JP4583361B2 - POSITION CORRECTION DEVICE, POSITION CORRECTION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、位置補正装置、位置補正方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a position correction apparatus, a position correction method, and a program.
従来、溶接ロボットなどの作業手段により作業が施される対象物(ワーク)は所定の位置に位置決めされる。しかし、作業手段の設置位置のずれや作業手段のアームの撓みによるずれ、また作業手段がワークに直接接触することによるワークのずれなどによって、ワークと作業手段の相関位置がずれてしまうことがある。 Conventionally, an object (work) to be worked by a working means such as a welding robot is positioned at a predetermined position. However, the correlation between the work and the working means may be shifted due to a shift in the installation position of the working means, a deviation due to the bending of the arm of the working means, or a shift of the work due to the working means directly contacting the work. .
これらの位置ずれを補正する技術としては、例えば、特許文献1が開示されている。この技術は、まず、一対のスポット溶接ガン装着部位の両方にCCD(電荷結合素子)カメラを装着すると共に、ワークの打点位置の表裏に互いに同サイズのマークを設ける。各打点位置について、両方のCCDカメラがとらえたマークの像の径が同径となるようにCCDカメラをZ方向(打点位置におけるワーク面と直交する方向)に移動させ、その移動量分(△Z)だけ補正する技術である。
しかしながら、特許文献1によれば、予めワーク側にマークを備える必要があり、またワークの複数ヵ所に作業を行う場合には1ヵ所ごと作業位置の補正を行う必要があるため、サイクルタイムを阻害する。 However, according to Patent Document 1, it is necessary to prepare marks on the workpiece side in advance, and when working at a plurality of locations on the workpiece, it is necessary to correct the work position for each location, which hinders cycle time. To do.
そこで、本発明は、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、作業を行う位置の補正にかかる時間を低減する技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for reducing the time required for correcting the position where the work is performed when the work is performed on a plurality of locations on the object.
請求項1に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として載せる台と、前記台上の平面内で直交する第1軸及び第2軸を設定し、前記第1軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第2軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする位置補正装置である。 In the first aspect of the present invention, a table on which an object is placed with reference to a predetermined position, a first axis and a second axis that are orthogonal to each other in a plane on the table are set, and the object in the first axis direction is set. A distance measuring means for measuring a distance to an object; a working means for performing work on a plurality of locations of the object; a reference distance from the distance measuring means to the object; and a distance from the predetermined position to the distance measuring means. Calculating a difference amount between a distance in the second axis direction and a storage means for storing the position where the working means performs work; a distance to the object measured by the distance measuring means; and the reference distance; And a control means for controlling the position of the working means by correcting the position where the working means works based on the distance in the second axial direction.
請求項1に記載の発明によれば、対象物が所定の位置を基準として位置ずれしていることを利用している。すなわち、距離計測手段から対象物までの一点の距離を計測し、その計測値に基づいてその観測点の本来の位置からの移動量(差分量)を算出し、この移動量と所定の位置から距離計測手段までの第2軸方向の距離とに基づいて作業手段の作業位置を補正する制御を行っている。このため、距離を計測する位置が一点であっても、対象物における複数の作業位置を補正することができる。つまり、作業位置が複数あっても演算量を増大させずに位置補正の制御を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, it is utilized that the object is displaced with respect to a predetermined position. That is, the distance of one point from the distance measuring means to the object is measured, and the movement amount (difference amount) from the original position of the observation point is calculated based on the measured value. From this movement amount and a predetermined position, Control for correcting the working position of the working means is performed based on the distance in the second axis direction to the distance measuring means. For this reason, even if the position for measuring the distance is one point, a plurality of work positions on the object can be corrected. That is, even if there are a plurality of work positions, position correction can be controlled without increasing the amount of calculation.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記差分量を高さとし、前記第2軸方向の距離を底辺とした直角三角形を設定し、前記直角三角形と前記直角三角形の相似三角形との辺の比に基づいて前記補正が行われることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a right triangle having the difference amount as a height and a distance in the second axis direction as a base is set, and the right triangle and the right triangle The correction is performed based on the ratio of sides to the similar triangle.
請求項2に記載の発明によれば、所定の位置を基準とした位置ずれの状態を、直角三角形で近似される幾何学的な関係に置き換えて、求める補正値を得ている。すなわち、差分量と、予め分かっている値(第2軸方向における距離計測手段と所定の位置との間の距離)とを、直角三角形で近似される幾何学的な関係に当てはめ、それに基づいて、作業を行う際に必要な補正量を得ている。このため、簡単な演算で正確な処理を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, a correction value to be obtained is obtained by replacing the state of displacement with a predetermined position as a reference by a geometrical relationship approximated by a right triangle. That is, the difference amount and a known value (the distance between the distance measuring means and the predetermined position in the second axis direction) are applied to a geometrical relationship approximated by a right triangle, and based on that The amount of correction required when performing work is obtained. For this reason, it is possible to perform accurate processing with a simple calculation.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記距離計測手段は、対象物に光を照射して反射光を検出するまでの時間に基づいて距離を計測する距離計測手段であり、反射光を検出し得る計測位置に1つ備えていることを特徴とする。 A third aspect of the present invention provides the distance measuring device according to the first or second aspect, wherein the distance measuring unit measures the distance based on a time from irradiating the object with light and detecting reflected light. It is a measuring means, and is provided at one measuring position where reflected light can be detected.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3までのいずれか1項に記載の発明において、前記作業手段は、複数の部材を保持し、部材を取り付ける部材取り付け手段であり、部材の取り付け位置に移動可能な移動手段と、前記部材の取り付け位置を光学的に検出する光学検出手段と、部材を保持する部材保持手段と、前記光学検出手段と前記部材保持手段を切換可能な切換手段と、前記光学検出手段の光軸と略一致する軸方向に部材を押し出す部材押し出し手段と、を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the working means is a member attaching means for holding a plurality of members and attaching the members. Moving means movable to a position; optical detection means for optically detecting the attachment position of the member; member holding means for holding the member; switching means for switching between the optical detection means and the member holding means; And a member pushing means for pushing the member in an axial direction substantially coinciding with the optical axis of the optical detection means.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記作業手段は、複数のねじを保持し、ねじを締め付けるねじ締め付け手段であり、前記部材押し出し手段は、ねじを回転させる回転駆動手段を備え、ねじを前記軸方向に押し出すと共に前記軸周りに回転させることで、ねじの締め付けを行うことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the working means is a screw tightening means for holding and tightening the screws, and the member pushing means is a rotation for rotating the screws. A driving means is provided, and the screw is tightened by pushing the screw in the axial direction and rotating the screw around the axis.
