JP4461203B2

JP4461203B2 - Stocker robot teaching method, stocker robot teaching apparatus, and recording medium

Info

Publication number: JP4461203B2
Application number: JP2000175546A
Authority: JP
Inventors: 克己安田
Original assignee: Muratec Automation Co Ltd
Current assignee: Muratec Automation Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: TW486614B; JP2001158507A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the degradation of detection accuracy or falling into an undetectable state even when a mark position of each storing portion is detected by radio, without removing works in a storing portion when coordinate position of each storing portion is automatically taught. SOLUTION: In the teaching method, a positioning coordinate for each storing portion 2a is taught to a robot S for a stoker comprising a first attitude of running along a plurality of storing portions 2a of a storing shelf 2 and a second attitude of moving toward the positioning coordinate for each storing portion 2a and handling the work 3. A marking means 15 is provided for each storing portion 2a so that relation between it and the positioning coordinate is constant, a position detecting means detects a positional relation between a hand portion 11 of the first attitude and the marking means 15, the hand portion 11 of the first attitude is run and moved to the positioning coordinate for each storing portion 2a, and the position detecting means detects a mark coordinate of the marking means 15 and calculates the positioning coordinate for each storing portion 2a.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保管棚に複数備えられた各保管部で、ハンド部を前もって求めた位置決め座標に基づいて移動させることによりワークをハンドリングするストッカ用ロボットの教示方法及び教示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工程において処理されるシリコンウェーハは、カセット単位で搬送された後、ストッカに一時保管されるようになっている。このストッカは、図１８に示すように、カセット７１を収容する保管部７２ａを多数備えた保管棚７２と、カセット７１を保持して移動させるストッカ用ロボット７３とを有しており、ストッカ用ロボット７３により各保管部７２ａに対してカセット７１を搬入および搬出させるようになっている。
【０００３】
ところで、保管棚７２は、ストッカの規模にもよるが、奥行きが１．５〜２．０ｍ、幅が３〜１０ｍ、高さが３ｍ程度の大きさが一般的であり、幾つかに分割して運搬し、現地で組み立てて据え付けるようになっているため、各保管部７２ａを高い寸法精度で設置することが困難なものになっている。従って、保管棚７２の据え付け後に、ストッカ用ロボット７３に対して各保管部７２ａにおけるハンドリング時の位置決め座標を教示させることが必要になっている。
【０００４】
そこで、▲１▼ストッカ用ロボット７３を人手により全ての保管部７２ａに実際に移動させ、カセット７１のハンドリングを作業員が確認することによって、各保管部７２ａの位置決め座標を教示するようになっていたり、▲２▼予め全ての保管部７２ａの座標等を大まかに数値入力し、ストッカ用ロボット７３を実際に移動させ、カセット７１のハンドリングを作業員が確認しながら座標を補正することによって、各保管部７２ａの位置決め座標を教示するようになっていた。
【０００５】
しかしながら、上記の教示方法では、保管部７２ａへの移動後の教示作業（例えばテンキーで位置をメモリに入力する等）が作業員により行われることによって、一つの保管部７２ａの位置決め座標を教示するのに３分〜５分程度の時間を要し、例えば、保管部７２ａの総数が１００であったとすると、位置決め座標の教示作業を完了するまでに３００分〜５００分程度の時間を要することになる。この教示時間は、極めて短い立ち上げ調整が要求される業界において大きな問題であり、さらに、通常、安全を確保するため、２人の作業員が教示作業に就くことから、人件費の高騰を招来することにもなっていた。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、本出願人は、特開平８−７１９７３号公報において、ストッカ用ロボットの自動教示方法を提案した。この方法は、図１７に示すように、ワークとの位置関係が一定となるように各保管部７２ａに設けたマーク手段６５と、マーク手段６５とハンド部６１との位置関係を検出するためにハンド部６１に設けた位置検出手段６３によって、任意の一つの保管部において、ハンド部を位置決め座標に移動させた時のマークに対するハンド部の位置関係を基準位置として予め求めておき、他の各保管部においては、棚の設計データ等に基づく保管部座標にハンド部を移動させたときの、マークに対するハンド部の位置関係を補正位置として検出する。そして、この補正位置が基準位置に一致するようにハンド部を移動させたときのハンド部の座標を各保管部の位置決め座標として教示するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位置検出手段６３にＣＣＤカメラ及び距離センサ６４を使用していたため、マーク手段６５を認識するにはその真上近傍にまでハンド部６１を移動させなくてはならなかったため、また、補正位置が基準位置に一致するようにハンド部を移動させたときの座標を各保管部の位置決め座標とするため、教示時にハンド部が必ず各保管部７２ａ内に移動しなくてはならず、ハンド部の移動が多くなり、作業時間が長くなる。また、保管部にワークが置かれていると、ワークにハンドが接触する可能性がある。したがって、ロボットの軸ずれ等の異常発生後の再教示や、定期点検時の再教示時には予めワークを取り除かないといけない等の問題が出てきた。
【０００８】
また、特開平８−７１９７３号公報における位置検出手段は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置と、画像処理装置とで構成され、マークを撮像した映像信号を画像処理装置でデジタル化して画像中のマーク位置を認識する。さらに、画像処理には高速の演算を必要としハンド部に搭載できるほどの装置の小型化が困難であることと、自動教示作業中の状況を作業員がモニタできる必要があることなどから、画像処理装置は撮像装置から離れた場所に設置される。そのため、撮像装置から画像処理装置まで映像信号を伝送する手段が必要となる。ところが、ロボット内に映像信号用ケーブルを通して有線で送るのは困難なため、電波や光など無線による伝送が有効となる。
【０００９】
しかしながら、ストッカ内部は収納の効率を高くするために、空きスペースが小さくなるように設計されており、また、保管棚など金属物が多いために、無線による画像伝送では、送受信機間が遮蔽されたり、多重散乱した電波の干渉などにより受信される映像に乱れが生じることがある。このため、マーク位置の検出精度の悪化や検出不能となる場合もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、自動で各保管部の座標位置が教示でき、教示時に保管部のワークを取り除くことなく教示することができ、かつ、各保管部に設けられたマーク位置を無線であっても検出精度の悪化や検出不能とならないような検出手段を備えたストッカ用ロボットの教示方法、教示装置及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢と、を有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する方法であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるようにマーク手段を設けると共に、前記第１姿勢にある前記ハンド部に前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段を設け、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら前記各保管部の位置座標に移動させ、前記位置検出手段により前記マーク手段のマーク座標を検出し、前記マーク座標に基づいて、各保管部の位置決め座標を演算するようにしたものである。
ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示に要する時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部を実際にワークをハンドリングする位置に移動させる必要がないので、補完部にワークが存在していてもその位置決め座標を教示できる。
【００１２】
また、請求項２に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、請求項１において、前記保管部に、各保管部の位置座標を示すＩＤマークが設けられ、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら、前記位置検出手段により前記ＩＤマークを検出し、前記ハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させるものである。
予め各保管部の位置座標を入力する必要がなくなる。また、各保管部の位置座標の入力ミス等をなくすことができ、確実に各保管部の位置決め座標を教示できる。
【００１３】
