JP2002081927A - ワークの位置ずれの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク上に検出対象の点として特定の点を予
め定めることなく、ワークの位置ずれを測定し得るよう
にする。 【解決手段】 ワークの平面切断面の輪郭形状の検出可
能なセンサをロボットのアーム部に取り付け、ロボット
への教示時に、ワークの位置ずれ測定時のロボット姿勢
を測定点Ｐとして設定し、該Ｐでの輪郭形状検出対象平
面Ａ及び前記センサにより該Ａで検出されるワークの輪
郭線上の特徴点を設定し、この位置Ｓを記憶し、更に前
記Ｐでの位置ずれ量検出方向ベクトルＶを設定し、ロボ
ットの再生時に、ロボット姿勢が前記Ｐに到達した時点
で前記センサにより前記Ａでのワークの輪郭線上の特徴
点の位置Ｓ^' を測定し、前記ＳとＳ^' との差分ベクトル
ΔＳを演算し、このΔＳの前記ベクトルＶ方向の成分ｖ
を求め、この成分ｖ又はΔＳ−ｖをワークの位置ずれ量
とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの位置ずれ
の測定方法に関する技術分野に属し、詳細には、ロボッ
トに教示再生動作を行なわせる際の再生時におけるワー
クの位置ずれの測定方法に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】溶接ロボットにおいては、ワークの位置
ずれを計測し補正する方法として、溶接ワイヤによるタ
ッチセンシングを利用した方式のものがよく採用されて
いる。これは、図１に示すように、ワークの壁面を溶接
ワイヤにてタッチセンシングを行い、ワークと溶接ワイ
ヤとの電気的短絡信号を検出し、教示時（ティーチング
時）のワーク位置と溶接作業時のワーク位置とのずれを
計測し、補正するもの（以下、従来技術１ともいう）で
ある。

【０００３】ワークの溶接等の加工の開始点（以下、加
工開始点という）について補正する方式のものとして、
特許第２７５３３０９号公報に記載されたものがある。
これは、ロボットの手首部にスキャンセンサーを設け、
このスキャンセンサーを用いてワークの端部であり且つ
境界線の一端となる点（加工開始点）を検出し、ティー
チングデータを前記加工開始点を始点とするティーチン
グデータに補正し、この補正したティーチングデータに
より溶接等の加工を行うもの（以下、従来技術２ともい
う）である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術１（溶接ワイヤによるタッチセンシング方式）の場合
においては、次のような種々の問題点がある。高精度の
計測を行うために低速な移動速度にてセンシング動作を
行う必要があり、時間がかかる。ワーク表面に塗布され
ている防錆塗膜の厚さや表面の錆等の状態により、検出
ミスが生じる場合がある。溶接ワイヤで接触することが
できない大きなずれに対しては適用できない。アーク溶
接の場合、溶接終了後の溶接ワイヤ突き出し長さがばら
つくため、その後の検出に際し安定した検出ができない
可能性もある。また、図１に示すような検出し易いワー
ク平面が存在するワークは少なく、適用範囲に限界があ
る。

【０００５】従来技術２（スキャンセンサーによる加工
開始点の検出方式）は、前述のように、スキャンセンサ
ーを用いて加工開始点（ワークの端部であり且つ境界線
の一端となる点）を検出し、ティーチングデータを前記
加工開始点を始点とするティーチングデータに補正する
ものである。この場合、検出対象の点は、例えば加工開
始点（ワークの端部であり且つ境界線の一端となる点）
という特定の点であるため、スキャンセンサーで計測し
ながらセンサー自身を移動させる必要があり、特定の点
の検出に時間がかかる。また、場合によっては、別途、
特定点をワークに設ける必要がある。このように、従来
技術２の場合は特定の点を設定しないと補正できないと
いう問題点がある。

