JPS61100809A - Three-dimensional teaching device of robot - Google Patents
Three-dimensional teaching device of robotInfo
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- JPS61100809A JPS61100809A JP22166384A JP22166384A JPS61100809A JP S61100809 A JPS61100809 A JP S61100809A JP 22166384 A JP22166384 A JP 22166384A JP 22166384 A JP22166384 A JP 22166384A JP S61100809 A JPS61100809 A JP S61100809A
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording 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
- G05B19/427—Teaching successive positions by tracking the position of a joystick or handle to control the positioning servo of the tool head, leader-follower control
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- G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
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Abstract
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
た例えばけがき線等で形成された連続する各教示点の位
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連続的に教示するロボットの三次
元的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 in particular, the present invention relates to a three-dimensional teaching device for a robot, and in particular, the present invention relates to a three-dimensional teaching device for a robot. The present invention relates to a three-dimensional teaching device for a robot that continuously teaches the position of each successive teaching point, together with the inclination angle of the workpiece surface on which the teaching point is drawn, to the robot in a non-contact manner.
[発明の技術的背景とその問題点]
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教え込む必要がある。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レーザ切断用ロボットにおい
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] 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 teach the moving and operating procedures of the processing head in accordance with 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か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
教示点におけるワーク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錯誤で実施
する必要があった。Therefore, the actual teaching work involves the operator visually approaching the machining head to a teaching point such as a scratched line drawn on the workpiece surface while operating the teaching pendant, and also visually determining the laser irradiation angle of the machining head. Adjusting the posture of 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 through 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
所が生じたりする虞れがあった。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 that some areas may not 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連続的なげか
き線に沿って連続して移動する動作と、移動動作中たえ
ず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、ロボットの稼働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 continuously move the head of a robot in a short period of time without requiring a skilled worker. Automatically performs continuous movement along the drawing line, constant control of the attitude angle of the head relative to the work surface during movement, and constant control of the distance between the head and the work surface. To provide a three-dimensional teaching device for a robot, which can teach a robot visually, can accurately and efficiently perform teaching work to the robot, and can greatly improve the operating rate of the robot.
[発明の概要コ
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
れた連続的な各教示点を撮像するR像装置とを設け、さ
らに、撮像装置にて撮像された各スポット光と各教示点
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
に表示された各教示点の明暗を複数段階に識別する画像
識別回路とを設けている。そして、ブラウン管表示部に
表示された各スポッ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各教
示点のうちの最初の教示点が指定されると、指定された
最初の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へラドど
の間の距離および傾斜角を用いてヘッドの最初の教示点
までの移動情報を算出し、算出された移動情報に基づい
てヘッドを最初の教示点へ移動し、移動されたヘッドの
姿勢を傾斜角に基づいて制御し、さらに、画像識別回路
にて既に識別した教示点の周囲の画素のうちからその教
示点と同程度の明度を有する画素を描出すことにより識
別された教示点を新たに最初の教示点に置換えるよう順
次自動指定し、この順次自動指定された教示点へヘッド
を順次移動させ順次姿勢制御するようにしたものである
。[Summary of the Invention] The three-dimensional teaching device for a robot of the present invention includes three or more spot light sources that irradiate the surface of a workpiece with a spot 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 R imaging device is provided to image the spot light and each continuous teaching point drawn on the workpiece, and further a cathode ray tube display unit is provided to display each spot light and each teaching point imaged by the imaging device. An image identification circuit is provided for identifying the brightness and darkness of each teaching point displayed on the cathode ray tube display section in a plurality of stages. Then, from the two-dimensional positional relationship and irradiation angle of each spot light displayed on the CRT display, the distance and inclination angle of the head to the reference position determined by the positional relationship between each spot light on the workpiece and the workpiece surface are calculated. When the first teaching point among the teaching points calculated and displayed on the CRT display is specified, the two-dimensional positional relationship between the specified first teaching point and the reference position is automatically measured, and the The movement information of the head to the first teaching point is calculated using the measured positional relationship and the distance and inclination angle between the blades at the reference position, and the head is moved to the first teaching point based on the calculated movement information. The posture of the moved head is controlled based on the inclination angle, and furthermore, pixels having the same brightness as the teaching point are drawn from among the pixels around the teaching point already identified by the image recognition circuit. The teaching points identified by the teaching point are sequentially automatically specified to be replaced with the first teaching points, and the head is sequentially moved to the sequentially automatically specified teaching points to sequentially control the posture.
