JP2022061700A - ベルトコンベアキャリブレーション方法、ロボット制御方法、ロボットシステム、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトのたわみ等による蛇行を効率的に測定する方法を提供する。【解決手段】ベルトコンベアキャリブレーション方法はベルトコンベア３のベルト６がマーカー２３を搬送し、第１カメラ１３がマーカー２３を撮影し、第１カメラ１３の撮影画像から第１カメラ１３の第１撮影領域２１を分割した複数の区画２１ｒのうちの１つの区画２１ｒを通過するマーカー２３を検出し、ロボット１５が第２カメラ１８を移動することで、検出したマーカー２３を第２カメラ１８が追従して撮影し、ベルト６の搬送量から推定されるマーカー２３の位置と追従して撮影されたマーカー２３の画像から検出するマーカー２３の位置との差である補正値を算出して記憶する。【選択図】図４

Description

本発明は、ベルトコンベアキャリブレーション方法、ロボット制御方法、ロボットシステム、プログラムに関するものである。

ベルトコンベアによって搬送される対象物に対し、ロボットで作業を行うロボットシステムが知られている。ベルトコンベアはベルトが経年変化してたわむ。たわんだベルトに搬送される対象物は蛇行して移動する。ベルトのたわみ等による蛇行を考慮してロボットを制御するために、ベルトのたわみ等による対象物の蛇行を補正する方法が特許文献１に開示されている。それによると、ベルト上にマークが配置され、ベルトが間欠移動する。マークが停止しているときに、作業者がロボットハンドの先端をマークに接触させて、マークの座標を記憶する。つまり、マークの位置が測定される。ベルトの移動、ベルトの停止、マークの位置の測定を繰り返すことによりベルトのたわみ等によるマークの蛇行が測定された。

特開２０１５－１７４１７１号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、作業領域が大きい場合にマークの位置を測定する回数が多くなってしまい、測定効率が良くなかった。詳しくは、当該方法では、作業者がティーチングペンダントを操作してロボットハンドの先端をマークの位置に移動していた。このため、マークの場所を測定する時間がかかる。従って、ベルトのたわみ等による蛇行を効率的に測定する方法が求められていた。

ベルトコンベアキャリブレーション方法は、ベルトコンベアのベルトがマーカーを搬送し、第１カメラが前記マーカーを撮影し、前記第１カメラの撮影画像から前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出し、ロボットが第２カメラを移動することで、検出した前記マーカーを前記第２カメラが追従して撮影し、前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して記憶する。

ロボット制御方法は、上記に記載のベルトコンベアキャリブレーション方法を用いて前記補正値を算出して記憶部に記憶し、前記ベルト上の対象物に前記ロボットが作業を行うとき、前記第１カメラが前記対象物を撮影し、前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出し、前記対象物が通過する区画に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、前記ロボットは前記対象物の位置情報を前記補正値で補正し、補正した前記対象物の位置情報を用いて前記対象物に対する作業を行う。

ロボットシステムは、搬送用のベルトを有し、マーカー及び対象物を搬送するベルトコンベアと、動作範囲に前記ベルトが含まれるロボットと、前記ベルト上の前記マーカー及び前記対象物を撮影する第１カメラと、前記ロボットのアームまたはハンドに取付けられ、前記ベルト上の前記マーカーを追従して撮影する第２カメラと、前記ロボットの動作を制御し、記憶部を有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出し、前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して前記記憶部に記憶し、前記ベルト上の前記対象物に対して、前記ロボットが作業を行う際には、前記第１カメラに前記対象物を撮影させて、前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出し、前記対象物が含まれる区画を通過する前記対象物に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、前記対象物の位置情報を前記補正値で補正し、補正した前記対象物の位置情報を用いて前記ロボットに、前記対象物に対する作業を行わせる。

プログラムは、ベルトがマーカー及び対象物を搬送するベルトコンベアと、動作範囲に前記ベルトが含まれるロボットと、前記ベルト上の前記マーカー及び前記対象物を撮影する第１カメラと、前記ロボットによって移動され前記ベルト上の前記マーカーを追従して撮影する第２カメラと、前記ロボットの動作を制御し、記憶部を有する制御部と、を備えるロボットシステムの前記ロボットの前記制御部が備えるコンピューターを、前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出する第１検出手段と、前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して記憶する補正値算出手段と、前記ベルト上の前記対象物に前記ロボットが作業を行うとき、前記第１カメラによって撮影された前記対象物を含む画像を入力し、前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出する第２検出手段と、検出された区画を通過する前記対象物に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、前記対象物の位置情報を前記補正値で補正する補正手段と、補正した前記対象物の位置情報を用いて前記対象物に対する作業を前記ロボットに行わせる動作制御手段と、として機能させる。

