JP2020085596A - 位置測定システム及び位置測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の位置測定器によって共通の座標系を共有する必要がある場合に、位置測定器間の座標系の誤差を低減することを目的とする。【解決手段】位置測定システム１００は、複数のレーザートラッカー５０によって複数の測定点３０の位置測定を分担するものである。レーザートラッカー５０−１は、測定点３０の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲット１４を測定し、３つの座標定義用ターゲット１４の測定結果からワーク座標系を定義し、定義したワーク座標系を用いて自身に割り当てられた測定点３０の測定を行う。また、他のレーザートラッカー５０−２、５０−３は、予め得ておいたレーザートラッカー５０−１と自身との位置関係に基づく補正ベクトルと、レーザートラッカー５０−１によって定義されたワーク座標系とを用いて、自身に割り当てられた測定点３０の測定を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、位置測定システム及び位置測定方法に関するものである。

航空機の胴体や翼などの航空機部品の構造体を製造する際、構造体を構成するストリンガー等の長尺部材に対して、例えばクリップなどの他の部品が取り付けられる場合がある。

例えば、特許文献１には、ストリンガーに対してクリップを組み付ける組立装置が開示されている。特許文献１には、コンベヤー上にストリンガーを把持するための複数の支持ロボットを一列に配置し、ストリンガーを把持した状態の複数の支持ロボットをコンベヤーによってクリップを取り付ける取付けロボットの場所まで移動させることにより、ストリンガーにクリップを取り付ける作業を行わせる組立装置が開示されている。
また、特許文献１には、１台のレーザートラッカーによって各ロボットに設けられたリフレクタの位置を検出し、検出した位置に基づいて各ロボットの動作を制御することが開示されている。

ところで、特許文献１に開示されているように、複数の測定点の位置座標を測定する必要がある場合、効率性の面から複数のレーザートラッカーを設置し、複数の支持ロボットの位置座標の測定を複数のレーザートラッカーで分担することが行われている。
この場合、複数のレーザートラッカーが共通の座標系を共有する必要がある。従来、各レーザートラッカーによる共通の座標系の取得は、例えば、コンベヤー上に支持ロボット等と同様に設置された突き当て板に設けられた座標系定義用の３つのリフレクタを各レーザートラッカーによって検出し、検出した３点の座標位置から各々のレーザートラッカーが座標系を定義していた。

特開２０１７−４２８８１号公報

しかしながら、上述のような座標系の定義方法では、各レーザートラッカーによる位置測定精度が低下するおそれがある。
すなわち、座標系を定義するための３つのリフレクタは、相互位置が熱的要因などで大きく変化しないようにする必要があることから、相互距離をそれほど大きくできないという制約がある。また、レーザートラッカーにおいても、３つのリフレクタの位置から定義される座標系には少なからず誤差が含まれることとなる。
他方、座標系を定義するための上記リフレクタの相互距離に対して、各レーザートラッカーの相互間距離や支持ロボットの相互間距離は比較的長い。そのため、各レーザートラッカーが定義した座標系間に誤差（特に、角度誤差）が含まれていた場合には、その座標系に基づいて測定された各支持ロボットの測定位置には、座標系に含まれる誤差が増大されて現れることとなり、測定精度を向上させることが難しいという問題があった。

そして上記のような問題は、特許文献１に開示されたストリンガーを取り扱うシステムに特化した問題ではなく、複数の位置測定器において共通の座標系を共有する必要のあるシステムに共通して現れる問題である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の位置測定器によって共通の座標系を共有する必要がある場合に、位置測定器間の座標系の誤差を低減することのできる位置測定システム及び位置測定方法を提供することを目的とする。

本発明の第一態様は、複数の測定点のうちの一部の測定を行う一の位置測定器と、残りの前記測定点の測定を行う他の位置測定器とを備え、一の前記位置測定器は、測定点の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲットを測定し、３つの前記座標定義用ターゲットの測定結果から前記座標系を定義し、定義した前記座標系を用いて自身に割り当てられた前記測定点の測定を行い、他の前記位置測定器は、予め得ておいた一の前記位置測定器と自身との位置関係に基づく補正ベクトルと、一の前記位置測定器によって定義された前記座標系とを用いて、自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う位置測定システムを提供する。

