CN100465833C - 离线编程装置 - Google Patents

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Abstract

一种离线编程装置，可以自动地生成计量程序，大幅度地削减离线程序的生成时间及花费的工夫。离线编程装置具有：存储部，其储存关于作业台上的多个参照点的多个候补和关于照相机针对机械手的安装位置以及姿势的多个候补；运算部，求出进行计量时针对参照点的照相机的计量位置以及计量姿势；计量程序生成部，生成至少一个由储存在存储部中的多个候补，可以实现照相机的计量位置以及计量姿势的计量程序；评价部，根据规定的基准对至少一个计量程序进行评价；选定部，从至少一个计量程序中选定满足规定的基准的计量程序。

Description

离线编程装置
技术领域
本发明涉及一种机器人的离线编程装置，特别是涉及一种容易地对与机器人和作业对象的相对位置有关的离线和现场的偏离进行修正的离线编程装置。
背景技术
目前，在使用机器人对作业对象物，即工件进行规定的作业时，使用CAD或CAM等在离线状态下虚拟地求出机器人与工件的相对位置，来进行两者的配置。但是，该方法只能决定机器人的大致位置，并不适合要求点焊等的精度的情况。
因此，例如日本专利第2767417号公报所示，开发了一种在机器人上安装照相机来测定工件的正确位置的控制装置。该控制装置使用照相机对工件上的三个基准点进行拍摄，由此，求出机器人与工件的三维相对位置关系，使用该结果对在离线状态下求得的相对位置关系进行修正，从而使精度得到提高。
如果进行使用了上述视觉传感器的修正，则可以提高机器人与工件的相对位置精度。但是，使用视觉传感器对工件的基准点进行拍摄的计量程序与通常的编程相同，由操作人员反复进行尝试来生成。因此，生成包含计量程序的离线程序需要相当多的时间。另外，当离线程序的动作确认不充分时，在现场出现机器人与工件间发生干扰的情况，该修正也要耗费时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种离线编程装置，其可以自动地生成计量程序，大幅度地削减离线程序的生成时间及花费的工夫。
为了达成上述目的，本发明提供一种离线编程装置，为了根据计量到的实际的所述机器人以及所述作业对象物的相对位置关系来修正离线仿真的机器人以及作业对象物的相对位置关系，生成用于使用安装在所述机器人的可动部的视觉传感器计量所述作业对象物的计量程序，该离线编程装置具有：存储部，其储存关于与所述作业对象物关联的多个计量部位的多个候补和关于所述视觉传感器针对所述可动部的安装位置以及姿势的多个候补；运算部，求出进行计量时针对所述计量部位的所述视觉传感器的计量位置以及计量姿势；计量程序生成部，生成至少一个由储存在所述存储部中的所述多个候补，可以实现所述视觉传感器的所述计量位置以及所述计量姿势的计量程序；评价部，根据规定的基准对所述至少一个计量程序进行评价；选定部，从所述至少一个计量程序中选定满足所述规定的基准的计量程序。
具体地说，所述规定的基准包含所述计量程序的所述机器人的动作范围是否收容在用于所述机器人进行作业的作业程序的所述机器人的动作范围内。
具体地说，所述规定的基准包含安装在所述机器人的所述可动部的作业工具和视觉传感器、以及表示该视觉传感器视野的可视体积模型的至少一个是否与其他的物体存在干扰。
另外，所述规定的基准包含：包含所述计量部位的面与朝向该计量部位的照相机的视线形成的角度。
例如，所述机器人为点焊机器人，此时，所述规定的基准包含：计量时的机器人的姿势与实际进行点焊时的机器人的姿势的偏离度。
附图说明
一边参照附图一边对下面的最佳实施方式进行说明，由此，本发明上述以及其他的目的、特征以及优点变得更加明确。
图1是含有本发明的离线编程装置的机器人系统的基本结构的示意图。
图2是表示离线编程装置的作业流程的流程图。
图3表示机器人识别信息的显示例。
图4表示机器人以及作业对象物的画面显示例。
图5a表示在机器人上视线方向与X轴平行地安装照相机的画面显示例。
图5b表示照相机视线方向与Y轴平行的情况。
图5c表示照相机视线方向与Z轴平行的情况。
图6a表示机器人与作业对象物的某个相对位置关系的画面显示例。
图6b表示从图6a的状态将机器人稍微错开后的状态。
图7表示配置了对安装在机器人上的照相机进行拍摄的其他照相机的状态的画面显示例。
具体实施方式
下面，一边参照附图一边对本发明进行详细地说明。图1表示包含本发明的离线编程装置10的机器人系统的概略结构。机器人系统1具有机器人30，该机器人30具有机械手32，所述机械手32具备对于固定在工作台等夹具42上的作业对象物，即工件40进行作业的作业工具(未图示)，在机器人30上安装对工件40或工作台42的参照点(后叙)进行计量的视觉传感器，例如照相机50。使用照相机50的计量程序由包含在系统1中的离线编程装置10生成。离线编程装置10实际上内置于例如具有显示器的个人计算机中，操作人员可以通过键盘等输入各种数据。
离线编程装置10为了根据由照相机50实际计量到的机器人30以及工件的相对位置关系来修正离线仿真的机器人30以及工件40的相对位置关系，生成用于使用安装在机器人30的机械手32等可动部上的照相机50来计量工件或工作台的计量程序。本发明的离线编程装置10具有：存储部12，储存关于工作台42上的多个计量部位(参照点)的多个候补，和关于照相机50针对机械手32的安装位置以及姿势的多个候补；运算部14，求出进行计量时的针对计量部位的照相机的计量位置以及计量姿势；程序生成部16，生成至少一个由储存在存储部12中的多个候补，可以实现照相机50的计量位置以及计量姿势的计量程序；评价部18，根据规定的基准(后叙)对至少一个计量程序进行评价；选定部20，从至少一个计量程序中选定满足规定的基准的计量程序。
图2是表示离线编程装置10的作业流程的流程图。首先，在步骤S1中，设定用于识别并管理生成的程序等的机器人识别信息。作为机器人识别信息的具体例子，具有多个工序线的名称、各工序线中包含的工位的名称、以及各工位中包含的机器人的名称等，操作人员可以将这些直接输入到个人计算机中，或从个人计算机的显示器上显示的向导画面中选择他们的候补。设定的线、工位以及机器人的名称如图3所示进行了分类，显示在个人计算机的显示画面上。
