CN104249195B - 具备视觉传感器和力传感器的毛刺去除装置 - Google Patents

具备视觉传感器和力传感器的毛刺去除装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具备视觉传感器和力传感器的毛刺去除装置。毛刺去除装置具备去除对象物的毛刺的毛刺去除工具、使对象物或工具移动的机器人、检测作用于工具的力的力传感器以及检测对象物的毛刺去除部位的位置的视觉传感器。在毛刺去除装置中，根据对象物的三维数据来预先获取与毛刺去除部位的形状数据和工具的姿势有关的信息，根据这些形状数据和工具的姿势来创建机器人程序。而且，与由视觉传感器检测出的实际的毛刺去除部位相应地适当更新机器人程序。另外，在毛刺去除工序中，通过利用了力传感器的检测值的力控制来控制机器人的动作。

Description

具备视觉传感器和力传感器的毛刺去除装置
技术领域
本发明涉及一种去除形成在工件上的毛刺的毛刺去除装置。
背景技术
公知一种去除在对工件进行平面加工时形成在平面边界部的毛刺的毛刺去除装置。在JP-A-8-141881所公开的毛刺去除装置和方法中，根据通过三维形状测量装置获得的测量数据以及预先存储的代表工件的表面形状和该工件的约束面的关系数据来确定对象工件的约束面的位置，并且将工件表面的平面部分与工件的约束面的交线位置确定为毛刺去除路径。
在JP-A-7-266269中公开了以下内容：在利用了具有刀具和力传感器的机器人主体的毛刺去除方法中，在指示阶段进行粗指示之后，针对已进行精加工的工件，在刀具的传送方向上进行位置控制并且在刀具对工件的按压方向上进行力控制，由此存储刀具的精加工指示点和力控制方向。而且，公开了以下内容：在加工阶段，根据所存储的精加工指示数据，在刀具的传送方向和力控制方向上执行精加工。
在JP-A-7-308879中公开了以下内容：在用于执行毛刺去除的机器人的自动指示法中，利用已被去除毛刺的工件模型来指示毛刺去除起点和终点，在起点处在工件模型表面的法线方向上设定靠近点，在该靠近点处指示刀具的姿势以及刀具的针对工件模型的压力方向和传送方向，一边使刀具以固定的力按压工件模型一边使其沿着工件模型表面移动，由此获取毛刺去除路径的位置和姿势数据。
在JP-A-2012-020348中公开了以下内容：在使用机器人的毛刺去除方法中，根据使安装于机器人的触头按压工件时的机器人的姿势数据获取表示工件相对于机器人的相对位置的位置数据，根据预先获取的工件的设计数据生成表示工件的理想形状的理想形状数据，依照获取到的位置数据中的工件相对于机器人的相对位置处的工件的理想形状来控制机器人使刀具移动。
在JP-A-8-141881所公开的技术中，在视觉传感器的检测信息中包含不可忽视的误差的情况下，有可能在加工过程中过大的作用力作用于毛刺去除工具而使加工面的质量变得不均匀。
在JP-A-7-266269所公开的技术中，要求非常多的时间来指示机器人路径，因此无法获得充分的效率而导致成本增大。
在JP-A-7-308879所公开的技术中，在工件模型与实际的工件之间存在个体差别的情况下，有可能无法获得毛刺去除的足够精度。
在JP-A-2012-020348所公开的技术中，在设计数据与实际的工件之间存在不可忽视的形状的差异点的情况下，有可能无法获得毛刺去除的足够精度。特别是在想要从铸件工件上去除毛刺的情况下，根据工件的个体差别而与设计数据之间的偏离大幅变化，因此难以提高毛刺去除的精度。
因而，寻求一种缩短机器人程序的指示时间且能够提高毛刺去除的精度的毛刺去除装置。
发明内容
根据本申请所涉及的第一方式，提供一种毛刺去除装置，具备从对象物去除毛刺的毛刺去除工具，该毛刺去除装置具备：机器人，使上述对象物和上述毛刺去除工具中的至少一方彼此相对地移动；力传感器，其检测在上述毛刺去除工具处产生作用的力；毛刺去除部位形状数据存储部，其根据表示上述对象物的形状的三维数据，将上述对象物中的要去除毛刺的毛刺去除部位的位置和形状存储为毛刺去除部位形状数据；毛刺去除姿势设定部，其根据由上述毛刺去除部位形状数据存储部存储的上述毛刺去除部位形状数据，来设定上述毛刺去除工具相对于上述对象物的姿势；机器人程序创建部，其根据由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势和上述毛刺去除部位形状数据，来创建至少包含控制上述机器人的动作的机器人动作指令的机器人程序；视觉传感器，其基于对象物的摄像图像检测该对象物的毛刺去除部位的实际位置；机器人程序更新部，其根据上述毛刺去除工具的姿势和上述毛刺去除部位的实际位置，来更新上述机器人程序；以及力控制部，其在上述机器人依照由上述机器人程序更新部更新后的上述机器人程序进行动作时，根据由上述力传感器检测出的作用于上述毛刺去除工具的作用力和预先决定的该作用力的目标值来控制上述机器人的动作。
