JP6628170B1 - Measurement system and measurement method - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を簡易なシステム構成で計算する。【解決手段】プログラマブルコントローラが、ワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップ６０１と、ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップ６０２と、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を６自由度の成分で計算するステップ６０３と、基準平面に対するワークの変位に基づいて、基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの点に対するワークの校正点の変位を計算するステップ６０４を実行する。【選択図】図６An object of the present invention is to calculate a correction value for correcting a position and a posture of a robot with respect to a workpiece with a simple system configuration. A programmable controller inputs a measurement result of three displacement sensors of three points of a work by three displacement sensors, and inputs a measurement result of one or two image sensors of XY coordinates of two points of a work. Step 602 and Step 603 of calculating the displacement of the work with respect to a reference plane that defines the reference position and the reference posture of the work based on the measurement results of the Z coordinate of three points and the XY coordinates of two points, with components of six degrees of freedom. And a step 604 of calculating a displacement of the calibration point of the workpiece with respect to three points defining a plane having a predetermined relative positional relationship with the reference plane based on the displacement of the workpiece with respect to the reference plane. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は計測システム及び計測方法に関わる。 The present invention relates to a measurement system and a measurement method.
ファクトリーオートメーションの分野では、ロボットによるワークの組み立て作業が自動化されている。例えば、自動車部品の溶接工程においては、作業台に置かれたワークにロボットが溶接を行うようにロボットの動作が制御される。このとき、作業台に置かれるワークの位置及び姿勢は、ワーク毎に異なり得る。このような事情に鑑み、作業台に対するワークの標準的な位置及び姿勢を予め定めておき、ワークの位置及び姿勢がその標準的な位置及び姿勢からどの程度ずれているかを検出し、ロボットによるワークの溶接位置を補正することが行われている。例えば、特許文献１は、基準ブロックに対するワークの標準的な位置及び姿勢を予め設定しておき、画像センサ及び変位センサを用いて基準ブロックに対するワークのずれをＸＹＺ直交座標系の各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算することにより、ワークに対するロボットの位置及び姿勢の補正量を計算する方法を提案している。 In the field of factory automation, robots assemble workpieces are automated. For example, in a welding process of an automobile part, the operation of the robot is controlled so that the robot performs welding on a work placed on a workbench. At this time, the position and the posture of the work placed on the work table may be different for each work. In view of such circumstances, the standard position and posture of the work with respect to the work table are determined in advance, and how much the position and posture of the work deviates from the standard position and posture is determined. Is corrected. For example, in Patent Document 1, a standard position and orientation of a workpiece with respect to a reference block are set in advance, and the displacement of the workpiece with respect to the reference block is determined by using an image sensor and a displacement sensor in parallel with each coordinate axis direction of an XYZ orthogonal coordinate system. A method of calculating a correction amount of a position and a posture of a robot with respect to a workpiece by calculating a component with six degrees of freedom including a movement component and a rotation component around each coordinate axis has been proposed.
しかし、特許文献１に記載の方法では、ワーク毎に基準ブロックを用意する必要があるため、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を計算するためのシステムの構築が煩雑となる。 However, in the method described in Patent Document 1, since it is necessary to prepare a reference block for each work, it is complicated to construct a system for calculating a correction value for correcting the position and orientation of the robot with respect to the work. .
そこで、本発明は、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を簡易なシステム構成で計算することのできる計測システム及び計測方法を提案することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to propose a measurement system and a measurement method capable of calculating a correction value for correcting the position and orientation of a robot with respect to a workpiece with a simple system configuration.
上述の課題を解決するため、本発明に関わる計測システムは、ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標を測定する３つの変位センサと、ワークの２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサと、プログラマブルコントローラであって、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段と、基準平面に対するワークの変位に基づいて基準平面の位置及び姿勢をワークの位置及び姿勢に整合させたときの基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段と、３つの校正点の変位の計算結果を、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正する補正値としてロボットコントローラに出力する手段と、を備えるプログラマブルコントローラと、を備える。ここで、基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている。このような構成によれば、ワークの位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易なシステム構成でワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。 In order to solve the above-described problems, a measurement system according to the present invention includes three displacement sensors that measure the Z coordinates of three points of a work in a space defined by an XYZ orthogonal coordinate system, and XY coordinates of two points of the work. And two or more image sensors for measuring the position of the workpiece and a programmable controller, the work being performed on a reference plane defining a reference position and a reference posture of the work based on the measurement results of the Z coordinate of three points and the XY coordinate of two points. Calculating means for calculating the displacement of the workpiece by a six-degree-of-freedom component consisting of a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis; A second method for calculating displacements of three calibration points defining a plane in which a relative positional relationship with a reference plane when aligned with the position and orientation of the workpiece is predetermined. Comprising a calculation unit, three displacement calibration point calculation results, the programmable controller comprising: means for outputting to the robot controller, as a correction value for correcting the position and orientation of the robot relative to the workpiece, the. Here, the XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane is a Z axis. According to such a configuration, a reference block serving as a reference for measuring the position and orientation of the work is not required, and the position and orientation of the robot with respect to the work can be corrected with a simple system configuration.
ワークの２点は、ワークの外観的特徴点でもよい。これにより、画像センサによるワークの撮像点の識別精度を高めることができる。 The two points of the work may be appearance characteristic points of the work. Thus, the accuracy of identifying the imaging point of the workpiece by the image sensor can be improved.
第２の計算手段は、行列演算を用いて前３つの校正点のそれぞれの変位を計算してもよい。行列演算により、座標変換を用いた校正点の計算が可能となる。 The second calculation means may calculate the displacement of each of the preceding three calibration points using a matrix operation. The matrix operation allows calculation of calibration points using coordinate transformation.
