JP2003330511A

JP2003330511A - シーラー塗布装置

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Publication number: JP2003330511A
Application number: JP2002141650A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kubota; 整久保田; Katsuichi Ono; 勝一小野; Kengo Shibata; 健吾柴田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な作業用治具や段取り作業を必要とせ
ず、また、作業用治具に対するワークのセッティング作
業が一様に行われない場合でも、シーラーの塗布作業を
的確に行うことができるシーラー塗布装置を提供する。【解決手段】作業用治具３にセッティングされたウイ
ンドガラス１０１をステレオカメラ４で撮影してウイン
ドガラス１０１の３次元形状データ２４を求め、このウ
インドガラス１０１の設計上の３次元形状データ２１を
セッティング完了時の３次元形状データ２４に写像する
ためのアフィン変換行列〔Ｍ〕を算出する。更に、設計
上の３次元形状データ２１に対応して設定されたシーラ
ー供給装置１０４の移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎにアフィン
変換行列〔Ｍ〕を乗じることによってセッティング完了
時のウインドガラス１０１の位置および姿勢に適した移
動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎを再演算し、この移動軌跡座標Ｐ
１〜Ｐｎに沿ってシーラーの塗布作業を行うように産業
用ロボット１０５を駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のウインド
ガラス等を始めとするワークの外周部にシーラーを塗布
するシーラー塗布装置の改良、特に、塗布作業の前処理
として必要とされるワークのセッティング作業の容易化
と塗布作業の最適化を実現するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウインドガラス等のワークにシーラーを
塗布する作業を自動化するためには、予め、作業対象ワ
ークを作業用治具に取り付けて固定した状態で産業用ロ
ボットを手動操作し、シーラー供給装置の先端をワーク
の外周部に沿って移動させながら要所要所でティーチン
グ操作を行うことによって、コンピュータシステムに産
業用ロボットの移動軌跡座標を記憶させておく必要があ
る。

【０００３】そして、生産ラインにおける実際のシーラ
ーの塗布作業は、コンピュータシステムがプレイバック
モードの処理で前述の移動軌跡座標に沿って産業用ロボ
ットを駆動制御することにより達成される。

【０００４】従って、ティーチング操作の場合とプレイ
バックモードの場合で産業用ロボットに対するワークの
位置や姿勢に変化が生じていると、ティーチング操作が
適切で、かつ、教示された動作を産業用ロボットが的確
に再現したとしても、ワークと産業用ロボットの相対的
な位置関係の変化のために、シーラー供給装置の先端が
ワークの外周部に倣って的確に移動しなくなるといった
問題が発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種の問題を
解決するためには、ワークの位置や姿勢を常に一定の状
態に保持する必要があり、この目的を達成するため、例
えば、図１６に示されるような作業用治具１００が提案
されている。

【０００６】この作業用治具１００は、ワークとなるウ
インドガラス１０１を移送するためのパレット１０２
と、パレット１０２上の任意位置に立設可能な複数のス
テイ１０３とによって構成され、各ステイ１０３の先端
部には先細りのテーパ状の縮径部が形成されている。

【０００７】つまり、複数のステイ１０３をウインドガ
ラス１０１に外接させた状態でパレット１０２上に立設
し、テーパ状の縮径部でウインドガラス１０１の外周部
を支えることによってウインドガラス１０１の位置と姿
勢を正しい状態に規制しようとするものである。

【０００８】しかしながら、この種の従来技術では、作
業用治具１００にウインドガラス１０１をセッティング
する際の力加減等によってウインドガラス１０１の上下
位置に変動が生じる場合があり、シーラー供給装置１０
４の先端とウインドガラス１０１の表面との間のギャッ
プが変動してしまう可能性がある。また、ウインドガラ
ス１０１の形状によっては、ウインドガラス１０１が様
々な姿勢でステイ１０３に内接してしまう場合があり、
ウインドガラス１０１の位置や姿勢の特定が困難になる
といった問題が生じることもある。

【０００９】これに対し、特開平１０−２１１４５８号
等では、シーラー供給装置１０４の先端とウインドガラ
ス１０１との離間距離を測定して補正を行うことでギャ
ップを一定化する技術が提案されているが、このような
技術では、前述した問題のうち、単純な上下位置の変動
にしか対処することができない。

【００１０】また、図１６のような作業用治具１００の
構成では、様々な種類（形状）のウインドガラス１０１
を同一の生産ラインで取り扱う場合、ウインドガラス１
０１の種類を変える度にステイ１０３のセッティングを
変更して動作プログラムの設定を変えなければならず、
段取りが煩雑となる欠点がある。

【００１１】段取りの変更回数を減らしたければ、例え
ば、図１６に示すように、大きさや形状の異なるウイン
ドガラス１０１に対処するためのステイ１０３の組を内
外に重合させてパレット１０２上に立設することも可能
ではあるが、このような方法で対処できるのは数種類ま
でが限度であり、また、多数のステイ１０３を立設する
ことで干渉領域が生じ、産業用ロボット１０５の動作が
拘束されるといった弊害も発生する。

【００１２】更に、図１６のように複数種のウインドガ
ラス１０１に対してシーラーの塗布作業を行う場合に
は、ティーチング操作もウインドガラス１０１の種類毎
に行わなければならず、ティーチング操作が煩わしくな
るといった問題がある。

【００１３】生産ライン毎に多数の産業用ロボット１０
５を配備して作業を行うような場合では、理論上、他の
産業用ロボット１０５の教示データを移植してティーチ
ング操作を省略するといったことも可能であるが、実際
には、各生産ライン毎に産業用ロボット１０５の設置状
況が相違するため、例え、同種のウインドガラス１０１
にシーラーの塗布作業を行っている別の産業用ロボット
１０５が既に存在したとしても、産業用ロボット１０５
毎にティーチング操作を行うことが必要である。

【００１４】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、複雑な作業用治具や段取り作業を必要
とせず、また、作業用治具に対するワークのセッティン
グ作業が一様に行われないような場合であっても、シー
ラーの塗布作業を的確に行うことができるシーラー塗布
装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、３以上の自由
度を備えた産業用ロボットと、産業用ロボットに装着さ
れるシーラー供給装置と、産業用ロボットおよびシーラ
ー供給装置を駆動制御するコンピュータシステムと、作
業対象ワークを保持するための作業用治具とを備えたシ
ーラー塗布装置であり、前記目的を達成するため、特
に、作業用治具に保持された作業対象ワークを撮影する
ステレオカメラを配備すると共に、前記コンピュータシ
ステムには、作業対象ワークの設計上の３次元形状デー
タと、該設計上の３次元形状データに対応して設定され
たシーラー供給装置の複数の移動軌跡座標とを記憶する
記憶手段と、前記ステレオカメラによって撮影された作
業対象ワークの画像データに基いて該作業対象ワークの
３次元形状データを求める３次元形状データ演算手段
と、前記記憶手段に予め記憶されている３次元形状デー
タと前記３次元形状データ演算手段によって求められた
３次元形状データとに基いて、前記記憶手段に記憶され
ている３次元形状データを前記３次元形状データ演算手
段によって求められた３次元形状データに写像するため
のアフィン変換行列を算出する行列演算手段と、前記行
列演算手段によって算出されたアフィン変換行列に前記
移動軌跡座標の各々を乗じて前記作業用治具に保持され
た作業対象ワークの現在の位置および姿勢に応じたシー
ラー供給装置の複数の移動軌跡座標を算出する移動軌跡
座標再演算手段と、前記産業用ロボットの駆動制御に際
し、前記記憶手段に予め記憶されている各移動軌跡座標
に代えて前記移動軌跡座標再演算手段によって算出され
た移動軌跡座標の各々を駆動制御上の最終的な移動目標
位置として出力するシーラー移動軌跡補正手段とを配備
したことを特徴とする構成を有する。

