JP2919135B2 - ロボットの位置補正方法 - Google Patents
ロボットの位置補正方法Info
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Description
に関する。さらに詳しくは、一方のワークの取付け枠や
取付け枠部材に、すなわち他方のワークの取付け予定位
置に、ロボットのアームに保持されている他方のワーク
を、所定の隙間や段差を設けて取付ける際におけるロボ
ットの位置補正方法に関する。
て、3点を特定すれば平面が規定されることを利用して
モデルワークの多数の点群のうち代表点P1、P2、P3
を設定しロボットにその位置を教示により与え、その後
の実作業においてロボットのアームに保持された実ワー
ク上で、前記代表点に対応する点P1´、P2´、P3´
の位置を計測により求めそれにより平面を特定し、モデ
ルワーク上の3点P1、P2、P3で教示された目標位置
に前記実ワークの対応する点P1´、P2´、P3´を重
ねあわせることにより実ワークの位置を補正する方法が
採られている。
3点以外の点と実ワークのそれに対応する点とが、実ワ
ークの歪や計測誤差により一致しない場合、所定位置に
実ワークを取付けることができないという問題がある。
例えば、車体に設けられているトランクカバー取付け枠
にトランクカバーを取付ける場合、前記のように3点に
よりトランクカバーの位置決めを行ったとしても、トラ
ンクカバーに歪や製作誤差があったときや取付け枠に歪
などがあったときには、トランクカバーをトランクカバ
ー取付け枠に所定の隙間、すなわちトランクカバー取付
け枠内縁とトランクカバー外縁との距離を均一にできな
い、あるいは車体に設けられているトランクカバー取付
け枠にトランクカバーを所定の段差、すなわちトランク
カバー取付け枠表面とトランクカバー表面との距離を許
容値内に納めることができないという問題がある。な
お、この段差は、例えば見ばえのために設けられる。
ワークが回転している場合や実ワークの形状に誤差があ
る場合、補正されにくいという問題もある。
術の問題点に鑑みなされたものであって、一方のワーク
の取付け枠や取付け枠部材、つまり一方のワーク取付け
予定位置に、ロボットのアームに保持されている他方の
ワークを、所定の隙間や段差を設けて取付けることがで
きるロボットの位置補正方法を提供することを目的とす
る。
解決すべく鋭意研究した結果、一方のワークの取付け枠
や取付け枠部材、つまり一方のワークの取付け予定位置
に、他方のワークを取付ける際の位置決めにおける、粗
位置決め後の位置補正における移動量が微小であること
から、微小変位に関する演算手法を用いれば、計測点を
4点としても演算処理が単純化されること、また、もし
全ての項目について所定の目標位置に補正できない場合
には、補正対象項目に優先順位を設け、優先順位の下位
の項目についてはそれを無視して演算処理を行うことに
より演算処理を単純化し、その単純化することによる弊
害を目標値に対して裕度を設けて演算処理を行えば所期
目的が達成されることを見出し本発明を完成するに至っ
た。
方法は、一方のワークの取付け枠に、ロボットのアーム
に保持されている、両端部を所定位置に位置決めするこ
とにより全体の位置決めがなし得る形態を有する他方の
ワークを取付ける際におけるロボットの位置補正方法で
あって、取付け枠の一方の端部および他方の端部におけ
る目標となる点を各端部に2点ずつを相対向させて設定
する工程と、前記他方のワークに前記4点に対応する4
点を設定する工程と、前記他方のワークを前記取付け枠
に粗位置決めする工程と、前記取付け枠の前記4点の位
置座標を算出する工程と、前記他方のワークの前記4点
の位置座標を算出する工程と、前記対応する各4点が位
置されている部位の隙間を算出する工程と、前記隙間を
均等にするためになされる、前記相対向させて設定され
た取付け枠の各点の中点、および前記他方のワークの対
応する各点の中点を算出する工程と、前記他方のワーク
の対応する各点の中点を、前記取付け枠に設定された各
点の中点に一致させるための補正量を算出する工程と、
前記対応する各4点が位置されている部位の段差を算出
する工程と、前記各段差を目標値とするための補正量を
算出する工程と、前記各中点を一致させるための補正量
および段差を目標値とするための補正量に基づいてロボ
ットの補正移動量を算出する工程と、前記算出された補
正移動量に基づいてロボットを移動させて前記他方のワ
ークの位置を補正する工程とを含んでなることを特徴と
する。
おいては、前述の方法で求めた各隙間を目標値に設定す