本発明に関わる計測方法は、プログラマブルコントローラが、ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップと、ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップと、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいてワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップと、基準平面に対するワークの変位に基づいて基準平面の位置及び姿勢をワークの位置及び姿勢に整合させたときの基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップと、３つの校正点の変位の計算結果を、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正する補正値としてロボットコントローラに出力するステップとを実行する。ここで、基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている。このような方法によれば、ワークの位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易な手法でワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。 A measuring method according to the present invention includes a step in which a programmable controller inputs measurement results by three displacement sensors of Z coordinates of three points of a work in a space defined by an XYZ orthogonal coordinate system; Inputting the measurement results of one or two image sensors of the coordinates, and determining the reference position and the reference posture of the work based on the measurement results of the Z coordinate of three points and the XY coordinate of two points. Calculating the displacement by a component having six degrees of freedom consisting of a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis; and determining the position and orientation of the reference plane based on the displacement of the workpiece relative to the reference plane. For calculating the displacements of three calibration points that define a plane whose relative positional relationship with the reference plane when aligned with the reference plane is predetermined. And-up, three displacement calibration point calculation result, and a step of outputting to the robot controller as a correction value for correcting the position and orientation of the robot relative to the workpiece. Here, the XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane is a Z axis. According to such a method, a reference block serving as a reference for measuring the position and orientation of the work is not required, and the position and orientation of the robot with respect to the work can be corrected by a simple method.
本発明によれば、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を簡易なシステム構成で計算することができる。 According to the present invention, a correction value for correcting the position and orientation of a robot with respect to a workpiece can be calculated with a simple system configuration.
以下、本発明の一側面に関わる実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明には、その等価物も含まれる。なお、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。 An embodiment according to one aspect of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments of the present invention are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed or improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes equivalents thereof. Note that the same reference numerals denote the same components, and redundant description will be omitted.
［適用例］
まず、図１乃至図３を参照しながら、本発明の適用例について説明する。
図１は本発明の実施形態に関わる計測システム１０の概略構成を示す説明図である。計測システム１０は、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を備えている。ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内には、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０が予め定義されている。ワークの基準位置及び基準姿勢とは、作業台に置かれるワークの位置及び姿勢の基準を定めるものである。図２及び図３に示すように、計測システム１０は、作業台に置かれたワーク７０の実際の位置及び姿勢がそれぞれ基準位置及び基準姿勢からどの程度ずれているのかを３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を用いて測定する。なお、基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系を定義する。
[Application example]
First, an application example of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a measurement system 10 according to the embodiment of the present invention. The measurement system 10 includes three displacement sensors 20 and two image sensors 30. In a space defined by the XYZ rectangular coordinate system, a reference plane 80 that defines a reference position and a reference posture of the workpiece is defined in advance. The reference position and reference posture of the work determine the reference of the position and posture of the work placed on the work table. As shown in FIGS. 2 and 3, the measurement system 10 determines how much the actual position and posture of the work 70 placed on the worktable deviate from the reference position and reference posture, respectively, by using the three displacement sensors 20 and The measurement is performed using the two image sensors 30. The XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane 80 is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane 80 is a Z axis.
本明細書で使用する用語を以下のように定義する。 The terms used herein are defined as follows.
ロボットが操作するワーク７０を「作業ワーク」と呼ぶ。 The work 70 operated by the robot is referred to as “work work”.
基準平面８０を「マスターワーク」と呼ぶ。マスターワークは、仮想上のワークの測定面（凹凸のない平坦面）である。 The reference plane 80 is called a “master work”. The master work is a virtual measurement surface of the work (a flat surface without irregularities).
マスターワークとの相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの点を「マスターワークの校正点（キャリブレーションポイント）」と呼ぶ。マスターワークの３つの校正点は、「MasterCalibPoint」と総称することがある。また、マスターワークの３つの校正点を区別するときは、「MasterCalibPoint1」,「 MasterCalibPoint2」, 「MasterCalibPoint3」と呼ぶことがある。但し、マスターワークの３つの校正点によって画定される平面は、基準平面８０と同一でもよく、この場合、各校正点は、基準平面８０上に存在する。 Three points that define a plane having a predetermined relative positional relationship with the master work are referred to as “master work calibration points (calibration points)”. The three calibration points of the master work may be collectively referred to as “MasterCalibPoint”. When distinguishing the three calibration points of the master work, they may be called "MasterCalibPoint1," "MasterCalibPoint2," and "MasterCalibPoint3." However, the plane defined by the three calibration points of the master work may be the same as the reference plane 80. In this case, each calibration point exists on the reference plane 80.
マスターワークの位置及び姿勢を作業ワークの位置及び姿勢に整合させたときにマスターワークの校正点に一致する点を作業ワークの校正点と呼ぶ。作業ワークの３つの校正点は、「WorkCalibPoint」と総称することがある。また、作業ワークの３つの校正点を区別するときは、「WorkCalibPoint1」,「 WorkCalibPoint2」, 「WorkCalibPoint3」と呼ぶことがある。 When the position and orientation of the master work are matched with the position and orientation of the work, the point that matches the calibration point of the master work is called the calibration point of the work. The three calibration points of the work may be collectively referred to as “WorkCalibPoint”. When distinguishing the three calibration points of the work, they may be called “WorkCalibPoint1”, “WorkCalibPoint2”, and “WorkCalibPoint3”.
