JP3673749B2 - シミュレーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械としてシミュレーション対象となるロボットの周辺に置かれる周辺機器やワークの３次元モデルを生成し、それを、シミュレーション対象となるロボットの３次元モデルとともに利用するシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シミュレーション装置を用いてロボットシステムの適用検討、サイクルタイムシミュレーションなどを行う場合、まず、ハンド、周辺機器、機械の３次元モデルのモデリングを行う必要があるが、オペレータが３次元モデルを直接シミュレーション装置により作成する必要があり、シミュレーションを実行するまでに非常に多くに時間を費やすことが多かった。
【０００３】
あるいは、シミュレーションを行う以前に、シミュレーション装置とは別のＣＡＤ装置において、前記作業記載（ロボット、工作機械等）や周辺機器、ワークなどの３次元モデルを作成し、シミュレーション装置に入力していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は、他のＣＡＤ装置で作成した２次元図形情報があるにも関わらず、別途３次元モデルを作成しなければならならなかったこと、ロボット等のシミュレーション装置の利用者が、３次元ＣＡＤ装置を利用しているとは限らないこと、そして、２次元ＣＡＤ装置は広く普及していることなどを考え合わせる、２次元ＣＡＤ装置で作成したワークなどの機械図面を利用できれば、３次元モデルの作成労力が大幅に低減されると考えられる。
【０００５】
特に、複雑な形状のワークなどでは、３次元モデル作成過誤を起こす可能性が低減する。本発明は、このような状況、即ち、ＣＡＤ装置に２次元情報があるにも関わらず、これを利用出来なかったことなどの問題を解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロボットの３次元モデルと、周辺機器やワークの３次元モデルを組合わせて実際のシミュレーションを行なうシミュレーション装置に適用される。
【０００７】
本発明の１つの特徴に従えば、該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備える。そして、前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報、及び前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報が含まれており、更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、前記図面情報から読み取った前記作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段とを備えている。
【０００８】
本発明の別の特徴に従えば、該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報を取得する手段と、前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備えている。そして、前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報が含まれており、更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、前記取得した作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段とを備えている。
【０００９】
上記いずれのケースにおいても、前記３次元モデル生成手段は、前記図面情報に表わされる２次元形状の面または線の任意の部分に厚みを与えて３次元形状を作成する手段を含んでいることが好ましい。また、前記図面情報が少なくとも２方向の撮影図面であり、前記３次元モデル生成手段は、前記少なくとも２方向の撮影図面と、それぞれの方向に基づいて３次元モデルを生成するようになっていることが好ましい。
【００１０】
ここで、前記投影方向が互いに直交した２方向であり、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影線分の両端を選択して得た４点の位置情報に基づき、元の線分の３次元情報を得るようにして良い。また、同じく前記投影方向が互いに直交した２方向であるとうにして、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影円と投影線分の３点ずつを選択して得た６点の位置情報に基づき、元の円の３次元情報を得るようにしても良い。
【００１１】
更に、前記２つの投影図面が、三角法あるいは一角法による正面図、右側面図、左側面図、上面図、底面図、及び背面図の内、投影方向が互いに直交する何れか２つであって良い。また、前記ロボットの指令プログラム、又はタイムチャートを格納する手段と、前記指令プログラム又は前記タイムチャートに従って前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で動作させる手段とを備えていることも好ましい。なお、本発明はシミュレーション対象とされるロボットが複数台存在するケースに適用されても良い。
【００１２】
このような構成を有する本発明では、ＣＡＤ装置等で用意されるロボット及び周辺機器、ワーク等の周辺物体の３次元モデル、２次元形状情報、配置位置情報など（全部そろっているとは限らない）を、例えば通信回線、電子情報媒体などを介して、直接的にあるいは間接的に、シミュレーション装置に入力する。２次元形状情報の場合には、その２次元形状情報に、位置姿勢情報を与えて、仮想の３次元空間上に３次元の線又は面として配置することで、簡易的な３次元モデルを生成する。シミュレーションを行う上で、必ずしも完全な３次元モデルを必要としないような場合があるため、周辺機器やワークなどについては、簡易的な３次元モデルを用意することで、迅速にシミュレーションを実行可能とする。
【００１３】
また、前記面や線で囲まれた部分などに厚みを与えることで、より実物に近い３次元モデルを生成することができ、正確なシミュレーションが可能になる。２次元形状情報を利用して、より正確な３次元モデルを生成するために、複数の２次元形状情報について、その情報同士の相対位置関係を与える手段を設けることも出来る。
【００１４】
例えば、ワークの正投影図法により作成された正面図と右側面図を読み込み、ワークの特定位置が各図面に描かれている位置をそれぞれの図面について指示する。これにより２面の相対位置関係が決まる。その後に、２図面を利用して、要素を押し出しなど既知の３次元モデルの生成手段を使ってワークの３次元モデルを完成させる。２図面を利用する事で、３次元モデルを用意に生成することが出来る。ＣＡＤから２次元形状情報、３次元モデルとともにワークなどのシステム構成要素の配置情報を読み込むことで、３次元モデルを仮想の３次元空間に配置することが出来る。
【００１５】
例えば、システム配置平面図を読み込むことで、システム構築が容易に行える。配置平面図にワークなどの配置基準点を記号などで示しておけば、その記号をもとにワークの３次元モデルを配置可能となる。また、ロボットの作業点列も読み込んで、シミュレーションを迅速に行うようにする。作業点列は、予めシミュレーション装置に格納してある情報であっても良いし、ＣＡＤ装置に格納さえている情報を読み込むことも想定される。
【００１６】
例えば、２次元図面に作業点を示す記号などを書いておき、２次元図面とともにその情報も読込み、前記記号を抽出することで、作業点列情報を自動的に生成することが出来る。更に、シミュレーション装置に、動作プログラム、タイムチャートを格納しておき、その動作プログラム、タイムチャートを利用して、シミュレーションを実行するようにすることも可能である。例えば、前記作業点列に関するタイムチャートが用意されていた場合には、前記作業点列に関するシミュレーションを即時に実行可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
