態の加工システムを示すブロック図である。

【図2】加工システムによって実施される部品製造工程の第１例を示すフローチャートである。

【図3】図２のステップＳ２で実行されるマーク貼付処理を説明する図である。

【図4】図２のステップＳ４で実行される差分情報の計算処理を説明する図であり、（Ａ）はその第１例、（Ｂ）は第２例、（Ｃ）は第３例である。

【図5】図２のステップＳ６で実行される搬送処理を説明する図である。

【図6】図２のステップＳ８で実行される加工座標の構築処理の第１部を説明する図である。

【図7】図２のステップＳ８で実行される加工座標の構築処理の第２部を説明する図である。

【図8】図２のステップＳ９で実行される加工位置特定処理を説明する図である。

【図9】図２のステップＳ１０で実行される加工処理を説明する図である。

【図10】加工システムによって実施される部品製造工程の第２例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の加工システムを示すブロック図である。

【0012】

本実施形態の加工システム１は、鍛造成形された加工対象物に所定の加工を施して機械部品を製造するシステムである。加工システム１は、金型１２を用いて鍛造等の成形を行うプレス装置１１、第１撮影部１４、マーク貼付ロボット１６、金型１２から加工台２１まで加工対象物Ｈを搬送する搬送装置１８、加工台２１、加工ロボット２４及び第２撮影部２７を備える。さらに、加工システム１は、加工ロボット２４の加工位置を制御する制御部４０を備える。これらのうち、第１撮影部１４、第２撮影部２７及び制御部４０の組み合わせが、本発明に係る制御装置の一例に相当する。金型１２は、本発明に係る保持部の一例に相当する。加工ロボット２４は、本発明に係る加工装置の一例に相当する。

【0013】

マーク貼付ロボット１６は、加工対象物Ｈが金型１２に嵌っているときに、加工対象物Ｈにマークを貼り付けるロボットである。なお、マーク貼付ロボット１６は省略し、作業員が加工対象物Ｈにマークを貼り付けるようにしてもよい。マークを貼付する位置には高い精度が求められない。

【0014】

第１撮影部１４は、金型１２に嵌っている加工対象物Ｈ及びそこに貼り付けられたマークを撮影し、撮影結果の画像データを制御部４０へ送る。第１撮影部１４は、制御部４０の制御により撮影処理を実行する。第１撮影部１４としては、ＣＣＤ（Charged-coupled devices）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）センサを撮像素子に用いたカメラ等を適用できる。

【0015】

第２撮影部２７は、加工台２１上に搬送された加工対象物Ｈ及びそこに貼り付けられたマークを撮影し、撮影結果の画像データを制御部４０へ送る。第２撮影部２７は、制御部４０の制御で撮影処理を実行する。第２撮影部２７としては、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサを撮像素子に用いたカメラ等を適用できる。

【0016】

加工ロボット２４は、加工台２１上で加工対象物Ｈに所定の加工を行うロボットである。所定の加工としては、例えば穿孔加工、切削加工、溶接加工、肉盛溶接加工などが適用できる。加工ロボット２４は、多関節アーム２４ａと加工ヘッド２４ｂとを有し、多関節アーム２４ａを駆動することで、加工台２１上の様々な位置に加工ヘッド２４ｂを移動しかつ様々な角度に加工ヘッド２４ｂの向きを変えることができる。これにより、加工ロボット２４は、加工台２１上の加工対象物Ｈの様々な位置に様々な角度から加工を行うことができる。

【0017】

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵがデータを展開するメモリと、ＣＰＵが実行する制御プログラム及び制御データが記憶される記憶部４２と、外部機器との間で信号を入出力するインターフェース４３とを備えたコンピュータである。制御部４０の演算部（ＣＰＵ及びメモリ）４１には、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現される複数の機能モジュールが構築される。これらの機能モジュールには、第１マーク検出処理部４１１、差分計算部４１２、第２マーク検出処理部４１３及び加工位置特定部４１４が含まれる。第１撮影部１４及び第１マーク検出処理部４１１が、本発明に係る第１検出部の一例に相当する。第２撮影部２７及び第２マーク検出処理部４１３が、本発明に係る第２検出部の一例に相当する。

【0018】

第１マーク検出処理部４１１は、第１撮影部１４の撮影により得られた画像データから、加工対象物Ｈに付けられたマークを検出する。

【0019】

差分計算部４１２は、金型１２との相対位置が定められた基準点と、第１マーク検出処理部４１１が検出したマークの位置との差を計算し、これを差分情報として記憶部４２に記憶させる。

