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JPS633311A - Three-dimensional position detector - Google Patents

Three-dimensional position detector

Info

Publication number
JPS633311A
JPS633311A JP14647886A JP14647886A JPS633311A JP S633311 A JPS633311 A JP S633311A JP 14647886 A JP14647886 A JP 14647886A JP 14647886 A JP14647886 A JP 14647886A JP S633311 A JPS633311 A JP S633311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
head
teaching
point
display monitor
workpiece
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
JP14647886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Yamada
守 山田
Toshimitsu Suyama
俊光 須山
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.)
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 JP14647886A priority Critical patent/JPS633311A/en
Publication of JPS633311A publication Critical patent/JPS633311A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the teaching efficiency and accuracy by controlling the relative position between a reference original point and each luminescent point with visual reference to the pictures displayed on a display monitor and then controlling the relative distance and the counter postures between a work and a head. CONSTITUTION:An operator looks at the screen of a display monitor 2 and a display unit 6 and at the same time operates a teaching pendant to move a teaching head 1 along the surface of a work 7 so that the coincidence is secured between a teaching point P0 and a reference original point 0 displayed fixedly on the monitor 2. When the coincidence is secured between the picture of the point P0 and the display position of the point 0, the head 1 is moved again to secure coincidence between the numeric value of a display unit 6 and the prescribed numeric value. When the relative position is set between the head 1 and the point P0, the positional relations between luminescent point S0-S4 and a reference straight line are controlled so that these relations have the same distances from each orthogonal reference axis. In such a way, the three-dimensional position of the head 1 is set.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は対象物(ワーク)上に表示された位置設定点に
対するヘッドの三次元位置を所定の相対位置関係となる
ように設定する際に使用される三次元位置検出装置に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a method for adjusting the three-dimensional position of a head to a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on an object (workpiece). The present invention relates to a three-dimensional position detection device used when setting

(従来の技術) 例えば、製造ラインにおける部品の秦械加工工程や材料
の切断工程及び製品の組立て工程等に設置される産業用
ロボットにおいては、実際に稼動させる前にロボットに
対して作業ヘッドの移動経路および動作手順を三次元的
なワークの形状に即して教え込む必要がある。この作業
ヘッドの三次元動作を教え込む作業をティーチングと言
うが、このティーチングは一般に作業者の手1Ill操
作によって行なっている。例えば、CO2レーザ切断ロ
ボットにティーチングを行なう場合は、作業者がティー
チングペンダントを操作しながら加工ヘツドをワークの
表面に描かれたけかき線の教示点に接近させ、その後教
示点に対し加工ヘッドの三次元位置を所定の相対位置関
係となるように位置設定してこのときの三次元位置情報
を記憶させることによりティーチングを行なっている。
(Prior art) For example, in an industrial robot installed in a part machining process, a material cutting process, a product assembly process, etc. on a production line, the work head is set on the robot before it actually operates. It is necessary to teach the movement path and operation procedure according to the three-dimensional shape of the workpiece. This work of teaching the three-dimensional movement of the work head is called teaching, and this teaching is generally performed by the operator's hands. For example, when teaching a CO2 laser cutting robot, the operator moves the machining head close to the teaching point of the trace line drawn on the surface of the workpiece while operating the teaching pendant, and then moves the machining head's tertiary direction toward the teaching point. Teaching is performed by setting the original position so that it has a predetermined relative positional relationship and storing three-dimensional positional information at this time.

しかし、このような従来のティーチング作業では作業者
がワークとヘッドとの相対的な位置関係を直接目視しな
がら行なっているため、ティーチングに手間と時間を要
し、しかも正確な(li2置設窓設定なうには熟練を要
する欠点がある。
However, in such conventional teaching work, the worker directly visually observes the relative positional relationship between the workpiece and the head, which requires time and effort for teaching, and also requires accurate (li2 installation window) The drawback is that it requires skill to configure.