上記位置測定システムによれば、複数の測定点の位置測定が一の位置測定器と他の位置測定器に分担されて行われる。この場合において、他の位置測定器は複数台設けられていても良い。
一の位置測定器は、測定点の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲットを測定し、その測定結果から測定点の座標系を定義する。そして、定義した座標系を他の位置測定器と共有する。他の位置測定器は、一の位置測定器によって定義された測定点の座標系と、予め得ておいた一の位置測定器との位置関係に基づく補正ベクトルとを用いて自身における測定点の座標系を作成する。そして、作成した座標系を用いて他の位置測定器も測定点の測定を行う。
このように、一の位置測定器によって定義された座標系の情報を他の位置測定器とも共有し、この座標系に基づいて一の位置測定器及び他の位置測定器が測定点の測定を行うので、各位置測定器が各々の座標系を定義する場合に比べて、各位置測定器が用いる座標系の誤差を低減することができ、測定点の位置測定精度を向上させることができる。

上記位置測定システムにおいて、互いに距離をあけて設置された３つの固定ターゲットを一の前記位置測定器及び他の前記位置測定器によって測定し、３つの前記固定ターゲットのそれぞれの測定結果に基づいて、他の前記位置測定器が用いる前記補正ベクトルを算出し、３つの前記固定ターゲットにおけるターゲット相互間距離は、前記測定点の座標系を定義するために用いられる前記座標定義用ターゲットのターゲット相互間距離よりも長く設定されていることが好ましい。

このように、一の位置測定器及び他の位置測定器がそれぞれ３つの固定ターゲットの位置測定を行うことで、共通の固定ターゲットに基づく座標系における各位置測定器の位置情報を得ることができる。そして、この各自が得た位置情報に基づいて、一の位置測定器に対する他の位置測定器への差分ベクトルを補正ベクトルとして得る。このとき、３つの固定ターゲットにおけるターゲット相互間距離は、測定点の座標系を定義するために用いられる座標定義用ターゲットのターゲット相互間距離も長く設定されているので、各位置測定器が３つの固定ターゲットの測定結果によって定義する位置測定器の座標系の測定期間における誤差（特に、回転角度）を低減することが可能となる。

上記位置測定システムにおいて、３つの前記固定ターゲットのうち、いずれの前記位置測定器からも最も近い位置にある前記固定ターゲットを用いて座標原点を設定し、他の２つの前記固定ターゲットを用いて直交する２方向の回転を定義することで位置測定器の座標系を定義し、該位置測定器の座標系を用いて前記補正ベクトルを演算することとしてもよい。

このように、各位置測定器から最も近い位置にある固定ターゲットを用いて位置測定器の座標系の原点を定義するので、各位置測定器が定義する座標系における原点誤差を低減することができる。これにより、補正ベクトルの精度を向上させることが可能となる。

上記位置測定システムにおいて、一の前記位置測定器の設置位置に対して前記測定点の座標系が移動することとしてもよい。

上記位置測定システムによれば、一の位置測定器によって定義された測定点の座標系情報を他の位置測定器が共有するので、一の位置測定器の設置位置と測定点とが相対的に移動するような場合であっても、一の位置測定器によって座標定義用ターゲットを測定するだけで、各位置測定器が用いる測定点の座標系を得ることができる。

本発明の第二態様は、上記記載の位置測定システムによって測定された前記測定点の測定結果を用いてロボットを制御するロボット制御装置である。

本発明の第三態様は、複数の測定点の測定を複数の位置測定器で分担する位置測定方法であって、一の前記位置測定器によって、前記測定点の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲットを測定する工程と、３つの前記座標定義用ターゲットの測定結果から前記座標系を定義する工程と、定義した前記座標系を用いて、一の前記位置測定器が自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う工程と、他の前記位置測定器が、予め得ておいた一の前記位置測定器と自身との位置関係に基づく補正ベクトルと、一の前記位置測定器によって定義された前記座標系とを用いて、自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う工程とを有する位置測定方法である。

本発明によれば、複数の位置測定器によって共通の座標系を共有する必要がある場合に、位置測定器間の座標系の誤差を低減することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る組立装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る支持ロボットを模式的に示した概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る組立装置を制御する制御装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る位置測定システムの構成を示した概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る位置測定方法の手順を示したフローチャートである。

以下に、本発明の一実施形態に係る位置測定システム及び位置測定方法について図面を参照して説明する。
以下の説明では、航空機の胴体や主翼などの航空機部品の構造体を組み立てる際に用いられるロボットの制御に本発明に係る位置測定システム及び位置測定方法を適用する場合を例示して説明するが、本発明はこの例に限定されず、複数の位置測定器によって共通の座標系を共有して複数の測定点の位置座標を測定する場合に、広く適用することが可能である。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る組立装置１の構成について説明する。組立装置１は、搬送装置２と、テーブル３と、複数台の支持ロボット４と、突き当て板５と、取付けロボット６と、把持ロボット１１などを備える。