【0020】

第２マーク検出処理部４１３は、第２撮影部２７の撮影により得られた画像データから、加工対象物Ｈに付けられたマークを検出する。

【0021】

加工位置特定部４１４は、第２マーク検出処理部４１３が検出したマークの位置と、差分計算部４１２が計算した差分情報とに基づいて、加工台２１上の加工対象物Ｈにおいて加工位置を特定する。

【0022】

＜部品製造工程＞
続いて、本実施形態の加工システム１によって実施される部品製造工程について説明する。図２は、部品製造工程の第１例を示すフローチャートである。

【0023】

部品製造工程では、先ず、プレス装置１１が金型１２を用いて加工対象物Ｈをプレス成形する（ステップＳ１）。プレス成形後、加工対象物Ｈは、金型１２に嵌って、金型１２との相対位置が高い精度で固定された状態にある。ただし、加工対象物Ｈにはバリ等が生じることで、第１撮影部１４から見た外形は一定でないことがある。

【0024】

プレス成形が完了すると、次に、加工対象物Ｈが金型１２に嵌っている状態で、マーク貼付ロボット１６が、加工対象物Ｈにマークｍ１、ｍ２を設ける（ステップＳ２）。図３は、このマーク貼付処理を説明する図である。マークｍ１、ｍ２を設ける位置には、高い精度が要求されず、ライン生産により順次処理にかけられる複数の加工対象物Ｈに対して毎回同じ位置にマークｍ１、ｍ２が設けられる必要はない。ここで、マーク貼付ロボット１６は、複数のマークｍ１、ｍ２を貼り付けてもよいし、向き及び大きさが識別可能なマークであれば１つのマークを貼り付けてもよい。また、マークｍ１、ｍ２は、取外し及び再利用可能なものが適用されてもよい。例えば、加工対象物Ｈが磁性体であれば、マークｍ１、ｍ２は磁力により加工対象物Ｈに貼り付く構成としてもよい。これにより、マークｍ１、ｍ２の取り付け及び取外しが用意となり、マークｍ１、ｍ２の再利用性が向上する。

【0025】

続いて、制御部４０が、第１撮影部１４を用いて金型１２上の加工対象物Ｈを撮影し、第１マーク検出処理部４１１が、画像認識を行って撮影画像からマークｍ１、ｍ２を識別する（ステップＳ３：本発明に係る第１検出ステップの一例に相当）。

【0026】

マークｍ１、ｍ２が識別されると、次に、差分計算部４１２が、金型１２との相対位置が定められた基準点と、マークｍ１、ｍ２との位置の差を計算して差分情報を得る（ステップＳ４：本発明に係る計算ステップの一例に相当）。図４は、図２のステップＳ４で実行される差分情報の計算処理を説明する図であり、（Ａ）はその第１例、（Ｂ）は第２例、（Ｃ）は第３例である。続いて、第１例から第３例の差分情報の計算処理について説明する。

【0027】

第１例の計算処理では、図４（Ａ）に示すように、差分計算部４１２は、第１撮影部１４の撮影画像Ｗ１の所定の画素位置（例えば原点０）を基準点ｐｒ１として設定する。第１例の計算処理では、第１撮影部１４が金型１２に対して所定の位置に高い精度で配置されていることが前提条件となる。この前提条件が満たされていることで、基準点ｐｒ１は金型１２との相対位置が高い精度で定められた位置となる。

【0028】

差分計算部４１２は、さらに、撮影画像Ｗ１に座標（ｘ１、ｙ１）を設定する。座標（ｘ１、ｙ１）は、任意に設定可能であるが、例えば、撮影画像Ｗ１の縦軸と横軸を２つの座標軸とする座標を適用できる。

【0029】

そして、差分計算部４１２は、図４（Ａ）に示すように、検出された画像中のマークｍ１、ｍ２の位置と基準点ｐｒ１との差を（ｘ１、ｙ１）座標を用いて表わし、差分情報（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）を得る。

【0030】

第１例の基準点ｐｒ１を採用した場合、第１撮影部１４の撮影画像Ｗ１は、後述の第２例及び第３例よりも小さい面積に抑えることができる。このため、第１例から第３例において第１撮影部１４の画素数が同じであれば、第１例では高い分解能でマークｍ１、ｍ２の画像を得ることができる。したがって、第１例では、基準点ｐｒ１とマークｍ１、ｍ２の位置との差分情報をより高い分解能で表わすことができるという利点がある。

