JP2024009106A - ツールの作業位置のずれ量を取得する装置、及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの目標位置に対するツールの作業位置のずれを、実際の作業に則してより高精度に取得する技術が求められている。
【解決手段】移動機械１４によってツール１６を移動させて該ツール１６でワークの目標位置に対して作業を行うときの該目標位置に対する該ツール１６の作業位置のずれ量を取得する装置５０は、ツール１６に対して所定の位置関係に配置され、ツール１６に作業のための動作を実行させる第１の時点で目標位置を撮像するカメラ１７と、カメラ１７が撮像した画像データにおける目標位置の位置と、該画像データにおける作業位置の位置を示す情報と、に基づいて、第１の時点での作業位置と目標位置との間のずれ量を取得するずれ量取得部５２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの目標位置に対するツールの作業位置のずれ量を取得する装置、及び方法に関する。

従来、ワークの目標位置に対するツールの作業位置のずれを解消すべく、ワークの目標位置をカメラで撮像し、撮像した画像データからロボットの教示点を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９－１２５８３９号公報

ワークの目標位置に対するツールの作業位置のずれを、実際の作業に則してより高精度に取得する技術が求められている。

本開示の一態様において、移動機械によってツールを移動させて該ツールでワークの目標位置に対して作業を行うときの該目標位置に対する該ツールの作業位置のずれ量を取得する装置は、ツールに対して所定の位置関係に配置され、ツールに作業のための動作を実行させる第１の時点で目標位置を撮像するカメラと、目標位置の、カメラが撮像した画像データにおける位置と、作業位置の該画像データにおける位置を示す情報と、に基づいて、第１の時点での作業位置と目標位置との間のずれ量を取得するずれ量取得部とを備える。

本開示の他の態様において、移動機械によってツールを移動させて該ツールでワークの目標位置に対して作業を行うときの該目標位置に対する該ツールの作業位置のずれ量を取得する方法は、ツールに対して所定の位置関係に配置されたカメラで、ツールに作業のための動作を実行させる第１の時点で目標位置を撮像し、目標位置の、カメラが撮像した画像データにおける位置と、作業位置の該画像データにおける位置を示す情報と、に基づいて、第１の時点での作業位置と目標位置との間のずれ量を取得する。

本開示によれば、画像データから、ワーク上の目標位置と、該ワークに対してツールが実際に作業すると推定される作業位置との間のずれ量を、オペレータが測定することなく、自動的且つ高精度に求めることができる。

一実施形態に係る機械システムのブロック図である。 図１に示す機械システムの概略図である。 図２に示すツールの拡大図である。 一実施形態に係るワークの概略図である。 図３に示すカメラが撮像する画像データの一例を示す。 ツール及びカメラの位置関係の他の例を示す。 図６に示すカメラが撮像する画像データの一例を示す。 ツール及びカメラの位置関係のさらに他の例を示す。 図８に示すカメラが撮像する画像データの一例を示す。 他の実施形態に係る機械システムのブロック図である。 図１０に示すツール、カメラ、及び光照射装置の拡大図である。 図１１に示すカメラが撮像する画像データの一例を示す。 図３に示すカメラが撮像する画像データの他の例を示す。 図３に示すカメラが撮像する画像データのさらに他の例を示す。 他の実施形態に係るツールの拡大図である。 さらに他の実施形態に係るツールの拡大図である。 図１６に示すツールが部品を穴に嵌合させる作業を行っている状態を示す。 図１６に示すツールにカメラを設置した状態を示す。 図１８に示すカメラが撮像する画像データの一例を示す。 さらに他の実施形態に係る機械システムのブロック図である。 さらに他の実施形態に係る機械システムのブロック図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１～図３を参照して、一実施形態に係る機械システム１０について説明する。機械システム１０は、制御装置１２、移動機械１４、ツール１６、及びカメラ１７を備える。

制御装置１２は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）１８、及び記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）２０を有するコンピュータであって、移動機械１４、ツール１６、及びカメラ１７を制御する。プロセッサ１８は、記憶部２０とバス１９を介して互いに通信可能に接続され、記憶部２０と通信しつつ、各種演算を実行する。

図２に示すように、移動機械１４は、垂直多関節型ロボットであって、ベース部２２、旋回胴２４、下腕部２６、上腕部２８、及び手首部３０を有する。ベース部２２は、作業セルの床の上に固定される。旋回胴２４は、鉛直軸周りに回動可能となるようにベース部２２に設けられている。下腕部２６は、水平軸周りに回動可能となるように旋回胴２４に設けられている。

上腕部２８は、下腕部２６の先端部に回動可能に設けられている。手首部３０は、上腕部２８の前端部に回動可能に設けられている。ベース部２２、旋回胴２４、下腕部２６、上腕部２８、及び手首部３０には、複数のサーボモータ３１（図１）がそれぞれ内蔵されている。プロセッサ１８は、各サーボモータ３１に指令を送り、該サーボモータ３１によって移動機械１４の各可動要素（すなわち、旋回胴２４、下腕部２６、上腕部２８、手首部３０）を駆動する。

ツール１６は、手首部３０に取り付けられている。本実施形態においては、ツール１６は、スポット溶接ガンである。具体的には、図３に示すように、ツール１６は、ベース部３２、固定アーム３４、可動アーム３６、サーボモータ３８、固定電極４４、及び可動電極４６を有する。

ベース部３２は、手首部３０に連結されている。固定アーム３４は、その基端４０がベース部３２に固定されており、その先端４２に固定電極４４が固定されている。本実施形態においては、固定アーム３４は、基端４０から先端４２まで略Ｌ字状に湾曲して延在する。

可動アーム３６は、軸線Ａ（いわゆる、ガン軸）に沿って移動可能となるように、ベース部３２に設けられている。本実施形態においては、可動アーム３６は、直線状に延びる棒状部材であって、その上端部（図示せず）が、運動変換機構４８を介して、サーボモータ３８の出力シャフト（図示せず）に機械的に接続され、その下端に可動電極４６が固定されている。

運動変換機構４８は、例えば、ボール螺子機構、又は、タイミングベルト及びプーリーからなる機構を含み、サーボモータ３８の出力シャフトの回転運動を、軸線Ａに沿った往復運動へ変換する。可動アーム３６は、この運動変換機構４８を介して、サーボモータ３８によって軸線Ａに沿って往復動される。

固定電極４４及び可動電極４６は、軸線Ａ上に整列するように配置されている。サーボモータ３８が可動アーム３６を移動させるにつれて、可動電極４６は、固定電極４４に対して接近及び離反するように、軸線Ａに沿って移動される。固定電極４４及び可動電極４６は、プロセッサ１８からの指令に応じて通電する。これにより、固定電極４４及び可動電極４６の間に挟持したワークをスポット溶接することができる。

図２に示すように、移動機械１４には、移動機械座標系Ｃ_Ｍが設定される。移動機械座標系Ｃ_Ｍは、移動機械１４の各可動要素を自動制御するための制御座標系（いわゆる、ロボット座標系）である。本実施形態においては、移動機械座標系Ｃ_Ｍの原点が、ベース部２２の中心に配置され、移動機械座標系Ｃ_Ｍのｚ軸が、実空間の鉛直方向に平行であり、旋回胴２４が、移動機械座標系Ｃ_Ｍのｚ軸周りに回動されるように、移動機械座標系Ｃ_Ｍが移動機械１４に対して設定される。