変位センサ２０によって変位センサ２０との間のＺ軸方向の距離が測定されるマスターワーク上の３つの点を「マスターワークの測距点」と呼ぶ。マスターワークの３つの測距点は、「MasterDistanceMeasuPoint」と総称することがある。また、３つのMasterDistanceMeasuPointを区別するときは、「MasterDistanceMeasuPoint1」, 「MasterDistanceMeasuPoint2」, 「MasterDistanceMeasuPoint3」と呼ぶことがある。マスターワークの３つの測距点は、同一平面上に存在し、それらのＺ座標は同一であるものとする。 Three points on the master work at which the distance between the displacement sensor 20 and the displacement sensor 20 in the Z-axis direction are measured are referred to as “distance measuring points of the master work”. The three ranging points of the master work may be collectively referred to as “MasterDistanceMeasuPoint”. When distinguishing the three MasterDistanceMeasuPoints, they may be referred to as “MasterDistanceMeasuPoint1”, “MasterDistanceMeasuPoint2”, and “MasterDistanceMeasuPoint3”. The three ranging points of the master work exist on the same plane, and their Z coordinates are the same.
変位センサ２０によって変位センサ２０との間のＺ軸方向の距離が測定される作業ワーク上の３つの点を「作業ワークの測距点」と呼ぶ。作業ワークの３つの測距点は、「WorkDistanceMeasuPoint」と総称することがある。また、３つのWorkDistanceMeasuPointを区別するときは、「WorkDistanceMeasuPoint1」, 「WorkDistanceMeasuPoint2」, 「WorkDistanceMeasuPoint3」と呼ぶことがある。作業ワークの３つの測距点は、同一平面上に存在するものとする。 The three points on the work where the distance between the displacement sensor 20 and the displacement sensor 20 in the Z-axis direction is measured are referred to as “workpiece distance measuring points”. The three ranging points of the work may be collectively referred to as “WorkDistanceMeasuPoint”. When distinguishing three WorkDistanceMeasuPoints, they may be referred to as “WorkDistanceMeasuPoint1”, “WorkDistanceMeasuPoint2”, and “WorkDistanceMeasuPoint3”. The three ranging points of the work are assumed to be on the same plane.
特に、WorkDistanceMeasuPoint1のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint1_zと呼ぶ。WorkDistanceMeasuPoint2のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint2_zと呼ぶ。WorkDistanceMeasuPoint3のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint3_zと呼ぶ。 In particular, the Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint1 is called WorkDistanceMeasuPoint1_z. The Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint2 is called WorkDistanceMeasuPoint2_z. The Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint3 is called WorkDistanceMeasuPoint3_z.
画像センサ３０によって撮像されるマスターワーク上の２つの点を「マスターワークの撮像点」と呼ぶ。マスターワークの２つの撮像点は、「MasterImagePoint」と総称することがある。また、２つのMasterImagePointを区別するときは、「MasterImagePointA」, 「MasterImagePointB」と呼ぶことがある。 Two points on the master work imaged by the image sensor 30 are referred to as “master work imaging points”. The two imaging points of the master work may be collectively referred to as “MasterImagePoint”. When distinguishing two MasterImagePoints, they may be called “MasterImagePointA” and “MasterImagePointB”.
画像センサ３０によって撮像される作業ワーク上の２つの点を「作業ワークの撮像点」と呼ぶ。作業ワークの２つの撮像点は、「WorkImagePoint」と総称することがある。また、２つのWorkImagePointを区別するときは、「WorkImagePointA」, 「WorkImagePointB」と呼ぶことがある。 The two points on the work that are imaged by the image sensor 30 are referred to as “workpiece imaging points”. The two imaging points of the work may be collectively referred to as “WorkImagePoint”. When distinguishing two WorkImagePoints, they may be referred to as “WorkImagePointA” and “WorkImagePointB”.
マスターワークの撮像点を始点とし、作業ワークの撮像点を終点とする移動ベクトルをWorkImagePointDiff_xyと呼ぶ。特に、MasterImagePointAを始点とし、WorkImagePointAを終点とする移動ベクトルをWorkImagePointADiff_xyと呼ぶ。MasterImagePointBを始点とし、WorkImagePointBを終点とする移動ベクトルをWorkImagePointBDiff_xyと呼ぶ。 A movement vector having the imaging point of the master work as a start point and the imaging point of the work work as an end point is referred to as WorkImagePointDiff_xy. In particular, a movement vector having MasterImagePointA as a start point and WorkImagePointA as an end point is referred to as WorkImagePointADiff_xy. A movement vector having MasterImagePointB as a start point and WorkImagePointB as an end point is referred to as WorkImagePointBDiff_xy.
マスターワークに対する作業ワークのＸＹＺ軸周りの回転角をWorkAngleDiffと呼ぶ。特に、マスターワークに対する作業ワークのＺ軸周りの回転角をWorkAngleDiff_zと呼ぶ。 The rotation angle of the work work around the XYZ axes with respect to the master work is called WorkAngleDiff. In particular, the rotation angle of the work work around the Z-axis with respect to the master work is called WorkAngleDiff_z.
MasterCalibPoint1を始点とし、WorkCalibPoint1を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff1と呼ぶ。MasterCalibPoint2を始点とし、WorkCalibPoint2を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff2と呼ぶ。MasterCalibPoint3を始点とし、WorkCalibPoint3を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff3と呼ぶ。 A movement vector having MasterCalibPoint1 as a start point and WorkCalibPoint1 as an end point is referred to as WorkCalibPointDiff1. A movement vector having MasterCalibPoint2 as a start point and WorkCalibPoint2 as an end point is referred to as WorkCalibPointDiff2. A movement vector having MasterCalibPoint3 as a start point and WorkCalibPoint3 as an end point is referred to as WorkCalibPointDiff3.