【0031】

第２例の計算処理では、図４（Ｂ）に示すように、差分計算部４１２は、金型１２の特徴点（例えば特定の角部など）を基準点ｐｒ２として設定する。基準点ｐｒ２は、金型１２自体の所定点なので、必然的に金型１２との相対位置が定まった位置となる。差分計算部４１２は、さらに、撮影画像Ｗ２に任意の直交座標（ｘ２、ｙ２）を設定する。座標（ｘ２、ｙ２）としては、例えば、撮影画像Ｗ２の縦軸と横軸を２つの座標軸とする座標を適用できる。そして、差分計算部４１２は、検出された画像中のマークｍ１、ｍ２の位置と基準点ｐｒ２との差を（ｘ２、ｙ２）座標を用いて表わし、差分情報（ｃ１－ｃ０、ｄ１－ｄ０）、（ｃ２－ｃ０、ｄ２－ｄ０）を得る。

【0032】

第２例の基準点ｐｒ２を採用した場合、第１撮影部１４は、金型１２上の基準点ｐｒ２と加工対象物Ｈのマークｍ１、ｍ２とを含む広い範囲を撮影する必要がある。しかし、第２例では、第１例と異なり、第１撮影部１４と金型１２との相対配置に高い位置精度が要求されないという利点がある。

【0033】

第３例の計算処理では、図４（Ｃ）に示すように、差分計算部４１２は、所定の参照マーク１５ａ（その中心等）を基準点ｐｒ３として設定する。参照マーク１５ａは、例えば、任意の部材１５に設けられ、第１撮影部１４の撮影時に、高い精度で金型１２との相対位置が予め定められた位置に来るようにされる。あるいは、参照マーク１５ａは、金型１２自体に設けられていてもよい。差分計算部４１２は、さらに、撮影画像Ｗ３に任意の直交座標（ｘ３、ｙ３）を設定する。座標（ｘ３、ｙ３）としては、例えば、撮影画像Ｗ３の縦軸と横軸を２つの座標軸とする座標を適用できる。そして、差分計算部４１２は、検出された画像中のマークｍ１、ｍ２の位置と基準点ｐｒ３との差を（ｘ３、ｙ３）座標を用いて表わし、差分情報（ｅ１－ｅ０、ｆ１－ｆ０）、（ｅ２－ｅ０、ｆ２－ｆ０）を得る。

【0034】

上記の第１例から第３例の計算処理のいずれかにより、差分情報が求められたら、続いて、差分計算部４１２は、これを記憶部４２に記憶させる（ステップＳ５）。

【0035】

次に、加工システム１では、図５に示すように、搬送装置１８が、加工対象物Ｈを金型１２から加工台２１まで搬送する（ステップＳ６：本発明に係る搬送ステップの一例に相当）。図５は、この搬送処理を説明する図である。ライン生産により加工台２１上に移動される個々の加工対象物Ｈは、その都度、位置及び向きに差異が生じる。

【0036】

加工台２１に加工対象物Ｈが移されたら、次に、制御部４０は、第２撮影部２７を用いて加工対象物Ｈを撮影し、第２マーク検出処理部４１３が、画像認識を行って撮影画像からマークｍ１、ｍ２を識別する（ステップＳ７）。ステップＳ７は、本発明に係る第２検出ステップの一例に相当する。

【0037】

図６及び図７は、図２のステップＳ８で実行される加工座標の構築処理の第１部と第２部を説明する図である。

【0038】

ユーザは、便宜上、加工ロボット２４の加工位置を表わし易いように、加工対象物Ｈに対して加工座標を設定し、加工対象物Ｈの加工位置を加工座標上の値を用いて表わす。これにより、加工対象物Ｈの向き又は位置が変化しても、加工座標が加工対象物Ｈに追従して同様に向き及び位置を変化させることで、加工位置を示すデータ値を変換する必要なく、加工位置を特定することができる。加工対象物Ｈと加工座標との関係を示す情報（すなわち、加工座標中のどこに加工対象物Ｈが配置されているかの情報）は、制御部４０に予め登録され、ユーザが指定する加工位置の情報は、加工座標により表わされたデータとして記憶されている。一方、第２撮影部２７により得られた加工台２１上の撮影画像Ｗ１１からは、加工対象物Ｈの位置及び向きが一定とは限らないため、そのままでは、加工座標は不明である。