根据本申请所涉及的第二方式，在第一方式的毛刺去除装置中，上述视觉传感器形成为还具备搜索区域限定部，该搜索区域限定部根据上述毛刺去除部位形状数据来限定上述对象物的上述摄像图像中的搜索区域，上述视觉传感器从所限定的上述搜索区域中检测上述毛刺去除部位的实际位置。
根据本申请所涉及的第三方式，在第一或第二方式的毛刺去除装置中，上述视觉传感器形成为通过从上述摄像图像中检测表示上述毛刺去除部位的特征线来检测上述毛刺去除部位的实际位置。
根据本申请所涉及的第四方式，在第一至第三方式中的任一方式的毛刺去除装置中，还具备毛刺去除姿势计算部，该毛刺去除姿势计算部根据由上述视觉传感器检测出的上述毛刺去除部位的实际位置、上述毛刺去除部位形状数据存储部所存储的上述毛刺去除部位形状数据以及由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势，来计算执行对象物的毛刺去除时的毛刺去除工具的实际姿势，上述机器人程序更新部形成为根据上述毛刺去除工具的实际姿势来更新上述机器人程序。
根据本申请所涉及的第五方式，在第四方式的毛刺去除装置中，上述力控制部形成为对上述毛刺去除部位的实际位置和上述毛刺去除工具的实际姿势中的至少一方进行校正以使作用于上述毛刺去除工具的作用力接近上述目标值。
根据本申请所涉及的第六方式，在第五方式的毛刺去除装置中，上述力控制部还具备更新部，该更新部形成为根据实际执行毛刺去除时的上述毛刺去除工具的移动路径和姿势，来更新上述毛刺去除部位形状数据存储部所存储的上述毛刺去除部位形状数据和由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势中的至少一方。
根据本申请所涉及的第七方式，在第一至第六方式的任一方式的毛刺去除装置中，还具备计算上述毛刺去除工具的磨损量的磨损量计算部，上述力控制部形成为根据由上述磨损量计算部计算出的上述磨损量来校正上述目标值。
根据本申请所涉及的第八方式，在第一至第七方式的任一方式的毛刺去除装置中，上述毛刺去除工具被安装于上述机器人，并且上述对象物被固定地设置于上述机器人的附近。
根据本申请所涉及的第九方式，在第一至第七方式的任一方式的毛刺去除装置中，上述毛刺去除工具被安装于上述机器人，并且上述对象物被设置成能够通过不同于上述机器人的第二机器人或可动装置来改变上述对象物的位置和姿势中的至少一方，相对于上述第二机器人或上述可动装置相对地控制上述机器人的动作。
根据本申请所涉及的第十方式，在第一至第七方式的任一方式的毛刺去除装置中，上述机器人被形成为能够保持上述对象物，并且上述毛刺去除工具被固定地设置在上述机器人的附近。
根据本申请所涉及的第十一方式，在第一至第七方式的任一方式的毛刺去除装置中，上述机器人被形成为能够保持上述对象物，并且上述毛刺去除工具在上述机器人的附近被设置成能够通过不同于上述机器人的第二机器人或可动装置来改变上述毛刺去除工具的位置和姿势中的至少一方，相对于上述第二机器人或上述可动装置相对地控制上述机器人的动作。
根据本申请所涉及的第十二方式，在第一至第十一方式的任一方式的毛刺去除装置中，还具备不同于上述视觉传感器的第二视觉传感器，该第二视觉传感器形成为检测上述对象物的位置。
根据本申请所涉及的第十三方式，在第一至第十一方式的任一方式的毛刺去除装置中，上述视觉传感器还被形成为检测上述对象物的位置。
根据本申请所涉及的第十四方式，在第一至第十三方式的任一方式的毛刺去除装置中，还具备数据处理部，该数据处理部根据上述毛刺去除部位形状数据，来执行上述视觉传感器获取上述对象物的摄像图像所需要的上述视觉传感器的设定以及上述视觉传感器获取上述对象物的摄像图像所需要的指定上述机器人的动作的机器人程序的创建中的至少一方。
参照对添附附图所表示的本发明的例示性的实施方式的详细说明，本发明的这些及其它的目的、特征以及优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的毛刺去除装置的结构的概要图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的毛刺去除装置的功能的框图。
图3是作为数据处理装置的例子而示出离线编程装置的图。
图4是说明依照本发明的一个实施方式执行的毛刺去除的准备工序的流程图。
图5是说明用于检测工件的位置的视觉传感器的设定工序的图。
图6是说明用于检测工件的毛刺去除部位的视觉传感器的设定工序的图。
图7是表示毛刺去除部位形状数据的例子的图。
图8A是表示例示性的工具的姿势的图。
图8B是表示例示性的工具的姿势的图。
图8C是表示例示性的工具的姿势的图。