例えば、図２に示すように、計測システム１０は、マスターワークの３つの測距点のそれぞれのＺ座標と作業ワークの３つの測距点のそれぞれのＺ座標との差分から、基準平面８０に対するワーク７０の変位をＺ軸方向の平行移動成分及びＸＹ軸周りの回転成分からなる３自由度の成分で計算する。また、例えば、図３に示すように、計測システム１０は、マスターワークの２つの撮像点のそれぞれのＸＹ座標と作業ワークの２つの撮像点のそれぞれのＸＹ座標との差分から、基準平面８０に対するワーク７０の変位をＸＹ軸方向の平行移動成分及びＺ軸周りの回転成分からなる３自由度の成分で計算する。このようにして、計測システム１０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する。 For example, as shown in FIG. 2, the measurement system 10 calculates a difference between the Z coordinate of each of the three ranging points of the master work and the Z coordinate of each of the three ranging points of the work work with respect to the reference plane 80. The displacement of the work 70 is calculated with a three-degree-of-freedom component consisting of a translation component in the Z-axis direction and a rotation component around the XY axes. Further, for example, as shown in FIG. 3, the measurement system 10 calculates a difference between the XY coordinates of each of the two imaging points of the master work and the XY coordinates of each of the two imaging points of the work work with respect to the reference plane 80. The displacement of the work 70 is calculated by a three-degree-of-freedom component consisting of a translation component in the XY-axis direction and a rotation component around the Z-axis. In this way, the measurement system 10 calculates the displacement of the workpiece 70 with respect to the reference plane 80 by using a six-degree-of-freedom component consisting of a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis.
マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位は、基準平面８０に対するワーク７０の変位に等しい。計測システム１０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位からマスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する。計測システム１０は、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位の計算結果を、ワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値として、ロボットコントローラに出力する。ロボットコントローラは、この補正値に基づいて、ワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正する。このような構成によれば、ワーク７０の位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易なシステム構成でワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。 The displacement of the calibration point of the work relative to the calibration point of the master workpiece is equal to the displacement of the workpiece 70 relative to the reference plane 80. The measurement system 10 calculates the displacement of the calibration point of the work relative to the calibration point of the master workpiece from the displacement of the workpiece 70 with respect to the reference plane 80. The measurement system 10 outputs the calculation result of the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work as a correction value for correcting the position and orientation of the robot with respect to the work 70 to the robot controller. The robot controller corrects the position and orientation of the robot with respect to the workpiece 70 based on the correction value. According to such a configuration, a reference block serving as a reference for measuring the position and orientation of the work 70 is not required, and the position and orientation of the robot with respect to the work 70 can be corrected with a simple system configuration.
なお、ワーク７０の外観的特徴点を、作業ワークの撮像点としてもよい。外観的特徴点とは、その形状、模様、又は色彩がワーク７０の他の部分の形状、模様、又は色彩と比較して区別し易い点を意味する。ワーク７０の外観的特徴点を、作業ワークの撮像点とすることにより、画像センサ３０による作業ワークの撮像点の識別精度を高めることができる。 In addition, the appearance characteristic point of the work 70 may be an imaging point of the work work. The appearance feature point means a point whose shape, pattern, or color is more easily distinguished than the shape, pattern, or color of another part of the work 70. By setting the appearance feature point of the work 70 as the imaging point of the work, the identification accuracy of the imaging point of the work by the image sensor 30 can be improved.
また、画像センサ３０の測定誤差を低減するために、作業ワークの２つの撮像点の距離は、長い方が望ましい。このため、２つの画像センサ３０のそれぞれは、作業ワークの異なる撮像点を撮像するように配置される。但し、計測システム１０は、必ずしも、２つの画像センサ３０を備える必要はなく、例えば、１つの画像センサ３０で２つの撮像点を撮像してもよい。以下の説明では、計測システム１０が２つの画像センサ３０を備える構成について例示的に説明する。 Further, in order to reduce the measurement error of the image sensor 30, it is desirable that the distance between the two imaging points of the work is long. For this reason, each of the two image sensors 30 is arranged so as to image different imaging points of the work. However, the measurement system 10 does not necessarily need to include the two image sensors 30. For example, one image sensor 30 may capture two imaging points. In the following description, a configuration in which the measurement system 10 includes two image sensors 30 will be exemplarily described.
[システム構成]
図４は本発明の実施形態に関わる測定システム１０の構成を示す説明図である。測定システム１０は、３つの変位センサ２０と、２つの画像センサ３０と、各画像センサ３０に接続するコントローラ３１と、コントローラ３１及び各変位センサ２０に接続するプログラマブルコントローラ４０とを備える。プログラマブルコントローラ４０は、各変位センサ２０から出力される測定信号を入力し、各測距点のＺ座標の値を演算する。コントローラ３１は、各画像センサ３０から出力される測定信号を入力し、撮像点のＸＹ座標をプログラマブルコントローラ４０に出力する。
[System configuration]
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the measurement system 10 according to the embodiment of the present invention. The measurement system 10 includes three displacement sensors 20, two image sensors 30, a controller 31 connected to each image sensor 30, and a programmable controller 40 connected to the controller 31 and each displacement sensor 20. The programmable controller 40 receives the measurement signal output from each displacement sensor 20 and calculates the value of the Z coordinate of each ranging point. The controller 31 receives the measurement signal output from each image sensor 30 and outputs the XY coordinates of the imaging point to the programmable controller 40.
プログラマブルコントローラ４０は、コントローラ３１及び各変位センサ２０の出力から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算し、その計算結果を、ワーク７０に対するロボット６０の位置及び姿勢を補正するための補正値として、ロボットコントローラ５０に出力する。ロボットコントローラ５０は、この補正値に基づいて、ワーク７０に対するロボット６０の位置及び姿勢を補正する。なお、ワーク７０は、作業台９０に置かれる部品（例えば、自動車の部品）であり、ロボット６０は、例えば、ワーク７０をスポット溶接する溶接ロボットである。ロボットコントローラ５０は、プログラマブルコントローラ４０から出力される補正値に基づいて、例えば、溶接ロボットによるスポット溶接の打点位置を補正する。 The programmable controller 40 calculates the displacement of the calibration point of the work work relative to the calibration point of the master work from the output of the controller 31 and each displacement sensor 20, and corrects the calculation result to correct the position and orientation of the robot 60 with respect to the work 70. Is output to the robot controller 50 as a correction value. The robot controller 50 corrects the position and orientation of the robot 60 with respect to the work 70 based on the correction value. The work 70 is a part (for example, a part of an automobile) placed on the workbench 90, and the robot 60 is, for example, a welding robot that spot-welds the work 70. The robot controller 50 corrects, for example, the spot position of spot welding by the welding robot based on the correction value output from the programmable controller 40.
