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JPS61100808A - Three-dimensional teaching device of robot - Google Patents

Three-dimensional teaching device of robot

Info

Publication number
JPS61100808A
JPS61100808A JP22166284A JP22166284A JPS61100808A JP S61100808 A JPS61100808 A JP S61100808A JP 22166284 A JP22166284 A JP 22166284A JP 22166284 A JP22166284 A JP 22166284A JP S61100808 A JPS61100808 A JP S61100808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
teaching
head
workpiece
teaching point
spot light
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
JP22166284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Suyama
俊光 須山
Yasutomo Fujimori
康朝 藤森
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP22166284A priority Critical patent/JPS61100808A/en
Publication of JPS61100808A publication Critical patent/JPS61100808A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/427Teaching successive positions by tracking the position of a joystick or handle to control the positioning servo of the tool head, leader-follower control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately and efficiently perform teaching operations, by taking images of a spot light and teaching point by means of an image pickup device and displaying the images in a CRT display section, and then, controlling the attitude of a head by calculating movement information, etc., from the images. CONSTITUTION:A teaching device displays three-dimensional information of each spot S1-S4 and teaching points on a work, picked up by means of a camera 4, on a CRT15. The displayed picture image data are sent to a picture image identification circuit 16 and the brightness and darkness of the picture image are identified into binary codes of 'H' and 'L' levels. Then the two-dimensional position (coordinates) is converted into numeral data and sent to a control section 1 composed of a microcomputer, etc. Moreover, the control section 17 is equipped with a joy stick 18. Accordingly, the operator of a robot turns on each spot light source 11a-11d by making the power supply at the time of teaching and confirms the display on the CRT15 by moving a working head to a position in the vicinity of the teaching point. In addition, the teaching point can be designated and the coordinates and attitude data of the working head can be stored in a storage section by designating and commanding by means of the joy stick 18 only.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、ロボットの三次元ティーチング装置に係わり
、特に、三次元空間形状を有するワークの表面に描かれ
たけがき線上等に形成された教示点の位置を、その教示
点の描かれたワーク表面の傾斜角と共に、ロボットに非
接触で教示するロボットの三次元ティーチング装置に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a three-dimensional teaching device for a robot, and particularly relates to a teaching point formed on a scribing line or the like drawn on the surface of a workpiece having a three-dimensional spatial shape. The present invention relates to a three-dimensional teaching device for a robot that non-contact teaches the robot the position of the teaching point along with the inclination angle of the workpiece surface on which the teaching point is drawn.

[発明の技術的背景とその問題点J 例えば工場の組立てラインに設置されたロボットや、材
料の切断工程又は加工工程に設置された産業用ロボット
においては、実際に稼働させる前にロボットに対して加
工ヘッドの移動手順および動作手順を三次元的な被加工
物の形状に即して救え込む必要がある。この加工ヘッド
の三次元動作を教え込む装置を三次元ティーチング装置
と言うが、例えばCo2レーザ切所用ロボツトにおいて
は、加工ヘッドの近傍位置に磁気センサを設置して鉄板
等の被切断体としてのワークに生じた渦電流の大きさを
検出して、その電流値によって加工ヘッドとワーク表面
との距離を算出していた。
[Technical background of the invention and its problems J For example, in a robot installed on a factory assembly line or an industrial robot installed in a material cutting or processing process, the robot is It is necessary to adapt the movement and operation procedures of the processing head to match the three-dimensional shape of the workpiece. A device that teaches the three-dimensional movement of the processing head is called a three-dimensional teaching device. For example, in a Co2 laser cutting robot, a magnetic sensor is installed near the processing head to teach the workpiece to be cut, such as a steel plate. The distance between the processing head and the workpiece surface was calculated based on the current value.

したがって、実際のティーチング作業は、作業者がティ
ーチングペンダントを操作しながら、目視で加工ヘッド
をワーク表面に描かれたけがき線等の教示点へ接近させ
る作業と、やはり目視で加工ヘッドのレーザ照射角度を
教示点におけるワ−り表面に対して直角になるように加
工ヘッドの姿勢を合せる作業と、前述の磁気センサでも
って加工ヘッドとワーク表面上の教示点との間に距離を
一定値に設定する作業との三つの作業を試行鉗誤で実流
する必要があった。
Therefore, the actual teaching work involves the operator visually approaching the teaching point such as a marking line drawn on the workpiece surface by the machining head while operating the teaching pendant, and also visually determining the laser irradiation angle of the machining head. The process involves aligning the machining head so that it is perpendicular to the workpiece surface at the teaching point, and setting the distance between the machining head and the teaching point on the workpiece surface to a constant value using the aforementioned magnetic sensor. It was necessary to carry out three tasks by trial and error.