图9是说明依照本发明的一个实施方式更新机器人程序的工序的流程图。
图10是说明利用视觉传感器检测工件的位置和毛刺去除部位的检测工序的图。
图11是说明视觉传感器的搜索区域限定部的作用的图。
图12是说明依照本发明的一个实施方式执行的毛刺去除工序的流程图。
图13是说明磨损量计算部的作用的图。
图14是表示本发明的第二实施方式所涉及的毛刺去除装置的结构的概要图。
图15是表示本发明的第三实施方式所涉及的毛刺去除装置的结构的概要图。
图16是表示本发明的第四实施方式所涉及的毛刺去除装置的结构的概要图。
具体实施方式
下面，参照添附附图说明本发明的实施方式。在图示的实施方式中，请留意为了帮助理解本发明而适当地变更了结构要素的比例尺这一点。在不同的实施方式的说明中，对同一或对应的结构要素使用同一附图标记并适当省略重复的说明。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的毛刺去除装置10的结构的概要图。毛刺去除装置10具备：多关节机器人30，其具备多个臂；力传感器34，其安装于位于机器人30的臂的前端的腕部32；毛刺去除工具36，其安装于力传感器34；以及机器人控制装置60，其控制机器人30。
机器人30通过依照从机器人控制装置60输出的控制信号使设置于各关节的未图示的电动马达(伺服马达)旋转，能够取得各种位置和姿势。机器人不限定于图示的，能够将本发明同样地应用于具有公知的形态的任意的机器人。
对于毛刺去除工具(以下仅称为“工具”。)36，是一般被使用于去除毛刺的刀具，不限定于特定形态的刀具，例如可以是切割机、研磨机等。工具36被固定于机器人30的腕部32，随着机器人30进行动作而与腕部32一起移动。
要进行毛刺去除的对象物、例如圆柱状的工件50被固定于机器人30可动范围内的地板或作业台等(未图示)。因而，当机器人30被驱动时，使工具36相对于工件50相对地移动。在工件50上，在例如对表面50a进行平面加工时沿着其边缘部形成有毛刺。毛刺去除装置10一边将工具36向工件50按压一边使其沿着表面50a的边缘部移动，由此能够去除工件50的毛刺。
在执行毛刺去除时由力传感器34检测作用于工件50与工具36之间的作用力F。从力传感器34输出的力检测值作为如后述的那样对机器人30进行力控制时的反馈信号而被输入到机器人控制装置60。
图2是表示毛刺去除装置10的功能的框图。毛刺去除装置10具备与数据处理装置62、视觉传感器40(参照图10)以及力传感器34等相协作来控制机器人30的动作的机器人控制装置60。机器人控制装置60如图2所示那样具备机器人程序创建部68、力控制部70、驱动部72、更新部74、机器人程序更新部78、毛刺去除姿势计算部80以及磨损量计算部82。机器人控制装置60具有由执行各种运算的CPU、暂时地存储运算结果的易失性RAM以及存储各种程序和参数等的非易失性ROM构成的硬件结构。
视觉传感器40具备未图示的摄像机以及图像处理部。视觉传感器40形成为对拍摄要执行毛刺去除的工件50所得到的图像进行处理来检测工件50的毛刺去除部位54的实际位置。作为具体的一例，从拍摄工件50所得到的图像上检测由亮暗的边界表示的边缘特征线，能够将该特征线视为毛刺去除部位54。在一个实施方式中，视觉传感器40也可以还形成为检测工件50的实际位置。
视觉传感器40还具备根据毛刺去除部位形状数据来对工件50的摄像图像中的搜索区域进行限定的搜索区域限定部76。由此，视觉传感器40能够从所限定的搜索区域中检测毛刺去除部位54的实际位置。因而，检测毛刺去除部位54的实际位置所需要的时间缩短，并且不会检测错误的部位而进行稳定的检测。
数据处理装置62例如可以是如图3所示那样的离线编程装置。数据处理装置62具备键盘等输入部62a以及监视器等显示部62b。如图3所示，数据处理装置62能够根据需要读出工件50的三维数据52。数据处理装置62从工件50的三维数据52中抽出与工件50的要去除毛刺的部位(以下称为“毛刺去除部位”。)54的形状和位置有关的数据(以下称为“毛刺去除部位形状数据”。)。在图3中，用粗线强调图示了毛刺去除部位54。数据处理装置62将所抽出的毛刺去除部位形状数据输入到毛刺去除部位形状数据存储部64。另外，数据处理装置62能够利用工件50的三维数据52来执行视觉传感器40的设定处理。
毛刺去除部位形状数据存储部64形成为存储从数据处理装置62输入的毛刺去除部位形状数据。所存储的毛刺去除部位形状数据被毛刺去除姿势设定部66、机器人程序创建部68以及毛刺去除姿势计算部80分别读出以执行期望的处理。
毛刺去除姿势设定部66根据从毛刺去除部位形状数据存储部64读出的毛刺去除部位形状数据，设定执行毛刺去除时的与毛刺去除部位54对应的工具36的姿势。能够对毛刺去除部位54整体将工具36的姿势设定为相对于工件50的表面50a为固定的角度。或者，也可以考虑存在于机器人30周围的障碍物等外在因素而局部地设定工具36的姿势。