【0039】

このため、ステップＳ７でマークｍ１、ｍ２が識別されたら、続いて、加工位置特定部４１４は、加工台２１上の撮影画像Ｗ１１（図７の右欄を参照）に加工座標（Ｘ、Ｙ）を構築する（ステップＳ８）。加工位置特定部４１４は、マークｍ１、ｍ２の位置と、記憶部４２に記憶された差分情報とに基づいて、加工座標（Ｘ、Ｙ）を、次のように構築する。以下では、ステップＳ４で第１例の計算処理が採用された場合について説明するが、第２例又は第３例の計算方法が採用された場合にも同様の処理で加工座標（Ｘ、Ｙ）を構築できる。

【0040】

図６に示すように、先ず、加工位置特定部４１４は、ステップＳ４の撮影画像Ｗ１におけるマークｍ１、ｍ２間の線分Ｌ１の画像上の長さと、加工台２１上の撮影画像Ｗ１１におけるマークｍ１、ｍ２間の線分Ｌ１ｂの画像上の長さと、を比較する。撮影画像Ｗ１における線分Ｌ１の長さは、マークｍ１の差分情報（ａ１、ｂ１）とマークｍ２の差分情報（ａ２、ｂ２）とから計算できる。そして、加工位置特定部４１４は、上記の画像上の線分Ｌ１、Ｌ１ｂの長さの比較により、２つの撮影画像Ｗ１１、Ｗ１の間の縮尺の比Ｒを求める。縮尺の比Ｒは、仮に撮影画像Ｗ１の横軸ｘ１及び縦軸ｙ１を加工対象物Ｈと同様に撮影画像Ｗ１１上に移したときの、撮影画像Ｗ１１上での横軸ｘ１及び縦軸ｙ１の長さの拡縮率に等しい。

【0041】

次に、加工位置特定部４１４は、図６に示すように、ステップＳ４の撮影画像Ｗ１におけるマークｍ１、ｍ２間の線分Ｌ１の画像上の角度θ１と、撮影画像Ｗ１１におけるマークｍ１、ｍ２間の線分Ｌ１ｂの画像上の角度θ２と、を比較する。撮影画像Ｗ１における画像上の角度θ１は、マークｍ１の差分情報（ａ１、ｂ１）とマークｍ２の差分情報（ａ２、ｂ２）とから計算できる。そして、加工位置特定部４１４は、上記の角度θ１、θ２の比較により、２つの撮影画像Ｗ１１、Ｗ１における線分Ｌ１、Ｌ１ｂの角度の差φを求める。角度差φは、仮に撮影画像Ｗ１の横軸ｘ１と縦軸ｙ１を加工対象物Ｈと同様に撮影画像Ｗ１１上に移したときの、撮影画像Ｗ１１の横軸ｘ１ｂ及び縦軸ｙ１ｂを基準とする、横軸ｘ１及び縦軸ｙ１の回転角φに等しい。また、角度差φは、２つの撮影画像Ｗ１１、Ｗ１における加工対象物Ｈの配置角度の差に等しい。

【0042】

なお、上記の説明では、２つのマークｍ１、ｍ２を用いて、撮影画像Ｗ１、Ｗ１１間の縮尺の比Ｒと角度差φとを求める例を示した。しかし、１つのマークが大きさ及び向きを識別できる構成であれば、加工位置特定部４１４は、１つのマークを用いて撮影画像Ｗ１、Ｗ１１上の各大きさ及び各向きを認識し、これらを比較して、縮尺の比Ｒと角度差φとを求めればよい。

【0043】

図７に示すように、続いて、加工位置特定部４１４は、金型１２に対して相対位置が決められた基準点ｐｒ１に対応する撮影画像Ｗ１１上の位置ｐｒ１ｂを求める。具体的には、位置ｐｒ１ｂは、撮影画像Ｗ１上に示される基準点ｐｒ１を、仮に、加工対象物Ｈと同様に撮影画像Ｗ１１上に移したときの位置に相当する。図７の左欄に示すように、先ず、加工位置特定部４１４は、記憶部４２に記憶された差分情報（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）に基づき、撮影画像Ｗ１におけるマークｍ１、ｍ２から基準点ｐｒ１をそれぞれ指し示すベクトルｖ１、ｖ２を計算する。次に、加工位置特定部４１４は、ベクトルｖ１、ｖ２を、縮尺の比Ｒと角度差φとを適用して、撮影画像Ｗ１１上のベクトルｖ１ｂ、ｖ２ｂに変換する。そして、加工位置特定部４１４は、撮影画像Ｗ１１のマークｍ１、ｍ２の位置からベクトルｖ１ｂ、ｖ２ｂにより指し示される位置を、基準点ｐｒ１に対応する位置ｐｒ１ｂとして求める。