第１実施形態にかかわるロボットシステムの構成を示す模式側面図。 ベルトコンベアの構成を示す模式平面図。 ベルトコンベアの構成を示す模式平面図。 ベルトコンベアの構成を示す模式平面図。 ロボットシステムの電気ブロック図。 キャリブレーション方法のフローチャート。 キャリブレーション結果の表示例を示す図。 ずれ量を近似式で近似した例を示す図。 ロボットの制御方法のフローチャート。 ロボットの制御方法を説明するための模式平面図。 ロボットの制御方法を説明するための模式平面図。 第２実施形態にかかわるベルトコンベアの構成を示す模式平面図。 ベルトコンベアの構成を示す模式平面図。

第１実施形態
本実施形態では、ロボットシステムとベルトコンベアのキャリブレーション方法及びロボット制御方法との特徴的な例について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１は土台２上にベルトコンベア３を備える。ベルトコンベア３は第１プーリー４及び第２プーリー５を備える。第１プーリー４及び第２プーリー５にはベルト６が掛けられている。ベルトコンベア３は第１モーター７を備える。第１モーター７のトルクはタイミングベルト８等を含む伝達機構により第１プーリー４に伝達される。第１モーター７の軸が回転するとき、第１プーリー４が回転し搬送用のベルト６が移動する。

第１プーリー４から第２プーリー５に向かう方向をＸ正方向とする。ベルトコンベア３の幅方向をＹ方向とする。土台２からベルトコンベア３に向かう方向をＺ正方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向はそれぞれ直交する。

ベルトコンベア３を土台２に設置するとき、ベルト６は蛇行しないように調整される。このときにベルト６が進行する方向を第１方向９とする。ベルト６に対して、第１プーリー４側が上流側であり、第２プーリー５側が下流側である。第１方向９はＸ正方向になっている。ベルト６上にはプレート１１が載置される。プレート１１はベルト６が移動するベルトコンベア３によって搬送される。ベルト６上にワークが載置されるときには、ワークはベルト６が移動するベルトコンベア３によって搬送される。ベルト６の進行方向は経年変化により蛇行することがある。ベルト６が蛇行するとき、ベルト６の進行方向は第１方向９とずれる。

第１プーリー４には第１エンコーダー１２が設置されている。第１エンコーダー１２はロータリーエンコーダーであり、第１プーリー４の回転角度を検出する。第１プーリー４の回転角度とベルト６の移動量とは正比例する。従って、第１エンコーダー１２の出力からプレート１１が第１方向９に移動する移動量が検出される。

第１プーリー４の下流側にはベルト６のＺ正方向に第１カメラ１３が配置される。第１カメラ１３はベルト６の上流側を撮影する。

プレート１１は第１カメラ１３の撮影範囲に載置される。従って、プレート１１がベルト６上に載置された後、プレート１１は第１カメラ１３に撮影される。

第１カメラ１３と第２プーリー５との間にロボット１５が設置される。ロボット１５はロボット本体１５ａ及び制御部としての制御装置１５ｂを備える。ロボット本体１５ａは土台２上に設置された設置台１６の上に設置される。ロボット本体１５ａは連結する複数のアーム１５ｃを備える。アーム１５ｃは先端にハンドとしてのアクチュエーター１７を備える。

ロボット本体１５ａは各アーム１５ｃを回転させる複数の第２モーター１５ｄ及び第２エンコーダー１５ｅを備える。制御装置１５ｂは第２モーター１５ｄ及び第２エンコーダー１５ｅを駆動してアクチュエーター１７の位置を制御する。

アーム１５ｃは先端に昇降装置１５ｆを備える。昇降装置１５ｆはアクチュエーター１７を昇降させる。制御装置１５ｂは昇降装置１５ｆを駆動してアクチュエーター１７のＺ方向の位置を制御する。