組立装置１は、長尺部材であるストリンガー１０を供給位置２０から取り出し、取付位置２１まで搬送する。そして、取付位置２１にてストリンガー１０に対しクリップ２２を取り付ける。供給位置２０には、クリップ２２を取り付ける前のストリンガー１０が仮置きされており、取付位置２１の近傍には、取付けロボット６及び把持ロボット１１が床上に固定して載置されている。

ストリンガー１０は、例えば、航空機の構造用部材であり、約５ｍから１５ｍの長さを有し、例えば、複曲線状であって立体的な形状を有する。クリップ２２は、複数のストリンガー１０に接続される長尺状のフレームを結合するための部品である。クリップ２２がストリンガー１０の長手方向に対し正確な位置で取り付けられることで、複数のストリンガー１０に対して一本のフレームを組み付ける際、フレームを撓ませることなく複数のストリンガー１０にわたって接続することができる。

搬送装置２は、通常用いられるものを適用することができ、後述するテーブル３が載置される。搬送装置２は、テーブル３を一端側から他端側へ、また、他端側から一端側へ移動させる。搬送装置２の一端側は、ストリンガー１０の供給位置２０の近傍であり、搬送装置２は、テーブル３を供給位置２０の近傍から取付けロボット６の近傍へ移動させる。

取付けロボット６が、ストリンガー１０の長手方向に沿って間隔をあけて設定された複数の作業点に対してクリップ２２を取り付ける場合、ストリンガー１０のある作業点におけるクリップ２２の取り付けが完了した後、搬送装置２は所定量移動する。これにより、支持ロボット４がストリンガー１０の部品形状を所定の保持形状に維持した状態で把持したまま、ストリンガー１０が所定量搬送されることになり、取付けロボット６の位置に次の作業点を移動させることができる。そして、この作業点におけるクリップ２２の取付けが完了すると、搬送装置２が所定量移動し、次の作業点が取付けロボット６の位置に移動させられる。そして、このような動作を繰り返すことで、ストリンガー１０の長手方向全てにわたって、クリップ２２の取り付けが行われる。

テーブル３には、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一列に設置される。これにより、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一体的に搬送装置２上を移動する。支持ロボット４は、複数台がテーブル３上に一列に載置され、突き当て板５は、テーブル３の両端、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。テーブル３上に載置される支持ロボット４の台数や、支持ロボット４間の距離は、組み立ての対象となるストリンガー１０に応じて、予め設定される。ストリンガー１０を把持するため稼働する支持ロボット４の台数は、実際に把持するストリンガー１０の長さに応じて決定される。図１では、５台の支持ロボット４のうち４台でストリンガー１０を把持している様子を示している。

突き当て板５は、例えば、平板部１６を有し、平板部１６の面上にストリンガー１０の一端が突き当てられる。
また、突き当て板５は、ストリンガー１０の一端を拘束する構成を有する。これにより、突き当て板５に突き当てられたストリンガー１０の一端を、他のクリップ２２を取り付ける際の位置決めの基準位置とすることができる。
突き当て板５は、テーブル３の両端に一つずつ、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。ストリンガー１０を突き当て板５に接触させる際、二つの突き当て板５のうち一つの突き当て板５のみが用いられる。突き当て板５は、ストリンガー１０の基準位置（方向）に応じて選択される。

なお、突き当て板５は、基準位置を定義するための位置決め部材の一例であり、構成はこの例に限定されない。すなわち、位置決め部材は、基準位置を定義するための機能を有していればよく、例えば、位置決めを行う箇所にピン状の突起が設けた平板上の部材であってもよい。この場合、ストリンガーもしくはストリンガーに固定されている部品に対して予め設けられた穴にピン状の突起を挿入することにより、ストリンガーの一端の位置決めが行われる。

また、突き当て板５の平板部１６には、図４に示すように、組立装置１の座標系を定義するための座標系定義用ターゲットを構成する少なくとも３つのリフレクタ１４−１、１４−２、１４−３が設けられている。
レーザートラッカー５０は、座標系定義用ターゲット１４を構成する３つのリフレクタ１４−１、１４−２、１４−３に対してレーザー光を照射し、その反射光を受光することによって、各リフレクタ１４−１、１４−２、１４−３の位置を測定する。そして、３つのリフレクタ１４−１、１４−２、１４−３の位置情報から組立装置１の基準座標系であるワーク座標系を特定する。そして、このワーク座標系を基準に後述する支持ロボット４、取付けロボット６、及び把持ロボット１１が備えるハンド部８、１７、３７の位置及び姿勢を検出する。なお、ワーク座標系の特定方法等についての詳細は後述する。