そこで、最近ではティーチング作業の能率向上のために
、例えば加工ヘッドの近くに磁気センサを配置し、この
磁気センサによりワークに生じた渦電流を検出してヘッ
ドとワーク表面とのY1離を求めることが行なわれてい
る。しかし、このような位置設定装置を使用した場合に
は、ワークに対するヘッドとの対向距離については簡単
に求められるが、ワークに対するヘッドの姿勢制徨0は
以前として作業者の目視設定に頼らざるを得ず、ティー
チングヘッド能率および精度の大幅な向上は望めなかっ
た。
Therefore, recently, in order to improve the efficiency of teaching work, for example, a magnetic sensor is placed near the processing head, and this magnetic sensor detects the eddy current generated in the workpiece to determine the Y1 distance between the head and the workpiece surface. is being carried out. However, when such a position setting device is used, although the opposing distance between the head and the workpiece can be easily determined, the attitude control of the head relative to the workpiece must still be determined visually by the operator. Therefore, a significant improvement in teaching head efficiency and accuracy could not be expected.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来のロボットに対するティーチング作業は
教示点への接近作業を目視により試行錯誤的に行なって
いたため、ティーチングに多くの手間と時間がかかるば
かりでなく、相当の熟練者でなければ正確な位置設定を
行なうことができない。また、例えば磁気センサにより
ワークに生じた渦電流の大きさを検出してワークとヘッ
ドとの対向距離を求める手段を採用してもヘッドの姿勢
制御はやはり目視に頼らざるを得ず、ティーチング作業
および精度を充分に上げることができないという問題が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional teaching work for robots, the work of approaching the teaching point was done visually and by trial and error, which not only required a lot of effort and time, but also Only a highly skilled person can perform accurate position setting. Furthermore, even if a magnetic sensor is used to detect the magnitude of eddy current generated in the workpiece and determine the facing distance between the workpiece and the head, the head posture control still has to rely on visual inspection, which makes teaching work difficult. Also, there was a problem that the accuracy could not be sufficiently increased.

そこで、本発明は類時間にしかも熟練を要しないで、正
確にティーチングを行なうことができ、もってティーチ
ング作業の能率および精度の大幅な向上を実現できる三
次元位置検出装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional position detection device that can perform teaching accurately in a similar amount of time and without requiring skill, thereby significantly improving the efficiency and accuracy of teaching work. do.

[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するため、対雫物上に表示され
た位置設定点に対するヘッドの三次元位置を所定の相対
位置関係に設定する三次元位置情報Hffiにおいて、
前記ヘッド内に設けられ前記対象物表面を緻像するカメ
ラと、このカメラにより県会された映像を表示する表示
モニタと、前記ヘッドに取付けられ前記対象物との距離
を測定するための距離測定用センサと1、前記ヘッドに
取付けられこのヘッドの姿勢を制御2Dするための少な
くとも3個の姿勢制御用センサと、前記ヘッド主軸の位
置合せ目標となる基準点及び基準線の基準パターンを発
生する基準バクーン発生装置と、この基準パターン発生
装置より発生する基準点及び基準線を前記表示モニタに
表示させると共に前記距離測定用センサ及び姿勢制(財
)用センサの各位置情報を前記表示モニタの画面上に輝
点として表示させる信号処理装置とを具備する構成とし
たものである。
[Structure of the Invention (Means for Solving Problems)] In order to achieve the above object, the present invention sets the three-dimensional position of the head to a predetermined relative positional relationship with respect to the position setting point displayed on the object. In the three-dimensional position information Hffi,
A camera provided in the head to closely image the surface of the object, a display monitor to display images captured by the camera, and a distance measurement device attached to the head to measure the distance to the object. 1. At least three attitude control sensors attached to the head to control the attitude of the head, and generating a reference pattern of reference points and reference lines serving as alignment targets for the head main axis; A reference Bakun generating device, a reference point and a reference line generated by this reference pattern generating device are displayed on the display monitor, and each position information of the distance measurement sensor and the attitude control sensor is displayed on the screen of the display monitor. This configuration includes a signal processing device that displays the image as a bright spot on the top.

(作用) 従って、かかる構成の三次元位置検出装置にあっては基
準パターン発生装置より発生するヘッド主軸の位置合せ
目標となる基準点及び基準線の基準パターンを表示モニ
タに表示させると共に距離測定用センサ及び姿9!!I
ゐ11111用センサの各位置情報を前記表示モニタの
画面上に輝点として表示し、表示モニタ上の画at目視
しなから各輝点と基準原点との相対位置を調整してワー
クに対するヘッドの相対距離及び対向姿勢をそれぞれ調
整することにより、ヘッドの三次元位置を正確に、しか
も高精度に設定できることになる。
(Function) Therefore, in the three-dimensional position detecting device having such a configuration, the reference pattern of the reference points and reference lines that are the alignment targets of the head main axis generated by the reference pattern generator is displayed on the display monitor, and the reference pattern is used for distance measurement. Sensor and figure 9! ! I
Each position information of the sensor for 11111 is displayed as a bright spot on the screen of the display monitor, and the relative position of each bright spot and the reference origin is adjusted without visually checking the image on the display monitor to determine the position of the head relative to the workpiece. By adjusting the relative distance and facing attitude, the three-dimensional position of the head can be set accurately and with high precision.