しかし、上記のように作業者が各教示点毎に目視で三つ
の作業からなるティーチング作業を実施すると、各教示
点間において加工ヘッドまでの距離とか加工ヘッドの姿
勢角等の設定値に差が生じる問題がある。その結果、ワ
ークの切断面が不揃いになったり、一部切断できない場
所か土じたりする虞れがあっl;。
However, when a worker visually performs the teaching task consisting of three tasks at each teaching point as described above, there are differences in set values such as the distance to the processing head and the attitude angle of the processing head between each teaching point. There are problems that arise. As a result, there is a risk that the cut surface of the workpiece may be uneven, or there may be dirt in some areas where it cannot be cut.

また、上記の問題を回避するために前述のティーチング
作業を丁寧にかつ正確に実施すると、ティーチング作業
時間が増大し、ロボットの実際に切断作業を実行してい
る時間の割合いを示す稼動率が低下する問題があった。
In addition, if the above-mentioned teaching work is performed carefully and accurately in order to avoid the above problems, the teaching work time will increase and the operating rate, which indicates the percentage of time the robot is actually performing cutting work, will decrease. There was a problem with the decline.

また、ロボット操作に熟達した作業者を必要とした。It also required workers who were skilled in operating robots.

[発明の目的] 本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、熟達した作業者を必要とせ
ず、しかも短時間にロボットのヘッドをけがき線に設け
られた教示点へ移動させる動作と、移動動後のヘッドの
ワーク表面に対する姿勢角を一定に制御する作業と、ヘ
ッドとワーク表面との間の距離を一定に制御する作業と
を自動的にロボットにティーチングでき、ロボットに対
するティーチング作業を正確にかつ能率的に実施でき、
ロボットの稼動率を大幅に向上できるロボットの三次元
ティーチング装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to set the robot head on the marking line in a short time without requiring a skilled worker. The robot automatically performs the operations of moving the head to the specified teaching point, controlling the attitude angle of the head relative to the workpiece surface at a constant level after the movement, and controlling the distance between the head and the workpiece surface at a constant level. The robot can be taught accurately and efficiently.
An object of the present invention is to provide a three-dimensional teaching device for a robot that can significantly improve the operating rate of the robot.

[発明の概要] 本発明のロボットの三次元ティーチング装置は、ヘッド
近傍にワークの表面を所定の照射角でスポット照射する
3個以上のスポット光源とこの各スポット光源にて照射
されたワーク上のスポット光およびこのワーク上に描か
れた教示点を撮像する阻像装置とを設け、さらに、搬像
装置にて搬像された各スポット光と教示点とを表示する
ブラウン管表示部を設けている。そして、ブラウン管表
示部に表示された各スポシト光の二次元的位置関係およ
び照射角からヘッドの、ワーク上の各スポット光間の位
置関係にて決まる基準位置までの距離およびワーク表面
に対する傾斜角を算出し、ブラウン管表示部に表示され
た教示点が指定されると、指定された教示点と基準位置
との二次元的な位置関係を自動計測し、自動計測された
位置関係と基準位置のヘッドとの間の距離および傾斜角
を用いてヘッドの教示点までの移動情報を算出し、帥出
された移動情報に基づいてヘッドを教示点へ移動し、移
動されたヘッドの姿勢を傾斜角に基ついて制御するよう
にしたものである。
[Summary of the Invention] A three-dimensional teaching device for a robot according to the present invention includes three or more spot light sources that irradiate the surface of a workpiece at a predetermined irradiation angle near the head, and a spot light source on the workpiece that is irradiated with each of the spot light sources. An image blocking device is provided to image the spot light and the teaching point drawn on the workpiece, and a cathode ray tube display unit is further provided to display each spot light and the teaching point carried by the image carrying device. . Then, from the two-dimensional positional relationship and irradiation angle of each spot light displayed on the cathode ray tube display, the distance of the head to the reference position determined by the positional relationship between each spot light on the workpiece and the inclination angle with respect to the workpiece surface are calculated. When the teaching point calculated and displayed on the CRT display is specified, the two-dimensional positional relationship between the specified teaching point and the reference position is automatically measured, and the head at the automatically measured positional relationship and the reference position is The movement information of the head to the teaching point is calculated using the distance and inclination angle between It is designed to be controlled based on

[発明の実施例] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は実施例の三次元ティーチング装置をCo2レー
ザ切所用ロボツトに組込んだ装置全体を示すものであり
、図中1はロボット本体である。
FIG. 2 shows the entire device in which the three-dimensional teaching device of the embodiment is incorporated into a robot for Co2 laser cutting, and numeral 1 in the figure is the robot body.