【００１６】以上の構成により、予め、作業対象ワーク
の設計上の３次元形状データ（ＣＡＤデータ等）と、該
設計上の３次元形状データに対応して設定されたシーラ
ー供給装置の複数の移動軌跡座標とを記憶手段に記憶さ
せておく。シーラーの塗布作業に際しては、まず、作業
用治具に保持された作業対象ワークがステレオカメラで
撮影される。３次元形状データ演算手段は、ステレオカ
メラによって複数視点から観測された複数の画像データ
の組を分析し、作業対象ワークの３次元形状データを求
める。具体的には、ＣＡＤ等で一般的に使われている境
界表現を用いたステレオ法等で作業対象ワークの３次元
形状データを記述することが可能である。また、行列演
算手段は、設計上の３次元形状データを３次元形状デー
タ演算手段によって求められた３次元形状データに写像
するためのアフィン変換行列を算出する。そして、移動
軌跡座標再演算手段が、前述のアフィン変換行列に前記
移動軌跡座標の各々を乗じ、作業用治具に保持された作
業対象ワークの現在の位置および姿勢に応じたシーラー
供給装置の複数の移動軌跡座標を改めて算出する。産業
用ロボットの駆動制御に際しては、記憶手段に予め記憶
されている各移動軌跡座標に代えて、シーラー移動軌跡
補正手段が、移動軌跡座標再演算手段によって算出され
た移動軌跡座標の各々を駆動制御上の最終的な移動目標
位置として出力する。作業用治具に保持された作業対象
ワークと移動軌跡座標再演算手段によって算出された移
動軌跡座標との相対的な対応関係は、作業対象ワークの
設計上の３次元形状データと記憶手段に記憶されたシー
ラー供給装置の移動軌跡座標との対応関係と全く同一と
なるため、どのような位置や姿勢で作業対象ワークが作
業用治具に保持されているかとは全く無関係に、作業用
治具に保持された作業対象ワークの形状に倣ってシーラ
ーの塗布作業を的確に行うことができるようになる。こ
の結果、作業用治具は、単に、作業対象ワークを移動不
能に固定するだけのものでよく、作業対象ワークの位置
および姿勢を産業用ロボットに対して一定に保持するた
めの機構や複雑な段取り作業は一切不要となる。また、
基本となるシーラー供給装置の複数の移動軌跡座標は、
作業対象ワークの設計上の３次元形状データで示される
輪郭線から所定量だけ内側にオフセットされた位置に設
定すればよいので、オフセット量と移動軌跡座標の設定
間隔さえ予め決めておけば、産業用ロボットを駆動制御
するコンピュータシステムに簡単なプログラムを追加す
るか、あるいは、ＣＡＤデータに基いて産業用ロボット
の動作プログラム（ＡＰＴ文等）を生成する自動プログ
ラミング装置等（ＣＡＤ／ＣＡＭ）を利用することで、
実際のティーチング操作を行わなくても、基本となるシ
ーラー供給装置の移動軌跡座標を記憶手段に容易に設定
することが可能である。

【００１７】また、前記記憶手段に、作業対象となる可
能性のある複数のワークの設計上の３次元形状データ
と、該複数のワークの設計上の３次元形状データの各々
に対応して設定されたシーラー供給装置の複数の移動軌
跡座標とを記憶させ、前記行列演算手段には、記憶手段
に予め記憶されている複数の３次元形状データと前記３
次元形状データ演算手段によって求められた３次元形状
データとを比較し、３次元形状データ演算手段によって
求められた３次元形状データに最も近似する設計上の３
次元形状データを前記予め記憶されている３次元形状デ
ータとして選択する作業対象ワーク特定機能を併設する
ことができる。

【００１８】３次元形状データ演算手段によって求めら
れた３次元形状データに近似する設計上の３次元形状デ
ータを同定することは、例えば、線分情報をもとにした
ステレオ法によって求めた線分データ同士の一致度を比
較することにより可能である。このように、作業対象と
なる可能性のある複数のワークの設計上の３次元形状デ
ータと、該複数のワークの設計上の３次元形状データの
各々に対応して設定されたシーラー供給装置の複数の移
動軌跡座標とを記憶手段に記憶させておき、その時点で
作業対象となっているワークを特定して写像に必要とさ
れるアフィン変換行列を算出することにより、同一の生
産ライン上に形状の異なる複数種のワークを混在させた
ような場合でも、段取りの変更や動作プログラムの再選
択操作を行うことなくシーラーの塗布作業を継続するこ
とができるようになる。

【００１９】移動軌跡座標再演算手段によって算出され
た移動軌跡座標の各々を最終的な移動目標位置として行
われる最も簡単な駆動制御の態様は、最終的な移動目標
位置に基いて産業用ロボットを直線補間で駆動するＰｏ
ｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔの制御である。

【００２０】この場合、コンピュータシステムは、移動
軌跡座標再演算手段によって算出された移動軌跡座標の
間で産業用ロボットの先端部を直線移動させることにな
るので、ワークの外形に円弧状の部分があるような場合
には、設計上の３次元形状データに対応して複数の移動
軌跡座標を設定する段階で、予め、曲率の急な部分の移
動軌跡座標の設定間隔を直線部分に比べて細か目に設定
し、シーラーの塗布軌跡を滑らかにすることが望まし
い。

【００２１】一方、補間形式の宣言と移動速度および移
動軌跡座標の指定とシーラー供給装置のオン・オフ制御
に用いる動作指令とを含む動作プログラム（ＡＰＴ文
等）によって産業用ロボットを駆動制御するコンピュー
タシステムを利用する場合においては、設計上の３次元
形状データに対応して設定されたシーラー供給装置の複
数の移動軌跡座標を動作プログラム中の移動目標位置と
して記述することで記憶手段に記憶させる。また、シー
ラー移動軌跡補正手段は、動作プログラム中で予め設定
されている移動軌跡座標に代えて移動軌跡座標再演算手
段によって算出された移動軌跡座標の各々を動作プログ
ラムに再設定することで、移動軌跡座標再演算手段によ
って算出された移動軌跡座標の各々を駆動制御上の最終
的な移動目標位置として出力するように構成する。

【００２２】このような構成を適用した場合、動作プロ
グラム中のパラメータである移動軌跡座標の値を書き替
えるだけの簡単な処理で、コンピュータシステムに予め
実装されている直線および円弧等の補間機能や移動速度
の設定、更には、周辺装置の一種であるシーラー供給装
置のオン・オフ制御等も自由に行うことができるように
なり、特に、ＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔの単純な直
線補間のみでは困難な複雑な形状のワークに対しても、
シーラーの塗布作業を的確に行うことができるようにな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の幾つかについて説明する。図１は本発明を適用
した一実施形態のシーラー塗布装置の主用な構成要素に
ついて示した機能ブロック図である。

【００２４】この実施形態のシーラー塗布装置１は、概
略において、産業用ロボット１０５とシーラー供給装置
１０４、および、産業用ロボット１０５とシーラー供給
装置１０４を駆動制御するコンピュータシステム２、な
らびに、ワークとなるウインドガラス１０１を保持する
ための作業用治具３と、この作業用治具３によって保持
されたウインドガラス１０１を撮影するためのステレオ
カメラ４によって構成される。

【００２５】次に、各構成要素について簡単に説明す
る。まず、産業用ロボット１０５には３以上の自由度、
具体的にいえば、空間内で上下，左右，前後の各方向に
複合的に移動できるだけの自由度が必要である。この実
施形態では、ウインドガラス１０１の表面にシーラー供
給装置１０４の先端部を直交させた状態でシーラー供給
装置１０４を移動させながらシーラーの塗布作業を行う
ことが望ましいとの観点から傾斜制御が可能な多関節型
の産業用ロボット１０５を利用しているが、これに限定
されるものではない。

【００２６】シーラー供給装置１０４は産業用ロボット
１０５の先端部にアタッチメントとして装着されてお
り、外部からのオン・オフ指令に基いて先端部からのシ
ーラーの送出をオン・オフ制御できるようになってい
る。

【００２７】また、ステレオカメラ４は、異なった視点
から３次元空間中のウインドガラス１０１を撮影して各
カメラの位置関係と画像点の対応関係から撮影対象の形
状を復元するためのもので、最低でも２つのカメラユニ
ットを備える。本実施形態においては、撮影対象物とな
るウインドガラス１０１が比較的扁平であって撮影時に
死角が生じにくいことを前提とし、３つのカメラユニッ
ト４ａ，４ｂ，４ｃをＬ字型に配備しているが、ワーク
形状が複雑で立体的な場合には、＋またはＸ字型の５
眼、更には、格子状の９眼等の態様で多数のカメラユニ
ットをステレオカメラ４に設置する場合もある。ステレ
オカメラ４は数値制御装置６からの指令で画像を取込
み、撮影した画像のデータを数値制御装置６に転送す
る。

【００２８】ステレオカメラ４を構成するカメラユニッ
ト４ａ，４ｂ，４ｃで撮影された視点の異なる３つの画
像の一例を図８に示す。

【００２９】産業用ロボット１０５およびシーラー供給
装置１０４とステレオカメラ４を駆動制御するコンピュ
ータシステム２は、産業用ロボット１０５に付属するロ
ボット制御装置５と汎用の数値制御装置６とによって構
成され、このうち、ロボット制御装置５は専ら産業用ロ
ボット１０５の駆動制御に、また、数値制御装置６は、
画像処理等を始めとする付加機能の実現のために使用さ
れ、両者間はデータ転送可能に接続されている。