既述のように、ロボットを用いた作業を工場現場等で実施する場合には、それに先だってロボットや周辺物体の３次元モデル、２次元形状情報、配置位置情報などが予めＣＡＤ装置内に用意されていることが非常に多い。そこで、ここではそのような場合について、いくつかの実施例の要点を説明する。図１は、各実施例において諸データをＣＡＤ装置から取り込む際の配置を例示したものである。
【００１８】
同図において、符号１がシミュレーション装置を表わしており、このシミュレーション装置１は適当な通信路４を介して２Ｄ−ＣＡＤ装置２及び３Ｄ−ＣＡＤ装置３に接続されている。２Ｄ−ＣＡＤ装置２、３Ｄ−ＣＡＤ装置３は、それぞれ主として２次元までのデータ及び３次元までのデータを扱う機能（処理、記憶、入出力等）を持つＣＡＤ装置である。なお、場合によっては、両者の機能を兼備したＣＡＤ装置を用いることもある。
【００１９】
図２には、シミュレーション装置１の要部構成をブロック図で示した。同図に示したように、シミュレーション装置全体は、ディスプレイ画面１３を提供する表示部と本体部１４で構成されている。本体部１４には、アニメーション演算表示装置１５、データ記憶装置１６、作業機械（ロボット）の動作演算処理装置１７が装備されている。
【００２０】
また、図示は省略したが、シミュレーション装置のこれら諸部について、必要に応じてプログラムデータ、パラメータデータ、指令等についての編集、修正、入力等をマニュアル操作で行なうためのキーボード、マウス等が付設されている。更に、図示を省略したメインＣＰＵがデータ記憶装置１６に格納されたシステムプログラム等に従って、シミュレーション装置の各部を統括制御している。通信路４を介してのデータの授受は、適当な入出力インターフェイス（図示省略）を介して行なわれる。
【００２１】
その他、各実施例で行なわれる処理のために必要なプログラムデータ、パラメータ等はデータ記憶装置１６に格納され、その起動、読み出し、書込、修正等はメインＣＰＵで制御される。以下、２Ｄ−ＣＡＤ装置２あるいは３Ｄ−ＣＡＤ装置３に用意されているデータの態様に応じて考えられるいくつかの実施例について説明する。以下、単に「ＣＡＤ装置」と言う場合は、適宜、２Ｄ−ＣＡＤ装置２あるいは３Ｄ−ＣＡＤ装置３のいずれかを意味する。
【００２２】
［第１実施例］
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２で作成した２次元図形情報を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。ここでは、ＣＡＤ装置２で図８（ａ）に示したようなワークの２次元図面２１が用意されているものとする。ワークの２次元図面２１は、上面図、正面図、右側面図からなり、これらの図面上でワークの輪郭を特定するデータが、ファイル出力の形式で出力される。
【００２３】
シミュレーション装置１は、このファイル出力を読み込む。この読み込みには、データの記載形式の変換等が必要になるが、それには市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）が利用出来る。読み込まれた２次元図形情報を使って、シミュレーション装置１の画面１３上にこれを配置する。
【００２４】
ここでは最も簡単なケースとして、ワークについては２次元図形のままで、例えば正面図あるいは上面図を画面１３中に配置する。配置位置は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。なお、例えばワークの正面図データに向きを指定し、画面１３上で図８（ｂ）に符号２１ａで示したように３次元的に表示して配置することも可能である。
【００２５】
更に、画面１３中にロボットを配置する。ここでは予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されているロボットの３次元モデルのデータを使って、ロボットの３次元モデル１１（図２参照）を画面１３中に表示する。ロボットの３次元モデル１１の表示位置（配置位置）は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。
【００２６】
図９（ｂ）には、シミュレーション装置１の画面１０４上に、ワークの３次元モデル１０２とロボットの３次元モデル１０３が配列され、同時に表示されている例を示した。なおここでは、ワークのＣＡＤ図面としては図９（ａ）に符号１０１で示したもの（右側面図、左側面図、上面図及び底面図）を想定している。ワークの３次元モデル１０２は、ＣＡＤ装置から読み込んだデータに基づいてシミュレーション装置１内で生成されたもの、ロボットの３次元モデル１０３は、予め作成されてデータ記憶装置１６に用意されているものである。
【００２７】
次に、既にシミュレーション１に取り込まれているワークの形状データを用いて、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００２８】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。即ち、作業点列を指定したデータを含む動作プログラムデータを使って、アニメーション演算表示装置１５及び作業機械（ロボット）の動作演算処理装置１７により、動作軌跡１２をアニメーション形式で表示する。この技術は周知なので、詳しい説明は省略する。
なお、図２における画面１３上では、ワークの配置画像は省略されている。また、以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図３のようにまとめることが出来る。
【００２９】
［第２実施例］
上記第１実施例では、ＣＡＤ装置２から読み込まれてシミュレーション装置１の画面１３上で配列されるワークは、２次元形状のままであったが、このデータを加工して、線や面の３次元モデルとして画面１３上に配置することが出来る。本実施例ではその簡単な例を説明する。本実施例では、ＣＡＤ装置２から読み込まれた２次元データに、画面１３上に映し出される仮想の３次元空間での位置情報を与え、線や面の３次元モデルを作成して画面１３上に配置する。必要なシミュレーションを行なうために簡易的なモデルで十分な場合には、３次元モデルの作成を簡単に済ませることが出来る。本実施例における手順は次のようになる。
【００３０】
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２で作成した２次元図形情報を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。ここでは、図８（ａ）に示したようなワークの２次元図面２１（上面図、正面図、右側面図）の輪郭データがファイル出力の形式で出力される。これを第１実施例と同じく、市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用して、２次元図面データで一旦データ記憶装置１６に格納する。
【００３１】
ここでは、ＣＡＤ装置から、正投影図法により作成された少なくとも２つの図面が読み込まれ、その２図面の位置関係を指示することで、３次元モデルが作成される。例えば２つの図面が正面図、右側面図である場合（図８（ａ）参照）、読み込んだ図面が正面図、右側面図であることを指定する。また、２図面についてそれぞれの図面における同一点を選択することにより、２図面の位置関係が与えられる。この２図面には、対象物の３次元形状情報が書き込まれているため、図面を見ながら、任意の部位の奥行き量を容易に指定出来る。
【００３２】