【0044】

続いて、加工座標（Ｘ、Ｙ）の原点Ｐ０の求め方を説明する。前述した加工座標は、上記したように、加工対象物Ｈに対して配置関係が予め定められている。同様に、金型１２上の撮影画像Ｗ１に示された基準点ｐｒ１は、加工対象物Ｈが厳密な位置で保持された金型１２に対して相対位置が固定されている。よって、基準点ｐｒ１と加工座標の原点とは予め定められた配置関係にある。加工座標を金型１２上の撮影画像Ｗ１の座標軸ｘ１、ｙ１上に表わしたのが、図７の左欄に示す加工座標（ｘ０、ｙ０）である。加工座標（ｘ０、ｙ０）の原点を加工座標原点ｐｒ０と記す。この例では、加工座標（ｘ０、ｙ０）の第１象限に加工対象物Ｈが配置されるように加工座標（ｘ０、ｙ０）が設定されているが、加工座標（ｘ０、ｙ０）の設定は任意である。

【0045】

さらに、加工座標と加工対象物Ｈとの配置関係を示すデータと、加工対象物Ｈと基準点ｐｒ１との相対位置を示すデータとは、予め制御部４０に登録されている。そこで、加工位置特定部４１４は、これらのデータを用いて、撮影画像Ｗ１の座標（ｘ１、ｙ１）上における基準点ｐｒ１と加工座標の原点ｐｒ０とを結ぶベクトルｖ３（図７の左欄を参照）を求める。次いで、加工位置特定部４１４は、ベクトルｖ３を縮尺の比Ｒと回転角φとを適用して、撮影画像Ｗ１１上でのベクトルｖ３ｂに変換し、撮影画像Ｗ１１上の基準点に相当する位置ｐｒ１ｂからベクトルｖ３ｂだけ変位した位置を、加工座標原点Ｐ０として求める。

【0046】

次に、加工座標軸Ｘ、Ｙの求め方を説明する。前述したように、加工座標は、加工対象物Ｈに対して配置関係が予め固定されている一方、撮影画像Ｗ１の座標軸ｘ１、ｙ１（図７の左欄を参照）は、金型１２に対して予め定められた配置関係にある。また、座標軸ｘ１、ｙ１の目盛の大きさと被写体（金型１２等）の実際の長さとの関係も予め定められた関係にある。よって、座標軸ｘ１、ｙ１と加工座標軸ｘ０、ｙ０との角度差は予め定められた値となり、座標軸ｘ１、ｙ１の目盛の大きさと座標軸ｘ０、ｙ０の目盛の大きさとの比も予め定められた比となる。したがって、加工位置特定部４１４は、加工座標と加工対象物Ｈとの配置関係を示すデータと、撮影画像Ｗ１の座標軸ｘ１、ｙ１とに基づいて、撮影画像Ｗ１の座標（ｘ１、ｙ１）上における加工座標軸ｘ０、ｙ０を求める。そして、加工位置特定部４１４は、これらに、縮尺の比Ｒと回転角φとを適用して変換することで、撮影画像Ｗ１１上での加工座標軸Ｘ、Ｙを求める。このような一連の計算によって、加工位置特定部４１４は、撮影画像Ｗ１１上に加工座標（Ｘ、Ｙ）を構築することができる。

【0047】

なお、上記の説明では、金型１２上で撮影された撮影画像Ｗ１の座標軸ｘ１、ｙ１と金型１２との配置関係、並びに、座標軸ｘ１、ｙ１の目盛の大きさと被写体の実際の長さとの関係が、予め定められているという前提条件を示した。そして、この前提条件に基づいて、加工座標軸Ｘ、Ｙの角度と目盛の大きさとが求められた。しかし、第１撮影部１４の配置が可変であるなど、撮影画像Ｗ１の座標軸ｘ１、ｙ１と金型１２との配置関係、並びに、座標軸ｘ１、ｙ１の目盛の大きさと被写体の実際の長さとの関係が可変になる場合もある。このような場合には、金型１２との相対位置が固定となる基準点を、基準点ｐｒ１の１点ではなく、複数点用意し、複数の基準点間の線分の長さ及び角度を基準にして、同様に計算することで、加工座標軸Ｘ、Ｙの角度と目盛の大きさとを決定することができる。あるいは、基準点ｐｒ１に向きと長さが分かる指標を設けておき、この指標の向きと長さを基準にして同様に計算することで、加工座標軸Ｘ、Ｙの角度と目盛の大きさとを決定してもよい。