ることと、各段差を目標値に設定することとを同時に実
現することができない場合、前記各隙間および段差につ
いて優先順位を定める工程と、前記工程において順位が
上位に指定された隙間または段差を所定の許容値内に納
めながら下位に指定された隙間または段差を目標値に近
付けるべく前記各補正量の修正を行う工程と、前記修正
された補正量に基づいてロボットの補正移動量を算出す
る工程とが設けられているのが好ましい。なお、優先順
位が下位である隙間または段差が許容値を外れるとき
は、目標値に対して所定の裕度を設けて補正量の修正を
行うこととする。また、例えば、隙間の順位を上位に指
定したり、あるいは同一平面上にある点の段差の優先順
位を同一としたりされる。
一方のワークの取付け枠の一方の端部に目標となる2点
を対向させて設定し、かつ他方の端部に目標となる2点
を対向させて設定するとともに、ロボットのアームに保
持されている他方のワークに前記4点に対応する4点を
設定し、前記各4点の計測値に基づいてロボットの位置
補正を行っているので、一方のワークや他方のワークに
形状誤差などがあっても精度良く位置補正ができる。
例について説明する。なお、この実施例は、具体的には
車体のトランクカバー取付け枠に平板を折り曲げ形成し
てなるトランクカバーを所定の隙間と段差を設けて取付
けることを想定したものである。
説明図、図2は本発明における段差の概念を示す説明図
である。図において、W1は一方のワーク、W2は他方の
ワーク、Fは取付け枠(取付け予定位置)を示す。ま
た、X1、X2、X3、X4は一方のワークW1上の目標と
なる4点の位置、Y1、Y2、Y3、Y4は他方のワークW
2のX1、X2、X3、X4に対応する4点の位置を示す。
に目標となる4点の位置X1、X2、X3、X4を設定す
る。この4点は、一方のワークW1の形状を把握するの
に必要な位置を考慮して適宜選定されるが、一方のワー
クW1が2平面、すなわち水平面W 11 とこの水平面W 11
の後端から下方に所定角度(角度θ)で折り曲げ形成さ
れている傾斜面W 12 の2平面で構成されるものと近似し
て(図4参照)、一方のワークW1を構成する各平面W
11 ,W 12 における取付け枠Fのコーナ部近傍の対向する
側縁部、すなわち水平面W 11 に設けられている取付け枠
Fの前端部両側縁、および傾斜面W 12 に設けられている
取付け枠Fの後端部両側縁に、それぞれ相対向させて設
ければ実用上問題はない。このようにして目標となる4
点X1、X2、X3、X4が設定されると、この位置に向け
てロボットのアームに保持されている他方のワークW2
を移動させる。つまり、他方のワークの粗位置決めを行
う。他方のワークW2の粗位置決めが終わると、4台の
3Dレーザセンサにより一方のワークW 1 の目標となる
4点X 1 、X 2 、X 3 、X 4 の位置 座標、および他方のワー
クW2のX1、X2、X3、X4に対応する4点Y1、Y2、
Y3、Y4(ここで、Y 1 、Y 4 はワークW 2 の水平面W 21
に設定され、Y 2 、Y 3 は傾斜面W 22 に設定されている。
また、水平面W 21 と傾斜面W 22 のなす角はθとされてい
る。)の位置座標が測定され、ロボットコントローラの
RAMに記憶される。なお、この目標となる4点X 1 、
X 2 、X 3 、X 4 の位置座標はロボットコントローラのR
AMに直接入力しても良い。しかるのち、X1およびY1
で構成される第1計測点、X2およびY2で構成される第
2計測点、X3およびY3で構成される第3計測点、X4
およびY4で構成される第4計測点の隙間が算出され
る。しかるのち、各隙間を目標値に設定するための補正
量の算出がなされる。この補正量の算出は各隙間を均等
化するように行う。このため、ワークW1の計測点X1、
X4の中点とワークW2の計測点Y1、Y4の中点を一致さ
せる量が算出される。すなわち、ワークW2の計測点
Y1、Y4の中点をどれだけ移動させれば、ワークW1の
計測点X1、X4の中点に重ね合わせることができるかと
いう移動量の算出がなされる。また、同様にしてワーク
W2の計測点Y2、Y3の中点をどれだけ移動させれば、
ワークW1の計測点X2、X3の中点に重ね合わせること
ができるかという移動量の算出がなされる。
における段差の算出がなされる。しかるのち、各段差を
目標値に設定するための補正量の算出がなされる。この
補正量の算出は、各計測点において計測された段差と目
標とする段差との差を求めることによりなされる。
ける隙間および段差を同時に目標値に設定することがで