この２図面を利用しながら、任意の部位の押し出し、切り取りなど、既存の３次元ＣＡＤ装置における３次元モデルの作成手法を使って３次元モデルを作成する。２図面を見ながらオペレータが３次元モデルの作成作業が出来るため、押し出し、切り取りを正確に実行でき、迅速かつ正確な３次元モデルを作成出来る。なお、このような３次元モデルの作成に必要なデータ処理／画面表示ツール等も市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意され得る。作成されたワークの３次元モデルは例えば、図８（ｃ）における３次元モデル２３ａのようになる。このように、正面図、側面図など２方向以上の投影データを使い、更に、必要な加工を加えて作成された３次元モデルを「インタラクティブに作成された３次元モデル」と言う。
【００３３】
図１０には、２次元ＣＡＤ図面２１上で、２方向のそれぞれの投影図面（例えば正面図及び側面図）上の、対応する投影線分の両端を選択指定して得た４点（図１０（ａ）中の黒小丸を参照）の位置情報に基づき、元の線分の３次元値情報（図１０（ｂ）中の黒小丸を参照）を得る形で３次元モデル２３ｂを作成する途中段階を示した。同様に、２方向の投影図面から、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影円と投影線分の３点ずつを選択して得た６点の位置情報に基づき、元の円の３次元情報を得るようにしても良い。
【００３４】
次に、画面１３中にロボットを配置する。ここでは予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されているロボットの３次元モデルのデータを使って、ロボットの３次元モデル１１（図２参照）を画面１３中に表示する。ロボットの３次元モデル１１の表示位置（配置位置）は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。
【００３５】
更に、３次元モデル２３ａのデータあるいはＣＡＤ装置２から取り込まれている他のワークの形状データを必要に応じて用い、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００３６】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。なお、図２における画面１３上では、ワークの配置画像は省略されているが、図８（ｃ）の画面２２に図２に示した画面１３が重ねられた映像が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図４のようにまとめることが出来る。
【００３７】
［第３実施例］
本実施例では、ＣＡＤ装置２あるいは３から周辺機器、機械、部品の２次元形状情報、又は３次元モデルとともに、その配置位置を読み込む。この配置情報に基づいて、周辺機器、機械、部品などをシミュレーション装置１の画面上に映し出される仮想の３次元空間に配置する。これにより、３次元モデルのシステムを容易に構築出来る。本実施例における手順は次のようになる。
【００３８】
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２あるいは３に用意されているワーク等に関する２次元または３次元の図形情報並びに配置情報（作業空間内のどこにそのワーク等を配置するかを記述したデータ）を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。
【００３９】
配置情報は平面図で多く、例えば図１１（ａ）に示したように作業機械（ロボット）の配置図３１、ワークの配置図３２及びテーブルの配置図３３の平面図データが用意されている。このようなデータを含む配置情報と、ワーク及びテーブルの２次元形状データがファイル出力の形式でＣＡＤ２から出力される。これを市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用して、一旦データ記憶装置１６に格納する。配置情報が３次元データで与えられている場合も、同データをデータ記憶装置１６に格納する。
【００４０】
ワークやテーブルの２次元形状データとしては、例えば第２実施例で述べたと同様に、正投影図法により作成された少なくとも２つの図面が利用出来る。これらの図面から、第２実施例で述べたと同様に、ワーク及びテーブルの３次元モデルが作成される。なお、このような３次元モデルの作成に必要なデータ処理／画面表示のためのソフトウェアも市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意され得る。作成されたワーク及びテーブルの３次元モデルは例えば、図１１（ｂ）における３次元モデル３６及び３７のようになる。
【００４１】
作業機械（ロボット）の３次元モデル３５については、予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されている。但し、ＣＡＤ装置３に用意されたデータを必要に応じて修正して使用する場合もあり得る。
【００４２】
用意された作業機械（ロボット）、ワーク及びテーブルの３次元モデル３５、３６及び３７をシミュレーション装置１の画面３８上でレイアウトする。各要素モデル３５〜３７の配置位置は、ＣＡＤ装置２あるいは３から読み込まれた配置情報（平面図データまたは３次元配置データ）に基づいて定められる。配置情報が平面図データで与えられている場合、例えば各要素のレイアウト図形３１〜３３の頂点（１個以上）を指定（例えば画面３８上でクリック）して、各３次元モデル３５〜３７の画面３８上での配置位置を決めることが出来る。このようなレアイアウトに必要なデータ処理／画面表示のためのソフトウェアは市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意出来る。
【００４３】
更に、３次元モデル３５〜３７のデータあるいはＣＡＤ装置２から取り込まれているワークの形状データ等を必要に応じて用い、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００４４】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３（図１１（ｂ）では３８）上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。なお、図２における画面１３上では、ワーク及びテーブルの配置画像は省略されているが、図１１（ｂ）の画面３８に図２に示した軌跡１２が重ねられたような映像が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図５（３次元配置情報が用意されている場合）あるいは図６（配置情報が平面図で用意されている場合）のようにまとめることが出来る。なお、これらフローチャートでは、３次元モデル作成のステップは記載を省略した。
【００４５】
［第４実施例］
ＣＡＤ装置２あるいは３に、作業点情報も用意されている場合もある。そこで本実施例では、ＣＡＤ装置２あるいは３に、周辺機器、機械、部品の形状情報（２次元データまたは３次元データ）、それらの配置情報に加えて作業点情報が用意されているケースを考える。このケースでは、作業機械（ロボット）に作業を行なわせる位置情報である作業点情報をＣＡＤ装置から読み込んだり、ＣＡＤ装置で作成された図面から読みとることにより、ロボットの動作を簡単に指定することができ、作業点列情報に従って前記ロボットなどの動作構造物の３次元モデルを前記画面上で動作させるシミュレーションが迅速、正確に行うことが可能となる。
【００４６】
ここで、ＣＡＤ装置から読み込んだ３次元形状情報や３次元老デルに予め記号などにより、作業点列が示されていることも考えられる。ロボットの作業点をＣＡＤ装置で検討した場合には、その検討結果である図面をシミュレーション装置で読み込むことで、再度、シミュレーション装置において、作業点列を定義する手間が省け、作業点列の間違いもなくすことが出来る。本実施例における手順は例えば次のようになる。
【００４７】