一方、ツール１６には、図３に示すようにツール座標系Ｃ_Ｔが設定される。このツール座標系Ｃ_Ｔは、３次元空間内におけるツール１６の位置を自動制御するための制御座標系である。なお、本稿において、「位置」とは、位置及び姿勢を意味することがある。本実施形態においては、ツール座標系Ｃ_Ｔの原点が固定電極４４上（例えば、上面の中心）に位置し、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸が軸線Ａと一致する（又は平行となる）ように、ツール座標系Ｃ_Ｔがツール１６に対して設定されている。

プロセッサ１８は、ツール１６の位置を、ツール座標系Ｃ_Ｔによって規定される位置に一致させるように、移動機械１４の各可動要素を移動機械座標系Ｃ_Ｍにおいて動作させる。こうして、ツール１６は、移動機械１４によって移動され、移動機械座標系Ｃ_Ｍにおける任意の位置に配置される。

カメラ１７は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像センサと、フォーカスレンズ等の光学系とを有し、ツール１６に対して所定の位置関係に配置される。本実施形態においては、カメラ１７は、図３に示すように、その視線方向Ｄが軸線Ａ（すなわち、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸）と一致するように、可動電極４６上の位置に配置されている。図３に示す状態においては、可動アーム３６は、軸線Ａの方向における予め定めた位置（例えば、固定電極４４から最も離反した後退位置）に静止して配置されている。

カメラ１７は、視線方向Ｄに沿って物体を撮像し、撮像した画像データを、制御装置１２へ供給する。カメラ１７に対しては、カメラ座標系Ｃ_Ｃが設定される。カメラ座標系Ｃ_Ｃは、カメラ１７が撮像する画像データの各画素の座標を規定する座標系であって、カメラ１７によって撮像された画像データの各画素は、カメラ座標系Ｃ_Ｃで座標化される。

次に、図１～図４を参照してツール１６が行う作業について説明する。ツール１６は、図４に示すワークＷ上に設定された複数の目標位置Ｂ_ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）に対してスポット溶接作業を行う。ワークＷは、例えば、自動車の車体用板金である。プロセッサ１８は、移動機械１４を動作させて、ツール１６を、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するスポット溶接作業を実行するための第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置させる。

具体的には、プロセッサ１８は、ツール座標系Ｃ_Ｔを、その原点が第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置され、且つ、そのｚ軸が第ｎの目標位置Ｂ_ｎを通過するように、設定する。そして、プロセッサ１８は、ツール１６の位置を、設定したツール座標系Ｃ_Ｔによって規定される位置に一致させるように、移動機械１４を動作させる。

こうして、プロセッサ１８は、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置する。ツール１６が第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置されたとき、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、可動電極４６と固定電極４４との間に配置される。なお、第ｎの教示点Ｃ_ｎは、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに一致してもよいし、該第ｎの目標位置Ｂ_ｎから所定の方向（例えば、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸マイナス方向）へ離隔してもよい。

ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置させるとともに、プロセッサ１８は、ツール１６のサーボモータ３８を駆動して、可動電極４６を固定電極４４に接近するように移動させ、ワークＷの第ｎの目標位置Ｂ_ｎを、可動電極４６と固定電極４４との間で挟み込む。なお、プロセッサ１８は、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置させたときに可動電極４６を固定電極４４に接近させる動作を開始してもよい。

代替的には、プロセッサ１８は、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ移動させているときに可動電極４６を固定電極４４に接近させる動作を開始してもよい。可動電極４６と固定電極４４との間でワークＷの第ｎの目標位置Ｂ_ｎを挟み込んだとき、プロセッサ１８は、可動電極４６及び固定電極４４を通電させ、該第ｎの目標位置Ｂ_ｎをスポット溶接する。プロセッサ１８は、このようなスポット溶接作業を、全ての目標位置Ｂ_ｎに対して繰り返し実行する。

プロセッサ１８は、このようなスポット溶接作業のための一連の動作を、作業プログラムに従って実行する。この作業プログラムは、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ位置決めする動作を移動機械１４に教示すること等により構築され、記憶部２０に予め記憶される。作業プログラムは、第ｎの教示点Ｃ_ｎの位置情報（移動機械座標系Ｃ_Ｍにおける座標）、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ位置決めするための位置決め指令、可動電極４６及び固定電極４４にスポット溶接を実行させるための溶接開始指令等を含む。

ここで、プロセッサ１８が作業プログラムに従って可動電極４６と固定電極４４との間で第ｎの目標位置Ｂ_ｎを挟み込む動作を行ったときに、可動電極４６及び固定電極４４が実際にワークＷと当接する作業位置が、第ｎの目標位置Ｂ_ｎからずれ得る。このようなずれは、例えば、移動機械１４によってツール１６を移動させるときの加減速等によって該ツール１６に生じる微小振動に起因する。

そこで、本実施形態においては、プロセッサ１８は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６の作業位置のずれ量を取得する。以下、機械システム１０においてずれ量を取得する動作について説明する。ずれ量を取得する動作の準備段階として、オペレータは、ワークＷの第ｎの目標位置Ｂ_ｎの各々に、マークを付す。

このマークは、例えば、ワークＷに設けられた刻印、シール、又は塗装であって、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを、カメラ１７が撮像する画像に視覚的に写るようにするためのものである。なお、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに視認可能な特徴（角部、凹部等）がある場合は、マークを省略することもできる。

ワークＷを移動機械１４に対して所定位置にセットした後、プロセッサ１８は、作業プログラムに従って移動機械１４を動作させて、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ向かって移動させる。そして、プロセッサ１８は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するスポット溶接作業のための動作をツール１６に実行させる時点τ_ｎで、該第ｎの目標位置Ｂ_ｎをカメラ１７に撮像させる。

一例として、カメラ１７で撮像する時点τ_ｎは、ツール１６の可動電極４６及び固定電極４４をワークＷと当接させる時点に設定される。可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接する時点は、予測可能である。具体的には、プロセッサ１８は、作業プログラムから溶接開始指令を受け付け、可動電極４６を固定電極４４へ向かって移動させるための指令をサーボモータ３８へ送信する。

プロセッサ１８がサーボモータ３８へ指令を送信してから、該サーボモータ３８が可動電極４６を移動させて固定電極４４との間でワークＷを挟み込むまでの時間τ_ｘは、サーボモータ３８の加減速特性等から予測できる。したがって、可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接する時点τ_ｎは、プロセッサ１８がサーボモータ３８へ指令を送信した時点から時間τ_ｘだけ経過した時点として、定めることができる。

他の例として、カメラ１７で撮像する時点τ_ｎは、プロセッサ１８が作業プログラムから溶接開始指令を受け付けて、可動電極４６を移動させるための指令をサーボモータ３８へ送信した時点に設定され得る。さらに他の例として、カメラ１７で撮像する時点τ_ｎは、ワークＷを挟み込んだ可動電極４６及び固定電極４４に通電させる時点に設定され得る。該通電させる時点は、例えば、プロセッサ１８が、可動電極４６及び固定電極４４に電圧を供給する電圧源（図示せず）へ電圧供給指令を送信した時点（又は、該時点から予め定めた時間経過後の時点）である。カメラ１７で撮像する時点τ_ｎは、オペレータによって定められる。