(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による三次元位置検出装置の構成例を示
すものである。本実施例による三次元位置検出装置は第
1図に示すようにティーチングヘンド1と、このティー
チングヘッド1内に設けられた詳細を後述するカメラに
より撮像された画像信号を表示するCRTデイスプレィ
よりなる表示モニタ2と、このモニタ2に基準位置パタ
ーンを発生させる基準パターン発生回路3と、ティーチ
ングヘッド1に取付けられる詳細を後i1するタッチセ
ンサにより検出されるワーク7に対する対向距離および
対向位置を数滴として表示する表示ユニット6と、この
表示ユニット6に表示された値をディジタル信号に変換
するA /’ D変換器5及びこのA/D変換器5によ
り変換された数値を表示モニタ2の表示信号に変換する
マイクロプロセッサ4とから構成されている。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a three-dimensional position detection device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the three-dimensional position detecting device according to this embodiment is composed of a teaching head 1 and a CRT display that displays an image signal taken by a camera provided in the teaching head 1, the details of which will be described later. A few drops of the display monitor 2, the reference pattern generation circuit 3 that generates a reference position pattern on the monitor 2, and the opposing distance and opposing position to the workpiece 7 detected by the touch sensor attached to the teaching head 1. A display unit 6 that displays the value as shown in FIG. It consists of a microprocessor 4 that converts into

上記ティーチングヘッド1には例えばポテンショメータ
からなる1個の距離測定用タッチセンサ8と4個の姿勢
制御用タッチセンサ12とが付設されている。距離測定
用タッチセンサ8は第2図に示すようにワーク7と対応
するヘッド筐体16の外周面部に距ill測定用タッチ
センサ8が取付けられ、またこれとは180度異α6位
置に保持体9が取付けられている。この距離開窓用タッ
チセンサ8と保持体9との間にはほぼコの字形のアーム
10が設けられ、その−方の脚部が距離測定用タッチセ
ンサ8の中空部に挿通されると共に他方の脚部は保持体
9の中空部に挿通され、アーム10がこれら距離測定用
タッチセンサ8および保持体9に対して上下動可能にな
っている。そしてこのアーム10はその中央部から垂下
するロッドの先端に接触プローブ11が取付けられてい
る。
The teaching head 1 is attached with one distance-measuring touch sensor 8 and four attitude-control touch sensors 12 each consisting of, for example, a potentiometer. As shown in FIG. 2, the distance measuring touch sensor 8 is attached to the outer peripheral surface of the head housing 16 corresponding to the workpiece 7, and a holder is attached at α6 position, which is 180 degrees different from this. 9 is installed. A substantially U-shaped arm 10 is provided between the distance fenestration touch sensor 8 and the holder 9, and the - one leg of the arm 10 is inserted into the hollow part of the distance measurement touch sensor 8, while the other leg is inserted into the hollow part of the distance measurement touch sensor 8. The legs of the arm 10 are inserted into the hollow part of the holder 9, and the arm 10 can move up and down with respect to the distance measuring touch sensor 8 and the holder 9. A contact probe 11 is attached to the tip of a rod that hangs down from the center of the arm 10.