また、請求項３に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、請求項１において、前記各保管部の予め入力された位置座標に基づいて、前記第１姿勢にあるハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させるものである。
予め入力された各保管部の位置座標と、その位置座標における位置検出手段により検出されるマーク手段の座標との位置関係から、各保管部の位置決め座標を算出して教示することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する装置であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ、前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段と、前記マーク手段のマーク座標と前記位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段とを備えているものである。
ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部のマーク手段のマーク座標を検出することで、各保管部の位置決め座標を教示することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができるステレオカメラである。
視野の広いステレオカメラを用いるため、ハンド部を第１姿勢の状態のままで、各マーク手段の検出を行うことができる。
【００１６】
また、請求項６に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、一台のカメラを使用し、所定距離だけ移動して複数回撮像を行い、それらの画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができる移動カメラである。
一台のカメラで位置検出を行うことができるため、装置の小型化、単純化ができる。
【００１７】
また、請求項７に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、視野分割光学系と、１台のカメラとで構成されるステレオカメラである。
一台のカメラの１回の撮像で視野を分割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単純化ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、処理時間が長くなることがない。
【００１８】
また、請求項８に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４乃至７のいずれかにおいて、前記位置検出手段の近傍に設けられ、その映像信号を無線送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受信する複数の受信手段と、前記複数の受信手段のうちから１つを選択し、選択した受信手段からの映像信号を入力する映像入力手段と、前記映像入力手段から入力された画像を解析する画像解析手段と、を備えてなるものである。
各保管部の位置検出時の画像の乱れを検出することができるようになり、また、良好に受信できる位置にある受信手段を選択して映像入力ができるので、教示作業のやり直しや、確認作業が軽減され、作業効率が上がる。更に、各保管部の教示の位置決め精度が向上する。
【００１９】
また、請求項９に記載の記録媒体は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示するためのプログラムを記録した記録媒体であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段によって、前記第１姿勢のハンド部を走行させながら、前記マーク手段を読み取り、このマーク手段のマーク座標と、前記各保管部の位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段を動作させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能なものである。
既存のストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め座標の教示が、自動化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る一例を図面を参照しつつ以下に説明する。
【００２１】
（第１の実施形態例）
本実施の形態例に係るストッカ用ロボットの教示方法は、図１に示すように、保管棚２に縦横の行列状に複数備えられた各保管部２ａでハンド部１１を位置決め座標に基づいて移動させることによりワークとなる、例えばカセット３をハンドリングするストッカ用ロボットに対して適用されるものである。
【００２２】
即ち、ストッカ用ロボットは、例えばクリーンルーム内で半導体や液晶表示基板、ディスク等を製造するラインの各工程に設置されたストッカ１に備えられている。ストッカ１は、保管棚２を有しており、保管棚２には、ウエーハを保持するカセット３を収容する保管部２ａ…が多数設けられている。
【００２３】
これら各保管部２ａには位置決め座標を教示するためのマーク手段１５が設けられた載置板１６が設置されている。このマーク手段１５は、載置板１６に設けられたワークを固定する固定部１７との位置関係が一定となるように設けられている。また、このマーク手段１５の近傍には、各保管部２ａの位置座標が記録されたＩＤマーク１８が設けられている。さらに、この保管棚２の前方には、走行レール４が保管棚２に対して平行に敷設されており、走行レール４には、ストッカ用ロボット５が矢符（左右）方向に往復移動可能に設けられている。
【００２４】
上記のストッカ用ロボット５は、走行レール４上を走行する走行部６と、走行部６に縦設されたポスト部７と、ポスト部７に昇降可能に設けられたカセット保持部８とを有している。
【００２５】
カセット保持部８は、図２に示すように、ポスト部７に対して旋回可能な第１アーム部９と、第１アーム部９に対して旋回可能な第２アーム部１０と、第２アーム部１０の先端部に設けられたハンド部１１とを有している。そして、ハンド部１１は、互いに反対方向に移動可能な一対のハンドグリッパ１２・１２を有しており、ハンドグリッパ１２・１２間を開閉させることによりカセット３を保持および開放するようになっている。尚、本明細書においては、図２（ａ）のカセット３をハンドリングするときのハンド部１１の状態を第２姿勢といい、図２（ｂ）の保管棚２に沿って走行する時のハンド部１１の状態を第１姿勢という。
【００２６】
また、第２アーム部１０の先端部には、図３に示すように、位置検出手段となるステレオカメラ３０が設けられている。ステレオカメラ３０は所定の間隔で設置された２台のビデオカメラ３１ａ、３１ｂから構成されている。このビデオカメラ３１ａ、３１ｂは、カセット保持部８が図２（ｂ）に示す第１姿勢にある状態で、マーク手段１５を視野内に収めるような位置・角度で第２アーム部１０の先端部に取付けられている。このステレオカメラ３０は、常時ハンド部１１に取付けられた構造でも、教示作業時のみハンド部１１に取付けて通常運用時には取り外す様な構造でもよい。
【００２７】
このビデオカメラ３１ａ、３１ｂはマーク手段１５の位置検出を行うとともに、その何れか一方で、これらマーク手段１５の近傍に予めマーク手段１５との位置関係が一定となるように設けられたＩＤマーク１８の検出も行うようになっている。なお、このＩＤマーク１８は、図３に示すように数字や文字を記入したラベルであっても、バーコードの様にコード化された記号などでもよい。
【００２８】
ステレオカメラ３０の近傍には、その映像信号を送信する送信手段３２が設けられている。この送信手段３２より、位置検出手段３０からのマーク手段１５の映像及びＩＤマーク１８の映像が送信される。送信された映像のＩＤマーク１８の映像は、図４に示すようにストッカ用ロボット５の外部に設置した受信機３３ａおよび３３ｂで受信して、教示制御手段３４に入力されて、教示制御手段３４に内蔵されている文字読取プログラム（以下、ＯＣＲプログラムという。）で処理され、ＩＤマーク１８の識別が行われる。また、マーク手段１５の映像は、受信機３３ａおよび３３ｂで受信して復調され、教示制御手段３４に入力されて処理される。この教示制御手段３４には、位置検出手段によって検出されたマーク手段１５のマーク座標等から、各保管部２ａの位置決め座標を教示できるプログラムが記録された記録媒体が内蔵されている。また、教示制御手段３４に表示装置３５が接続されており、入力された画像や教示の進行状況が表示される。
【００２９】
教示制御手段３４に送信されたマーク手段１５の映像は、図５の主要部分のブロック図に示すように、受信機３３ａ、３３ｂからの映像信号はマルチプレクサ３６によって、そのどちらか一方が選択されてＡ／Ｄ変換機３７でデジタルデータに変換されメモリ３９に格納された後、ＣＰＵ３８で処理される。
【００３０】
具体的には、ハンド部１１が保管部２ａの所定の位置に移動し、マーク手段１５の画像を撮像できる状態になると、マルチプレクサ３６によって受信機３３ａを選択し、画像データをメモリ３９に格納する。画像データは各画素が階調をもつ濃淡画像データであるので、これを所定の閾値で二値化する。受信機３３ａによる受信状態が良好な場合は、図６（ａ）に示す様な、マーク手段１５の２つの円が黒円となる二値画像が得られ、各黒円の重心位置からマーク座標と傾斜角を認識することができる。一方、受信機３３ａによる受信状態が悪くなると映像信号にノイズが混ざり、例えば図６（ｂ）の様な二値画像になる場合がある。この様な画像の重心位置を計算すると本来のマーク手段１５の円の中心とずれが生じるため、教示には使えない。そのため、二値画像の黒円部の面積、幅Ｗ、高さＨ、あるいは、黒円部内の白穴の数・面積などもあわせて算出し、これらの値があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、その画像データを破棄し、マルチプレクサ３６を受信機３３ｂに切り換えて、再度画像入力し同様の処理を行ってマーク手段１５の座標と傾斜角を認識する。なお、本発明のごとく数ｍから１０ｍ程度の距離で映像信号を送受信する場合、ＵＨＦ帯の微弱電波を用いるのが送受信機が小型で、且つ、安価なため好ましい。また、電波の多重散乱による干渉が生じるハンド部１１（送信機３２）の位置には規則性がなく、ハンド部１１、あるいは、受信機３３ａ、３３ｂの位置を少しずらすだけで受信状態は変化する。したがって、受信機３３ａと３３ｂの互いの配値を厳密に設定する必要はなく、１ｍ程度以上離して置けば、両受信機の受信状態が悪くなる可能性は小さく、教示作業に使用するには十分である。もちろん、場合によっては更に確実性を上げるために、３台以上の受信機を設置して、その中から良好なものを選んで処理する様にしてもよい。また、ここでは受信状態の良否の判定を二値画像を用いる例を説明したが、二値化前の濃淡画像を用いて判定しても良い。すなわち、受信状態が良好な場合マーク手段１５の円部の画素の濃度値はほば一様であるが、ノイズが入るとばらつきが大きくなるため、濃度値の標準備差を算出して、所定の値以上の場合に受信不良であると判定することもできる。
【００３１】
なお、本実施形態例では、電波による無線方式を説明したが、赤外線など光による無線方式を用いてもよい。光の場合、干渉による障害はないが、送受信機が互いに見通せる位置にないと受信できる可能性が小さくなる。そのため、受信機３３ａ、３３ｂ等の複数の受信機は、ハンド部１１がどの位置にあっても、少なくとも１つは送信機３２を見通せる位置ににあるように選んで設置すればよい。
