JP4607814B2 - ロボット教示経路補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、シーラ塗布ロボットや溶接ロボットに好適なロボット教示経路補正方法に関する。

例えば、車体のボンネットやドアは、インナースキンと称する内側メンバーに、アウタースキンと称する外側メンバーを被せ、外側メンバーの縁を巻き込むことで、外側メンバーを一体化する。縁を巻き込んだ部位を、ヘミング部と呼ぶ。このヘミング部は、内側メンバーに外側メンバーを巻き込んであるだけであるから、両メンバー間に隙間が存在する。雨水がしみ込んでは困るので、隙間にシーラと称する液状パッキンを介在させる。

この液状パッキンを塗布するロボットがシーラ塗布ロボットである。シーラ塗布ロボットは、他のロボットと同様に予め設定した教示経路に基づいて移動しながら塗布作業を行う。
２つのメンバーを接合する溶接ロボットも、同様に予め設定した教示経路に基づいて移動しながら溶接作業を行う。

従来、溶接ロボットに好適な教示経路の修正装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１２６９６３公報（段落番号［００１９］、図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１５は従来の技術の基本原理を説明する図であり、パイプ１０１にパイプ１０２を当てる。一方、想像線で示すロボットアーム１０３に検出器１０４と溶接トーチ１０５とを設けておく。そして、パイプ１０１とパイプ１０２との当接部１０６に検出器１０４と溶接トーチ１０５とを臨ませ、検出器１０４で当接部１０６の位置を検出しながら、溶接トーチ１０５で当接部１０６に溶接を施す。

検出器１０４の情報に基づいて、溶接トーチ１０５を位置制御する技術には、次の２つがある。
第１は、ロボットアーム１０３で、検出器１０４と溶接トーチ１０５とを一緒に、移動する制御方法である。ロボット自体は、多軸（一般に６軸）制御される。この多軸制御に溶接トーチの微細な位置制御が加わると、制御が著しく繁雑になる。

具体的には、ロボットアーム１０３は質量が大きいため、加速、減速時の慣性力が大きい。溶接トーチ１０５の位置制御を正確に行うには、ロボットアーム１０３の移動速度を下げることで慣性力を下げることや、演算を複雑化する必要があり、ロボットアームの移動速度を下げると生産性が低下し、演算を複雑化すると高価な演算回路や処理機構が必要となる。したがって、特にずれ量が激しく変化するような曲率（曲率は半径の逆数）が大きい箇所の位置制御においては、この第１の制御方法は、実用的とは言えない。

第２は、溶接トーチ１０５をロボットアームとは独立して移動させる制御方法である。この方法であれば、上記第１の方法の欠点を解消することができる。ただし、溶接トーチ１０５を独立して移動させる構造を追加する必要がある。この第２の方法を実現させることができる装置構造を、以下に説明する。

図１６は従来の溶接ロボットの側面図であり、ロボットアーム１１０の先端に支持板１１１が設けられ、この支持板１１１に作業手段としての溶接ガン１１２が設けられ、更に支持板１１１に撮像手段としてのカメラ１１３が設けられている。このカメラ１１３は、溶接ガン１１２からＬ０だけオフセットさせた先行位置に配置されている。

図１７は図１６の１７矢視図であり、溶接ガン１１２は、スライダ１１４、送りねじ１１５、サーボモータ１１６からなるガン移動機構１１７を介して支持板１１１に設けられ、サーボモータ１１６を作動させることで、図面左右方向の任意の位置へ溶接ガン１１２を移動させることができる構造とされている。

図１８は従来の溶接ロボットの作用説明図であり、ＭＬは教示経路、ＷＬは作業予定経路、１１４は溶接ビードであり、カメラ１１３は便宜的に横長の長円で示した。
（ａ）に示されるように、支持板１１１及びカメラ１１３は、教示経路ＭＬに沿って移動するように制御される。カメラ１１３が、教示経路ＭＬ上の位置Ｐ２にあるときに、カメラ１１３は作業予定経路ＷＬを撮影する。この撮影により、教示経路ＭＬと作業予定経路ＷＬとのずれ量Ｅ２を知ることができる。