また、4個の姿勢制御用タッチセンサ12はヘッド筐体
16の内壁面の適宜部泣に適宜の間隔な存してそれぞれ
取付けられたセンサ保持体18に保持されており、その
中空部には前述同様に先端に接触プローブ11が取付け
られたロッドが上下動可能に挿通させて設けられている
。したがって、距離測定用タッチセンサ8の接融プロー
ブ11がワーク7との接触する位置に応じてアーム10
が上下動すると、また姿勢制御用ヘッド12の接触プロ
ーブ11がワーク7との接触する位置に応じてロッドが
上下動すると、これら距離設定用タッチセンサ8および
姿勢制御用タッチセンサ12はワーク7に対するヘッド
1の対向距離および対向位置に応じた電気信号が表示ユ
ニット6に入力され、ここでその電気信号をワーク8に
対する対向距離および対向位置を数値として表示される
Furthermore, the four posture control touch sensors 12 are held by sensor holders 18 that are respectively attached at appropriate intervals to appropriate parts of the inner wall surface of the head housing 16. Similarly to the above, a rod having a contact probe 11 attached to its tip is inserted through the rod so as to be movable up and down. Therefore, depending on the position where the welding probe 11 of the distance measuring touch sensor 8 contacts the workpiece 7, the arm 10
When the rod moves up and down depending on the position where the contact probe 11 of the attitude control head 12 contacts the workpiece 7, the distance setting touch sensor 8 and the attitude control touch sensor 12 move the distance setting touch sensor 8 and the attitude control touch sensor 12 relative to the workpiece 7. An electrical signal corresponding to the opposing distance and opposing position of the head 1 is input to the display unit 6, where the electrical signal is displayed as a numerical value indicating the opposing distance and opposing position with respect to the workpiece 8.

またティーチングヘッド1はヘッド筐体16の内壁面に
ワーク7の表面を照明する半導体レーザ装置からなる4
周の照明用光源13が適宜の間隔を存して設けられた光
源保持体1つによりそれぞれ保持されている。
Furthermore, the teaching head 1 includes a semiconductor laser device 4 which illuminates the surface of the workpiece 7 on the inner wall surface of the head housing 16.
The peripheral illumination light sources 13 are each held by one light source holder provided at appropriate intervals.

さらにヘッド筐体16内の中央部には固体撮像素子CC
D15aを内臓したカメラ15がカメラ保持体17によ
って取付けられており、このカメラ15は照明用光源1
3により照明されたワーク7の表面状態を表示モニタ2
に写し出すものである。なお、14はヘッド筺陣16を
取付けるためのベース、20は防塵用の光フィルタ、2
1はカメラ15で写し出された映像信号を伝送するため
の信号線ケーブルである。
Furthermore, a solid-state image sensor CC is located in the center of the head housing 16.
A camera 15 with a built-in D15a is attached by a camera holder 17, and this camera 15 is connected to the illumination light source 1.
Monitor 2 displays the surface condition of workpiece 7 illuminated by
It is something that is reflected in the image. In addition, 14 is a base for attaching the head housing 16, 20 is a dustproof optical filter, 2
Reference numeral 1 denotes a signal line cable for transmitting the video signal captured by the camera 15.

上記基準パターン発生回路3はワーク7に対する対向姿
勢を制御するために使用する直交する2本の直線を発生
するもので、これらの直線は第1図に示すように表示モ
ニタ2の画面上の所定の位置にカメラ15からの浸酸画
像に合せて表示され、その2直線の交点はヘッドの姿勢
ill mの原点となるものである。またA/D変換器
5は表示ユニット6で表示された位置情報をA / D
変換するものであり、さらにマイクロプロセッサ4はこ
のA/D変換器5より出力される距離31Il定用タツ
チセンサ8および姿勢制御用タッチセンサ12の位置情
報を処理して表示モニタ2の基準直線上に輝点として表
示させるものである。
The reference pattern generating circuit 3 generates two orthogonal straight lines used to control the facing attitude with respect to the workpiece 7, and these straight lines are arranged at predetermined positions on the screen of the display monitor 2 as shown in FIG. The intersection point of the two straight lines is the origin of the head posture ill m. In addition, the A/D converter 5 converts the position information displayed on the display unit 6 into A/D.
Further, the microprocessor 4 processes the position information of the distance 31Il measurement touch sensor 8 and the attitude control touch sensor 12 output from the A/D converter 5 to display the position information on the reference straight line of the display monitor 2. It is displayed as a bright spot.

次に上記のように構成された本実施例装置の作用を位置
設定操作の順序に従って説明するに、ここではワーク7
の表面に表示されたけかきIK上の教示点Paに対し、
ティーチングヘッド1の三次元位置を設定する場合を例
にとって述べる。
Next, the operation of the apparatus of this embodiment configured as described above will be explained in accordance with the order of position setting operations.
For the teaching point Pa on the scale IK displayed on the surface of
An example of setting the three-dimensional position of the teaching head 1 will be described.

