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JPH0970780A - ロボットのツール形状補正方式 - Google Patents

ロボットのツール形状補正方式

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Publication number
JPH0970780A
JPH0970780A JP7228716A JP22871695A JPH0970780A JP H0970780 A JPH0970780 A JP H0970780A JP 7228716 A JP7228716 A JP 7228716A JP 22871695 A JP22871695 A JP 22871695A JP H0970780 A JPH0970780 A JP H0970780A
Authority
JP
Japan
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tool
robot
shape
error amount
correction method
Prior art date
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Pending
Application number
JP7228716A
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English (en)
Inventor
Taro Arimatsu
太郎 有松
Kazuhiko Akiyama
和彦 秋山
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
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Filing date
Publication date
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Priority to DE69603066T priority patent/DE69603066T2/de
Priority to US08/836,059 priority patent/US6414711B2/en
Priority to PCT/JP1996/002548 priority patent/WO1997009154A1/ja
Priority to EP96929552A priority patent/EP0796704B1/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ツールの変形による教示経路の狂いを自動的
に補正できるようにする。 【解決手段】 ロボット１のアーム先端には、ツール２
が取り付けられている。ロボット１は、このツール２に
よってワーク３のアーク溶接等を行う。カメラ４は、ツ
ール２が所定撮影位置にあるときに撮影する。ツール形
状認識手段５は、カメラ４の撮影した画像からツール２
の形状を認識する。誤差量算出手段６は、このツール形
状認識手段５により認識されたツール形状と、予め基準
形状データ格納手段７に格納された基準形状データとの
誤差量を算出する。移動制御手段８は、所定のタイミン
グでツール２を所定撮影位置に移動させる一方、誤差量
に従ってツール２の教示経路を補正してロボット１の移
動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はロボットのツール形
状を補正するためのロボットのツール形状認識方式に関
し、特に作業中のツール形状の変形具合を検査するため
のロボットのツール形状補正方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク溶接やシーリングを行うためにロ
ボットのハンドに取り付けられるツールは、一般に細長
い形状をしており、スポット溶接やハンドリングのツー
ルと比べて軽い衝撃でも曲がりやすい。このツールが曲
がったままの状態でロボットのプログラムが再生される
と、当然のことながら、教示された経路に沿って溶接や
ツーリングを行うことができなくなる。
【０００３】このため、従来は、作業中にツールが曲が
った場合には、ツールを丸ごと交換するか、または曲が
ったツールをある程度修復し、修復できなかった部分の
誤差は、プログラムに教示されている経路を誤差の分だ
け補正することにより調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような修
復作業を行うためには、ラインを長時間止めなければな
らず、また調整にも時間や手間がかかるため、製造効率
の低下を招いていた。
【０００５】また、オペレータがその場にいない限りツ
ールが曲がったことを知ることができないため、それま