支持ロボット４は、図１及び図２に示すように、ストリンガー１０を把持する構成を有するハンド部８と、ハンド部８が先端に設けられた腕部９と、腕部９を支持する胴部１２などを有する。腕部９及び胴部１２は、ハンド部８がストリンガー１０を適切に支持できるように、ハンド部８を移動させる構成を有する。腕部９及び胴部１２については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。
ハンド部８には、ハンド部８の位置及び姿勢を測定するための測定点３０が設けられている。測定点３０は、例えば、３つのリフレクタ３０ａ、３０ｂ、３０ｃから構成されている。これらリフレクタの位置がレーザートラッカー５０によって検出される。このように、３点のリフレクタの位置を検出することにより、ハンド部８の位置だけでなく、姿勢についても検出することが可能となる。レーザートラッカー５０によって測定された３つのリフレクタの位置情報は、後述する支持ロボット制御部３２（図３）に出力され、支持ロボット４の制御に用いられる。

取付けロボット６は、図１に示すように、ストリンガー１０の長手方向に間隔を置いて設定された複数の作業点に対してクリップ２２の取り付けを行うためのハンド部１７と、ハンド部１７が先端に設けられた腕部１８と、腕部１８を支持する胴部１９などを有する。取付けロボット６は、図１に示すように１台設けられていてもよいし、複数台設けられていてもよい。
取付けロボット６は、ストリンガー１０及びクリップ２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする機能を併せ持っていてもよい。
また、取付けロボット６のハンド部１７にも、上述した支持ロボット４のハンド部８と同様に、位置及び姿勢を測定するための３つのリフレクタ等からなる測定点（図示略）が設けられている。これら測定点がレーザートラッカー５０によって検出されことにより、ハンド部１７の位置だけでなく、姿勢についても検出することが可能となる。レーザートラッカー５０によって測定された取付けロボット６の位置姿勢は、後述する取付けロボット制御部３３（図３）に出力され、取付けロボット６の制御に用いられる。

把持ロボット１１は、ストリンガー１０及びクリップ２２を把持する構成を有するハンド部３７と、ハンド部３７が先端に設けられた腕部３８と、腕部３８を支持する胴部３９などを有する。ハンド部３７は、ストリンガー１０をＸ方向へ移動させることが可能な構成を有しており、かつ、ストリンガー１０のＹ座標とＺ座標を位置決めすることが可能な構成を有する。

把持ロボット１１が、ストリンガー１０を適切に支持した後、取付けロボット６、把持ロボット１１、又は、別のロボットがストリンガー１０とクリップ２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする。
また、把持ロボット１１のハンド部３７にも、上述した支持ロボット４のハンド部８と同様に、位置及び姿勢を測定するための３つのリフレクタ等からなる測定点（図示略）が設けられている。これら測定点がレーザートラッカー５０によって検出されことにより、ハンド部３７の位置だけでなく、姿勢についても検出することが可能となる。レーザートラッカー５０によって測定された把持ロボット１１の位置姿勢は、後述する把持ロボット制御部３４（図３）に出力され、把持ロボット１１の制御に用いられる。

なお、上記座標系を定義する方法や支持ロボット４等の各種ロボットの位置姿勢を検出する方法は、上記３つのリフレクタを用いた方法に限定されることなく、例えば、６ＤｏＦトラッキングデバイス等を使用してもよい。６ＤｏＦトラッキングデバイスは、例えば、レーザートラッカーとカメラとを有しており、座標系定義用ターゲットの中央部に設けられたリフレクタにレーザー光を照射し、その反射光を受光することによってリフレクタの位置を測定するとともに、同ターゲットの表面に取り付けられた１または複数のＬＥＤをカメラで撮像して画像処理することにより、３次元の直交座標系を定義したり、各種ロボットの位置姿勢を検出することとしてもよい。

組立装置１を制御する制御装置３５は、図３に示すように、例えば、搬送装置制御部３１と、支持ロボット制御部３２と、取付けロボット制御部３３と、把持ロボット制御部３４などを備える。
制御装置３５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等を備えている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

搬送装置制御部３１は、ストリンガー１０の所定の領域が取付位置２１に移動するように搬送装置２の位置を調節する。搬送装置制御部３１は、ストリンガー１０の長手方向に間隔を置いて設けられた複数の作業点が取付けロボット６の取付位置に順次来るように搬送装置２の移動を制御する。なお、搬送装置制御部３１は、例えば、後述する支持ロボット制御部３２に含まれていてもよい。すなわち、後述する支持ロボット制御部３２が、搬送装置２の移動制御を行うこととしてもよい。