然后，在图2的步骤S2中，设定在整个作业中通用的参数，例如工具坐标系的号码、照相机的计量结果的储存寄存器号码、由照相机进行计量的区域的数量等。这里所说的区域，例如可以对每个不同的工件进行设定，各区域包含某个工件或固定工件的夹具上的几个计量部位，即参照点。该操作也可以使用在个人计算机的画面上显示的向导画面来进行。
然后，在步骤S3中，设定对由照相机进行计量的工件的参照点的位置进行存储的寄存器号码。在本实施方式中，准备对于在步骤S2中设定的各区域储存三个参照点的位置信息的寄存器。
然后，在步骤S4中，选择现场使用的机器人程序。现场用机器人程序可以预先存储在个人计算机中，或者可以通过适当的通信单元从其他的个人计算机或数据库中进行下载，可以根据用途进行选择。
然后，在步骤S5中，进行选择出的机器人程序的动作范围的确认。在本实施方式中，使现场用机器人程序在ROBOGUIDE(登录商标)等系统上运行，进行关于机器人的各轴(例如J1～J6轴)的仿真，来取得各轴的动作范围。可以对每个轴显示得到的动作范围。这里得到的动作范围用于下面说明的参照点计量程序的动作确认处理。即，判断生成的参照点计量程序的动作范围是否收容在这里得到的动作范围内。
在以下的步骤S6～S14中，对在步骤S2中设定的每个区域进行各种参数的设定以及生成计量程序。首先，在步骤S6中，设定在某个区域中包含的参照点(这里是三个点)的坐标。该坐标设定可以由操作人员向离线编程装置直接输入，也可以从图4所示的显示画面，通过鼠标点击等可视地进行输入。此外，在图4中表示在固定由机器人30操作的工件(未图示)的工作台42上设定了三个参照点44a～44c的状态。
然后，在步骤S7中，在离线编程装置上设定照相机的安装位置。该坐标设定可以由操作人员向离线编程装置直接输入，也可以从图4所示的显示画面，通过鼠标点击等可视地进行输入。此外，图4是表示在机器人30的可动部，例如机械手32的前端安装了照相机50的状态的显示画面的一例。
然后，在步骤S8中，选择在步骤S7中安装的照相机50的视线方向。照相机50的视线可以选择任意的方向，但是，一般在当前时刻还不明确哪个方向最适合计量，因此，通常作为候补选择工具坐标系的主轴方向(即，关于X、Y以及Z各自正负方向的6个方向)并存储在所述存储部12中。此外，图5a～5c分别是表示使照相机50的视线52的方向与X轴、Y轴以及Z轴方向平行地安装照相机50的状态的显示画面的一例。
然后，在步骤S9中，生成用于计量参照点的计量程序。在计量程序生成中，可以事先输入进行立体(三维)计量的方向、由于干扰等需要使机械手倾斜时的机械手的倾斜方向以及倾斜量等制约条件等。根据这样的制约条件以及在存储部12中储存的多个候补的数据，所述运算部14首先求出照相机50针对各计量部位的计量位置以及计量姿势，然后，计量程序生成部16对于在步骤S8中选择出的各个视线方向(通常为+X、—X、+Y、—Y、+Z以及—Z方向的6个方向)，生成可以实现计量位置以及计量姿势的计量程序。
接然后，在步骤S10中，对在步骤S9中生成的各计量程序进行评价。这里，主要对于以下几点进行计量程序的动作确认。
(1)计量程序的动作范围是否没有超过机器人的行程范围以及现场用程序的动作范围
(2)机器人是否不与其他的物体干扰
(3)在照相机的视线上是否无妨碍物
(4)包含假定的误差(例如机器人的配置误差)来判断所述(1)～(3)
此外，关于(3)，作为表示照相机视野的可视体积模型，可以假设将照相机的视线作为轴的适当直径的圆柱、圆锥、四角锥等，来判断是否存在对可视体积模型造成干扰的妨碍物。另外，关于(4)，将机器人再次配置在沿不同的方向错开规定量(例如为假设的误差量或比其大一些的量)的几个位置上(例如从图6a的配置变更为图6b的配置)来生成计量程序，对于这些可以通过进行动作确认来实现。
在关于照相机的各视线方向，计量程序的动作确认结束后，操作人员选定采用哪个计量程序(步骤S11)。此外，因为可以在个人计算机的画面上一同显示各计量程序和根据上述(1)～(4)在装置内进行评价(例如通过修正量、经由点的有无进行评价)的结果，所以，操作人员可以容易地找到最佳的计量程序。另外，作为除此之外的较好的评价基准，列举出包含参照点的面与朝向该参照点的照相机的视线形成的角度。该角度越接近垂直越容易进行参照点正确的计量。而且，在机器人是对汽车的车体等进行点焊的点焊机器人的情况下，参照点被设定在与焊接部位相同的位置或其附近的情况比较多，所以还考虑对参照点计量时的机器人的姿势最接近实际进行点焊时的机器人姿势的参照点给予最高的评价。换句话说，计量时的姿势与焊接时的姿势的偏离度越小，越是理想的计量程序。
然后，在步骤S12中，进行选定的计量程序的仿真。具体来说，在机器人到达各参照点的时刻，由安装在机械手上的照相机对参照点进行拍摄。如果确认能够恰当地拍摄全部的参照点，将该计量程序确定为要采用的计量程序。
然后，在步骤S13中，例如图7所示，为了以步骤S12中确定的计量程序指定的方式对安装在机械手32前端的照相机50的安装部位的状态进行摄像，在离线编程装置上的工件单元内另外设置虚拟的照相机54。照相机54的图像表示操作者在现场实际对于机械手前端可以怎样安装照相机。因此，优选对于得到平面图、正面图、背面图以及侧面图的全部四个方向进行照相机54的拍摄。
此外任意地，在步骤S14中，为了可以由其他的个人计算机等参照在本发明的离线编程装置生成的程序中照相机被以怎样的状态安装在机器人上，可以作为html形式的文件生成成为对象的图像。
最后，在步骤S15中对于全部的区域判断步骤S6～S14的处理是否完成，如果完成则作业结束。
根据本发明的离线编程装置，可以在短时间内自动地生成不发生问题的计量程序，无需像现在这样在现场一边尝试一边进行示教或修正，可以大幅度缩短在现场的调整时间。而且，通过设置与计量程序相关的各种评价基准，无需依赖操作人员的熟练程度等，可以生成最佳的计量程序。
为了进行说明，参照选定的特定的实施方式对本发明进行了说明，但是，本行业的从业人员应该清楚在不脱离本发明的基本概念以及范围的情况下，可以进行多种变更。