[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
ザ切断用ロボッ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 CO2 laser cutting robot, and numeral 1 in the figure is the robot body.
このロボット本体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゛方位置を移動アーム3a、3bに
て三次元的に移動制御されるレ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。なあ、
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
、このけがき線9に沿ってワーク8を切断するものとす
る。This robot body 1 is provided with a processing head 4 that irradiates a laser beam that is controlled to move three-dimensionally by moving arms 3a and 3b above a table 2 on which a workpiece such as an iron plate is set. There is. This processing head 4 is
As shown in the figure, a bearing attached to the tip of the movable arm 3b is rotatably connected to the part 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. Hey,
Since the movable arm 3b is configured to be rotatable around the axis, the processing head 4 and the teaching device main body 7
is controlled to move three-dimensionally at a position above the table 2, and its posture is also freely controlled. 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)l!11a、11b、11c、11dが固定
されている。各スポット光源11a、11b、11c、
11d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(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S1.82.83.84を形
成する。FIG. 4 shows the teaching device main body 7, in which four spot lights (l! 11a, 11b, 11c, and 11d are fixed. Each spot light source 11a, 11b, 11c,
The light beam irradiated downward from 11d is reflected by mirrors 12a and 1.
The light beams 2b, 12c, and 12d are focused on one point (focal point F) on the axis of the cylindrical container 10, and then irradiated onto the surface of the workpiece 8 to form spot lights S1, 82, 83, and 84, respectively.
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および前述のけかき線9からなる各教示点13
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
Each teaching point 13 consisting of 1 to S4 and the above-mentioned sharp line 9
A camera 14 for taking images is attached to the center of 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@像された各スポット光81〜S4お
よび各教示点13の情報はブラウン管15に表示される
。このブラウン管9に表示された各スポット光$1〜S
4および各教示点13の画像データは画像識別回路16
へ送出される。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the entire teaching device, and information on each of the spot lights 81 to S4 imaged by the camera 14 and each teaching point 13 is displayed on the cathode ray tube 15. Each spot light $1~S displayed on this cathode ray tube 9
4 and the image data of each teaching point 13 are sent to the image identification circuit 16.
sent to.
この画像識別部回路16は入力した画像データの明暗を
複数段に識別し、各スポット光81〜S4および各教示
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
スティック18が接続されている。This image identifying circuit 16 identifies the brightness and darkness of the input image data in multiple stages, and determines the two-dimensional position (
coordinates) into numerical data and sends it to the control section 17, which is comprised of a microcomputer or the like at the next stage. A joystick 18 is connected to the control section 17 for inputting digital data to the control section 17 while monitoring the image displayed on the cathode ray tube 15.
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Y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 taken as the Y axis, and the spot light source 11d.
11bを結ぶ線をY軸とすると、このY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
2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Pa (基準位置)の座標値をZo
とし、各スポット光源11a〜11dからのスポット
光線が2軸と交わる角度をαとすると、Y軸およびY軸
を含む面での断面図は第5図(a)(b)となり、Y軸
、Y軸。Assuming that the line connecting 11b is the Y-axis, this Y-axis and a plane including the Y-axis are orthogonal to the optical axis 19 of the camera 14. This optical axis 19 is used as two axes, and the focal point F and the workpiece 8 on this Z axis are
The coordinate value of the intersection point Pa (reference position) with respect to the surface is Zo
If α is the angle at which the spot light beams from each of the spot light sources 11a to 11d intersect with the two axes, then the cross-sectional views on the Y axis and the plane including the Y axis are shown in FIGS. 5(a) and 5(b), and the Y 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、図示するようにワーク8表面の交点P
GでのY軸まわりの傾斜角をφとすると、図においては
、Y4の実際の値はく−)値となる。照射角αは一定値
であるので、交点PGの7座標値Za y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.
If the inclination angle around the Y-axis at G is φ, then in the figure, the actual value of Y4 is the value. Since the irradiation angle α is a constant value, the seven coordinate values Za y of the intersection point PG are determined by Equation (1) by simple geometric considerations using the similarity of triangles.