【００３０】なお、この実施形態では市販のロボット制
御装置５に改造を加えずに利用することを前提とし、画
像処理等の付加機能を実現するための数値制御装置６を
ロボット制御装置５に追加してコンピュータシステム２
としているが、画像処理等の付加機能を実装することを
含めてロボット制御装置５を始めから設計し直すような
場合には、単体のロボット制御装置５それ自体をコンピ
ュータシステム２とすることも可能である。また、これ
とは逆に数値制御装置６に産業用ロボット１０５の駆動
制御機能を実装し、単体の数値制御装置６をコンピュー
タシステム２としてもよい。

【００３１】このように、コンピュータシステム２に構
成上の格別の制限はないが、ここでは、一例としてロボ
ット制御装置５と数値制御装置６でコンピュータシステ
ム２を構成した場合の構造について簡単に説明する。

【００３２】コンピュータシステム２の一部を構成する
ロボット制御装置５は、図２に示されるように、直線補
間，円弧補間等の動作やティーチング操作等に必要とさ
れる基本的な制御プログラムを格納したＲＯＭ７と、ユ
ーザがＡＰＴ文（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｒｏｇｒａｍ
ｍｉｎｇＴｏｏｌ）等を利用して作成した産業用ロボ
ット１０５のための動作プログラムを記憶するための不
揮発性メモリ８、および、不揮発性メモリ８に記憶され
た動作プログラムとＲＯＭ７に格納されている制御プロ
グラムとに基いて各種の演算処理を実行するＣＰＵ９
と、演算過程のデータの一時記憶等に用いられるＲＡＭ
１０、ならびに、ＣＰＵ９からの指令に応じて産業用ロ
ボット１０５の各軸のサーボモータ（図示せず）を駆動
制御する軸制御回路１１とを備える。

【００３３】軸制御回路１１はＣＰＵ９から与えられる
移動指令に基いて所定周期毎のパルス分配処理を実行
し、各軸のサーボモータを駆動して産業用ロボット１０
５の先端位置および移動速度と駆動トルクを制御する。

【００３４】表示装置付手動データ入力装置１２は、自
動プログラミング装置等を使用しない場合の動作プログ
ラムの直接編集、あるいは、ティーチング操作等に使用
される。

【００３５】入出力インターフェイス１３はロボット制
御装置５と数値制御装置６とを接続してデータ転送を行
うためのもので、シーラー供給装置１０５へのオン・オ
フ指令の伝達にも利用される。また、工場内のセルコン
トローラ等と接続して動作プログラムの実行スケジュー
ル等を受け取る場合もある。

【００３６】次に、数値制御装置６の構造の概略を図３
に示す。この数値制御装置６は、システムプログラムを
格納したＲＯＭ１４と、画像の解析や行列の演算に用い
られるアプリケーションプログラム等を記憶した不揮発
性メモリ１５、および、画像の解析や行列の演算処理等
に用いられるＣＰＵ１６と、演算過程のデータの一時記
憶等に用いられるＲＡＭ１７、ならびに、表示装置付手
動データ入力装置１８と、入出力インターフェイス１
９、更に、画像取込み用のフレームメモリ２０によって
構成される。フレームメモリ２０はＲＡＭ１７の一部に
よって構成してもよい。

【００３７】入出力インターフェイス１９は数値制御装
置６とロボット制御装置５とを接続してデータ転送を行
うためのもので、ステレオカメラ４が有する３つのカメ
ラユニット４ａ，４ｂ，４ｃで撮影された画像データ
も、入出力インターフェイス１９を介してフレームメモ
リ２０に送られるようになっている。

【００３８】フレームメモリ２０内のデータ配列の一例
を図９に示す。この実施形態では、６４０ドット×４８
０ドットの３組の画素データを２５６階調の濃度で記憶
するようにしているが、解像度や階調等の画素の記憶条
件については、必要とされる分解能等に応じて適宜に決
めるものとする。

【００３９】また、図１に示されるように、ベルトコン
ベア１０７の近傍には、このベルトコンベア１０７で次
々と搬送されてくるパレット１０２の位置を検出するた
めの定位置検出センサ１０８が設けられており、この定
位置検出センサ１０８からの信号も入出力インターフェ
イス１９を介してＣＰＵ１６に入力されるようになって
いる。

【００４０】不揮発性メモリ１５は、各種のウインドガ
ラス１０１の設計上の３次元形状データと、この３次元
形状データに対応して設定されたシーラー供給装置１０
４の複数の移動軌跡座標とを記憶する記憶手段としても
機能する。

【００４１】不揮発性メモリ１５に記憶されるウインド
ガラス１０１の設計上の３次元形状データと、この３次
元形状データに対応して設定されたシーラー供給装置１
０４の複数の移動軌跡座標との対応関係の一例を図１５
の概念図を用いて説明する。

【００４２】図１５に示される符号２１の部分がウイン
ドガラス１０１の設計上の３次元形状データである。Ｃ
ＡＤを利用した設計作業では、直線，円弧，ベジェ曲線
等のベクトルデータを利用して製品の形状を決定してい
くので、このＣＡＤデータからなる３次元形状データを
自動プログラミング装置等で産業用ロボット１０５のプ
ログラミング言語（ＡＰＴ文等）に変換する際にオフセ
ット量Ｄと設定間隔Ｓさえ決めておけば、産業用ロボッ
ト１０５の先端の移動軌跡、つまり、シーラー供給装置
１０４の移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎは、ティーチング操作
を行うことなく記憶手段としての不揮発性メモリ１５に
容易に設定および記憶させることが可能である。

【００４３】図１５ではＣＡＤデータからなる３次元形
状データとシーラー供給装置１０４の移動軌跡座標の組
を一対のみ示しているが、実際には、作業対象となる可
能性のある複数のウインドガラス１０１の設計上の３次
元形状データ２１と、各ウインドガラス１０１の設計上
の３次元形状データ２１の各々に対応して設定されたシ
ーラー供給装置１０４の複数の移動軌跡座標の組が不揮
発性メモリ１５に何組か記憶されている。

【００４４】数値制御装置６の主要部を構成するＣＰＵ
１６は、更に、ステレオカメラ４によって撮影されたウ
インドガラス１０１の画像データに基いて該ウインドガ
ラス１０１の３次元形状データを求める３次元形状デー
タ演算手段としての機能を備える。この機能は、例え
ば、一般的に使われている線分情報をもとにしたステレ
オ法等により作業対象ワークの３次元形状データを求め
る形状認識用のアプリケーションプログラムを不揮発性
メモリ１５内にインストールしておき、このアプリケー
ションプログラムを読み出してＣＰＵ１６でフレームメ
モリ２０内の３組の画像データを処理することによって
実現することが可能である。具体的には、視点の異なる
３つのカメラユニット４ａ，４ｂ，４ｃから取り込まれ
たフレームメモリ２０内の３組の画像のうち１つの画像
に対して、エッジの抽出，領域分割を行い、領域の境界
線を特徴点で線分に分割し、２次元の線分データ群を得
る。得られた線分データ群の各線分データをもとにし
て、残りの各画像に対してエピポーラ線上で線分データ
のステレオ対応候補を探索する。対応する線分データが
見つかった場合に、対となる線分データから３次元形状
データを求める。この処理を全ての線分データに対して
行うことにより、ウインドガラス１０１の３次元形状を
求める。

【００４５】また、ＣＰＵ１６には、３次元形状データ
演算手段で求められたウインドガラス１０１の３次元形
状データと不揮発性メモリ１５に予め記憶されている複
数の３次元形状データ２１（図１５参照）とを比較し、
３次元形状データ演算手段によって求められた３次元形
状データに最も近似する設計上の３次元形状データ２１
を選択する作業対象ワーク特定機能が設けられている。
この機能は、不揮発性メモリ１５内にインストールされ
た形状同定用のアプリケーションプログラムを起動する
ことによって実現することができる。形状を同定するた
めの手法としては、例えば、３次元形状データ演算手段
によって求められた３次元形状データの線分データと設
計上の３次元形状データの線分データとの一致度を比較
する手法がある。３次元形状データ演算手段によって求
められた３次元形状データのうちの任意の線分データに
対して、予め登録されている設計上の３次元形状データ
の全線分データとの組み合わせについて特徴点の一致度
を計算して、閾値以上の組み合わせを抽出する。抽出さ
れた線分データの各組み合わせに対して、隣の線分デー
タ同士で一致度を計算して、閾値以上の組み合わせを抽
出する。この処理を繰り返して線分データの組み合わせ
を絞り込むことにより、３次元形状データ演算手段によ
って求められた３次元形状データと設計上の３次元形状
データとの相関を求めることができる。以上の処理を、
記憶されている複数の３次元形状データ２１に対して行
い、最も高い相関が得られた３次元形状データを、３次
元形状データ演算手段によって求められた３次元形状デ
ータに最も近似する設計上の３次元形状データ２１とす
る。

