JP5312261B2 - Robot control method - Google Patents

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本発明は、三次元位置計測装置(ステレオカメラ)を取り付けたロボットと三次元位置計測装置との座標系のずれ、或いは三次元位置計測装置と関連した動作を行う別のロボットとの座標系のずれ修正するロボットの制御方法に関する。   The present invention relates to a coordinate system shift between a robot equipped with a three-dimensional position measuring device (stereo camera) and a three-dimensional position measuring device, or a coordinate system with another robot that performs operations related to the three-dimensional position measuring device. The present invention relates to a robot control method for correcting a deviation.
ロボットアームの先端に取り付けた治具によって、ワークに加工を施すには、決められた位置にワークを固定し、この位置をロボットに予めティーチングしておくことで、連続して自動的にワークに加工を施すようにしている。   In order to process a workpiece with a jig attached to the tip of the robot arm, the workpiece is fixed at a predetermined position, and this position is taught to the robot in advance, so that the workpiece is automatically and continuously processed. Processing is performed.
しかしながら、実際の生産ラインにおいては必ずしも決められた位置にワークが固定されるとは限らないため、ティーチングした位置と実際のワークの位置が若干ずれることになる。このずれを修正する提案が特許文献1になされている。   However, in an actual production line, the workpiece is not necessarily fixed at a predetermined position, so the teaching position and the actual workpiece position are slightly shifted. A proposal for correcting this shift is made in Patent Document 1.
特許文献1には、ロボットアームの先端にステレオカメラなどの撮像手段を着脱自在に取り付け、この撮像手段によってワークの基準位置からのずれ量を検出し、このずれ量に応じてロボットの動作位置データを修正する内容が開示されている。 In Patent Document 1, an imaging means such as a stereo camera is detachably attached to the tip of a robot arm, and the amount of deviation from the reference position of the workpiece is detected by this imaging means, and the robot operation position data according to this deviation amount. The content which corrects is disclosed.
特開2005−138223号公報JP 2005-138223 A
上述した技術は複数のロボットを用いて、1つのワークに対して関連する作業を行う場合には問題が生じる。即ち、複数のロボット或いは三次元位置計測装置の座標系は本来同一であるべきであるが、実際には個々のロボット間あるいは三次元位置計測装置との間には微妙にずれがある。例えば三次元位置計測装置によって検出した位置に基づいてロボットが動作する場合、三次元位置計測装置とロボットの座標軸の回転が1°ずれている場合、ロボットの先端を100mmシフトすると1.75mmの誤差が発生する。この1.75mmの誤差はロボットのアーム先端に溶接治具や締付装置を取り付けている場合を想定すると、大きな問題となる。   The above-described technique causes a problem when a plurality of robots are used to perform related work on one workpiece. That is, the coordinate systems of a plurality of robots or three-dimensional position measuring devices should be essentially the same, but actually there is a slight deviation between individual robots or three-dimensional position measuring devices. For example, when the robot moves based on the position detected by the three-dimensional position measuring device, when the rotation of the coordinate axes of the three-dimensional position measuring device and the robot is shifted by 1 °, an error of 1.75 mm is obtained when the tip of the robot is shifted 100 mm. Will occur. The error of 1.75 mm is a serious problem when a welding jig or a tightening device is attached to the end of the robot arm.
また、図7はハブマスターを用いてロボットに動作を教示する例を示している。この例にあっては、第1ロボット101がタイヤの本締めを行い第2ロボット102がタイヤの仮締めを行う例を示している。   FIG. 7 shows an example of teaching the robot the operation using the hub master. In this example, the first robot 101 performs the final tightening of the tire, and the second robot 102 performs the temporary tightening of the tire.
即ち、第1、第2ロボット101,102に対し基準となるマスター103を目標に動作を教示しておき、第1ロボット101が備えるステレオカメラ105によって車体に取り付けられた実際のハブ104の位置を検出し、実際のハブ104とマスター103との位置誤差に基づいて教示動作を修正するのが従来の方法であった。   That is, the first and second robots 101 and 102 are instructed to operate with the master 103 serving as a reference, and the actual position of the hub 104 attached to the vehicle body by the stereo camera 105 provided in the first robot 101 is determined. The conventional method is to detect and correct the teaching operation based on the actual position error between the hub 104 and the master 103.