【０００６】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は、ロボットに教示再生動
作を行なわせる際の再生時におけるワークの位置ずれの
測定を行うに際し、前記従来技術１及び２の場合のよう
な問題点がなく、特には、検出対象の点として特定の点
を予め定めることなく、ワークの位置ずれを測定するこ
とができるワークの位置ずれの測定方法を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るワークの位置ずれの測定方法は、請
求項１〜３記載のワークの位置ずれの測定方法としてお
り、それは次のような構成としたものである。

【０００８】即ち、請求項１記載のワークの位置ずれの
測定方法は、ワークを平面で切ったときの断面の輪郭形
状を検出することができるセンサを用い、前記センサを
アーム部に取り付けたロボットに教示再生動作を行なわ
せるときに、前記センサを用いて再生時のワークの位置
ずれを測定する方法であって、教示時に、ワークの位置
ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点として設
定すると共に、前記測定点における輪郭形状検出対象平
面および前記センサにより前記輪郭形状検出対象平面に
おいて検出されるワークの輪郭線上の特徴点を設定し、
この特徴点の位置Ｓを記憶し、さらに前記測定点におけ
る位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを定義してお
き、再生時に、ロボットの姿勢が前記測定点に到達した
時点で、前記センサにより前記輪郭形状検出対象平面に
おけるワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特徴点
の位置Ｓ^' を測定し、前記教示時の特徴点の位置Ｓと前
記再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳを演
算し、この差分ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向の成
分ｖを求め、この成分ｖあるいはΔＳ−ｖをワークの位
置ずれ量とすることを特徴とするワークの位置ずれの測
定方法である（第１発明）。

【０００９】請求項２記載のワークの位置ずれの測定方
法は、前記測定点における位置ずれ量検出方向に関する
ベクトルＶを、前記測定点におけるロボットの姿勢に到
る直前のロボットの動作に基づいて設定する請求項１記
載のワークの位置ずれの測定方法である（第２発明）。

【００１０】請求項３記載のワークの位置ずれの測定方
法は、前記測定点を複数とし、ワークの位置ずれ量の方
向が互いに異なる複数のワークの位置ずれ量を求め、こ
の複数のワークの位置ずれ量を加え合わせ、二次元また
は三次元のワークの位置ずれ量を求める請求項１又は請
求項２記載のワークの位置ずれの測定方法である（第３
発明）。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば次のような形態
で実施する。ロボットのアーム部に、ワークを平面で切
ったときの断面の輪郭形状を検出することができるセン
サを取り付ける。

【００１２】上記ロボットへの教示時に、ワークの位置
ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点として設
定すると共に、前記測定点における輪郭形状検出対象平
面を設定し、また、前記センサにより前記輪郭形状検出
対象平面において検出されるワークの輪郭線上の特徴点
を設定し、この特徴点の位置Ｓを記憶し、さらに前記測
定点における位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを
定義しておく。

【００１３】上記ロボットの再生時に、ロボットの姿勢
が前記測定点に到達した時点において、前記センサによ
り前記輪郭形状検出対象平面におけるワークの輪郭線を
検出し、この輪郭線上の特徴点の位置Ｓ^' を測定する。

【００１４】そして、前記教示時の特徴点の位置Ｓと前
記再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳを演
算し、この差分ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向の成
分ｖを求め、この成分ｖあるいはΔＳ−ｖ（ΔＳとｖか
らベクトル演算により求められる）をワークの位置ずれ
量とする。

【００１５】このような形態で本発明が実施される。

【００１６】以下、本発明について主にその作用効果を
説明する。

【００１７】本発明に係るワークの位置ずれの測定方法
は、前述の如く、ワークを平面で切ったときの断面の輪
郭形状を検出することができるセンサを用い、前記セン
サをアーム部に取り付けたロボットに教示再生動作を行
なわせるときに、前記センサを用いて再生時のワークの
位置ずれを測定する方法であって、教示時に、ワークの
位置ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点とし
て設定すると共に、前記測定点における輪郭形状検出対
象平面および前記センサにより前記輪郭形状検出対象平
面において検出されるワークの輪郭線上の特徴点を設定
し、この特徴点の位置Ｓを記憶し、さらに前記測定点に
おける位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを定義し
ておき、再生時に、ロボットの姿勢が前記測定点に到達
した時点で、前記センサにより前記輪郭形状検出対象平
面におけるワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特
徴点の位置Ｓ^' を測定し、前記教示時の特徴点の位置Ｓ
と前記再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳ
を演算し、この差分ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向
の成分ｖを求め、この成分ｖあるいはΔＳ−ｖをワーク
の位置ずれ量とすることとしている。

