DE112021004660T5 - Robotersystem - Google Patents

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DE112021004660T5
DE112021004660T5 DE112021004660.8T DE112021004660T DE112021004660T5 DE 112021004660 T5 DE112021004660 T5 DE 112021004660T5 DE 112021004660 T DE112021004660 T DE 112021004660T DE 112021004660 T5 DE112021004660 T5 DE 112021004660T5
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DE112021004660.8T
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Yuutarou Takahashi
Fumikazu Warashina
Junichirou Yoshida
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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Abstract

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Robotersystem zur Verfügung zu stellen, mit dem, wenn die Position eines Roboters verschoben wird, es einfach ist, Arbeiten auszuführen, indem eine Kamera oder ähnliches verwendet wird, um eine dreidimensionale Korrektur durchzuführen.Dieses Robotersystem ist ausgestattet mit: einem Roboter 2; einer Robotertransportvorrichtung 3, auf der der Roboter montiert ist, um den Roboter zu einem vorbestimmten Arbeits-Bereich zu bewegen; mindestens zwei Zielmarken 4, die in dem Arbeits-Bereich installiert sind; einer Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit 5, um eine dreidimensionale Position zu erhalten, indem ein an dem Roboter 2 vorgesehener Vision-Sensor verwendet wird, um eine stereoskopische Messung der mindestens zwei Zielmarken 4 durchzuführen; eine Verschiebungsbetrag-Erfassungseinheit 6 zum Erhalten des Verschiebungsbetrags zwischen dem Roboter 2 und einer gewünschten relativen Position in dem Arbeits-Bereich aus der erfassten dreidimensionalen Position; und eine Robotersteuereinheit 7 zum Aktivieren des Roboters 2 unter Verwendung eines Werts, der aus einem vorgeschriebenen Aktivierungsbetrag eingestellt wird, unter Verwendung des erfassten Verschiebungsbetrags.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Robotersystem.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden viele Techniken vorgeschlagen, bei denen beispielsweise ein Roboter auf einem Wagen oder einem fahrerlosen Transportfahrzeug (FTS) platziert und bewegt wird, wobei verschiedene Arten von Arbeiten durch den Roboter in der Nähe eines Arbeitsbereichs einer Industriemaschine wie einer Werkzeugmaschine automatisiert werden.
  • In einem System mit einem Roboter, der an einer vorgegebenen Position angeordnet ist und beispielsweise eine Werkzeugmaschine und einen Wagen oder ein FTS oder ähnliches verwendet, kann der Roboter, wenn der Roboter verschiedene Arbeiten wie das Laden oder Entladen eines Werkstücks in Bezug auf die Werkzeugmaschine ausführen soll, die erforderlichen Aufgaben nicht ausreichend ausführen, indem er jedes Mal denselben Vorgang durchführt, da sich die Halteposition des Wagens oder des FTS, auf dem der Roboter montiert ist, ändern kann. Daher besteht die Notwendigkeit, eine Verschiebung der Halteposition des Wagens oder des FTS relativ zur Werkzeugmaschine zu messen und den Betrieb des Roboters so zu korrigieren, dass die Arbeit im Arbeitsbereich korrekt ausgeführt werden kann.
  • Als Technik zur Korrektur des Betriebs eines Roboters wird beispielsweise eine Technik vorgeschlagen, bei der eine Kamera an der Hand des Roboters angebracht wird, die relativen Positionen des Roboters und des Arbeitsbereichs, wie z. B. einer Werkzeugmaschine, durch Erfassen von Zielmarken, die im Arbeitsbereich vorgesehen sind, unter Verwendung der Kamera ermittelt werden und der Betrieb durch den Betrag der Verschiebung korrigiert wird.