なお、本実施形態においては、プロセッサ１８は、この時点τ_ｎにおいて、可動電極４６を固定電極４４へ向かって実際に移動させない。例えば、プロセッサ１８は、可動電極４６を移動させるための指令をサーボモータ３８へ実際に送信せずに、該指令を送信するタイミングだけを認識するように構成されてもよい。又は、プロセッサ１８は、サーボモータ３８を実際に動作させない疑似指令を該サーボモータ３８に送信してもよい。

時点τ_ｎでカメラ１７が撮像した画像データを画像化した例を図５に示す。図５に示す画像データ６０においては、ワークＷ上の第ｎの目標位置Ｂ_ｎが写っている。なお、図５においては、参考のために、ワークＷの裏面側にある固定電極４４を点線表示するとともに、ツール座標系Ｃ_Ｔを図示している。

上述したように、本実施形態においては、カメラ１７は、その視線方向Ｄが軸線Ａと一致するように配置されている。この場合、画像データ６０の中心に、固定電極４４（又はツール座標系Ｃ_Ｔの原点）が配置される。したがって、画像データ６０においては、その中心点（中心の画素）Ｆ_ｎが、実際のスポット溶接作業時に可動電極４６を固定電極４４へ移動させたときに可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接して挟み込む作業位置であると見做すことができる。

記憶部２０は、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける中心点Ｆ_ｎの座標を、画像データ６０における作業位置の位置を示す情報として、予め記憶する。画像データ６０においては、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、中心点（すなわち、ツール１６の作業位置）Ｆ_ｎから、カメラ座標系Ｃ_Ｃのｘ軸プラス方向へ差ｘ_Ｃ、ｙ軸プラス方向へ差ｙ_Ｃだけ、ずれている。換言すれば、画像データ６０において第ｎの目標位置Ｂ_ｎは作業位置Ｆ_ｎから、差Ｅ_ｃ（｜Ｅ_ｃ｜＝（ｘ_Ｃ ^２＋ｙ_Ｃ ^２）^１／２）だけ、ずれている。なお、これら差ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ、及びＥ_ｃは、ベクトルである。

プロセッサ１８は、カメラ１７から取得した画像データ６０を解析し、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを写す１つの画素（例えば、第ｎの目標位置Ｂ_ｎの画像領域の中心の画素）の、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を取得する。そして、プロセッサ１８は、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける第ｎの目標位置Ｂ_ｎの座標と、予め記憶された作業位置（中心点）Ｆ_ｎの座標とを用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求め、該差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）と、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの既知の位置関係とを用いて、ツール座標系Ｃ_Ｔにおける作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量を取得する。

ここで、カメラ１７とツール１６とが、互いに既知の位置関係に配置されているので、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの位置関係を表す第１の変換行列（例えば同次変換行列）の各パラメータは、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとを校正することにより、求めることができる。この校正により、ツール座標系Ｃ_Ｔの座標と、カメラ座標系Ｃ_Ｃの座標とは、第１の変換行列を介して、相互に変換できる。

プロセッサ１８は、第１の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ、又はずれ量Ｅ_Ｔに変換する。これらずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、及びＥ_Ｔは、ベクトルである。こうして、プロセッサ１８は、時点τ_ｎでのツール座標系Ｃ_Ｔにおける作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

以上のように、プロセッサ１８は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎの画像データ６０における位置と、画像データ６０に定められる作業位置Ｆ_ｎの位置とに基づいて、時点τ_ｎでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得する。したがって、本実施形態においては、プロセッサ１８は、ずれ量取得部５２として機能する。

このように取得されたずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）は、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置した時点での目標位置Ｂ_ｎと作業位置Ｆ_ｎとのずれ量ではなく、ツール１６にスポット溶接作業のための動作（例えば、サーボモータ３８への指令、可動電極４６のワークＷへの当接、可動電極４６及び固定電極４４への通電）を実行させる時点τ_ｎでの目標位置Ｂ_ｎと作業位置Ｆ_ｎとのずれ量を正確に表すデータとなる。

次いで、プロセッサ１８は、取得したずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）に基づいて、時点τ_ｎで作業位置Ｆ_ｎが第ｎの目標位置Ｂ_ｎに配置されるように、移動機械１４の位置を補正する。例えば、図５に示す例の場合、プロセッサ１８は、作業プログラムに規定されていた第ｎの教示点Ｃ_ｎを、ツール座標系Ｃ_Ｔのｘ軸マイナス方向へずれ量ｘ_Ｔ、ツール座標系Ｃ_Ｔのｙ軸プラス方向へずれ量ｙ_Ｔだけ移動させた位置に、自動で補正する。又は、プロセッサ１８は、第ｎの教示点Ｃ_ｎを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおいてずれ量Ｅ_Ｔだけ移動させた位置に、補正する。

このようにして、プロセッサ１８は、作業プログラムに含まれる第ｎの教示点Ｃ_ｎの位置情報を補正し、これにより、作業プログラムを更新する。したがって、プロセッサ１８は、移動機械１４の位置（第ｎの教示点Ｃ_ｎ）を補正する位置補正部５４（図１）として機能する。

以上のように、本実施形態においては、時点τ_ｎで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像するカメラ１７と、ずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを取得するずれ量取得部５２とによって、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６の作業位置Ｆ_ｎのずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを取得している。したがって、カメラ１７及びずれ量取得部５２は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６の作業位置Ｆ_ｎのずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを取得する装置５０（図１）を構成する。

この装置５０によれば、画像データ６０から、ワークＷ上の第ｎの目標位置Ｂ_ｎと、該ワークＷに対してツール１６が実際に作業すると推定される作業位置Ｆ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを、オペレータが測定することなく、自動的且つ高精度に求めることができる。

また、本実施形態においては、記憶部２０は、装置５０を構成し、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける中心点Ｆ_ｎの座標を、画像データ６０における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報として予め記憶している。この構成によれば、作業位置Ｆ_ｎの位置を都度設定したり、検出したりする必要がないので、ずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを、比較的簡単なアルゴリズムで迅速に取得できる。

また、本実施形態においては、位置補正部５４は、装置５０を構成し、取得したずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）に基づいて移動機械１４の位置（第ｎの教示点Ｃ_ｎ）を補正している。この構成によれば、プロセッサ１８が、更新後の作業プログラムに従ってスポット溶接作業の一連の動作を実行したときに、ツール１６の作業位置Ｆ_ｎ（可動電極４６及び固定電極４４の挟持位置）を目標位置Ｂ_ｎに、より高精度に配置させることができる。また、オペレータが手動で教示点Ｃ_ｎの補正を行う作業を省くことができるので、移動機械１４の教示に掛かる作業を軽減できる。

また、本実施形態においては、プロセッサ１８は、ずれ量取得部５２として機能して、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求め、該差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）と、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの既知の位置関係（具体的には、第１の変換行列）とを用いて、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を求めている。この構成によれば、画像データ６０から、制御座標系におけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を、より高精度に求めることができる。