【００３２】
本実施形態に係るストッカ用ロボットは以上のように構成されている。次に、その教示方法について図１乃至図４、及び図７を参照しつつ説明する。
【００３３】
先ずハンド部１１を保管棚２のうちで、角部（スタート位置）にある保管部２ａの近辺に移動する。次に、ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチする（図７（２））。もし、ＩＤマーク１８のラベルが見つからなければ、図７（３）から（４）に進み、ビデオカメラ３１ａの視野をずらすようにハンド部１１を移動して再度ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチする（図７（２））動作を繰り返す。ＩＤマーク１８のラベルが見つかれば、図７（３）から（５）に進み、ＩＤマーク１８のラベルに記載されている位置座標等の情報を読み取り、その情報を教示制御手段３４のメモリに記憶する（図７（５））。次にハンド部１１を、ストッカの各保管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢（図２（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部２ａの各マーク手段１５の位置座標に相応する予め入力していたマーク手段１５の撮影場所である撮像座標に移動させる（図７（６））。そして、マーク手段１５をビデオカメラ３１ａ，３１ｂで撮影し（図７（７））、そのマーク手段１５の画像を、教示制御手段３４で、ステレオ画像処理を行って、マーク手段１５のマーク座標を演算し、先に読み取ったＩＤマーク１８の位置座標におけるマーク座標として記憶する（図７（８））。ここで、ＩＤマーク１８とマーク手段１５の概略位置関係は予め決められている。次に、ハンド部１１を次の保管部２ａに移動させ、前記と同様の処理を行う（図７（９））。これを、保管棚２の終端位置にくるまで繰り返す（図７（１０））。以上のようにして、保管棚２全体を走査して全保管部２ａの位置座標とマーク座標を検出することができる。
【００３４】
以上のようにして、各保管部２ａにマーク手段１５とＩＤマーク１８を設けることで、それぞを検出手段であるビデオカメラ３０で撮影し、その画像を教示制御手段３４で演算処理するだけで、保管棚２の各保管部２ａの位置決め座標を教示することができる。
【００３５】
（第２の実施形態例）
次に、他の実施形態例として、図１０に示すように、載置板１６にＩＤマーク１８を設けない場合について説明する。本実施形態例では、ＩＤマーク１８が設けられていない以外は、前述までの実施形態例と、ハンド部１１を含むストッカ用ロボットの構成は同一であるため、重複する説明は、同一の符号を付して詳細な説明は割愛する。
【００３６】
本実施形態例では、先ず、ストッカの各保管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢（図２（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部２ａの各マーク手段１５の位置座標に相応する撮像座標を入力しておく。ここで、撮像座標とは、ステレオカメラ３０で各保管部２ａのマーク手段１５を撮像する位置座標のことである。ここで、本発明におけるストッカ用ロボットの座標系は、図８に示すように、走行部６の走行方向をＸ、保管棚２の略奥行き方向をＹ、カセット保持部８の昇降方向をＺとするワ一ルド座標系ＸＹＺを設定している。また、ハンド部１１に固定されたハンド座標系Ｘ_HＹ_HＺ_Hを設定し、ワ一ルド座標系におけるハンド座標系の原点座標値、及び、Ｘ軸とＸ_H軸のなす角θ_Hによってハンド部１１の位置姿勢を表している。
【００３７】
この撮像座標の入力と前後若しくは並行して、図１に示すように、カセット３が１つ準備され、作業員により任意の一つの保管部２ａ’の載置板１６上に載置される。この後、従来と同様に、図示しないティーチングペンダントが制御装置に接続され、図２（ａ）に示すように、カセット３を正しく握持できる位置の略真上にハンド部１１が位置するように、ティーチングペンダントを操作する。そして、この時のハンド部１１を第２姿勢とする。この位置でのハンド部１１の位置座標を基準教示座標として教示制御手段３４に格納する。
【００３８】
次に、ハンド部１１をこの保管部２ａ’の撮像座標に移動する。すなわち、ハンド部１１を第１姿勢に戻す。そして、ステレオカメラ３０でマーク手段１５を撮影する。ステレオカメラ３０で撮像された映像信号は教示制御手段３４で前述のようにデジタル化して処理される。そして、教示制御手段３４で、図９に示すようなステレオカメラ３０の各画像からマーク手段１５の２つの円を検出し、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて、各円中心のハンド部１１に対する相対的な三次元座標値を算出する。これを元に、ハンド座標系における、円の中点座標値（Ｘ_M，Ｙ_M，Ｚ_M）及び円中心の角度θ_Mを算出する。このようにして、保管部２ａ’のマーク座標（Ｘ_M'，Ｙ_M'，Ｚ_M'，θ_M'）を計測し、基準マーク座標として教示制御手段３４に格納する。
【００３９】
次に、ハンド部１１を第１姿勢の状態で、あらかじめ設定した順番に従って各保管部２ａの位置座標に相応した撮像座標に移動して各マーク手段１５を撮影し、そのマーク座標（Ｘ_M，Ｙ_M，Ｚ_M，θ_M）を計測し、各保管部２ａのマーク座標として教示制御手段３４に格納する。
【００４０】
そして、教示制御手段３４において、各保管部２ａのマーク座標と基準マーク座標との差異、及び、各保管部２ａの撮像座標と保管部２ａ’のマーク手段１５の撮像時の位置座標の差異より補正値を算出し、基準教示座標を補正し、各保管部２ａにおいてカセット３を正しく握持できる位置を算出して教示座標とする。具体的には、保管部２ａ’、及び、教示対象となる保管部２ａの、撮像座標におけるハンド部１１の位置を（Ｘ_p'，Ｙ_p'，Ｚ_p'，θ_p'＝０）、（Ｘ_p，Ｙ_p，Ｚ_p，θ_p＝０）とすると、ワールド座標系における基準マーク座標は（Ｘ_p'＋Ｘ_M'，Ｙ_p'＋Ｙ_M'，Ｚ_p'＋Ｚ_M'，θ_M'）、保管部２ａのマーク座標は（Ｘ_p＋Ｘ_M，Ｙ_p＋Ｙ_M，Ｚ_p＋Ｚ_M，θ_M）となる。基準教示座標でのハンド部１１の位置が（Ｘ_a'，Ｙ_a'，Ｚ_a'，θ_a'）であったとすると、保管部２ａにおける教示座標（Ｘ_a，Ｙ_a，Ｚ_a，θ_a）は、
Ｘ_a＝Ｘ_a'＋（Ｘ_P＋Ｘ_M）−（Ｘ_P'＋Ｘ_M'）
Ｙ_a＝Ｙ_a'＋（Ｙ_P＋Ｙ_M）−（Ｙ_P'＋Ｙ_M'）
Ｚ_a＝Ｚ_a'＋（Ｚ_P＋Ｚ_M）−（Ｚ_P'＋Ｚ_M'）
θ_a＝θ_a'＋θ_M−θ_M'
で与えられる。なお、上記では説明を簡単にするために各保管部２ａの各撮像座標での旋回角θ_p，θ_p'を０に設定したが、０以外の場合であっても適当な座標変換を施すことによって演算可能である。
【００４１】
以上のように、本発明ではハンド部１１を各保管部間を移動可能な第１姿勢に保ったままの状態で、各保管部２ａの撮像座標への移動が可能であり、そして撮像・演算処理するだけで各保管部２ａの教示座標が得られるため短時間で教示ができる。また、ハンド部１１を保管部２ａ上に挿入する必要がないため、保管部２ａにカセット３が置かれていても教示が可能である。
【００４２】
なお、以上の実施形態例では、位置検出手段として所定間隔に設置されたステレオカメラ３０を使用した場合について説明してきたが、前述までのステレオカメラ３０に変えて、以下に示すような位置検出手段とすることもできる。
【００４３】
（第３の実施形態例）
例えば、図１１に示すように、マーク手段１５及びＩＤマーク１８を検出する位置検出手段に、前述のステレオカメラ３０に変えて、１台のビデオカメラ３１をハンド部１１に設置する。この１台のビデオカメラ３１によって、マーク手段１５及びＩＤマーク１８のそれぞれを検出する。
【００４４】
その検出方法は、図１２に示すように、先ず、保管部２ａの位置座標を検出する。ＩＤマーク１８が設けられている場合は、このＩＤマーク１８を検出し、そこに記載されている情報から保管部２ａの位置座標を認識する。ＩＤマーク１８が設けられていない場合は、各保管部２ａの位置座標を入力しておく。次に、マーク手段１５のマーク座標の検出は、図１２（ａ）に示すように、ハンド部１１を予め入力しておいたマーク手段１５を撮影できる撮像座標に移動し、その時の画像データａを得る。次に、図１２（ｂ）に示すようにハンド部１１を所定距離Ｌ_Bだけ移動して撮像し画像データｂを得る。こうして得られた画像データａ，ｂをそれぞれ教示制御手段３４に送信する。教示制御手段３４で、これら画像データａ，ｂを視差画像として処理して、マーク手段１５の三次元座標を算出する。なお、視差画像を得る際のハンド部１１の移動は、本実施形態例のようにＸ方向（紙面左右方向）に限定されず、視差画像を得ることができるのであれば、Ｙ方向（紙面上下方向）若しくはＺ方向など他の方向に移動してもマーク手段１５のマーク座標を算出することができる。
【００４５】
このように、１台のビデオカメラで、ＩＤマーク１８及びマーク手段１５の検出が行えるため、ハンド部１１を小型化することも可能となる。
【００４６】
（第４の実施形態例）
また、図１３に示すように、位置検出手段として、一台のビデオカメラ３１と視野分割光学系５０から構成されるステレオカメラ３０をハンド部１１に設置して使用することもできる。
【００４７】
視野分割系５０は、図１４に示すように、４枚の鏡５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒから構成されている。これらのうち、鏡５２Ｌと５２Ｒは、約９０°の角度で互いの１辺を接し、その辺がビデオカメラ３１の中心軸ｃ軸上に略一致する様に配置されている。そして、これら鏡５２Ｌと５２Ｒのそれぞれの面に対面するようにその左方には鏡５１Ｌ、右方には５１Ｒが配置されている。鏡５１Ｌ及び５１Ｒは、それぞれマーク手段１５が映るような角度で配置されている。したがって、ビデオカメラ３１の視野の左半分には、ビデオカメラ３１に対して左方向の画像が映り、右半分には右方向の画像が映るようになる。
【００４８】
図１５には、視野分割光学系５０を介してマーク手段１５を撮影した画像を示す。画像の左半分は図４のＬ方向から撮影した画像、右半分はＲ方向から撮影した画像を示すものである。この画像を視差画像として教示制御手段３４に送信して、教示制御手段３４でマーク手段１５のマーク座標を算出できる。このように、一度の撮影で得られる画像で視差画像を得ることができるため、撮像時間等を短縮することができ、教示にかかる時間を短縮することにつながる。
【００４９】