支持ロボット制御部３２は、後述するレーザートラッカー５０によって取得された支持ロボット４のハンド部８の測定点３０の位置情報に基づいて、ハンド部８を移動させる。支持ロボット制御部３２は、ストリンガー１０の端部を突き当て板５に当接させる。また、支持ロボット制御部３２は、ストリンガー１０の原形状に基づいて、複数の支持ロボット４のハンド部８を移動させる。

取付けロボット制御部３３は、支持ロボット制御部３２等と同様に、図示しないレーザートラッカーなどによって取得された位置情報に基づいてハンド部１７を移動させる。また、取付けロボット制御部３３は、ストリンガー１０に対し他のクリップ２２を取り付けるようにハンド部１７を動作させる。また、取付けロボット制御部３３は、ハンド部１７に対し、ストリンガー１０とクリップ２２にクランプや穴明けや打鋲させる。但し、本機能は、後述する把持ロボット制御部３４、又は、別のロボットの制御部が実施してもよい。

把持ロボット制御部３４についても、図示しないレーザートラッカーなどによって取得された位置情報に基づいてハンド部３７の移動などの各種制御を行う。
なお、レーザートラッカー５０は、搬送装置制御部３１、支持ロボット制御部３２、取付けロボット制御部３３、及び把持ロボット制御部３４からの指令を受けて、支持ロボット４等の各種ロボットの位置姿勢等を検出し、検出した位置姿勢をこれら各制御部３１〜３４に送信することとしてもよい。すなわち、レーザートラッカー５０についても各制御部３１〜３４の制御対象とされていてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る位置測定システム１００について図４を参照して説明する。本実施形態に係る位置測定システム１００は、複数のレーザートラッカー（位置測定器）５０を備えている。本実施形態においては、３台のレーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３を備える場合を例示しているが、レーザートラッカーは２台以上設けられていればよい。なお、以下の説明において、各レーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３をそれぞれ区別する必要がある場合には、レーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３と称し、区別する必要がない場合には、単にレーザートラッカー５０と称する。また、他の構成についても同様の取り扱いとする。
レーザートラッカー５０は、リフレクタに対してレーザー光を照射し、リフレクタからの反射光を受光することにより、リフレクタの座標位置を検出するものである。

本実施形態に係る位置測定システム１００は、例えば、各支持ロボット４のハンド部８にそれぞれ設けられた複数の測定点３０の測定を複数のレーザートラッカー５０で分担するものである。
ここで、複数のレーザートラッカー５０によって複数の測定点３０の位置測定を分担する場合、レーザートラッカー５０間で共通の座標系を共有する必要がある。したがって、まずは、共通の座標系を各レーザートラッカー５０で定義し、これらを共有する工程が必要である。

以下、共有の座標系の定義方法について図４を参照して詳しく説明する。
まず、各レーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３は、それぞれ３つの固定ターゲット４０−１、４０−２、４０−３の位置を測定する。ここで、３つの固定ターゲット４０は、互いに距離をあけて設置されている。ここで、各固定ターゲット４０の相互距離は、後述する座標定義用ターゲット１４の相互距離よりも長くなるように設置され、かつ、いずれのレーザートラッカー５０からも測定可能な位置に設けられている。

各固定ターゲット４０の相互距離は、例えば、レーザートラッカー５０によって測定される測定点の移動距離よりも長く設定されていることが好ましい。本実施形態では、ストリンガー１０の移動からクリップ２２を取り付けるまでの一連の作業を完了させるまでの搬送装置の移動距離よりも長く設定されていることが好ましい。
このように、固定ターゲット４０の相互距離をできるだけ長くとることにより、レーザートラッカー５０による位置測定の誤差を低減することができる。

また、３つの固定ターゲット４０のうちの一つは、いずれのレーザートラッカー５０からも近い位置に設置されるとよい。

例えば、各レーザートラッカー５０によってそれぞれ３点の固定ターゲット４０の位置を検出することにより、各レーザートラッカー５０が設置されている空間の座標系（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）を定義する。以下、この座標系を「測定器座標系Ａ」という。
そして、測定器座標系Ａ（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）における各レーザートラッカー５０の座標位置を得る。ここで、測定器座標系Ａを定義する際、いずれのレーザートラッカー５０からも最も近い位置に設置された固定ターゲット４０の位置を測定器座標系Ａの原点として定めるとよい。これにより、各レーザートラッカー５０における原点の座標位置における誤差を低減することが可能となる。換言すると、３つの固定ターゲット４０を設置する際に、そのうちの一つについてはいずれのレーザートラッカー５０からも近い位置に設置するとよい。図４に示した３つの固定ターゲット４０の中では、原点を定めるための固定ターゲットとして固定ターゲット４０−１を用いることが好ましい。