請求項6に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として台上に載せた状態において、前記台上の平面内で直交する第1軸及び第2軸を設定し、前記第1軸方向における前記対象物までの距離を距離計測手段により計測する距離計測手順と、前記距離計測手順において計測した距離と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離との差分量を求め、この差分量と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離とに基づいて、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段の作業を行う位置を算出する算出手順と、前記算出手順に基づいて前記作業手段が作業を行う位置を制御する制御手順と、を踏むことを特徴とする位置補正方法である。 The invention according to claim 6 sets a first axis and a second axis orthogonal to each other in a plane on the table in a state where the object is placed on the table with a predetermined position as a reference, and the first axis A distance measurement procedure for measuring a distance to the object in a direction by a distance measurement means, a distance measured in the distance measurement procedure, and a difference amount between a reference distance from the distance measurement means to the object, A calculation procedure for calculating a position at which the working means for performing work on a plurality of locations of the object is based on the difference amount and the distance in the second axis direction from the predetermined position to the distance measuring means; And a control procedure for controlling a position at which the working means performs work based on the procedure.
請求項7に記載の発明は、対象物を所定の位置を基準として載せる台と、前記台上の平面内で直交する第1軸及び第2軸を設定し、前記第1軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、を備える位置補正装置に、前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第2軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。 The invention according to claim 7 sets a base for placing an object on the basis of a predetermined position, and a first axis and a second axis orthogonal to each other in a plane on the base, and the object in the first axis direction. A distance measuring means for measuring a distance to an object; a working means for performing work on a plurality of locations of the object; a reference distance from the distance measuring means to the object; and a distance from the predetermined position to the distance measuring means. An amount of difference between the distance to the object measured by the distance measuring means and the reference distance in a position correction apparatus comprising a distance in the second axis direction and a storage means for storing a position where the working means performs work Is a program for correcting the position where the working means performs work based on the difference amount and the distance in the second axial direction, and causing the position to function as a control means for controlling the position of the working means. .
請求項1に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、1ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, when working on a plurality of locations of an object, all the positions where the work is performed are corrected by measuring the distance at one location, so that the time required for correction can be reduced. it can.
請求項2に記載の発明によれば、作業を行う位置の補正計算を形式化するため、補正にかかる時間をさらに低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the correction calculation of the position where the work is performed is formalized, the time required for correction can be further reduced.
請求項3に記載の発明によれば、距離計測手段が反射光を検出し得る面を作業を行う位置ごとに備える必要がないため、簡易な構成にすることができる。また、距離計測手段を複数備える必要もないため、安価で簡易な構成にすることができる。また、作業手段に距離計測手段を備える必要もないため、作業手段を軽量化し、安価で簡易な構成とすることができる。 According to the third aspect of the present invention, since it is not necessary to provide a surface on which the distance measuring means can detect the reflected light for each position where the work is performed, a simple configuration can be achieved. In addition, since it is not necessary to provide a plurality of distance measuring means, an inexpensive and simple configuration can be achieved. In addition, since it is not necessary to provide the distance measuring means in the working means, the working means can be reduced in weight, and the construction can be made inexpensive and simple.
請求項4に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に部材を取り付ける場合において、作業手段は複数の部材を保持しているため、作業経路及び作業時間を短縮することができる。また、光学検出手段により部材の取り付け位置を検出できるため、取り付け精度が向上し、対象物の品質を良くすることができる。また、光学検出手段の光軸と部材押し出し手段が部材を押し出す軸が略一致しているため、部材の取り付け位置の補正計算を簡略化することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the members are attached to a plurality of locations of the object, the work means holds the plurality of members, so that the work route and the work time can be shortened. Further, since the attachment position of the member can be detected by the optical detection means, the attachment accuracy is improved, and the quality of the object can be improved. In addition, since the optical axis of the optical detection means and the axis from which the member pushing means pushes the member substantially coincide, correction calculation of the attachment position of the member can be simplified.
請求項5に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所にねじを締め付ける場合において、作業手段は複数のねじを保持しているため、作業経路及び作業時間を短縮することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the screws are tightened at a plurality of positions of the object, the working means holds the plurality of screws, so that the work route and the working time can be shortened.