アクチュエーター１７は、例えば、プレート１１を把持するハンドや、モータードライバー等である。制御装置１５ｂはアクチュエーター１７の駆動を制御する。

ロボット１５のアーム１５ｃまたはアクチュエーター１７には第２カメラ１８が取り付けられる。第２カメラ１８は第１方向９に移動するプレート１１を撮影する。ロボット１５の動作範囲にベルト６が含まれる。

図２ではロボット１５が省略されている。図２に示すように、ＸＹ平面において第１方向９と直交する方向を第２方向１９とする。第２方向１９はＹ負方向になっている。図２には第１カメラ１３が撮影する範囲である撮影領域としての第１撮影領域２１が点線で示される。第２カメラ１８が撮影する範囲である第２撮影領域２２が点線で示される。第１撮影領域２１及び第２撮影領域２２は四角形である。第１撮影領域２１の位置は固定される。

第１撮影領域２１は７行７列の４９の区画２１ｒに分割される。Ｙ正方向側からＹ負方向側に第１行２１ａ、第２行２１ｂ、第３行２１ｃ、第４行２１ｄ、第５行２１ｅ、第６行２１ｆ、第７行２１ｇが割り振られている。Ｘ負方向側からＸ正方向側に第１列２１ｈ、第２列２１ｊ、第３列２１ｋ、第４列２１ｍ、第５列２１ｎ、第６列２１ｐ、第７列２１ｑが割り振られている。

Ｘ負方向側かつＹ正方向側の角の区画２１ｒは第１行２１ａ、第１列２１ｈである。Ｘ正方向側かつＹ負方向側の角の区画２１ｒは第７行２１ｇ、第７列２１ｑである。

第２撮影領域２２は第１撮影領域２１より狭い範囲であり、分解能が高くなっている。第２カメラ１８及び第２撮影領域２２はロボット１５により移動される。

図３に示すように、プレート１１にはマーカー２３が形成される。マーカー２３は円形であり、重心が算出し易い形状である。

第１カメラ１３はベルト６上のマーカー２３を撮影する。ベルト６上にワークがあるときには第１カメラ１３はベルト６上のワークを撮影する。

ベルトコンベア３のベルト６がマーカー２３を搬送する。第１カメラ１３がマーカー２３を撮影する。第１カメラ１３の撮影画像から第１カメラ１３の撮影領域である第１撮影領域２１を分割した複数の区画２１ｒのうちの１つの区画２１ｒを通過するマーカー２３を制御装置１５ｂが検出する。

図４に示すように、ベルトコンベア３のベルト６がマーカー２３を第１方向９に搬送する。ロボット１５が第２カメラ１８を移動することで、検出したマーカー２３を第２カメラ１８が追従して撮影する。ベルト６の搬送量から推定されるマーカー２３の位置が第２撮影領域２２の中心になるように、ロボット１５は第２カメラ１８を移動する。

ベルト６の搬送量から推定されるマーカー２３の位置と追従して撮影されたマーカー２３の画像から検出するマーカー２３の位置との差である補正値を制御装置１５ｂが算出して記憶する。

図５に示すように、制御装置１５ｂは各種の演算処理を行うコンピューターとしてのＣＰＵ２４（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶する記憶部としてのメモリー２５を備える。ロボット駆動装置２６、第１カメラ１３、第２カメラ１８、ベルトコンベア３、入力装置２８及び出力装置２９は入出力インターフェイス３１及びデータバス３２を介してＣＰＵ２４に接続される。

ロボット駆動装置２６はロボット本体１５ａを駆動する装置である。ロボット駆動装置２６はロボット本体１５ａの第２モーター１５ｄ、第２エンコーダー１５ｅ、昇降装置１５ｆ及びアクチュエーター１７を駆動する。

第１カメラ１３及び第２カメラ１８が撮影する画像のデータは入出力インターフェイス３１及びデータバス３２を介してＣＰＵ２４に伝送される。

ベルトコンベア３の第１エンコーダー１２の出力は入出力インターフェイス３１及びデータバス３２を介してＣＰＵ２４に伝送される。

入力装置２８はキーボードやジョイスティック等である。作業者は入力装置２８を操作して各種の指示を入力する。

出力装置２９は表示装置や外部出力装置等である。作業者は表示装置を見て各種の情報を確認する。出力装置２９は外部装置と通信する外部インターフェイスを備える。

メモリー２５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリーにより構成されている。メモリー２５はロボット本体１５ａの動作の手順が記述されたプログラム３３を記憶する。他にも、メモリー２５はベルト測定データ３４を記憶する。ベルト測定データ３４はベルト６の蛇行や位置ずれを示すデータである。他にも、メモリー２５はワーク位置データ３５を記憶する。ワーク位置データ３５はベルト６上のワークの位置を示すデータである。他にも、メモリー２５は画像データ３６を記憶する。画像データ３６は第１カメラ１３及び第２カメラ１８が撮影する画像のデータである。他にも、メモリー２５は、ＣＰＵ２４が動作するためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。