しかしながら、ステレオカメラ105で測定した位置情報を第1および第2ロボット101,102にそのまま伝送してもうまく組み付けることができない。その理由はロボットとステレオカメラとの座標系のずれである。つまり、ステレオカメラのスケールでは10mmと測定されるが、ロボットのスケールでは11mmと判断する場合、ステレオカメラのスケールでロボットを動かすと、ロボットによる作業位置がずれてしまう。
また、機種の違いによるハブ位置の差は車体の設計値から明らかであるので、マスター103の位置に車体の設計値の差(機種の差、例えば30mm)を足して、教示動作を修正することが考えられる。
しかしながら、同じ補正量(例えば30mm)を第1および第2ロボット101,102に与えても、座標スケールの違いにより第1ロボット101では33mm動き、第2ロボット102では27mmしか動かないことが考えられる。
However, even if the position information measured by the stereo camera 105 is transmitted to the first and second robots 101 and 102 as they are, it cannot be assembled successfully. The reason is the difference in the coordinate system between the robot and the stereo camera. In other words, when the scale of the stereo camera is measured to be 10 mm, but the robot scale is determined to be 11 mm, if the robot is moved on the scale of the stereo camera, the work position by the robot is shifted.
Further, since the difference in hub position due to the difference in model is obvious from the design value of the vehicle body, the teaching operation is corrected by adding the difference in the design value of the vehicle body (model difference, for example, 30 mm) to the position of the master 103. Can be considered.
However, even if the same correction amount (for example, 30 mm) is given to the first and second robots 101 and 102, the first robot 101 moves 33 mm and the second robot 102 moves only 27 mm due to the difference in coordinate scale. .
上記課題を解決すべく第1発明は、第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置が検知した対象物の位置情報に基づいて当該第1ロボットを動作させる制御方法であって、前記第1ロボットを動作させることにより前記第1ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測位置及び前記XY平面に垂直なZ軸上に設定した2つ以上の異なる計測位置において計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、前記第1ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記三次元位置計測装置の座標系から前記第1ロボットの座標系への第1変換係数を算出し、この第1変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第1ロボットを動作させるようにした。 In order to solve the above problems, a first invention is a control method for operating the first robot based on position information of an object detected by a three-dimensional position measuring device disposed at a tip of the first robot, Three or more different measurement positions set on the XY plane of the robot coordinates of the first robot and two or more different measurement positions set on the Z axis perpendicular to the XY plane by operating the first robot , The position of the measurement object is measured by the three-dimensional position measurement device, and based on the movement amount of the first robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement device, A first conversion coefficient from the coordinate system of the three-dimensional position measurement device to the coordinate system of the first robot is calculated, and the position of the object measured by the three-dimensional position measurement device using the first conversion coefficient It converts the broadcast, and to operate the first robot based on the converted value.
また第2発明は、第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置が検知した対象物の位置情報に基づいて第2ロボットを動作させる制御方法であって、
前記第2ロボットを動作させることにより前記第2ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測対象物の位置及び前記XY平面に垂直なZ軸方向に2つ以上の異なる計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、前記第2ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記三次元位置計測装置の座標系から前記第2ロボットの座標系への第2変換係数を算出し、この第2変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第2ロボットを動作させるようにした。
The second invention is a control method for operating the second robot based on the position information of the object detected by the three-dimensional position measurement device disposed at the tip of the first robot,
The position of three or more different measurement objects set on the XY plane of the robot coordinates of the second robot by operating the second robot and two or more different measurements in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane The position of the object is measured by the three-dimensional position measurement device, and based on the movement amount of the second robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement device, the third order A second conversion coefficient from the coordinate system of the original position measuring device to the coordinate system of the second robot is calculated, and the position information of the object measured by the three-dimensional position measuring device is converted by the second conversion coefficient, The second robot is operated based on the converted value.