ＣＡＤから周辺機器、機械、ハンド、ガンの形状データと配置データとともに作業点列をファイル出力する。市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用してこのデータをシミュレーション装置１に読込む。読み込まれた配置データをもとに読込んだ形状データを配置し、また、作業点列からロボットの動作プログラムを作成する。なお、シミュレーション装置１に、ロボットの動作プログラムのひな型（作業点未指定）やタイムチャートをシミュレーション装置に格納しておくことで、前記作業点列を動作プログラムのひな型やタイムチャートに読み込むことで、動作プログラムを完成させることが出来る。この種の手法は周知なので詳細は省略する。
【００４８】
そして、動作プログラムを実行しロボットシミュレーションを行う。シミュレーションにより、シミュレーション装置１の画面１３上には、例えばロボットと周辺物体（ワーク等）の３次元モデルとともにロボットの動作軌跡（図２符号１２参照）が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図７のようにまとめることが出来る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＡＤ装置等でで予め作成された３次元モデル或いは２次元図面、その配置情報等をもＣＡＤ装置等からシミュレーション装置に取り込むことで、前記システムの３次元モデルを迅速、正確に短時間で構築してオフラインシミュレーションを行うことが可能になる。また、ＣＡＤ装置から読み込んだ平面図面などの２次元形状情報をそのまま利用して簡易的な３次元モデルを作成することも出来る。更に、２次元形状情報を利用して容易に３次元モデルを作成することも可能になる。
【００５０】
より具体的に言えば、例えばＣＡＤ装置に格納された、ロボット、周辺機器、ワークなどの２次元形状情報や３次元モデルを利用することで、シミュレーションのために新たに３次元モデルを作成する必要がなく、正確、短時間にシミュレーション装置の画面に映し出される仮想空間上にロボットシステムを構築し、シミュレーションを実行することが可能となる。
【００５１】
シミュレーションを実行するにあたり、正確な３次元モデルを必要としない物体がある場合には、その物体の２次元図面をそのまま３次元空間に配置することで、簡易的な３次元モデルを作成し、３次元モデルの作成の手間を省くことが出来る。ワークなどの２次元図面を既にＣＡＤ装置で作成している場合には、平面図、側面図などからそのワークの構成要素の３次元形状情報を容易に得ることが出来るので、その情報から３次元モデルの作成を迅速、正確に行うことが出来る。
【００５２】
ＣＡＤ装置により、システム配置詞などを作成している場合には、この配置情報もシミュレーション装置に読み込むことで、シミュレーション装置の画面に映し出される仮想の３次元空間に、ロボットなどの３次元モデルを短時間、且つ正確に配置することができ、迅速にシミュレーションを実行することが可能となる。ロボットの作業点をＣＡＤ装置から読み込んだり、ＣＡＤ装置で作成した図面から読み取ることで、シミュレーション装置において、あたらに作業点の定義を行う手間がなく、迅速、正確にシミュレーションを行うことが出来る。
【００５３】
その作業点列を使って、シミュレーション装置に格納されていたロボット動作プログラムを完成させ、ロボットの３次元モデルを動作させるシミュレーションが実行出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各実施例において諸データをＣＡＤ装置から取り込む際の配置を例示したものである。
【図２】 各実施例で使用されるシミュレーション装置の要部構成をブロック図で示したものである。
【図３】 第１の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図４】 第２の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図５】 第３の実施例において、配置情報が３次元データでＣＡＤ装置に用意されている場合の処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図６】 第３の実施例において、配置情報が平面図データでＣＡＤ装置に用意されている場合の処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図７】 第４の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図８】 第１実施例及び第２実施例について説明する図である。
【図９】 ワークのＣＡＤ図面の例および同ＣＡＤ図面から作成されるワークの３次元モデルとロボットの３次元モデルを画面上で配置して表示した例を示した図である。
【図１０】 第２実施例において、２次元ＣＡＤ図面２１上での投影線分の両端の選択指定の様子（ａ）、及びそれに対応する線分の３次元値情報（ｂ）に基づく３次元モデルの作成の途中段階（ｂ）を示した図である。
【図１１】 第３実施例について説明する図である。
【符号の説明】
１ シミュレーション装置
２ ２Ｄ−ＣＡＤ装置
３ ３Ｄ−ＣＡＤ装置
４ 通信路
１１、３５、１０３ 作業機械（ロボット）の３次元モデル
１２ ロボットの動作軌跡
１３、２２、３８、１０４ シミュレーション装置のディスプレイ画面（３次元空間）
１４ シミュレーション装置の本体部
１５ アニメーション演算表示装置
１６ データ記憶装置
１７ 作業機械（ロボット）の動作演算処理装置
２１ ワークの２次元図面
２１ａ ワークの正面投影図の３次元モデル
２１ｂ ワークの２次元図面（端点付）
２３ａ ワークの正面投影図の３次元モデルに厚みを持たせたモデル
２３ｂ ワークの３次元モデルの一部（モデル作成途中）
３１ 作業機械（ロボット）の配置図
３２ ワークの配置図
３３ テーブルの配置図
３４ 平面配置図
３６、１０２ ワークの３次元モデル
３７ テーブルの３次元モデル
１０１ ワークのＣＡ図面
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械としてシミュレーション対象となるロボットの周辺に置かれる周辺機器やワークの３次元モデルを生成し、それを、シミュレーション対象となるロボットの３次元モデルとともに利用するシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シミュレーション装置を用いてロボットシステムの適用検討、サイクルタイムシミュレーションなどを行う場合、まず、ハンド、周辺機器、機械の３次元モデルのモデリングを行う必要があるが、オペレータが３次元モデルを直接シミュレーション装置により作成する必要があり、シミュレーションを実行するまでに非常に多くに時間を費やすことが多かった。
【０００３】
あるいは、シミュレーションを行う以前に、シミュレーション装置とは別のＣＡＤ装置において、前記作業記載（ロボット、工作機械等）や周辺機器、ワークなどの３次元モデルを作成し、シミュレーション装置に入力していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は、他のＣＡＤ装置で作成した２次元図形情報があるにも関わらず、別途３次元モデルを作成しなければならならなかったこと、ロボット等のシミュレーション装置の利用者が、３次元ＣＡＤ装置を利用しているとは限らないこと、そして、２次元ＣＡＤ装置は広く普及していることなどを考え合わせる、２次元ＣＡＤ装置で作成したワークなどの機械図面を利用できれば、３次元モデルの作成労力が大幅に低減されると考えられる。
【０００５】
特に、複雑な形状のワークなどでは、３次元モデル作成過誤を起こす可能性が低減する。本発明は、このような状況、即ち、ＣＡＤ装置に２次元情報があるにも関わらず、これを利用出来なかったことなどの問題を解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロボットの３次元モデルと、周辺機器やワークの３次元モデルを組合わせて実際のシミュレーションを行なうシミュレーション装置に適用される。