今、表示モニタ2の表示画面上には基準パターン発生回
路3から発生した直交する2本の直線およびその交点が
第1図に示すように所定の位置に固定さ机て表示されて
いるものとする。このような状態にあるとき作業者がテ
ィーチングペンダントを操作して距離測定用タッチセン
サ8に設けられている接触プローブ11をワーク7に接
触さぜると表示ユニット6に数値が表示されるので、そ
の数値によりティーチングヘッド1とワーク7表面との
距離を所定の位置に設定することができる。
Now, on the display screen of the display monitor 2, two orthogonal straight lines generated from the reference pattern generation circuit 3 and their intersections are displayed fixed at a predetermined position as shown in FIG. do. In this state, when the operator operates the teaching pendant and touches the workpiece 7 with the contact probe 11 provided on the distance measuring touch sensor 8, a numerical value is displayed on the display unit 6. The distance between the teaching head 1 and the surface of the workpiece 7 can be set at a predetermined position based on this value.

−方、姿勢制御用タッチセンサ12に設けられているプ
ローブ11もワーク7の表面に接触し、その数値を表示
ユニット6に81〜S4として表示し、同時にA/D変
換器5およびマイクロブセッサ4を経て表示モニタ2上
にも輝点S1〜S4を表示する。
- On the other hand, the probe 11 provided on the touch sensor 12 for posture control also comes into contact with the surface of the workpiece 7, and the numerical values are displayed as 81 to S4 on the display unit 6, and at the same time the A/D converter 5 and the microprocessor 4, the bright spots S1 to S4 are also displayed on the display monitor 2.

さて、この状態で作業者は表示モニタ2の画面および表
示ユニット6を目視しながらティーチングペンダントを
操作して表示モニタ2上に固定表示されている基準原点
Oに教示点Paを一致させるようにティーチングヘッド
1をワーク7の表面に沿って移動させる。そして、教示
点Paの画1粂を基準原点Oの表示位置が一致すると改
めて表示ユニット6の数値を所定の数値に一致させるよ
うにティーチングヘッド1を移動させる。
Now, in this state, the operator operates the teaching pendant while visually checking the screen of the display monitor 2 and the display unit 6 to teach the teaching point Pa to match the reference origin O fixedly displayed on the display monitor 2. The head 1 is moved along the surface of the workpiece 7. Then, when the display position of the reference origin O coincides with the first stroke of the teaching point Pa, the teaching head 1 is moved again so that the numerical value on the display unit 6 coincides with a predetermined numerical value.

こようにしてティーチングヘッド1と教示点PG との
対向距離の設定が終了すると、作業者は輝点So〜S4
に注目してこれらの輝点Sa〜S4と基準とする2本の
直交線との位置関係からワークに対するティーチングヘ
ッド1の姿勢を判断し、表示モニタ2の画面を目視しな
がらティーチングペンダントを操作して上記各輝点So
〜S4と基準直線との位置関係が各直交基準軸について
等距離になるように調整する。
When the setting of the facing distance between the teaching head 1 and the teaching point PG is completed in this way, the operator moves to the bright points So to S4.
The posture of the teaching head 1 with respect to the workpiece is determined from the positional relationship between these bright spots Sa to S4 and the two orthogonal lines used as references, and the teaching pendant is operated while visually observing the screen of the display monitor 2. Each of the above bright spots So
~Adjust so that the positional relationship between S4 and the reference straight line is equidistant with respect to each orthogonal reference axis.

例えば第3図(a)はワーク7が平面の場合であって、
ティーチングヘッド1の姿勢を調整して同図(b)のよ
うにSl、S3およびS2 、 S4を原点より等距離
になるように調整すれば、ティーチングヘッド1はワー
ク7に対して法線方向の姿勢をとっていると判断するこ
とができる。
For example, FIG. 3(a) shows a case where the workpiece 7 is a flat surface,
If the posture of the teaching head 1 is adjusted so that Sl, S3, S2, and S4 are equidistant from the origin as shown in FIG. It can be determined that the person is taking a posture.