ＣＰＵ２４は、メモリー２５内に記憶されたプログラム３３に従って、ロボットシステム１を駆動させる。そして、プログラム３３が動作するＣＰＵ２４は具体的な機能実現部として動作制御手段としてのロボット制御部３７を有する。制御装置１５ｂではロボット制御部３７がロボット本体１５ａの動作を制御する。ベルト６上のワークに対して、ロボット１５が作業を行う際には、第１カメラ１３にワークを撮影させる。

他にも、ＣＰＵ２４は撮影制御部３８を有する。撮影制御部３８は第１カメラ１３及び第２カメラ１８が撮影するタイミングを制御する。

第１検出手段としての第１検出部３９は第１カメラ１３の第１撮影領域２１を分割した複数の区画２１ｒのうちの１つの区画２１ｒを通過するマーカー２３を検出する。

補正値算出手段としての補正値算出部４１はベルト６の搬送量から推定されるマーカー２３の位置と追従して撮影されたマーカー２３の画像から検出するマーカー２３の位置との差である補正値を算出してメモリー２５にべルト測定データ３４の一部として記憶する。

詳しくは、第２カメラ１８がマーカー２３を撮影するとき、撮影制御部３８は第２カメラ１８が撮影した画像の中心とマーカー２３の中心とのずれ量を検出する。ずれ量は第１方向９にずれた距離と第２方向１９にずれた距離とを含む。

第２検出手段としての第２検出部４２はベルト６上のワークにロボット１５が作業を行うとき、第１カメラ１３によって撮影されたワークを含む画像を入力し、複数の区画２１ｒのうちワークが通過する区画２１ｒを検出する。

他にも、ＣＰＵ２４は補正手段としての位置補正演算部４３を有する。位置補正演算部４３はベルト６のずれや蛇行により変化したワークの位置を算出する。位置補正演算部４３は第１撮影領域２１で検出された区画２１ｒを通過するワークに対応する補正値をメモリー２５から取得し、位置補正演算部４３がワークの位置情報を補正値で補正する。

ロボット制御部３７は、補正したワークの位置情報を用いてワークに対する作業をロボット１５に行わせる。

他にも、ＣＰＵ２４はワーク位置演算部４４を有する。ワーク位置演算部４４は第１エンコーダー１２の出力からベルト６が蛇行していないときのワークの位置を演算する。

他にも、ＣＰＵ２４はベルト制御部４５を有する。ベルト制御部４５はベルト６の移動速度を制御する。ベルト制御部４５は第１エンコーダー１２の出力を入力して、ベルト６の移動速度や移動量を認識する。

次に、ロボットシステム１のベルトコンベアキャリブレーション方法の手順について説明する。
図６にはロボットシステム１のベルトコンベア３のキャリブレーションを行う作業手順が示される。図６において、ステップＳ１にて作業者がベルト６上にプレート１１を設置する。最初は第１列２１ｈにプレート１１が撮影されるようにプレート１１が配置される。次にステップＳ２、及びステップＳ３に移行する。ステップＳ２及びステップＳ３は並行して行われる。

ステップＳ２ではベルト６がプレート１１を移動する。ベルトコンベア３のベルト６がマーカー２３を搬送する。ベルト６が蛇行するときにはマーカー２３も蛇行する。次に、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ３では第１カメラ１３がマーカー２３を撮影する。第１検出部３９が第１カメラ１３の撮影画像から第１カメラ１３の第１撮影領域２１を分割した複数の区画２１ｒのうちの１つの区画２１ｒを通過するマーカー２３を検出する。第１検出部３９は、まず、第１列２１ｈの第１行２１ａの区画２１ｒを通過するマーカー２３を検出する。