Claims (5)

1.一种离线编程装置(10)，其为了根据计量到的实际的机器人(30)以及作业对象物(40)的相对位置关系，对离线仿真的所述机器人(30)以及所述作业对象物(40)的相对位置关系进行修正，生成用于使用安装在所述机器人(30)的机械手(32)的视觉传感器(50)来计量所述作业对象物(40)的计量程序，其特征在于，
具有：存储部(12)，其储存关于与所述作业对象物(40)关联的多个计量部位(44a、44b、44c)的多个候补和关于所述视觉传感器(50)针对所述机械手(32)的安装位置以及姿势的多个候补；
运算部(14)，计算进行计量时针对所述计量部位(44a、44b、44c)的所述视觉传感器(50)的计量位置以及计量姿势；
计量程序生成部(16)，生成至少一个由储存在所述存储部(12)中的所述多个候补，可以实现所述视觉传感器(50)的所述计量位置以及所述计量姿势的计量程序；
评价部(18)，根据规定的基准对所述至少一个计量程序进行评价；
选定部(20)，从所述至少一个计量程序中选定满足所述规定的基准的计量程序。
2.根据权利要求1所述的离线编程装置，其特征在于，
所述规定的基准包含：所述计量程序的所述机器人(30)的动作范围是否收容在用于所述机器人(30)进行作业的作业程序的所述机器人(30)的动作范围内。
3.根据权利要求1所述的离线编程装置，其特征在于，
所述规定的基准包含：安装在所述机器人(30)的所述机械手(32)的作业工具和视觉传感器(50)、以及表示该视觉传感器(50)视野的可视体积模型的至少一个是否与其他的物体存在干扰。
4.根据权利要求1所述的离线编程装置，其特征在于，
所述规定的基准包含：包含所述计量部位(44a、44b、44c)的面与朝向该计量部位(44a、44b、44c)的所述视觉传感器(50)的视线形成的角度。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的离线编程装置，其特征在于，
所述机器人(30)为点焊机器人，所述规定的基准包含：计量时的机器人(30)的姿势与实际进行点焊时的机器人(30)的姿势的偏离度。
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