請求項6に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、1ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the work is performed on a plurality of locations of the object, all the positions where the work is performed are corrected by measuring the distance at one location, and therefore the time required for the correction can be reduced. it can.
請求項7に記載の発明によれば、対象物の複数ヵ所に作業を行う場合において、1ヵ所距離を計測することで作業を行う位置を全て補正するため、補正にかかる時間を低減することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, in the case where work is performed on a plurality of locations on the object, all the positions where the work is performed are corrected by measuring the distance at one location, so that the time required for correction can be reduced. it can.
この実施形態では、自動車の車体(対象物の一例)にサイドエアバッグ(部材の一例)を取り付ける工程において、ねじの締め付け作業を行う例を示す。 In this embodiment, an example in which a screw tightening operation is performed in a process of attaching a side airbag (an example of a member) to a vehicle body (an example of an object) of an automobile.
(実施形態の構成)
以下では位置補正装置の構成例について図1から図6を用いて説明する。図1は、ねじの締め付け作業を行う作業ステーションSと、車体Bと、車体Bをこの作業ステーションまで搬送してくる搬送ハンガ10の分解図である。この作業ステーションSは、着座搬送路D2と、この着座搬送路D2を前後に移動可能な作業装置W(位置補正装置の一例)とを備えている。
(Configuration of the embodiment)
Hereinafter, a configuration example of the position correction apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is an exploded view of a work station S that performs screw tightening work, a vehicle body B, and a
着座搬送路D2には、後述するピニオンギアに噛み合う歯を有するラック21と、このラック21の両側にレール29が敷設されている。作業装置Wは、ラック21をピニオンギアによって前後に移動可能な車体搬送台車20と、その車体搬送台車20に連結し、レール29上をスライドガイド31により前後に移動可能な締付治具搬送台車30とを備えている。
A
車体搬送台車20は、その上部に油圧式の昇降装置23を備えている。昇降装置23は、その上部に水平に設けられた昇降ステージ22(台の一例)を備えている。この昇降ステージ22の平面内には、直行するXY軸(平面内で直交する第1軸及び第2軸の一例)が設定される。また、車体搬送台車20の所定の位置には、車体の基準位置となる嵌合穴24(所定の位置の一例)と、この嵌合穴24を支持して上下に駆動するシリンダ25と、ラック21に係合してピニオンギアを回転させるモータ27と、を備えている。
The
一方、作業ステーションSの上方には、車体吊り下げ搬送路D1と、搬送ハンガ10が備えられている。車体吊り下げ搬送路D1には、チェーン11が敷設されている。このチェーン11上を搬送ハンガ10が前後に移動可能となっている。搬送ハンガ10は、その上部の搬送方向の前後に一対のトロリー15と、搬送方向の左右に一対のハンガアーム14とを備えている。搬送ハンガ10は、このトロリー15によってチェーン11に牽引されながら移動する。
On the other hand, above the work station S, a vehicle suspension transport path D1 and a
ハンガアーム14は、車体Bの前輪後部下面と後輪前部下面の対応する位置に設けられた着座板12と、前方の着座板12の先端に設けられた上下一対の嵌合ピン13とを備えている。この嵌合ピン13の上部ピンは、車体Bの前部座席足下の下面に左右2ヵ所設けられた穴Hに嵌り込む。穴Hが、車体Bの前部にしか設けられていないのは、形状が異なる車体にも対応するためである。車体Bは、この嵌合ピン13の上部ピンが穴Hに嵌合した状態で、搬送ハンガ10によって抱え込まれ、作業ステーションSまで搬送されてくる。搬送ハンガ10は、作業ステーションSの所定の位置に到達すると、車体Bを抱え込んだまま作業装置Wと連結する。
The
以下では、この連結の動作について図2、3を用いて説明する。図2は、車体Bと搬送ハンガ10と作業装置Wの側面図である。また、図3は、車体Bと搬送ハンガ10と作業装置Wの正面図である。車体Bを抱え込んだ搬送ハンガ10が、図2のA地点に到達すると、図3に示す車体搬送台車20の所定の位置に備えられた嵌合穴24が、シリンダ25の作用によって上方に移動する。そして、搬送ハンガ10に備えられた嵌合ピン13の下部ピンが、嵌合穴24に嵌ることで連結する。しかしながら、嵌合ピン13の上部ピンのピン径と穴Hの穴径の微少な誤差や、嵌合ピン13の下部ピンのピン径と嵌合穴24の穴径の微少な誤差によって、車体Bの後部が左右に振れ、位置ずれを起こしてしまう。この時、車体B後部の位置ずれ量は最大5mm程度である。
