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JPH04255003A - オフラインティーチング方式 - Google Patents

オフラインティーチング方式

Info

Publication number
JPH04255003A
JPH04255003A JP3690091A JP3690091A JPH04255003A JP H04255003 A JPH04255003 A JP H04255003A JP 3690091 A JP3690091 A JP 3690091A JP 3690091 A JP3690091 A JP 3690091A JP H04255003 A JPH04255003 A JP H04255003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
points
transformation matrix
model
calculation means
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3690091A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinsuke Sakakibara
伸介 榊原
Yoshiharu Nagatsuka
嘉治 長塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP3690091A priority Critical patent/JPH04255003A/ja
Publication of JPH04255003A publication Critical patent/JPH04255003A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオフラインでのロボット
のティーチングに使用されるオフラインティーチング方
式に関し、特にロボットを実際の作業環境下で正確に動
作させるオフラインティーチング方式に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の溶接ライン等に使用されるロボ
ットでは、ラインの立ち上がり時間を短縮するために、
オフラインティーチングにより作成された動作プログラ
ムが不可欠となっている。この動作プログラムは、オフ
ラインプログラミングシステム内の計算機モデルに基づ
いて作成され、ロボット制御装置に転送される。ロボッ
トはその動作プログラムに基づいてラインでの作業を行
う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、オフラインプ
ログラミングシステム上では、ロボットやワークのモデ
ルに配置誤差等があり、通常、計算機モデルと実モデル
とはかなり違っている。このため、配置誤差等を含んだ
計算機モデルに基づいて作成される動作プログラムは、
精度がそれ程高くなく、これをそのまま使用しても、ロ
ボットに所定の動作を行わせることはできなかった。し
たがって、ロボットに所定の動作を行わせるためには、
動作プログラムにかなりの修正を行わなければならなか
った。本発明はこのような点に鑑みてなされたものであ
り、精度の高い動作プログラムを作成することができる
オフラインティーチング方式を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、オフラインプログラミングシステムで作
成したプログラムに基づいて、ロボットに所定の動作を
行わせるオフラインティーチング方式において、対象物
のモデル上の3点をグラフィックディスプレイ上で指定
して得られたデータに基づいて、前記モデル上の3点が
形成する平面の座標系を表す第1の変換行列を求める第
1の演算手段と、前記モデル上の3点に対応する前記対
象物上の実際の3点を、ロボットを用いてタッチアップ
して得られたデータに基づいて、前記対象物上の3点が
形成する平面の座標系を表す第2の変換行列を求める第
2の演算手段と、前記第1の変換行列を前記第2の変換
行列に変換する第3の変換行列を求める第3の演算手段
と、前記第3の変換行列によって、前記モデルの配置デ
ータを補正する配置データ補正手段と、前記モデルの補
正された配置データに基づいて、前記ロボットのオフラ
インティーチングを行い、前記ロボットの動作プログラ
ムを作成する動作プログラム作成手段と、を有すること
を特徴とするオフラインティーチング方式が、提供され
る。
【0005】
【作用】対象物のモデル上の3点をグラフィックディス
プレイ上で指定する。その指定により得られたデータに
基づいて、第1の変換行列を求める。この第1の変換行
列は、モデル上の3点が形成する平面の座標系を表す。 次に、モデル上の3点に対応する対象物上の実際の3点
を、ロボットを用いてタッチアップする。そのタッチア
ップにより得られたデータに基づいて、第2の変換行列
を求める。この第2の変換行列は、対象物上の実際の3
点が形成する平面の座標系を表す。さらに、第1の変換
行列を第2の変換行列に変換する第3の変換行列を求め
る。この第3の変換行列によって、モデルの配置データ
を補正する。このため、モデルの配置と対象物の実際の
配置とが一致する。この補正された配置データに基づい
て、ロボットのオフラインティーチングを行い、ロボッ
トの動作プログラムを作成する。したがって、精度の高
い動作プログラムが得られる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本発明を実施するための全体の構成図で
ある。オフラインプログラム装置10はオフラインでロ
ボットの動作プログラムを作成する。オフラインプログ
ラム装置10には、例えばワークステーションが使用さ
れる。オフラインプログラム装置(ワークステーション
)10では、そのグラフィックディスプレイ10Aにワ
ーク50のモデル51が画面表示される。そのモデル5
1上の4点P1、P2、P3及びP4がピックアップさ
れ、その4点P1〜P4の配置データ11(図1)がオ
フラインプログラム装置10に設定される。このピック
アップはマウス10Bを用いて行われる。4点P1〜P
4は同一平面上にないものとする。ロボット制御装置3
0はマイクロプロセッサ構成で、ロボット40のサーボ
モータを駆動して、ロボット40を動作プログラムに基
づいて動作させる。ロボット40のアーム41の先端に
はタッチアップ用のセンサ42がある。センサ42には
近接スイッチ、静電容量スイッチ等が使用される。ロボ
ット40はセンサ42を用いてワーク50の4点P1A
、P2A、P3A及びP4Aにタッチし、その4点P1
A〜P4Aの配置データ31(図1)が、ロボット制御
装置30に設定される。この4点P1A〜P4Aは、モ
デル51上の4点P1〜P4に対応する点である。オフ
ラインプログラム装置10は、配置データ11及び31
に基づいて、モデル51の配置データの補正(キャリブ
レーション)を行い、その補正された配置データに基づ
いてティーチングが行われる。その詳細は以下に述べる
【0007】図1は本発明のオフラインティーチング方
式のブロック図である。オフラインプログラム装置10
の演算手段12は、モデル51上の4点P1〜P4の配
置データ11の内3点、例えばP1、P2、P3の3点
の配置データに基づいて、変換行列Aを求める。この変
換行列Aは、3点P1、P2、P3で形成される平面の
座標系を表す。ここで、配置データ11から3点を限定
したのは、座標系を直交座標系とするためであり、この
直行座標系により各モデル間の整合性が保たれる。変換
行列Aは次のようにして求められる。まず、回転要素を
考える。点P1から点P2へのベクトルをノーマルベク
トルn、3点P1、P2、P3で形成される平面に対す
る法線ベクトルをアプローチベクトルa、ノーマルベク
トルnとアプローチベクトルaにそれぞれ垂直なベクト
ルをオリエントベクトルoとする。次に、並進要素をa
1(点P1の位置ベクトル)とする。このとき、変換行
列Aは次式(1)で表される。 ただし、ノーマルベクトルn  =(nx  ny  
nz)オリエントベクトルo=(ox  oy  oz
)アプローチベクトルa=(ax  ay  az)