また、本実施形態においては、カメラ１７は、その視線方向Ｄが軸線Ａ（すなわち、ツール座標系のｚ軸）と一致するように可動電極４６上の位置に配置されている。この場合、カメラ１７が撮像する画像データ６０の中心点Ｆ_ｎに、ツール１６の作業位置Ｆ_ｎが配置されることになる。

この構成によれば、オペレータは、画像データ６０を視認したときに、第ｎの目標位置Ｂ_ｎからの作業位置Ｆ_ｎのずれの大きさ及び方向を、直感的に把握することができる。また、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとを校正するときに、視線方向Ｄ（ツール座標系のｚ軸）のパラメータのみを考慮すればよいので、校正作業を簡易化できる。

なお、カメラ１７の設置位置は、図３に示す形態（すなわち、可動電極４６の位置）に限定されない。以下、図６を参照して、ツール１６に対するカメラ１７の設置位置の他の例について説明する。図６に示す形態においては、カメラ１７は、取り付け具６２を介してベース部３２に取り付けられて、ツール１６に対して所定の位置関係に配置される。

具体的には、カメラ１７は、その視線方向Ｄが軸線Ａと平行であり、視線方向Ｄが軸線Ａから所定の距離だけオフセットされ、且つ、カメラ１７の視野に固定電極４４が含まれるように、ツール１６に対して固定されている。図６に示すカメラ１７で、スポット溶接作業のための動作をツール１６に実行させる時点τ_ｎで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像した画像データを画像化した例を、図７に示す。

図７に示す画像データ６４においては、実際のスポット溶接作業時に可動電極４６を固定電極４４へ移動させたときに可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接して挟み込む作業位置Ｆ_ｎ（又は、ツール座標系Ｃ_Ｔの原点）は、画像データ６４の中心（すなわち、視線方向Ｄ）からずれることになる。

このときの画像データ６４における作業位置Ｆ_ｎの位置は、カメラ１７（具体的には、視線方向Ｄ）とツール１６（具体的には、固定電極４４、又はツール座標系Ｃ_Ｔの原点）との位置関係に応じて、定められる。記憶部２０は、画像データ６４における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報として、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける作業位置Ｆ_ｎの座標を記憶部２０に予め記憶する。

プロセッサ１８は、カメラ１７が撮像した画像データ６４を解析し、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを写す１つの画素のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を取得し、該座標と、予め記憶された作業位置Ｆ_ｎの座標とを用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求める。

ここで、図６に示すカメラ１７とツール１６とは、互いに既知の位置関係に配置されているので、図６中のツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの位置関係を表す第２の変換行列（例えば同次変換行列）の各パラメータは、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系とを校正することにより、求めることができる。この校正により、ツール座標系Ｃ_Ｔの座標と、カメラ座標系Ｃ_Ｃの座標とは、第２の変換行列を介して、相互に変換できる。

プロセッサ１８は、第２の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ、又はずれ量Ｅ_Ｔに変換する。こうして、プロセッサ１８は、時点τ_ｎでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

図８に、ツール１６に対するカメラ１７の設置位置のさらに他の例を示す。図８に示す形態においては、カメラ１７は、ツール１６に対して、その視線方向Ｄが軸線Ａに対して所定の角度θで傾斜し、且つ、カメラ１７の視野に固定電極４４が含まれる位置関係に、固定されている。図８に示すカメラ１７で、スポット溶接作業のための動作をツール１６に実行させる時点τ_ｎで第ｎの目標位置Ｂ_ｎをカメラ１７で撮像した画像データを画像化した例を、図９に示す。

図９に示す画像データ６６における作業位置Ｆ_ｎ（又は、ツール座標系Ｃ_Ｔの原点）の位置は、カメラ１７とツール１６との位置関係に応じて定められる。例えば、カメラ１７がツール１６に対して、その視線方向Ｄがツール座標系Ｃ_Ｔの原点を通過する位置関係に配置された場合、画像データ６６の中心点Ｆ_ｎを作業位置Ｆ_ｎと見做すことができる。記憶部２０は、画像データ６６における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報として、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける作業位置Ｆ_ｎの座標を記憶部２０に予め記憶する。

プロセッサ１８は、カメラ１７が撮像した画像データ６６を解析し、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを写す１つの画素のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を取得し、該座標と、予め記憶された作業位置Ｆ_ｎの座標とを用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求める。

図８に示すカメラ１７とツール１６とは、互いに既知の位置関係に配置されているので、図８中のツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの位置関係を表す第３の変換行列（例えば同次変換行列）の各パラメータは、ツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系とを校正することにより、求めることができる。この校正により、ツール座標系Ｃ_Ｔの座標と、カメラ座標系Ｃ_Ｃの座標とは、第３の変換行列を介して、相互に変換できる。

プロセッサ１８は、第３の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ、又はずれ量Ｅ_Ｔに変換する。こうして、プロセッサ１８は、時点τ_ｎでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

次に、図１０及び図１１を参照して、他の実施形態に係る機械システム７０について説明する。機械システム７０は、上述の機械システム１０と、光照射装置７２をさらに備える点で相違する。なお、本実施形態におけるカメラ１７とツール１６との位置関係は、図６に示す形態と同じである。

光照射装置７２は、例えばレーザポインタであって、光軸Ｏに沿って直進する光（例えば、レーザ光）を出力する。光照射装置７２は、その光軸Ｏが軸線Ａ（又は、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸）と一致するように、可動電極４６上の位置に配置されている。図１１に示す状態においては、可動アーム３６は、軸線Ａの方向における予め定めた位置（例えば、固定電極４４から最も離反した後退位置）に静止して配置されている。

次に、機械システム７０においてずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを取得する動作について説明する。プロセッサ１８は、上述の実施形態と同様に、作業プログラムに従って移動機械１４を動作させて、ツール１６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ移動させ、スポット溶接作業のための動作をツール１６に実行させる時点τ_ｎで、マーク等により視認可能とされている第ｎの目標位置Ｂ_ｎを、カメラ１７で撮像する。

ここで、本実施形態においては、プロセッサ１８は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎをカメラ１７で撮像する前に、光照射装置７２を動作させて、光照射装置７２に光を出力させる。時点τ_ｎでカメラ１７が撮像した画像データを画像化した例を図１２に示す。図１２に示す画像データ８４においては、ワークＷ上の第ｎの目標位置Ｂ_ｎとともに、光照射装置７２からワークＷの表面に照射された光８６が写っている。

光照射装置７２は、その光軸Ｏが軸線Ａ（ツール座標系ＣＴのｚ軸）と一致するように配置されているので、画像データ８４における光８６の位置は、実際のスポット溶接作業時に可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接して挟み込む作業位置Ｆ_ｎを示すものと見做すことができる。

プロセッサ１８は、画像データ８４において光８６を写す１つの画素（例えば、光８６の画像領域の中心の画素）のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を取得し、該座標を、画像データ８４における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報として記憶部２０に記憶する。また、プロセッサ１８は、カメラ１７が撮像した画像データ８４を解析し、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを写す１つの画素のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を取得する。そして、プロセッサ１８は、画像データ８４に写る光８６から求めた作業位置Ｆ_ｎの座標と、第ｎの目標位置Ｂ_ｎの座標とを用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求める。