（ｂ）に示されるように、溶接ガン１１２が位置Ｐ２に到達した時点で、サーボモータ１１６により、溶接ガン１１２の位置が教示経路ＭＬからＥ２になるように溶接ガン１１２を移動する。すると、溶接ガン１１２を正確に作業予定経路ＷＬに臨ませることができる。
以上に述べた作用は、教示経路ＭＬ及び作業予定経路ＷＬがほぼ直線か、曲率が小さい曲線で、高い精度が保てる。

教示経路ＭＬ及び作業予定経路ＷＬの曲率が大きい曲線の場合を次図で説明する。
図１９は従来の溶接ロボットの別の作用図であり、教示経路ＭＬ及び作業予定経路ＷＬは、曲率が大きい曲線である。
（ａ）に示されるように、位置Ｐ４において、カメラ１１３で撮影し、演算したところ、教示経路ＭＬと作業予定経路ＷＬとのずれ量はＥ４であった。カメラ１１３は支持板１１１とともに教示経路ＭＬ上を前進して、（ｂ）に到る。

（ｂ）に示されるように、溶接ガン１１２が位置Ｐ４に到達した時点で、サーボモータ１１６により、溶接ガン１１２の位置が教示経路ＭＬからＥ４になるように溶接ガン１１２を移動する。

（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図であり、位置Ｐ４から作業予定経路ＷＬまでの距離（ずれ量）は、Ｅ５であるが、このＥ５は、補正量であるＥ４より大きい。これは、（ａ）、（ｂ）において支持板１１が急激に右旋回したことに起因する。
この結果、（ｃ）に示されるように、溶接ガン１１２は、作業予定経路ＷＬからΔＥ４５（ΔＥ４５＝Ｅ５−Ｅ４）だけ、外れる。
この結果、溶接不良が発生する。溶接ガン１１２がシーラ塗布ガンであれば、シーラの塗布不良が発生する。

車両のボンネットやドア等のコーナー部では曲率が大きい曲線であるため、この曲率が大きい曲線に対応する教示経路補正技術が、必要となる。

本発明は、曲率が大きい曲線に対応する教示経路補正技術を提供することを課題とする。

請求項１に係るロボット教示経路補正方法は、教示経路に沿って移動制御されるロボットアームに支持された支持板と、前記教示経路にクロスする方向に移動可能に前記支持板に設けられ、ワークに所定の作業を施す作業手段と、この作業手段より所定のオフセット量だけ先行した位置で前記支持板に設けられ、前記ワークを撮影する撮像手段と、この撮像手段で得た画像情報を処理して前記作業手段の位置を補正する画像処理装置とを備え、前記ワークに存在する作業予定経路が前記教示経路とずれている場合に、このずれを補正しながら前記作業予定経路に前記作業手段を臨ませるロボット教示経路補正方法において、
前記支持板の長手軸に直交する線のうち、前記撮像手段を通る線を直交ラインと呼ぶことにし、
予め準備した標準見本の作業予定経路を、前記撮像手段で所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置における前記作業予定経路の法線を求め、この法線と前記直交ラインとのなす第１角度を演算する第１角度演算工程と、
前記撮像手段を前記オフセット量だけ前記支持板上を移動して前記作業手段があった位置に保持し、前記標準見本の作業予定経路を、前記撮像手段で所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に前記直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置における前記作業予定経路の法線を求め、この法線と前記直交ラインとのなす第２角度を演算する第２角度演算工程と、
前記撮像手段を元の位置に戻し、ワークの作業予定経路を所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に前記直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置において、前記直交ラインに対して前記第１角度と前記第２角度との和だけ交叉させたズレ検出ラインを定め、このズレ検出ライン上で前記教示経路と作業予定経路との間隔を計算し、得られた間隔を教示補正量とする教示補正量演算工程と、
教示補正量演算工程で得られた前記教示補正量だけ、前記作業手段を移動させ、作業を行う作業工程と、
からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１角度演算工程と第２角度演算工程を実施する。第１角度演算工程で第１角度を得る。
第２角度演算工程で第２角度を得る。