また、このようなビデオカメラ３０と視野分割光学系５０との組み合わせの他の例として、図１６に示すように、２個のマーク手段１５Ａ，１５Ｂそれぞれを検出するように、それぞれに対応したビデオカメラ３０Ａ，３０Ｂをハンド部１１に設置することもできる。このように、各ビデオカメラ３０Ａ，３０Ｂによって、それぞれのマーク手段１５Ａ，１５Ｂを検出することができるため、これらマーク手段１５Ａ，１５Ｂが離れている場合であっても、検出することができる。なお、この場合、視野分割光学系５０Ａ，５０Ｂは、画像を上下に分割するように配置しても、左右方向に分割するように配置しても構わない。また、このように視野分割光学系５０との組み合わせによるステレオカメラでなくても、それぞれのマーク手段１５を別個それぞれのビデオカメラで検出する方式であれば、例えば、第１及び第２の実施形態例のような２台のビデオカメラからなるステレオカメラや、第３の実施形態例のような１台のビデオカメラを移動させることで、視差画像を得ることができるビデオカメラを用いることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されており、請求項１のストッカ用ロボットの教示方法によると、ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示に要する時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部を実際にワークをハンドリングする位置に移動させる必要がないので、保管部にワークが存在していてもその位置決め座標を教示できる。このため、保管部内にワークが存在していても、各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示時にハンド部とワークが接触することもなくなる。
【００５１】
また、請求項２のストッカ用ロボットの教示方法によると、予め各保管部の位置座標を入力する必要がなくなる。また、各保管部の位置座標の入力ミス等をなくすことができ、確実に各保管部の位置決め座標を教示できるため、教示時間を大幅に短縮することができる。
【００５２】
また、請求項３のストッカ用ロボットの教示方法によると、予め入力された各保管部の位置座標と、その位置座標における位置検出手段により検出されるマーク手段の座標との位置関係から、各保管部の位置決め座標を算出して教示することができる。
【００５３】
また、請求項４のストッカ用ロボットの教示装置によると、ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部のマーク手段のマーク座標を検出することで、各保管部の位置決め座標を教示することができる。
【００５４】
また、請求項５のストッカ用ロボットの教示装置によると、視野の広いステレオカメラを用いるため、ハンド部を第１姿勢の状態のままで、各マーク手段の検出を行うことができる。このため、各保管部に設置されているマーク手段を検出する時に、保管部内にまで、ハンド部を進める必要がなくなる。
【００５５】
また、請求項６のストッカ用ロボットの教示装置によると、１台のカメラで位置検出を行うことができるため、装置の小型化、単純化ができる。
【００５６】
また、請求項７のストッカ用ロボットの教示装置によると、１台のカメラの１回の撮像で視野を分割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単純化ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、処理時間が長くなることがない。
【００５７】
また、請求項８のストッカ用ロボットの教示装置によると、各保管部の位置検出時の画像の乱れを検出することができるようになり、また、良好に受信できる位置にある受信手段を選択して映像入力ができるので、教示作業のやり直しや、確認作業が軽減され、作業効率が上がる。更に、各保管部の教示の位置決め精度が向上する。
【００５８】
また、請求項９に記載の記録媒体によると、既存のストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め座標の教示が、自動化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すものであり、ストッカ用ロボットに位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。
【図２】（ａ）ハンド部がカセットを握持する状態（第２姿勢）を示す説明図である。
（ｂ）ハンド保持部が保管部間を移動する状態（第１姿勢）を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図４】受信機と教示制御手段との位置関係を示す説明図である。
【図５】教示制御手段のブロック図である。
【図６】ステレオカメラによる画像の二値化画像を示す図である。（ａ）は受信状態が良好、（ｂ）は受信状態が不良の場合を示す図である。
【図７】各保管部の位置決め座標を教示する方法のフローチャートを示す図である。
【図８】ハンド部の座標系の説明図である。
【図９】マーク座標の位置姿勢の説明図である。
【図１０】第２の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１１】第３の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１２】第３の実施形態例に係るマーク手段の検出方法を説明するための図である。
【図１３】第４の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１４】第４の実施形態例に係る位置検出手段に用いられる視野分割光学系の構成を示す図である。
【図１５】第４の実施形態例に係る位置検出手段により得られる画像を示す図である。
【図１６】第４の実施形態例の変形例を示す図である。
【図１７】従来のハンド部に設けられた位置検出手段を説明する斜視図である。
【図１８】従来例を示すものであり、ストッカ用ロボットに位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ストッカ
２保管棚
２ａ保管部
３カセット
４走行レール
５ストッカ用ロボット
６走行部
７ポスト部
８カセット保持部
９第１アーム部
１０第２アーム部
１１ハンド部
１２ハンドグリッパ
１５マーク手段
１６載置板
１７固定部
１８ＩＤマーク
３０位置検出手段
３１ａ，３１ｂビデオカメラ
３２送信手段
３３ａ，３３ｂ受信手段
３４教示制御手段
３５表示装置
３６マルチプレクサ
３７Ａ／Ｄ変換器
３８ＣＰＵ
３９メモリ
４０表示回路
５０視野分割光学系
５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒ鏡[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stocker robot teaching method and teaching apparatus for handling a workpiece by moving a hand unit based on positioning coordinates obtained in advance in each storage unit provided in a plurality of storage shelves.
[0002]
[Prior art]
For example, a silicon wafer to be processed in a semiconductor manufacturing process is temporarily stored in a stocker after being transferred in cassette units. As shown in FIG. 18, this stocker has a storage shelf 72 provided with a large number of storage units 72a for storing cassettes 71, and a stocker robot 73 that holds and moves the cassettes 71. 73 allows the cassette 71 to be carried in and out of each storage unit 72a.
[0003]
By the way, the storage shelf 72 is generally about 1.5 to 2.0 m in depth, 3 to 10 m in width and 3 m in height, depending on the scale of the stocker, and is divided into several parts. Therefore, it is difficult to install each storage unit 72a with high dimensional accuracy. Therefore, after the storage shelf 72 is installed, the stocker robot 73 needs to be taught the positioning coordinates at the time of handling in each storage unit 72a.
[0004]
Therefore, (1) the stocker robot 73 is actually moved manually to all the storage units 72a, and the operator confirms the handling of the cassette 71, whereby the positioning coordinates of each storage unit 72a are taught. (2) Roughly input the coordinates of all the storage units 72a in advance, move the stocker robot 73, and correct the coordinates while checking the handling of the cassette 71 by the operator. The positioning coordinates of the storage unit 72a are taught.
[0005]
However, in the above teaching method, teaching work after moving to the storage unit 72a (for example, inputting the position into the memory with a numeric keypad) is performed by an operator, thereby teaching the positioning coordinates of one storage unit 72a. For example, if the total number of storage units 72a is 100, it takes about 300 minutes to 500 minutes to complete the positioning coordinate teaching work. Become. This teaching time is a big problem in the industry where extremely short start-up adjustment is required. Furthermore, in order to ensure safety, two workers are usually engaged in teaching work, resulting in an increase in personnel costs. I was supposed to do it.