0008】演算手段13は、ロボット制御装置30に設
定された4点P1A〜P4Aの配置データ31のうち、
3点P1A、P2A、P3A(モデル51の3点P1、
P2、P3に対応する点)の配置データに基づいて、変
換行列Bを求める。変換行列Bは、3点P1A、P2A
、P3Aで形成される平面の座標系を表し、上述した変
換行列Aと同様にして求められる。演算手段14は変換
行列Cを次式(2)によって求める。変換行列Cは行列
Aを行列Bに変換するものである。 C=invB×A─────(2) ただし、invBはBの逆行列 配置データ補正手段15は、モデル51の配置データに
変換行列Cを掛け合わせることにより、モデル51の配
置データを補正する。この補正により、モデル51の配
置を実際のワーク40の配置に一致させることができる
。動作プログラム作成手段16は、この補正された配置
データを用いてオフラインでのティーチングを行い、こ
のティーチングによりロボット40の動作プログラムが
作成される。動作プログラムはシミュレーションによる
検証を終えた後、ロボット制御装置30に転送される。 この転送された動作プログラム32に基づいてロボット
40が動作し作業を行う。このように、モデル51の配
置データを変換行列Cを用いて補正し、モデル51の配
置を実際のワーク50の配置に一致させるようにした。 このため、この補正された配置データに基づいて作成さ
れた動作プログラムは、配置データの誤差による影響を
受けない。したがって、精度の高い動作プログラムが得
られる。
【0009】図3は本発明のオフラインティーチング方
式の第2の実施例を示すブロック図である。第1の実施
例との相違点は、動作プログラムに補正を行うように構
成した点にある。図において、オフラインプログラム装
置10の演算手段17は、配置データ11の4点P1〜
P4に基づいて変換行列Dを求める。この変換行列Dは
、4点P1、P2、P3、P4で形成される面の座標系
を表す。ここで、配置データ11の4点から変換行列D
を求めるようにしたのは、4点P1〜P4で形成される
面の歪みに対応させて、座標系を歪んだ座標系(正規直
交座標系でない座標系)とし、動作プログラムの精度を
より向上させるためである。演算手段18は、ロボット
制御装置30に設定された配置データ31の4点P1A
〜P4Aに基づいて、変換行列Eを求める。変換行列E
は、4点P1A、P2A、P3A、P4Aで形成される
面の座標系を表す。この座標系は、上述したように、4
点P1A〜P4Aで形成される面に対応して歪んだ座標
系となる。演算手段19は変換行列Fを求める。この変
換行列Fは行列Dを行列Eに変換するもので、上述した
変換行列Cと同様にして求められる。動作プログラム補
正手段20は、この変換行列Fを用いて動作プログラム
の補正(キャリブレーション)を行い、その補正された
動作プログラムがロボット制御装置30に転送される。 このように、第2の実施例では、4点の配置データから
得られた座標系(歪んだ座標系)に基づいて動作プログ
ラムの補正を行う。このため、直交座標系に基づいて作
成された第1の動作プログラムは、さらにその精度が向
上し、修正を加えることなく、そのまま使用してもロボ
ット40に所定の動作を行わせることができる。図4は
本発明のオフラインティーチング方式の第3の実施例を
示すブロック図である。第2の実施例との相違点は、動
作プログラムの補正をロボット制御装置30において行
うようにした点にある。すなわち、演算手段17、18
、19、及び動作プログラム補正手段20をロボット制
御装置30に設けた点にある。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、モデル
の配置データを補正し、モデルの配置を実際の対象物の
配置に一致させるようにした。このため、この補正され
た配置データに基づいて作成された動作プログラムは、
配置データの誤差による影響を受けない。したがって、
精度の高い動作プログラムが得られ、修正を加えること