なお、ワーク７０が自動車部品のように、例えば、数メートル程度の大きさである場合、ワーク７０を３次元測定するセンサを用いて基準平面８０に対するワーク７０の変位を測定すると、視野が狭い上に、センサの費用が高価になるという欠点を有する。これに対し、変位センサ２０と画像センサ３０とを組み合わせることにより、視野を大きくとることが可能となり、また、センサの費用も安価になるという利点を有する。 When the work 70 is, for example, about several meters in size, such as an automobile part, if the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 is measured using a sensor that measures the work 70 three-dimensionally, the field of view is narrow. Another disadvantage is that the cost of the sensor is high. On the other hand, by combining the displacement sensor 20 and the image sensor 30, there is an advantage that the field of view can be widened and the cost of the sensor can be reduced.
図５はプログラマブルコントローラ４０の構成を示す説明図である。プログラマブルコントローラ４０は、プロセッサ４１と、補助記憶装置４２と、主記憶装置４３と、ネットワークコントローラ４４と、チップセット４５とを備えている。補助記憶装置４２は、例えば、ディスク媒体（例えば、磁気記録媒体又は光磁気記録媒体）又は不揮発性半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。主記憶装置４３は、例えば、揮発性半導体メモリである。ネットワークコントローラ４４は、コントローラ３１とプログラマブルコントローラ４０との間の通信、及びロボットコントローラ５０とプログラマブルコントローラ４０との間の通信を制御する。チップセット４５は、プログラマブルコントローラ４０の各部（プロセッサ４１、補助記憶装置４２、主記憶装置４３、及びネットワークコントローラ４４）を制御する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the programmable controller 40. The programmable controller 40 includes a processor 41, an auxiliary storage device 42, a main storage device 43, a network controller 44, and a chipset 45. The auxiliary storage device 42 is a computer-readable recording medium such as a disk medium (for example, a magnetic recording medium or a magneto-optical recording medium) or a nonvolatile semiconductor memory. The main storage device 43 is, for example, a volatile semiconductor memory. The network controller 44 controls communication between the controller 31 and the programmable controller 40 and communication between the robot controller 50 and the programmable controller 40. The chipset 45 controls each unit (the processor 41, the auxiliary storage device 42, the main storage device 43, and the network controller 44) of the programmable controller 40.
補助記憶装置４２には、制御プログラム４６が格納されている。制御プログラム４６は、補助記憶装置４２から主記憶装置４３に読み込まれ、プロセッサ４１によって解釈及び実行される。制御プログラム１１０は、コントローラ３１及び各変位センサ２０の出力から、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する処理と、基準平面８０に対するワーク７０の変位から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する処理とを実行する。制御プログラム１１０は、例えば、行列演算を用いてマスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算してもよい。制御プログラム１１０は、例えば、ＳＴ（Structured Text）言語で記述することができる。ＳＴ言語によれば、プログラマブルコントローラ４０による行列演算が可能となる。 The auxiliary storage device 42 stores a control program 46. The control program 46 is read from the auxiliary storage device 42 to the main storage device 43, and is interpreted and executed by the processor 41. The control program 110 calculates the displacement of the workpiece 70 with respect to the reference plane 80 from the output of the controller 31 and each displacement sensor 20 by a component having six degrees of freedom including a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis. And a process of calculating the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80. The control program 110 may calculate the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work using, for example, a matrix operation. The control program 110 can be described in, for example, ST (Structured Text) language. According to the ST language, matrix operation by the programmable controller 40 becomes possible.
[計測方法]
図６は本発明の実施形態に関わる計測方法の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップ６０１において、プログラマブルコントローラ４０は、ワーク７０上の３つの測距点のＺ座標の３つの変位センサ２０による測定結果を入力する。
ステップ６０２において、プログラマブルコントローラ４０は、ワーク７０上の２つの撮像点のＸＹ座標の２つの画像センサ３０による測定結果を入力する。
ステップ６０３において、プログラマブルコントローラ４０は、３つの測距点のＺ座標及び２つの撮像点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する。
ステップ６０４において、プログラマブルコントローラ４０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する。
[Measurement method]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the processing of the measuring method according to the embodiment of the present invention.
In step 601, the programmable controller 40 inputs the measurement results of the three displacement sensors 20 on the Z coordinates of the three ranging points on the work 70.
In step 602, the programmable controller 40 inputs the measurement results of the XY coordinates of the two imaging points on the workpiece 70 by the two image sensors 30.
In step 603, the programmable controller 40 calculates the displacement of the workpiece 70 with respect to the reference plane 80 based on the Z coordinate of the three ranging points and the measurement results of the XY coordinates of the two imaging points and the translation component in each coordinate axis direction and The calculation is performed using a six-degree-of-freedom component including a rotation component around the coordinate axis.
In step 604, the programmable controller 40 calculates the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80.
次に、図７乃至１３を参照しながら、ステップ６０３，６０４の計算処理の詳細について説明する。 Next, details of the calculation processing in steps 603 and 604 will be described with reference to FIGS.