このようにして測定器座標系Ａが定まると、その測定器座標系Ａにおける各レーザートラッカー５０の位置座標を特定することができる。例えば、測定器座標系Ａ（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）におけるレーザートラッカー５０−１の位置座標をＡ_１（ｘ_ａ１，ｙ_ａ１，ｚ_ａ１）、レーザートラッカー５０−２の位置座標をＡ_２（ｘ_ａ２，ｙ_ａ２，ｚ_ａ２）、レーザートラッカー５０−３の位置座標をＡ_３（ｘ_ａ３，ｙ_ａ３，ｚ_ａ３）と定義する。

続いて、各レーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３の位置座標から相互位置関係を算出する。例えば、複数のレーザートラッカー５０のうち、一つのレーザートラッカーを基準として定め、基準として定めたレーザートラッカー（一の位置測定器）に対する他のレーザートラッカー（他の位置測定器）の位置ベクトルを算出する。換言すると、基準としたレーザートラッカー５０の位置座標と他のレーザートラッカー５０の位置座標との差分ベクトルを得る。この位置ベクトル（差分ベクトル）が後述する補正ベクトルとして用いられる。

例えば、レーザートラッカー５０−１を基準として定めた場合、レーザートラッカー５０−１に対するレーザートラッカー５０−２の位置ベクトルＡ_１Ａ_２ ^−１を算出するとともに、レーザートラッカー５０−１に対するレーザートラッカー５０−３の位置ベクトルＡ_１Ａ_３ ^−１を算出する。

ここで、基準とするレーザートラッカー５０は、例えば、後述する座標定義用ターゲット１４に最も近い位置にあるレーザートラッカー、図４においては、レーザートラッカー５０−１とすることが好ましい。これにより、複数のレーザートラッカー５０によって複数の測定点を分担して測定する際に用いる共通の空間座標系に含まれる誤差を低減することが可能となる。

次に、基準としたレーザートラッカー５０によって座標定義用ターゲット１４の位置を検出することにより、測定対象となる支持ロボット４が設置された共通の座標系（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ，ｚ_ｂ）を定義する。以下、この座標系（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ，ｚ_ｂ）を上記測定器座標系Ａと区別するために「ワーク座標系Ｂ」という。
例えば、突き当て板５の平板部１６には、座標定義用ターゲットとして３つのリフレクタ１４−１、１４−２、１４−３が設置されている。基準とされたレーザートラッカー５０−１によって座標定義用ターゲットであるリフレクタ１４−１、１４−２、１４−３のそれぞれを測定することにより、搬送装置２上に設置されている構成（複数の支持ロボット４、突き当て板５等）に共通のワーク座標系Ｂ（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ，ｚ_ｂ）が定義される。

レーザートラッカー５０−１は、座標定義用ターゲット１４の測定位置から定義したワーク座標系Ｂを他のレーザートラッカー５０−２、５０−３と共有する。例えば、レーザートラッカー５０−１は、ワーク座標系Ｂにおける自身（レーザートラッカー５０−１）の位置座標Ｂ_１（ｘ_ｂ１，ｙ_ｂ１，ｚ_ｂ１）を他のレーザートラッカー５０−２、５０−３に対して送信する。

他のレーザートラッカー５０−２、５０−３は、予め得ておいた補正ベクトルと、レーザートラッカー５０−１から取得したワーク座標系Ｂとを用いて、自身が用いるワーク座標系Ｂを定義し、定義したワーク座標系Ｂを用いて自身に割り当てられた測定点３０の測定を行う。

なお、レーザートラッカー５０−１は、測定器座標系Ａからワーク座標系Ｂへの座標変換行列Ｗ_１を演算し、この座標変換行列Ｗ_１の情報を他のレーザートラッカー５０−１、５０−３に対して送信してもよい。
例えば、座標変換行列Ｗ_１は、以下の（１）式で表される。

Ｗ_１＝Ｂ_１Ｃ （１）

ここで、Ｃは座標定義用ターゲット１４の原点からワーク座標系Ｂの原点までのベクトルであり、既知の行列である。

他のレーザートラッカー５０−２、５０−３は、予め得ておいた補正ベクトルと、レーザートラッカー５０−１の座標変換行列Ｗ_１を用いて、それぞれ座標変換行列Ｗ_２、Ｗ_３を演算する。レーザートラッカー５０ー２の座標変換行列Ｗ_２、レーザートラッカー５０ー３の座標変換行列Ｗ_３はそれぞれ以下の（２）式、（３）式で表される。