【００１８】このように、ワークを平面で切ったときの
断面の輪郭形状を検出することができるセンサをロボッ
トのアーム部に取り付け、このロボットに教示再生動作
を行なわせるときに前記センサを用いて再生時のワーク
の位置ずれを測定するようにしているので、前記従来技
術１（溶接ワイヤによるタッチセンシング方式）の場合
のような問題点がなく、次のようになる。即ち、前記従
来技術１の場合の如きタッチセンシング動作時間がなく
なり、高速なセンシングを行うことができ、センシング
時間を大幅に短縮できるようになる。また、ワーク表面
の導通抵抗による状態に影響されず、このためワーク表
面に塗布されている防錆塗膜の厚さや表面の錆等の状態
による検出ミスの発生がなくなる。また、ワークの位置
ずれ量はセンサ計測内の位置ずれ量であれば検出でき、
このため前記従来技術１の場合に比較してワークの位置
ずれ量の許容量が極めて大きく、大きな位置ずれ量の場
合にも適用できるようになる。また、前記従来技術１の
場合の如き溶接ワイヤ突き出し長さのばらつきによる検
出の不安定化という現象がなく、安定した検出ができる
ようになる。更に、適用可能なワークについては、前記
センサにて特徴点が検出できるものであれば特に制約は
なく、前記従来技術１では検出不可能であった曲面を有
するようなワークにも適用可能であり、前記従来技術１
の場合に比較して適用範囲が著しく広くなる。

【００１９】また、前記センサを用いてワークの位置ず
れを測定するに際しては、前記の如く、教示時に、ワー
クの位置ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点
として設定すると共に、前記測定点における輪郭形状検
出対象平面および前記センサにより前記輪郭形状検出対
象平面において検出されるワークの輪郭線上の特徴点を
設定し、この特徴点の位置Ｓを記憶し、さらに前記測定
点における位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを定
義しておき、再生時に、ロボットの姿勢が前記測定点に
到達した時点で、前記センサにより前記輪郭形状検出対
象平面におけるワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上
の特徴点の位置Ｓ^' を測定し、前記教示時の特徴点の位
置Ｓと前記再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトル
ΔＳを演算し、この差分ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ
方向の成分ｖを求め、この成分ｖあるいはΔＳ−ｖをワ
ークの位置ずれ量とするようにしており、このとき、前
記ワークの輪郭線上の特徴点は特定の点ではなく、しか
も予め定めたものではなく、また、予め定めておく必要
もないので、検出対象の点として特定の点を予め定める
ことなく、ワークの位置ずれを測定することができるよ
うになる。即ち、前記測定点および前記測定点における
輪郭形状検出対象平面は限定されず、任意でよく、しか
も予め定めておく必要もなく、教示時に設定すればよい
ため、前記輪郭形状検出対象平面において検出されるワ
ークの輪郭線上の特徴点は特定の点ではなく、しかも予
め定めたものではなく、また、予め定める必要もなく、
それ故に、検出対象の点として特定の点を予め定めるこ
となく、ワークの位置ずれを測定することができるよう
になる。

【００２０】従って、本発明に係るワークの位置ずれの
測定方法によれば、ロボットに教示再生動作を行なわせ
る際の再生時におけるワークの位置ずれの測定を行うに
際して、前記従来技術１（溶接ワイヤによるタッチセン
シング方式）及び前記従来技術２（スキャンセンサーに
よる加工開始点の検出方式）の場合のような問題点がな
く、特には、検出対象の点として特定の点を予め定める
ことなく、ワークの位置ずれを測定することができるよ
うになる。