毛刺去除姿势计算部80形成为根据由视觉传感器40检测出的毛刺去除部位54的实际位置、毛刺去除部位形状数据存储部64所存储的毛刺去除部位形状数据以及由毛刺去除姿势设定部66设定的工具36的姿势，来计算执行工件50的毛刺去除时的工具36的实际姿势。
机器人程序创建部68根据从毛刺去除部位形状数据存储部64读出的毛刺去除部位形状数据和由毛刺去除姿势设定部66设定的工具36的姿势，来创建毛刺去除装置10的机器人程序。机器人程序至少包含机器人30的动作指令。通过该机器人程序来指定用于适当地执行毛刺去除的工具36即机器人30的移动路径和移动速度等。另外，该机器人程序除了包含针对机器人30的控制信号以外，还包含以对机器人30进行力控制为目的使用的作用于工具36的作用力的目标值。此外，该作用力的目标值除了包含作用力的大小以外，还包含作用方向的信息。
向机器人控制装置60的力控制部70反馈由力传感器34检测出的、进行毛刺去除处理时作用于工具36的作用力F的检测值。力控制部70根据由机器人程序创建部68创建的机器人程序所指定的作用力F的目标值和从力传感器34输入的力检测值，来向驱动部72发送机器人30的驱动信号。具体地说，由力控制部70控制机器人30以使力传感器34的力检测值接近目标值。例如，在力检测值大于目标值的情况下，使机器人30向工具36离开工件50的方向移动。相反地，在力检测值小于目标值的情况下，使机器人30向工具36靠近工件50的方向移动。
机器人控制装置60的驱动部72形成为响应于从力控制部70输入的驱动信号而输出对设置于机器人30的各关节的电动马达(伺服马达)进行控制的控制信号。工具36响应于从驱动部72发送的控制信号而相对于工件50移动。
力控制部70形成为对毛刺去除部位54的实际位置和毛刺去除工具的实际姿势中的至少一方进行校正以使工具36的作用力F接近目标值。力控制部70还具备更新部74。更新部74形成为获取进行毛刺去除期间的毛刺去除工具的实际的移动路径和姿势，更新毛刺去除部位形状数据存储部64所存储的毛刺去除部位形状数据和由毛刺去除姿势设定部66设定的工具36的姿势中的至少一方。
机器人控制装置60的磨损量计算部82形成为对于工具36接触工件50的位置，分别将未使用状态的工具36与执行了毛刺去除之后的工具36进行比较来计算工具36的磨损量。计算出的磨损量用于对力控制部70中的作用力的目标值和通过机器人程序指定的机器人30的动作速度中的至少一方进行校正。
机器人控制装置60的机器人程序更新部78形成为更新由机器人程序创建部68创建的机器人程序。例如当由视觉传感器40检测出毛刺去除部位54的实际位置时，根据该信息来更新机器人程序以变更机器人30的动作路径。
接着，说明在从工件50去除毛刺时的毛刺去除装置10的动作。首先，说明在进行毛刺去除之前执行的准备工序。图4是说明依照本发明的一个实施方式执行的毛刺去除的准备工序。
在准备工序中，为了由视觉传感器检测工件50的位置而进行视觉传感器的设定即工件50的模型的指示、各种参数的设定。如图5所示，形成于工件50的表面50a的多个孔56作为使工件50的形状具有特征的特征部而发挥作用。视觉传感器通过检测这些孔56，能够容易地检测工件50的位置。另外，能够如图示那样以使通过这些孔56的两条直线为X轴和Y轴的方式定义工件坐标系。然后，获取能够由视觉传感器检测工件50的这些孔56的机器人30的位置和姿势(以下称为“第一位置和姿势”。)(步骤S11)。根据视觉传感器的检测范围和特征部的位置信息来获取第一位置和姿势。所获取的第一位置和姿势例如可以存储到机器人控制装置60的RAM中。
接着，进行视觉传感器的设定、即搜索区域限定部76所使用的各种参数的设定以检测工件50的毛刺去除部位54。如图6所示，在工件50的表面50a的边缘部指定毛刺去除部位54。例如通过指示起点54a、终点54b以及前进方向54c来进行毛刺去除部位54的指定。所指定的毛刺去除部位54被抽出为由以规定间隔排列的多个点构成的毛刺去除部位形状数据。图7示出在工件50的表面50a的整个边缘部指定毛刺去除部位54的例子。此外，在毛刺去除部位为直线的情况下，也可以仅指定两端的位置。另外，在圆形的情况下，也可以仅指定圆的中心位置和半径的大小。另外，所抽出的毛刺去除部位形状数据中可以包含与毛刺去除部位54是位于工件50的外周还是位于内周有关的信息以及与工件50的表面50a是配置成铅垂方向向下还是配置成铅垂方向向上有关的信息。
然后，获取能够由视觉传感器检测工件50的毛刺去除部位54的机器人30的位置和姿势(以下称为“第二位置和姿势”。)(步骤S12)。根据视觉传感器的检测范围和毛刺去除部位形状数据来获取第二位置和姿势。所获取的第二位置和姿势例如被存储到机器人控制装置60的RAM中。