  • Patentdokument 1 offenbart beispielsweise „Ein Koordinatenkorrekturverfahren für einen mobilen Roboter, wobei der mobile Roboter ein Arbeitsroboter vom Playback-Typ ist, der einen visuellen Sensor aufweist, der an einem Arm desselben angebracht ist, und so konfiguriert ist, dass der mobile Roboter, wenn er in eine Arbeitsstation des Arbeitsroboters einfährt und dort anhält, vor dem Beginn eines Arbeitsprogramms ein Bild von zwei Markierungen erfasst, die an vorgeschriebenen Stellen auf einer Oberfläche der Arbeitsstation vorgesehen sind, wobei der visuelle Sensor vertikal ausgerichtet ist, horizontale Koordinaten der Markierungen unter Verwendung einer Bildverarbeitungsvorrichtung erhält, eine Verschiebung zwischen den horizontalen Koordinaten und eingelernten horizontalen Koordinaten berechnet, und dann das Arbeitsprogramm ausführt, während die eingelernten horizontalen Koordinaten des Arbeitsprogramms durch die Verschiebung korrigiert werden, wobei das Verfahren einen Schritt des Aufnehmens eines Bildes der Markierungen mit dem visuellen Sensor, der um einen vorgeschriebenen Winkel θ geneigt ist, vor dem Auslösen des Arbeitsprogramms aufweist, wobei die horizontalen Koordinaten der Markierungen aus dem Bild berechnet werden, ein Verschiebungsbetrag σ in der vertikalen Richtung aus der Verschiebung zwischen den horizontalen Koordinaten und den eingelernten horizontalen Koordinaten in der gleichen geneigten Orientierung extrahiert wird, eine Berechnung basierend auf der Formel Δh = σ/sinθ durchgeführt wird und die eingelernten vertikalen Koordinaten des Arbeitsprogramms unter Verwendung des Wertes von Δh“ korrigiert werden.
  • Patentdokument 2 offenbart „Ein dreidimensionales Positions- und Orientierungskalibrierungsverfahren für einen autonom fahrenden Roboter, der mit einem autonomen Fahrteil und einem Armteil eines Lehrroboters vom Playback-Typ versehen ist, der an dem Fahrteil angebracht ist, wenn der Roboter unter Verwendung des Fahrteils zu einem Zielpunkt fährt und an dem Zielpunkt anhält, ein Bild einer Kalibrierungsmarke, die an einer vorgeschriebenen Position an dem Zielpunkt angebracht ist, durch einen visuellen Sensor erfasst wird, der an dem Armteil vorgesehen ist, und die Abweichung der Halteposition von einer Lernposition am Zielpunkt auf der Grundlage des erfassten Bildes kalibriert wird, wobei jede Betätigungswelle des Armteils so angetrieben wird, dass das Bild der Kalibrierungsmarke in einer vorgeschriebenen Form und Größe an einer vorgeschriebenen Position des erfassten Bildes erfasst wird, ein Kalibrierungsbetrag der dreidimensionalen Position und Orientierung aus einem Antriebsbetrag jeder Betätigungswelle erhalten wird und Lerndaten des Armteils auf der Grundlage des Kalibrierungsbetrags dreidimensional kalibriert werden“.
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H03-281182
    • Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H09-070781
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Wenn jedoch ein Roboter auf einem Wagen oder einem FTS platziert wird und sich die Position des Roboters jedes Mal ändert, besteht eine starke Nachfrage nach einer einfachen dreidimensionalen Korrektur mit Hilfe einer Kamera oder ähnlichem, damit die Arbeit ausgeführt werden kann. Das heißt, es besteht ein starker Bedarf, nicht nur in der Lage zu sein, die Arbeit auszuführen, sondern auch, die Arbeit auf einfache und schnelle Weise zu ermöglichen, ohne dass der Benutzer der Schwierigkeit der Arbeit besondere Aufmerksamkeit schenken muss.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Ein Aspekt eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist versehen mit einem Roboter, einer Robotertransportvorrichtung, an der der Roboter angebracht ist, um den Roboter zu einem vorbestimmten Arbeitsbereich zu bewegen, mindestens zwei Zielmarken, die in dem Arbeitsbereich installiert sind, einer Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit zum Erhalten einer dreidimensionalen Position unter Verwendung eines an dem Roboter vorgesehenen Vision-Sensors, um eine stereoskopische Messung der mindestens zwei Zielmarken durchzuführen, eine Verschiebungsbetrag-Erfassungseinheit zum Erhalten eines Verschiebungsbetrags zwischen dem Roboter und einer gewünschten relativen Position in dem Arbeitsbereich aus der erfassten dreidimensionalen Position, und eine Robotersteuereinheit zum Betreiben des Roboters unter Verwendung eines Werts, der von einem vorgeschriebenen Betriebsbetrag korrigiert wird, unter Verwendung des erfassten Verschiebungsbetrags.
  • Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt des Robotersystems nach der vorliegenden Offenbarung kann selbst dann, wenn sich die Position des Roboters aufgrund der Bewegung einer Robotertransportvorrichtung, wie z. B. eines Wagens oder eines FTS, verschiebt, eine dreidimensionale Korrektur vorgenommen werden, so dass der Roboter die Arbeit an einer präzisen relativen Position ausführen kann.
  • Durch die stereoskopische Messung von zwei oder mehr Zielmarken ist es möglich, eine dreidimensionale Korrektur z. B. mit einer kostengünstigen zweidimensionalen Kamera vorzunehmen.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Korrektur automatisch vorzunehmen und den Roboter zu veranlassen, seine Arbeit in präziser und gewünschter Weise auszuführen, ohne dass der Benutzer sich mit dem Konzept der Koordinatensysteme oder den Bildeinstellungen befassen muss.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen Aspekt eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aspekt des Robotersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • 3 veranschaulicht ein Verfahren und eine Sequenz zur stereoskopischen Vermessung von Zielmarken mit Hilfe eines am Roboter angebrachten visuellen Sensors und zur Ermittlung ihrer dreidimensionalen Positionen;
    • 4 veranschaulicht ein Verfahren und eine Sequenz zur stereoskopischen Vermessung von Zielmarken mit Hilfe eines am Roboter angebrachten visuellen Sensors und zur Ermittlung ihrer dreidimensionalen Positionen;
    • 5 veranschaulicht ein Verfahren und eine Sequenz zur stereoskopischen Vermessung von Zielmarken unter Verwendung eines am Roboter angebrachten visuellen Sensors und zur Ermittlung ihrer dreidimensionalen Positionen; und
    • 6 veranschaulicht ein Verfahren und eine Sequenz zur Ermittlung eines Verschiebungsbetrags zwischen dem Roboter und einer gewünschten relativen Position im Arbeitsbereich aus den erfassten dreidimensionalen Positionen und zur Durchführung einer Korrektur unter Verwendung des ermittelten Verschiebungsbetrags.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die bis beschrieben.
  • Wie in 1 und 2 dargestellt, ist ein Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen mit einem Roboter 2, einer Robotertransportvorrichtung 3, auf der der Roboter 2 montiert ist, um den Roboter 2 zu einem vorgeschriebenen Arbeitsbereich (Arbeitsraum) zu bewegen, mindestens zwei Zielmarken 4, die in dem Arbeitsbereich installiert sind, einer Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit 5 zum Erhalten dreidimensionaler Positionen unter Verwendung eines visuellen Sensors 51, der an dem Roboter 2 vorgesehen ist, um eine stereoskopische Messung der mindestens zwei Zielmarken 4 durchzuführen, eine Verschiebungsbetrag-Erfassungseinheit 6 zum Erhalten eines Verschiebungsbetrags zwischen dem Roboter 2 und einer gewünschten relativen Position in dem Arbeitsbereich aus den erfassten dreidimensionalen Positionen, und eine Robotersteuereinheit 7 zum Betreiben des Roboters 2 unter Verwendung eines von einem vorgeschriebenen Betriebsbetrag korrigierten Werts unter Verwendung des erfassten Verschiebungsbetrags.
  • Der visuelle Sensor 51 der Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit 5 ist an einem beweglichen Teil des Roboters 2 angebracht. Insbesondere ist der visuelle Sensor 51 an einem beweglichen Teil wie einem Handteil, einem Handgelenkabschnitt, einem Armabschnitt oder ähnlichem des Roboters 2 angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine stereoskopische Messung durchgeführt, und daher kann eine kostengünstige zweidimensionale Kamera als der visuelle Sensor 51 verwendet werden.