図７に示すように、マスターワークの２つの測距点（MasterDistanceMeasuPoint1, MasterDistanceMeasuPoint2）のそれぞれのＹ座標は、同じであるものとする。また、マスターワークに対する作業ワークの回転角の範囲は、±４５度の範囲内であるものとする。 As shown in FIG. 7, it is assumed that the Y coordinate of each of two distance measurement points (MasterDistanceMeasuPoint1, MasterDistanceMeasuPoint2) of the master work is the same. Also, the range of the rotation angle of the work work with respect to the master work is within a range of ± 45 degrees.
図８に示すように、マスターワークの撮像点（MasterImagePoint）、測距点１（MasterDistanceMeasuPoint1）、測距点２（MasterDistanceMeasuPoint1）、測距点３（MasterDistanceMeasuPoint1）間のベクトルを計算する。 As shown in FIG. 8, a vector between the imaging point (MasterImagePoint) of the master work, the ranging point 1 (MasterDistanceMeasuPoint1), the ranging point 2 (MasterDistanceMeasuPoint1), and the ranging point 3 (MasterDistanceMeasuPoint1) is calculated.
測距点１と撮像点との間のベクトルd1(x, y, z)（式１）により計算する。 It is calculated by a vector d1 (x, y, z) (Equation 1) between the ranging point 1 and the imaging point.
測距点１と測距点２との間のベクトルd2(x)を（式２）により計算する。 A vector d2 (x) between the ranging point 1 and the ranging point 2 is calculated by (Equation 2).
測距点１と測距点３との間のベクトルd3(x, y)を（式３）により計算する。 A vector d3 (x, y) between the ranging point 1 and the ranging point 3 is calculated by (Equation 3).
測距点１とWorkDistanceMeasuPoint1_zとの間のベクトルd4(z)を（式４）により計算する。 A vector d4 (z) between the distance measuring point 1 and WorkDistanceMeasuPoint1_z is calculated by (Equation 4).
図９に示すように、作業ワークの測距点１（WorkDistanceMeasuPoint1）を基準として、作業ワークのＸＹ軸方向の回転成分を算出する。マスターワークに対して作業ワークが異なる位置に存在するとき、作業ワーク上の測距点１、作業ワーク上の測距点２、及び作業ワーク上の測距点３のそれぞれのＺ座標（WorkDistanceMeasuPoint1_z、WorkDistanceMeasuPoint2_z、WorkDistanceMeasuPoint3_z）から、Ｘ軸及びＹ軸方向の作業ワークの傾きを求め、Ｚ軸周りの回転角(WorkAngleDiff_z)とＸ軸及びＹ軸方向の作業ワークの傾きとから、ＸＹ軸周りの回転角を求める。 As shown in FIG. 9, a rotation component of the work in the XY axis direction is calculated based on a distance measurement point 1 (WorkDistanceMeasuPoint1) of the work. When the work is located at a different position with respect to the master work, the Z coordinates (WorkDistanceMeasuPoint1_z, WorkDistanceMeasuPoint1_z, From WorkDistanceMeasuPoint2_z, WorkDistanceMeasuPoint3_z), determine the inclination of the work in the X-axis and Y-axis directions, and determine the rotation angle around the XY-axis from the rotation angle around the Z-axis (WorkAngleDiff_z) and the inclination of the work work in the X-axis and Y-axis. Ask for.
図１０に示すように、Ｙ軸周りの作業ワークの傾きθ（y）slopeを（式５）により計算する。 As shown in FIG. 10, the inclination θ (y) slope of the work around the Y axis is calculated by (Equation 5).
図１１に示すように、Ｘ軸周りの作業ワークの傾きθ（x）slopeを（式６）により計算する。 As shown in FIG. 11, the inclination θ (x) slope of the work around the X axis is calculated by (Equation 6).
図１２に示すように、作業ワークの撮像点Ａを回転中心として、作業ワークの２つの撮像点Ａ，ＢのＸＹ座標を（式７）〜（式８）から計算する。 As shown in FIG. 12, the XY coordinates of the two imaging points A and B of the work are calculated from (Equation 7) to (Equation 8) with the imaging point A of the work being the center of rotation.
作業ワークの撮像点Ａを回転中心する作業ワークのＺ軸周りの回転角を（式９）から計算する。 The rotation angle of the work work around the Z axis, which is the rotation center of the imaging point A of the work work, is calculated from (Expression 9).
（式１０）〜（式１２）を用いて、作業ワークの測距点１，２，３をＺ軸周りに回転させる(θ(z)=WorkAngleDiff_z)。 By using (Equation 10) to (Equation 12), the focusing points 1, 2, and 3 of the work are rotated around the Z axis (θ (z) = WorkAngleDiff_z).
（式１３）〜（式２１）を用いて、(x1,y1) (x2,y2) (x3,y3)座標におけるＺ座標を計算する。 The Z coordinate in the (x1, y1) (x2, y2) (x3, y3) coordinates is calculated using (Equation 13) to (Equation 21).
Ｙ軸周りの作業ワークの回転角を（式２２）から計算する。 The rotation angle of the work around the Y axis is calculated from (Equation 22).
Ｘ軸周りの作業ワークの回転角を（式２３）から計算する。 The rotation angle of the work around the X axis is calculated from (Equation 23).
撮像点を回転中心として、作業ワークのＸＹ方向の平行移動成分を（式２４）から計算する。 Using the imaging point as the center of rotation, the translation component of the work in the X and Y directions is calculated from (Equation 24).
回転中心のＺ座標は、ワーク全体の移動とＸＹ軸の回転による移動の和から求まる。Ｙ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２５）から計算する。 The Z coordinate of the rotation center is obtained from the sum of the movement of the entire work and the movement due to the rotation of the XY axes. The movement of the Z coordinate due to the rotation of the Y axis is calculated from (Equation 25).
Ｘ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２６）から計算する。
図１３に示すように、撮像点と測距点の高さが異なるときのＸＹ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２７）〜（式３１）から計算する。 As shown in FIG. 13, the movement of the Z coordinate due to the rotation of the XY axis when the height of the imaging point and the distance measurement point are different is calculated from (Equation 27) to (Equation 31).