接着，设定与毛刺去除部位54对应的工具36的姿势(步骤S13)。如上所述，毛刺去除部位形状数据被存储为点的集合。例如，在这些点处分别设定工具36的适当的姿势。图8A～图8C示出了针对毛刺去除部位54设定的工具36的姿势的例子。在图8A所示的例子中，对于毛刺去除部位54整体，将工具36的姿势设定为固定。在这种情况下，工具36的中心轴线36a相对于工件50的表面50a垂直延伸。另外，在图8B所示的例子中，对于毛刺去除部位54整体，将工具36的姿势设定成工具36的中心轴线36a相对于工件50的表面50a以形成直角以外的某相同角度的方式倾斜。另外，在图8C所示的例子中，设定工具36的姿势以使工具36的中心轴线36a相对于工件50的表面50a形成的角度局部地发生变化。例如在毛刺去除部位54的局部位置工具36有可能与其它部件相干扰的情况下，仅在该局部位置变更工具36的姿势。
接着，根据毛刺去除部位形状数据存储部64存所储的毛刺去除部位形状数据和由毛刺去除姿势设定部66设定的工具36的毛刺去除时的姿势，来设定执行毛刺去除时的工具36即机器人30的移动速度以及作用于工具36的作用力F的目标值(步骤S14)。例如在毛刺去除部位54的形状急剧变化的角部(方向以比较小的曲率半径变化的部位)处，降低机器人30的移动速度并且减小作用力F的目标值。
然后，创建用于执行工件50的毛刺去除的作为基准的机器人程序(步骤S15)。在步骤S15中，起动机器人程序创建部68，根据与用于检测工件50的孔56的视觉传感器的位置对应的机器人30的第一位置和姿势、与用于检测工件50的毛刺去除部位54的视觉传感器的位置对应的机器人30的第二位置和姿势、工具36相对于毛刺去除部位54的姿势、机器人30的移动速度以及工具36的作用力的目标值，来创建使毛刺去除装置10进行动作的机器人程序。该机器人程序包含利用视觉传感器检测工件50的位置的指令、检测毛刺去除部位54的指令、机器人30的动作指令、对作用于工具36与工件50之间的作用力F执行力控制的指令等。
以上参照图4等说明了毛刺去除的准备工序。接着，说明使用实际的毛刺去除装置10执行工件50的毛刺去除的方法。参照图9说明根据视觉传感器的检测结果来更新毛刺去除装置10的机器人程序以与要去除毛刺的实际的工件50对应的工序。图9是表示依照本发明的一个实施方式更新毛刺去除装置10的机器人程序的工序的流程图。在此，根据由视觉传感器检测出的工件50的实际位置以及毛刺去除部位54的实际位置和形状来更新机器人程序。
图10示出了由视觉传感器40获取工件50的实际位置以及毛刺去除部位54的实际位置时的毛刺去除装置10。在图示的实施方式中，视觉传感器40如图10所示那样与力传感器34和工具36同样地安装于机器人30的腕部32。然而，在替代的方式中，视觉传感器40也可以设置在与机器人30相独立的位置。
再次参照图9，首先，使机器人30移动成在准备工序的步骤S11(参照图4)中获取到的第一位置和姿势(步骤S21)。然后，由视觉传感器40检测工件50的特征部(例如孔56(参照图3))，由此检测要进行毛刺去除的工件50的实际位置(步骤S22)。
根据在步骤S22中获取到的工件50的实际位置，对机器人程序中包含的机器人30的第二位置和姿势进行校准(步骤S23)。即，在设想的工件50的位置与实际的工件50的位置彼此不同的情况下，在对该误差进行补偿之后进入下一步骤。接着，使机器人30移动成在步骤S23中校正后的第二位置和姿势(步骤S24)。以校正后的第二位置和姿势，由视觉传感器40检测工件50的毛刺去除部位54(步骤S25)。
在使用视觉传感器40检测毛刺去除部位54的实际位置时，起动搜索区域限定部76，根据毛刺去除部位形状数据存储部64所存储的毛刺去除部位形状数据来决定预想为包含毛刺去除部位54的摄像图像上的区域。将所限定的该区域作为搜索区域来执行毛刺去除部位54的检测处理。例如在图11中，用虚线表示从毛刺去除部位形状数据获得的毛刺去除部位54’。在这种情况下，搜索区域A被决定为从毛刺去除部位54’起向半径方向外侧和内测分别离开规定距离的范围。然后，在该搜索区域A的范围内，检测用虚线图示的毛刺去除部位54的实际位置。这样，通过根据所存储的毛刺去除部位形状数据来对搜索区域进行限定，与搜索整个摄像图像的情况相比，能够在短时间内高效地检测毛刺去除部位54的实际位置，并且不会检测错误的部位而进行稳定的检测。