【００２１】ここで、ロボットに教示再生動作を行なわ
せるときとは、ロボットへの教示をするとき、及び、ロ
ボットに再生動作を行なわせるときのことである。再生
動作とは、ロボットへの教示事項（教示データ等）に基
づいてロボットを動作させることである。

【００２２】輪郭形状検出対象平面とは、ワークを平面
で切ったときの断面の輪郭形状を検出する際における平
面のことである。測定点における輪郭形状検出対象平面
とは、ロボットの姿勢が測定点にあるときの輪郭形状検
出対象平面のことである。

【００２３】輪郭形状検出対象平面において検出される
ワークの輪郭線上の特徴点は、その輪郭形状に応じて決
まるものであり、例えば、輪郭形状がＬ字形の場合はそ
のコーナの点となる。

【００２４】位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを
定義することとは、位置ずれ量検出方向に応じてベクト
ルＶを設定することである。即ち、求めたい方向の位置
ずれ量を検出するのに適合した方向のベクトルＶを設定
することである。このような求めたい方向の位置ずれ量
を検出するのに適合した方向のベクトルＶは、ワークの
形状や溶接線の位置によって変化するため、適切な方向
を選択して設定する。尚、求めたい方向の位置ずれ量を
検出するのに不適合な方向のベクトルは数少なく、多く
の場合、輪郭形状検出対象平面において検出されるワー
クの輪郭線上の特徴点が存在する線の方向と平行な方向
のベクトルのみであり、これ以外の方向のベクトルは求
めたい方向の位置ずれ量を検出するのに適合した方向の
ベクトルである。例えば、図２に示す如く、ワークの接
合部（線）上に、輪郭形状検出対象平面において検出さ
れるワークの輪郭線上の特徴点が存在する場合、接合部
（線）の方向と平行な方向のベクトルは不適合な方向の
ベクトルであるが、それ以外の方向のベクトルは適合し
た方向のベクトルである。ここでは、ベクトルＶ方向の
成分のみを補正する例を示しており、接合部等の線と垂
直な方向にベクトルを設定している。

【００２５】本発明においては、教示時の特徴点の位置
Ｓと再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳ
を、位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶの方向のベ
クトルｖとそれ以外のベクトル（ΔＳ−ｖ）とに分解
し、ワークに適合した方向の位置ずれ量を選択できると
いう特長がある。ワークの位置ずれ量はワークの形状や
特徴及びワークの置き方に合わせて任意の方向に設定で
きることが望ましく、本発明はそのようにすることがで
きる特長がある。

【００２６】本発明において、センサとしてはワークを
平面で切ったときの断面の輪郭形状を検出することがで
きるセンサが用いられ、このセンサにより輪郭形状検出
対象平面において検出されるワークの輪郭線上の特徴点
はその輪郭形状に応じて決まり、これは例えばワークの
エッジや接合部に存在する。かかるワークのエッジや接
合部は連続した線であるので、その線上のどの位置をセ
ンサで捕らえたかは分からず、センサで捕らえた位置は
ワークのずれ量によって変わり、例えば、図３や図４に
示す如くワークの接合部（線）方向のずれ量によって変
わる。しかし、ワークのエッジや接合部を形成する線方
向以外の方向のワークの位置ずれは分かる。

【００２７】例えば、教示時にワークである板のエッジ
（稜線）上の点を特徴点として検出し、再生時に板のエ
ッジ上の点を特徴点として検出したとする。この板がエ
ッジ方向（稜線の方向）にもずれていたとすると、教示
時と再生時とで板のエッジ上の違う場所を検出している
ことになり、その違いによるエッジ方向のずれ量を知る
ことはできない。しかしながら、エッジ方向とは垂直な
方向のずれ量は検出できる。エッジ方向のずれ量につい
ては、この方向のずれ量が検出できるような別の個所
（例えば上記エッジと直角な方向の別のエッジ）につい
て上記と同様の検出を行うことにより、知ることができ
る。