図１４に示すように、回転中心のＺ座標を（式３２）から計算する。 As shown in FIG. 14, the Z coordinate of the rotation center is calculated from (Equation 32).
撮像点を回転中心として回転行列を計算し、作業ワークの校正点を計算する。 A rotation matrix is calculated with the imaging point as the center of rotation, and a calibration point of the work is calculated.
撮像点を原点に移動したときの校正点の座標(X0,Y0,Z0,1)を（式３３）から計算する。 The coordinates (X0, Y0, Z0, 1) of the calibration point when the imaging point is moved to the origin are calculated from (Equation 33).
校正点の座標(X0,Y0,Z0,1)をＸ軸周りに回転させて得られる座標(X1,Y1,Z1,1)を（式３４）から計算する。
校正点の座標(X1,Y1,Z1,1)をＹ軸周りに回転させて得られる座標(X2,Y2,Z2,1)を（式３５）から計算する。
校正点の座標(X2,Y2,Z2,1)をＺ軸周りに回転させて得られる座標(X3,Y3,Z3,1)を（式３６）から計算する。
回転中心に戻したときの作業ワークの校正点の座標を（式３７）から計算する。
マスターワークの校正点と作業ワークの校正点との差分を（式３８）から計算する。
マスターワークの回転中心と作業ワークの回転中心との差分を（式３９）から計算する。
マスターワークに対する作業ワークの回転角を（式４０）〜（式４１）から計算する。
プログラマブルコントローラ４０は、本発明の実施形態に関わる計測方法（図６のステップ６０１〜６０４）を実行する手段（ステップ６０１，６０２を実行する入力手段、及びステップ６０３，６０４を実行する計算手段）として機能する。 The programmable controller 40 is a unit for executing the measuring method (steps 601 to 604 in FIG. 6) according to the embodiment of the present invention (input unit for executing steps 601 and 602, and calculating unit for executing steps 603 and 604). Function.
なお、図４では、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０をワーク７０の作業台９０の周囲に配置する例を示したが、図１５に示すように、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を備えるセンサユニット１００をロボット６０の手首に取り付けてもよい。或いは、１つの画像センサ３０で２つの撮像点を撮像する場合には、センサユニット１００は、３つの変位センサ２０及び１つの画像センサ３０を備えてもよい。図１５に示すロボット６０は、例えば、ワーク７０の組み立てを行う組立ロボットである。 Although FIG. 4 shows an example in which the three displacement sensors 20 and the two image sensors 30 are arranged around the work table 90 of the workpiece 70, as shown in FIG. The sensor unit 100 including the image sensor 30 may be attached to the wrist of the robot 60. Alternatively, when one image sensor 30 captures two imaging points, the sensor unit 100 may include three displacement sensors 20 and one image sensor 30. The robot 60 illustrated in FIG. 15 is, for example, an assembly robot that assembles a work 70.
図１６及び図１７は、ワーク７０としての自動車部品の例を示す。図１６及び図１７において、WorkImagePointA, WorkImagePointBは、自動車部品の外観的特徴点である。これらの外観的特徴点は、例えば、自動車部品の凹凸部分でもよく、或いは色彩が他の部分の色彩と異なる部分でもよい。 16 and 17 show examples of automobile parts as the work 70. FIG. 16 and 17, WorkImagePointA and WorkImagePointB are appearance feature points of an automobile part. These appearance features may be, for example, uneven portions of an automobile part, or portions having different colors from those of other portions.
上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限定されない。
（付記１）
ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワーク７０の３点のＺ座標を測定する３つの変位センサ２０と、
ワーク７０の２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサ３０と、
プログラマブルコントローラ４０であって、
３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワーク７０の基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段６０３と、
基準平面８０に対するワーク７０の変位に基づいて、基準平面８０の位置及び姿勢をワーク７０の位置及び姿勢に整合させたときの基準平面８０との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段６０４と、
を備えるプログラマブルコントローラ４０と、
を備え、基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測システム１０。
（付記２）
付記１に記載の計測システム１であって、
ワーク７０の２点は、ワーク７０の外観的特徴点である、計測システム１０。
（付記３）
付記１又は２に記載の計測システム１０であって、
第２の計算手段６０４は、行列演算を用いて３つの校正点のそれぞれの変位を計算する、計測システム１０。
（付記４）
プログラマブルコントローラ４０が、
ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワーク７０の３点のＺ座標の３つの変位センサ２０による測定結果を入力するステップ６０１と、
ワーク７０の２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサ３０による測定結果を入力するステップ６０２と、
３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワーク７０の基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップ６０３と、
基準平面８０に対するワーク７０の変位に基づいて、基準平面８０の位置及び姿勢をワーク７０の位置及び姿勢に整合させたときの基準平面８０との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップ６０４と、
を実行する計測方法であって、
基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測方法。
Some or all of the above-described embodiments may be described as the following supplementary notes, but are not limited thereto.
(Appendix 1)
Three displacement sensors 20 for measuring Z coordinates of three points of the work 70 in a space defined by an XYZ rectangular coordinate system;
One or two image sensors 30 for measuring XY coordinates of two points on the work 70,
A programmable controller 40,
Based on the measurement results of the three points of the Z coordinate and the two points of the XY coordinates, the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 that defines the reference position and the reference attitude of the work 70 is determined by the translation component in each coordinate axis direction and around each coordinate axis. First calculating means 603 for calculating with six degrees of freedom components consisting of rotational components;
Based on the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80, a plane in which the relative positional relationship with the reference plane 80 when the position and the posture of the reference plane 80 are matched with the position and the posture of the work 70 is determined. Second calculating means 604 for calculating the displacement of the three calibration points to be defined;
A programmable controller 40 comprising:
And the XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane 80 is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane 80 is a Z axis.