【００４６】作業用治具３は、ウインドガラス１０１を
移送するためのパレット１０２と、パレット１０２上の
中央部に立設された柱状のステイ２２、および、ステイ
２２の先端部に固設されたワーク保持部２３からなる簡
単な構成である。ワーク保持部２３としてはゴム等の弾
性体で形成された吸盤、あるいは、真空装置を利用した
吸着機構等を利用することができる。

【００４７】ワーク保持部２３に必要とされる機能は、
ワーク保持部２３にセッティングされたウインドガラス
１０１の姿勢を保持できれば十分であり、ウインドガラ
ス１０１の取り付け姿勢を一様とするための機能は一切
必要ない。つまり、ウインドガラス１０１をどのような
姿勢で作業用治具３に取り付けるかは、表裏を反転する
といった極端な姿勢変更を行わない限り、完全に自由で
ある。但し、ウインドガラス１０１をワーク保持部２３
に一旦セッティングした後は、その姿勢が取り付け時の
状態のままに保持されなければならない。

【００４８】図４は数値制御装置６のＣＰＵ１６によっ
て実行される移動軌跡座標再演算処理の概略を示したフ
ローチャート、また、図５はロボット制御装置５のＣＰ
Ｕ９によって実行されるロボット制御の概略を示したフ
ローチャートである。

【００４９】次に、図４〜図５を参照して、３次元形状
データ演算手段，行列演算手段，移動軌跡座標再演算手
段としてのＣＰＵ１６の処理動作と、シーラー移動軌跡
補正手段としてのＣＰＵ９の処理動作、および、ＣＰＵ
９による産業用ロボット１０５の駆動制御について説明
する。

【００５０】まず、ベルトコンベア１０７に載ったパレ
ット１０２が図１の定位置に到達すると、定位置検出セ
ンサ１０８が作動してベルトコンベア１０７を停止さ
せ、同時に、この定位置検出センサ１０８からの立ち上
がり信号が、数値制御装置６の入出力インターフェイス
１９を介してＣＰＵ１６に入力される。

【００５１】数値制御装置６のＣＰＵ１６は、ステップ
ａ１の判定処理で立ち上がり信号の入力を検出し、ステ
レオカメラ４を作動させて画像の取込みを行い（ステッ
プａ２）、３つのカメラユニット４ａ，４ｂ，４ｃで撮
影された３組の画像をフレームメモリ２０に一時記憶す
る（ステップａ３）。

【００５２】次いで、３次元形状データ演算手段として
機能するＣＰＵ１６は、形状認識用のアプリケーション
プログラムを不揮発性メモリ１５から読み込んで起動
し、フレームメモリ２０に読み込まれているカメラユニ
ット４ａ，４ｂ，４ｃの３組の画像データを分析し、作
業用治具３で保持されているウインドガラス１０１の３
次元形状データを求める（ステップａ４）。この３次元
形状データは、空間内の座標のうちウインドガラス１０
１の内部と表面に位置する座標のデータであるから、実
質的には、作業用治具３で保持されているウインドガラ
ス１０１の３次元形状の他、その位置および姿勢を表す
データでもある。

【００５３】形状認識によって得られたウインドガラス
１０１の３次元形状データ２４の一例を図１０に示す。

【００５４】次いで、作業対象ワーク特定機能実現手段
として機能するＣＰＵ１６は、形状同定用のアプリケー
ションプログラムを不揮発性メモリ１５から読み込んで
起動し、ステップａ４の処理で求められた３次元形状デ
ータ２４（図１０参照）と不揮発性メモリ１５に予め記
憶されている複数の３次元形状データ２１（図１５参
照）とを比較し、ステップａ４の処理で求められた３次
元形状データ２４に最も近似する設計上の３次元形状デ
ータ２１を特定する（ステップａ５）。

【００５５】この実施形態では、作業対象となる種々の
ウインドガラス１０１の３次元形状データ２１が全て不
揮発性メモリ１５に記憶されており、また、未知の形状
のウインドガラス１０１が作業用治具３に取り付けられ
るということもないので、形状の同定が不能となるよう
な問題は発生しない。

【００５６】そこで、行列演算手段として機能するＣＰ
Ｕ１６は、ステップａ４の処理で求められた作業対象の
３次元形状データ２４とステップａ５の処理で特定され
た設計上の３次元形状データ２１とに基き、図１２に示
されるように、設計上の３次元形状データ２１を作業対
象の３次元形状データ２４に写像するためのアフィン変
換行列〔Ｍ〕を求める（ステップａ６）。具体的には、
作業対象の３次元形状データ２４の線分データ等の特徴
点群と設計上の３次元形状データ２１の特徴点群との組
み合わせを求め、最小二乗法等により最も誤差が小さく
なるような行列を求めて変換行列〔Ｍ〕とする。

【００５７】図１２および図１３に示されるように、設
計上の３次元形状データ２１上の点Ｑ（ｘｑ，ｙｑ，ｚ
ｑ）が作業対象の３次元形状データ２４上で点Ｐ（ｘ
ｐ，ｙｐ，ｚｐ）に対応するとするなら、（ｘｑ，ｙ
ｑ，ｚｑ，１）を（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ，１）に変換する
行列〔Ｍ〕がアフィン変換行列、つまり、３次元空間中
の平行移動と回転移動とによって点（ｘｑ，ｙｑ，ｚ
ｑ）を点（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）の位置に移動させる行列
である。

【００５８】次いで、ＣＰＵ１６は、移動軌跡座標読出
指標ｉの値を零に初期化し（ステップａ７）、該指標ｉ
の値を１インクリメントする（ステップａ８）。

【００５９】次に、移動軌跡座標再演算手段として機能
するＣＰＵ１６は、移動軌跡座標読出指標ｉの現在値に
基いて、ステップａ５の処理で特定された設計上の３次
元形状データ２１に対応して設定されているシーラー供
給装置１０４の複数の移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎ（図１５
参照）のうちから第ｉ番目の移動軌跡座標Ｑｉ（ｘ
ｑ _ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ）の値を不揮発性メモリ１５から
読み込み（ステップｃ９）、アフィン変換行列〔Ｍ〕に
（ｘｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ，１）を乗じて、作業対象の
３次元形状データ２４に対する位置関係が、設計上の３
次元形状データ２１に対する移動軌跡座標Ｑｉ（ｘ
ｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ）の関係と同値となる移動軌跡座
標Ｐｉ（ｘｐ_ｉ，ｙｐ_ｉ，ｚｐ_ｉ）の値を求め、この値
（ｘｐ_ｉ，ｙｐ_ｉ，ｚｐ_ｉ）を駆動制御上の最終的な移
動目標位置Ｐｉとして記憶する（ステップａ１０）。

【００６０】次いで、ＣＰＵ１６は、現時点で読み出さ
れている移動軌跡座標Ｑｉが、設計上の３次元形状デー
タ２１に対応して不揮発性メモリ１５に設定されている
最後の移動軌跡座標であるか否かを判定する（ステップ
ａ１１）。そして、ここで読み出されている移動軌跡座
標Ｑｉが最後の移動軌跡座標でなければ、移動軌跡座標
読出指標ｉの値をインクリメントしながら前記と同様に
してステップａ８〜ステップａ１１の処理を繰り返し実
行し、設計上の３次元形状データ２１に対応して不揮発
性メモリ１５に設定されている移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎ
の全て（図１５参照）に対して駆動制御上の最終的な移
動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎの値を求め、これらの移動軌跡座
標Ｐ１〜Ｐｎを入出力インターフェイス１９，１３を介
してロボット制御装置５のＣＰＵ９に転送した後（ステ
ップａ１２）、定位置検出センサ１０８からの立ち上が
り信号を待つ初期の待機状態に復帰する（ステップａ
１）。

【００６１】このようにして数値制御装置６から送出さ
れた移動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎのデータは、ロボット制御
装置５のＣＰＵ９によってステップｂ１の判定処理で検
出される。

【００６２】そして、データ入力を検出したＣＰＵ９
は、最終的な移動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎの値を一時記憶し
（ステップｂ２）、移動軌跡座標読出指標ｊの値を零に
初期化してから（ステップｂ３）、該指標ｊの値を１イ
ンクリメントする（ステップｂ４）。