次に第4図(a)の場合はワーク7の表面が円筒上凸面
の場合であって、輝点S、S3は原点より等距離にある
が、82.34は画面上左方にずれている。この場合、
ティーチングヘッド1はワーク7の法線に対して右方に
傾いていると判断して作業者はティーチングペンダント
を操作して第4図(b)の状態から第5図(b)に示す
ようにS2.84が基準原点○より等距離になるように
調整することにより、同図(a)のようにティーチング
へラド1含ワーク7に対して法線方向に制御することが
できる。
Next, in the case of Fig. 4(a), the surface of the workpiece 7 is a cylindrical convex surface, and the bright spots S and S3 are equidistant from the origin, but 82.34 is shifted to the left on the screen. There is. in this case,
Judging that the teaching head 1 is tilted to the right with respect to the normal line of the workpiece 7, the operator operates the teaching pendant to change the state from the state shown in FIG. 4(b) to the state shown in FIG. 5(b). By adjusting S2.84 so that it is equidistant from the reference origin ○, it is possible to control the teaching direction in the normal direction to the workpiece 7 including the teaching rod 1 as shown in FIG.

また第6図(a)はワーク7の表面が円筒状凹面の場合
であるが、前述した凸面の場合と同様の操作により、同
図(b)に示すS2 、S4を基準原点○より等距離と
なるように調整することにより、ティーチングヘッド1
の姿勢をワーク7に対して法線方向に制御することがで
きる。
In addition, although Fig. 6 (a) shows the case where the surface of the workpiece 7 is a cylindrical concave surface, by the same operation as in the case of the convex surface described above, S2 and S4 shown in Fig. 6 (b) are placed equidistant from the reference origin ○. By adjusting so that teaching head 1
The posture of the workpiece 7 can be controlled in the normal direction to the workpiece 7.

さらに第7図(a)の例はワーク7が三次元曲面の場合
であるが、同図(b)のように輝点St。
Furthermore, although the example in FIG. 7(a) is a case where the workpiece 7 is a three-dimensional curved surface, the bright spot St as shown in FIG. 7(b).

S3および輝点S2.84がそれぞれ基準原点0より等
距離になるようにティーチングペンダントにより調整し
てティーチングヘッド1をワーク7に対して法線方向と
なるように制御することができる。
The teaching pendant can be used to adjust the teaching pendant so that S3 and the bright spot S2.84 are equidistant from the reference origin 0, and the teaching head 1 can be controlled to be in the normal direction to the workpiece 7.

このように本実施例であれば、作業者は表示ユニット6
の数値と表示モニタ2上の輝点Sl〜$4の位置を目視
しながらティーチングペンダントを操作することにより
、ワーク7の表面に対するティーチングヘッド1の三次
元位置を制御すればよく、この結果対向距離および対向
姿勢のいずれをも作業者の肋に頼ることなく、正確にし
かも短時間で設定することができ、これによりティーチ
ングの能率および精度を大幅に向上させることができる
In this embodiment, the operator can use the display unit 6
The three-dimensional position of the teaching head 1 with respect to the surface of the workpiece 7 can be controlled by operating the teaching pendant while visually observing the numerical value of and the position of the bright spot Sl to $4 on the display monitor 2. As a result, the facing distance Both the position and the facing position can be set accurately and in a short time without relying on the worker's ribs, thereby greatly improving the efficiency and accuracy of teaching.

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定
されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種
々変更して実施できるものである例えば上記実施例では
表示モニタ2と表示ユニット6とを別体としているが、
表示ユニットへの入力信号を表示モニタ2へ入力してそ
の数置を表示させるようにすれば、両者を一体化するこ
とができる。またワーク表面に対する対向距離および対
向fiL置をタッチセンサにより検知するようにしたが
、このタッチセンサに代わって近接スイッチを使用する
ようにしてもよく、その数も1個の距離測定用センサと
4個の姿勢制頗用センサを用いたが、姿勢制御用センサ
としては3個以上であれば何個であっても本発明の目的
を達成することができる。さらに上記実施例では照明用
光源をヘッド筺体に内臓する場合について述べたが、外
部光源を照明用に利用するようにしてもよく、また2本
の基準直線上に基準マークを設けて調整作業の容易化を
図るようにしてもよい。またプローブ11の中央に孔を
明け、この孔を通し、てワーク7面上の点P口をカメラ
で撮影して表示モニタ2上で直接目視できるようにすれ
ば、位置設定の作業能率を上げることもできる。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can be implemented with various modifications without changing the gist thereof.For example, in the embodiments described above, the display monitor 2 and the display unit Although it is separate from 6,
By inputting the input signal to the display unit to the display monitor 2 and displaying the numeric position, both can be integrated. Further, although the facing distance and the facing fiL position with respect to the work surface are detected by the touch sensor, a proximity switch may be used instead of the touch sensor, and the number of such switches is one distance measuring sensor and four. Although three or more posture control sensors are used, the object of the present invention can be achieved with any number of posture control sensors, as long as it is three or more. Furthermore, in the above embodiment, the case where the illumination light source is built into the head housing has been described, but an external light source may be used for illumination, and reference marks are provided on the two reference straight lines to facilitate adjustment work. You may try to make it easier. In addition, if a hole is made in the center of the probe 11 and the point P on the surface of the workpiece 7 can be photographed with a camera through this hole and viewed directly on the display monitor 2, the work efficiency of position setting will be increased. You can also do that.