Hereinafter, this connection operation will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a side view of the vehicle body B, the
さらに搬送ハンガ10は、シリンダ25の作用によって上昇し、車体吊り下げ搬送路D1に敷設されたチェーン11の係合から離脱する。一方、昇降装置23は、車体Bを搬送ハンガ10に載置した高さTから所定の高さT’まで上昇させる。以上により、ねじの締め付け作業を行う締付治具と車体Bとの相関位置が位置決めされる。以後、後述する締付治具が、ねじの締め付け作業をしている間、搬送ハンガ10は、車体搬送台車20の自走に従動してA’地点まで移動する。車体搬送台車20は、その下面にモータ27に接続されたピニオンギア26と、車体搬送台車20を支えて前後に回転するローラ28とを備えている。このピニオンギア26は、着座搬送路D2に敷設されたラック21に係合している。車体搬送台車20は、これにより地点A−A’間を正確に移動することができる。車体搬送台車20が、A’地点まで到達すると、搬送ハンガ10と作業装置Wの連結が解除される。連結が解除された作業装置Wは、A地点まで戻って次の車体が来るまで待機する。
Further, the
以下、作業装置Wの詳細について図1、4、5、6を用いて説明する。図1において、締付治具搬送台車30は、その上部に車体Bまでの距離を計測するレーザー測距儀50(距離計測手段の一例)を1台と、ねじの締め付け作業を行う締付治具32a、32b(作業手段、部材取り付け手段、ねじ締め付け手段の一例)を2台と、それらの制御を行う制御装置40(制御手段の一例)を1台備えている。
Hereinafter, details of the working device W will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a tightening
レーザー測距儀50は、車体Bにパルス光を照射して反射光を検出するまでの時間に基づき、距離を計測する。従って、計測される車体は、反射光を検出し得る平面を備えていることが好ましい。そこで、計測位置は、位置ずれ量も最大となる後輪後部近辺(反射光を検出し得る計測位置の一例)とする。また、距離の計測方向は、図1に示すY軸方向とする(第1軸方向の距離を計測する一例)。
The
2台の締付治具32a、32bは、車体Bの両側に一対配置されている(手前側のみ図示)。両側の締付治具は、同期して作業を行う。締付治具32aは、前部座席上側部に取り付けられるサイドエアバッグのねじの締め付けを担当する。一方、締付治具32bは、後部座席上側部に取り付けられるサイドエアバッグのねじの締め付けを担当する。締付治具32a、32bは、複数のねじを保持し、制御手段40によって算出された作業経路に従って、ひとつのねじ穴の位置(作業を行う位置、部材取り付け位置の一例)に移動して、ねじを締め付け、次のねじ穴に移動する動作を繰り返す。
Two
この締付治具32aの先端部の詳細について図4、5を用いて説明する(締付治具32bは同様であるので省略する)。締付治具32aは、ねじ穴の位置まで移動するための多関節アーム(移動手段の一例)306と、多関節アーム306に接続されたブランケット301と、ねじ穴の位置を検出するCCDカメラ60a(光学検出手段の一例)と、ねじを保持する締付ソケット34a(部材保持手段の一例)と、CCDカメラ60aと締付ソケット34aを回転して切換可能なソケットフォルダ220(切換手段の一例)と、CCDカメラ60aの光軸と略一致する軸方向にねじを押し出す締付ナットランナー400(押し出し手段の一例)と、を備えている。
The details of the tip of the
多関節アーム306は、各関節部にサーボモータを備えている。一方、ねじ穴の位置はXYZ座標によって指定される。指定された複数のねじ穴の位置から作業経路が算出される。この作業経路に従って、多関節アーム306に備えられた各サーボモータを駆動させる。
The
多関節アーム306に接続されたブランケット301は、締付ナットランナー400の左右に一対備えられており、締付けツールを支持する。ブランケット301に接続されたソケットフォルダ220は、回転駆動可能な円形状である。このソケットフォルダ220は、その円周上にCCDカメラ60aと複数の締付ソケット34aを等間隔に配備している。また、ソケットフォルダ220は、その内部に回転駆動源であるソケット切換サーボモータ36を備えている。ソケットフォルダ220が、CCDカメラ60aから締付ソケット34aに切り換えたとき、締付ナットランナー400が締付ソケット34aを押し出す軸Sは、CCDカメラ60aの光軸Oと略一致する(図5参照)。
A pair of
CCDカメラ60aは、約50万画素以上の赤外線モノクロCCDカメラである。CCDカメラ60aは、そのレンズ周囲に赤外線LED(発光ダイオード)のリング照明を備えている。従って、CCDカメラ60aは、暗闇や反射光が散乱しやすい金属面でも良好な画質を得ることができる。また、CCDカメラ60aは、通信インターフェイスとしてLVDS(低電圧作動伝送)を利用した最大1.6ギガビット/秒で転送可能なカメラリンクを備えている。
The