ZOy =2Y2 Y4 / (Y2−Y4 ) t
ana・・・・・・(1)
なお、Z軸の符号はカメラ14方向を正としている。ZOy = 2Y2 Y4 / (Y2-Y4) t
ana... (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S1゜S3の
X座標をXl、Xl (実際値は負値)とし、交点P
a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PGのZ軸座標zOXの値は(2)式となる
。Similarly, in Fig. 5<b), let the X coordinates of the spot lights S1 and S3 be Xl, Xl (actual values are negative values), and the intersection point P
If the inclination angle around the Y-axis of the surface of the workpiece 8 at a is θ, the value of the Z-axis coordinate zOX of the intersection PG is expressed by equation (2).
Za x =2X I Xl / (Xi
−Xl ) tana・・・・・・(a
理論的には上記角ン座標値ZOY、ZOX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7座標値Zoは
(3)式のように(1)式と(′2J式との平均値で示
す。Za x = 2X I Xl / (Xi
-Xl) tana... (a Theoretically, the above angle coordinate values ZOY and ZOX should match, but since they are obtained from actual measurements, they may not match. Therefore, the intersection point The 7-coordinate value Zo of Pa is expressed as the average value of equation (1) and equation ('2J), as shown in equation (3).
Zo = (Zo Y+ZOX )/2= [
Y2 Y4 / (Y2 −Y4 )+XI
Xl / (Xt −Xl ) ] / ta
na・・・・・・(3)
なお、カメラ14と焦点Fとの間の距離Zsは機械的構
成により予め決まった値である。Zo = (Zo Y+ZOX)/2= [
Y2 Y4 / (Y2 - Y4 ) + XI
Xl / (Xt - Xl) ] / ta
na...(3) Note that the distance Zs between the camera 14 and the focal point F is a predetermined value depending on the mechanical configuration.
また、第5図(a)(biにおける交点P0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 P0 in FIG. (5)
It can be found as shown in the formula.
φ= −tan’ [(Y2 +Y4 ) /(Y
2− Y 4 ) tana ] −・−・−(4)
θ” jan” [(Xi +X3 ) /(×
1− X 3 ) jan(Z ] −=15)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= -tan' [(Y2 +Y4) /(Y
2-Y4) tana] -・-・-(4)
θ” jan” [(Xi +X3) /(×
1-X3) jan(Z]-=15) However, the signs of φ and θ are negative in the case of inclination 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
S1,82.83.84の各座標値Xt 。In this way, each coordinate value Xt of each spot light S1, 82, 83, 84 displayed on the cathode ray tube 15.
Y2 、Xl 、Y4を求めることによって、光軸(Z
軸)19のワーク8表面に対する交点POの座標値Zo
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, Xl, and Y4, the optical axis (Z
Coordinate value Zo of intersection point PO of axis) 19 with respect to 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図に示すように、ブラウン管15に表示され
たけかき線9の最初の教示点13(PI)(XPI、、
Ypt 、Zps )(7)Z座標値Zpsを求める。Next, as shown in FIG. 7, the first teaching point 13 (PI) (XPI, . . .
Ypt, Zps) (7) Find the Z coordinate value Zps.
なお、最初の教示点P1の指示はブラウン管15上にて
制御部17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、最初の教示点P1が交点PD
の近傍位置にあり、前述の傾斜角φ、θがPI 、Pa
間で大きく変化しないとすると、最初の教示点POの7
座標値Zpは、交点PaのZ座標1iiZoに、上記傾
斜による変化分(−Yp1tanφ、−Xpltanθ
)を加えたものになる。各傾斜角φ、θは(4)i5)
式で求まるので、最初の教示点Ppの2座標値Zρ1は
最終的に(6)式となる。Note that the instruction for the first teaching point P1 is made by operating a joystick 18 connected to the control section 17 on the cathode ray tube 15. Therefore, the first teaching point P1 is the intersection PD
, and the above-mentioned inclination angles φ and θ are PI, Pa
Assuming that there is no significant change between
The coordinate value Zp is the Z coordinate 1iiZo of the intersection Pa, and the change due to the above slope (-Yp1tanφ, -Xpltanθ
) is added. Each inclination angle φ, θ is (4)i5)
Since it is determined by the formula, the two-coordinate value Zρ1 of the first teaching point Pp finally becomes the formula (6).