【０００７】
本発明の１つの特徴に従えば、該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備える。そして、前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報、及び前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報が含まれており、更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、前記図面情報から読み取った前記作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段とを備えている。
【０００８】
本発明の別の特徴に従えば、該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報を取得する手段と、前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備えている。そして、前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報が含まれており、更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、前記取得した作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段とを備えている。
【０００９】
上記いずれのケースにおいても、前記３次元モデル生成手段は、前記図面情報に表わされる２次元形状の面または線の任意の部分に厚みを与えて３次元形状を作成する手段を含んでいることが好ましい。また、前記図面情報が少なくとも２方向の撮影図面であり、前記３次元モデル生成手段は、前記少なくとも２方向の撮影図面と、それぞれの方向に基づいて３次元モデルを生成するようになっていることが好ましい。
【００１０】
ここで、前記投影方向が互いに直交した２方向であり、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影線分の両端を選択して得た４点の位置情報に基づき、元の線分の３次元情報を得るようにして良い。また、同じく前記投影方向が互いに直交した２方向であるとうにして、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影円と投影線分の３点ずつを選択して得た６点の位置情報に基づき、元の円の３次元情報を得るようにしても良い。
【００１１】
更に、前記２つの投影図面が、三角法あるいは一角法による正面図、右側面図、左側面図、上面図、底面図、及び背面図の内、投影方向が互いに直交する何れか２つであって良い。また、前記ロボットの指令プログラム、又はタイムチャートを格納する手段と、前記指令プログラム又は前記タイムチャートに従って前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で動作させる手段とを備えていることも好ましい。なお、本発明はシミュレーション対象とされるロボットが複数台存在するケースに適用されても良い。
【００１２】
このような構成を有する本発明では、ＣＡＤ装置等で用意されるロボット及び周辺機器、ワーク等の周辺物体の３次元モデル、２次元形状情報、配置位置情報など（全部そろっているとは限らない）を、例えば通信回線、電子情報媒体などを介して、直接的にあるいは間接的に、シミュレーション装置に入力する。２次元形状情報の場合には、その２次元形状情報に、位置姿勢情報を与えて、仮想の３次元空間上に３次元の線又は面として配置することで、簡易的な３次元モデルを生成する。シミュレーションを行う上で、必ずしも完全な３次元モデルを必要としないような場合があるため、周辺機器やワークなどについては、簡易的な３次元モデルを用意することで、迅速にシミュレーションを実行可能とする。
【００１３】
また、前記面や線で囲まれた部分などに厚みを与えることで、より実物に近い３次元モデルを生成することができ、正確なシミュレーションが可能になる。２次元形状情報を利用して、より正確な３次元モデルを生成するために、複数の２次元形状情報について、その情報同士の相対位置関係を与える手段を設けることも出来る。
【００１４】
例えば、ワークの正投影図法により作成された正面図と右側面図を読み込み、ワークの特定位置が各図面に描かれている位置をそれぞれの図面について指示する。これにより２面の相対位置関係が決まる。その後に、２図面を利用して、要素を押し出しなど既知の３次元モデルの生成手段を使ってワークの３次元モデルを完成させる。２図面を利用する事で、３次元モデルを用意に生成することが出来る。ＣＡＤから２次元形状情報、３次元モデルとともにワークなどのシステム構成要素の配置情報を読み込むことで、３次元モデルを仮想の３次元空間に配置することが出来る。
【００１５】
例えば、システム配置平面図を読み込むことで、システム構築が容易に行える。配置平面図にワークなどの配置基準点を記号などで示しておけば、その記号をもとにワークの３次元モデルを配置可能となる。また、ロボットの作業点列も読み込んで、シミュレーションを迅速に行うようにする。作業点列は、予めシミュレーション装置に格納してある情報であっても良いし、ＣＡＤ装置に格納さえている情報を読み込むことも想定される。
【００１６】
例えば、２次元図面に作業点を示す記号などを書いておき、２次元図面とともにその情報も読込み、前記記号を抽出することで、作業点列情報を自動的に生成することが出来る。更に、シミュレーション装置に、動作プログラム、タイムチャートを格納しておき、その動作プログラム、タイムチャートを利用して、シミュレーションを実行するようにすることも可能である。例えば、前記作業点列に関するタイムチャートが用意されていた場合には、前記作業点列に関するシミュレーションを即時に実行可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
既述のように、ロボットを用いた作業を工場現場等で実施する場合には、それに先だってロボットや周辺物体の３次元モデル、２次元形状情報、配置位置情報などが予めＣＡＤ装置内に用意されていることが非常に多い。そこで、ここではそのような場合について、いくつかの実施例の要点を説明する。図１は、各実施例において諸データをＣＡＤ装置から取り込む際の配置を例示したものである。
【００１８】
同図において、符号１がシミュレーション装置を表わしており、このシミュレーション装置１は適当な通信路４を介して２Ｄ−ＣＡＤ装置２及び３Ｄ−ＣＡＤ装置３に接続されている。２Ｄ−ＣＡＤ装置２、３Ｄ−ＣＡＤ装置３は、それぞれ主として２次元までのデータ及び３次元までのデータを扱う機能（処理、記憶、入出力等）を持つＣＡＤ装置である。なお、場合によっては、両者の機能を兼備したＣＡＤ装置を用いることもある。
【００１９】
図２には、シミュレーション装置１の要部構成をブロック図で示した。同図に示したように、シミュレーション装置全体は、ディスプレイ画面１３を提供する表示部と本体部１４で構成されている。本体部１４には、アニメーション演算表示装置１５、データ記憶装置１６、作業機械（ロボット）の動作演算処理装置１７が装備されている。
【００２０】
また、図示は省略したが、シミュレーション装置のこれら諸部について、必要に応じてプログラムデータ、パラメータデータ、指令等についての編集、修正、入力等をマニュアル操作で行なうためのキーボード、マウス等が付設されている。更に、図示を省略したメインＣＰＵがデータ記憶装置１６に格納されたシステムプログラム等に従って、シミュレーション装置の各部を統括制御している。通信路４を介してのデータの授受は、適当な入出力インターフェイス（図示省略）を介して行なわれる。