ステップＳ４では撮影したマーカー２３の１つを第２カメラ１８が追従して測定する。ステップＳ３で検出した第１列２１ｈの第１行２１ａの区画２１ｒを通過するマーカー２３を第２カメラ１８が追従する。マーカー２３の画像がベルト測定データ３４の一部としてメモリー２５に記憶される。換言すれば、ロボット１５によって第２カメラ１８を移動することで、検出したマーカー２３を追従して第２カメラ１８がマーカー２３を撮影する。次にステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では撮影範囲である第２撮影領域２２の中心からの位置ずれのデータを補正値算出部４１が算出する。位置ずれのデータはベルト測定データ３４の一部としてメモリー２５に記憶される。次にステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では測定する予定のマーカー２３をすべて測定したかを判定する。測定していない場所のマーカー２３があるとき次にステップＳ１に移行する。

第１列２１ｈでは第１行２１ａから第７行２１ｇまで順番にマーカー２３が測定される。第１列２１ｈのマーカー２３の測定がすべて終了したら、次に、ステップＳ１では第２列２１ｊにプレート１１のマーカー２３が撮影されるようにプレート１１が配置される。さらに、第３列２１ｋ～第７列２１ｑまで順次プレート１１のマーカー２３が撮影されるようにプレート１１が配置される。

ステップＳ３では１つの列において、行が順次切り替えられる。第１行２１ａのマーカー２３の測定が終了したら、次に、第２行２１ｂのマーカー２３が撮影される。さらに、第３行２１ｃ～第７行２１ｇまでマーカー２３が撮影される。ステップＳ４ではステップＳ３で撮影されたマーカー２３が追従される。ステップＳ６にてすべての区画２１ｒを通過するマーカー２３の測定が済んだことを判定したとき次にステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では測定したデータを出力装置２９の画面に表示する。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８ではずれ量補正の演算が行われる。第２カメラ１８がマーカー２３を追従して測定したマーカー２３の軌跡からベルト６のずれ量補正の近似式を算出しベルト測定データ３４の一部としてメモリー２５に記憶する。

換言すれば、ベルト６の搬送量から推定されるマーカー２３の位置と追従して撮影されたマーカー２３の画像から検出するマーカー２３の位置との差である補正値を補正値算出部４１が算出して記憶する。

複数の区画２１ｒのすべての区画２１ｒの各区画２１ｒにおいて通過するマーカー２３を第２カメラ１８が追従して撮影し、補正値算出部４１が補正値を算出する。

この方法によれば、複数の区画２１ｒにおける各区画２１ｒを通過するマーカー２３が移動する軌跡が検出される。そして、補正値が算出される。従って、複数の区画２１ｒのいずれかを通過するワークの軌跡を精度良く推定することができる。

複数の区画２１ｒの数は、作業者によって変更できる。この方法によれば、複数の区画２１ｒの数は、作業者によって変更できる。区画２１ｒの数を多くすると、各区画２１ｒを細かくできるので、位置精度を精度良く検出することができる。しかし、測定回数が多くなるので、測定にかかる工数が多くなる。作業者は必要とされる位置精度を満たす区画２１ｒ数の内で少ない区画２１ｒ数を設定することにより、生産性良くベルトコンベア３のキャリブレーションを行うことができる。

図７にステップＳ７で表示する画面の例を示す。左側の枠内には第１カメラ１３が撮影するマーカー２３の画像が示される。右側の枠には２つのグラフが示される。右側の枠の上段には第１方向９のベルト６のずれ量が示される。グラフの横軸が第１方向９のマーカー２３の位置を示す。縦軸は第１方向９のベルト６のずれ量を示す。右側の枠の下段には第２方向１９のベルト６のずれ量が示される。グラフの横軸が第１方向９のマーカー２３の位置を示す。縦軸は第２行２１ｂのベルト６のずれ量を示す。グラフはベルト６が蛇行している例である。

中央には測定条件が示される。キャリブ区画列数は第１列２１ｈ～第７列２１ｑのどの列をマーカー２３が通過したデータであるかを示す。数字の５は第５列２１ｎを示す。

ビジョンシーケンスはロボット１５が第２カメラ１８を移動させるプログラム３３の識別名である。キャリブマーク数は第１行２１ａ～第７行２１ｇのどの行をマーカー２３が通過したデータであるかを示す。数字の６は第６行２１ｆを示す。