  • Der in 1 dargestellte Roboter 2 ist mit sechs Achsen ausgestattet. In der vorliegenden Ausführungsform ist es bevorzugt, dass mindestens drei Zielmarken 4 im Arbeitsbereich installiert sind. In diesem Fall kann die Robotersteuereinheit 7 den Roboter 2 mit einer dreidimensionalen Sechs-Freiheitsgrad-Korrektur betreiben, indem sie den visuellen Sensor 51 an einem Handteil 21 des Roboters 2 anbringt, wie in 1 dargestellt.
  • In dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden beispielsweise ein Betriebsprogramm des Roboters 2, ein Bildverarbeitungsprogramm einschließlich der Messeinstellungen für den visuellen Sensor 51 und ein Programm zur Berechnung des Verschiebungsbetrags sowie Kamerakalibrierungsdaten für den visuellen Sensor 51 im Voraus eingestellt und verpackt und in einer Speichereinheit 8 gespeichert. Dies wird im Folgenden näher beschrieben.
  • Darüber hinaus wird in dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zielmarke 4 gemessen und ihre Position unmittelbar vor oder während der Messarbeit des visuellen Sensors 51 erfasst, und eine Bestimmungseinheit 9 bestimmt, ob der erfasste Verschiebungsbetrag einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet oder nicht. Falls das Ergebnis der Bestimmung anzeigt, dass der Verschiebungsbetrag den Schwellenwert überschreitet, werden alle Zielmarken 4 im Arbeitsbereich zum aktuellen Zeitpunkt gemessen und der Verschiebungsbetrag wird erneut erfasst.
  • Darüber hinaus ist das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass es eine Grobpositionierung unter Verwendung der Zielmarken 4 durchführt, die an einer Werkzeugmaschine 10, die der Arbeitsbereich ist, vorgesehen sind, während oder unmittelbar bevor der Roboter in die Werkzeugmaschine 10 eintritt, und dann tritt der Roboter in die Werkzeugmaschine 10, die der Arbeitsbereich ist, ein und erhält einen genauen Verschiebungsbetrag der Werkzeugmaschine 10 unter Verwendung der Zielmarken 4, die im Inneren der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen sind.
  • Ferner ist das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Warneinheit 11 ausgestattet und so konfiguriert, dass die Warneinheit 11 vor dem Eintritt des Roboters in die Werkzeugmaschine 10 einen Alarm ausgibt, wenn der Abstand zwischen dem Roboter 2 und der Werkzeugmaschine 10 gleich oder kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert wird.
  • Bei dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration werden zwei oder mehr Zielmarken 4 im Arbeitsbereich durch Aufkleben oder dergleichen angebracht, und jede der Zielmarken 4 wird stereoskopisch vermessen, um eine dreidimensionale Position zu erhalten. Vorzugsweise werden drei Zielmarken gesetzt, wobei mindestens zwei Zielmarken 4 im Inneren des Arbeitsbereiches und mindestens eine Außerhalb des Arbeitsbereiches gesetzt werden.
  • Wie in den 3 bis 5 dargestellt, wird beispielsweise die dreidimensionale Position (X, Y, Z) der Zielmarken 4 gemessen, indem die Position des visuellen Sensors 51 (Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit 5), der aus einer Kamera besteht, verändert und dieselbe Zielmarke 4 zweimal erfasst wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird eine Zielmarke 4 an zwei Positionen der Kamera (Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit 5, visueller Sensor 51) erfasst, und die dreidimensionale Position der Zielmarke 4 wird durch eine stereoskopische Berechnung auf der Grundlage der beiden erfassten Ergebnisse berechnet. Zum Beispiel werden Sichtlinien von der Kamera zur Zielmarke 4 erfasst (X, Y, W, P', R'), und die dreidimensionale Position eines Werkstücks wird durch eine stereoskopische Berechnung unter Verwendung von zwei Sichtliniendaten erfasst. W' und P' sind Richtungsvektoren, die die Sichtlinien darstellen, und R' ist der Winkel um das Ziel.
  • In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Ausführungsform wird jede der drei Zielmarken 4, die auf einer Oberfläche der Werkzeugmaschine 10 angebracht sind, stereoskopisch vermessen, um die dreidimensionale Position (X, Y, Z) jeder Zielmarke 4 zu messen. Durch die stereoskopische Vermessung jeder der drei Zielmarken 4 werden insgesamt sechs Erfassungen durchgeführt.