【００２８】前記の板のエッジの例の場合の如く測定不
能である方向が分かっている場合、この測定不能の方向
と平行な方向を位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶ
と定義し、教示時の特徴点の位置Ｓと再生時の特徴点の
位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳを演算し、この差分ベク
トルΔＳのＶ方向の成分ｖを求め、これよりベクトル演
算によってΔＳ−ｖ（＝ｕ）を求め、これを位置ずれ量
とすればよい。この場合の例を図５に示す。一方、求め
るべき位置ずれ量の方向を直接指定した方が分かりやす
い場合がある。この場合は、求めるべき位置ずれ量の方
向を位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶと定義し、
教示時の特徴点の位置Ｓと再生時の特徴点の位置Ｓ^' の
差分ベクトルΔＳを演算し、この差分ベクトルΔＳのＶ
方向の成分ｖを求め、これを位置ずれ量とすればよい。
この場合の例を図２〜４に示す。尚、図２〜４は、よく
似ているが、図３や図４は、ワークの接合部（線）方向
にも位置ずれがあり、接合部（線）上の教示時の特徴点
の位置Ｓと再生時の特徴点の位置Ｓ^' とは相違してお
り、また、図３と図４との間でも相違の仕方が異なって
いることを示すものであり、図２は、ワークの接合部
（線）方向の位置ずれがなく、接合部（線）上の教示時
の特徴点の位置Ｓと再生時の特徴点の位置Ｓ^' とは相違
がないことを示すものである。

【００２９】前記の如く、１回の測定では位置ずれ量測
定不能の方向が存在する場合、その測定不能の方向の位
置ずれ量を測定するためには別の測定点（ロボットの姿
勢）を用いた２回目の測定が必要となる。しかし、ワー
クの端面が別の板に押し当てられている場合の如くワー
クが拘束されており、１回目の測定での位置ずれ量測定
不能の方向へは絶対に位置ずれが生じないことが確実で
ある場合には、２回目の測定は不要となる。前記の如く
１回目の測定に加えて２回目の測定を行う場合の例を図
６に示す。

【００３０】前記測定点における位置ずれ量検出方向に
関するベクトルＶを、前記測定点におけるロボットの姿
勢に到る直前のロボットの動作に基づいて設定するよう
にした場合（第２発明）、次のような利点がある。即
ち、上記ベクトルＶをロボットの動作と関連づけて設定
するようにすると、現場でワーク形状を見て簡単に上記
ベクトルＶを設定できるようになり、利便性が向上す
る。上記ベクトルＶは必ずしもロボットの動作と関連づ
けて設定する必要はなく、例えば、測定点を設定する際
に、この測定点における位置ずれ量検出方向に関するベ
クトルＶを数値的にインプットしてもよいが、ワークの
置かれ方によっては、このような数値を求めることは必
ずしも容易ではなく、ロボットへの教示をしながら、ロ
ボットを動作させながら、その動きによって上記ベクト
ルＶを設定した方が一目瞭然で分かりやすい。

【００３１】前記測定点を複数とし、ワークの位置ずれ
量の方向が互いに異なる複数のワークの位置ずれ量を求
め、この複数のワークの位置ずれ量を加え合わせると、
二次元または三次元のワークの位置ずれ量を求めること
ができる（第３発明）。

【００３２】本発明において、ワークを平面で切ったと
きの断面の輪郭形状を検出することができるセンサとし
ては、その種類は特には限定されず、種々のものを用い
ることができ、例えば、ワークにレーザスポット光をス
キャニングするか、レーザシート光を照射し、それによ
りあらわれた輝線を撮像し、画像処理するような機構を
有するセンサを用いることができる。

【００３３】ロボットとしては、その種類は特には限定
されず、種々のものを用いることができ、本発明は溶接
ロボットに適用可能である他、例えば、塗装ロボットや
シーリングロボット、ハンドリングロボット等に適用可
能である。