[0006]
In order to solve this problem, the present applicant has proposed an automatic teaching method for a stocker robot in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-711973. As shown in FIG. 17, this method is used to detect the mark means 65 provided in each storage section 72a so that the position relation with the workpiece is constant, and the position relation between the mark means 65 and the hand section 61. The position detection means 63 provided in the hand unit 61 obtains the positional relationship of the hand unit with respect to the mark when the hand unit is moved to the positioning coordinates in any one storage unit in advance as a reference position. In the storage unit, the positional relationship of the hand unit with respect to the mark when the hand unit is moved to storage unit coordinates based on shelf design data or the like is detected as a correction position. Then, the coordinates of the hand unit when the hand unit is moved so that the correction position matches the reference position are taught as the positioning coordinates of each storage unit.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the CCD camera and the distance sensor 64 are used for the position detecting means 63, the hand unit 61 has to be moved to the vicinity of the mark means 65 in order to recognize the mark means 65. Since the coordinates when the hand unit is moved so as to coincide with the reference position are the positioning coordinates of each storage unit, the hand unit must always move into each storage unit 72a during teaching. Move more and work time becomes longer. Further, when a work is placed in the storage unit, the hand may come into contact with the work. Therefore, there has been a problem that the workpiece must be removed in advance when re-teaching after an abnormality such as a robot axis deviation occurs or during re-teaching during periodic inspection.
[0008]
The position detection means in Japanese Patent Laid-Open No. 8-71973 is composed of an imaging device such as a CCD camera and an image processing device, and a video signal obtained by imaging a mark is digitized by the image processing device and the mark position in the image is displayed. Recognize Furthermore, since image processing requires high-speed computation and it is difficult to reduce the size of the device to the extent that it can be mounted on the hand unit, and it is necessary for the worker to be able to monitor the situation during the automatic teaching work. The processing device is installed at a location away from the imaging device. Therefore, a means for transmitting a video signal from the imaging device to the image processing device is required. However, since it is difficult to wire the robot through the video signal cable, wireless transmission such as radio waves and light is effective.
[0009]
However, the interior of the stocker is designed to reduce the empty space in order to increase the storage efficiency, and because there are many metal objects such as storage shelves, in wireless image transmission, the space between the transceivers is shielded. Or the received video may be disturbed due to interference of radio waves that have been scattered multiple times. For this reason, the detection accuracy of the mark position may be deteriorated or may not be detected.
[0010]
Therefore, the present invention can automatically teach the coordinate position of each storage unit, can teach without removing the work of the storage unit at the time of teaching, and the mark position provided in each storage unit is wireless. Another object of the present invention is to provide a stocker robot teaching method, teaching apparatus, and recording medium provided with a detecting means that does not deteriorate detection accuracy or disable detection.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The teaching method for a stocker robot according to claim 1 for solving the above-described problem is directed to a first posture that travels along a plurality of storage units provided on a storage shelf, and a positioning coordinate of each storage unit. A second posture for moving and handling a workpiece; and a method for teaching the positioning coordinates for each storage unit to a stocker robot having a hand unit having a relationship between the positioning coordinates and each storage unit. The marking means is provided so as to be constant, the position detecting means capable of detecting the positional relationship with the marking means is provided in the hand portion in the first posture, and the hand portion in the first posture is moved while running. Move to the position coordinates of each storage unit, detect the mark coordinates of the mark unit by the position detection unit, and calculate the positioning coordinates of each storage unit based on the mark coordinates It is obtained by the.
Without moving the hand unit to the position coordinates for handling the workpiece in each storage unit, the positioning coordinates of each storage unit can be taught in the first posture, and the time required for teaching can be greatly reduced. Further, since it is not necessary to move the hand unit to a position where the workpiece is actually handled, the positioning coordinates can be taught even if the workpiece exists in the complementing unit.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for teaching a stocker robot according to the first aspect, wherein the storage unit is provided with an ID mark indicating a position coordinate of each storage unit and travels through the hand unit in the first posture. The position detection means detects the ID mark and moves the hand unit to the position coordinates of the storage units.
There is no need to input the position coordinates of each storage unit in advance. Further, it is possible to eliminate an input error of the position coordinates of each storage unit, and to reliably teach the positioning coordinates of each storage unit.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for teaching a stocker robot according to the first aspect, wherein the hand unit in the first posture is moved to the storage unit based on the position coordinates input in advance. It is moved to position coordinates.
From the positional relationship between the position coordinates of each storage unit inputted in advance and the coordinates of the mark means detected by the position detection means at the position coordinates, the positioning coordinates of each storage part can be calculated and taught.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a teaching apparatus for a stocker robot having a first posture that travels along a plurality of storage units provided on a storage shelf, and a workpiece that moves toward a positioning coordinate of each storage unit. A device for teaching the positioning coordinates for each storage unit to a stocker robot having a hand unit having a second attitude to be handled, wherein each storage unit is provided with a constant relationship with the positioning coordinates. A position detecting means provided on the hand portion in the first posture and capable of detecting a positional relationship with the marking means, and calculating a positional relationship between the mark coordinates of the marking means and the positioning coordinates. And teaching control means for teaching the positioning coordinates of each storage unit.
Teaching the positioning coordinates of each storage unit by detecting the mark coordinates of the mark means of each storage unit in the first posture without moving the hand unit to the position coordinates for handling the workpiece in each storage unit Can do.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a teaching apparatus for a stocker robot according to the fourth aspect, wherein the position detecting means can calculate a three-dimensional coordinate from the parallax of both images based on the principle of stereo vision. It is.
Since a stereo camera with a wide field of view is used, each mark means can be detected while the hand portion is in the first posture.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a teaching apparatus for a stocker robot according to the fourth aspect, wherein the position detecting means uses a single camera, moves a predetermined distance and takes images a plurality of times, and images thereof. This is a moving camera that can calculate three-dimensional coordinates from the parallax based on the principle of stereo vision.
Since position detection can be performed by a single camera, the apparatus can be reduced in size and simplified.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a teaching apparatus for a stocker robot according to the fourth aspect, wherein the position detecting means is a stereo camera configured by a field dividing optical system and one camera.
Since a parallax image with a divided field of view can be obtained by one imaging with one camera, the apparatus can be reduced in size and simplified. In addition, since the stacker is not moved, the processing time does not increase.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a teaching apparatus for a stocker robot according to any one of the fourth to seventh aspects, wherein the transmission unit is provided in the vicinity of the position detecting unit and wirelessly transmits the video signal, and the transmitting unit. A plurality of receiving means for receiving a signal from the image, a video input means for selecting one of the plurality of receiving means and inputting a video signal from the selected receiving means, and an input from the video input means And an image analysis means for analyzing the image.
Image disturbance at the time of detecting the position of each storage unit can be detected, and video can be input by selecting a receiving means at a position where it can be satisfactorily received. Is reduced and work efficiency increases. Furthermore, the positioning accuracy of the teaching of each storage unit is improved.
[0019]
The recording medium according to claim 9 is a first posture that travels along a plurality of storage units provided on a storage shelf, and a second posture that moves toward the positioning coordinates of each storage unit and handles a workpiece. A recording medium in which a program for teaching the positioning coordinates for each storage unit is recorded on a stocker robot having a hand unit having a posture, and the relationship between the positioning coordinates is constant in each storage unit The mark means while traveling the hand part in the first posture by the position detection means that can detect the positional relationship between the mark means provided in the manner and the hand part in the first posture. Operating the teaching control means for teaching the positioning coordinates of each storage unit by calculating the positional relationship between the mark coordinates of this marking unit and the positioning coordinates of each storage unit. Those computer readable recording the order of the program.
The teaching of positioning coordinates of each storage unit of an existing stocker robot can be automated.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the teaching method of the stocker robot according to the present embodiment moves the hand unit 11 based on the positioning coordinates in each storage unit 2a provided in a plurality of vertical and horizontal rows on the storage shelf 2. For example, the present invention is applied to a stocker robot that handles a cassette 3, for example.
[0022]
That is, the stocker robot is provided in the stocker 1 installed in each process of a line for manufacturing a semiconductor, a liquid crystal display substrate, a disk or the like in a clean room, for example. The stocker 1 has a storage shelf 2, and the storage shelf 2 is provided with a large number of storage units 2a for storing cassettes 3 for holding wafers.