【0048】

図８は、図２のステップＳ９で実行される加工位置特定処理を説明する図である。加工座標（Ｘ，Ｙ）が構築されたら、続いて、加工位置特定部４１４は、加工台２１上の加工対象物Ｈに対して加工位置Ｃ１～Ｃ３を特定する（ステップＳ９）。ユーザが指定した加工位置のデータ値（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）、（Ａ３、Ｂ３）は、加工座標（Ｘ、Ｙ）で示した値である。したがって、加工位置特定部４１４は、ステップＳ９において、図８（Ａ）に示すように、加工座標（Ｘ、Ｙ）上の点（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）、（Ａ３、Ｂ３）を加工位置Ｃ１～Ｃ３として特定する。

【0049】

ライン生産では、複数の加工対象物Ｈが、順次処理にかけられる。本実施形態では、図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示すように、順次処理にかけられる複数の加工対象物Ｈに対して異なる位置にマークｍ１、ｍ２が貼付されていてもよい。このような場合でも、上述した方法により、毎回、高い位置精度で加工対象物Ｈとの配置関係が固定された加工座標（Ｘ、Ｙ）が構築される。なぜならば、図７に示したように、マークｍ１、ｍ２は、金型１２に対して高い位置精度で定められた基準点ｐｒ１を、撮影画像Ｗ１１上の位置ｐｒ１ｂに変換する際に使用されるからである。そして、変換された位置ｐｒ１ｂは加工対象物Ｈとの配置関係が高い位置精度で定められた位置になり、位置ｐｒ１ｂに基づいて加工座標（Ｘ、Ｙ）が構築されるからである。したがって、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、マークｍ１、ｍ２の位置精度に拘らず、順次処理にかけられる複数の加工対象物Ｈに対して、加工位置特定部４１４は、高い位置精度で加工位置Ｃ１～Ｃ３を特定していくことができる。

【0050】

図９は、図２のステップＳ１０で実行される加工処理を説明する図である。加工位置が特定されたら、図９に示すように、制御部４０は、第２撮影部２７の撮影画像上に特定された加工位置Ｃ１～Ｃ３を頼りに、加工ロボット２４の多関節アーム２４ａを駆動制御し、加工ヘッド２４ｂを加工位置Ｃ１～Ｃ３に合わせる。そして、制御部４０は、加工ロボット２４に加工処理を実行させる（ステップＳ１０：本発明に係る加工ステップの一例に相当）。これにより、加工位置Ｃ１～Ｃ３に加工処理が施される。

【0051】

加工工程が完了したら、ロボットを用いてあるいは手動により、加工対象物Ｈからマークｍ１、ｍ２を回収し（ステップＳ１１）、１サイクルの部品製造工程が終了する。

【0052】

以上のように、本実施形態の加工システム１及びその制御装置によれば、金型１２に保持された加工対象物Ｈ上のマークｍ１、ｍ２を検出する第１撮影部１４及び第１マーク検出処理部４１１を備える。さらに、加工システム１及びその制御装置は、第１マーク検出処理部４１１が検出したマークｍ１、ｍ２との位置と、金型１２との相対位置が定められた基準点ｐｒ１との差を示す差分情報を求める差分計算部４１２を備える。したがって、加工対象物Ｈが金型１２から外されて、位置又は向きが変わっても、その後、制御部４０が、マークｍ１、ｍ２を検出することで、これらの位置と上記の差分情報とから、基準点ｐｒ１に対応する位置ｐｒ１ｂを特定することができる。ここで、マークｍ１、ｍ２が設けられる位置にバラツキがあっても、基準点ｐｒ１及び位置ｐｒ１ｂは加工対象物Ｈに対して予め定められた位置を高い位置精度で表わす。そして、制御部４０は、位置ｐｒ１ｂに基づいて加工対象物Ｈの加工位置を高い精度で特定することで、高い位置精度の加工処理を実現できる。要約すれば、マークｍ１、ｍ２を設ける位置に高い位置精度が要求されずに、マークｍ１、ｍ２に基づいて加工対象物Ｈの加工位置を高い精度で特定することができる。このような効果は、加工対象物Ｈにマークｍ１、ｍ２を設ける処理が煩雑な作業となる場合に、特に有効である。