きない場合は、隙間については全て優先的に位置合わせ
を行う。また、段差については、同一平面上にある点を
優先させる。例えば、ワークW2のY1、Y4が同一平面
上、すなわち水平面W 21 上にあり、一方Y2、Y3が別の
同一平面上、すなわち傾斜面W 22 上にあれば、第1およ
び第4計測点の段差もしくは第2および第3計測点の段
差の目標値を優先させる。具体的には、後述する演算式
群において優先度の低い段差を含む式を無視して演算処
理を行う(段落20参照)。ところで、この場合には、
無視された優先度の低い点の段差が許容値を外れてしま
う恐れがあるので、目標値に対して多少の裕度を設けて
演算処理を行う。この裕度は最大許容誤差(0.5m
m)内で、使用目的に応じて適宜決定される。なお、前
記2者のうちいずれを優先させるかは、同じくワークW
2の使用目的に応じて適宜決定される。例えば、図4に
示す場合には、水平面W 21 の段差を優先させて位置補正
を行う。
定されると、ロボットハンドの前記補正移動量に対応す
る座標変換行列を求める。この座標変換行列は、下記の
ようにして求めることができる。
Tにより点A1に移動したとすると、下記式が成立す
る。
も微小量変化する。このA1の微小変化量を△A1とする
と下記式が成立する。
変換行列について適用すると下記のようになる。
クW2の位置、実線がワークW2の目標位置を示す。この
とき、Y1、Y2、Y3、Y4が補正移動によりY11、
Y21、Y31、Y41に移動したとする。しかして、式
(3)における△A1に相当するのが、各隙間および段
差の補正量であり、△Tに相当するのがロボットハンド
の移動補正量である。さらに、Aに相当するのが測定点
Y1、Y2、Y3、Y4である。そして、それをより具体的
に示すと下記式群のようになる。 〔X 1 X 4 の中点とY 1 Y 4 の中点との差のx成分〕=〔△T・Y 1 Y 4 の中点〕( x成分) 〔X 2 X 3 の中点とY 2 Y 3 の中点との差のx成分〕=〔△T・Y 2 Y 3 の中点〕( x成分) 〔X 1 (z)−Y 1 (z)+α〕=〔△T・Y 1 〕(z成分) 〔X 4 (z)−Y 4 (z)+α〕=〔△T・Y 4 〕(z成分) 〔X 2 (z)−Y 2 (z)+β〕=〔△T・Y 2 〕(y成分)・sinφ+〔△ T・Y 2 〕(z成分)・cosφ 〔X 3 (z)−Y 3 (z)+β〕=〔△T・Y 3 〕(y成分)・sinφ+〔△ T・Y 3 〕(z成分)・cosφ ここにおいて、各隙間および段差の補正量、ならびに点
Y1、Y2、Y3、Y4の値は既知であるから、前記式に各
々の値を代入すればロボットハンドの補正量が求められ
る。すなわち、ロボットハンドの補正移動量に対する座
標変換行列(T+△T)が求められる。なお、α,βは
段差の目標値を示す。
てロボットの各軸の操作量を定法により算出し、ついで
ロボットの各軸を前記操作量により操作してロボットハ
ンドを移動し、ワークW 2 の位置を補正する。このよう
に、この実施例ではロボットの実際の動作は最初の粗位
置決めのときとこの最後の補正移動の2回だけである。
しかして、この位置決めされたワークW 2 は、一方のワ
ークW 1 の取付け枠Fに、例えばヒンジなどにより取付
けられる。
づいてさらに詳細に説明する。
ーを取付ける場合の説明図である。図5は車体上面から
見た図であり、図6は車体側面から見た図を示す。図に
おいて、Bはボディ、Cはトランクカバーを示す。
粗位置決めした後、 前述のごとく設定されている計測点
X1〜X4およびY1〜Y4 の各点の位置座標を計測すると
共に第1〜4計測点の各隙間および段差を算出した。結
果を表1の補正前の項に示す。ここで、各隙間および各
段差の許容値は以下のように定められている。すなわ
ち、 第1〜4計測点の各隙間:均等±0.5mm 第1及び第4計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が3±0.5mm浮く 第2及び第3計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が1±0.5mm出るしたがって、表1より各算出値は
許容値内にないことがわかる。そこで各隙間を均等化す
る補正量を求める。これらは、X1X4の中点とY1Y4の
中点との差およびX2X3の中点とY2Y3の中点との差の
x成分より求められる。
量が求まったのち、各計測点の段差を目標値に設定する
補正量を求める。これらは、下記のようにして求めるこ
とができる。
4(z)、Y4(z)、X2(z)、Y2(z)、X