での間正しくない経路で作業が行われてしまい、不良品
が製造されてしまう恐れがあった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ツールの変形による教示経路の狂いを自動的
に補正することのできるロボットのツール形状補正方式
を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、作業中のロボットのツール形状を補正す
るためのロボットのツール形状補正方式において、前記
ツールが所定撮影位置にあるときに前記ツールを撮影す
るカメラと、前記カメラの撮影した画像から前記ツール
の形状を認識するツール形状認識手段と、前記ツールの
基準形状データを格納する基準形状データ格納手段と、
前記ツール形状認識手段により認識されたツール形状と
前記基準形状データとの誤差量を算出する誤差量算出手
段と、所定のタイミングで前記ツールを前記所定撮影位
置に移動させる一方、前記誤差量に基づいて前記ツール
の教示経路を補正して前記ロボットの移動を制御する移
動制御手段と、を有することを特徴とするロボットのツ
ール形状補正方式が提供される。
【０００８】このようなロボットのツール形状補正方式
では、ツールが所定撮影位置にあるときにそのツールを
カメラが撮影し、カメラの撮影した画像からツールの形
状をツール形状認識手段が認識する。誤差量算出手段
は、このツール形状認識手段により認識されたツール形
状と、予め基準形状データ格納手段に格納された基準形
状データとの誤差量を算出する。移動制御手段は、所定
のタイミングでツールを所定撮影位置に移動させる一
方、誤差量に従ってツールの教示経路を補正してロボッ
トの移動を制御する。
【０００９】これにより、オペレータが現場にいなくて
もツールの変形を知り、その変形量に応じて教示経路の
補正を自動的に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図１は本形態の機能の概念図である。
ロボット１のアーム先端には、ツール２が取り付けられ
ている。ロボット１は、このツール２によってワーク３
のアーク溶接等を行う。カメラ４は、ツール２が所定撮
影位置にあるときに撮影する。ツール形状認識手段５
は、カメラ４の撮影した画像からツール２の形状を認識
する。誤差量算出手段６は、このツール形状認識手段５
により認識されたツール形状と、予め基準形状データ格
納手段７に格納された基準形状データとの誤差量を算出
する。移動制御手段８は、所定のタイミングでツール２
を所定撮影位置に移動させる一方、誤差量に従ってツー
ル２の教示経路を補正してロボット１の移動を制御す
る。
【００１１】図２は本形態のツール形状補正方式を実行
するロボットシステムの概略構成を示す図である。ロボ
ット１０のアーム先端にはツール１１が取り付けられて
いる。ツール１１は、ワーク１２、例えば車体フレーム
等のアーク溶接を行う。ロボット制御装置３０は、後述
する制御方式に従ってロボット１０を動作制御する。ま
た、ロボット制御装置３０は、所定のタイミング、例え
ば１工程の終了毎にツール１１を所定撮影位置Ｐ１に移
動させ、予め設定された軸角度で停止させる。
【００１２】所定撮影位置Ｐ１付近には、２台のカメラ
４１および４２が設置されている。カメラ４１および４
２は、図３に示すように、所定撮影位置Ｐ１を向き、か
つ互いに直角方向を向くように設置されている。ここで
は、カメラ４１は機械座標系のＹ軸と平行して設置され
ており、ＸＺ平面を認識する。一方、カメラ４２は、機
械座標径のＸ軸と平行して設置されており、ＹＺ平面を
認識する。ツール１１は、そのツール先端部分１１ａ
が、所定のタイミングで所定撮影位置Ｐ１と一致するよ
うに移動制御される。
【００１３】図２に戻り、カメラ４１および４２は画像
処理装置２０に接続されている。画像処理装置２０は、
カメラ４１および４２が撮影したツール１１の画像に基
づいて、ツール１１の形状測定を行い、予め記憶された
基準値との誤差を算出してロボット制御装置３０に送
る。ロボット制御装置３０は、送られた誤差に基づいて
教示経路を補正しながらロボット１０を移動制御する。
【００１４】図４は画像処理装置２０のハードウェア構
成を示す図である。画像処理装置２０は、バス２０ａに
接続されたプロセッサ２１を中心に構成されている。Ｒ
ＯＭ２２には、画像処理装置２０を動作させるための基
本プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３には、一時
的な処理や計算を行うためのデータが格納される。不揮
発性メモリ２４は、電源でバックアップされたＣＭＯＳ
等で構成されており、画像処理装置２０の電源切断後も
保持しておきたいデータが格納される。この不揮発性メ
モリ２４に格納されるデータとしては、所定撮影位置Ｐ
１におけるツール１１の基準形状データがある。基準形
状データは、ツール１１の先端部分１１ａを所定撮影位