【００３４】尚、前記従来技術２（スキャンセンサーに
よる加工開始点の検出方式）の場合には、特定の点を予
め定設し、その点に対してスキャンセンサーにて境界を
計測しながらセンサー自身を移動（スキャン）させる必
要があり、この動作はセンサーのサンプリング速度や計
測精度の点から高速にできないので、計測に時間がかか
る。これに対し、本発明の場合には、前述の如く検出対
象の点として特定の点を予め定めることなく、ワークの
位置ずれを測定することができるので、計測は一瞬で終
わり、計測時間は極めて短いという利点がある。但し、
本発明では三次元のワークの位置ずれ量を求める際には
少なくとも２回計測する必要があるが、その場合でも計
測時間（合計）は前記従来技術２の場合よりも短い。

【００３５】

【実施例】本発明の実施例に係るワークの位置ずれの測
定に用いた装置の概要を図７に示す。この装置は、図７
に示す如く、基本的には、溶接ロボットのアーム部（手
首部）に、ワークを平面で切ったときの断面の輪郭形状
を検出することができるセンサとしてレーザセンサが設
けられたものであり、このレーザセンサはセンサ制御装
置とつながり、これにより制御され、一方、溶接ロボッ
トはロボット制御盤とつながり、これにより制御され
る。このレーザセンサは、ワークにレーザスポット光を
スキャニングし、それによりあらわれた輝線を撮像する
方式のものである。

【００３６】上記装置を用いて、図６に示すワークの位
置ずれの測定を行ってワークの位置ずれ量を求めた。そ
して、このワークの位置ずれ量に基づいて溶接ロボット
への教示データを補正し、この補正後の教示データに基
づいて溶接を行った。以下、この詳細を説明する。

【００３７】先ず、全体の流れのアウトラインを図８に
て説明する。

【００３８】第１ステップにて、補正量ベクトルｒの初
期化を行う。第２ステップにて、教示データが格納され
ているメモリから位置決め位置を順次読みだして位置決
めを行い、ロボットをレーザセンサにてセンシングする
位置Ｐ２へ移動する。第３ステップにて、ロボット教示
点Ｐ１からＰ２に向かう方向の垂直成分の補正量を導出
し、補正用メモリに格納する。必要があれば、その補正
量を用いて以降のロボット動作を補正する。第４ステッ
プにて、教示データが格納されているメモリから位置決
め位置を順次読みだして位置決めを行い、ロボットをレ
ーザセンサにてセンシングする位置Ｐ４まで移動する。
第５ステップにて、ロボット教示点Ｐ３からＰ４に向か
う方向の成分の補正量ｖを導出する。第６ステップに
て、第３ステップ及び第５ステップでの補正量の合成量
を補正量として以降のロボット動作に反映させる。

【００３９】ここで、上記図８における第３ステップで
のｕ方向及び第５ステップでのｖ方向の補正方法につい
て図９を用いて説明する。

【００４０】第７ステップにて、レーザセンサにワーク
の特徴点に応じた検出ロジックを使用した検出の指令を
送る。レーザセンサによるワークの見え方及び特徴点の
一例を図１０に示す。本発明の実施例の場合、図８の第
３ステップの時には、図１０の(a) のタイプの特徴点と
なる。第８ステップにて、検出位置Ｓ^' をレーザセンサ
から読み込む。第９ステップにて、メモリから教示時に
計測した検出位置Ｓを読み込み、Ｓ^'とＳの差分ベクト
ルΔＳを演算する。これを式で表現すると、次のように
なる。 ΔＳ＝Ｓ^' −Ｓ 第１０ステップにて、ロボット教示位置Ｐｎとその一個
前の（直前の）ロボット教示位置Ｐ（ｎ−１）をメモリ
から読み出し、第１１ステップにて点Ｐ（ｎ−１）から
Ｐｎへ向かうベクトルを正規化した方向ベクトルＶを作
成する。これを式で表現すると、ｎ＝２のとき、次のよ
うになる。 Ｖ＝（Ｐ１からＰ２へ向かう方向ベクトル）／（Ｐ１か
らＰ２へ向かう方向ベクトルの大きさ） 第１２ステップにて、差分ベクトルΔＳを方向ベクトル
Ｖの方向とそれ以外の方向に分離する。これを式で表現
すると、次のようになる。 α＝Ｖ・ΔＳ ｖ＝αＶ ｕ＝ΔＳ−ｖ 第１３ステップにて、補正ベクトルｒに第１２ステップ
にて求められた位置ずれ補正ベクトルｕ、ｖのどちらか
を足し込む。