接着，起动毛刺去除姿势计算部80，计算实际执行毛刺去除时的工具36的姿势(步骤S26)。毛刺去除姿势计算部80根据在步骤S25中获得的毛刺去除部位54的实际位置信息和在图4所说明的步骤S13中求出的工具36的姿势，来计算工具36的实际姿势。例如图11所示，在求实际的毛刺去除部位54的某个位置P处的工具36的姿势的情况下，采用从毛刺去除部位形状数据获得的毛刺去除部位54’上的位于距该位置P最短距离的位置Q处的工具36的姿势作为位置P处的工具36的实际姿势。
然后，起动机器人程序更新部78，根据在步骤S25中获得的毛刺去除部位54的实际位置和在步骤S26中获得的工具36的实际姿势，来更新用于执行毛刺去除的机器人程序(步骤S27)。这样，根据由视觉传感器40获得的实际的工件50的毛刺去除部位54来更新机器人程序，因此例如在工件50存在个体差别的情况或者在工件50的固定位置相对于所设想的位置少许偏移的情况下，也能够根据正确的信息来更新机器人程序，因此提高了毛刺去除的可靠性。另外，根据本实施方式，机器人程序不是从最初创建，而是依照工件的三维形状数据预先创建了作为基准的机器人程序，因此能够在短时间内更新为更适当的机器人程序。因而，能够提高作为毛刺去除装置的效率。
接着，参照图12说明依照更新后的机器人程序执行毛刺去除时的工序。图12是说明依照本发明的一个实施方式执行的毛刺去除工序的流程图。
机器人30依照由机器人程序更新部78更新的机器人程序而被驱动，由此使工具36按压工件50的毛刺去除部位54，来执行毛刺去除(步骤S31)。在进行毛刺去除时，由力传感器34检测作用于工具36与工件50之间的作用力F(步骤S32)。所检测出的作用力F被反馈到力控制部70而对作用力进行监视。将力检测值与由机器人程序指定的作用力F的目标值进行比较，判断相对于目标值是否被包含在规定的范围内(步骤S33)。
在步骤S33中判断为所检测出的作用力F相对于目标值没有包含在规定的范围内的情况下，进入步骤S34，由力控制部70调整机器人30的动作。即，在作用力F的大小大于目标值的情况下，使机器人30向离开工件50的方向移动。相反地，在作用力F的大小小于目标值的情况下，使机器人30向靠近工件50的方向移动。另外，在作用力F的方向偏离了目标值的情况下，使机器人30移动来调整工具36的姿势以使作用力F的方向接近目标值。
并且，起动更新部74，更新毛刺去除部位形状数据存储部64所存储的毛刺去除部位54的形状数据和由毛刺去除姿势设定部66设定的工具36的姿势中的至少一方(步骤S35)。对于该更新，作为一例，对毛刺去除部位形状数据与毛刺去除部位的实际形状大幅偏离的情况特别有效。原因是因为通过进行这样的更新，能够在下一次以后的毛刺去除执行工序中抑制这些形状偏离的程度。此外，根据需要也可以省略步骤S35。
在步骤S33中判断为作用力F被包含在目标值的范围内的情况下，进入步骤S36，判断毛刺去除是否完成。在判断为毛刺去除未完成的情况下，重复执行前述的步骤S36之前的处理。在毛刺去除完成之前的期间、正在进行毛刺去除的过程中高速地重复执行步骤S32～S36的处理。这样，在本实施方式中，由利用来自力传感器34的力检测值执行反馈控制的力控制部70对工具36的作用力进行监视。由此，能够可靠地防止工具36被过度地压向工件50、工具36与工件50之间的接触不充分等问题。因而，能够提高毛刺去除工序的精度，使质量均一化。另外，也不需要设置以往为将工具的作用力维持为某种程度所需要的弹簧机构，因此能够使结构简化。
在一个实施方式中，也可以将毛刺去除装置10形成为考虑工具36的磨损量来更新机器人程序。通过起动机器人控制装置60的磨损量计算部82来获得工具36的磨损量。具体地说，如图13所示那样使机器人30向图示的箭头120的方向移动以使使用前的新的工具36’与接触构件90接触，预先存储此时的机器人30的位置。然后，使进行了毛刺去除之后的工具36’’同样地与接触构件90接触，将此时的机器人30的位置与事先存储的机器人30的位置进行比较。通过这样，计算使用前的工具36’的中心轴线36a’与使用后的工具36’’的中心轴线36a’’之间的距离，由此求出工具36的磨损量B。
由磨损量计算部82获得的工具36的磨损量例如用于校正作用于工具36与工件50之间的作用力的目标值。例如在随着检测出大的磨损量而工具36的切削力有降低倾向的情况下，更新机器人程序以使目标值变大或者降低机器人30的移动速度。
图14是表示第二实施方式所涉及的毛刺去除装置12的图。本实施方式在力传感器34和工具36被安装于机器人30的腕部32这一点上与前述的第一实施方式相同，但是在工件50被第二机器人100的腕部102保持这一点上不同。机器人30具有与第一实施方式相同的结构，同样地发挥作用。第二机器人100被机器人控制装置104控制。第二机器人100可以被控制成在毛刺去除装置12的一系列处理的期间维持相同的位置和姿势，也可以被控制成在各处理时根据需要来变更位置和姿势。在后者的情况下，考虑第二机器人100的位置和姿势的变化、即工件50的位置和姿势的变化来执行各处理。使用这样的毛刺去除装置12也能够进行利用了毛刺去除部位形状数据、力传感器、视觉传感器等的高效且可靠性高的毛刺去除。