[0023]
Each storage unit 2a is provided with a mounting plate 16 provided with mark means 15 for teaching positioning coordinates. The mark means 15 is provided so that the positional relationship with the fixing portion 17 that fixes the workpiece provided on the mounting plate 16 is constant. Further, an ID mark 18 in which the position coordinates of each storage unit 2a are recorded is provided in the vicinity of the mark means 15. Further, a traveling rail 4 is laid in front of the storage shelf 2 in parallel with the storage shelf 2, and a stocker robot 5 can reciprocate in the direction of the arrow (left and right) on the traveling rail 4. Is provided.
[0024]
The stocker robot 5 includes a traveling unit 6 that travels on the traveling rail 4, a post unit 7 that is vertically provided on the traveling unit 6, and a cassette holding unit 8 that is provided on the post unit 7 so as to be movable up and down. is doing.
[0025]
As shown in FIG. 2, the cassette holding portion 8 includes a first arm portion 9 that can turn with respect to the post portion 7, a second arm portion 10 that can turn with respect to the first arm portion 9, and a second arm. And a hand portion 11 provided at the tip of the portion 10. The hand unit 11 has a pair of hand grippers 12 and 12 that can move in opposite directions. The cassette 3 is held and opened by opening and closing the hand grippers 12 and 12. . In this specification, the state of the hand portion 11 when handling the cassette 3 in FIG. 2A is referred to as a second posture, and the hand when traveling along the storage shelf 2 in FIG. The state of the part 11 is referred to as a first posture.
[0026]
Further, as shown in FIG. 3, a stereo camera 30 serving as a position detecting unit is provided at the distal end portion of the second arm portion 10. The stereo camera 30 includes two video cameras 31a and 31b installed at a predetermined interval. The video cameras 31a and 31b have the distal end portion of the second arm portion 10 at such a position and angle that the mark means 15 can be accommodated in the field of view in a state where the cassette holding portion 8 is in the first posture shown in FIG. Installed on. The stereo camera 30 may have a structure that is always attached to the hand unit 11 or a structure that is attached to the hand unit 11 only during teaching work and removed during normal operation.
[0027]
The video cameras 31a and 31b detect the position of the mark means 15, and on one of them, an ID mark 18 provided in the vicinity of the mark means 15 so that the positional relationship with the mark means 15 is constant in advance. Is also detected. The ID mark 18 may be a label in which numerals and characters are entered as shown in FIG. 3, or may be a symbol coded like a barcode.
[0028]
In the vicinity of the stereo camera 30, transmission means 32 for transmitting the video signal is provided. From this transmission means 32, the video of the mark means 15 and the video of the ID mark 18 from the position detection means 30 are transmitted. The transmitted video of the ID mark 18 is received by the receivers 33a and 33b installed outside the stocker robot 5 as shown in FIG. The ID mark 18 is identified by being processed by a character reading program (hereinafter referred to as OCR program) incorporated in the computer. The video of the mark means 15 is received and demodulated by the receivers 33a and 33b, and is input to the teaching control means 34 for processing. The teaching control means 34 has a built-in recording medium in which a program capable of teaching the positioning coordinates of each storage unit 2a from the mark coordinates of the mark means 15 detected by the position detecting means is incorporated. In addition, a display device 35 is connected to the teaching control means 34, and the input image and the progress of teaching are displayed.
[0029]
As shown in the block diagram of the main part of FIG. 5, the video signal from the receivers 33a and 33b is selected by the multiplexer 36 as the video of the mark means 15 transmitted to the teaching control means 34. After being converted into digital data by the A / D converter 37 and stored in the memory 39, it is processed by the CPU 38.
[0030]
Specifically, when the hand unit 11 moves to a predetermined position in the storage unit 2 a and is ready to capture an image of the mark unit 15, the multiplexer 33 selects the receiver 33 a and stores the image data in the memory 39. . Since the image data is grayscale image data in which each pixel has a gradation, this is binarized with a predetermined threshold value. When the reception state by the receiver 33a is good, a binary image in which the two circles of the mark means 15 are black circles as shown in FIG. 6A is obtained, and the mark coordinates are obtained from the center of gravity of each black circle. And the inclination angle can be recognized. On the other hand, when the reception state by the receiver 33a is deteriorated, noise is mixed in the video signal, and for example, a binary image as shown in FIG. If the position of the center of gravity of such an image is calculated, a deviation from the center of the original circle of the mark means 15 occurs, so it cannot be used for teaching. Therefore, the black circle area, width W, height H of the binary image, or the number and area of white holes in the black circle are also calculated, and these values are out of the preset range. If so, the image data is discarded, the multiplexer 36 is switched to the receiver 33b, the image is input again, the same processing is performed, and the coordinates and inclination angle of the mark means 15 are recognized. When transmitting and receiving video signals at a distance of several meters to 10 meters as in the present invention, it is preferable to use weak radio waves in the UHF band because the transceiver is small and inexpensive. Further, the position of the hand unit 11 (transmitter 32) where interference due to multiple scattering of radio waves is not regular, and the reception state changes by slightly shifting the position of the hand unit 11 or the receivers 33a and 33b. . Therefore, it is not necessary to strictly set the mutual values of the receivers 33a and 33b, and if they are separated by about 1 m or more, there is little possibility that the reception state of both receivers will be deteriorated. It is enough. Of course, in some cases, in order to further increase the reliability, three or more receivers may be installed, and a good one may be selected and processed. In addition, although an example using a binary image has been described here as to whether the reception state is good or bad, it may be determined using a grayscale image before binarization. That is, when the reception state is good, the density values of the pixels in the circle of the mark means 15 are almost uniform, but the dispersion increases when noise is entered. When the value is equal to or greater than the value, it can be determined that the reception is poor.
[0031]
In the present embodiment, a radio system using radio waves has been described, but a radio system using light such as infrared rays may be used. In the case of light, there is no obstacle due to interference, but the possibility of reception is reduced unless the transceivers are in a position where they can see each other. Therefore, a plurality of receivers such as the receivers 33a and 33b may be selected and installed so that at least one receiver is in a position where the transmitter 32 can be seen, regardless of the position of the hand unit 11.
[0032]
The stocker robot according to the present embodiment is configured as described above. Next, the teaching method will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG.
[0033]
First, the hand unit 11 is moved in the storage shelf 2 to the vicinity of the storage unit 2a at the corner (start position). Next, the storage unit 2a is photographed by the video camera 31a (FIG. 7 (1)), and the OCR program is searched for whether or not there is a label of the ID mark 18 from the captured image (FIG. 7 (2)). If the label of the ID mark 18 is not found, the process proceeds from FIG. 7 (3) to (4), the hand unit 11 is moved so as to shift the field of view of the video camera 31a, and the storage unit 2a is again photographed by the video camera 31a. Then (FIG. 7 (1)), the operation of searching the OCR program for the presence of the label of the ID mark 18 from the captured image (FIG. 7 (2)) is repeated. If the label of the ID mark 18 is found, the process proceeds from FIG. 7 (3) to (5) to read information such as the position coordinates described on the label of the ID mark 18 and store the information in the memory of the teaching control means 34. (FIG. 7 (5)). Next, the position of each mark means 15 of each storage unit 2a of the hand unit 11 in the first posture (state of FIG. 2B) is determined based on the design data for each storage unit 2a of the stocker. It is moved to the imaging coordinates which are the imaging location of the mark means 15 previously input corresponding to the coordinates (FIG. 7 (6)). Then, the mark means 15 is photographed by the video cameras 31a and 31b (FIG. 7 (7)), the image of the mark means 15 is subjected to stereo image processing by the teaching control means 34, and the mark coordinates of the mark means 15 are obtained. The calculation is performed and stored as the mark coordinates in the position coordinates of the ID mark 18 read earlier (FIG. 7 (8)). Here, the approximate positional relationship between the ID mark 18 and the mark means 15 is determined in advance. Next, the hand unit 11 is moved to the next storage unit 2a, and the same processing as described above is performed (FIG. 7 (9)). This is repeated until the end position of the storage shelf 2 is reached (FIG. 7 (10)). As described above, the entire storage shelf 2 can be scanned to detect the position coordinates and mark coordinates of all the storage units 2a.
[0034]
As described above, by providing the mark means 15 and the ID mark 18 in each storage unit 2a, each of them is photographed by the video camera 30 which is a detection means, and the image is simply processed by the teaching control means 34. The positioning coordinates of each storage unit 2a of the storage shelf 2 can be taught.
[0035]
(Second Embodiment)
Next, as another embodiment, a case where the ID mark 18 is not provided on the mounting plate 16 as shown in FIG. 10 will be described. In the present embodiment example, except that the ID mark 18 is not provided, the configuration of the stocker robot including the hand unit 11 is the same as that of the above-described embodiment example. A detailed explanation will be omitted.