【００４１】次に、上記差分ベクトルΔＳ、ｖ、ｕ等の
測定方法、即ち、図６に示すワークの位置ずれの測定方
法について説明する。

【００４２】先ず、ロボットへの教示時に、ワークの位
置ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点Ｐ２と
して設定すると共に、前記測定点Ｐ２における輪郭形状
検出対象平面を設定する。そして、前記測定点Ｐ２にお
いてレーザセンサにより前記輪郭形状検出対象平面にお
けるワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特徴点と
して接合部上の点すなわち線分Ｌ１上の点を設定し、こ
の特徴点の位置Ｓを記憶させる。更に、前記測定点Ｐ２
における位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶとして
Ｐ１Ｐ２（Ｐ１からＰ２へ向かう方向ベクトル）を正規
化したベクトルを設定しておく。

【００４３】ここで、Ｐ１は測定点Ｐ２の直前の教示点
であり、教示点Ｐ１はＰ１Ｐ２が線分Ｌ１と平行になる
ように位置決めされている。即ち、接合部すなわち線分
Ｌ１は連続した線であるので、この線分Ｌ１の線方向の
位置ずれは測定の対象外であり、この線方向以外の方向
の位置ずれが測定の対象となる。そこで、前記教示時に
設定された特徴点の位置Ｓと後で再生時に測定される特
徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳから線分Ｌ１の線
方向と垂直な方向の成分ｕを導出できるように、教示点
Ｐ１はベクトルＶ（Ｐ１Ｐ２）が線分Ｌ１と平行になる
ように位置決めされている。

【００４４】更に、ロボットへの教示時に、測定点Ｐ４
を設定すると共に、前記測定点Ｐ４における輪郭形状検
出対象平面を設定する。そして、前記測定点Ｐ４におい
てレーザセンサにより前記輪郭形状検出対象平面におけ
るワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特徴点とし
て前記線分Ｌ１と垂直なエッジ上の点すなわち線分Ｌ２
上の点を設定し、この特徴点の位置Ｓを記憶させる。更
に、前記測定点Ｐ４における位置ずれ量検出方向に関す
るベクトルＶとしてＰ３Ｐ４（Ｐ３からＰ４へ向かう方
向ベクトル）を正規化したベクトルを設定しておく。

【００４５】ここで、Ｐ３は測定点Ｐ４の直前の教示点
であり、差分ベクトルΔＳから線分Ｌ２の線方向と垂直
な方向の成分ｖを導出できるようにＰ３Ｐ４が線分Ｌ２
と垂直（線分Ｌ１と平行）になるように位置決めされて
いる。

【００４６】次に、ロボットの再生時に、ロボットの姿
勢が前記測定点Ｐ２に到達した時点において、前記レー
ザセンサにより前記輪郭形状検出対象平面におけるワー
クの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特徴点として接合
部上すなわち線分Ｌ１上の点の位置Ｓ^' を測定する。そ
して、前記教示時の特徴点の位置Ｓと前記再生時の特徴
点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳを演算し、この差分
ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向の成分ｖを求め、さ
らに成分ｕ（＝ΔＳ−ｖ）を求める。この成分ｕは、線
分Ｌ１の線方向と垂直な方向のワークの位置ずれ量であ
る。

【００４７】更に、ロボットの再生時に、ロボットの姿
勢が前記測定点Ｐ４に到達した時点において、前記レー
ザセンサにより前記輪郭形状検出対象平面におけるワー
クの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特徴点としてエッ
ジ上すなわち線分Ｌ２上の点の位置Ｓ^' を測定する。そ
して、前記教示時の特徴点の位置Ｓと前記再生時の特徴
点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳを演算し、この差分
ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向の成分ｖを求める。
この成分ｖは、線分Ｌ２の線方向と垂直な方向のワーク
の位置ずれ量であって、線分Ｌ１の線方向と平行な方向
のワークの位置ずれ量である。