この[〕ボット本体1には鉄板等のワークをセットする
ためのテーブル2の上方位置を移vノアーム3a、3b
にて三次元的に移シJ制OIlされる1ノーザ光線を照
射する加工ヘッド4が設けられている。この加工ヘッド
4は、第3図に示すように、移動アーム3bの先端に取
付けられた軸受は部5に対して支持体6を介して回転で
きるように接続されている。この支持体6の加工ヘッド
4の反対面にはティーチング装置本体7が固定されてい
る。なお、移動アーム3bは軸回りに回転できるように
構成されているので、加工ヘッド4およびティーチング
装置本体7はテーブル2の上方位置において、三次元的
に移動制御されるとともにその姿勢も自由に制御される
。また、図中8はテーブル2上にセットされる三次元的
なワークであり、このワーク8の表面にけがき線9が描
かれており、このけかき線9に沿ってワーク8@切断す
るものとする。
The upper position of the table 2 for setting workpieces such as iron plates is moved to the bot body 1, and the arms 3a and 3b are
A processing head 4 is provided that irradiates a laser beam that is three-dimensionally transferred in a three-dimensional manner. As shown in FIG. 3, in this processing head 4, a bearing attached to the tip of a moving arm 3b is rotatably connected to a portion 5 via a support 6. A teaching device main body 7 is fixed to the opposite surface of the support 6 from the processing head 4. Note that since the movable arm 3b is configured to be rotatable around the axis, the processing head 4 and the teaching device main body 7 are controlled to move three-dimensionally at a position above the table 2, and their postures can also be freely controlled. be done. Further, 8 in the figure is a three-dimensional workpiece set on the table 2, and a marking line 9 is drawn on the surface of this workpiece 8, and the workpiece 8 is cut along this marking line 9. shall be taken as a thing.

第4図はティーチング装置本体7を示すものであり、下
端開放の円筒容器10内の円周方向に等間隔に4個のス
ポット光源11a、11b、11G、11dが固定され
ている。各スポット光源11a、11b、llc、11
dから下向きに照射された光線はミラー12a、、 1
2b、 12c、  12dにて円筒容器10の軸心線
上の一点く焦点F)に集光されたのちワーク8の表面に
照射されて、それぞれスポット光St 、S2 、S3
 、S4を形成する。
FIG. 4 shows the teaching device main body 7, in which four spot light sources 11a, 11b, 11G, and 11d are fixed at equal intervals in the circumferential direction in a cylindrical container 10 with an open bottom end. Each spot light source 11a, 11b, llc, 11
The light beam irradiated downward from the mirror 12a, 1
2b, 12c, and 12d, the light is focused on a focal point F) on the axis of the cylindrical container 10, and then irradiated onto the surface of the workpiece 8, forming spot lights St, S2, and S3, respectively.
, S4.

また、このワーク8表面上に形成された各スポット光8
1〜S4および前述のけがき線9上に描かれた教示点1
3を撮像するカメラ14が円筒容器10内の中心位置に
取付けられている。
In addition, each spot light 8 formed on the surface of this work 8
1 to S4 and teaching point 1 drawn on the above-mentioned scribing line 9
A camera 14 for taking an image of the cylindrical container 10 is installed at a central position inside the cylindrical container 10.

第1図はティーチング装置全体を示す概略構成図であり
、カメラ14にて撮像された各スポット光81〜S4お
よび教示点13の情報はブラウン管15に表示される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the entire teaching device, and information on each of the spotlights 81 to S4 and the teaching point 13 captured by the camera 14 is displayed on the cathode ray tube 15.

このブラウン管9に表示された各スポット光81〜S4
および教示点13の画像データは画像識別回路16へ送
出される。この画像識別部回路16は入力した画像デー
タの明暗を[H]レベルまたは[L]レベルの2値に識
別し、各スポット光81〜S4および教示点13のブラ
ウン管15の表示画面上の二次元的位置(座標)を数字
データに変換して、次段のマイクロコンピュータ等で構
成された制御部17へ送出する。この制御部17にはブ
ラウン管15に表示された像を監視しながら制御部17
にデジタルデータを入力するためのジョイスデイツク1
8が接続されている。
Each spot light 81 to S4 displayed on this cathode ray tube 9
The image data of the teaching point 13 is sent to the image identification circuit 16. This image identification unit circuit 16 identifies the brightness and darkness of the input image data into two values of [H] level or [L] level, and identifies the two-dimensional image data on the display screen of the cathode ray tube 15 at each spot light 81 to S4 and the teaching point 13. The target position (coordinates) is converted into numerical data and sent to the control section 17 comprised of a microcomputer or the like at the next stage. The control unit 17 is operated while monitoring the image displayed on the cathode ray tube 15.
Joyce Dick 1 for inputting digital data into
8 are connected.