[0036]
In the present embodiment, first, based on design data for each storage unit 2a of the stocker, etc., each mark means 15 of each storage unit 2a of the hand unit 11 in the first posture (state of FIG. 2B). The imaging coordinates corresponding to the position coordinates are input in advance. Here, the imaging coordinates are position coordinates at which the mark means 15 of each storage unit 2a is imaged by the stereo camera 30. Here, in the coordinate system of the stocker robot in the present invention, as shown in FIG. 8, the traveling direction of the traveling unit 6 is X, the approximate depth direction of the storage shelf 2 is Y, and the elevation direction of the cassette holding unit 8 is Z. A wild coordinate system XYZ is set. Further, the hand coordinate system X fixed to the hand unit 11_HY_HZ_H, The origin coordinate value of the hand coordinate system in the world coordinate system, and the X axis and X_HAngle θ_HRepresents the position and orientation of the hand unit 11.
[0037]
As shown in FIG. 1, one cassette 3 is prepared before and after or in parallel with the input of the imaging coordinates, and is placed on the placement plate 16 of any one storage unit 2a 'by an operator. Thereafter, as in the prior art, a teaching pendant (not shown) is connected to the control device, and as shown in FIG. 2 (a), the hand portion 11 is positioned substantially directly above the position where the cassette 3 can be correctly gripped. Operate the teaching pendant. And the hand part 11 at this time is set to the second posture. The position coordinates of the hand unit 11 at this position are stored in the teaching control means 34 as reference teaching coordinates.
[0038]
Next, the hand unit 11 is moved to the imaging coordinates of the storage unit 2a '. That is, the hand unit 11 is returned to the first posture. Then, the mark unit 15 is photographed by the stereo camera 30. The video signal picked up by the stereo camera 30 is digitized and processed by the teaching control means 34 as described above. Then, the teaching control means 34 detects two circles of the mark means 15 from each image of the stereo camera 30 as shown in FIG. 9, and based on the principle of stereo vision from the parallax of both images, a hand at the center of each circle. A relative three-dimensional coordinate value with respect to the part 11 is calculated. Based on this, the midpoint coordinate value of the circle (X_M, Y_M, Z_M) And circle center angle θ_MIs calculated. In this way, the mark coordinates (X_{M '}, Y_{M '}, Z_{M '}, Θ_{M '}) And is stored in the teaching control means 34 as reference mark coordinates.
[0039]
Next, the hand unit 11 is moved to the imaging coordinates corresponding to the position coordinates of each storage unit 2a in accordance with the preset order in the state of the first posture, and each mark means 15 is photographed, and the mark coordinates (X_M, Y_M, Z_M, Θ_M) And is stored in the teaching control means 34 as the mark coordinates of each storage unit 2a.
[0040]
Then, in the teaching control unit 34, the difference between the mark coordinates of each storage unit 2a and the reference mark coordinate, and the difference between the imaging coordinates of each storage unit 2a and the position coordinate at the time of imaging of the mark unit 15 of the storage unit 2a ′. A correction value is calculated, the reference teaching coordinate is corrected, and a position where each cassette 2 can be gripped correctly is calculated to be a teaching coordinate. Specifically, the position of the hand unit 11 in the imaging coordinates of the storage unit 2a 'and the storage unit 2a to be taught is (X_{p '}, Y_{p '}, Z_{p '}, Θ_{p '}= 0), (X_p, Y_p, Z_p, Θ_p= 0), the reference mark coordinate in the world coordinate system is (X_{p '}+ X_{M '}, Y_{p '}+ Y_{M '}, Z_{p '}+ Z_{M '}, Θ_{M '}), The mark coordinates of the storage unit 2a are (X_p+ X_M, Y_p+ Y_M, Z_p+ Z_M, Θ_M) The position of the hand unit 11 at the reference teaching coordinates is (X_{a '}, Y_{a '}, Z_{a '}, Θ_{a '}), The teaching coordinates (X_a, Y_a, Z_a, Θ_a)
X_a= X_{a '}+ (X_P+ X_M)-(X_{P '}+ X_{M '})
Y_a= Y_{a '}+ (Y_P+ Y_M)-(Y_{P '}+ Y_{M '})
Z_a= Z_{a '}+ (Z_P+ Z_M)-(Z_{P '}+ Z_{M '})
θ_a= Θ_{a '}+ Θ_M−θ_{M '}
Given in. In the above, for the sake of simplicity, the turning angle θ at each imaging coordinate of each storage unit 2a._p, Θ_{p '}Is set to 0, but even if it is other than 0, it can be calculated by performing appropriate coordinate transformation.
[0041]
As described above, in the present invention, it is possible to move each storage unit 2a to the imaging coordinates while keeping the hand unit 11 in the first posture that can be moved between the storage units, and to perform imaging / calculation. Since the teaching coordinates of each storage unit 2a can be obtained simply by processing, teaching can be performed in a short time. Moreover, since it is not necessary to insert the hand part 11 on the storage part 2a, even if the cassette 3 is placed in the storage part 2a, teaching is possible.
[0042]
In the above embodiment, the case where the stereo camera 30 installed at a predetermined interval is used as the position detection unit has been described. However, the position detection unit as described below is used instead of the stereo camera 30 described above. It can also be.
[0043]
(Third embodiment)
For example, as shown in FIG. 11, instead of the stereo camera 30 described above, a single video camera 31 is installed in the hand unit 11 as a position detection unit that detects the mark unit 15 and the ID mark 18. The single video camera 31 detects each of the mark means 15 and the ID mark 18.
[0044]
As shown in FIG. 12, the detection method first detects the position coordinates of the storage unit 2a. When the ID mark 18 is provided, the ID mark 18 is detected, and the position coordinates of the storage unit 2a are recognized from the information described therein. If the ID mark 18 is not provided, the position coordinates of each storage unit 2a are input. Next, as shown in FIG. 12A, the mark coordinate of the mark unit 15 is detected by moving the hand unit 11 to the image pickup coordinate that can capture the previously input mark unit 15 and image data a at that time. Get. Next, as shown in FIG._BImage data b is obtained. The image data a and b obtained in this way are transmitted to the teaching control means 34, respectively. The teaching control means 34 processes these image data a and b as parallax images, and calculates the three-dimensional coordinates of the mark means 15. Note that the movement of the hand unit 11 when obtaining a parallax image is not limited to the X direction (left and right direction on the paper surface) as in this embodiment, and if the parallax image can be obtained, the Y direction (up and down on the paper surface) can be obtained. The mark coordinates of the mark means 15 can be calculated even if the movement is made in other directions such as (direction) or the Z direction.
[0045]
As described above, since the ID mark 18 and the mark means 15 can be detected by one video camera, the hand unit 11 can be downsized.
[0046]
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, a stereo camera 30 including a single video camera 31 and a field dividing optical system 50 can be installed in the hand unit 11 as a position detection unit.
[0047]
As shown in FIG. 14, the field division system 50 is composed of four mirrors 51L, 51R, 52L, and 52R. Among these, the mirrors 52 </ b> L and 52 </ b> R contact each other at an angle of about 90 °, and are arranged so that the sides substantially coincide with the central axis c-axis of the video camera 31. A mirror 51L is arranged on the left side and 51R on the right side so as to face the surfaces of the mirrors 52L and 52R. The mirrors 51L and 51R are arranged at an angle such that the mark means 15 is reflected. Accordingly, the left half of the field of view of the video camera 31 shows a left image with respect to the video camera 31, and the right half shows a right direction image.
[0048]
FIG. 15 shows an image obtained by photographing the mark means 15 via the field dividing optical system 50. The left half of the image shows an image taken from the L direction in FIG. 4, and the right half shows an image taken from the R direction. This image is transmitted as a parallax image to the teaching control unit 34, and the teaching control unit 34 can calculate the mark coordinates of the marking unit 15. Thus, since a parallax image can be obtained with an image obtained by one shooting, the imaging time and the like can be shortened, which leads to a reduction in teaching time.
[0049]
Further, as another example of such a combination of the video camera 30 and the field dividing optical system 50, as shown in FIG. 16, video corresponding to each of the two mark means 15A and 15B is detected so as to be detected. The cameras 30 </ b> A and 30 </ b> B can be installed in the hand unit 11. Thus, since each video camera 30A, 30B can detect each mark means 15A, 15B, even if these mark means 15A, 15B are separated, they can be detected. In this case, the field dividing optical systems 50A and 50B may be arranged so as to divide the image vertically or horizontally. In addition, even if it is not a stereo camera combined with the field dividing optical system 50 as described above, for example, the first and second embodiments may be used as long as each mark means 15 is detected separately by each video camera. It is also possible to use a stereo camera consisting of two video cameras as in the example, or a video camera that can obtain a parallax image by moving one video camera as in the third embodiment. is there.