そして、プロセッサ１８は、図１１中のツール座標系Ｃ_Ｔとカメラ座標系Ｃ_Ｃとの位置関係を表す第２の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ、又はずれ量Ｅ_Ｔに変換する。こうして、プロセッサ１８は、時点τ_ｎでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

本実施形態においては、カメラ１７、記憶部２０、ずれ量取得部５２、位置補正部５４、及び光照射装置７２は、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６の作業位置Ｆ_ｎのずれ量ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、Ｅ_Ｔを取得する装置８０（図１０）を構成する。そして、光照射装置７２が、カメラ１７が画像データ８４を撮像するときに、作業位置Ｆ_ｎを示すための光をワークＷに照射している。

本実施形態によれば、画像データ８４における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報を予め準備する必要がなく、画像データ８４に写る光８６から、該画像データ８４における作業位置Ｆ_ｎの位置を示す情報（すなわち、画像データ８４において光８６を写す画素のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標）を自動で取得できる。

なお、上述の実施形態において、カメラ１７は、時点τ_ｎよりも時間ｔだけ前の時点τ_ｎ－ｔ、又は、時点τ_ｎよりも時間ｔだけ後の時点τ_ｎ＋ｔで、第ｎの目標位置Ｂ_ｎをさらに撮像してもよい。換言すれば、カメラ１７は、時点τ_ｎを含む、時系列的に連続する複数の時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔで、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを周期ｔで連続的に撮像（すなわち、動画撮影）してもよい。連写の周期ｔは、カメラ１７の光学的仕様等に応じて定められ得る。

以下、図３に示す実施形態においてカメラ１７が時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、及びτ_ｎ＋ｔで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを連続的に撮像した場合について説明する。図１３に、時点τ_ｎ－ｔで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像した画像データを画像化した例を示す。また、図１４に、時点τ_ｎ＋ｔで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像した画像データを画像化した例を示す。なお、図１３及び図１４においては、参考のために、図５に示す画像データ６０中の第ｎの目標位置Ｂ_ｎの位置を、白点Ｇで示している。

図１３に示すように、時点τ_ｎ－ｔでカメラ１７が撮像した画像データ９０においては、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、画像データ９０の中心点（すなわち、作業位置）Ｆ_ｎから、カメラ座標系Ｃ_Ｃのｘ軸プラス方向へ差ｘ_Ｃ’、ｙ軸プラス方向へ差ｙ_Ｃ’だけ、ずれている。換言すれば、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは作業位置Ｆ_ｎから、差Ｅ_ｃ’（｜Ｅ_ｃ’｜＝（ｘ_Ｃ’^２＋ｙ_Ｃ’^２）^１／２）だけ、ずれている。

プロセッサ１８は、上述した方法によって、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ’及びｙ_Ｃ’、又は差Ｅ_ｃ’を求め、第１の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ’及びｙ_Ｃ’、又は差Ｅ_ｃ’を、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ’及びｙ_Ｔ’、又はずれ量Ｅ_Ｔ’に変換し、時点τ_ｎ－ｔでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ’及びｙ_Ｔ’（又はＥ_Ｔ’）を取得できる。

一方、図１４に示すように、時点τ_ｎ＋ｔでカメラ１７が撮像した画像データ９２においては、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、画像データ９２の中心点（すなわち、作業位置）Ｆ_ｎから、カメラ座標系Ｃ_Ｃのｘ軸プラス方向へ差ｘ_Ｃ”、ｙ軸プラス方向へ差ｙ_Ｃ”だけ、ずれている。換言すれば、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは作業位置Ｆ_ｎから、差Ｅ_ｃ”（｜Ｅ_ｃ”｜＝（ｘ_Ｃ”^２＋ｙ_Ｃ”^２）^１／２）だけ、ずれている。

プロセッサ１８は、上述した方法によって、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ”及びｙ_Ｃ”、又は差Ｅ_ｃ”を求め、第１の変換行列を用いて、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ”及びｙ_Ｃ”、又は差Ｅ_ｃ”を、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ”及びｙ_Ｔ”、又はずれ量Ｅ_Ｔ”に変換し、時点τ_ｎ＋ｔでの作業位置Ｆ_ｎと第ｎの目標位置Ｂ_ｎとの間のずれ量ｘ_Ｔ”及びｙ_Ｔ”（又はＥ_Ｔ”）を取得できる。このように、異なる複数の時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔで、ずれ量が異なり得る。本実施形態においては、プロセッサ１８は、異なる複数の時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔで、ずれ量をそれぞれ取得する。

ここで、作業対象のワークＷの実際の寸法（例えば、厚み）には、バラツキが生じる可能性がある。ワークＷの寸法にバラツキが生じると、該寸法に応じて、実際のスポット溶接作業時に可動電極４６及び固定電極４４がワークＷと当接して挟み込む時点も変動することになる。

例えば、ワークＷの厚みの公称寸法がａ_０であり、寸法公差が±０．１であり、且つ、時点τ_ｎが、公称寸法ａ_０のワークＷに対して可動電極４６及び固定電極４４が当接する時点として設定されたと仮定する。この場合において、実際の寸法がａ_０＋０．１である（つまり、公称厚み寸法ａ_０よりも厚い）ワークＷを可動電極４６及び固定電極４４で挟持させると、可動電極４６及び固定電極４４が該ワークＷに当接する時点は、時点τ_ｎよりも前の時点となる。

反対に、実際の厚み寸法がａ_０－０．１である（つまり、公称厚み寸法ａ_０よりも薄い）ワークＷを可動電極４６及び固定電極４４で挟持させると、可動電極４６及び固定電極４４が該ワークＷに当接する時点は、時点τ_ｎよりも後の時点となる。したがって、ワークＷの実際の厚み寸法が、公称厚み寸法ａ_０よりも薄い又は厚い場合、時点τ_ｎで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像したとしても、このときの画像データ中の第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、可動電極４６及び固定電極４４が該ワークＷに当接する時点の位置を示していないことになり得る。

そこで、本実施形態においては、カメラ１７は、異なる複数の時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを連写（動画撮影）し、プロセッサ１８は、取得した複数の画像データ６０、９０、９２の各々に関して、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）、ｘ_Ｔ’及びｙ_Ｔ’（又はＥ_Ｔ’）、並びに、ｘ_Ｔ”及びｙ_Ｔ”（又はＥ_Ｔ”）を取得する。

例えば、時点τ_ｎ－ｔが、ａ_０＋０．１の寸法のワークＷに対して可動電極４６及び固定電極４４が当接する時点に対応し、時点τ_ｎ＋ｔが、ａ_０－０．１の寸法のワークＷに対して可動電極４６及び固定電極４４が当接する時点に対応しているとすると、プロセッサ１８は、公称寸法ａ_０のワークＷに関するずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）と、公称寸法ａ_０±寸法公差の寸法のワークＷに関するずれ量ｘ_Ｔ’及びｙ_Ｔ’（又はＥ_Ｔ’）、及び、ずれ量ｘ_Ｔ”及びｙ_Ｔ”（又はＥ_Ｔ”）とを、それぞれ取得できることになる。

このように、複数の時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔで撮像した画像データ６０、９０、９２からずれ量を取得することによって、ワークＷの寸法のバラツキに対応したずれ量を取得することができ得る。一例として、プロセッサ１８は、以下の表１の画像を生成し、制御装置１２に設けられたディスプレイ（図示せず）に表示させてもよい。