締付ソケット34aは、その先端部にねじNを挿入するソケット231と、ソケットビット部232と、フローティング機構233と、ソケットフィード機構234と、ソケットリターン機構235と、ジョイント部236と、回転軸237を備えている。ソケットビット部232は、磁性体であり、供給機構からねじを円滑に補給しやすい構成となっている。また、ソケットビット部232は、着脱可能であり、径の異なるソケットに交換することが可能である。フローティング機構233は、スプリング233aを備えており、ソケット231を前方に押し付けるとともに、締付ナットランナー400に押されることによるねじNへの過負荷を吸収する。ソケットフィード機構234は、ボールスプライン234aを備えており、回転軸237を直線運動させるとともに回転力を伝達させる。これにより、回転軸237が前後に移動して回転し、回転軸237を介してソケット231を前後に移動させて回転させる。ソケットリターン機構235は、スプリング235aを備えており、ねじNを締め付けた後、締付ナットランナー400が後退(図5右方向)すると、それに伴ってソケット231を後退させる。ジョイント部236は、締付ソケット34aの後方(図5右方向)に配置されており、締付ナットランナー400の回転部410と結合し、回転部410の回転力を回転軸237に伝達する。
The tightening
締付ナットランナー400は、締付ソケット34aを押し出す(図5左方向)駆動機構としてガス圧式のフィードシリンダー38と、フィードシリンダー38内を前後に摺動するピストンロッド311と、ピストンロッド311をガイドするスライドガイド313と、スライドガイド313内を前後に摺動するスライド支柱312と、をその左右一対に備えている。フィードシリンダー38とスライドガイド313の側部は、ブランケット301に固定されている。また、ねじNを回転させる駆動機構として締付ナットランナーサーボモータ37(回転駆動手段の一例)と、締付ナットランナーサーボモータ37に接続された回転軸411と、回転軸411に接続された回転部410を備えている。締付ナットランナー400は、これらの駆動機構により、ねじNを所定の軸方向に押し出すと共に所定の軸周りに回転させる。
The tightening
図6(A)は、制御装置40の概略ブロック図である。制御装置40は、作業装置Wの全体の制御を行うCPU(中央演算処理装置)42と、制御に必要なデータとプログラムを記憶するROM(読み出し専用記憶装置)43(記憶手段の一例)と、ROM43からデータとプログラムを展開してCPU42の作業領域として使用するRAM(Random Access Memory)44と、表示/入力手段であるユーザインターフェース41と、レーザー測距儀と通信するRS−232C(Recommended Standard 232 version C)48と、CCDカメラから画像を入力する画像キャプチャ回路47と、締付治具と通信するイーサネット(登録商標)46と、入出力インターフェースであるI/O(入出力)45とを備えている。
FIG. 6A is a schematic block diagram of the
ROM43は、レーザー測距儀50から車体Bまでの基準となる距離(基準距離の一例。以下、「基準距離」とする)と、嵌合穴24からレーザー測距儀50までのX軸方向の距離(第2軸方向の距離の一例。以下、「X軸方向の距離」とする)と、ねじ穴の位置座標と、を記憶している(以下、これらを「基準データ」とする)。
The
ユーザインターフェース41は、タッチパネルモニタ、キーボード、マウス等を接続するシリアル通信インターフェイスである。RS−232C48も同様にシリアル通信インターフェイスである。RS−232C48は、レーザー測距儀50に距離計測命令を出力し、計測した距離を入力する。
The
画像キャプチャ回路47は、通信インターフェイスとしてカメラリンクを備えている。画像キャプチャ回路47は、このカメラリンクを介してCCDカメラ60a、60bから画像を入力し、フレームバッファに記憶する。
The
イーサネット(登録商標)46は、CSMA/CD(搬送波感知多重アクセス/衝突検出方式)通信制御回路であり、LAN(構内通信網)に接続されている。一方、締付治具32a、32bもLANに接続されている。イーサネット(登録商標)46は、締付治具32a、32bと制御データの通信を行う。制御データは、例えば、サーボモータ識別子、パルス発生周波数、サーボモータ動作/停止フラグなどである。
The Ethernet (registered trademark) 46 is a CSMA / CD (carrier sense multiple access / collision detection method) communication control circuit, and is connected to a LAN (local communication network). On the other hand, the
図6(B)は、締付治具32aの概略ブロック図である(締付治具32bの回路も同様である)。締付治具32aは、多関節アーム306(図4参照)の各関節をXYZ軸方向および各軸回りに駆動させる複数のサーボモータ35a、35b、35c、・・・と、ソケットフォルダ220(図4参照)を回転駆動させるソケット切換サーボモータ36と、ねじを締め付ける締付ソケット34a(図4、5参照)を回転駆動させる締付ナットランナーサーボモータ37と、締付ソケット34aを押し出すガス圧式のフィードシリンダー38と、これらを駆動制御する駆動回路39と、CSMA/CD通信制御回路であるイーサネット(登録商標)33と、ねじ穴の位置を検出するCCDカメラ60aと、を備えている。
FIG. 6B is a schematic block diagram of the
駆動回路39は、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」とする)、クロック発振器、レギュレータ、スイッチ、コンデンサ等から構成される。駆動回路39は、イーサネット(登録商標)33で受信した制御データを入力し、指定されたサーボモータに指定されたパルス発生周波数の駆動電流を出力する。
The
(実施形態の動作)
以下ではこの構成における動作例について図7から図9を用いて説明する。
(Operation of the embodiment)
Hereinafter, an example of operation in this configuration will be described with reference to FIGS.