キャリブ番号は区画２１ｒの識別番号を示す。オブジェクトは撮影した画像の識別名を示す。ずれ量は特定の位置のずれ量を示す。最大ずれ量は第２カメラ１８が追従した行程内で最大のずれ量を示す。

図８はステップＳ８でずれ量補正の演算を行った結果のグラフの例である。横軸は第１方向９のベルト６の位置を示す。縦軸は第２方向１９のずれ量を示す。詳しくは、第２撮影領域２２の中心に対するマーカー２３の重心のずれ量を示す。実線は測定値のプロットを通る折れ線グラフである。点線は測定値のプロットを用いて最小二乗法で算出した近似式を示す。近似式は３次方程式である。近似式は第１撮影領域２１の４９個の区画２１ｒすべてに対して算出される。

第１撮影領域２１の区画２１ｒにおける行番号をＣａｍＸとし、列番号をＣａｍＹとする。第２撮影領域２２の第１方向９の位置をＣｎｖＸとする。第１方向９のずれ量の近似式を関数ＦＸとすると、第１方向９のずれ量の補正値はＦＸ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）で示される。第２方向１９のずれ量の近似式を関数ＦＹとすると、第２方向１９のずれ量の補正値はＦＹ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）で示される。

ＦＸ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）及びＦＹ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）はベルト測定データ３４の一部としてメモリー２５に記憶される。以上によりベルトコンベアキャリブレーション方法の手順が終了する。

次に、ベルトコンベアキャリブレーション方法の手順に続いて行われるロボット制御方法の手順について説明する。ロボット制御方法の手順はベルト６上のワークにロボット１５が作業を行うときの手順である。既に、上記のベルトコンベアキャリブレーション方法を用いて補正値を算出してメモリー２５に記憶することが行われている。
図９にはロボットシステム１のロボット１５がベルト６により搬送されるワークに対して作業を行う作業手順が示される。

図９において、ステップＳ１１にて第１カメラ１３がワークを撮影する。次にステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２にて複数の区画２１ｒのうちワークが通過する区画２１ｒを第２検出部４２が検出する。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３ではワークが通過する区画２１ｒに対応する補正値を位置補正演算部４３がメモリー２５から取得する。ワーク位置演算部４４はベルト６が蛇行していないときのワークの位置を第１エンコーダー１２の出力から算出する。位置補正演算部４３は補正値を用いてワークが位置する座標を補正する。

ワークが通過する区画２１ｒの行番号をＣａｍＸとし、列番号をＣａｍＹとする。第１エンコーダー１２から求められるワークの第１方向９の位置をＣｎｖＸとする。第１方向９において補正前のワークの位置をＲｂＸｂとし、補正後のワークの位置をＲｂＸａとする。ＲｂＸａ＝ＲｂＸｂ＋ＦＸ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）で示される。第２方向１９において補正前のワークの位置をＲｂＹｂとし、補正後のワークの位置をＲｂＹａとする。ＲｂＹａ＝ＲｂＹｂ＋ＦＹ（ＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＸ）で示される。次にステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４ではワークへアクチュエーター１７が移動する。ロボット制御部３７は補正後の（ＲｂＸａ、ＲｂＹａ）の座標へアクチュエーター１７を移動させる。次にステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５ではアクチュエーター１７が作業をする。例えば、アクチュエーター１７がワークをピックアップする。このように、ロボット１５はワークの位置情報を補正値で補正し、補正したワークの位置情報を用いてワークに対する作業を行う。

図１０はステップＳ１２に対応する図である。図１０に示すように、対象物としてのワーク４６が通過する区画２１ｒを第２検出部４２が検出する。例えば、ワーク４６が第３行２１ｃかつ第２列２１ｊの区画２１ｒを通過する。

図１１はステップＳ１４に対応する図である。図１１に示すように、ワーク４６はベルト６により搬送されるので、第１方向９に移動する。アクチュエーター１７がワーク４６に向かって移動する。