【0053】

さらに、本実施形態の加工システム１及びその制御装置によれば、加工ロボット２４の加工処理の際にマークｍ１、ｍ２を検出する第２撮影部２７及び第２マーク検出処理部４１３を備える。さらに、加工システム１及びその制御装置は、マークｍ１、ｍ２の位置と差分情報とから加工位置を特定する加工位置特定部４１４を備える。そして、これらが、マークｍ１、ｍ２の検出と、加工位置の特定とを行うことで、加工ロボット２４は、高い位置精度で加工対象物Ｈに加工を行うことができる。

【0054】

また、本実施形態の加工システム１及びその制御装置によれば、差分情報の計算処理として図４（Ａ）の第１例が採用された場合、金型１２に対して相対位置が定められた基準点ｐｒ１として、第１撮影部１４の撮影画像上の所定点が適用される。ただし、第１撮影部１４と金型１２との相対位置が高い位置精度で定められている必要がある。このような構成によれば、第１撮影部１４は、マークｍ１、ｍ２が設けられる予定の狭い範囲を撮影すれば済み、その分、マークｍ１、ｍ２の画像の解像度が向上する。したがって、基準点ｐｒ１とマークｍ１、ｍ２との位置の差を示す差分情報を高い分解能で求めることができる。

【0055】

また、本実施形態の加工システム１及びその制御装置によれば、差分情報の計算処理として図４（Ｂ）の第２例が採用された場合、金型１２に対して相対位置が定められた基準点ｐｒ２として、金型１２の特徴点（角部）が適用される。このような構成によれば、第１撮影部１４は、金型１２の特徴点と、マークｍ１、ｍ２とを含む、広い範囲を撮影する必要が生じるが、第１撮影部１４の配置精度に高い要求が生じないという効果が得られる。

【0056】

また、本実施形態の加工システム１及びその制御装置によれば、差分情報の計算処理として図４（Ｃ）の第３例が採用された場合、金型１２に対して相対位置が定められた基準点ｐｒ３として、任意の部材１５に設けられた参照マーク１５ａが適用される。あるいは、基準点ｐｒ３として、金型１２に設けられた参照マーク１５ａが適用される。この構成によれば、基準点を設ける位置の自由度が増し、また、参照マーク１５ａの模様及び明度等の最適化を行い易く、基準点を明確に検出できるという効果が得られる。また、任意の部材１５に参照マーク１５ａを設ける場合には、プレス成形処理の際に、部材１５の配置を変えることができる。これにより、参照マーク１５ａと第１撮影部１４とを金型１２から離して配置することができ、基準点を設ける構成と、プレス成形処理との干渉を防ぐことができる。

【0057】

また、本実施形態の加工システム１によれば、さらに、金型１２、プレス装置１１、搬送装置１８及び加工ロボット２４を備える。そして、本実施形態の加工方法によれば、搬送装置１８により加工台２１に移動された加工対象物Ｈに対して、上述のように加工位置を特定し、特定された加工位置に加工ロボット２４が加工処理を施す。したがって、プレス成形から加工ロボット２４の加工処理までを高い位置精度で連続的に実施できるという効果が得られる。さらに、加工対象物Ｈが金型１２に嵌っている状態では、加工対象物Ｈ上に確保できる空間が狭くなるため、マークｍ１、ｍ２を高い位置精度で設けることが困難となる。しかし、本実施形態の加工システム１によれば、マークｍ１、ｍ２に高い位置精度が要求されないので、このような環境でも、マークｍ１、ｍ２の貼付処理を簡易に行うことができる。

【0058】

＜部品製造工程の第２例＞
図１０は、加工システムによって実施される部品製造工程の第２例を示すフローチャートである。

【0059】

第２例の部品製造工程では、図１のマーク貼付ロボット１６は不要となる。第２例の部品製造工程では、先ず、プレス成形前の加工対象物に、マークｍ１、ｍ２となる顔料を設ける（ステップＳ２１：本発明に係る「マークを設けるステップ」の一例に相当）。加工対象物への顔料の貼付は、金型１２及びプレス装置１１から離れた比較的に広い空間で行うことができる。このため、この処理は、装置が行っても良いし、手動により行っても良い。