置Ｐ１に所定の向きで固定したときのカメラ４１および
４２の方向から見た３次元的な長さや角度をパラメータ
としている。
【００１５】通信プロセッサ２５は、通信回線を介して
ロボット制御装置３０とのデータの授受を行う。画像処
理プロセッサ２６は、カメラ４１，４２で撮影された画
像データをインタフェース（ＩＮＴ）２８を介して読み
取り、フレームメモリ２７に一旦格納し、そのフレーム
メモリ２７内の画像データの輪郭処理等を行う。カメラ
４１，４２による撮影状況や作業状態等のデータは、イ
ンタフェース（ＩＮＴ）２９を介して図示されていなモ
ニタに送られ、そこで表示される。
【００１６】プロセッサ２１は、輪郭処理された画像デ
ータから、ツール１１の３次元的な長さ、角度からその
形状を検出し、不揮発性メモリ２４内の基準形状データ
と比較し、その誤差量を算出する。算出した誤差量は、
通信プロセッサ２５を介してロボット制御装置３０に送
る。また、プロセッサ２１は、誤差量が予め設定された
許容範囲内にあるか否かをロボット制御装置３０に通知
する。
【００１７】図５はロボット制御装置３０のハードウェ
ア構成を示す図である。ロボット制御装置にはプロセッ
サボード３１が設けられており、このプロセッサボード
３１にはプロセッサ３１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１
ｃがある。プロセッサ３１ａは、ＲＯＭ３１ｂに格納さ
れたシステムプログラムに従って、ロボット制御装置３
０全体を制御する。ＲＡＭ３１ｃには各種のデータが格
納され、ロボット１０の動作プログラム、後述の教示経
路の補正プログラムも格納される。ＲＡＭ３１ｃの一部
は不揮発性メモリとして構成されており、動作プログラ
ムあるいは補正プログラムは、この不揮発性メモリ部分
に格納されている。このようなプロセッサボード３１
は、バス３９に結合されている。
【００１８】ディジタルサーボ制御回路３２は、バス３
９に結合され、プロセッサボード３１からの指令によっ
て、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、
５２、５３、５４、５５および５６を駆動する。これら
のサーボモータは、ロボット１０に内蔵され、ロボット
１０の各軸を動作させる。
【００１９】シリアルポート３４は、バス３９に結合さ
れ、表示器付き教示操作盤５７、画像処理装置２０、そ
の他のＲＳ２３２Ｃ機器５８と接続されている。表示器
付き教示操作盤は、ツール１１の教示経路等の入力に使
用する。また、シリアルポートには、ＣＲＴ３６ａが接
続されており、ＣＲＴ３６ａには座標位置や、操作画面
等が表示される。ディジタルＩ／Ｏ３５には、操作パネ
ル３６ｂが接続されている。アナログＩ／Ｏ３７には、
レーザ装置の電源装置が接続され、このアナログＩ／Ｏ
３７を介して溶接電圧の指令が行われる。大容量メモリ
３８には、教示データ等が格納される。
【００２０】次にこのような構成のロボット制御システ
ムにおけるツール補正方式の具体的な手順を説明する。
図６は画像処理装置２０側の処理手順を示すフローチャ
ートである。 〔Ｓ１〕カメラ４１からのＸＺ平面画像を取り込む。 〔Ｓ２〕ＸＺ平面上でのツール１１の形状、すなわちツ
ール１１の長さ、角度、位置を測定する。 〔Ｓ３〕カメラ４２からのＹＺ平面画像を取り込む。 〔Ｓ４〕ＹＺ平面上でのツール１１の形状、すなわちツ
ール１１の長さ、角度、位置を測定する。 〔Ｓ５〕上記の２種類のデータからツール１１の３次元
の形状を測定する。 〔Ｓ６〕ツール１１の形状の測定値と基準形状データと
の誤差量が予め設定された許容範囲以内か否かを判断
し、許容範囲以内であればステップＳ８に進み、そうで
なければステップＳ７に進む。 〔Ｓ７〕誤差量が許容範囲を越えており補正を行う必要
があるので、その誤差量をロボット制御装置３０に通知
する。 〔Ｓ８〕誤差量が許容範囲以内であることをロボット制
御装置３０に通知する。
【００２１】図７はロボット制御装置３０側の処理手順
を示すフローチャートである。なお、このフローチャー
トは、ロボット１０の作業が１工程終了する毎に実行さ
れる。 〔Ｓ１１〕ツール１１を所定撮影位置Ｐ１に移動させ
る。 〔Ｓ１２〕画像処理装置２０からのツール形状に関する
通知がなされたか否かを判断し、なされればステップ１
３に進み、なされなければステップＳ１２を繰り返す。 〔Ｓ１３〕ツール形状の誤差量が許容範囲以内か否かを
判断し、許容範囲以内であればステップＳ１６に進み、
そうでなければステップＳ１４に進む。 〔Ｓ１４〕ツール形状の誤差量が許容範囲を越えている
ことを画面表示等によりオペレータに通知する。 〔Ｓ１５〕ツール１１の教示経路を誤差量に基づいて補
正する。 〔Ｓ１６〕教示経路に従ってロボット１０による作業を
実行する。
【００２２】このように、本形態では、カメラ４１およ
び４２によって撮影したツール１１の画像に基づいてツ