アクチュエーター１７が移動する目標とするワーク４６の位置はベルト６のずれ量が補正されているので、アクチュエーター１７は位置精度良くワーク４６に到達できる。

このベルトコンベアキャリブレーション方法、ロボットシステム１の構成及びプログラム３３によれば、ベルト６に搬送されるマーカー２３が所定の区画２１ｒを通過するのが検出される。そして、第２カメラ１８がマーカー２３を追従する。従って、所定の区画２１ｒを通過するマーカー２３が移動する軌跡が測定される。ベルト６は第１エンコーダー１２を備え、ベルト６の移動量からマーカー２３の位置が推定される。推定されるマーカー２３の移動は直線に沿って進行する。一方、測定されたマーカー２３の軌跡にはベルト６の蛇行等による影響を含んでいる。測定したマーカー２３の軌跡と推定される移動の軌跡との差が補正値として記憶される。

マーカー２３に換えて所定の区画２１ｒを通過するワーク４６がベルト６に搬送されるとき、ロボット１５は補正値を用いてワーク４６が移動する軌跡を精度良く推定できる。つまり、ベルト６の蛇行による影響を含んでワーク４６の位置を精度良く把握することができる。

マーカー２３が移動する軌跡を測定する方法として、ロボット１５のアクチュエーター１７を使用する方法がある。ベルト６を間欠作動させて、マーカー２３をロボット１５のアクチュエーター１７が接触し、ロボット１５がマーカー２３の位置を測定する。つまり、ロボット１５を３次元測定器として活用することにより、ロボット１５がマーカー２３の軌跡を測定する。この方法に比べて、第１カメラ１３及び第２カメラ１８を活用する方法は、ベルト６を連続駆動しながらマーカー２３の位置を測定できるので生産性良く、補正値を算出できる。従って、ベルト６のたわみ等による蛇行を効率的に測定する方法を提供することができる。

このロボット制御方法によれば、補正値を用いてワーク４６の位置を補正する為、ロボット１５はワーク４６の位置を精度良く推定する。従って、ロボット１５は位置精度良く認識しているワーク４６に対して作業するため、予定した作業を品質良くできる。

第２実施形態
前記第１実施形態では第１撮影領域２１を通過した区画２１ｒの行列と第２方向１９の位置により補正の近似式を算出した。第１方向９の位置を複数の区画に区切って各区画における補正値を算出しても良い。

図１２に示すように、第１方向９においてロボット１５がアクチュエーター１７を移動できる動作範囲４９が７つの区画に分けられる。各動作範囲４９は第１区画４９ａ～第７区画４９ｇで構成される。ステップＳ５では撮影範囲である第２撮影領域２２の中心からの位置ずれの各区画における平均値のデータを補正値算出部４１が算出する。位置ずれの平均値のデータはベルト測定データ３４の一部としてメモリー２５に記憶される。

メモリー２５のべルト測定データ３４には、第１撮影領域２１の各区画２１ｒにおける第１区画４９ａ～第７区画４９ｇの平均値のデータの表が記憶される。この表における平均値のデータが補正値となる。平均値のデータの表には第１撮影領域２１の４９の各区画２１ｒを通過したマーカー２３における補正値が設定されている。第１区画４９ａ～第７区画４９ｇの区画をＣｎｖＬとする。第１方向９のずれ量の補正値のパラメーターはＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＬである。第２方向１９のずれ量のパラメーターもＣａｍＸ、ＣａｍＹ、ＣｎｖＬである。

図１３に示すように、ベルト６によりワーク４６が搬送される。ステップＳ１２にて第１撮影領域２１の区画２１ｒのうちワーク４６が通過する区画２１ｒを第２検出部４２が検出する。ステップＳ１３ではワーク４６が通過する第１撮影領域２１の区画２１ｒに対応する補正値を位置補正演算部４３がメモリー２５から取得する。メモリー２５には補正値のデータの表が記憶されている。

ワーク位置演算部４４はベルト６が蛇行していないときのワークの位置を第１エンコーダー１２の出力から算出する。位置補正演算部４３はＣｎｖＬに対応する補正値を用いてワーク４６が位置する座標を補正する。例えば、ワーク４６が第４区画４９ｄの区画内にいるとき、位置補正演算部４３は表から第４区画４９ｄにおける補正値を参照する。ステップＳ１４ではワーク４６へアクチュエーター１７が移動する。ステップＳ１５ではアクチュエーター１７が作業をする。従って、補正値を表にして記憶してもベルト６のたわみ等による蛇行を効率的に測定するベルトコンベアキャリブレーション方法及び補正値を用いてロボット１５が作業するロボット制御方法を提供することができる。