【００２１】
その他、各実施例で行なわれる処理のために必要なプログラムデータ、パラメータ等はデータ記憶装置１６に格納され、その起動、読み出し、書込、修正等はメインＣＰＵで制御される。以下、２Ｄ−ＣＡＤ装置２あるいは３Ｄ−ＣＡＤ装置３に用意されているデータの態様に応じて考えられるいくつかの実施例について説明する。以下、単に「ＣＡＤ装置」と言う場合は、適宜、２Ｄ−ＣＡＤ装置２あるいは３Ｄ−ＣＡＤ装置３のいずれかを意味する。
【００２２】
［第１実施例］
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２で作成した２次元図形情報を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。ここでは、ＣＡＤ装置２で図８（ａ）に示したようなワークの２次元図面２１が用意されているものとする。ワークの２次元図面２１は、上面図、正面図、右側面図からなり、これらの図面上でワークの輪郭を特定するデータが、ファイル出力の形式で出力される。
【００２３】
シミュレーション装置１は、このファイル出力を読み込む。この読み込みには、データの記載形式の変換等が必要になるが、それには市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）が利用出来る。読み込まれた２次元図形情報を使って、シミュレーション装置１の画面１３上にこれを配置する。
【００２４】
ここでは最も簡単なケースとして、ワークについては２次元図形のままで、例えば正面図あるいは上面図を画面１３中に配置する。配置位置は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。なお、例えばワークの正面図データに向きを指定し、画面１３上で図８（ｂ）に符号２１ａで示したように３次元的に表示して配置することも可能である。
【００２５】
更に、画面１３中にロボットを配置する。ここでは予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されているロボットの３次元モデルのデータを使って、ロボットの３次元モデル１１（図２参照）を画面１３中に表示する。ロボットの３次元モデル１１の表示位置（配置位置）は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。
【００２６】
図９（ｂ）には、シミュレーション装置１の画面１０４上に、ワークの３次元モデル１０２とロボットの３次元モデル１０３が配列され、同時に表示されている例を示した。なおここでは、ワークのＣＡＤ図面としては図９（ａ）に符号１０１で示したもの（右側面図、左側面図、上面図及び底面図）を想定している。ワークの３次元モデル１０２は、ＣＡＤ装置から読み込んだデータに基づいてシミュレーション装置１内で生成されたもの、ロボットの３次元モデル１０３は、予め作成されてデータ記憶装置１６に用意されているものである。
【００２７】
次に、既にシミュレーション１に取り込まれているワークの形状データを用いて、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００２８】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。即ち、作業点列を指定したデータを含む動作プログラムデータを使って、アニメーション演算表示装置１５及び作業機械（ロボット）の動作演算処理装置１７により、動作軌跡１２をアニメーション形式で表示する。この技術は周知なので、詳しい説明は省略する。
なお、図２における画面１３上では、ワークの配置画像は省略されている。また、以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図３のようにまとめることが出来る。
【００２９】
［第２実施例］
上記第１実施例では、ＣＡＤ装置２から読み込まれてシミュレーション装置１の画面１３上で配列されるワークは、２次元形状のままであったが、このデータを加工して、線や面の３次元モデルとして画面１３上に配置することが出来る。本実施例ではその簡単な例を説明する。本実施例では、ＣＡＤ装置２から読み込まれた２次元データに、画面１３上に映し出される仮想の３次元空間での位置情報を与え、線や面の３次元モデルを作成して画面１３上に配置する。必要なシミュレーションを行なうために簡易的なモデルで十分な場合には、３次元モデルの作成を簡単に済ませることが出来る。本実施例における手順は次のようになる。
【００３０】
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２で作成した２次元図形情報を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。ここでは、図８（ａ）に示したようなワークの２次元図面２１（上面図、正面図、右側面図）の輪郭データがファイル出力の形式で出力される。これを第１実施例と同じく、市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用して、２次元図面データで一旦データ記憶装置１６に格納する。
【００３１】
ここでは、ＣＡＤ装置から、正投影図法により作成された少なくとも２つの図面が読み込まれ、その２図面の位置関係を指示することで、３次元モデルが作成される。例えば２つの図面が正面図、右側面図である場合（図８（ａ）参照）、読み込んだ図面が正面図、右側面図であることを指定する。また、２図面についてそれぞれの図面における同一点を選択することにより、２図面の位置関係が与えられる。この２図面には、対象物の３次元形状情報が書き込まれているため、図面を見ながら、任意の部位の奥行き量を容易に指定出来る。
【００３２】
この２図面を利用しながら、任意の部位の押し出し、切り取りなど、既存の３次元ＣＡＤ装置における３次元モデルの作成手法を使って３次元モデルを作成する。２図面を見ながらオペレータが３次元モデルの作成作業が出来るため、押し出し、切り取りを正確に実行でき、迅速かつ正確な３次元モデルを作成出来る。なお、このような３次元モデルの作成に必要なデータ処理／画面表示ツール等も市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意され得る。作成されたワークの３次元モデルは例えば、図８（ｃ）における３次元モデル２３ａのようになる。このように、正面図、側面図など２方向以上の投影データを使い、更に、必要な加工を加えて作成された３次元モデルを「インタラクティブに作成された３次元モデル」と言う。
【００３３】
図１０には、２次元ＣＡＤ図面２１上で、２方向のそれぞれの投影図面（例えば正面図及び側面図）上の、対応する投影線分の両端を選択指定して得た４点（図１０（ａ）中の黒小丸を参照）の位置情報に基づき、元の線分の３次元値情報（図１０（ｂ）中の黒小丸を参照）を得る形で３次元モデル２３ｂを作成する途中段階を示した。同様に、２方向の投影図面から、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影円と投影線分の３点ずつを選択して得た６点の位置情報に基づき、元の円の３次元情報を得るようにしても良い。
【００３４】
次に、画面１３中にロボットを配置する。ここでは予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されているロボットの３次元モデルのデータを使って、ロボットの３次元モデル１１（図２参照）を画面１３中に表示する。ロボットの３次元モデル１１の表示位置（配置位置）は、別の情報等により、実際の作業に対応していると判断される位置とする（ここでは配置情報をＣＡＤ装置から配置情報は入力されない）。
【００３５】