【0060】

顔料が設けられたら、次に、加工対象物が金型１２に搬送され（ステップＳ２２）、プレス装置１１が駆動して加工対象物をプレス成形する（ステップＳ２３：本発明に係る成形ステップの一例に相当）。プレス成形により、加工対象物の形状が変化し、顔料が貼付された位置も流動するが、加工対象物の表面には顔料により識別可能なマークｍ１、ｍ２が残る。

【0061】

続くステップＳ２４～Ｓ３１の処理は、第１例の部品製造工程で説明したステップＳ３～Ｓ１０の処理と同様である。そして、ステップＳ３１の加工処理の後、１サイクルの部品製造工程が終了する。

【0062】

以上のように、この実施形態の加工方法によれば、プレス成形処理から溶接等の加工処理まで連続的に実施することができる。このような連続的な処理の際には、加工対象物の温度管理の面あるいは製造サイクルの短縮化の面などから、連続的な処理の間に、加工対象物にマークｍ１、ｍ２を貼付する処理を挿むことが困難になる場合がある。しかしながら、この実施形態の加工方法では、プレス加工の前に加工対象物にマークとなる顔料を設けておくことができるので、マークを設ける処理が、連続的な加工処理に干渉しないという効果が得られる。さらに、プレス加工では、加工対象物が変形することで、マークｍ１、ｍ２の位置は、顔料を設けた位置から流動してばらつくことになる。しかしながら、本実施形態では、マークｍ１、ｍ２の位置に高い位置精度が要求されずに、マークｍ１、ｍ２に基づいて加工対象物Ｈの加工位置を高い精度で特定することができる。よって、顔料の位置が流動してマークｍ１、ｍ２の位置がばらつくという現象が、問題にならないという効果が得られる。

【0063】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、本発明に係る保持部として、金型１２を一例として示したが、本発明の保持部は、加工対象物を高い位置精度で保持する構成であれば、どのような構成が採用されてもよい。例えば、エアシリンダ等により加工対象物を所定の位置で所定の向きに把持してベルト上を搬送するベルトコンベアがある場合には、このエアシリンダの把持部を、本発明の保持部として適用してもよい。また、上記実施形態では、第２撮影部２７の撮影画像Ｗ１１上において、マークｍ１、ｍ２の位置と差分情報とに基づいて、先ず、加工座標（Ｘ、Ｙ）を構築して、加工位置を特定する方法を示したが、加工座標の構築は省略してもよい。例えば、金型１２上の撮影画像Ｗ１の座標（ｘ１、ｙ１）で加工位置が指定されれば、撮影画像Ｗ１上に指定された加工位置を、図７に示した変換処理で、直接に撮影画像Ｗ１１上に移すことで、加工位置を特定することができる。

【0064】

また、上記の実施形態では、搬送処理の際、ほぼ二次元方向に加工対象物Ｈの位置及び向きが変化することを想定した例を示した。しかし、加工対象物Ｈの位置及び向きが三次元方向に変化するような場合でも、本発明は有用に適用可能である。三次元方向に変化する場合には、例えば、第１撮影部及び第２撮影部を、複数の視点から加工対象物Ｈを撮影する構成とし、これらの撮影画像から、第１マーク検出処理部４１１及び第２マーク検出処理部４１３が、加工対象物Ｈを立体的に認識するように構成すればよい。さらに、第１マーク検出処理部４１１及び第２マーク検出処理部４１３が、三次元位置としてマークの位置を検出するように構成すればよい。加えて、マークの数を３次元方向に分散配置された３点以上設け、基準点の数を３次元方向に分散配置された３点以上設けることで、マークの位置と基準点との差分情報により、加工対象物上に立体的に指定された加工位置を特定することが可能となる。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0065】

１ 加工システム
１１ プレス装置
１２ 金型（保持部）
１４ 第１撮影部
１８ 搬送装置
２１ 加工台
２４ 加工ロボット
２７ 第２撮影部
４０ 制御部
４２ 記憶部
４１１ 第１マーク検出処理部
４１２ 差分計算部
４１３ 第２マーク検出処理部
４１４ 加工位置特定部
ｐｒ１、ｐｒ２、ｐｒ３ 基準点
ｍ１、ｍ２ マーク
Ｃ１～Ｃ３ 加工位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】