[0050]
【The invention's effect】
According to the teaching method of the stocker robot according to claim 1, the present invention is configured as described above, and the first posture is maintained without moving the hand portion to the position coordinate for handling the workpiece in each storage portion. Thus, the positioning coordinates of each storage unit can be taught, and the time required for teaching can be greatly shortened. In addition, since it is not necessary to move the hand unit to a position where the workpiece is actually handled, the positioning coordinates can be taught even if the workpiece exists in the storage unit. For this reason, even if a workpiece exists in the storage unit, the positioning coordinates of each storage unit can be taught, and the hand unit and the workpiece do not come into contact at the time of teaching.
[0051]
Further, according to the teaching method of the stocker robot of claim 2, it is not necessary to input the position coordinates of each storage unit in advance. In addition, it is possible to eliminate an input error in the position coordinates of each storage unit and to reliably teach the positioning coordinates of each storage unit, so that the teaching time can be greatly shortened.
[0052]
Further, according to the teaching method of the stocker robot according to claim 3, each storage is determined based on the positional relationship between the position coordinates of each storage unit inputted in advance and the coordinates of the mark means detected by the position detection means at the position coordinates. The positioning coordinates of the part can be calculated and taught.
[0053]
According to the teaching apparatus for the stocker robot of claim 4, the mark coordinates of the mark means of each storage unit are maintained in the first posture without moving the hand unit to the position coordinate for handling the workpiece in each storage unit. By detecting, the positioning coordinates of each storage unit can be taught.
[0054]
According to the teaching apparatus for the stocker robot of claim 5, since the stereo camera with a wide field of view is used, each mark means can be detected while the hand portion is in the first posture. For this reason, when detecting the marking means installed in each storage unit, it is not necessary to advance the hand unit into the storage unit.
[0055]
Further, according to the teaching device for the stocker robot of the sixth aspect, since the position can be detected by one camera, the apparatus can be reduced in size and simplified.
[0056]
According to the teaching apparatus for the stocker robot of claim 7, a parallax image with a divided field of view can be obtained by one image pickup by one camera, so that the apparatus can be reduced in size and simplified. In addition, since the stacker is not moved, the processing time does not increase.
[0057]
Further, according to the teaching apparatus for the stocker robot of claim 8, it is possible to detect the disturbance of the image at the time of detecting the position of each storage unit, and to select a receiving means at a position where it can be received satisfactorily. Since video input is possible, reworking of the teaching work and confirmation work are reduced and work efficiency is increased. Furthermore, the positioning accuracy of the teaching of each storage unit is improved.
[0058]
According to the recording medium of the ninth aspect, teaching of positioning coordinates of each storage unit of an existing stocker robot can be automated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1, showing the present invention, is an explanatory diagram showing a state in which positioning coordinates are taught to a stocker robot.
FIG. 2A is an explanatory diagram showing a state (second posture) in which a hand unit grips a cassette.
(B) It is explanatory drawing which shows the state (1st attitude | position) which a hand holding part moves between storage parts.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a positional relationship among a hand unit, a position detection unit, and a mounting plate according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a receiver and a teaching control unit.
FIG. 5 is a block diagram of teaching control means.
FIG. 6 is a diagram illustrating a binarized image of an image by a stereo camera. (A) is a figure which shows the case where a receiving state is favorable, (b) is a case where a receiving state is bad.
FIG. 7 is a flowchart of a method for teaching positioning coordinates of each storage unit;
FIG. 8 is an explanatory diagram of a coordinate system of a hand unit.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the position and orientation of mark coordinates.
FIG. 10 is a perspective view for explaining a positional relationship among a hand unit, a position detection unit, and a mounting plate according to a second embodiment.
FIG. 11 is a perspective view for explaining the positional relationship among a hand unit, a position detection unit, and a mounting plate according to a third embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining a detection method of mark means according to a third embodiment.
FIG. 13 is a perspective view for explaining a positional relationship among a hand unit, a position detection unit, and a mounting plate according to a fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a field dividing optical system used in a position detecting unit according to a fourth embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing an image obtained by position detecting means according to a fourth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a modification of the fourth embodiment.
FIG. 17 is a perspective view for explaining position detecting means provided in a conventional hand unit.
FIG. 18 shows a conventional example and is an explanatory diagram showing a state in which positioning coordinates are taught to a stocker robot.
[Explanation of symbols]
1 Stocker
2 storage shelf
2a Storage section
3 cassettes
4 Running rail
5 Stocker robot
6 Traveling part
7 Post section
8 Cassette holder
9 First arm
10 Second arm
11 Hand part
12 Hand gripper
15 Marking means
16 Mounting plate
17 Fixed part
18 ID mark
30 Position detection means
31a, 31b video camera
32 Transmission means
33a, 33b receiving means
34 Teaching control means
35 display devices
36 Multiplexer
37 A / D converter
38 CPU
39 memory
40 Display circuit
50 Field division optical system
51L, 51R, 52L, 52R mirror

Claims

For a stocker comprising a hand portion having a first posture that travels along a plurality of storage portions provided on a storage shelf and a second posture that moves toward the positioning coordinates of each of the storage portions and handles a workpiece. A method of teaching the robot the positioning coordinates for each storage unit,
A mark unit is provided in each storage unit so that the relationship with the positioning coordinates is constant, and a position detection unit capable of detecting a positional relationship with the mark unit is provided in the hand unit in the first posture,
The hand unit in the first posture is moved to the position coordinate of each storage unit, the mark coordinate of the mark unit is detected by the position detection unit, and the position of each storage unit is determined based on the mark coordinate. A teaching method for a stocker robot that calculates coordinates.

An ID mark indicating a position coordinate of each storage unit is provided in the storage unit, and the ID mark is detected by the position detection means while the hand unit in the first posture is running, The teaching method for a stocker robot according to claim 1, wherein the robot is moved to the position coordinates of the storage unit.

The method for teaching a robot for a stocker according to claim 1, wherein the hand unit in the first posture is moved to the position coordinate of each storage unit based on the position coordinates input in advance of each storage unit.

Stocker robot provided with a hand portion having a first posture that travels along a plurality of storage portions provided on a storage shelf and a second posture that moves toward the positioning coordinates of each storage portion and handles a workpiece. A device that teaches the positioning coordinates for each storage unit,
Mark means provided in each storage unit so that the relationship with the positioning coordinates is constant,
A position detecting means provided on the hand portion in the first posture and capable of detecting a positional relationship with the mark means;
A teaching apparatus for a stocker robot, comprising teaching control means for calculating a positional relationship between the mark coordinates of the mark means and the positioning coordinates and teaching the positioning coordinates of each storage unit.

5. The teaching apparatus for a stocker robot according to claim 4, wherein the position detecting means is a stereo camera capable of calculating a three-dimensional coordinate from a parallax between both images based on a principle of stereo vision.

A movable camera in which the position detecting means uses a single camera, moves a predetermined distance, performs imaging a plurality of times, and calculates three-dimensional coordinates from the parallax of those images based on the principle of stereo vision The stocker robot teaching apparatus according to claim 4, wherein

5. The teaching apparatus for a stocker robot according to claim 4, wherein the position detecting means is a stereo camera including a field dividing optical system and one camera.

A transmission unit provided in the vicinity of the position detection unit and wirelessly transmitting the video signal;
A plurality of receiving means for receiving signals from the transmitting means;
A video input means for selecting one of the plurality of receiving means and inputting a video signal from the selected receiving means;
Image analysis means for analyzing the image input from the video input means;
An apparatus for teaching a robot for a stocker according to any one of claims 4 to 7, further comprising:

Stocker robot provided with a hand portion having a first posture that travels along a plurality of storage portions provided on a storage shelf and a second posture that moves toward the positioning coordinates of each storage portion and handles a workpiece. A recording medium on which a program for teaching the positioning coordinates for each storage unit is recorded,
By means of a mark detecting means provided so that the relationship between the positioning coordinates in each storage part is constant, and a position detecting means provided in the hand part in the first posture and capable of detecting the positional relation between the mark means, While moving the hand portion of the first posture, the mark means is read, and the positional relationship between the mark coordinates of the mark means and the positioning coordinates of the storage units is calculated to teach the positioning coordinates of the storage units. A computer-readable recording medium on which a program for operating the teaching control means is recorded.