【００６３】次いで、シーラー移動軌跡補正手段として
機能するＣＰＵ９は、移動軌跡座標読出指標ｊの現在値
に基いて、ステップｂ２の処理で記憶された第ｊ番目の
最終的な移動軌跡座標Ｐｊの値（ｘｐ_ｊ，ｙｐ_ｊ，ｚｐ
_ｊ）の値を読み込み（ステップｂ５）、この値を駆動制
御上の次の目標位置として軸制御回路１１に出力し、軸
制御回路１１のパルス分配処理による産業用ロボット１
０５の直線補間制御を開始させ（ステップｂ６）、同時
に、産業用ロボット１０５の各軸のパルスコーダからの
フィードバック信号に基いて産業用ロボット１０５の先
端の現在位置を求め、この位置が移動軌跡座標Ｐｊのイ
ンポジション幅に入っているか否か、つまり、産業用ロ
ボット１０５の先端が移動軌跡座標Ｐｊに達しているか
否かを判定するための張込処理を開始する（ステップｂ
７）。

【００６４】図１に示されるように、シーラーの塗布作
業の開始時点では、産業用ロボット１０５の先端はウイ
ンドガラス１０１から上方に離間したアプローチポイン
トＰ０の位置に退避されているので、ｉ＝１の移動軌跡
座標Ｐ１を目標位置とする最初の直線補間制御では、ア
プローチポイントＰ０の位置から塗布開始点の移動軌跡
座標Ｐ１へと向かうＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔの直
線補間のためのパルス分配処理がステップｂ６〜ステッ
プｂ７の処理で繰り返し実行されることになる。

【００６５】そして、産業用ロボット１０５の先端が移
動軌跡座標Ｐｊのインポジション幅に入ったことがステ
ップｂ７の判定処理によって検出されると、ＣＰＵ９
は、移動軌跡座標読出指標ｊの現在値が１であるか否
か、つまり、これまでの直線補間処理が、産業用ロボッ
ト１０５の先端をアプローチポイントＰ０から塗布開始
点の移動軌跡座標Ｐ１に移動させるためのものであった
か否かを判定する（ステップｂ８）。

【００６６】そして、移動軌跡座標読出指標ｊの現在値
が１である場合、つまり、ステップｂ８の判定結果が真
となって産業用ロボット１０５の先端が塗布開始点の移
動軌跡座標Ｐ１に到達したと判定された場合に限り、Ｃ
ＰＵ９は、入出力インターフェイス１３を介してシーラ
ー供給装置１０４に作動開始指令を出力し、シーラー供
給装置１０４からのシーラーの送出を開始させる（ステ
ップｂ９）。

【００６７】従って、産業用ロボット１０５の先端がア
プローチポイントＰ０から塗布開始点の移動軌跡座標Ｐ
１に移動するまでの間に不用意にシーラー供給装置１０
４が作動してシーラーが流出することはない。

【００６８】一方、ステップステップｂ８の判定結果が
偽となった場合には、ＣＰＵ９は、更に、移動軌跡座標
読出指標ｊの現在値がｎであるか否か、つまり、これま
での直線補間処理が、産業用ロボット１０５の先端を塗
布終了点の１つ手前の移動軌跡座標Ｐｎ−１から塗布終
了点の移動軌跡座標Ｐｎに移動させるためのものであっ
たか否かを判定する（ステップｂ１０）。

【００６９】ここで、ステップｂ１０の判定結果が偽と
なった場合には、産業用ロボット１０５の先端が塗布開
始点の移動軌跡座標Ｐ１から塗布終了点の１つ手前の移
動軌跡座標Ｐｎ−１に至る何れかの１ブロックの区間の
直線補間処理が完了したことを意味する。

【００７０】この場合、シーラー移動軌跡補正手段とし
て機能するＣＰＵ９は、１ブロック分の直線補間処理が
完了してステップｂ７の判定結果が真となる度に、移動
軌跡座標読出指標ｊの値を１インクリメントして前記と
同様にしてステップｂ４〜ステップｂ８およびステップ
ｂ１０の処理を繰り返し実行し、産業用ロボット１０５
の先端を移動軌跡座標Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，Ｐｎ
へと順に移動させていく。この間、シーラー供給装置１
０４は作動状態に保持される。

【００７１】前述した通り、作業対象の３次元形状デー
タ２４に対する移動軌跡座標Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・
・，Ｐｎの位置関係は、設計上の３次元形状データ２１
に対する移動軌跡座標Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑｎ
の位置関係と全く同じとなるから、作業用治具３に対す
るウインドガラス１０１の取り付けの際に生じる位置や
姿勢の相違、更には、パレット１０２のオーバートラベ
ルの有無等とは全く無関係に、その時点でのウインドガ
ラス１０１の位置と姿勢に応じ、ウインドガラス１０１
の外周部の表面に沿って的確にシーラーを塗布すること
ができる。

【００７２】そして、最終的に、ステップｂ１０の判定
処理が真となって産業用ロボット１０５の先端が塗布終
了点の移動軌跡座標Ｐｎに達したことが確認されると、
ＣＰＵ９は、入出力インターフェイス１３を介してシー
ラー供給装置１０４に作動停止指令を出力してシーラー
供給装置１０４からのシーラーの送出を停止させた後
（ステップｂ１１）、アプローチポイントＰ０を移動目
標位置とした直線補間処理と目標位置への到達を確認す
るための張込処理を開始する（ステップｂ１２，ステッ
プｂ１３）。

【００７３】そして、最終的に、産業用ロボット１０５
の先端がアプローチポイントＰ０のインポジション幅に
入ったことがステップｂ１３の判定処理によって検出さ
れると、ＣＰＵ９は、１枚のウインドガラス１０１に対
するシーラーの塗布に必要とされる全ての処理を終了
し、数値制御装置６のＣＰＵ１６から次のデータが入力
されるのを待つ初期の待機状態に復帰する（ステップｂ
１）。

【００７４】その後、ベルトコンベア１０７に送りが掛
けられ、次の作業対象であるウインドガラス１０１をセ
ッティングしたパレット１０２が定位置に達すると、定
位置検出センサ１０８が再び立ち上がり信号を送出し、
前記と同様にして数値制御装置６側の処理とロボット制
御装置５側の処理が繰り返し実行され、次の作業対象で
あるウインドガラス１０１の形状とその時点でのウイン
ドガラス１０１の位置および姿勢に最適化された移動軌
跡座標Ｐ１〜Ｐｎに沿ったシーラーの塗布作業が前記と
同様の処理手順で繰り返し実行されることになる。

【００７５】以上は直線補間のみで産業用ロボット１０
５を駆動制御する場合の処理動作の例である。

【００７６】次に、他の実施形態として、補間形式と移
動速度および移動軌跡座標の指定が可能な動作プログラ
ムに基いて駆動制御される産業用ロボット１０５を用い
た場合の処理動作について簡単に説明する。

【００７７】ここでは一例として、補間形式の指定にＧ
コマンド，送り速度の指定にＦコマンド，周辺装置の動
作指令にＴコマンドを利用したＡＰＴ文で動作プログラ
ムを作成した場合について説明する。

【００７８】ロボット制御装置５にＡＰＴ文を翻訳する
機能が設けられている点を除き、産業用ロボット１０
５，ロボット制御装置５，数値制御装置６の基本機能に
関しては図１〜図３に示したものと実質的に同様であ
る。

【００７９】前述した実施形態の場合と同様、記憶手段
の一部を構成する数値制御装置６の不揮発性メモリ１５
には、作業対象となる可能性のあるウインドガラス１０
１の設計上の３次元形状データが全て記憶されているも
のとする。更に、本実施形態では、ロボット制御装置５
の不揮発性メモリ８に設けられたユーザプログラム記憶
領域に記憶された各ウインドガラス１０１毎の動作プロ
グラムに従って産業用ロボット１０５が駆動制御される
ようになっているので、数値制御装置６の不揮発性メモ
リ１５には、作業対象となる可能性のあるウインドガラ
ス１０１の設計上の３次元形状データに対応させて、各
ウインドガラス１０１のシーラー塗布作業を実行する動
作プログラムを特定するためのプログラム番号が記憶さ
れている。前述した実施形態とは違い、この不揮発性メ
モリ１５自体には、設計上の３次元形状データに対応し
て設定されたシーラー供給装置１０４の複数の移動軌跡
座標Ｑ１〜Ｑｎは記憶されない。