ール１１の形状を測定し、その測定した形状と基準形状
データとの誤差量に基づいて教示経路を補正するように
したので、オペレータが現場にいなくてもツール１１の
変形を知り、その変形量に応じた経路の補正を自動的に
行うことができる。したがって、ラインを止めて調整を
行う必要がないので、製造効率が向上するとともに、常
に正常な作業を行うことができる。また、作業場にオペ
レータが立ち入ることなく補正ができることから、安全
性も確保される。
【００２３】なお、本形態では、誤差量が許容範囲を越
えた場合に補正を行うようにしたが、誤差量がさらに大
きく許容範囲を越えた場合には、ロボット１０の動作を
アラーム停止するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、所定の
タイミングでツールを所定撮影位置に移動させ、そこで
ツールをカメラで撮影してその画像からツールの形状を
認識し、この認識されたツール形状と基準形状データと
の誤差量を算出し、この誤差量に従ってツールの教示経
路を補正してロボットの移動を制御するようにしたの
で、オペレータが現場にいなくてもツールの変形を知
り、その変形量に応じて教示経路の補正を自動的に行う
ことができる。
【００２５】したがって、ラインを止めて調整を行う必
要がないので、製造効率が向上するとともに、常に正常
な作業を行うことができる。また、作業場にオペレータ
が立ち入ることなく補正ができることから、安全性も確
保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態の機能の概念図である。
【図２】本形態のツール形状補正方式を実行するロボッ
トシステムの概略構成を示す図である。
【図３】カメラの設置状態を示す図である。
【図４】画像処理装置のハードウェア構成を示す図であ
る。
【図５】ロボット制御装置のハードウェア構成を示す図
である。
【図６】画像処理装置側の処理手順を示すフローチャー
トである。
【図７】ロボット制御装置側の処理手順を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
１ ロボット ２ ツール ３ ワーク ４ カメラ ５ ツール形状認識手段 ６ 誤差量算出手段 ７ 基準形状データ格納手段 ８ 移動制御手段 １０ ロボット １１ ツール １２ ワーク ２０ 画像処理装置 ３０ ロボット制御装置 ４１，４２ カメラ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作業中のロボットのツール形状を補正す
    るためのロボットのツール形状補正方式において、 前記ツールが所定撮影位置にあるときに前記ツールを撮
    影するカメラと、 前記カメラの撮影した画像から前記ツールの形状を認識
    するツール形状認識手段と、 前記ツールの基準形状データを格納する基準形状データ
    格納手段と、 前記ツール形状認識手段により認識されたツール形状と
    前記基準形状データとの誤差量を算出する誤差量算出手
    段と、 所定のタイミングで前記ツールを前記所定撮影位置に移
    動させる一方、前記誤差量に基づいて前記ツールの教示
    経路を補正して前記ロボットの移動を制御する移動制御
    手段と、 を有することを特徴とするロボットのツール形状補正方
    式。
  2. 【請求項２】 前記移動制御手段は、前記誤差量が所定
    範囲を越えた場合のみ前記ツールの教示経路の補正を行
    うように構成されていることを特徴とする請求項１記載
    のロボットのツール形状補正方式。
  3. 【請求項３】 前記移動制御手段は、前記誤差量が所定
    範囲を越えた場合には、オペレータ側に通知を行うよう
    に構成されていることを特徴とする請求項２記載のロボ
    ットのツール形状補正方式。
  4. 【請求項４】 前記誤差量が所定範囲を越えたか否かの
    判断は、前記誤差量算出手段により行い、前記誤差量算
    出手段から前記移動制御手段側に通知を行うように構成
    されていること特徴とする請求項２記載のロボットのツ
    ール形状補正方式。
JP7228716A 1995-09-06 1995-09-06 ロボットのツール形状補正方式 Pending JPH0970780A (ja)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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EP (1) EP0796704B1 (ja)
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DE (1) DE69603066T2 (ja)
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