Zp1= (YPI Y2 +Y2 Y4 +Y4 Y
PI )/ <Y2−Y4 ) jan(Z
+ (Xp I Xl +X1 、Xl +X
3 XPI )/ (Xl−Xl ) tana
・−16)したがって、最初の教示点P1の三次元座標
<XPI 、YPI 、Zpt )は各スポット光81
〜S4の二次元的位置関係(Xr 、 Y2 、 Xl
。Zp1= (YPI Y2 +Y2 Y4 +Y4 Y
PI ) / <Y2-Y4 ) jan(Z + (Xp I Xl +X1 , Xl +X
3 XPI )/(Xl-Xl) tana
-16) Therefore, the three-dimensional coordinates of the first teaching point P1 <XPI, YPI, Zpt) are
~Two-dimensional positional relationship of S4 (Xr, Y2, Xl
.
Y4)と光線の照射角(α)にて求まる。したがって、
交点Po と最初の教示点Pp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PIIの上方
位置から最初の教示点Pp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。Y4) and the irradiation angle (α) of the light beam. therefore,
Movement information for moving the processing head 4 of the robot from the currently stopped position above the intersection PII to the position above the first teaching point Pp can be obtained from the coordinate relationship between the intersection point Po and the first teaching point Pp. become.
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.S2.33 。That is, when the power is turned on and various initial processes are completed, the four spot lights S1 . S2.33.
84(7)各座標位fiXt 、 Y2 、 Xl 、
Y4 (1)値を画像識別回路16を介して読取る。84(7) Each coordinate position fiXt, Y2, Xl,
Y4 (1) Read the value via the image identification circuit 16.
次に02にて上記読取った各座標値を用いて、’(4)
、 (51式にてワーク8表面上の光軸19(Z軸)
との交点PG 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PGのZ座標の値Zaを算出する。Next, using each coordinate value read above at 02, '(4)
, (Optical axis 19 (Z axis) on the surface of workpiece 8 in formula 51
The inclination angles φ and θ at the intersection point PG are calculated. When the calculation of the inclination angles φ and θ is completed, the value Za of the Z coordinate of the intersection point PG is calculated using equation (3) in Q3.
以上の処理が終了すると、Q4にてジョイステック18
の操作にて最初の教示点P1の指示を待つ。最初の教示
点P1の指示が入力すると、Q5にてその最初の教示点
に指定された教示点P1の座標値XP1.YP1を前述
の画像識別回路16を介して読取る。座標値Xpl、Y
ptが求まると、Q6にて(6)式を用いて最初の教示
点P1の7座標値Zp1を算出する。最初の教示点P1
の座標(Xpl、Ypt 、ZPl )が求まると、Q
7にて交点Paと最初の教示点Pp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
を最初の教示点P1の上方位置へ移動させる。この場合
、焦点Fと最初の教示点P1との距離は最初の焦点Fと
交点PG との距離に一致するように位置制御される。When the above process is completed, joystick 18 is installed in Q4.
Wait for the instruction of the first teaching point P1 by the operation. When the instruction for the first teaching point P1 is input, the coordinate value XP1 of the teaching point P1 designated as the first teaching point is determined in Q5. YP1 is read via the image identification circuit 16 described above. Coordinate value Xpl, Y
Once pt is determined, in Q6, the seven coordinate values Zp1 of the first teaching point P1 are calculated using equation (6). First teaching point P1
When the coordinates (Xpl, Ypt, ZPl) of
In step 7, movement information consisting of the direction and distance of the robot to the processing head 4 is calculated from the coordinate relationship between the intersection point Pa and the first teaching point Pp, and the processing head 4 is moved according to the movement information.
is moved to a position above the first teaching point P1. In this case, the position is controlled so that the distance between the focal point F and the first teaching point P1 matches the distance between the first focal point F and the intersection point PG.
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、Q9にてこの最初の教示点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格納
する。以上で最初の教示点P1に対するティーチング処
理を終了する。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 posture control is completed, this first teaching point P! The three-dimensional coordinates and posture angle data of the processing head corresponding to are stored in the storage unit. This completes the teaching process for the first teaching point P1.