教示補正量演算工程で、直交ラインに対して第１角度と第２角度との和だけ交叉するところのズレ検出ラインを定め、このズレ検出ラインに沿って、前記教示経路と作業予定経路との間隔を計算し、得られた間隔を教示補正量とする。

次の作業工程では、教示補正量だけ作業手段を移動させて作業を行う。教示補正量だけ作業手段を移動させると、作業手段は作業予定経路に合致するから、曲率が大きい曲線の教示経路及び作業予定経路においても、作業手段で良好な作業を行わせることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１はロボットを用いた作業装置の構成図であり、ロボットを用いた作業装置１０は、多軸ロボット１１と、この多軸ロボット１１のロボットアーム１２に設けられる支持板１３と、この支持板１３に設けられる作業手段（例えば、塗布ガン）１４及び撮像手段（例えば、カメラ）１５と、記憶部１６に記憶させた教示データに基づいて多軸ロボット１１を制御するロボット制御部１７と、撮像手段１５の情報に基づいて作業手段１４を制御する塗布制御部２０とから構成される。

多軸ロボット１１は、汎用の多関節ロボットである。
作業手段１４は、例えばシーラを吐出する塗布ガンである。
撮像手段１５はＣＣＤカメラが好適である。

塗布制御部２０は、撮像手段１５からの情報を受け、記憶部２１に記憶させた各種データを使いながら教示補正量を演算する画像処理装置２２と、ロボット制御部１７と情報を交換しつつ画像処理装置２２で演算した教示補正量に基づいて作業手段１４を作動させる制御盤２３を含む。その他、画像処理装置２２は後述する複数の工程でも主要な役割を果たす。

撮像手段移動機構を次に説明する。
図２はロボットアーム先端の拡大図であり、撮像手段移動機構３０は、ロボットアーム１２に設けられたベース部材３１と、このベース部材３１にレール３２を介して移動可能に取付けられている支持板１３と、レール３２に平行な姿勢でベース部材３１に取付けられているシリンダユニット３３と、このシリンダユニット３３のピストンロッド３４に取付けられた連結板３５と、レール３２に平行な姿勢で連結板３５から延ばされて支持板１３に連結される連結ロッド３６とからなる。
３７は上限ストッパ、３８は下限ストッパであり、支持板１３はこの間で移動可能となる。

図３は図２の３矢視図であり、支持板１３の下部に、図面左右に延びる溝３９と、この溝３９に移動可能に嵌合されたスライダ４１と、このスライダ４１から右へ延ばされた送りねじ４２と、この送りねじ４２に噛合うナットを回すサーボモータ４３とからなるガン移動機構４０が設けられている。
スライダ４１に作業手段１４が固定されているため、スライダ４１の移動と共に作業手段１４は図左右へ移動可能である。一方、撮像手段１５は支持板１３に固定されているため、図左右へは移動しない。

図中、ＬＬは支持板１３の長手軸であり、ＨＬは長手軸ＬＬに直交する線のうち、撮像手段としての撮像手段１５の中心を通る直交ラインである。

図４は図２の作用説明図であり、（ａ）は図１に示す多軸ロボット１１の拡大図であって、作業手段１４は作業位置にある。ＮＬは塗布ガンの標準ラインと呼ぶ。そして、支持板１３を図面下方へ移動させると、（ｂ）に示すように標準ラインＮＬに撮像手段１５が到達する。
すなわち、（ａ）は撮像手段１５が通常位置にあり、（ｂ）は撮像手段１５が作業手段１４の位置にある。

以上の構成からなる作業装置１０を用いて実施するロボット教示経路補正方法を以下に説明する。
説明に先立って、速度指令値の補正方法を、図５及び図６に基づいて説明する。