次にこのティーチング装置の動作原理を説明する。Next, the operating principle of this teaching device will be explained.

まず、第1図においてスポット光源11a、11Cを結
ぶ線をX軸とし、スポット光源11d。
First, in FIG. 1, the line connecting the spot light sources 11a and 11C is the X axis, and the spot light source 11d.

11bを結ぶ線をY軸とすると、このX軸、Y軸を含む
面はカメラ14の光軸19に直交する。この光軸19を
Z軸とし、Z軸上において焦点FとこのZ軸のワーク8
表面に対する交点PG Y (基準位置)の座標値をZ
Oとし、各スポット光源11a〜11力からのスポット
光線がZ軸と交わる角度をαとすると、Y軸およびX軸
を含む面での断面図は第5図(a)(b)となり、X軸
、Y軸。
Assuming that the line connecting 11b is the Y axis, a plane including the X and Y axes is perpendicular to the optical axis 19 of the camera 14. This optical axis 19 is defined as the Z-axis, and on the Z-axis, the focal point F and the workpiece 8 on this Z-axis are
The coordinate value of the intersection point PG Y (reference position) with respect to the surface is Z
If O is the angle at which the spot light rays from each of the spot light sources 11a to 11 intersect with the Z axis, then the cross-sectional view in the plane including the Y axis and the axis, Y axis.

Z軸の全体の関係ば第6図になる。第5図(a)におい
て、各スポット光S2およびS4のY座標をそれぞれY
2 、Y4とし1図示するようにワーク8表面の交点P
OでのX軸まわりの傾斜角をφとすると、図においては
、Y4の実際の値は(−)値となる。照射角αは一定値
であるので、交点Paの7座標値ZOYは三角形の相似
性を利用した簡単な幾何学的考察により、(1)式にて
求まる。
The overall relationship on the Z axis is shown in Figure 6. In FIG. 5(a), the Y coordinates of each spotlight S2 and S4 are Y
2, Y4 and the intersection point P of the workpiece 8 surface as shown in the figure.
Assuming that the inclination angle around the X axis at O is φ, the actual value of Y4 is a (-) value in the figure. Since the irradiation angle α is a constant value, the 7 coordinate value ZOY of the intersection point Pa can be found by equation (1) by simple geometrical consideration using the similarity of triangles.

Zo y =2Yz Y4 / (Y2−Y4 )  
jan<2・・・・・・(1) なお、Z軸の符号はカメラ14方向を正としている。
Zo y = 2Yz Y4 / (Y2-Y4)
jan<2 (1) Note that the sign of the Z axis is positive in the direction of the camera 14.

同様に第5図(b)において、スポット光St。Similarly, in FIG. 5(b), the spot light St.

S3のX座標をXl 、 X3  (実際値は真直)と
し、交点Poにおけるワーク8表面のY軸まわりの傾斜
角をθとすると、交点POのztm座標Zaxの値は(
2)式となる。
If the X coordinates of S3 are Xl, X3 (actual value is straight) and the inclination angle around the Y axis of the workpiece 8 surface at the intersection Po is θ, then the value of the ztm coordinate Zax at the intersection PO is (
2) Equation becomes.

Zo X =2XI X3 /(Xl−X3 )  t
anα・・・・・・(2) 理論的には上記角Z座標値ZOY、ZDXは一致するは
ずであるが、実測値から求めたものであるので一致しな
い場合がある。したがって、交点Paの2座標値ZOは
(3)式のように(1)式と(2)式との平均値で示す
Zo X = 2XI X3 / (Xl-X3) t
anα (2) Theoretically, the above angle Z coordinate values ZOY and ZDX should match, but since they are obtained from actual measurements, they may not match. Therefore, the two-coordinate value ZO of the intersection Pa is expressed as the average value of equations (1) and (2), as shown in equation (3).