(Appendix 2)
The measurement system 1 according to Supplementary Note 1, wherein
The measurement system 10 has two points on the work 70 that are characteristic points of the appearance of the work 70.
(Appendix 3)
The measurement system 10 according to Supplementary Note 1 or 2, wherein
The second calculating means 604 calculates the displacement of each of the three calibration points using a matrix operation, and the measurement system 10.
(Appendix 4)
The programmable controller 40
Step 601 of inputting the measurement results of the Z coordinates of the three points of the workpiece 70 in the space defined by the XYZ orthogonal coordinate system by the three displacement sensors 20;
A step 602 of inputting a measurement result of one or two image sensors 30 of the XY coordinates of two points of the work 70,
Based on the measurement results of the three points of the Z coordinate and the two points of the XY coordinates, the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 that defines the reference position and the reference attitude of the work 70 is determined by the translation component in each coordinate axis direction and around each coordinate axis. Step 603 of calculating with six degrees of freedom components consisting of rotation components;
Based on the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80, a plane in which the relative positional relationship with the reference plane 80 when the position and the posture of the reference plane 80 are matched with the position and the posture of the work 70 is determined. Calculating 604 the displacement of the three calibration points to be defined;
A measurement method for performing
A measurement method in which an XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane 80 is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane 80 is a Z axis.
１０…計測システム ２０…変位センサ ３０…画像センサ ３１…コントローラ ４０…プログラマブルコントローラ ４１…プロセッサ ４２…補助記憶装置 ４３…主記憶装置 ４４…ネットワークコントローラ ４５…チップセット ４６…制御プログラム ５０…ロボットコントローラ ６０…ロボット ７０…ワーク ８０…基準平面 ９０…作業台 １００…センサユニット Reference Signs List 10 measuring system 20 displacement sensor 30 image sensor 31 controller 40 programmable controller 41 processor 42 auxiliary storage device 43 main storage device 44 network controller 45 chipset 46 control program 50 robot controller 60 Robot 70: Workpiece 80: Reference plane 90: Work table 100: Sensor unit
Claims (4)
前記ワークの２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサと、
プログラマブルコントローラであって、
前記３点のＺ座標及び前記２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、前記ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対する前記ワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段と、
前記基準平面に対する前記ワークの変位に基づいて、前記基準平面の位置及び姿勢を前記ワークの位置及び姿勢に整合させたときの前記基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段と、
前記３つの校正点の変位の計算結果を、前記ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正する補正値としてロボットコントローラに出力する手段と、
を備えるプログラマブルコントローラと、
を備え、前記基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ前記基準平面に垂直な軸がＺ軸となるように前記ＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測システム。 Three displacement sensors for measuring Z coordinates of three points of a work in a space defined by an XYZ rectangular coordinate system;
One or two image sensors for measuring XY coordinates of two points of the work,
A programmable controller,
Based on the measurement results of the Z coordinate of the three points and the XY coordinate of the two points, the displacement of the work with respect to a reference plane that defines the reference position and the reference attitude of the work is calculated by using a translation component in each coordinate axis direction and around each coordinate axis. First calculating means for calculating a component having six degrees of freedom consisting of a rotational component of
Based on the displacement of the work with respect to the reference plane, a plane in which the relative positional relationship with the reference plane when the position and posture of the reference plane are matched with the position and posture of the work is determined. Second calculating means for calculating the displacement of the three calibration points to be defined;
Means for outputting a calculation result of the displacement of the three calibration points to a robot controller as a correction value for correcting the position and orientation of the robot with respect to the workpiece;
A programmable controller comprising:
Wherein the XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane is a Z axis.
前記ワークの２点は、前記ワークの外観的特徴点である、計測システム。 The measurement system according to claim 1,
A measurement system, wherein two points of the work are appearance characteristic points of the work.
前記第２の計算手段は、行列演算を用いて前記３つの校正点のそれぞれの変位を計算する、計測システム。 The measurement system according to claim 1 or 2,
The measurement system according to claim 2, wherein the second calculation unit calculates a displacement of each of the three calibration points using a matrix operation.
ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップと、
前記ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップと、
前記３点のＺ座標及び前記２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、前記ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対する前記ワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップと、
前記基準平面に対する前記ワークの変位に基づいて、前記基準平面の位置及び姿勢を前記ワークの位置及び姿勢に整合させたときの前記基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップと、
前記３つの校正点の変位の計算結果を、前記ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正する補正値としてロボットコントローラに出力するステップと、
を実行する計測方法であって、
前記基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ前記基準平面に垂直な軸がＺ軸となるように前記ＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測方法。 Programmable controller
Inputting the measurement results of three Z-coordinates of three points of the workpiece in the space defined by the XYZ rectangular coordinate system by the three displacement sensors;
Inputting a measurement result of one or two image sensors of XY coordinates of two points of the workpiece,
Based on the measurement results of the Z coordinate of the three points and the XY coordinate of the two points, the displacement of the work with respect to a reference plane that defines the reference position and the reference attitude of the work is calculated by using a translation component in each coordinate axis direction and around each coordinate axis. Calculating with a six-degree-of-freedom component consisting of a rotational component of
Based on the displacement of the work with respect to the reference plane, a plane in which the relative positional relationship with the reference plane when the position and posture of the reference plane are matched with the position and posture of the work is determined. Calculating the displacement of three defining calibration points;
Outputting a calculation result of the displacement of the three calibration points to a robot controller as a correction value for correcting a position and a posture of the robot with respect to the workpiece;
A measurement method for performing
A measurement method, wherein the XYZ orthogonal coordinate system is defined such that a plane parallel to the reference plane is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane is a Z axis.
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