更に、３次元モデル２３ａのデータあるいはＣＡＤ装置２から取り込まれている他のワークの形状データを必要に応じて用い、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００３６】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。なお、図２における画面１３上では、ワークの配置画像は省略されているが、図８（ｃ）の画面２２に図２に示した画面１３が重ねられた映像が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図４のようにまとめることが出来る。
【００３７】
［第３実施例］
本実施例では、ＣＡＤ装置２あるいは３から周辺機器、機械、部品の２次元形状情報、又は３次元モデルとともに、その配置位置を読み込む。この配置情報に基づいて、周辺機器、機械、部品などをシミュレーション装置１の画面上に映し出される仮想の３次元空間に配置する。これにより、３次元モデルのシステムを容易に構築出来る。本実施例における手順は次のようになる。
【００３８】
シミュレーション装置１以外のＣＡＤ装置、例えばＣＡＤ装置２あるいは３に用意されているワーク等に関する２次元または３次元の図形情報並びに配置情報（作業空間内のどこにそのワーク等を配置するかを記述したデータ）を、電気通信回線路４又は電子媒体などを介して、シミュレーション装置１に読み込む。
【００３９】
配置情報は平面図で多く、例えば図１１（ａ）に示したように作業機械（ロボット）の配置図３１、ワークの配置図３２及びテーブルの配置図３３の平面図データが用意されている。このようなデータを含む配置情報と、ワーク及びテーブルの２次元形状データがファイル出力の形式でＣＡＤ２から出力される。これを市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用して、一旦データ記憶装置１６に格納する。配置情報が３次元データで与えられている場合も、同データをデータ記憶装置１６に格納する。
【００４０】
ワークやテーブルの２次元形状データとしては、例えば第２実施例で述べたと同様に、正投影図法により作成された少なくとも２つの図面が利用出来る。これらの図面から、第２実施例で述べたと同様に、ワーク及びテーブルの３次元モデルが作成される。なお、このような３次元モデルの作成に必要なデータ処理／画面表示のためのソフトウェアも市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意され得る。作成されたワーク及びテーブルの３次元モデルは例えば、図１１（ｂ）における３次元モデル３６及び３７のようになる。
【００４１】
作業機械（ロボット）の３次元モデル３５については、予め作成されてデータ記憶装置１６に格納されている。但し、ＣＡＤ装置３に用意されたデータを必要に応じて修正して使用する場合もあり得る。
【００４２】
用意された作業機械（ロボット）、ワーク及びテーブルの３次元モデル３５、３６及び３７をシミュレーション装置１の画面３８上でレイアウトする。各要素モデル３５〜３７の配置位置は、ＣＡＤ装置２あるいは３から読み込まれた配置情報（平面図データまたは３次元配置データ）に基づいて定められる。配置情報が平面図データで与えられている場合、例えば各要素のレイアウト図形３１〜３３の頂点（１個以上）を指定（例えば画面３８上でクリック）して、各３次元モデル３５〜３７の画面３８上での配置位置を決めることが出来る。このようなレアイアウトに必要なデータ処理／画面表示のためのソフトウェアは市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）で用意出来る。
【００４３】
更に、３次元モデル３５〜３７のデータあるいはＣＡＤ装置２から取り込まれているワークの形状データ等を必要に応じて用い、点列、線分あるいは面を指定し作業点列（例えば溶接点の列）を作成し、動作プログラムを生成する。これら作業点列からの動作プログラムの作成は、通常のオフラインプログラミングと同様なので説明は省略する。
【００４４】
動作プログラムが用意されたら、この動作プログラムのデータに従ってロボットシミュレーションを実行する。これにより、画面１３（図１１（ｂ）では３８）上にロボットの動作軌跡１２がアニメーション形式で表示される。なお、図２における画面１３上では、ワーク及びテーブルの配置画像は省略されているが、図１１（ｂ）の画面３８に図２に示した軌跡１２が重ねられたような映像が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図５（３次元配置情報が用意されている場合）あるいは図６（配置情報が平面図で用意されている場合）のようにまとめることが出来る。なお、これらフローチャートでは、３次元モデル作成のステップは記載を省略した。
【００４５】
［第４実施例］
ＣＡＤ装置２あるいは３に、作業点情報も用意されている場合もある。そこで本実施例では、ＣＡＤ装置２あるいは３に、周辺機器、機械、部品の形状情報（２次元データまたは３次元データ）、それらの配置情報に加えて作業点情報が用意されているケースを考える。このケースでは、作業機械（ロボット）に作業を行なわせる位置情報である作業点情報をＣＡＤ装置から読み込んだり、ＣＡＤ装置で作成された図面から読みとることにより、ロボットの動作を簡単に指定することができ、作業点列情報に従って前記ロボットなどの動作構造物の３次元モデルを前記画面上で動作させるシミュレーションが迅速、正確に行うことが可能となる。
【００４６】
ここで、ＣＡＤ装置から読み込んだ３次元形状情報や３次元老デルに予め記号などにより、作業点列が示されていることも考えられる。ロボットの作業点をＣＡＤ装置で検討した場合には、その検討結果である図面をシミュレーション装置で読み込むことで、再度、シミュレーション装置において、作業点列を定義する手間が省け、作業点列の間違いもなくすことが出来る。本実施例における手順は例えば次のようになる。
【００４７】
ＣＡＤから周辺機器、機械、ハンド、ガンの形状データと配置データとともに作業点列をファイル出力する。市販のソフトウェア、「ロボガイド」（登録商標）を利用してこのデータをシミュレーション装置１に読込む。読み込まれた配置データをもとに読込んだ形状データを配置し、また、作業点列からロボットの動作プログラムを作成する。なお、シミュレーション装置１に、ロボットの動作プログラムのひな型（作業点未指定）やタイムチャートをシミュレーション装置に格納しておくことで、前記作業点列を動作プログラムのひな型やタイムチャートに読み込むことで、動作プログラムを完成させることが出来る。この種の手法は周知なので詳細は省略する。
【００４８】
そして、動作プログラムを実行しロボットシミュレーションを行う。シミュレーションにより、シミュレーション装置１の画面１３上には、例えばロボットと周辺物体（ワーク等）の３次元モデルとともにロボットの動作軌跡（図２符号１２参照）が表示される。以上の手順の要点をフローチャートで示せば、図７のようにまとめることが出来る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＡＤ装置等でで予め作成された３次元モデル或いは２次元図面、その配置情報等をもＣＡＤ装置等からシミュレーション装置に取り込むことで、前記システムの３次元モデルを迅速、正確に短時間で構築してオフラインシミュレーションを行うことが可能になる。また、ＣＡＤ装置から読み込んだ平面図面などの２次元形状情報をそのまま利用して簡易的な３次元モデルを作成することも出来る。更に、２次元形状情報を利用して容易に３次元モデルを作成することも可能になる。
【００５０】
より具体的に言えば、例えばＣＡＤ装置に格納された、ロボット、周辺機器、ワークなどの２次元形状情報や３次元モデルを利用することで、シミュレーションのために新たに３次元モデルを作成する必要がなく、正確、短時間にシミュレーション装置の画面に映し出される仮想空間上にロボットシステムを構築し、シミュレーションを実行することが可能となる。
【００５１】