Zo  =  (Zo  y  +Zo  x  ) 
 y”2=  [Y2  Y4  / (Y2 −Y4
  )十XI X3  / (Xi  −X3  )]
  /  tanα・・・・・・(3) なお、カメラ14と焦点Fとの間の距離Zsは1械的構
成により予め決まった値である。
Zo = (Zo y + Zo x )
y”2= [Y2 Y4 / (Y2 −Y4
)XI X3 / (Xi −X3)]
/ tan α (3) Note that the distance Zs between the camera 14 and the focal point F is a predetermined value based on a mechanical configuration.

また、第5図(a>(b)における交点POでのワーク
8表面のX軸まわり、Y軸まわりの各傾斜角φ、θは前
述と同様に簡単な幾何学的考察により(4)式、(5)
式のように求まる。
In addition, the inclination angles φ and θ around the X-axis and Y-axis of the surface of the workpiece 8 at the intersection PO in FIG. ,(5)
It can be found as shown in the formula.

φ= −jan’  [(Y2 +Y4 ) /<  
     (Y2  Y4 )  tanα] −−(
4)θ= −tan’  [(X1+X3 ) /(X
l−X3 )  tanα]・・・・・・(5)但し、
φ、θの符号は第5図に示すように傾斜した場合を負と
している。
φ= −jan' [(Y2 +Y4) /<
(Y2 Y4) tanα] --(
4) θ=-tan' [(X1+X3)/(X
l-X3) tanα]...(5) However,
The signs of φ and θ are negative when they are tilted as shown in FIG.

このように、ブラウン管15に表字された各スポット光
S1,82.83 、S4の各座標値Xt。
In this way, each coordinate value Xt of each spot light S1, 82.83, and S4 indicated on the cathode ray tube 15.

Y2 、X3 、Y4を求めることによって、光軸(Z
軸)1つのワーク8表面に対する交点PGの座標値Zc
およびワーク8の交点POでの傾斜角φ、θを算出する
ことができる。
By determining Y2, X3, and Y4, the optical axis (Z
axis) Coordinate value Zc of intersection point PG with respect to one workpiece 8 surface
And the inclination angles φ and θ of the workpiece 8 at the intersection point PO can be calculated.

次に、第7図に示ずように、ブラウン管15に表示され
たけかき線9上の教示点13(P)(XP、Yp、Zp
)の7座標値ZP(!−求める。
Next, as shown in FIG. 7, the teaching point 13 (P) (XP, Yp, Zp
)'s 7 coordinate value ZP(!-).

なお、教示点Pの指示はブラウン管15上にて制御部1
7に接続されたジョイステック18の操作によりなされ
る。したがって、教示点Pが交点Paの近傍位置にあり
、前述の傾斜角φ、θがP。
The teaching point P is instructed by the control section 1 on the cathode ray tube 15.
This is done by operating a joystick 18 connected to 7. Therefore, the teaching point P is located near the intersection Pa, and the above-mentioned inclination angles φ and θ are P.

Pa間で大きく変化しないとすると、教示点Pの7座標
値Zpは、交点Paの7座標値ZOに、上記傾斜による
変化分(−Y p  tanφ。
Assuming that the 7-coordinate value Zp of the teaching point P does not change significantly between Pa, the 7-coordinate value Zp of the teaching point P will be the 7-coordinate value ZO of the intersection Pa by the amount of change (-Y p tanφ) due to the above-mentioned inclination.

Xp  tanθ)を加えたものになる。各傾斜角Φ。Xp tan θ). Each inclination angle Φ.

θは(4)、(51式で求まるので、教示点Pの7座慄
値Zpは最終的に(6)式となる。
Since θ is determined by equations (4) and (51), the 7-column shock value Zp of the teaching point P finally becomes equation (6).

Zp = (YP Y2 +Y2 Y4 +Y4 YP
 ) /(Y2−Y4 )  tanα +  (Xp  Xi  +XI  X3  +X3 
 XP  )  /(Xl−X3 )  tanα  
  ”’ ”’ :6)したがって、教示点Pの三次元
座標(Xp 。
Zp = (YP Y2 +Y2 Y4 +Y4 YP
) /(Y2-Y4) tanα + (Xp Xi +XI X3 +X3
XP ) /(Xl-X3) tanα
``'''': 6) Therefore, the three-dimensional coordinates of the teaching point P (Xp.

Yp、Z’p)は各スポット光81〜S4の二次元的位
置関係(Xl、Y2 、X3 、Y4 )と光線の照射
角(α)にて求まる。したがって、交点POと教示点P
との座標関係からロボットの加工ヘッド4を、今停止し
ている交点POの上方位置から教示点Pの上方位置へ移
動させるための移動情報が得られることになる。
Yp, Z'p) is determined from the two-dimensional positional relationship (Xl, Y2, X3, Y4) of each of the spotlights 81 to S4 and the irradiation angle (α) of the light beam. Therefore, the intersection point PO and the teaching point P
Movement information for moving the processing head 4 of the robot from the position above the intersection point PO where it is currently stopped to the position above the teaching point P can be obtained from the coordinate relationship with .