  • Durch Kombination der erfassten dreidimensionalen Positionen der drei Zielmarken 4 erhält man dann die dreidimensionale Position und Ausrichtung der Werkzeugmaschine 10 relativ zum Roboter 2. Mit anderen Worten: Drei Stellen auf einem Objekt werden dreidimensional gemessen, und die Messergebnisse werden kombiniert, um die Position und die Ausrichtung des gesamten Objekts zu erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform werden drei Stellen auf der Oberfläche der Werkzeugmaschine 10 gemessen und die Position und die Ausrichtung der gesamten Werkzeugmaschine 10 berechnet.
  • So wird beispielsweise die dreidimensionale Position (X, Y, Z, W, P, R) der gesamten Werkzeugmaschine aus den dreidimensionalen Positionen (X, Y, Z) der drei Zielmarken 4 berechnet. Zu diesem Zeitpunkt wird die dreidimensionale Position (X, Y, Z, W, P, R) der gesamten Werkzeugmaschine berechnet, indem ein Koordinatensystem berechnet wird, in dem die Position der ersten Zielmarke 4 als Ursprung, die Position der zweiten Zielmarke 4 als ein Punkt in Richtung der X-Achse und die Position der dritten Zielmarke 4 als ein Punkt auf einer XY-Ebene bestimmt wird.
  • Als nächstes wird, wie in 6 dargestellt, eine dreidimensionale Positionsverschiebung mit sechs Freiheitsgraden zwischen dem Roboter 2 und dem Arbeitsbereich auf der Werkzeugmaschine aus der berechneten dreidimensionalen Position der Werkzeugmaschine erhalten, und der Betrieb des Roboters 2 wird korrigiert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Verschiebungsbetrag aus den tatsächlich erfassten dreidimensionalen Positionen und Ausrichtungen und einer ursprünglichen Referenzposition und -ausrichtung berechnet. Ein vorgeschriebener Vorgang des Roboters 2 wird korrigiert, indem das Koordinatensystem selbst so bewegt und gedreht wird, dass die Werkzeugmaschine in der tatsächlich erfassten Position die Werkzeugmaschine in der Referenzposition überlappt, und der so erhaltene Bewegungsbetrag des Koordinatensystems als Verschiebungsbetrag (Korrekturbetrag) festgelegt wird. Obwohl es sich bei den 3 bis 5 um zweidimensionale Darstellungen handelt, gilt das oben Gesagte im Wesentlichen auch in drei Dimensionen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden alle Einstellungen von vornherein auf der Grundlage der oben beschriebenen Korrekturmethode für den Roboter 2 festgelegt und als Paket nutzbar gemacht. Die spezifischen Bestandteile des Pakets sind das Betriebsprogramm des Roboters 2, das Bildverarbeitungsprogramm und die Kamerakalibrierungsdaten. Diese sind in der Speichereinheit 8 abgelegt.
  • Die Speichereinheit 8 speichert Kalibrierungsdaten für die Kamera (visueller Sensor 51) unter Verwendung eines Koordinatensystems (mechanisches Schnittstellenkoordinatensystem), das am Handteil 21 des Roboters 2 eingestellt ist, d.h. Kalibrierungsdaten für das mechanische Schnittstellensystem. Inzwischen kann die Robotersteuereinheit 7 die Position des Handteils 21 des Roboters 2 im Roboterkoordinatensystem zum Zeitpunkt der Aufnahme eines Bildes durch die Kamera (visueller Sensor 51) ermitteln. Indem also zweidimensionale Punkte im Sensorkoordinatensystem und dreidimensionale Punkte im mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem unter Verwendung der in der Speichereinheit 8 gespeicherten Kalibrierungsdaten einander zugeordnet werden und das mechanische Schnittstellenkoordinatensystem entsprechend der von der Robotersteuereinheit 7 ermittelten Position des Handteils 21 des Roboters 2 in das Roboterkoordinatensystem transformiert wird, können die zweidimensionalen Punkte im Sensorkoordinatensystem und die dreidimensionalen Punkte im Roboterkoordinatensystem zum Zeitpunkt der Aufnahme eines Bildes durch die Kamera (visueller Sensor 51) einander zugeordnet werden. Mit anderen Worten, die Position und Orientierung des Sensorkoordinatensystems aus Sicht des Roboterkoordinatensystems kann ermittelt und damit die dreidimensionale Position berechnet werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, während oder unmittelbar bevor der Roboter 2 Arbeiten in Bezug auf den Arbeitsbereich durchführt, zunächst nur eine Zielmarke visuell gemessen, und in einem Fall, in dem das gemessene Ergebnis dasselbe ist wie bei der Durchführung des obigen Vorgangs, wird festgestellt, dass sich die Positionsbeziehung des Roboters und des Arbeitsbereichs nach der Durchführung des Vorgangs nicht geändert hat, und die Arbeit wird fortgesetzt, und in einem Fall, in dem das Ergebnis abweicht, wird die Arbeit unterbrochen und der Vorgang erneut durchgeführt.