図５は本発明に係る第２次速度指令値を決定するためのフロー図、図６は図５の補足説明図である。
ステップ番号（以下、ＳＴと記載する。）１０で、ワークマスターと称する標準見本を準備する。標準見本には、教示経路を得るための段差部を有していることは言うまでもない。撮像手段１５は、図６（ａ）に示すように、通常位置にしておく（ＳＴ１１）。

ＳＴ１２で、撮像手段１５を見本の段差部に臨ませる。段差部は図６（ｂ）に示すＭＬ（教示経路に相当）である。撮像手段１５の視界に段差部ＭＬが入っている。
ＳＴ１３で、撮像手段１５の視界から段差部ＭＬが外れないように注意しながら撮像手段１５を人為的に移動する。具体的には、ティーチングペンダントを操作することで、撮像手段１５を段差部ＭＬに沿って移動させながら多軸ロボット１１の教示を行う（図６（ｃ）参照）。

ＳＴ１４で、教示データは、ロボット制御部１７の記憶部１６に移動ルート（段差部ＭＬと同一）として記憶され、この移動ルートは教示経路になる。
また、ＳＴ１５で、操作者は移動ルートの曲率などに基づいて、移動ルート上の教示点における速度指令値を決定し、このときに教示データに記憶される速度指令値を第１次速度指令値と呼ぶ。この第１次速度指令値は図６（ｄ）に示すような階段形状の値になる。

実際の多軸ロボット１１のロボットアーム１２は、加減速動作を含みながら作動するから、上述の第１次速度指令値は、ロボットアーム１２の実際の作動速度とは異なる。この差異を解消するため、ロボットアーム１２の先端のツール速度（これを第２次速度指令値と呼ぶ。）を、ロボット制御部１７から画像処理装置２２に取り込み、ロボットの教示経路の補正に利用する。

ＳＴ１６で、記憶した移動ルート（ＳＴ１４）及び第１次速度指令値（ＳＴ１５）に基づいて、多軸ロボット１１を試験的に作動させ、撮像手段１５を移動する。
ＳＴ１７では、ＳＴ１６で作動中の多軸ロボット１１の第２次速度指令値を随時記憶していく。

表１は、取得時間ｔ（ｔ（０）〜ｔ（ｉ））と、第２次速度指令値Ｖｔ（Ｖｔ（０）〜Ｖｔ（ｉ））の相関を示すマップである。このマップは後に使用する。

ＳＴ１２〜ＳＴ１４で、撮像手段１５が標準見本を撮影できるように教示経路を教示するが、この際、図６（ｂ）、（ｃ）で示した撮像手段１５の視界の中央付近に、段差部ＭＬが入っていればよく、撮像手段１５の視界中心が段差部ＭＬに合致しているか否かはここでは問題にならない。この結果、ティーチングペンダントを用いて行うＳＴ１２〜ＳＴ１４は簡単になり、作業員の負担が軽くなると共にティーチングを短時間で終えることができる。

次に、図７、図８に基づいて第１角度演算工程を説明する。
図７は本発明に係る第１角度演算工程のフロー図、図８は図７の補足説明図である。
ＳＴ２０で、標準見本（ワークマスター）を準備する。
ＳＴ２１で、撮像手段１５は、通常位置にしておく（図８（ａ）参照）。

ＳＴ２２で、撮像手段１５を標準見本（ワークマスター）の段差部に臨ませる。段差部は図８（ｂ）に示すＭＬ（教示経路に相当）である。撮像手段１５の視界に段差部ＭＬが入っている。
ＳＴ２３で、移動ルート（教示経路、ＳＴ１４）及び第１次速度指令値（表１、ＳＴ１５）に基づいて、ロボットを作動させ、撮像手段１５を移動する。

ＳＴ２４で、取得時間毎に段差部ＭＬを撮影する。
ＳＴ２５で、撮像手段１５の直交ラインＨＬ１（図８（ｃ）参照）を定める。この直交ラインＨＬ１は、図３で説明した直交ラインＨＬと同じであるが、以下の説明のためにＨＬ１と呼ぶ。