このような動作原理に基づいて前記制御部17は第8図
の流れ図に従ってロボットに対するティーチング処理を
実行するように構成されている。
Based on such an operating principle, the control section 17 is configured to execute a teaching process for the robot according to the flowchart of FIG. 8.

すなわち、電源が投入されて各種の初期処理が終了する
と、Qlにてブラウン管15に表示された第7図に−示
す4個のスポット光S1.S2 、S3 。
That is, when the power is turned on and various initial processes are completed, four spot lights S1. shown in FIG. 7 are displayed on the CRT 15 at Ql. S2, S3.

S4の各座標位置X1.Y2 、X3 、Y4の値を画
像識別回路16を介して読取る。次にQ2にて上記読取
った各座標値を用いて、(41,(5)式にてワーク8
表面上の光軸19(Z軸)との交点Pnにおける各傾斜
角φ、θを算出する。傾斜角φ、θの算出が終了すると
、Q3にて(3)式を用いて交点Paの7座標の値Zo
を算出する。
Each coordinate position X1 of S4. The values of Y2, X3, and Y4 are read through the image identification circuit 16. Next, in Q2, using each coordinate value read above, workpiece 8 is
The inclination angles φ and θ at the intersection point Pn with the optical axis 19 (Z-axis) on the surface are calculated. When the calculation of the inclination angles φ and θ is completed, the value Zo of the 7 coordinates of the intersection point Pa is calculated using equation (3) in Q3.
Calculate.

以上の処理が終了すると、Q4にてジョイステック18
の操作にて教示点Pの指示を待つ。教示点Pの指示が入
力すると、Q5にてその指定された教示点Pの座標Il
!!Xp、Ypを前述の画像識別回路16を介して読取
る。座標値Xp、Ypが求まると、Q6にて(6)式を
用いて教示点Pの7座標値Zpを算出する。教示点Pの
座標(Xp、Yp。
When the above process is completed, joystick 18 is installed in Q4.
Wait for the instruction of teaching point P by operating . When the instruction for the teaching point P is input, the coordinates Il of the specified teaching point P are determined in Q5.
! ! Xp and Yp are read through the image identification circuit 16 described above. Once the coordinate values Xp and Yp are determined, the seven coordinate values Zp of the teaching point P are calculated in Q6 using equation (6). Coordinates of teaching point P (Xp, Yp.

Zp)が求まると、Qlにて交点Paと教示点Pとの座
標関係からロボットの加工ヘッド4に対する方向と距離
からなる移動情報を算出して、その移動情報に従って、
加工ヘッド4を教示点Pの上方位置へ移動させる。この
場合、焦点Fと教示点Pとの距離は最初の焦点Fと交点
POとの距離に一致するように位置制御される。次に、
Q8にて加工ヘッド4の姿勢を傾斜角φ、θに応じて予
め定められた値に制御する。姿勢制御が終了すると、Q
9にてこの教示点Pに対応する加工ヘッドの三次元座標
および姿勢角度のデータを記憶部に洛納する。以上で教
示点Pに対するティーチング処理を終了する。
When Zp) is determined, movement information consisting of the direction and distance of the robot with respect to the processing head 4 is calculated from the coordinate relationship between the intersection Pa and the teaching point P at Ql, and according to the movement information,
The processing head 4 is moved to a position above the teaching point P. In this case, the position is controlled so that the distance between the focal point F and the teaching point P matches the distance between the first focal point F and the intersection point PO. next,
In Q8, the attitude of the processing head 4 is controlled to a predetermined value according to the inclination angles φ and θ. When attitude control is completed, Q
At step 9, data on the three-dimensional coordinates and posture angle of the processing head corresponding to this teaching point P are stored in the storage section. This completes the teaching process for the teaching point P.