图15是表示第三实施方式所涉及的毛刺去除装置14的图。本实施方式在力传感器34和工具36被安装于机器人30的腕部32这一点上与前述的第一实施方式相同，但是在工件50被设置于可动装置110这一点上不同。机器人30具有与第一实施方式相同的结构，同样地发挥作用。可动装置110例如是输送机，形成为将工件50依次输送到机器人30的可动范围内、或者变更工件50的位置以使机器人30的形态(机器人30用于执行毛刺去除的姿势)合适。使用这样的毛刺去除装置14也能够进行利用了毛刺去除部位形状数据、力传感器、视觉传感器等的高效且可靠性高的毛刺去除。
图16是表示第四实施方式所涉及的毛刺去除装置16的图。本实施方式在力传感器34被安装于机器人30的腕部32这一点上与第一实施方式相同，但是在腕部32中的力传感器34之前不是保持工具36而是保持工件50。而且，工具36被固定于作业台114。虽然没有图示，但是检测工件50的位置和毛刺去除部位所使用的视觉传感器例如被固定地设置于作业台114。在这样的毛刺去除装置16中，也通过力传感器34检测作用于工具36与工件50之间的作用力，能够与前述的第一实施方式同样地控制机器人30来分别执行工件50的毛刺去除所需要的处理。因而，能够进行利用了毛刺去除部位形状数据、力传感器、视觉传感器等的高效且可靠性高的毛刺去除。
在前述的各实施方式中，以检测工件的位置且检测毛刺去除部位的位置和形状的目的而使用视觉传感器，但是在替代的实施方式中，也可以设置检测毛刺去除部位的位置和形状的第一视觉传感器以及与其不同的检测工件的位置的第二视觉传感器。在这种情况下，可以将第一视觉传感器和第二视觉传感器中的至少一方安装于机器人，或者也可以设置在物理上与机器人相分离的外部。
根据采用上述结构的毛刺去除装置，能够从对象物的三维数据中抽出毛刺去除部位的形状数据，创建包含适当的毛刺去除工具的姿势的机器人程序。另外，由于能够使用视觉传感器检测实际的对象物的毛刺去除部位，因此能够根据毛刺去除部位的实际位置信息来更新机器人程序以适合于实际的对象物。由此，能够大幅地缩短创建对机器人进行指示的机器人程序所需要的时间，并且在工件的个体差别显著的情况下也能够高精度地执行毛刺去除处理。
并且，根据上述结构，在毛刺去除工序时，一边通过力传感器监视作用于毛刺去除工具与对象物之间的作用力一边通过力控制来控制机器人的动作。由此，能够保证适当的作用力作用于对象物与毛刺去除工具之间，因此能够防止毛刺去除工具被过度地压向对象物或者毛刺去除工具离对象物过远。因而，能够提高毛刺去除处理的精度。另外，不需要以往为了调整作用力而设置的弹簧机构等的追加机构，能够使结构简化。
以上说明了本发明的各种实施方式和变形例，但是通过其它的实施方式和变形例也能够起到本发明所期望的作用效果，这对于本领域技术人员来说是不言自明的。特别地，能够不脱离本发明的范围而删除或替换前述的实施方式和变形例的结构要素，还能够追加公知的单元。另外，通过任意地组合在本说明书中明示或暗示地公开的多个实施方式的特征也能够实施本发明，这对于本领域技术人员来说是不言自明的。
特别地，能够由本领域技术人员任意地选择将用于检测工件的位置的视觉传感器和用于检测毛刺去除部位的视觉传感器分开设置、或者设置具有这些功能的单个视觉传感器。另外，对于将力传感器、工件以及工具中的哪个结构要素安装于机器人，在与本发明的关系方面没有任何限定。另外，在这些情况下均能够将剩余的结构要素设置于与机器人分开的能够移动的或固定的结构体，或者能够安装于其它的机器人。

Claims (14)

1.一种毛刺去除装置，具备从对象物去除毛刺的毛刺去除工具，该毛刺去除装置具备：
机器人，使上述对象物和上述毛刺去除工具中的至少一方彼此相对地移动；
力传感器，其检测在上述毛刺去除工具处产生作用的力；
毛刺去除部位形状数据存储部，其根据表示上述对象物的形状的三维数据，将上述对象物中的要去除毛刺的毛刺去除部位的位置和形状存储为毛刺去除部位形状数据；
毛刺去除姿势设定部，其根据由上述毛刺去除部位形状数据存储部存储的上述毛刺去除部位形状数据，来设定上述毛刺去除工具相对于上述对象物的姿势；
机器人程序创建部，其根据由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势和上述毛刺去除部位形状数据，来创建至少包含控制上述机器人的动作的多个机器人动作指令的机器人程序；
视觉传感器，其基于对象物的摄像图像检测该对象物的毛刺去除部位的实际位置；
机器人程序更新部，其根据上述毛刺去除工具的姿势和上述毛刺去除部位的实际位置，来个别地更新上述机器人程序中的多个机器人动作指令以使上述毛刺去除工具相对于上述对象物沿上述毛刺去除部位的实际位置相对地移动；以及