図８（ｄ）に示すとおり、段差部ＭＬが曲線であれば、位置Ｐｍにおける接線ＣＬ１を定めることができる。更に、図８（ｅ）に示すとおり、位置Ｐｍにおける法線ＢＬ１を定めることができる。そこで、ＳＴ２６に示すように、撮像処理装置２２で位置Ｐｍにおける法線ＢＬ１を求める。

なお、接線ＣＬ１は、段差部ＭＬを描いた曲線に、例えば３点又５点（中央にＰｍを含める。）を取り、最小二乗法により求める。
図８（ｆ）に示すとおり、法線ＢＬ１と直交ラインＨＬ１からなる角度（第１角度）θ１を計算する（ＳＴ２７）。

表２は、取得時間Ｔ１（Ｔ１（０）〜Ｔ１（ｉ））と、位置Ｐｍ（Ｐｍ（０）〜Ｐｍ（ｉ））と、第１角度θ１（θ１（０）〜θ１（ｉ））の相関を示すマップである。このマップは後に使用する。

次に、図９、図１０に基づいて第２角度演算工程を説明する。
図９は本発明に係る第２角度演算工程のフロー図、図１０は図９の補足説明図である。
ＳＴ３０で、標準見本（ワークマスター）を準備する。
ＳＴ３１で、撮像手段１５を、図１０（ａ）に示すように、作業手段１４の標準ラインＮＬへ移動する。

ＳＴ３２で、撮像手段１５を標準見本（ワークマスター）の段差部に臨ませる。段差部は図１０（ｂ）に示すＭＬ（教示経路に相当）である。撮像手段１５の視界に段差部ＭＬが入っている。
ＳＴ３３で、移動ルート（教示経路、ＳＴ１４）及び第１次速度指令値（表１、ＳＴ１５）に基づいて、多軸ロボット１１を作動させ、撮像手段１５を移動する。

ＳＴ３４で、取得時間毎に段差部ＭＬを撮影する。
ＳＴ３５で、撮像手段１５の直交ラインＨＬ２（図１０（ｃ）参照）を定める。この直交ラインＨＬ２は、図３で説明した直交ラインＨＬと同じであるが、以下の説明のためにＨＬ２と呼ぶ。

図１０（ｄ）に示すとおり、段差部ＭＬが曲線であれば、位置Ｐｍにおける接線ＣＬ２を定めることができる。更に、図１０（ｅ）に示すとおり、位置Ｐｍにおける法線ＢＬ２を定めることができる。そこで、ＳＴ３６に示すように、撮像処理装置２２で位置Ｐｍにおける法線ＢＬ２を求める。
図１０（ｆ）に示すとおり、法線ＢＬ２と直交ラインＨＬ２からなる角度（第２角度）θ２を計算する（ＳＴ３７）。

表３は、取得時間Ｔ２（Ｔ２（０）〜Ｔ２（ｉ））と、第２角度θ２（θ２（０）〜θ２（ｉ））の相関を示すマップである。このマップは後に使用する。

次に、図１１〜図１４に基づいて教示補正量演算工程及び作業工程を説明する。
図１１は本発明に係る教示補正量演算工程及び作業工程のフロー図、図１２は図１１の補足説明図、図１４は図１１のさらなる補足説明図である。
ＳＴ４０で、ワークを準備する。このワークにおける段差部は、先に用いた標準見本（ワークマスター）における段差部と同一でない。
ＳＴ４１で、撮像手段１５は、通常位置にしておく（図８（ａ）参照）。

ＳＴ４２で、移動ルート（教示経路、ＳＴ１４）及び第１次速度指令値（表１、ＳＴ１５）に基づいて、多軸ロボット１１を作動させ、撮像手段１５を移動する。
ＳＴ４３で、取得時間毎に段差部ＷＬを撮影する（図１２（ａ）参照）。
ＳＴ４４で、画像処理装置２２において、前記「表２」から、取得時間Ｔｖに対する「位置Ｐｍ」と「角度θ１」とを読み込む（又は呼び出す）。