【００４８】このようにしてワークの位置ずれ量を求め
た。そして、これらのワークの位置ずれ量に基づいて溶
接ロボットへの教示データを補正し、この補正後の教示
データに基づいて溶接を行った。この結果、ワークの位
置ずれによる影響を受けることなく溶接を行うことがで
きた。

【００４９】

【発明の効果】本発明に係るワークの位置ずれの測定方
法によれば、ロボットに教示再生動作を行なわせる際の
再生時におけるワークの位置ずれの測定を行うに際し
て、前記従来技術１（溶接ワイヤによるタッチセンシン
グ方式）及び前記従来技術２（スキャンセンサーによる
加工開始点の検出方式）の場合のような問題点がなく、
特には、検出対象の点として特定の点を予め定めること
なく、ワークの位置ずれを測定することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 溶接ワイヤによるタッチセンシング方式によ
る従来のワークの位置ずれの測定方法の概要を示す模式
図である。

【図２】 本発明に係るワークの位置ずれの測定方法の
一例の概要を示す模式図である。

【図３】 本発明に係るワークの位置ずれの測定方法の
一例の概要を示す模式図である。

【図４】 本発明に係るワークの位置ずれの測定方法の
一例の概要を示す模式図である。

【図５】 本発明に係るワークの位置ずれの測定方法の
一例の概要を示す模式図である。

【図６】 本発明の実施例に係るワークの位置ずれの測
定方法の概要を示す模式図である。

【図７】 本発明の実施例に係るワークの位置ずれの測
定に用いた装置の概要を示す模式図である。

【図８】 本発明の実施例に係るワークの位置ずれの測
定及び補正についてのアウトラインを示す図である。

【図９】 本発明の実施例に係る補正方法の流れを示す
図である。

【図１０】 レーザセンサによるワークの見え方及び特
徴点についての５例を示す図であって、図１０の (a),
(b), (c), (d), (e)はそれぞれ５例の中の一例を示すも
のである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを平面で切ったときの断面の輪郭
   形状を検出することができるセンサを用い、前記センサ
   をアーム部に取り付けたロボットに教示再生動作を行な
   わせるときに、前記センサを用いて再生時のワークの位
   置ずれを測定する方法であって、教示時に、ワークの位
   置ずれを測定するときのロボットの姿勢を測定点として
   設定すると共に、前記測定点における輪郭形状検出対象
   平面および前記センサにより前記輪郭形状検出対象平面
   において検出されるワークの輪郭線上の特徴点を設定
   し、この特徴点の位置Ｓを記憶し、さらに前記測定点に
   おける位置ずれ量検出方向に関するベクトルＶを定義し
   ておき、再生時に、ロボットの姿勢が前記測定点に到達
   した時点で、前記センサにより前記輪郭形状検出対象平
   面におけるワークの輪郭線を検出し、この輪郭線上の特
   徴点の位置Ｓ^' を測定し、前記教示時の特徴点の位置Ｓ
   と前記再生時の特徴点の位置Ｓ^' との差分ベクトルΔＳ
   を演算し、この差分ベクトルΔＳの前記ベクトルＶ方向
   の成分ｖを求め、この成分ｖあるいはΔＳ−ｖをワーク
   の位置ずれ量とすることを特徴とするワークの位置ずれ
   の測定方法。
2. 【請求項２】 前記測定点における位置ずれ量検出方向
   に関するベクトルＶを、前記測定点におけるロボットの
   姿勢に到る直前のロボットの動作に基づいて設定する請
   求項１記載のワークの位置ずれの測定方法。
3. 【請求項３】 前記測定点を複数とし、ワークの位置ず
   れ量の方向が互いに異なる複数のワークの位置ずれ量を
   求め、この複数のワークの位置ずれ量を加え合わせ、二
   次元または三次元のワークの位置ずれ量を求める請求項
   １又は請求項２記載のワークの位置ずれの測定方法。