  • Die Messung aller Zielmarken 4 nimmt jedes Mal viel Zeit in Anspruch, aber mit der Technik nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Zeit verkürzt werden. Der Schwellenwert für die Feststellung, dass die Positionen gleich sind, kann entsprechend der erforderlichen Gesamtgenauigkeit des Systems festgelegt werden.
  • Wenn der Arbeitsbereich eine Werkzeugmaschine 10 ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform (wenn der Arbeitsbereich auf das Innere der Werkzeugmaschine 10 eingestellt ist), wird eine grobe Positionierung unter Verwendung der Zielmarken 4, die auf der Außenseite der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen sind, durchgeführt, während oder unmittelbar bevor der Roboter 2 in die Werkzeugmaschine 10 einfährt, und dann fährt der Roboter 2 in die Werkzeugmaschine 10 ein und führt eine präzise Positionierung (zweistufige Positionierung) unter Verwendung der Zielmarken 4 durch, die im Inneren der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen sind.
  • Wenn Präzision erforderlich ist, ist es wünschenswert, die Positionierung relativ zu einem Tisch oder ähnlichem im Inneren der Werkzeugmaschine 10 vorzunehmen, aber wenn die Front der Werkzeugmaschine 10 schmal ist, besteht ohne Messung die Möglichkeit, dass der Roboter 2 mit dem Einlass der Werkzeugmaschine 10 kollidiert. In diesem Fall ist es ausreichend, dass der Roboter 2 so bewegt werden kann, dass er nicht kollidiert, und dass ein Alarm ausgelöst werden kann, wenn eine Kollision droht.
  • Daher kann bei dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann, wenn sich die Position des Roboters 2 aufgrund der Bewegung der Robotertransportvorrichtung 3, z. B. eines Wagens oder eines FTS, verschiebt, eine dreidimensionale Korrektur mit sechs Freiheitsgraden vorgenommen werden, so dass der Roboter 2 seine Arbeit ausführen kann. Durch die Anwendung einer dreidimensionalen Korrektur mit sechs Freiheitsgraden ist es möglich, Korrekturen vorzunehmen, die mit einer einfachen dreidimensionalen XYZ-Korrektur nicht möglich wären, z. B. in Fällen, in denen der Boden nicht eben oder unregelmäßig ist.
  • Außerdem kann durch die stereoskopische Messung von zwei oder mehr Zielmarken eine dreidimensionale Korrektur vorgenommen werden, z. B. mit einer preiswerten zweidimensionalen Kamera. Insbesondere kann durch die Durchführung einer stereoskopischen Messung von drei oder mehr Zielmarken 4 eine Korrektur um sechs Freiheitsgrade selbst mit einer kostengünstigen zweidimensionalen Kamera vorgenommen werden. Bei der Verwendung von zwei Markierungen kann der Betrag der Drehung um eine Achse, die eine Verbindungslinie zwischen den beiden Markierungen ist, nicht ermittelt werden. In Fällen, in denen sich dieser Drehbetrag aufgrund der Konfiguration des Systems nicht ändern kann, ist die Konfiguration jedoch hinreichend praktisch.