Ｗ_２＝（Ａ_１Ａ_２ ^−１）^−１Ｗ_１＝（Ａ_１Ａ_２ ^−１）^−１Ｂ_１Ｃ （２）
Ｗ_３＝（Ａ_１Ａ_３ ^−１）^−１Ｗ_１＝（Ａ_１Ａ_３ ^−１）^−１Ｂ_１Ｃ （３）

そして、他のレーザートラッカー５０−２、５０−３は、上記座標変換行列Ｗ_２、Ｗ_３を用いて、自身が測定した各測定点３０の測定座標を変換することにより、ワーク座標系Ｂにおける各測定点３０の測定座標を得る。
なお、各レーザートラッカー５０に対する測定点の割り当てについては、予め設定しておいてもよいし、搬送装置２の移動距離と各レーザートラッカー５０との相対的な位置関係に基づいて、各測定点３０に最も近いであろうと推定されるレーザートラッカーを用いて測定を行うこととしてもよい。

このようにして各レーザートラッカー５０を用いて測定された各測定点３０の位置座標の情報は、支持ロボット制御部３２（図３参照）に送信される。支持ロボット制御部３２は、各測定点３０の位置情報、すなわち、支持ロボット４のハンド部８の位置及び傾きに基づいて、支持ロボット４のハンド部８の位置制御を行う。

次に、本実施形態に係る位置測定システム１００による位置測定方法について図５を参照して説明する。

まず、組立装置１の動作開始時において、各レーザートラッカー５０は固定ターゲット４０−１、４０−２、４０−３の位置を測定する（ＳＡ１）。これにより、測定器座標系Ａにおける各レーザートラッカー５０−１、５０−２、５０−３の位置座標が得られる。
続いて、基準となるいずれか一つのレーザートラッカー５０（例えば、レーザートラッカー５０−１）を定め、基準として定めたレーザートラッカーに対する他のレーザートラッカー（例えば、レーザートラッカー５０−２、５０−３）の位置ベクトルを補正ベクトルとして算出する（ＳＡ２）。この補正ベクトルは、例えば、各レーザートラッカー５０が備える記憶部（図示略）に記憶される。

次に、基準としたレーザートラッカー５０（例えば、レーザートラッカー５０−１）によって座標定義用ターゲット１４の位置が検出され（ＳＡ３）、ワーク座標系Ｂにおけるレーザートラッカー５０−１の位置座標Ｂ_１が得られる（ＳＡ４）。
基準のレーザートラッカー５０−１は、他のレーザートラッカー５０−２、５０−３に対して位置座標Ｂ_１を送信する。これにより、全てのレーザートラッカー５０において、位置座標Ｂ_１が共有される（ＳＡ５）。

他のレーザートラッカー５０−２、５０−３は、位置座標Ｂ_１を受信すると、先に登録しておいた補正ベクトルを用いて、ワーク座標系Ｂにおける自身の位置座標Ｂ_２、Ｂ_３を得る。例えば、測定器座標系Ａからワーク座標系Ｂに変換するための座標変換行列を得る（ＳＡ６）。

このようにして、各レーザートラッカー５０がそれぞれ座標変換行列を得ると、各座標変換行列を用いて測定点３０の測定を行い（ＳＡ７）、支持ロボット制御部３２に測定結果を出力する（ＳＡ８）。

続いて、搬送装置２が動くことにより、座標定義用ターゲット１４の位置が移動したか否かを判定する（ＳＡ９）。座標定義用ターゲット１４の位置が移動していなければ（ＳＡ９：ＮＯ）、組立装置１の運転が停止されたか否かを判定する（ＳＡ１０）。この結果、運転が停止された場合には（ＳＡ１０：ＹＥＳ）、当該処理を終了する。
一方、運転が停止されていなかった場合には（ＳＡ１０：ＮＯ）、ステップＳＡ７に戻り、繰り返し測定点３０の測定を行う。

一方、ステップＳＡ９において、搬送装置２が移動することにより、座標定義用ターゲット１４の位置が移動していた場合には、ステップＳＡ３に戻り、移動後の座標定義用ターゲット１４の位置が、基準となるレーザートラッカー５０−１によって再度測定され（ＳＡ３）、ワーク座標系Ｂが更新される（ＳＡ４）。そして、更新されたワーク座標系Ｂを用いて以降の処理が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る位置測定システム及び位置測定方法によれば、例えば、レーザートラッカー（一の位置測定器）５０−１によって定義されたワーク座標系の情報を他のレーザートラッカー（他の位置測定器）５０−２、５０−３とも共有し、このワーク座標系Ｂに基づいて各レーザートラッカー５０が自身に割り当てられた支持ロボット４の測定点３０の測定を行うので、各レーザートラッカー５０が座標定義用ターゲット１４の位置を測定することによってワーク座標系Ｂを個別に定義する場合に比べて、各レーザートラッカー５０が用いる座標系の誤差を低減することができる。この結果、測定点の位置測定精度を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、各レーザートラッカー５０が測定器座標系Ａを定義するために用いる３つの固定ターゲット４０−１、４０−２、４０−３の相互間距離を座標定義用ターゲット１４よりも長くとることができるので、各レーザートラッカー５０が定義する測定器座標系Ａに含まれるレーザートラッカー間誤差（特に、回転角度）を低減することが可能となる。これにより、補正ベクトルを比較的高い精度で得ることができ、これに基づいて定義される共通のワーク座標系Ｂに含まれる誤差を低減することが可能となる。