最初の教示点P1に対するティーチング処理が終了する
と、QIOにてブラウン管15上に表示されている最初
の教示点P1の近くの他の教示点Pを捜す。この捜す動
作においては、最初の教示点P1の明暗のレベルを画像
識別回路16にて識別し、加工ヘッド4がこの教示点P
1へ移動した時点でこの最初の教示点P1を新しい交点
Poとする。次に、画像識別回路16は隣接した画素の
中から航記明暗レベルに最も近い画素を隣接する教示点
PNと識別する。教示点PNは加工ヘッド4が前記移動
終了後、新しい教示点P1と自動指定される。When the teaching process for the first teaching point P1 is completed, another teaching point P near the first teaching point P1 displayed on the cathode ray tube 15 is searched by QIO. In this searching operation, the image identification circuit 16 identifies the brightness level of the first teaching point P1, and the processing head 4
1, this first teaching point P1 is set as a new intersection Po. Next, the image identification circuit 16 identifies the pixel closest to the navigation brightness level among the adjacent pixels as the adjacent teaching point PN. The teaching point PN is automatically designated as a new teaching point P1 after the machining head 4 completes the movement.
そして、新しく最初の教示点P!と自動指定された教示
点PNに対して前述したティーチング処理を実行する。And the new first teaching point P! The above-mentioned teaching process is executed for the automatically designated teaching point PN.
そして、Qllにて教示点PNが最終の教示点PEに達
した時点でこのロボットに対する全てのティーチング処
理を終了する。Then, when the teaching point PN reaches the final teaching point PE at Qll, all teaching processing for this robot ends.
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111i11a、11b、
11c、11dを点灯したのち、加工ヘッド4を例えば
けがき線9の最初の教示点P1の近傍位置へ移動して、
この最初の教示点P1がブラウン管15に表示されたこ
とを確認し、そして、ジョイステック18にてその最初
の教示点P1を指示指定するのみでよい。この最初の教
示点P1が指定されると、加工ヘッド4が自動的に最初
の教示点P1の上方位置へ移動して、教示点P1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P1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。そして、格納が終了する
と、次に明るい教示点Pが最初の教示点P1と自動指定
され、加工ヘッド4はこの新しい最初の教示点P1へ移
動する。このように加工ヘッド4は次々と新しい教示点
PNへ移動していく。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 of the spotlights 111i11a, 11b,
11c and 11d, move the processing head 4, for example, to a position near the first teaching point P1 of the marking line 9,
It is only necessary to confirm that this first teaching point P1 is displayed on the cathode ray tube 15, and then specifying the first teaching point P1 using the joystick 18. When this first teaching point P1 is specified, the processing head 4 automatically moves to a position above the first teaching point P1, maintains a predetermined distance from the teaching point P1, and stops at a predetermined attitude angle. . and,
The coordinates and posture data of the processing head 4 with respect to this teaching point P1 are stored in the storage section. When the storage is completed, the next brightest teaching point P is automatically designated as the first teaching point P1, and the processing head 4 moves to this new first teaching point P1. In this way, the processing head 4 moves to new teaching points PN one after another.
このように、操作者は最初の教示点P1を指示するのみ
で自動的にティーチングが実行されていくので、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、ロボットの稼動率を大幅に向上できる。In this way, since teaching is automatically executed simply by the operator instructing the first teaching point P1, it is 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 teaching accuracy can be improved, and the machining 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、最初の教示点P1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、スポット光源の設置数も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 was used as a means for specifying the first teaching point P1, but any device that can electrically specify an arbitrary position (coordinates) on the cathode ray tube 15, such as a light ben, digitizer, or trackball, may be used. good. Further, the number of spot 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W、軸との交点を前述の4個のスポッ
ト光に対応させてもよい。In addition, instead of the four spot light sources of the embodiment, light is irradiated onto the workpiece in a ring or circle shape, and the intersection of the ring or circle and the seat W and axis of the cathode ray tube is set to the four spots described above. It may also correspond to light.
さらに、CO2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、その他のロボットに組込
むことが可能である。Furthermore, in addition to CO2 laser cutting robots, the present invention can be incorporated into welding robots, sealant coating robots, and other robots.