ＳＴ４５で、画像処理装置２２において、前記「表３」から、取得時間Ｔｖに対する「角度θ２」とを読み込む（又は呼び出す）。ただし、このＳＴ４５での取得時間Ｔｖは、オフセット量（図２に示すＬ０）移動分だけ時間を補正する。この時間補正は、後述の表４で説明するが、この時間補正によりＳＴ４４と時間的に合致させることができる。

図１２（ａ）で想像線で示す段差部ＭＬは教示経路ＭＬであって、この教示経路ＭＬに沿って支持板１３が移動し、教示経路ＭＬ上を撮像手段１５の中心が移動する。一方、作業手段１４は、ワークの段差部である作業予定経路ＷＬに合致することが望まれる。

図１２（ｂ）は図１２（ａ）の教示経路ＭＬ、作業予定経路ＷＬ及び撮像手段１５を横切る直交ラインＨＬ１（図３のＨＬに相当）を抜き描きした後に、角度θ１（図８（ｆ）参照）及び角度θ２（図１０（ｆ）参照）を描き加え、位置Ｐｍを通る、ズレ検出ラインＥＬを引いたものである（図１１のＳＴ４６）。

図１２（ｃ）は図１２（ｂ）の要部拡大図であり、位置Ｐｍを通るズレ検出ラインＥＬにおいて、教示経路ＭＬと作業予定経路ＷＬとの間隔Ｅを計算する（図１１のＳＴ４７）。この間隔Ｅは教示補正量Ｅと呼ぶ。また、ズレ検出ラインＥＬと作業予定経路ＷＬの交点を、補正位置Ｐｗとする。

表４は、取得時間Ｔｖと、位置Ｐｍと、角度θ１と、角度θ２と、補正タイミングＴｄと、教示補正量Ｅの相関を示すマップである。
角度θ２は、撮像手段１５を作業手段１４の位置へ移動した状態で求めた。すなわち、オフセット量分だけ位置的及び時間的なずれが生じる。このずれが、例えばθ２（０）〜θ２（３）であり、このθ２（０）〜θ２（３）をカットすることで、補正を行う。
例えば、一番下の行に示すように、位置Ｐｍ（ｉ）では、角度θ１（ｉ）に角度θ２（ｉ＋４）を合わせることにより教示補正量Ｅ（ｉ）を計算する。

また、補正タイミングＴｄは、次に示す手順で定めた。
図１３は補正タイミングＴｄの説明図である。
（ａ）において、撮像手段１５の視界にある作業予定経路ＷＬに作業手段１４を配置し、オフセット量Ｌ０（図２参照）だけ先行した位置に補正位置Ｐｗを配置する。作業手段１４が、移動して補正位置Ｐｗに達したときに、補正を実施するから、作業手段１４の移動時間が、補正タイミングＴｄとなる。

作業予定経路ＷＬが曲線であるために、作業手段１４の移動距離ΔＬｒは、オフセット量Ｌ０とは異なり、新規に計算する必要がある。まず、作業予定経路ＷＬを求めるために、作業手段１４と補正位置Ｐｗとの間を、等ピッチで細分割する。すなわち、曲線を多数個の直線で近似する。分割された微小距離を、ΔＬｒ１、ΔＬｒ２・・・ΔＬｒｉとする。移動距離ΔＬｒは、次に示す式（１）で表すことができる。

次に、（ｂ）は、前記表１の第２次速度指令値を示す速度曲線である。そして、速度曲線を積分するために、（ｃ）に示すように、横軸（時間軸）を微小時間Δｔで区分する。縦軸に平行に描いた区分線と速度曲線との交点は、そのときの速度であって、これらの速度をＶｔ（０）、Ｖｔ（１）・・・Ｖｔ（ｍ−１）、Ｖｔ（ｍ）とする。