【００８０】一方、本実施形態においては、ロボット制
御装置５の不揮発性メモリ８が、３次元形状データに対
応して設定されたシーラー供給装置１０４の複数の移動
軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎを記憶するための記憶手段として機
能する。つまり、シーラー供給装置１０４の複数の移動
軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎは、各ウインドガラス１０１のシー
ラー塗布作業を実行する動作プログラム中で移動目標位
置として設定されており、ロボット制御装置５の不揮発
性メモリ８は、各ウインドガラス１０１毎にユーザが作
成した動作プログラムを記憶することによってシーラー
供給装置１０４の複数の移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎを記憶
することになる。

【００８１】ここで、図１１を参照して各ウインドガラ
ス１０１毎の動作プログラムの概要について説明する。
この実施形態では移動目標位置と補間形式を自由に指定
して産業用ロボット１０５の先端の移動軌跡を特定する
ことができるので、図１５で示した実施形態のように移
動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎを数多く指定する必要はない。図
１１に示されるようなウインドガラス１０１の場合で
は、例えば、移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑ３の区間を直線補
間、また、移動軌跡座標Ｑ４の周りを円弧補間とすれば
よい。ウインドガラス１０１毎の動作プログラムは、予
め作成されたＣＡＤデータを自動プログラミング装置に
入力してＡＰＴ分に変換することで簡単に生成すること
ができ、これらの動作プログラムをロボット制御装置５
に入力するだけで、移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎは動作プロ
グラムの一部して自動的に不揮発性メモリ８のユーザプ
ログラム記憶領域に格納される。

【００８２】仮に、設計上の３次元形状データに対応す
るアプローチポイントがＱ０（ｘｑ _０，ｙｑ_０，ｚ
ｑ_０），塗布開始点の移動軌跡座標がＱ１（ｘｑ_１，ｙ
ｑ_１，ｚｑ_１）であって、最初の直線補間の完了点がＱ
２（ｘｑ_２，ｙｑ_２，ｚｑ_２）であるとするなら、図１
１の３次元形状データ２１に対応する動作プログラムの
先頭部分は、例えば、Ｇ０１Ｘｘｑ_０，Ｙｙｑ_０，Ｚｚｑ_０（現在位置からＱ０への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｑ_１，Ｙｙｑ_１，Ｚｚｑ_１（Ｑ０からＱ１への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｑ_２，Ｙｙｑ_２，Ｚｚｑ_２（Ｑ１からＱ２への直線補間）・・・となる。

【００８３】但し、Ｇ０１は直線補間を示すＧコマンド
である。また、各行のステートメントの間にＦコマンド
を入れて産業用ロボット１０５の移動速度を指定した
り、あるいは、Ｔコマンドを入れてシーラー供給装置１
０４のオン・オフを制御することも可能である。例え
ば、アプローチポイントＱ０から塗布開始点Ｑ１までの
送りをＦコマンドで高速のジョグ送りとし、産業用ロボ
ット１０５の先端が塗布開始点Ｑ１に達した段階でＴコ
マンドによってシーラー供給装置１０４の作動を開始さ
せ、それ以降の直線補間区間や円弧補間区間で必要とさ
れるシーラーの塗り幅等に応じて各区間毎にＦコマンド
で送り速度を変更するといったことができる。

【００８４】次に、図６〜図７を参照して、３次元形状
データ演算手段，行列演算手段，移動軌跡座標再演算手
段，シーラー移動軌跡補正手段としてのＣＰＵ１６の処
理動作と、ＣＰＵ９による産業用ロボット１０５の駆動
制御について説明する。

【００８５】このうち数値制御装置６のＣＰＵ１６によ
るステップｃ１〜ステップｃ６の処理は前述した実施形
態のステップａ１〜ステップａ６の処理と同様であるの
で説明を省略する。

【００８６】ステップｃ６の処理でアフィン変換行列
〔Ｍ〕を求めたＣＰＵ１６は、次いで、入出力インター
フェイス１９，１３を介してロボット制御装置５のＣＰ
Ｕ９にアクセスし、ステップｃ５の処理で同定された設
計上の３次元形状データ２１に対応する動作プログラム
のプログラム番号を指定してプログラム複製指令を送信
し（ステップｃ７）、ロボット制御装置５のＣＰＵ９か
ら複製完了信号が入力されるのを待つ待機状態に入る
（ステップｃ８）。

【００８７】ロボット制御装置５のＣＰＵ９は、ステッ
プｄ１の判定処理でプログラム複製指令を検出し、指定
されたプログラム番号の動作プログラムを不揮発性メモ
リ８のユーザプログラム記憶領域から読み出して、この
動作プログラムを不揮発性メモリ８の実行対象プログラ
ム記憶領域に複製する（ステップｄ２）。そして、数値
制御装置６側のＣＰＵ１６が不揮発性メモリ８の実行対
象プログラム記憶領域内でデータの書き替え操作を行う
ことを許容した後（ステップｄ３）、入出力インターフ
ェイス１３，１９を介して数値制御装置６のＣＰＵ１６
に複製完了信号を送信し（ステップｄ４）、ＣＰＵ１６
からのプログラム実行指令の入力を待つ待機状態に入る
（ステップｄ５）。

【００８８】この待機状態の間、ＣＰＵ１６は不揮発性
メモリ８の実行対象プログラム記憶領域にアクセスして
データの書き替えを行うことを許容される。

【００８９】数値制御装置６のＣＰＵ１６はステップｃ
８の判定処理で複製完了信号の入力を検出してステート
メント読出指標ｉの値を零に初期化した後（ステップｃ
９）、該指標ｉの値を１インクリメントし（ステップｃ
１０）、ステートメント読出指標ｉの現在値に基いて、
ロボット制御装置５側の不揮発性メモリ８の実行対象プ
ログラム記憶領域に複製された動作プログラムから第ｉ
番目のステートメントを読み込み（ステップｃ１１）、
このステートメントがプログラムエンドを示すものであ
るか否かを判定する（ステップｃ１２）。

【００９０】動作プログラムのステートメントは、補間
形式の指定に用いるＧコマンド，送り速度の指定に用い
るＦコマンド，周辺装置（この場合はシーラー供給装置
１０４）の動作指令に用いるＴコマンドの何れか、若し
くは、プログラムエンドコードによって構成されてい
る。

【００９１】ここで、ステップｃ１２の判定結果が偽と
なった場合には、ＣＰＵ１６は、更に、このステートメ
ントが補間形式を指定するＧコマンドであるか否かを判
定する（ステップｃ１３）。

【００９２】そして、Ｇコマンドが検出された場合に
は、移動軌跡座標再演算手段およびシーラー移動軌跡補
正手段としてのＣＰＵ１６が、このＧコマンドで指定さ
れている移動軌跡座標Ｑｉ（ｘｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ）
に従って、ステップｃ６の処理で求めたアフィン変換行
列〔Ｍ〕に（ｘｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ，１）を乗じ、作
業対象の３次元形状データ２４に対する位置関係が、設
計上の３次元形状データ２１に対する移動軌跡座標Ｑｉ
（ｘｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ）の関係と同値となる移動軌
跡座標Ｐｉ（ｘｐ_ｉ，ｙｐ_ｉ，ｚｐ_ｉ）の値を求め、不
揮発性メモリ８の実行対象プログラム記憶領域の第ｉ番
目のステートメントに設定されている移動軌跡座標Ｑｉ
（ｘｑ_ｉ，ｙｑ_ｉ，ｚｑ_ｉ）の値を移動軌跡座標Ｐｉ
（ｘｐ_ｉ，ｙｐ_ｉ，ｚｐ_ｉ）の値に書き替える（ステッ
プｃ１４）。

【００９３】一方、ステップｃ１３の判定処理でＧコマ
ンド以外のコマンド、例えば、ＦコマンドやＴコマンド
が検出された場合には、何らの書き替え操作も行われな
いので、不揮発性メモリ８の実行対象プログラム記憶領
域の第ｉ番目のステートメントはそのままの状態に保持
される。

【００９４】ＣＰＵ１６は、プログラムエンドを示すス
テートメントが検出されるまでの間、ステートメント読
出指標ｉの値を１インクリメントしながら前記と同様に
してステップｃ１０〜ステップｃ１４の処理を繰り返し
実行し、設計上の３次元形状データ２１に対応する動作
プログラムに設定されている移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎの
全てに対して駆動制御上の最終的な移動軌跡座標Ｐ１〜
Ｐｎを再演算して求め、不揮発性メモリ８の実行対象プ
ログラム記憶領域に設定されている移動軌跡座標Ｑ１〜
Ｑｎの内容をＰ１〜Ｐｎの値に書き替える。