図9は、締付治具32a、32bを制御するプログラムのフローチャートである。作業を開始すると(ステップS700)、ROM43から基準データを読み込む(ステップS701)。車体までの実距離を計測し(ステップS702)、基準距離と実距離の差分量に基づいて全ねじ穴の位置座標を補正する(ステップS703)。作業経路を算出し(ステップS704)、締付したねじ数が全ねじ数に達するまで以下のステップを繰り返す(ステップS705)。作業位置に移動する(ステップS706)と、CCDカメラが取得した画像からねじ穴の中心座標を計測する(ステップS707)。ねじ穴の中心座標が画像の中心座標になるようにさらに作業位置を移動し(ステップS708)、ねじを保持する締付ソケットに切り換える(ステップS709)。締付ソケットを押し出して(ステップS710)、ねじを締め付ける(ステップS711)。締付したねじ数が全ねじ数に達すると(ステップS705)、ループを抜けて作業を終了する(ステップS712)。このフローチャートを実行するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、CDROM等の記録媒体に格納して提供することも可能である。
FIG. 9 is a flowchart of a program for controlling the
図8(A)は、図9のステップS703において、ねじ穴の位置座標を補正する方法を示す図である。図中の点線で示される車体は実際の車体位置であり、実線で示される車体は基準となる車体位置である。図に示すように、嵌合穴24のX座標を0としたXY軸を設定する。
FIG. 8A is a diagram illustrating a method of correcting the position coordinates of the screw hole in step S703 of FIG. A vehicle body indicated by a dotted line in the figure is an actual vehicle body position, and a vehicle body indicated by a solid line is a reference vehicle body position. As shown in the figure, the XY axes are set with the X coordinate of the
基準距離と実距離の差分量a0は、a0=L1−L0となる。また、X軸方向の距離は、b0である。ここで、差分量a0の辺を高さとし、X軸方向の距離b0の辺を底辺とした直角三角形を設定する。この直角三角形とその相似三角形との辺の比に基づいて、全ねじ穴の位置のY座標を補正する。例えば、ねじ穴が4つあり、それぞれのX座標がb1、b2、b3、b4とすると、Y座標の補正量は、それぞれa1=a0×b1/b0、a2=a0×b2/b0、a3=a0×b3/b0、a4=a0×b4/b0となる。 The difference amount a 0 between the reference distance and the actual distance is a 0 = L 1 −L 0 . The distance in the X-axis direction is b 0. The high Satoshi sides of difference amount a 0, sets the right-angled triangle and bottom sides of the distance b 0 in the X-axis direction. Based on the ratio of the sides of this right triangle and its similar triangle, the Y coordinate of the positions of all screw holes is corrected. For example, if there are four screw holes and the respective X coordinates are b 1 , b 2 , b 3 , and b 4 , the correction amounts of the Y coordinates are a 1 = a 0 × b 1 / b 0 , a 2, respectively. = a a 0 × b 2 / b 0 , a 3 = a 0 × b 3 / b 0, a 4 = a 0 × b 4 / b 0.
図7は、図9のステップS707において、CCDカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。図9のプログラムは、CCDカメラが取得した画像Gに対して、レンズ歪みを補正する。次に画像Gを2値化、ラベリングして、ラベリングした物体の扁平率(長軸−短軸/長軸)を算出する。次に扁平率が0となるような物体(ねじ穴Cとなる)を探索する。ねじ穴を検出した後、ねじ穴Cの中心座標を計測する。そして、ステップS708において、ねじ穴Cの中心座標が画像Gの中心座標Oとなるように作業位置を移動する。 FIG. 7 is a conceptual diagram when the CCD camera captures a screw hole in step S707 of FIG. The program in FIG. 9 corrects lens distortion for the image G acquired by the CCD camera. Next, the image G is binarized and labeled, and the flatness (major axis-minor axis / major axis) of the labeled object is calculated. Next, an object having a flatness of 0 (becomes a screw hole C) is searched. After detecting the screw hole, the center coordinate of the screw hole C is measured. In step S708, the work position is moved so that the center coordinate of the screw hole C becomes the center coordinate O of the image G.
(実施形態の比較例)
以下に、本発明を適用しない比較例について図10、11を用いて説明する。比較例は、レーザー測距儀を締付治具の先端部に構成した例である。
(Comparative example of embodiment)
A comparative example to which the present invention is not applied will be described below with reference to FIGS. The comparative example is an example in which the laser rangefinder is configured at the tip of the fastening jig.
この例では、記憶手段であるROMは、レーザー測距儀から車体までの基準となる距離(以下、「比較例における基準距離」とする)と、ねじ穴の位置座標と、を記憶している(以下、「比較例における基準データ」とする)。その他の構成は、実施形態と同様である。 In this example, the ROM serving as the storage means stores a reference distance from the laser rangefinder to the vehicle body (hereinafter referred to as “reference distance in the comparative example”) and screw hole position coordinates. (Hereinafter referred to as “reference data in a comparative example”). Other configurations are the same as in the embodiment.
図11は、比較例において締付治具を制御するプログラムのフローチャートである。作業が開始されると(ステップS900)、比較例における基準データを読み込む(ステップS901)。作業経路を算出し(ステップS902)、締付したねじ数が全ねじ数に達するまで以下のステップを繰り返す(ステップS903)。作業位置に移動する(ステップS904)と、車体までの実距離を計測し(ステップS905)、比較例における基準距離と実距離の差分量に基づいてCCDカメラの位置を補正する(ステップS906)。CCDカメラで取得した画像からねじ穴の中心座標を計測する(ステップS907)。ねじ穴の中心座標が画像の中心座標になるようにさらに作業位置を移動し(ステップS908)、ねじを保持する締付ソケットに切り換える(ステップS909)。締付ソケットを押し出して(ステップS910)、ねじを締め付ける(ステップS911)。締付したねじ数が全ねじ数に達すると(ステップS903)、ループを抜けて作業を終了する(ステップS912)。 FIG. 11 is a flowchart of a program for controlling the fastening jig in the comparative example. When the work is started (step S900), the reference data in the comparative example is read (step S901). The work path is calculated (step S902), and the following steps are repeated until the number of tightened screws reaches the total number of screws (step S903). When moving to the work position (step S904), the actual distance to the vehicle body is measured (step S905), and the position of the CCD camera is corrected based on the difference between the reference distance and the actual distance in the comparative example (step S906). The center coordinate of the screw hole is measured from the image acquired by the CCD camera (step S907). The working position is further moved so that the center coordinate of the screw hole becomes the center coordinate of the image (step S908), and the screw socket is switched to a fastening socket that holds the screw (step S909). The tightening socket is pushed out (step S910), and the screw is tightened (step S911). When the number of tightened screws reaches the total number of screws (step S903), the operation exits from the loop and ends (step S912).