また第3発明は、第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置が検知した対象物の位置情報に基づいて前記第1ロボットおよび第2ロボットを動作させる制御方法であって、前記第1ロボットを動作させることにより前記第1ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測位置及び前記XY平面に垂直なZ軸上に設定した2つ以上の異なる計測位置において計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、前記第1ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記三次元位置計測装置の座標系から前記第1ロボットの座標系への第1変換係数を算出し、前記第2ロボットを動作させることにより前記第2ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測対象物の位置及び前記XY平面に垂直なZ軸方向に2つ以上の異なる計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、前記第2ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置の座標系から前記第2ロボットの座標系への第2変換係数を算出し、前記第1変換係数と第2変換係数に基づき第3変換係数を算出し、基準となる第1のワークとは形態が異なる第2のワークに設置された対象物の位置を計測する場合には、第1のワークと第2のワークとの形態の差の情報に基づいて前記第1のロボットを動作させ、さらに、前記第1変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第1ロボットを動作させ、第3変換係数によって第1のワークと第2のワークとの形態の差を変換し、この変換した値に基づいて前記第2ロボットを動作させ、さらに、前記第2変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第2ロボットを動作させるようにした。 The third invention is a control method for operating the first robot and the second robot based on position information of an object detected by a three-dimensional position measuring device disposed at the tip of the first robot, By operating the first robot, at three or more different measurement positions set on the XY plane of the robot coordinates of the first robot and at two or more different measurement positions set on the Z axis perpendicular to the XY plane The position of the measurement object is measured by the three-dimensional position measurement device, and based on the movement amount of the first robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement device, A first conversion coefficient from the coordinate system of the three-dimensional position measurement device to the coordinate system of the first robot is calculated, and the robot seat of the second robot is operated by operating the second robot. The three-dimensional position measuring device measures the position of three or more different measurement objects set on the XY plane and the position of two or more different measurement objects in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane, Based on the movement amount of the second robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement device, the coordinates of the three-dimensional position measurement device arranged at the tip of the first robot The second conversion coefficient from the system to the coordinate system of the second robot is calculated, the third conversion coefficient is calculated based on the first conversion coefficient and the second conversion coefficient, and the form of the reference first workpiece is When measuring the position of an object placed on a different second workpiece, the first robot is operated based on information on the difference in form between the first workpiece and the second workpiece, and The three-dimensional by the first transformation coefficient The position information of the object measured by the position measuring device is converted, the first robot is operated based on the converted value, and the difference in form between the first workpiece and the second workpiece is determined by the third conversion coefficient. Converting, operating the second robot based on the converted value, further converting the position information of the object measured by the three-dimensional position measuring device by the second conversion coefficient, and based on the converted value The second robot is operated.
本発明によれば、複数のロボットが協働して動作する際、或いは、ワーク(対象物)の位置が教示された位置とずれている場合でも、ロボットと三次元位置計測装置との相対的な位置関係は維持されるので、その後の動作は変化前と同様の動作で対応できる。 According to the present invention, even when a plurality of robots operate in cooperation with each other, or even when the position of a workpiece (object) is deviated from the taught position, the relative relationship between the robot and the three-dimensional position measurement device is relatively small. Therefore, the subsequent operation can be handled by the same operation as before the change.
また、本発明によれば簡単に座標変換係数を算出することができ、ロボット動作の信頼性を高めることができる。 Further, according to the present invention, the coordinate conversion coefficient can be easily calculated, and the reliability of the robot operation can be improved.
本発明に係るロボットの制御方法を適用したタイヤ組み付けラインの全体斜視図The whole perspective view of the tire assembly line which applied the control method of the robot concerning the present invention タイヤ組み付けラインのブロック図Tire assembly line block diagram (a)〜(e)は第1ロボットのキャリブレーションの手順を示した図(A)-(e) is the figure which showed the procedure of the calibration of a 1st robot. 第2ロボットに取り付けた検査治具と第1または第2ロボットに取り付けた三次元位置計測装置(ステレオカメラ)との関係を示す図The figure which shows the relationship between the inspection jig | tool attached to the 2nd robot, and the three-dimensional position measuring device (stereo camera) attached to the 1st or 2nd robot. マスターと実際のハブの位置のずれを示す側面図Side view showing misalignment between master and actual hub 第1ロボット1と第2ロボット2の座標系がずれている場合の説明図Explanatory drawing when the coordinate system of the 1st robot 1 and the 2nd robot 2 has shifted | deviated 従来の問題点を説明した図A diagram explaining conventional problems
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1に示すように、実施例では第1ロボット1、第2ロボット2及び第3ロボット3が自動車車体Wのタイヤ組付けラインに沿って配置されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, in the embodiment, the first robot 1, the second robot 2, and the third robot 3 are arranged along the tire assembly line of the automobile body W.