【００９５】そして、最終的に、プログラムエンドを示
すステートメントが読み込まれてステップｃ１２の判定
結果が真となり、不揮発性メモリ８の実行対象プログラ
ム記憶領域に設定されている移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎの
内容の書き替えが全て終わったことが確認されると、Ｃ
ＰＵ１６はロボット制御装置５のＣＰＵ９にプログラム
実行指令を送信して（ステップｃ１５）、定位置検出セ
ンサ１０８からの立ち上がり信号を待つ初期の待機状態
に復帰する（ステップｃ１）。

【００９６】この結果、例えば、図１１の設計上の３次
元形状データ２１に対応したウインドガラス１０１の動
作プログラムの先頭部分は、Ｇ０１Ｘｘｑ_０，Ｙｙｑ_０，Ｚｚｑ_０（現在位置からＱ０への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｑ_１，Ｙｙｑ_１，Ｚｚｑ_１（Ｑ０からＱ１への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｑ_２，Ｙｙｑ_２，Ｚｚｑ_２（Ｑ１からＱ２への直線補間）・・・の状態から、図１４のような作業対象の３次元形状デー
タ２４に対応するウインドガラス１０１の動作プログラ
ム、つまり、Ｇ０１Ｘｘｐ_０，Ｙｙｐ_０，Ｚｚｐ_０（現在位置からＰ０への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｐ_１，Ｙｙｐ_１，Ｚｚｐ_１（Ｐ０からＰ１への直線補間）Ｇ０１Ｘｘｐ_２，Ｙｙｐ_２，Ｚｚｐ_２（Ｐ１からＰ２への直線補間）・・・に書き替えられることになる。

【００９７】但し、図１１の設計上の３次元形状データ
２１に対応したウインドガラス１０１の動作プログラム
はそのままの状態で不揮発性メモリ８のユーザプログラ
ム記憶領域に保存されており、書き替えが行われるの
は、不揮発性メモリ８の実行対象プログラム記憶領域に
複製された動作ブログラムのみである。

【００９８】ロボット制御装置５のＣＰＵ９は、ステッ
プｄ５の判定処理でプログラム実行指令を検出し、不揮
発性メモリ８の実行対象プログラム記憶領域から１ブロ
ック分のステートメントを読み込み（ステップｄ６）、
このステートメントがプログラムエンドを示すものであ
るか否かを判定する（ステップｄ７）。

【００９９】ステップｄ７の判定結果が偽となった場合
には、ＣＰＵ９は、更に、このステートメントが補間形
式を指定するＧコマンドであるのか（ステップｄ８）、
周辺装置の動作に関連したＴコマンドであるのか（ステ
ップｄ１１）、送り速度の指定に関連したＦコマンドで
あるのか（ステップｄ１６）を判定する。

【０１００】そして、ステップｄ８の判定結果が真とな
った場合、つまり、読み込んだステートメントがＧコマ
ンドであった場合には、ＣＰＵ９は、このＧコマンドで
指定されている移動軌跡座標を駆動制御上の次の目標位
置として軸制御回路１１に出力し、軸制御回路１１のパ
ルス分配処理による直線補間または円弧補間の駆動制御
を開始させ（ステップｄ９）、同時に、産業用ロボット
１０５の各軸のパルスコーダからのフィードバック信号
に基いて産業用ロボット１０５の先端の現在位置を求
め、この位置が移動軌跡座標のインポジション幅に入っ
ているか否かを判定するための張込処理を開始する（ス
テップｄ１０）。

【０１０１】また、ステップｄ８の判定結果が偽、か
つ、ステップｄ１１の判定結果が真となった場合、つま
り、読み込んだステートメントがＴコマンドであった場
合には、ＣＰＵ９は、このＴコマンドがシーラー供給装
置１０４の作動開始指令であるのか作動停止指令である
のかを判定し、作動開始指令であればシーラー供給装置
１０４に作動開始信号を出力してシーラーの送出を開始
させる一方、作動停止指令であった場合には、シーラー
供給装置１０４に作動停止信号を出力してシーラーの送
出を停止させる（ステップｄ１２〜ステップｄ１５）。

【０１０２】更に、ステップｄ８およびステップｄ１１
の判定結果が偽、かつ、ステップｄ１６の判定結果が真
となった場合、つまり、読み込んだステートメントがＦ
コマンドであった場合には、ＣＰＵ９は、このＦコマン
ドで指定された送り速度に従って各軸に対する単位時間
当たりの分配パルス量を調整し、あるいは、電流ループ
におけるトルクリミット値（電流制限値）を調整して、
産業ロボット１０５の先端の移動経路を変えることなく
移動速度を指定された送り速度に合わせる（ステップｄ
１７）。

【０１０３】このようにして、１ブロック分のステート
メントを実行したＣＰＵ９は再びステップｄ６の処理に
移行して不揮発性メモリ８の実行対象プログラム記憶領
域から次の１ブロック分のステートメントを読み込み、
最終的に、ステップｄ７の判定結果が真となって動作プ
ログラムのプログラムエンドが検出されるまでの間、前
記と同様にしてステップｄ６〜ステップｄ１７の処理を
繰り返し実行する。そして、ステップｄ７の判定結果が
真となり、１枚のウインドガラス１０１に対するシーラ
ーの塗布に必要とされる全ての処理が完了すると、数値
制御装置６のＣＰＵ１６から次のプログラム複製指令が
入力されるのを待つ初期の待機状態に復帰する（ステッ
プｄ１）。

【０１０４】その後、ベルトコンベア１０７に送りが掛
けられ、次の作業対象であるウインドガラス１０１をセ
ッティングしたパレット１０２が定位置に達すると、前
記と同様にして数値制御装置６側の処理とロボット制御
装置５側の処理が繰り返し実行され、次の作業対象であ
るウインドガラス１０１の形状とその時点での位置およ
び姿勢に最適化された移動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎに沿った
シーラーの塗布作業が前記と同様の処理手順で繰り返し
実行されることになる。

【０１０５】この実施形態では、数値制御装置６のＣＰ
Ｕ１６がアフィン変換行列〔Ｍ〕を求め、不揮発性メモ
リ８のユーザプログラム記憶領域内の動作プログラム中
で設計上の３次元形状データ２１に対応して設定されて
いる移動軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎをアフィン変換行列〔Ｍ〕
に乗じて作業対象の３次元形状データ２４に対応する移
動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎを求め、動作プログラム中の移動
軌跡座標Ｑ１〜Ｑｎを移動軌跡座標Ｐ１〜Ｐｎに置き換
えて実行対象プログラム記憶領域に最適化された動作プ
ログラムを生成し、この動作プログラムに従って産業用
ロボット１０５を駆動制御するようにしている。この
際、移動経路を決めるための補間形式（Ｇコマンド）や
移動速度（Ｆコマンド）およびシーラー供給装置１０４
のオン・オフ制御（Ｔコマンド）等に関しては、設計上
の３次元形状データ２１に基いて作成されたユーザプロ
グラム記憶領域内の動作プログラムをそのまま利用する
ことができるので、ロボット制御装置５に標準装備され
ている円弧補間等の様々な機能を活用して円滑にシーラ
ーの塗布作業を行うことができるメリットがある。

【０１０６】

【発明の効果】本発明のシーラー塗布装置は、セッティ
ングが完了した作業対象ワークをステレオカメラで撮影
して作業対象ワークの３次元形状データを求め、このワ
ークの設計上の３次元形状データをセッティング完了時
の作業対象ワークの３次元形状データに写像するための
アフィン変換行列を算出し、設計上の３次元形状データ
に対応して設定されたシーラー供給装置の移動軌跡座標
にアフィン変換行列を乗じることによってセッティング
完了時の作業対象ワークに対して最適な移動軌跡座標を
求め、この移動軌跡座標に沿って産業用ロボットの先端
を移動させてシーラーを塗布するようにしたので、どの
ような位置や姿勢で作業対象ワークが作業用治具に保持
されているかとは全く無関係に、作業用治具に保持され
た作業対象ワークの形状に倣ってシーラーの塗布作業を
的確に行うことができる。このため、作業用治具は、単
に、作業対象ワークを移動不能に固定するだけのもので
よく、作業対象ワークの位置および姿勢を産業用ロボッ
トに対して一定に保持するための機構や複雑な段取り作
業は一切不要となり、また、シーラーの塗布作業の前工
程で行われるワークのセッティング作業も大まかで済む
ので、オートメーション作業の連携も容易化される。ま
た、作業対象の位置や姿勢が変化するたびにティーチン
グ操作を行って適切な移動軌跡座標を指定するといった
操作上の煩わしさからも開放される。