さらに表示モニタ2に画像処理回路および演算回路を設
け、この画像処理回路により表示画面上の各輝点の位置
座標値よりティーチングヘッド1の三次元位置の計算を
行ない、定量的にワークに対するヘッドの対向姿勢を求
めて調整するようにしてもよい。その他、カメラとして
は工業用テレビジョンカメラを用いてもよく、また表示
モニタとしてはCRT以外の液晶デイスプレィを用いて
もよいことは勿論のことである。
Furthermore, the display monitor 2 is equipped with an image processing circuit and an arithmetic circuit, and this image processing circuit calculates the three-dimensional position of the teaching head 1 from the position coordinate values of each bright spot on the display screen, and quantitatively determines the position of the head relative to the workpiece. The facing posture may be determined and adjusted. It goes without saying that an industrial television camera may be used as the camera, and a liquid crystal display other than a CRT may be used as the display monitor.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明は、対象物上に表示された位
置設定点に対するヘッドの三次元位置を所定の相対位置
関係に設定する三次元位置検出装置において、前記ヘッ
ド内に設けられ前記対象物表面を撮像するカメラと、こ
のカメラにより撮像された映像を表示する表示モニタと
、前記ヘッドに取付けられ前記対象物との距離を測定す
るための距離測定用センサと、前記ヘッドに取付けられ
このヘッドの姿勢を制御するための少なくとも3個の姿
勢制御用センサと、前記ヘッド主軸の位置合せ目゛標と
なる基準点及び基準線の基準パターンを発生する基準パ
ターン発生装置と、この基準パターン発生装置より発生
する基準点及び基準線を前記表示モニタに表示させると
共に前記距離測定用センサ及び姿勢制御用センサの各位
置情報を前記表示モニタの画面上に輝点として表示させ
る信号処理装置とを具備する構成として、基準パターン
発生装置より発生するヘッド主軸の位置合せ目標となる
基準点及び基準線の基準パターンを表示モニタに表示さ
せると共に距離測定用センサ及び姿勢制御用センサの各
位置情報を前記表示モニタの画面上に輝点として表示し
、表示モニタ上の画像を目視しなから各輝点と基準原点
との相対位置な調整してワークに対するヘッドの相対距
離及び対向姿勢をそれぞれ調整することにより、ヘッド
の三次元位置を設定できるようにしたものである。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention provides a three-dimensional position detection device that sets the three-dimensional position of a head in a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on a target object. a camera installed on the head to take an image of the surface of the object; a display monitor for displaying an image taken by the camera; a distance measurement sensor attached to the head for measuring the distance to the object; at least three attitude control sensors attached to the head for controlling the attitude of the head; a reference pattern generator for generating a reference pattern of reference points and reference lines serving as alignment targets for the head main axis; , a signal that causes the reference point and reference line generated by the reference pattern generator to be displayed on the display monitor, and also displays each position information of the distance measurement sensor and the attitude control sensor as a bright spot on the screen of the display monitor. The configuration includes a processing device that displays on a display monitor a reference pattern of reference points and reference lines that serve as alignment targets for the head main axis generated by a reference pattern generator, and also displays a distance measurement sensor and an attitude control sensor. Position information is displayed as bright spots on the screen of the display monitor, and the relative distance and facing attitude of the head to the workpiece are determined by adjusting the relative position of each bright spot and the reference origin without visually checking the image on the display monitor. By adjusting each, the three-dimensional position of the head can be set.