オペレータは、表１を参照することにより、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６の作業位置Ｆ_ｎのずれ量を、寸法公差を考慮して統計的に分析することが可能となる。なお、本実施形態においては、一例として、３つの時点τ_ｎ－ｔ、τ_ｎ、τ_ｎ＋ｔでカメラ１７が第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像した場合について述べたが、公称寸法ａ_０のワークＷに対応する時点τ_ｎを含む、４以上の時点で第ｎの目標位置Ｂ_ｎを連写してもよい。これにより、ずれ量をより詳細に分析できる。

なお、上述の実施形態においては、ツール１６がスポット溶接ガンである場合について述べたが、ツールはスポット溶接ガンに限定されない。以下、図１５を参照して、他の実施形態に係るツール９６について説明する。ツール９６は、光軸Ｐに沿ってレーザ光を出射し、作業位置Ｆ_ｎでワークＷをレーザ加工するレーザ加工ヘッドである。ツール９６は、上述のツール１６の代わりに、移動機械１４の手首部３０に取り付けられる。

プロセッサ１８は、ツール９６の外部に設けられたレーザ発振器（図示せず）にレーザ発振指令を送り、該レーザ発振器は、光ファイバ等の導光路を通してレーザ光をツール９６に供給する。ツール９６は、出射口９６ａからレーザ光を光軸Ｐに沿って出射し、該レーザ光によってワークＷをレーザ加工（レーザ切断、レーザ溶接等）する。ツール９６に対して、ツール座標系Ｃ_Ｔが設定されている。本実施形態においては、ツール座標系Ｃ_Ｔは、その原点が出射口９６ａの中心に位置し、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸が光軸Ｐと一致する（又は平行となる）ように、ツール９６に対して設定されている。

プロセッサ１８は、例えば図４に示すワークＷ上の第ｎの目標位置Ｂ_ｎ（ｎ＝１，２、・・・）の各々に対してレーザ加工作業を行う。具体的には、プロセッサ１８は、移動機械１４を動作させて、ツール９６を、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するレーザ加工作業を実行するための第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置させる。このとき、プロセッサ１８は、ツール座標系Ｃ_Ｔを、その原点が第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置され、且つ、そのｚ軸（すなわち、光軸Ｐ）が第ｎの目標位置Ｂ_ｎを通過するように、設定する。

そして、プロセッサ１８は、レーザ発振器にレーザ発振指令を送り、ツール９６からレーザ光を出射し、該レーザ光によって、ワークＷを作業位置Ｆ_ｎでレーザ加工する。すなわち、本実施形態における作業位置Ｆ_ｎは、ツール９６がワークＷ上にレーザ光を照射する位置（又は、光軸ＰとワークＷの表面との交点）である。

プロセッサ１８は、このようなレーザ加工作業を、全ての目標位置Ｂ_ｎに対して繰り返し実行する。プロセッサ１８は、このようなレーザ加工作業のための一連の動作を、作業プログラムに従って実行する。この作業プログラムは、記憶部２０に予め記憶される。作業プログラムは、第ｎの教示点Ｃ_ｎの位置情報、ツール９６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ位置決めするための位置決め指令、レーザ発振器へのレーザ発振指令等を含む。

プロセッサ１８が作業プログラムに従ってツール９６を第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置して、該ツール９６からレーザ光を出力する動作を行ったときに、該レーザ光が実際にワークＷ上に照射される作業位置Ｆ_ｎが第ｎの目標位置Ｂ_ｎからずれ得る。そこで、装置５０は、上述の実施形態と同様に、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール９６の作業位置Ｆ_ｎのずれ量を取得する。

図１５に示すように、装置５０のカメラ１７は、ツール９６に対して所定の位置関係に配置される。具体的には、カメラ１７は、その視線方向Ｄが光軸Ｐ（すなわち、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸）と一致するように、ツール９６の出射口９６ａに配置されている。

ずれ量を取得するとき、プロセッサ１８は、作業プログラムに従って移動機械１４を動作させて、ツール９６を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ向かって移動させる。そして、プロセッサ１８は、カメラ１７に指令を送り、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するレーザ加工作業のための動作をツール９６に実行させる時点τ_ｎで、該第ｎの目標位置Ｂ_ｎをカメラ１７で撮像する。

一例として、本実施形態における時点τ_ｎは、プロセッサ１８がレーザ発振器へレーザ発振指令を送信した時点に設定され得る。他の例として、時点τ_ｎは、ツール９６からレーザ光が実際に出射される時点に設定され得る。プロセッサ１８がレーザ発振器へレーザ発振指令を送信した時点から、ツール９６がレーザ光を実際に出射するまでの時間τ_ｙは、レーザ発振器の仕様等から予測可能である。したがって、ツール９６からレーザ光が実際に出射される時点τ_ｎは、レーザ発振器へレーザ発振指令を送信した時点から時間τ_ｙだけ経過した時点として、定めることができる。

こうして、カメラ１７は、時点τ_ｎで、図５に示すように第ｎの目標位置Ｂ_ｎが写る画像データ６０を撮像する。本実施形態においては、カメラ１７がツール９６に対して、その視線方向Ｄが光軸Ｐと一致する位置関係に配置されているので、撮像した画像データ６０においては、その中心点（中心の画素）Ｆ_ｎが、実際のレーザ加工作業時にレーザ光がワークＷ上に照射される作業位置Ｆ_ｎであると見做すことができる。そして、プロセッサ１８は、ずれ量取得部５２として機能して、図３の実施形態と同様に、画像データ６０からずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。そして、プロセッサ１８は、図３の実施形態と同様に、位置補正部５４として機能して、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）に基づいて第ｎの教示点Ｃ_ｎを補正する。

なお、図１５に示す実施形態において、カメラ１７は、ツール９６に対して、その視線方向Ｄが光軸Ｐと平行であり、且つ、視線方向Ｄが光軸Ｐから所定の距離だけオフセットされる位置関係に配置されてもよい。この場合、プロセッサ１８は、図６に示す実施形態と同様の方法を用いて、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

代替的には、図１５に示す実施形態において、カメラ１７は、ツール９６に対して、その視線方向Ｄが光軸Ｐに対して所定の角度θで傾斜する位置関係に配置されてもよい。この場合、プロセッサ１８は、図８に示す実施形態と同様の方法を用いて、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

次に、図１６～図１８を参照して、さらに他の実施形態に係るツール９８について説明する。ツール９８は、第ｎの部品Ｉ_ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）を把持し、ワークＷに形成された第ｎの穴Ｈ_ｎに嵌合させるロボットハンドである。第ｎの部品Ｉ_ｎは、中心軸線Ｑを有する棒状（例えば、円柱状）の部材である。また、第ｎの穴Ｈ_ｎは、ワークＷ上の第ｎの目標位置Ｂ_ｎに形成され、中心軸線Ｒ_ｎを有する。例えば、第ｎの目標位置Ｂ_ｎは、ワークＷの表面上の第ｎの穴Ｈ_ｎの開口中心として定義され得る。この場合、軸線Ｒ_ｎは、第ｎの目標位置Ｂ_ｎを通過する。