シミュレーションを実行するにあたり、正確な３次元モデルを必要としない物体がある場合には、その物体の２次元図面をそのまま３次元空間に配置することで、簡易的な３次元モデルを作成し、３次元モデルの作成の手間を省くことが出来る。ワークなどの２次元図面を既にＣＡＤ装置で作成している場合には、平面図、側面図などからそのワークの構成要素の３次元形状情報を容易に得ることが出来るので、その情報から３次元モデルの作成を迅速、正確に行うことが出来る。
【００５２】
ＣＡＤ装置により、システム配置詞などを作成している場合には、この配置情報もシミュレーション装置に読み込むことで、シミュレーション装置の画面に映し出される仮想の３次元空間に、ロボットなどの３次元モデルを短時間、且つ正確に配置することができ、迅速にシミュレーションを実行することが可能となる。ロボットの作業点をＣＡＤ装置から読み込んだり、ＣＡＤ装置で作成した図面から読み取ることで、シミュレーション装置において、あたらに作業点の定義を行う手間がなく、迅速、正確にシミュレーションを行うことが出来る。
【００５３】
その作業点列を使って、シミュレーション装置に格納されていたロボット動作プログラムを完成させ、ロボットの３次元モデルを動作させるシミュレーションが実行出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各実施例において諸データをＣＡＤ装置から取り込む際の配置を例示したものである。
【図２】 各実施例で使用されるシミュレーション装置の要部構成をブロック図で示したものである。
【図３】 第１の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図４】 第２の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図５】 第３の実施例において、配置情報が３次元データでＣＡＤ装置に用意されている場合の処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図６】 第３の実施例において、配置情報が平面図データでＣＡＤ装置に用意されている場合の処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図７】 第４の実施例における処理手順の要点を記したフローチャートである。
【図８】 第１実施例及び第２実施例について説明する図である。
【図９】 ワークのＣＡＤ図面の例および同ＣＡＤ図面から作成されるワークの３次元モデルとロボットの３次元モデルを画面上で配置して表示した例を示した図である。
【図１０】 第２実施例において、２次元ＣＡＤ図面２１上での投影線分の両端の選択指定の様子（ａ）、及びそれに対応する線分の３次元値情報（ｂ）に基づく３次元モデルの作成の途中段階（ｂ）を示した図である。
【図１１】 第３実施例について説明する図である。
【符号の説明】
１ シミュレーション装置
２ ２Ｄ−ＣＡＤ装置
３ ３Ｄ−ＣＡＤ装置
４ 通信路
１１、３５、１０３ 作業機械（ロボット）の３次元モデル
１２ ロボットの動作軌跡
１３、２２、３８、１０４ シミュレーション装置のディスプレイ画面（３次元空間）
１４ シミュレーション装置の本体部
１５ アニメーション演算表示装置
１６ データ記憶装置
１７ 作業機械（ロボット）の動作演算処理装置
２１ ワークの２次元図面
２１ａ ワークの正面投影図の３次元モデル
２１ｂ ワークの２次元図面（端点付）
２３ａ ワークの正面投影図の３次元モデルに厚みを持たせたモデル
２３ｂ ワークの３次元モデルの一部（モデル作成途中）
３１ 作業機械（ロボット）の配置図
３２ ワークの配置図
３３ テーブルの配置図
３４ 平面配置図
３６、１０２ ワークの３次元モデル
３７ テーブルの３次元モデル
１０１ ワークのＣＡ図面
Claims (9)
- ロボットの３次元モデルと、周辺機器やワークの３次元モデルを組合わせて実際のシミュレーションを行なうシミュレーション装置において、
該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、
前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備え、
前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報、及び前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報が含まれており、
更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、
前記図面情報から読み取った前記作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段と、を備えたことを特徴とするシミュレーション装置。 - ロボットの３次元モデルと、周辺機器やワークの３次元モデルを組合わせて実際のシミュレーションを行なうシミュレーション装置において、
該シミュレーション装置は、前記ロボットの３次元モデルを記憶する手段と、
前記ロボットに作業を行なわせるための位置を表わす作業点情報を取得する手段と、
前記周辺機器やワークの少なくとも一つの２次元形状を表わす図面情報を入力する手段とを備え、
前記図面情報には、前記２次元形状を３次元的に配置するための３次元配置情報が含まれており、
更に、前記シミュレーション装置は、前記３次元配置情報に基づいて、前記２次元形状をシミュレーション装置の画面上に配置することにより、前記周辺機器やワークの３次元モデルを組み立てる３次元モデル生成手段と、
前記取得した作業点情報に基づいて、ロボットの動作プログラムを作成し、前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で前記動作プログラムに従って動作させる手段と、を備えたことを特徴とするシミュレーション装置。 - 前記３次元モデル生成手段は、前記図面情報に表わされる２次元形状の面または線の任意の部分に厚みを与えて３次元形状を作成する手段を含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のシミュレーション装置。
- 前記図面情報が少なくとも２方向の撮影図面であり、
前記３次元モデル生成手段は、前記少なくとも２方向の撮影図面と、それぞれの方向に基づいて３次元モデルを生成することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のシミュレーション装置。 - 前記投影方向が互いに直交した２方向であり、前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影線分の両端を選択して得た４点の位置情報に基づき、元の線分の３次元情報を得ることを特徴とする、請求項４に記載のシミュレーション装置。
- 前記投影方向が互いに直交した２方向であり、
前記２方向のそれぞれの投影図面上の、対応する投影円と投影線分の３点ずつを選択して得た６点の位置情報に基づき、元の円の３次元情報を得ることを特徴とする、請求項４に記載のシミュレーション装置。 - 前記２つの投影図面が、三角法あるいは一角法による正面図、右側面図、左側面図、上面図、底面図、及び背面図の内、投影方向が互いに直交する何れか２つである、請求項５または請求項６に記載のシミュレーション装置。
- 前記ロボットの指令プログラム、又はタイムチャートを格納する手段と、
前記指令プログラム又は前記タイムチャートに従って前記ロボットの３次元モデルを前記画面上で動作させる手段とを備えることを特徴とする、請求頃１乃至請求項７の何れか１項に記載のシミュレーション装置。 - 前記ロボットが複数台存在することを特徴とする、請求頃１乃至請求項８の何れか１項に記載のシミュレーション装置。
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