従ってかかる構成の本発明によれば、短時間にしかも熟
練を要することなく正確にティーチングを行なうことが
でき、これによりティーチング作業の能率および精度の
大幅な向上を図ることができる三次元位置検出装置を提
供することができる。
Therefore, according to the present invention having such a configuration, a three-dimensional position detection device that can perform teaching accurately in a short time and without requiring any skill, thereby greatly improving the efficiency and accuracy of teaching work. can be provided.

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

第1図は本発明による三次元位置検出装置の一実施例の
構成を示す斜視図、第2図は同実施例におけるティーチ
ングヘッドの構成を示すもので、第1図のI−I線に沿
う矢視断面図、第3図(a>、(b)乃至第7図(a)
、(b)は同実施例の作用をそれぞれ説明するためのも
ので、各図(a)はヘッドとワークとの位置関係を示す
模式図、各図(b)は表示モニタの表示画像を示す模式
図である。 1・・・・・・ティーチングヘッド、2・・・・・・表
示モニタ、3・・・・・・基準パターン発生回路、4・
・・・・・マイクロプロセッサ、5・・・・・・A/D
変換器、6・・・・・・表示ユニット、7・・・・・・
ワーク、8・・・・・・距離測定用タッチセンサ、9・
・・・・・保持体、1o・・・・・・アーム、11・・
・・・・プローブ、12・・・・・−姿勢制御用タッチ
センサ、13・−・・・・照明用光源、14・・・・・
・ベース、15・・・・・・カメラ、15a・・・・・
・固体@機素子、16・・・・・・ヘッド筐体、17・
・・・・・カメラ保持体、18・・・・・・センサ保持
体、19・・・・・・光源保持体、20・・・・・・光
フィルタ、21・・・・・・信号線ケーブル。 出願代理人 弁理士 鈴 江 武 彦 第2図 つ 図   (b) 口≧1・(bン 図   (b) (b) 図
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a three-dimensional position detecting device according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a teaching head in the same embodiment. Cross-sectional views in the direction of arrows, Fig. 3 (a>, (b) to Fig. 7 (a)
, (b) are for explaining the operation of the same embodiment, each figure (a) is a schematic diagram showing the positional relationship between the head and the workpiece, and each figure (b) is a display image on the display monitor. It is a schematic diagram. 1...Teaching head, 2...Display monitor, 3...Reference pattern generation circuit, 4...
...Microprocessor, 5...A/D
Converter, 6...Display unit, 7...
Workpiece, 8...Touch sensor for distance measurement, 9.
...Holding body, 1o...Arm, 11...
...Probe, 12...-touch sensor for posture control, 13...Light source for illumination, 14...
・Base, 15...Camera, 15a...
・Solid @ Machine element, 16...Head housing, 17.
...Camera holder, 18...Sensor holder, 19...Light source holder, 20...Optical filter, 21...Signal line cable. Application agent Patent attorney Takehiko Suzue 2nd figure (b) ≧1 (b) (b) Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 対象物上に表示された位置設定点に対するヘッドの三次
元位置を所定の相対位置関係に設定する三次元位置検出
装置において、前記ヘッド内に設けられ前記対象物表面
を撮像するカメラと、このカメラにより撮像された映像
を表示する表示モニタと、前記ヘッドに取付けられ前記
対象物との距離を測定するための距離測定用センサと、
前記ヘッドに取付けられこのヘッドの姿勢を制御するた
めの少なくとも3個の姿勢制御用センサと、前記ヘッド
主軸の位置合せ目標となる基準点及び基準線の基準パタ
ーンを発生する基準パターン発生装置と、この基準パタ
ーン発生装置より発生する基準点及び基準線を前記表示
モニタに表示させると共に前記距離測定用センサ及び姿
勢制御用センサの各位置情報を前記表示モニタの画面上
に輝点として表示させる信号処理装置とを具備したこと
を特徴とする三次元位置検出装置。
A three-dimensional position detection device that sets the three-dimensional position of a head in a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on a target object, comprising: a camera provided in the head and configured to image the surface of the target object; a display monitor that displays an image captured by the head; a distance measurement sensor that is attached to the head and measures the distance to the object;
at least three attitude control sensors attached to the head to control the attitude of the head; a reference pattern generator that generates a reference pattern of reference points and reference lines that serve as alignment targets for the head main axis; Signal processing that causes the reference point and reference line generated by this reference pattern generator to be displayed on the display monitor, and also displays each position information of the distance measurement sensor and attitude control sensor as a bright spot on the screen of the display monitor. A three-dimensional position detection device comprising:
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