ツール９８は、上述のツール１６の代わりに、移動機械１４の手首部３０に取りけられる。具体的には、ツール９８は、手首部３０に連結されたハンドベース１００と、該ハンドベース１００に開閉可能に設けられた複数の指部１０２と、該複数の指部１０２を開閉させる駆動部１０４とを有する。駆動部１０４は、例えばエアシリンダ又はモータであって、指部１０２を開閉させることにより、物体を把持したり、解放したりできる。

ツール９８に対して、ツール座標系Ｃ_Ｔが設定されている。本実施形態においては、ツール座標系Ｃ_Ｔは、その原点が、指部１０２の把持位置（又は、複数の指部１０２の間）に位置し、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸が、指部１０２の開閉方向と直交するように、ツール９８に対して設定されている。

次に、図１６及び図１７を参照して、ツール９８が行う嵌合作業について、説明する。ワークＷは、例えば、治具等により所定の位置に固定されてもよいし、又は、ベルトコンベア等で移動されてもよい。プロセッサ１８は、移動機械１４を動作させて、所定の保管場所に収容された第ｎの部品Ｉ_ｎをツール９８で把持する。このとき、ツール９８は、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸が軸線Ｑに一致するように、第ｎの部品Ｉ_ｎを把持する。

次いで、プロセッサ１８は、移動機械１４を動作させて、ツール９８を、第ｎの穴Ｈ_ｎに第ｎの部品Ｉ_ｎを嵌合する嵌合作業を実行するための第ｎの教示点Ｃ_ｎに、配置させる。具体的には、プロセッサ１８は、ツール座標系Ｃ_Ｔを、その原点が第ｎの教示点Ｃ_ｎに配置され、且つ、そのｚ軸（すなわち、軸線Ｑ）が、第ｎの穴Ｈ_ｎの軸線Ｒ_ｎに略一致するように、設定する。

そして、プロセッサ１８は、ツール９８の位置を、設定したツール座標系Ｃ_Ｔによって規定される位置に一致させるように、移動機械１４を動作させる。その結果、ツール９８、及び該ツール９８が把持する第ｎの部品Ｉ_ｎは、ワークＷに対して図１６に示すように配置される。次いで、プロセッサ１８は、移動機械１４に嵌合開始指令を送信する。そうすると、移動機械１４は、ツール９８を、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸マイナス方向へ移動させて、ツール９８が把持する第ｎの部品Ｉ_ｎを第ｎの穴Ｈ_ｎに嵌合させる。その結果、図１７に示すように、ツール９８によって第ｎの部品Ｉ_ｎが第ｎの穴Ｈ_ｎに嵌合される。

プロセッサ１８は、このような嵌合作業を繰り返し実行し、複数の部品Ｉ_ｎを、複数の穴Ｂ_ｎにそれぞれ嵌合する。プロセッサ１８は、このような嵌合作業のための一連の動作を、作業プログラムに従って実行する。この作業プログラムは、第ｎの教示点Ｃ_ｎの位置情報、ツール９８を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ位置決めするための位置決め指令、嵌合開始指令等を含む。

ここで、プロセッサ１８が作業プログラムに従って第ｎの部品Ｉ_ｎを第ｎの穴Ｈ_ｎに嵌合させる嵌合作業を行ったときに、第ｎの部品Ｉ_ｎがワークＷと係合する作業位置が、第ｎの穴Ｈ_ｎ（すなわち、第ｎの目標位置Ｂ_ｎ）からずれ得る。そこで、本実施形態においては、装置５０は、上述の実施形態と同様に、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール９８の作業位置のずれ量を取得する。

図１８に示すように、装置５０のカメラ１７は、ツール９８に対して所定の位置関係に配置されるように、該ツール９８によって把持される（又は、ツール９８に固定される）。具体的には、カメラ１７は、その視線方向Ｄが、ツール９８によって把持される第ｎの部品Ｉ_ｎの軸線Ｑ（又は、ツール座標系Ｃ_Ｔのｚ軸）と一致するように、配置されている。

ずれ量を取得するとき、プロセッサ１８は、作業プログラムに従って移動機械１４を動作させて、ツール９８を第ｎの教示点Ｃ_ｎへ向かって移動させる。そして、プロセッサ１８は、カメラ１７に指令を送り、第ｎの目標位置Ｂ_ｎ（第ｎの穴Ｈ_ｎ）に対する嵌合作業のための動作をツール９８に実行させる時点τ_ｎで、該第ｎの目標位置Ｂ_ｎをカメラ１７で撮像する。

一例として、本実施形態における時点τ_ｎは、プロセッサ１８が移動機械１４へ嵌合開始指令を送信した時点に設定され得る。他の例として、時点τ_ｎは、ツール９８が把持する第ｎの部品Ｉ_ｎがワークＷと係合する（又は、第ｎの部品Ｉ_ｎの先端がワークＷの表面に到達する）時点に設定され得る。

プロセッサ１８が嵌合開始指令を送信した時点から、ツール９８が把持する第ｎの部品Ｉ_ｎがワークＷと係合するまでの時間τ_ｚは、移動機械１４のサーボモータ３１の加減速特性等から予測可能である。したがって、ツール９８が把持する第ｎの部品Ｉ_ｎがワークＷと係合する時点τ_ｎは、嵌合開始指令を送信した時点から時間τ_ｚだけ経過した時点として、定めることができる。

こうして、カメラ１７は、時点τ_ｎで、第ｎの目標位置Ｂ_ｎ（第ｎの穴Ｈ_ｎ）を撮像する。このときにカメラ１７が撮像した画像データを画像化した例を、図１９に示す。図１９に示す画像データ１０６においては、ワークＷに形成された第ｎの穴Ｈ_ｎが写っている。一例として、プロセッサ１８は、画像データ１０６を解析して第ｎの穴Ｈ_ｎの中心点を検出し、検出した該中心点のカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標を、第ｎの目標位置Ｂ_ｎのカメラ座標系Ｃ_Ｃにおける座標として取得する。

また、本実施形態においては、カメラ１７がツール９８に対して、その視線方向Ｄが軸線Ｑ（ツール座標系のｚ軸）と一致する位置関係に配置されているので、撮像した画像データ１０６の中心点（中心の画素）Ｆ_ｎが、実際の嵌合作業時に第ｎの部品Ｉ_ｎがワークＷと係合する作業位置Ｆ_ｎであると見做すことができる。

そして、プロセッサ１８は、ずれ量取得部５２として機能して、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける第ｎの目標位置Ｂ_ｎ及び作業位置Ｆ_ｎの座標を用いて差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ（又はＥ_ｃ）を求め、図３に示す実施形態と同様に、画像データ１０６からずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。そして、プロセッサ１８は、図３の実施形態と同様に、位置補正部５４として機能して、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）に基づいて第ｎの教示点Ｃ_ｎを補正する。

なお、図１８に示す実施形態において、カメラ１７は、ツール９８に対して、その視線方向Ｄが軸線Ｑ（ツール座標系Ｃ_Ｃのｚ軸）と平行であり、且つ、視線方向Ｄが軸線Ｑから所定の距離だけオフセットされる位置関係に配置されてもよい。この場合、プロセッサ１８は、図６に示す実施形態と同様の方法を用いて、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