3(z)、Y3(z)は各計測位置のz成分を示す。な
お、座標系はいわゆるセンサ座標系とし、そしてZ軸は
計測面に垂直方向に設定されている。
標値に設定する補正量が求められるが、同時に目標値に
設定することができないので補正量の修正を行い、この
修正された補正量に基づいてロボットハンドの変移量に
相当する座標変換行列を求める。座標変換行列をTと
し、Tがロボットハンドの補正によりT+△Tに変化し
たものとして、△Tを式(3)により求める。具体的に
は、 〔X1X4の中点とY1Y4の中点との差のx成分〕=〔△T・Y1Y4の中点〕( x成分) 〔X2X3の中点とY2Y3の中点との差のx成分〕=〔△T・Y2Y3の中点〕( x成分) 〔X1(z)−Y1(z)+3〕=〔△T・Y1〕(z成分) 〔X4(z)−Y4(z)+3〕=〔△T・Y4〕(z成分) 〔X2(z)−Y2(z)+1〕=〔△T・Y2〕(y成分)・sinφ+〔△ T・Y2〕(z成分)・cosφ 〔X3(z)−Y3(z)+1〕=〔△T・Y3〕(y成分)・sinφ+〔△ T・Y3〕(z成分)・cosφ
2平面、すなわち水平面W 11 ,W 21 および傾斜面W 12 ,
W 22 のなす角θをπから引いたものである(図4参
照)。
+△T)を求める。
T)により補正後のロボットフランジ面、つりまハンド
取付け面の位置を算出し、それに基づきロボットの各軸
の操作量を定法により算出し、ついで算出された操作量
によりロボットの各軸を操作してハンドを移動し、トラ
ンクカバーCの位置を補正した。この補正後のトランク
カバーCの各計測点の位置を3Dレーザセンサにより計
測し、各計測点の隙間および段差を算出した。結果を表
1の補正後の項に併せて示した。表1より補正後の隙間
および段差が許容値内にあるのがわかる。
測点、は第4計測点を示す。
各点の位置座標を計測すると共に第1〜4計測点の各隙
間および段差を算出した。結果を表2の補正前の項に示
す。ここで、各隙間および各段差の許容値は以下のよう
に定められている。すなわち、 第1〜4計測点の各隙間:均等±0.5mm 第1及び第4計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が3±0.5mm浮く 第2及び第3計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が1±0.5mm出るしたがって、表2より各算出値は
許容値内にないことがわかる。そこで実施例1と同様に
して各隙間を均等化する補正量を求める。
量が求まったのち、また実施例1と同様にして各計測点
の段差を目標値に設定する補正量を求める。
設定する補正量は同時に実現することができないので、
補正量の修正を行いこの修正された補正量に基づいてロ
ボットハンドの変移量に相当する座標変換行列を再び実
施例1と同様にして求める。
施例1と同様にロボットハンドを移動しトランクカバー
Cの位置を補正した。この補正後のトランクカバーCの
各計測点の位置を3Dレーザセンサにより計測し、各計
測点の隙間および段差を算出した。結果を表2の補正後
の項に併せて示した。表2より補正後の隙間および段差
が許容値内にあるのがわかる。
測点、は第4計測点を示す。
各点の位置座標を計測すると共に第1〜4計測点の各隙
間および段差を算出した。結果を表3の補正前の項に示
す。ここで、各隙間および各段差の許容値は以下のよう
に定められている。すなわち、 第1〜4計測点の各隙間:均等±0.5mm 第1及び第4計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が3±0.5mm浮く 第2及び第3計測点の段差:ボディよりトランクカバー
が1±0.5mm出るしたがって、表3より各算出値は
許容値内にないことがわかる。そこで実施例1と同様に
して各隙間を均等化する補正量を求める。
量が求まったのち、実施例1と同様にして各計測点の段
差を目標値に設定する補正量を求める。
とは同時に実現できないので、補正量の修正を行い、こ
の修正された補正量に基づいてロボットハンドの変移量
に相当する座標変換行列を求める。
施例1と同様にしてロボットハンドを移動しトランクカ
バーCの位置を補正した。この補正後のトランクカバー
Cの各計測点の位置を3Dレーザセンサにより計測し、
各計測点の隙間および段差を算出した。結果を表3の補
正後の項に併せて示した。表3より補正後の隙間および
段差が許容値内にあるのがわかる。
測点、は第4計測点を示す。
一方のワークの取付け枠にロボットアームに保持されて
いる他方のワークを所定の隙間および段差により位置決