  • Darüber hinaus kann die Korrektur automatisch erfolgen, und der Roboter 2 kann seine Arbeit verrichten, ohne dass sich der Benutzer um das Konzept der Koordinatensysteme oder die Bildeinstellungen kümmern muss.
  • Eine Ausführungsform des vorliegenden Robotersystems ist oben beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann gegebenenfalls innerhalb eines Rahmens modifiziert werden, der nicht von ihrem Kern abweicht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Robotersystem
    2
    Roboter
    3
    Robotertransportvorrichtung
    4
    Zielmarke
    5
    Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit
    6
    Verschiebungsbetrag-Erfassungseinheit
    7
    Robotersteuereinheit
    8
    Speichereinheit
    9
    Bestimmungseinheit
    10
    Werkzeugmaschine (Industriemaschine)
    11
    Warneinheit
    21
    Handteil
    51
    Visueller Sensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP H03281182 [0006]
    • JP H09070781 [0006]

Claims (7)

  1. Robotersystem, bestehend aus: einen Roboter; eine Robotertransportvorrichtung, an der der Roboter montiert ist, um den Roboter zu einem vorbestimmten Arbeitsbereich zu bewegen; mindestens zwei im Arbeitsbereich installierte Zielmarken; eine Zielmarkenpositions-Erfassungseinheit, um eine dreidimensionale Position zu erhalten, indem ein am Roboter vorgesehener Vision-Sensor verwendet wird, um eine stereoskopische Messung der mindestens zwei Zielmarken durchzuführen; eine Verschiebungsbetrag-Erfassungseinheit zum Erhalten eines Verschiebungsbetrags zwischen dem Roboter und einer gewünschten relativen Position in dem Arbeitsbereich aus der erfassten dreidimensionalen Position; und eine Robotersteuereinheit zum Betreiben des Roboters unter Verwendung eines Wertes, der von einem vorgeschriebenen Betriebsbetrag korrigiert wird, unter Verwendung des erfassten Verschiebungsbetrags.
  2. Robotersystem nach Anspruch 1, wobei der visuelle Sensor ist an einem beweglichen Teil des Roboters angebracht.
  3. Robotersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Roboter ist ein Sechs-Achsen-Roboter, die mindestens zwei Zielmarken umfassen mindestens drei im Arbeitsbereich installierte Zielmarken, der visuelle Sensor ist an einem Handteil des Roboters angebracht, und die Robotersteuereinheit führt eine dreidimensionale Korrektur mit sechs Freiheitsgraden durch und steuert den Roboter.
  4. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Betriebsprogramm für den Roboter, ein Bildverarbeitungsprogramm mit Messeinstellungen für den visuellen Sensor und ein Programm zur Berechnung des Verschiebungsbetrags sowie Kamerakalibrierungsdaten, die für den visuellen Sensor im Voraus eingestellt und verpackt werden.
  5. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine der Zielmarken gemessen und ihre Position unmittelbar vor oder während der Arbeit ermittelt wird, und in einem Fall, in dem der ermittelte Verschiebungsbetrag einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet, alle Zielmarken im Arbeitsbereich zum aktuellen Zeitpunkt gemessen werden und der Verschiebungsbetrag erneut ermittelt wird.
  6. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Grobpositionierung erfolgt unter Verwendung der Zielmarken, die an einer Werkzeugmaschine, die der Arbeitsbereich ist, vorgesehen sind, während oder unmittelbar bevor der Roboter in die Werkzeugmaschine eintritt, und dann tritt der Roboter in die Werkzeugmaschine, die der Arbeitsbereich ist, ein und erhält den Verschiebungsbetrag der Werkzeugmaschine unter Verwendung der Zielmarken, die in einem Innenraum der Werkzeugmaschine vorgesehen sind.
  7. Robotersystem nach Anspruch 6, wobei bevor der Roboter in die Werkzeugmaschine einfährt, wird ein Alarm ausgelöst, wenn der Abstand zwischen dem Roboter und der Werkzeugmaschine gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
DE112021004660.8T 2020-10-08 2021-10-05 Robotersystem Pending DE112021004660T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020170372 2020-10-08
JP2020-170372 2020-10-08
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