力控制部，其在上述机器人依照由上述机器人程序更新部更新后的上述机器人程序进行动作时，根据由上述力传感器检测出的作用于上述毛刺去除工具的作用力和预先决定的该作用力的目标值来控制上述机器人的动作。
2.根据权利要求1所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述视觉传感器构成为还具备搜索区域限定部，该搜索区域限定部根据上述毛刺去除部位形状数据来限定上述对象物的上述摄像图像中的搜索区域，上述视觉传感器从所限定的上述搜索区域中检测上述毛刺去除部位的实际位置。
3.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述视觉传感器构成为通过从上述摄像图像中检测表示上述毛刺去除部位的特征线来检测上述毛刺去除部位的实际位置。
4.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
还具备毛刺去除姿势计算部，该毛刺去除姿势计算部根据由上述视觉传感器检测出的上述毛刺去除部位的实际位置、上述毛刺去除部位形状数据存储部所存储的上述毛刺去除部位形状数据以及由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势，来计算执行对象物的毛刺去除时的毛刺去除工具的实际姿势，
上述机器人程序更新部构成为根据上述毛刺去除工具的实际姿势来更新上述机器人程序。
5.根据权利要求4所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述力控制部构成为对上述毛刺去除部位的实际位置和上述毛刺去除工具的实际姿势中的至少一方进行校正以使作用于上述毛刺去除工具的作用力接近上述目标值。
6.根据权利要求5所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述力控制部还具备更新部，该更新部构成为根据实际执行毛刺去除时的上述毛刺去除工具的移动路径和姿势，来更新上述毛刺去除部位形状数据存储部所存储的上述毛刺去除部位形状数据和由上述毛刺去除姿势设定部设定的上述毛刺去除工具的姿势中的至少一方。
7.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
还具备计算上述毛刺去除工具的磨损量的磨损量计算部，
上述力控制部构成为根据由上述磨损量计算部计算出的上述磨损量来校正上述目标值。
8.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述毛刺去除工具被安装于上述机器人，并且上述对象物被固定地设置于上述机器人的附近。
9.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述毛刺去除工具被安装于上述机器人，并且上述对象物被设置成能够通过不同于上述机器人的第二机器人或可动装置来改变上述对象物的位置和姿势中的至少一方，
相对于上述第二机器人或上述可动装置相对地控制上述机器人的动作。
10.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述机器人被构成为能够保持上述对象物，并且上述毛刺去除工具被固定地设置在上述机器人的附近。
11.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述机器人被构成为能够保持上述对象物，并且上述毛刺去除工具在上述机器人的附近被设置成能够通过不同于上述机器人的第二机器人或可动装置来改变上述毛刺去除工具的位置和姿势中的至少一方，
相对于上述第二机器人或上述可动装置相对地控制上述机器人的动作。
12.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
还具备不同于上述视觉传感器的第二视觉传感器，该第二视觉传感器构成为检测上述对象物的位置。
13.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
上述视觉传感器还被构成为检测上述对象物的位置。
14.根据权利要求1或2所述的毛刺去除装置，其特征在于，
还具备数据处理部，该数据处理部根据上述毛刺去除部位形状数据，来执行上述视觉传感器获取上述对象物的摄像图像所需要的上述视觉传感器的设定以及上述视觉传感器获取上述对象物的摄像图像所需要的指定上述机器人的动作的机器人程序的创建中的至少一方。
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