[発明の効果コ
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連続的
なけがき線に沿って連続して移動する動作と、移動動作
中たえず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, the robot head can be moved continuously along a continuous scribing line in a short period of time without requiring a skilled worker. The robot can be automatically taught the task of constantly controlling the attitude angle of the head relative to the workpiece surface during operation, and the task of controlling the distance between the head and the workpiece surface to be constant. Therefore, teaching work for the robot can be performed accurately and efficiently, and the operating rate of the robot can be significantly improved.
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、@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、Ilc、11d・2ポツト光源
、13・・・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、PO・・・交点、Pl・・・最初の教示点、
Sl、S2.83 。
S4・・・スポット光。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第1図
第4図
第5図
(a) (b)
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. Figure 4 is a cutaway perspective view showing details of the main part, Figures 5 and 6 are diagrams for explaining the operating principle of the device, and Figure 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, Ilc, 11d 2-pot light source, 13... Teaching point, 14... Camera, 15... Braun tube, 16 ...Image identification circuit, 17...Control unit, 18...Joystick, 19...Optical axis, F.
...Focus, PO...Intersection, Pl...First teaching point,
Sl, S2.83. S4...Spot light. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 4 Figure 5 (a) (b) Figure 6 Figure 7
Claims (1)
ドを順次移動させながら前記ワークの前記各教示点に対
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各教示
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各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各教示点の明暗を複数段
階に識別する画像識別回路と、前記ブラウン管表示部に
表示された前記各教示点のうちの最初の教示点を指定す
る指定手段と、この指定手段にて指定された最初の教示
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最初の教示点ま
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
ッドを前記最初の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、前記画像識別回路に
て前記最初の周囲の画素からその教示点の明暗に最も近
い画素を捜し出して隣接する教示点を識別し、この隣接
する教示点を最初の教示点に置換えるように順次自動指
定する自動指定手段と、この自動指定手段にて順次指定
された教示点へ前記ヘッドを順次移動させ順次姿勢制御
する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。In a robot that automatically moves the head to each of the teaching points on the workpiece while sequentially moving the head to a plurality of continuous teaching points specified in advance on the workpiece, the robot automatically operates the head at three or more positions near the head. three or more spot light sources installed to illuminate the surface of the workpiece at a predetermined irradiation angle, and spot light on the workpiece installed near the head and irradiated by each of the spot light sources. and an imaging device that images each of the teaching points drawn on the workpiece, a cathode ray tube display unit that displays each of the spot lights and each of the teaching points that are imaged by the imaging device, and From the displayed two-dimensional positional relationship of each of the spotlights and the irradiation angle, calculate the distance of the head to a reference position determined by the positional relationship between the respective spotlights on the workpiece and the inclination angle with respect to the workpiece surface. a reference position calculation means for calculating a reference position of the teaching points displayed on the cathode ray tube display section; a specifying means for specifying a point; an automatic measuring means for automatically measuring a two-dimensional positional relationship between the first teaching point specified by the specifying means and the reference position; a movement information calculation means for calculating movement information of the head to the first teaching point using the distance between the head at the reference position and the inclination angle; a moving means for moving the head to the first teaching point based on the calculated movement information; an attitude control means for controlling the attitude of the head moved by the moving means based on the inclination angle; The image identification circuit searches for the pixel closest to the brightness of the teaching point from the pixels surrounding the first, identifies the adjacent teaching point, and automatically specifies sequentially to replace the adjacent teaching point with the first teaching point. 1. A three-dimensional teaching device for a robot, comprising: automatic designation means for sequentially specifying teaching points; and means for sequentially controlling the posture of the head by sequentially moving the head to teaching points sequentially designated by the automatic designation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22166384A JPS61100809A (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | Three-dimensional teaching device of robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22166384A JPS61100809A (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | Three-dimensional teaching device of robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61100809A true JPS61100809A (en) | 1986-05-19 |
Family
ID=16770306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22166384A Pending JPS61100809A (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | Three-dimensional teaching device of robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61100809A (en) |
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-
1984
- 1984-10-22 JP JP22166384A patent/JPS61100809A/en active Pending
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