このように構成されたロボットの三次元ティーチング装
置であれば、ロボットの操作者は、ティーチング装置の
電源を投入して各スポット光源11a、11b、11c
、11dを点灯したノチ、加工ヘッド4を例えばけがき
線9上に形成された教示点Pの近傍位置へ移動して、こ
の教示点Pがブラウン管15に表示されたことを確認す
る。そして、ジョイステック18にてその教示点Pを指
示指定するのみでよい。教示点Pが指定されると、加工
ヘッド4が自動的に教示点Pの上方位置へ移動して、教
示点Pと所定の間隔を保ち、かつ所定の姿勢角で停止す
る。そして、この教示点Pに対する加工ヘッド4の座標
および姿勢データが記憶部に格納される。
With the robot three-dimensional teaching device configured in this way, the robot operator turns on the power of the teaching device and lights each spot light source 11a, 11b, 11c.
, 11d is illuminated, the processing head 4 is moved to a position near the teaching point P formed on the scribing line 9, and it is confirmed that this teaching point P is displayed on the cathode ray tube 15. Then, it is only necessary to specify the teaching point P using the joystick 18. When the teaching point P is specified, the processing head 4 automatically moves to a position above the teaching point P, maintains a predetermined distance from the teaching point P, and stops at a predetermined attitude angle. Then, the coordinates and posture data of the processing head 4 with respect to this teaching point P are stored in the storage section.

このように、操作者は教示点Pを指示するのみで自動的
にティーチングが実行されるので、ティーチング作業能
率を大幅に向上することが可能である。その結果、ロボ
ットの稼働率を大幅に向上できる。
In this way, the operator can automatically perform teaching simply by specifying the teaching point P, making it possible to greatly improve teaching efficiency. As a result, the operating rate of the robot can be significantly improved.

また、作業者が目視で各教示点Pに対する加工ヘッド4
の位置、姿勢をセットする必要ないので、ティーチング
精度を向上でき、ワーク8の加工精度を向上できる。
In addition, the operator can visually check the machining head 4 for each teaching point P.
Since it is not necessary to set the position and orientation of the workpiece 8, the teaching accuracy can be improved, and the processing accuracy of the workpiece 8 can be improved.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては、教示点Pを指定する手段として
ジョイスティック18を用いたが、ライトベン、デジタ
イザ、トラックボール等の電気的にブラウン管15上で
任意の位置(座標)を指定できるものであればよい。さ
らに、スポラ1−光源の設置数も4個に限定されるもの
ではなく、3個以上であればよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiment, the joystick 18 is used as a means for specifying the teaching point P, but any device that can electrically specify an arbitrary position (coordinates) on the cathode ray tube 15 may be used, such as a light bar, a digitizer, or a trackball. Further, the number of Spora 1 light sources installed is not limited to four, but may be three or more.

また、実施例の4個のスポット光源の代わりに光を1個
のリング状又は円状にワーク上に照射して、リング又は
円とブラウン管の座標軸との交点を前述の41[!it
のスポット光に対応させてもよい。
Also, instead of the four spot light sources of the embodiment, light is irradiated onto the workpiece in the form of one ring or circle, and the intersection point of the ring or circle and the coordinate axis of the cathode ray tube is set to the above-mentioned 41 [! it
It may be made to correspond to the spot light of.