なく、そのまま使用してもロボットに所定の動作を行わ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のオフラインティーチング方式のブロッ
ク図である。
【図2】本発明を実施するための全体の構成図である。
【図3】本発明のオフラインティーチング方式の第2の
実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明のオフラインティーチング方式の第3の
実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10  オフラインプログラム装置 11  配置データ 12、13、14、17、18、19  演算手段16
  動作プログラム作成手段 20  動作プログラム補正手段 30  ロボット制御装置 31  タッチアップによる配置データ32  動作プ
ログラム 40  ロボット 50  ワーク 51  モデル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  オフラインプログラミングシステムで
    作成したプログラムに基づいて、ロボットに所定の動作
    を行わせるオフラインティーチング方式において、対象
    物のモデル上の3点をグラフィックディスプレイ上で指
    定して得られたデータに基づいて、前記モデル上の3点
    が形成する平面の座標系を表す第1の変換行列を求める
    第1の演算手段と、前記モデル上の3点に対応する前記
    対象物上の実際の3点を、ロボットを用いてタッチアッ
    プして得られたデータに基づいて、前記対象物上の3点
    が形成する平面の座標系を表す第2の変換行列を求める
    第2の演算手段と、前記第1の変換行列を前記第2の変
    換行列に変換する第3の変換行列を求める第3の演算手
    段と、前記第3の変換行列によって、前記モデルの配置
    データを補正する配置データ補正手段と、前記モデルの
    補正された配置データに基づいて、前記ロボットのオフ
    ラインティーチングを行い、前記ロボットの動作プログ
    ラムを作成する動作プログラム作成手段と、を有するこ
    とを特徴とするオフラインティーチング方式。
  2. 【請求項2】  前記モデル上の同一平面上にない4点
    をグラフィックディスプレイ上で指示して得られたデー
    タに基づいて、前記モデル上の4点が形成する面の座標
    系を表す第4の変換行列を求める第4の演算手段と、前
    記モデル上の4点に対応する前記対象物上の実際の4点
    を、ロボットを用いてタッチアップして得られたデータ
    に基づいて、前記対象物上の4点が形成する面の座標系
    を表す第5の変換行列を求める第5の演算手段と、前記
    第4の変換行列を前記第5の変換行列に変換する第6の
    変換行列を求める第6の演算手段と、前記第6の変換行
    列によって、前記動作プログラムを補正する動作プログ
    ラム補正手段と、を有することを特徴とする請求項1記
    載のオフラインティーチング方式。
  3. 【請求項3】  前記第4の演算手段、第5の演算手段
    、第6の演算手段及び動作プログラム補正手段は、前記
    オフラインプログラミングシステムに設けられることを
    特徴とする請求項2記載のオフラインティーチング方式
  4. 【請求項4】  前記第4の演算手段、第5の演算手段
    、第6の演算手段及び動作プログラム補正手段は、ロボ
    ット制御装置に設けられることを特徴とする請求項2記
    載のオフラインティーチング方式。
  5. 【請求項5】  前記モデル上の3点と前記モデル上の
    4点中の3点とは共通であることを特徴とする請求項2
    記載のオフラインティーチング方式。
JP3690091A 1991-02-06 1991-02-06 オフラインティーチング方式 Pending JPH04255003A (ja)

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