代替的には、図１８に示す実施形態において、カメラ１７は、ツール９８に対して、その視線方向Ｄが軸線Ｑに対して所定の角度θで傾斜する位置関係に配置されてもよい。この場合、プロセッサ１８は、図８に示す実施形態と同様の方法を用いて、ずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ（又はＥ_Ｔ）を取得できる。

なお、上述の実施形態においては、制御装置１２が、移動機械１４及びツール１６、９６又は９８を制御している。しかしながら、これに限らず、制御装置１２が移動機械１４を制御する一方、ツール１６、９６又は９８は、制御装置１２とは別の制御装置によって制御されてもよい。このような形態を図２０に示す。

図２０に示す機械システム１１０は、制御装置１２、移動機械１４、ツール１６、９６、又は９８、カメラ１７、及び第２の制御装置１１２を備える。第２の制御装置１１２は、制御装置１２と通信可能に接続されている。第２の制御装置１１２は、プロセッサ１１４と、該プロセッサ１１４とバス１１６を介して通信可能に接続された記憶部２０とを有する。プロセッサ１１４は、ツール１６、９６、又は９８を制御する。プロセッサ１１４は、装置５０のずれ量取得部５２及び位置補正部５４として機能する。また、プロセッサ１１４は、カメラ１７に指令を送り、該カメラ１７の撮像動作を制御する。

なお、ずれ量取得部５２は、制御装置１２又は１１２とは別に設けられてもよい。このような形態を図２１に示す。図２１に示す機械システム１２０は、制御装置１２、移動機械１４、ツール１６、９６、又は９８、及び装置１２２を備える。装置１２２は、上述の装置５０と同様に、第ｎの目標位置Ｂ_ｎに対するツール１６、９６、又は９８の作業位置のずれ量を取得するものであって、ずれ量取得部５２及びカメラ１７を備える。カメラ１７は、制御装置１２に接続され、時点τ_ｎで第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像する。ずれ量取得部５２は、プロセッサ及び記憶部を有する１つのコンピュータから構成され得る。

なお、上述の実施形態においては、プロセッサ１８が、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量ｘ_Ｔ及びｙ_Ｔ、又はずれ量Ｅ_Ｔに変換する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、プロセッサ１８は、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ及びｙ_Ｃ、又は差Ｅ_ｃを、移動機械座標系Ｃ_Ｍ（又は、ワールド座標系）に変換してもよい。

例えば、プロセッサ１８は、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量を求めた後に、ツール座標系Ｃ_Ｔにおけるずれ量を、移動機械座標系Ｃ_Ｍ（又は、ワールド座標系）に変換してもよい。又は、オペレータは、カメラ座標系Ｃ_Ｃと移動機械座標系Ｃ_Ｍ（又は、ワールド座標系）とを予め校正しておき、プロセッサ１８は、カメラ座標系Ｃ_Ｃにおける差ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ、Ｅ_ｃを移動機械座標系Ｃ_Ｍ（又は、ワールド座標系）に変換することで、移動機械座標系Ｃ_Ｍ（又は、ワールド座標系）におけるずれ量を取得してもよい。

また、ツール１６、９６、又は９８に対するツール座標系Ｃ_Ｔの位置は、上述した実施形態に限定されず、如何なる位置であってもよい。また、図３、図６、又は図８に示す実施形態において、プロセッサ１８は、カメラ１７で第ｎの目標位置Ｂ_ｎを撮像するときに可動アーム３６を移動させてもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

１０，７０，１１０，１２０ 機械システム
１２，１１２ 制御装置
１４ 移動機械
１６，９６，９８ ツール
１７ カメラ
１８，１１４ プロセッサ
２０ 記憶部
５０，８０，１２２ 装置
５２ ずれ量取得部
５４ 位置補正部

Claims (12)

1. 移動機械によってツールを移動させて該ツールでワークの目標位置に対して作業を行うときの該目標位置に対する該ツールの作業位置のずれ量を取得する装置であって、
   前記ツールに対して所定の位置関係に配置され、前記ツールに前記作業のための動作を実行させる第１の時点で前記目標位置を撮像するカメラと、
   前記目標位置の、前記カメラが撮像した画像データにおける位置と、前記作業位置の該画像データにおける位置を示す情報と、に基づいて、前記第１の時点での前記作業位置と前記目標位置との間のずれ量を取得するずれ量取得部と、を備える、装置。
2. 前記情報を予め記憶する記憶部をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記ツールに設けられ、前記カメラが前記画像データを撮像するときに、前記作業位置を示すための光を前記ワークに照射する光照射装置をさらに備え、
   前記ずれ量取得部は、前記画像データにおける前記光の位置を前記情報として用いて、前記ずれ量を取得する、請求項１に記載の装置。
4. 前記ツールは、前記作業を行うときに前記ワークと前記作業位置で当接し、
   前記第１の時点は、前記ツールを前記ワークに当接させる時点である、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記ツールは、固定電極と、該固定電極に対して接近及び離反するように軸線に沿って移動する可動電極と、を有する溶接ガンであって、
   前記カメラは、該カメラの視線方向が前記軸線と平行となるように、配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記カメラは、前記視線方向が前記軸線と一致するように、前記可動電極の位置に配置される、請求項５に記載の装置。
7. 前記ツールは、光軸に沿ってレーザ光を出射するレーザ加工ヘッドであって、
   前記カメラは、該カメラの視線方向が前記光軸と一致するように、配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記ツールは、部品を把持し、該部品を前記目標位置に設けられた穴に嵌合させるロボットハンドであって、
   前記カメラは、該カメラの視線方向が、前記ツールが把持する前記部品の軸線と平行となるように、配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記ずれ量取得部が取得した前記ずれ量に基づいて、前記第１の時点で前記作業位置が前記目標位置に配置されるように前記移動機械の位置を補正する位置補正部をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記カメラは、前記第１の時点の前又は後の第２の時点で前記目標位置をさらに撮像し、
    前記ずれ量取得部は、前記目標位置の、前記第２の時点で前記カメラが撮像した第２の画像データにおける位置と、前記作業位置の該第２の画像データにおける位置を示す情報とに基づいて、前記第２の時点での前記ツールと前記目標位置との間の第２のずれ量をさらに取得する、請求項１～９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記ずれ量取得部は、
    前記画像データの座標を規定するカメラ座標系における前記目標位置の座標と、前記カメラ座標系における前記作業位置の座標と、を用いて、前記カメラ座標系における前記目標位置と前記作業位置との差を求め、
    前記ツール又は前記移動機械に対して設定される制御座標系と前記カメラ座標系との既知の位置関係と前記差とを用いて、前記制御座標系における前記ずれ量を取得する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 移動機械によってツールを移動させて該ツールでワークの目標位置に対して作業を行うときの該目標位置に対する該ツールの作業位置のずれ量を取得する方法であって、
    前記ツールに対して所定の位置関係に配置されたカメラで、前記ツールに前記作業のための動作を実行させる第１の時点で前記目標位置を撮像し、
    前記目標位置の、前記カメラが撮像した画像データにおける位置と、前記作業位置の該画像データにおける位置を示す情報と、に基づいて、前記第１の時点での前記作業位置と前記目標位置との間のずれ量を取得する、方法。

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