更に、いずれのレーザートラッカー５０からも最も近い位置にある固定ターゲット４０を用いて測定器座標系Ａの原点を定義するので、各レーザートラッカー５０が定義する測定器座標系Ａにおける原点誤差を低減することができる。これにより、補正ベクトルの精度を更に向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、一のレーザートラッカー５０−１によって定義されたワーク座標系Ｂの情報を他のレーザートラッカー５０−２、５０−３において共有するので、レーザートラッカー５０−１に対して相対的にワーク座標系Ｂが移動するような場合であっても、一つのレーザートラッカー５０によって座標定義用ターゲット１４を測定するだけで、各レーザートラッカー５０が用いるワーク座標系Ｂを得ることができる。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態で説明した位置測定方法の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１ 組立装置
２ 搬送装置
３ テーブル
４ 支持ロボット
５ 突き当て板
６ 取付けロボット
１０ ストリンガー
１１ 把持ロボット
１４ 座標定義用ターゲット
１４−１、１４−２、１４−３ リフレクタ
２２ クリップ
３０ 測定点
３１ 搬送装置制御部
３２ 支持ロボット制御部
３３ 取付けロボット制御部
３４ 把持ロボット制御部
３５ 制御装置
４０（４０−１、４０−２、４０−３） 固定ターゲット
５０（５０−１、５０−２、５０−３） レーザートラッカー
１００ 位置測定システム

Claims (7)

1. 複数の測定点のうちの一部の測定を行う一の位置測定器と、
   残りの前記測定点の測定を行う他の位置測定器と
   を備え、
   一の前記位置測定器は、測定点の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲットを測定し、３つの前記座標定義用ターゲットの測定結果から前記座標系を定義し、定義した前記座標系を用いて自身に割り当てられた前記測定点の測定を行い、
   他の前記位置測定器は、予め得ておいた一の前記位置測定器と自身との位置関係に基づく補正ベクトルと、一の前記位置測定器によって定義された前記座標系とを用いて、自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う位置測定システム。
2. 互いに距離をあけて設置された３つの固定ターゲットを一の前記位置測定器及び他の前記位置測定器によって測定し、３つの前記固定ターゲットの測定結果に基づいて、他の前記位置測定器が用いる前記補正ベクトルを算出し、
   ３つの前記固定ターゲットにおけるターゲット相互間距離は、前記測定点の座標系を定義するために用いられる前記座標定義用ターゲットのターゲット相互間距離よりも長く設定されている請求項１に記載の位置測定システム。
3. ３つの前記固定ターゲットのうち、いずれの前記位置測定器からも最も近い位置にある前記固定ターゲットを用いて座標原点を設定し、他の２つの前記固定ターゲットを用いて直交する２方向の回転を定義することで位置測定器の座標系を定義し、該位置測定器の座標系を用いて前記補正ベクトルを演算する請求項２に記載の位置測定システム。
4. 一の前記位置測定器の設置位置に対して、前記測定点の座標系が移動する請求項１から３のいずれかに記載の位置測定システム。
5. 他の前記位置測定器は複数台設けられている請求項１から４のいずれかに記載の位置測定システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置測定システムによって測定された前記測定点の測定結果を用いてロボットを制御するロボット制御装置。
7. 複数の測定点の測定を複数の位置測定器で分担する位置測定方法であって、
   一の前記位置測定器によって、前記測定点の座標系を定義するための３つの座標定義用ターゲットを測定する工程と、
   ３つの前記座標定義用ターゲットの測定結果から前記座標系を定義する工程と、
   定義した前記座標系を用いて、一の前記位置測定器が自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う工程と、
   他の前記位置測定器が、予め得ておいた一の前記位置測定器と自身との位置関係に基づく補正ベクトルと、一の前記位置測定器によって定義された前記座標系とを用いて、自身に割り当てられた前記測定点の測定を行う工程と
   を有する位置測定方法。

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