めできる。また、計測点を一方の端部および他方の端部
に対向させて設定しているので 、取付けられるワークが
回転している場合やマスタワークに対して取付けられる
ワークが変形している場合でも適正な位置補正ができ
る。
る。
る。
る。
ある。
る実施例の平面図である。
る実施例の側面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 一方のワークの取付け枠に、ロボットの
アームに保持されている、両端部を所定位置に位置決め
することにより全体の位置決めがなし得る形態を有する
他方のワークを取付ける際におけるロボットの位置補正
方法であって、取付け枠の一方の端部および他方の端部における目標と
なる点を各端部に2点ずつを相対向させて設定する工程
と、 前記他方のワークに前記4点に対応する4点を設定する
工程と、 前記他方のワークを前記取付け枠に粗位置決めする工程
と、 前記取付け枠の前記4点の位置座標を算出する工程と、 前記他方のワークの前記4点の位置座標を算出する工程
と、 前記対応する各4点が位置されている部位の隙間を算出
する工程と、 前記隙間を均等にするためになされる、前記相対向させ
て設定された取付け枠の各点の中点、および前記他方の
ワークの対応する各点の中点を算出する工程と、 前記他方のワークの対応する各点の中点を、前記取付け
枠に設定された各点の中点に一致させるための補正量を
算出する工程と、 前記対応する各4点が位置されている部位の段差を算出
する工程と、 前記各段差を目標値とするための補正量を算出する工程
と、前記各中点を一致させるための補正量および 段差を目標
値とするための補正量に基づいてロボットの補正移動量
を算出する工程と、 前記算出された補正移動量に基づいてロボットを移動さ
せて前記他方のワークの位置を補正する工程とを含んで
なることを特徴とするロボットの位置補正方法。 - 【請求項2】 各隙間を目標値に設定することと、各段
差を目標値に設定することとを同時に実現できない場
合、前記各隙間および段差について優先順位を定める工
程と、 前記工程において順位が上位に指定された隙間または段
差を所定の許容値内に納めながら、下位に指定された隙
間または段差を目標値に近付けるべく前記各補正量の修
正を行う工程と、 前記修正された補正量に基づいてロボットの補正移動量
を算出する工程と、 前記算出された補正移動量に基づいて、ロボットを移動
させて前記他方のワークの位置を補正する工程とを含ん
でなることを特徴とする請求項1記載のロボットの位置
補正方法。 - 【請求項3】 優先順位が下位である隙間または段差が
許容値を外れるときは、目標値に対して所定の裕度を設
けて補正量の修正を行うことを特徴とする請求項2記載
のロボットの位置補正方法。 - 【請求項4】 隙間の順位を上位に指定することを特徴
とする請求項2記載のロボットの位置補正方法。 - 【請求項5】 同一平面上にある点の段差の優先順位を
同一とすることを特徴とする請求項2記載のロボットの
位置補正方法。
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---|---|---|---|
JP29068191A JP2919135B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | ロボットの位置補正方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29068191A JP2919135B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | ロボットの位置補正方法 |
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JPH05100725A JPH05100725A (ja) | 1993-04-23 |
JP2919135B2 true JP2919135B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
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- 1991-10-09 JP JP29068191A patent/JP2919135B2/ja not_active Expired - Fee Related
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