速度×時間＝距離の計算により、Ｖｔ（０）×Δｔは、コラム０での微小移動距離となる。同様に、Ｖｔ（１）×Δｔは、コラム１での微小移動距離、Ｖｔ（ｍ−１）×Δｔは、コラムｍ−１での微小移動距離、Ｖｔ（ｍ）×Δｔは、コラムｍでの微小移動距離となる。

コラム０からコラムｍ−１までの時間（横軸時間）をＴｄ（ｍ−１）、積分値をＬ（ｍ−１）とすると、この積分値Ｌ（ｍ−１）は、次に示す式（２）で表すことができる。

このＬ（ｍ−１）が、式（３）に示すように、上述のΔＬｒ（式（１）参照より僅かに小さかったとする。
コラム０からコラムｍまでの時間（横軸時間）をＴｄ（ｍ）、積分値をＬ（ｍ）とすると、この積分値Ｌ（ｍ）は、上に示す式（４）で表すことができる。

このＬ（ｍ）が、式（５）に示すように、ΔＬｒに等しくなった（又は超えた）とする。なお、図１３（ｃ）に示すΔｔが微小であれば、Ｌ（ｍ）＞ΔＬｒになったとしても、差は無視できる程度に小さく、式（５）はＬ（ｍ）＝ΔＬｒと実質同一である。

移動距離ΔＬｒに等しい積分値Ｌ（ｍ）に対応する時間Ｔｄ（ｍ）が、このときの補正タイミングＴｄ（ｍ）となる。この計算方法では処理速度が速くて良いが、コラム間を補間すると更に高精度に計算できる。

次に示す表５は、表４から取得時間Ｔｖと教示補正量Ｅとを抜き書きしたマップであり、次のステップでこの表５を使用する。

図１４（ａ）は、図１２（ａ）に図１２（ｃ）を重ねた図である。すなわち、撮像手段１５が位置Ｐｍにある時点で、図１２（ｂ）〜図１２（ｃ）の要領でズレ検出ラインＥＬを引き、この検出ラインＥＬにおける教示補正量Ｅを計算する。この計算は、画像処理装置２２で実施する。計算結果は上記表５を参照。

図１４（ｂ）に示すように、補正タイミングＴｄ（ｍ）だけ支持板１３が前進して、位置Ｐｍに作業手段１４が到達したら、画像処理装置２２が提供する教示補正量Ｅに基づいて、サーボモータ４３は、作業手段１４を教示経路ＭＬから教示補正量Ｅだけ離す。この結果、作業手段１４は作業予定経路ＷＬに合致し、作業手段１４は補正位置Ｐｗ上にある。

この時点で、作業手段（塗布ガン）１４による作業（塗布）を実施する（図１１のＳＴ４８）。
以上に述べたＳＴ４１〜ＳＴ４７が、本発明の教示補正量演算工程に相当し、ＳＴ４８が本発明の作業工程に相当する。

以上の説明から明らかなように、教示補正量演算工程で、直交ラインＨＬ１に対して第１角度θ１と第２角度θ２との和だけ交叉するところのズレ検出ラインＥＬを定め、このズレ検出ラインＥＬに沿って、教示経路ＭＬと作業予定経路ＷＬとの間隔を計算し、得られた間隔を教示補正量Ｅとする。

次の作業工程では、教示補正量Ｅだけ作業手段１４を移動させて作業を行う。教示補正量Ｅだけ作業手段１４を移動させると、作業手段１４は作業予定経路ＷＬに合致するから、曲率が大きい曲線の教示経路ＭＬ及び作業予定経路ＷＬにおいても、作業手段１４で良好な作業を行わせることができる。

また、図１〜図３から明らかなように、多軸ロボット１１を用いた作業装置１０は、撮像手段１５を作業手段１４の位置まで移動させる撮像手段移動機構３０を備えていることを特徴とする。撮像手段移動機構３０は、支持板１３をロボットアーム１２に直接又は間接的にスライド可能に構成するだけで達成可能であるため、低コストで構成することができる。