【０１０７】更に、作業対象となる可能性のある複数の
ワークの設計上の３次元形状データと、該複数のワーク
の設計上の３次元形状データの各々に対応して設定され
たシーラー供給装置の移動軌跡座標とを記憶手段に記憶
させておき、その時点で作業対象となっているワークを
特定して写像に必要とされるアフィン変換行列を算出す
るようにしたので、同一の生産ライン上に形状の異なる
複数種のワークを混在させたような場合でも、段取りの
変更や動作プログラムの再選択操作を行うことなくシー
ラーの塗布作業を継続することができるようになった。

【０１０８】このように、セッティング完了時の作業対
象ワークに対して最適な移動軌跡座標が予め求められる
ため、ＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔの直線補間を主体
とした廉価な産業用ロボットを利用した場合であって
も、産業用ロボットの先端やシーラー供給装置を不用意
に作業対象ワークに干渉させることなく、シーラーの塗
布作業を的確に実施することができる。

【０１０９】また、補間形式の宣言，移動速度および移
動軌跡座標の指定，周辺装置の制御に用いる動作指令等
を取り扱えるような高機能の産業用ロボットを利用した
場合では、産業用ロボットの移動経路を特定する動作プ
ログラム中のパラメータである移動軌跡座標の値を書き
替えるだけの簡単な処理で、コンピュータシステムに予
め実装されている直線および円弧等の補間機能や移動速
度の設定、更には、周辺装置であるシーラー供給装置の
オン・オフ制御等も自由に行うことができるようにな
り、特に、ＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔの単純な直線
補間のみでは困難な複雑な形状のワークに対しても、シ
ーラーの塗布作業を的確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施形態のシーラー塗布装
置の主用な構成要素について示した機能ブロック図であ
る。

【図２】コンピュータシステムの一部を構成するロボッ
ト制御装置の構成の概略ついて示した機能ブロック図で
ある。

【図３】コンピュータシステムの一部を構成する数値制
御装置の構成の概略ついて示した機能ブロック図であ
る。

【図４】数値制御装置のＣＰＵによって実行される移動
軌跡座標再演算処理の概略を示したフローチャートであ
る。

【図５】ロボット制御装置のＣＰＵによって実行される
ロボット制御の概略を示したフローチャートである。

【図６】数値制御装置のＣＰＵによって実行される移動
軌跡座標再演算処理の概略を示したフローチャートであ
る（他の実施形態）。

【図７】ロボット制御装置のＣＰＵによって実行される
ロボット制御の概略を示したフローチャートである（他
の実施形態）。

【図８】ステレオカメラを構成する各カメラユニットで
撮影された視点の異なる３つの画像の一例を示した概念
図である。

【図９】フレームメモリ内のデータ配列の一例を示した
概念図である。

【図１０】作業用治具で保持されているウインドガラス
を示す３次元形状データの一例を示した概念図である。

【図１１】補間形式と移動軌跡座標を指定した動作プロ
グラムによる動作経路の一例を示した概念図である。

【図１２】設計上の３次元形状データを作業対象の３次
元形状データに写像するためのアフィン変換行列の作用
について示した概念図である。

【図１３】設計上の３次元形状データを作業対象の３次
元形状データに写像するためのアフィン変換行列につい
て示した図である。

【図１４】ワークの位置および姿勢に応じて動作経路を
書き替えられた動作プログラムによる動作経路の一例を
示した概念図である。

【図１５】作業対象ワークの設計上の３次元形状データ
と、この３次元形状データに対応して設定されたシーラ
ー供給装置の複数の移動軌跡座標との対応関係の一例に
ついて示した概念図である。

【図１６】従来型のシーラー塗布装置を利用したシーラ
ーの塗布作業について示した概念図である。

【符号の説明】

１シーラー塗布装置２コンピュータシステム３作業用治具４ステレオカメラ４ａ，４ｂ，４ｃカメラユニット５ロボット制御装置（コンピュータシステムの一部）６数値制御装置（コンピュータシステムの一部）７ＲＯＭ８不揮発性メモリ９ＣＰＵ（シーラー移動軌跡補正手段）１０ＲＡＭ１１軸制御回路１２表示装置付手動データ入力装置１３入出力インターフェイス１４ＲＯＭ１５不揮発性メモリ（記憶手段）１６ＣＰＵ（３次元形状データ演算手段，行列演算手
段，移動軌跡座標再演算手段，シーラー移動軌跡補正手
段）１７ＲＡＭ１８表示装置付手動データ入力装置１９入出力インターフェイス２０フレームメモリ２１設計上の３次元形状データ２２ステイ２３ワーク保持部２４作業用治具で保持されているウインドガラスの３
次元形状データ１００作業用治具１０１ウインドガラス（ワーク）１０２パレット１０３ステイ１０４シーラー供給装置１０５産業用ロボット１０６ロボット制御装置（コンピュータシステム）１０７ベルトコンベア１０８定位置検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田健吾神奈川県横浜市都筑区桜並木２番１号スズキ株式会社横浜研究所内Ｆターム(参考） 3C007 AS13 KS07 KT03 KT06 LS05 LS09 LS14 LS15 MT01 NS21 4F041 AA02 AA07 AB01 BA23 4F042 AA02 AA09 BA08 BA10 CB24 5H269 AB33 BB07 CC09 EE03 NN18 SA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３以上の自由度を備えた産業用ロボット
と、前記産業用ロボットに装着されるシーラー供給装置
と、前記産業用ロボットおよびシーラー供給装置を駆動
制御するコンピュータシステムと、作業対象ワークを保
持するための作業用治具とを備えたシーラー塗布装置に
おいて、前記作業用治具に保持された作業対象ワークを撮影する
ステレオカメラを配備すると共に、前記コンピュータシステムには、前記作業対象ワークの
設計上の３次元形状データと、該設計上の３次元形状デ
ータに対応して設定されたシーラー供給装置の複数の移
動軌跡座標とを記憶する記憶手段と、前記ステレオカメラによって撮影された作業対象ワーク
の画像データに基いて該作業対象ワークの３次元形状デ
ータを求める３次元形状データ演算手段と、前記記憶手段に予め記憶されている３次元形状データと
前記３次元形状データ演算手段によって求められた３次
元形状データとに基いて、前記記憶手段に記憶されてい
る３次元形状データを前記３次元形状データ演算手段に
よって求められた３次元形状データに写像するためのア
フィン変換行列を算出する行列演算手段と、前記行列演算手段によって算出されたアフィン変換行列
に前記移動軌跡座標の各々を乗じて前記作業用治具に保
持された作業対象ワークの現在の位置および姿勢に応じ
たシーラー供給装置の複数の移動軌跡座標を算出する移
動軌跡座標再演算手段と、前記産業用ロボットの駆動制御に際し、前記記憶手段に
予め記憶されている各移動軌跡座標に代えて前記移動軌
跡座標再演算手段によって算出された移動軌跡座標の各
々を駆動制御上の最終的な移動目標位置として出力する
シーラー移動軌跡補正手段とを配備したことを特徴とす
るシーラー塗布装置。
【請求項２】前記記憶手段は、作業対象となる可能性
のある複数のワークの設計上の３次元形状データと該複
数のワークの設計上の３次元形状データの各々に対応し
て設定されたシーラー供給装置の複数の移動軌跡座標と
を記憶し、前記行列演算手段には、前記記憶手段に予め記憶されて
いる複数の３次元形状データと前記３次元形状データ演
算手段によって求められた３次元形状データとを比較
し、前記３次元形状データ演算手段によって求められた
３次元形状データに最も近似する設計上の３次元形状デ
ータを前記予め記憶されている３次元形状データとして
選択する作業対象ワーク特定機能が併設されていること
を特徴とする請求項１記載のシーラー塗布装置。
【請求項３】前記コンピュータシステムは、前記最終
的な移動目標位置に基いて産業用ロボットを直線補間で
駆動制御するように構成されていることを特徴とする請
求項１または請求項２記載のシーラー塗布装置。
【請求項４】前記コンピュータシステムは、補間形式
の宣言と移動速度および移動軌跡座標の指定とシーラー
供給装置のオン・オフ制御に用いる動作指令とを含む動
作プログラムによって前記産業用ロボットを駆動制御す
るように構成され、前記記憶手段は、前記動作プログラムを介して前記シー
ラー供給装置の複数の移動軌跡座標を記憶し、前記シーラー移動軌跡補正手段は、前記動作プログラム
中で予め設定されている移動軌跡座標に代えて前記移動
軌跡座標再演算手段によって算出された移動軌跡座標の
各々を前記動作プログラムに再設定することで、前記移
動軌跡座標再演算手段によって算出された移動軌跡座標
の各々を駆動制御上の最終的な移動目標位置として出力
するように構成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載のシーラー塗布装置。