さらに、C○2レーザ切断用ロボットの他に、溶接ロボ
ット、シール剤塗布ロボット、その池のロボットに組込
むことが可能である。
Furthermore, in addition to C○2 laser cutting robots, it can be incorporated into welding robots, sealant coating robots, and other robots.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、熟達した作業者を
必要とせず、しかも短時間にロボットのヘッドをけがき
線に描かれた教示点へ移動する動作と、移動動作後にヘ
ッドのワーク表面に対する姿勢角を一定に制御する作業
と、ヘッドとワーク表面との間の距離を一定に制御する
作業とを自動的にロボットにティーチングできるように
している。したがって、ロボットに対するティーチング
作業を正確にかつ能率的に実施でき、ロボットの稼動率
を大幅に向上できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to move the robot head to a teaching point drawn on a scribing line in a short time without requiring a skilled worker, and to move the robot head to a teaching point drawn on a scribing line. Later, the robot can be automatically taught the task of controlling the attitude angle of the head relative to the workpiece surface to a constant value, and the task of controlling the distance between the head and the workpiece surface to a constant value. Therefore, teaching work for the robot can be performed accurately and efficiently, and the operating rate of the robot can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例に係わるロボットの三次元ティー
チング装置を示すものであり、第1図は全体の概略構成
図、第2図はロボット全体を示す斜視図、第3図は同テ
ィーチング装置の要部を取出して示す斜視図、第4図は
同要部の詳細を示す切欠斜視図、第5図および第6図は
同装置の動作原理を説明するための図、第7図はブラウ
ン管の表示画面を示す図、第8図は動作を示す流れ図で
ある。 1・・・ロボット本体、4・・・加工ヘッド、7・・・
ティーチング装置本体、8・・・ワーク、9・・・けが
き線、11a、11b、11c、1id−2ポツト光源
、13、P・・・教示点、14・・・カメラ、15・・
・ブラウン管、16・・・画像識別回路、17・・・制
御部、18・・・ジョイスティック、19・・・光軸、
F・・・焦点、Pa・・・交点、Sl 、82 、S3
.S4・・・スポット光。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 5 図 第6図 第7図
The figures show a three-dimensional teaching device for a robot according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of the overall configuration, FIG. 2 is a perspective view of the entire robot, and FIG. 3 is a diagram showing the same teaching device. FIG. 4 is a cutaway perspective view showing the details of the main part, FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the operating principle of the device, and FIG. 7 is a cathode ray tube. FIG. 8 is a flowchart showing the operation. 1...Robot body, 4...Processing head, 7...
Teaching device main body, 8... Work, 9... Marking line, 11a, 11b, 11c, 1id-2 pot light source, 13, P... Teaching point, 14... Camera, 15...
- Braun tube, 16... Image identification circuit, 17... Control unit, 18... Joystick, 19... Optical axis,
F...focal point, Pa...intersection, Sl, 82, S3
.. S4...Spot light. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ワーク上の予め指定された教示点へヘッドを移動させて
前記ワークの前記教示点に対して前記ヘッドを自動動作
させるロボットにおいて、前記ヘッド近傍の3箇所以上
の位置に設置され、前記ワークの表面を予め定められた
所定の照射角でスポット照射する3個以上のスポット光
源と、前記ヘッド近傍に設置され、前記各スポット光源
にて照射された前記ワーク上のスポット光およびこのワ
ーク上に描かれた前記教示点を撮像する撮像装置と、こ
の撮像装置にて撮像された前記各スポット光と前記教示
点とを表示するブラウン管表示部と、このブラウン管表
示部に表示された前記各スポット光の二次元的位置関係
および前記照射角から前記ヘッドの、前記ワーク上の各
スポット光間の位置関係にて決まる基準位置までの距離
および前記ワーク表面に対する傾斜角を算出する基準位
置算出手段と、前記ブラウン管表示部に表示された前記
教示点を指定する指定手段と、この指定手段にて指定さ
れた前記教示点と前記基準位置との二次元的な位置関係
を自動計測する自動計測手段と、この自動計測手段にて
計測された位置関係と前記基準位置の前記ヘッドとの間
の距離および前記傾斜角を用いて前記ヘッドの前記教示
点までの移動情報を算出する移動情報算出手段と、この
移動情報算出手段にて算出された移動情報に基づいて前
記ヘッドを前記教示点へ移動する移動手段と、この移動
手段にて移動された前記ヘッドの姿勢を前記傾斜角に基
づいて制御する姿勢制御手段とを備えたことを特徴とす
るロボットの三次元ティーチング装置。
A robot that moves a head to a pre-designated teaching point on a workpiece and automatically operates the head with respect to the teaching point of the workpiece, the robot is installed at three or more positions near the head, and is installed on the surface of the workpiece. three or more spot light sources that irradiate a spot at a predetermined irradiation angle, and a spot light on the workpiece that is installed near the head and that is irradiated by each of the spot light sources, and a spot light that is drawn on the workpiece. an imaging device for imaging the teaching points, a cathode ray tube display section for displaying the teaching points and the spot lights captured by the imaging device; a reference position calculation means for calculating a distance of the head to a reference position determined by the positional relationship between each spot light on the workpiece and an inclination angle with respect to the workpiece surface from the dimensional positional relationship and the irradiation angle; and the cathode ray tube. a specifying means for specifying the teaching point displayed on a display section; an automatic measuring means for automatically measuring a two-dimensional positional relationship between the teaching point specified by the specifying means and the reference position; a movement information calculating means for calculating movement information of the head to the teaching point using the distance between the positional relationship measured by the measuring means, the distance between the head at the reference position and the inclination angle; and the movement information a moving means for moving the head to the teaching point based on the movement information calculated by the calculating means; and an attitude control means for controlling the attitude of the head moved by the moving means based on the inclination angle. A three-dimensional teaching device for a robot, which is characterized by being equipped with.
JP22166284A 1984-10-22 1984-10-22 Three-dimensional teaching device of robot Pending JPS61100808A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011257267A (en) * 2010-06-09 2011-12-22 Kawada Industries Inc Imaging plane detection device and working robot with the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011257267A (en) * 2010-06-09 2011-12-22 Kawada Industries Inc Imaging plane detection device and working robot with the same

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