図10は、図11のステップS905からステップS907において、CCDカメラがねじ穴を撮影する時の概念図である。締付治具80が作業位置まで移動すると、レーザー測距儀80bは車体までの実距離を計測する。図11のプログラムは、比較例における基準距離と実距離の差分量に基づいてCCDカメラ80aと車体の距離を補正する。その後、ねじ穴Cの中心座標が画像Gの中心座標Oとなるように作業位置を移動する。そして、ねじを締め付け、締め付けが完了すると、次のねじ穴に移動する。
FIG. 10 is a conceptual diagram when the CCD camera captures a screw hole in steps S905 to S907 in FIG. When the tightening
実施形態(図9)と比較例(図11)のフローチャートを比較すると、比較例は車体距離計測(ステップS905)とカメラ位置補正(ステップS906)のステップを全ねじ数分行うため、サイクルタイムを阻害する。また、比較例はすべての作業位置に反射光を検出し得る面を備える必要がある。また、すべての締付治具にレーザー測距儀を備える必要があるため、締付治具の構成が複雑になり、重量も増え、費用も増えることとなる。しかし、実施形態はこのような課題をも解決している。 Comparing the flowcharts of the embodiment (FIG. 9) and the comparative example (FIG. 11), the comparative example performs the steps of vehicle body distance measurement (step S 905) and camera position correction (step S 906) for the total number of screws. Inhibit. Further, the comparative example needs to have a surface capable of detecting reflected light at all work positions. Further, since it is necessary to provide a laser range finder for all the fastening jigs, the construction of the fastening jigs becomes complicated, the weight increases, and the cost also increases. However, the embodiment also solves such a problem.
(その他の実施形態)
以下では、前述の実施形態の変形例について述べる。
(Other embodiments)
Below, the modification of above-mentioned embodiment is described.
対象物は、実施形態に示す車体Bに限らず、静止体であれば構わない。例えば、2輪車、発電機、耕うん機、除雪機、船舶、航空機、電車、ロボットなどでもよい。 The object is not limited to the vehicle body B shown in the embodiment, and may be a stationary body. For example, a motorcycle, a generator, a tiller, a snowplow, a ship, an aircraft, a train, a robot, or the like may be used.
また、台は、実施形態に示す昇降ステージ22に限らず、対象物を載せることができる平面な台であれば構わない。
Further, the platform is not limited to the elevating
また、距離計測手段は、実施形態に示すレーザー測距儀50に限らず、例えば、三角測量の原理を利用したステレオカメラを用いてもよいし、GPS(全地球測位システム)などを用いてもよい。
Further, the distance measuring means is not limited to the
また、作業手段は、実施形態に示す締付治具32a、32bに限らず、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段であれば構わない。例えば、ねじ穴を開けるロボット、溶接ロボット、破砕ロボットなどでもよい。
Further, the working means is not limited to the
また、作業手段は、部材を取り付ける部材取り付け手段でもよい。例えば、フロントガラスを取り付けるロボットやタイヤを取り付けるロボットでもよい。 The working means may be a member attaching means for attaching a member. For example, a robot for attaching a windshield or a robot for attaching a tire may be used.
また、ねじは、例えば、ボルト、ナット、リベット、ピンでもよい。 The screw may be, for example, a bolt, a nut, a rivet, or a pin.
また、記憶手段は、実施形態に示すROM43に限らず、情報を記憶できる記憶手段であれば構わない。例えば、レジスタ、キャッシュメモリ、RAMのような半導体記憶装置やハードディスク、磁気テープのような磁気記憶装置、フロッピー(登録商標)ディスクやMO、CDROM、DVD、USBメモリ、フラッシュメモリのようなリムーバブルディスクでもよい。
The storage means is not limited to the
また、制御手段は、実施形態に示す制御装置40の構成に限らない。例えば、締付治具32a、32b内に制御装置を備えて、位置補正データだけを各制御装置に渡すように構成してもよい。また、実施形態のように作業を行う位置を補正するのではなく、対象物の位置を補正してもよい。
Moreover, a control means is not restricted to the structure of the
また、作業手段が作業を行う位置の補正方法は、実施形態に示す図8(A)に限らない。図8(B)は、別の補正方法を示す図である。車体Bの後部は、嵌合穴24を中心とした円周上に位置ずれしていると近似できる。従って、嵌合穴24を中心とした円における三角関数から補正量を算出してもよい。具体的には、辺の長さがa0、b0の挟む角が直角である直角三角形を設定する。そして、長さがa0の辺の対向角をθとすると、θ=atan(a0/b0)であるので、4つのねじ穴の中心座標はそれぞれ、(b1cosθ,b1sinθ)、(b2cosθ,b2sinθ)、(b3cosθ,b3sinθ)、(b4cosθ,b4sinθ)に補正することができる。この補正方法により補正精度を向上することができる。
Further, the correction method of the position where the working means performs work is not limited to FIG. 8A shown in the embodiment. FIG. 8B is a diagram showing another correction method. It can be approximated that the rear portion of the vehicle body B is displaced on the circumference around the
また、切換手段は、図5に示すソケットフォルダ220のような回転式に限らず、例えば、ねじを鉛直方向に複数保持するカートリッジを備え、スプリングによって切り換えてもよい。
Further, the switching means is not limited to the rotary type such as the
本発明は、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段を備えた位置補正装置及びそれらを制御するプログラムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a position correction apparatus including a working unit that performs work on a plurality of locations of an object and a program for controlling them.