尚、本発明のロボット教示経路補正方法は、ボンネットの段差部にシーラを塗布するシーラ塗布装置に好適であるが、溶接装置やその他の装置に適用することは差し支えない。

また、支持板１３は、単なるプレートだけでなく、ブロック、立体フレームであってもよく、形状は任意である。

本発明は、ボンネットの段差部にシーラを塗布するシーラ塗布装置に好適である。

ロボットを用いた作業装置の構成図である。 ロボットアーム先端の拡大図である。 図２の３矢視図である。 図２の作用説明図である。 本発明に係る第２次速度指令値を決定するためのフロー図である。 図５の補足説明図である。 本発明に係る第１角度演算工程のフロー図である。 図７の補足説明図である。 本発明に係る第２角度演算工程のフロー図である。 図９の補足説明図である。 本発明に係る教示補正量演算工程及び作業工程のフロー図である。 図１１の補足説明図である。 補正タイミングＴｄの説明図である。 図１１のさらなる補足説明図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。 従来の溶接ロボットの側面図である。 図１６の１７矢視図である。 従来の溶接ロボットの作用説明図である。 従来の溶接ロボットの別の作用図である。

符号の説明

１０…ロボットを用いた作業装置、１１…多軸ロボット、１２…ロボットアーム、１３…支持板、１４…作業手段（塗布ガン）、１５…撮像手段（カメラ）、２２…画像処理装置、３０…撮像手段移動機構、３３…シリンダユニット、Ｅ…教示補正量、ＥＬ…ズレ検出ライン、ＢＬ１、ＢＬ２…法線、ＣＬ１、ＣＬ２…接線、ＨＬ、ＨＬ１、ＨＬ２…直交ライン、Ｌ０…オフセット量、ＬＬ…支持板１３の長手軸、ＭＬ…教示経路（標準見本の段差部）、ＷＬ…作業予定経路（ワークの段差部）、θ１…第１角度、θ２…第２角度。

Claims (1)

1. 教示経路に沿って移動制御されるロボットアームに支持された支持板と、前記教示経路にクロスする方向に移動可能に前記支持板に設けられ、ワークに所定の作業を施す作業手段と、この作業手段より所定のオフセット量だけ先行した位置で前記支持板に設けられ、前記ワークを撮影する撮像手段と、この撮像手段で得た画像情報を処理して前記作業手段の位置を補正する画像処理装置とを備え、前記ワークに存在する作業予定経路が前記教示経路とずれている場合に、このずれを補正しながら前記作業予定経路に前記作業手段を臨ませるロボット教示経路補正方法において、
   前記支持板の長手軸に直交する線のうち、前記撮像手段を通る線を直交ラインと呼ぶことにし、
   予め準備した標準見本の作業予定経路を、前記撮像手段で所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置における前記作業予定経路の法線を求め、この法線と前記直交ラインとのなす第１角度を演算する第１角度演算工程と、
   前記撮像手段を前記オフセット量だけ前記支持板上を移動して前記作業手段があった位置に保持し、前記標準見本の作業予定経路を、前記撮像手段で所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に前記直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置における前記作業予定経路の法線を求め、この法線と前記直交ラインとのなす第２角度を演算する第２角度演算工程と、
   前記撮像手段を元の位置に戻し、ワークの作業予定経路を所定時間毎に撮影し、この情報を得た前記画像処理装置で、撮影時に前記直交ラインが前記作業予定経路に交わる位置において、前記直交ラインに対して前記第１角度と前記第２角度との和だけ交叉させたズレ検出ラインを定め、このズレ検出ライン上で前記教示経路と作業予定経路との間隔を計算し、得られた間隔を教示補正量とする教示補正量演算工程と、
   教示補正量演算工程で得られた前記教示補正量だけ、前記作業手段を移動させ、作業を行う作業工程と、
   からなることを特徴とするロボット教示経路補正方法。

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