３…ベルトコンベア、６…ベルト、１３…第１カメラ、１５…ロボット、１５ｂ…制御部としての制御装置、１５ｃ…アーム、１７…ハンドとしてのアクチュエーター、１８…第２カメラ、２１…撮影領域としての第１撮影領域、２３…マーカー、２４…コンピューターとしてのＣＰＵ、２５…記憶部としてのメモリー、３３…プログラム、３７…動作制御手段としてのロボット制御部、３９…第１検出手段としての第１検出部、４１…補正値算出手段としての補正値算出部、４２…第２検出手段としての第２検出部、４３…補正手段としての位置補正演算部、４６…対象物としてのワーク。

Claims (6)

1. ベルトコンベアのベルトがマーカーを搬送し、
   第１カメラが前記マーカーを撮影し、
   前記第１カメラの撮影画像から前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出し、
   ロボットが第２カメラを移動することで、検出した前記マーカーを前記第２カメラが追従して撮影し、
   前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して記憶することを特徴とするベルトコンベアキャリブレーション方法。
2. 請求項１に記載のベルトコンベアキャリブレーション方法であって、
   前記複数の区画のすべての区画の各区画において通過する前記マーカーを前記第２カメラが追従して撮影し、前記補正値を算出することを特徴とするベルトコンベアキャリブレーション方法。
3. 請求項２に記載のベルトコンベアキャリブレーション方法であって、
   前記複数の区画の数は、作業者によって変更できることを特徴とするベルトコンベアキャリブレーション方法。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のベルトコンベアキャリブレーション方法を用いて前記補正値を算出して記憶部に記憶し、
   前記ベルト上の対象物に前記ロボットが作業を行うとき、前記第１カメラが前記対象物を撮影し、
   前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出し、
   前記対象物が通過する区画に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、
   前記ロボットは前記対象物の位置情報を前記補正値で補正し、補正した前記対象物の位置情報を用いて前記対象物に対する作業を行うことを特徴とするロボット制御方法。
5. 搬送用のベルトを有し、マーカー及び対象物を搬送するベルトコンベアと、
   動作範囲に前記ベルトが含まれるロボットと、
   前記ベルト上の前記マーカー及び前記対象物を撮影する第１カメラと、
   前記ロボットのアームまたはハンドに取付けられ、前記ベルト上の前記マーカーを追従して撮影する第２カメラと、
   前記ロボットの動作を制御し、記憶部を有する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出し、
   前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して前記記憶部に記憶し、
   前記ベルト上の前記対象物に対して、前記ロボットが作業を行う際には、
   前記第１カメラに前記対象物を撮影させて、
   前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出し、
   前記対象物が含まれる区画を通過する前記対象物に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、
   前記対象物の位置情報を前記補正値で補正し、補正した前記対象物の位置情報を用いて前記ロボットに、前記対象物に対する作業を行わせることを特徴とするロボットシステム。
6. ベルトがマーカー及び対象物を搬送するベルトコンベアと、
   動作範囲に前記ベルトが含まれるロボットと、
   前記ベルト上の前記マーカー及び前記対象物を撮影する第１カメラと、
   前記ロボットによって移動され前記ベルト上の前記マーカーを追従して撮影する第２カメラと、
   前記ロボットの動作を制御し、記憶部を有する制御部と、を備えるロボットシステムの前記ロボットの前記制御部が備えるコンピューターを、
   前記第１カメラの撮影領域を分割した複数の区画のうちの１つの区画を通過する前記マーカーを検出する第１検出手段と、
   前記ベルトの搬送量から推定される前記マーカーの位置と追従して撮影された前記マーカーの画像から検出する前記マーカーの位置との差である補正値を算出して記憶する補正値算出手段と、
   前記ベルト上の前記対象物に前記ロボットが作業を行うとき、前記第１カメラによって撮影された前記対象物を含む画像を入力し、前記複数の区画のうち前記対象物が通過する区画を検出する第２検出手段と、
   検出された区画を通過する前記対象物に対応する前記補正値を前記記憶部から取得し、前記対象物の位置情報を前記補正値で補正する補正手段と、
   補正した前記対象物の位置情報を用いて前記対象物に対する作業を前記ロボットに行わせる動作制御手段と、として機能させることを特徴とするプログラム。

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