W…作業装置、22…昇降ステージ、50…レーザー測距儀、32a、32b…締付治具、43…ROM、40…制御装置。 W ... Working device, 22 ... Elevating stage, 50 ... Laser rangefinder, 32a, 32b ... Fastening jig, 43 ... ROM, 40 ... Control device.
Claims (7)
前記台上の平面内で直交する第1軸及び第2軸を設定し、前記第1軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、
前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、
前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、
前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第2軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする位置補正装置。 A platform for placing the object on the basis of a predetermined position;
A distance measuring means for setting a first axis and a second axis perpendicular to each other in a plane on the table, and measuring a distance to the object in the first axis direction;
Working means for working on a plurality of locations of the object;
Storage means for storing a reference distance from the distance measuring means to the object, a distance in the second axis direction from the predetermined position to the distance measuring means, and a position at which the working means performs work;
A difference amount between the distance to the object measured by the distance measuring unit and the reference distance is calculated, and the position where the working unit performs work is corrected based on the difference amount and the distance in the second axis direction. And control means for controlling the position of the working means;
A position correction apparatus comprising:
前記直角三角形と前記直角三角形の相似三角形との辺の比に基づいて前記補正が行われることを特徴とする請求項1に記載の位置補正装置。 Set the right angle triangle with the difference amount as the height and the distance in the second axis direction as the base,
The position correction apparatus according to claim 1, wherein the correction is performed based on a ratio of sides of the right triangle and a similar triangle of the right triangle.
部材の取り付け位置に移動可能な移動手段と、前記部材の取り付け位置を光学的に検出する光学検出手段と、部材を保持する部材保持手段と、前記光学検出手段と前記部材保持手段を切換可能な切換手段と、前記光学検出手段の光軸と略一致する軸方向に部材を押し出す部材押し出し手段と、
を備えることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の位置補正装置。 The working means is a member attaching means for holding a plurality of members and attaching the members,
A movable means that can move to the attachment position of the member, an optical detection means that optically detects the attachment position of the member, a member holding means that holds the member, and the optical detection means and the member holding means can be switched. Switching means; and member pushing means for pushing the member in an axial direction substantially coinciding with the optical axis of the optical detection means;
The position correction apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記部材押し出し手段は、ねじを回転させる回転駆動手段を備え、ねじを前記軸方向に押し出すと共に前記軸周りに回転させることで、ねじの締め付けを行うことを特徴とする請求項4に記載の位置補正装置。 The working means is a screw fastening means for holding a plurality of screws and fastening the screws,
5. The position according to claim 4, wherein the member pushing means includes rotation driving means for rotating a screw, and the screw is tightened by pushing the screw in the axial direction and rotating around the axis. Correction device.
前記距離計測手順において計測した距離と、前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離との差分量を求め、この差分量と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離とに基づいて、対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段の作業を行う位置を算出する算出手順と、
前記算出手順に基づいて前記作業手段が作業を行う位置を制御する制御手順と、
を踏むことを特徴とする位置補正方法。 In a state where the object is placed on a table with a predetermined position as a reference, a first axis and a second axis orthogonal to each other in a plane on the table are set, and a distance to the object in the first axis direction is set. A distance measuring procedure for measuring by a distance measuring means;
A difference amount between the distance measured in the distance measurement procedure and a reference distance from the distance measurement unit to the object is obtained, and the difference amount and a distance in the second axis direction from the predetermined position to the distance measurement unit Based on the above, a calculation procedure for calculating the position of the work means for performing work on a plurality of locations of the object,
A control procedure for controlling the position where the working means performs work based on the calculation procedure;
The position correction method characterized by stepping on.
前記台上の平面内で直交する第1軸及び第2軸を設定し、前記第1軸方向における前記対象物までの距離を計測する距離計測手段と、
前記対象物の複数ヵ所に作業を行う作業手段と、
前記距離計測手段から前記対象物までの基準距離と前記所定の位置から前記距離計測手段までの第2軸方向の距離と前記作業手段が作業を行う位置を記憶する記憶手段と、を備える位置補正装置に、
前記距離計測手段が計測した前記対象物までの距離と前記基準距離との差分量を算出し、前記差分量と前記第2軸方向の距離とに基づいて前記作業手段が作業を行う位置を補正して、前記作業手段の位置を制御する制御手段として機能させるためのプログラム。 A platform for placing the object on the basis of a predetermined position;
A distance measuring means for setting a first axis and a second axis perpendicular to each other in a plane on the table, and measuring a distance to the object in the first axis direction;
Working means for working on a plurality of locations of the object;
Position correction comprising: a reference distance from the distance measurement means to the object; a distance in the second axis direction from the predetermined position to the distance measurement means; and a storage means for storing a position at which the work means performs work. To the device,
A difference amount between the distance to the object measured by the distance measuring unit and the reference distance is calculated, and the position where the working unit performs work is corrected based on the difference amount and the distance in the second axis direction. And a program for functioning as control means for controlling the position of the working means.
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