第1ロボット1及び第3ロボット3は自動車車体WのハブボルトにタイヤTを本締めするロボットであり、第1ロボット1は前輪のハブ4に対応する箇所に配置され、第3ロボット3は後輪のハブ5に対応する箇所に配置されている。   The first robot 1 and the third robot 3 are the robots that finally tighten the tire T on the hub bolt of the automobile body W. The first robot 1 is disposed at a position corresponding to the hub 4 of the front wheel, and the third robot 3 is the rear wheel. It is arrange | positioned in the location corresponding to the hub 5.
これら第1ロボット1及び第3ロボット3は先端にハブの位置を検出するステレオカメラ(三次元位置計測装置)6,7と締付装置を備えている。   The first robot 1 and the third robot 3 are provided with stereo cameras (three-dimensional position measuring devices) 6 and 7 for detecting the position of the hub at the tip and a fastening device.
一方、第2ロボット2はタイヤ把持部8と締付装置を備え、タイヤ供給部9からタイヤTを受け取り、前輪及び後輪のハブ4、5にタイヤTを仮締めする。尚、前記タイヤ供給部9にはタイヤTが受け渡し位置まで搬入されたか否かを検出するカメラ(センサ)10を配置している   On the other hand, the second robot 2 includes a tire gripping portion 8 and a tightening device, receives the tire T from the tire supply portion 9, and temporarily tightens the tire T to the hubs 4 and 5 of the front and rear wheels. The tire supply unit 9 is provided with a camera (sensor) 10 for detecting whether or not the tire T has been carried to the delivery position.
また、第1ロボット1及び第3ロボット3の近傍には、ハブボルトに締め付けられるナットの供給部11と、ナットを所定数(4個または5個)だけ整列してセットするテーブル12が配置されている。   Also, in the vicinity of the first robot 1 and the third robot 3, a nut supply unit 11 to be fastened to the hub bolt and a table 12 for arranging and setting a predetermined number (4 or 5) of nuts are arranged. Yes.
図2に示すように第1ロボット1のステレオカメラ6は第1画像処理装置21に前輪のハブ4の画像情報を出力し、第3ロボット3のステレオカメラ7は第2画像処理装置22に後輪のハブ5の画像情報を出力する。この第2画像処理装置22には前記カメラ(センサ)10からタイヤTの画像情報が入力され、画像情報が演算処理される。   As shown in FIG. 2, the stereo camera 6 of the first robot 1 outputs image information of the front wheel hub 4 to the first image processing device 21, and the stereo camera 7 of the third robot 3 is connected to the second image processing device 22. The image information of the wheel hub 5 is output. Image information of the tire T is input to the second image processing device 22 from the camera (sensor) 10 and the image information is processed.
そして、第1画像処理装置21及び第2画像処理装置22は、演算部23に接続され、この演算部23では前輪のハブ4のハブボルト位置、後輪のハブ5のハブボルト位置、タイヤ供給部9上のタイヤのボルト穴位置が演算され、主制御装置24に出力する。この主制御装置24は演算部23から入力された演算情報に基づいて第1、第2及び第3ロボット1,2,3の動作制御を行う。 The first image processing device 21 and the second image processing device 22 are connected to a calculation unit 23, in which the hub bolt position of the front wheel hub 4, the hub bolt position of the rear wheel hub 5, and the tire supply unit 9. The bolt hole position of the upper tire is calculated and output to the main controller 24. The main controller 24 controls the operation of the first, second, and third robots 1, 2, 3 based on the calculation information input from the calculation unit 23.
また、搬送ライン近傍にはハブの形状をした基準となるマスターMが配置され、このマスターMを基準として第1ロボット、第2ロボット2及び第3ロボット3に動作を教示する。 Further, a master M having a hub shape as a reference is arranged in the vicinity of the transfer line, and the first robot, the second robot 2 and the third robot 3 are instructed to operate based on the master M.
第1ロボット1、第2ロボット2及び第3ロボット3が教示された動作を行うことで、タイヤTを車体Wのハブに取り付ける。この実施例にあっては第1ロボット1及び第3ロボット3のステレオカメラ6,7によってハブ4,5の位置を確認し、この確認情報に基づいて第2ロボット2のタイヤ把持部8がタイヤ供給部9からタイヤTを受け取り、ハブ4,5にタイヤTを取り付けて仮締めし、この後第1ロボット1及び第3ロボット3が仮締め後のタイヤTを本締めする。 The tire T is attached to the hub of the vehicle body W by the first robot 1, the second robot 2, and the third robot 3 performing the taught operation. In this embodiment, the positions of the hubs 4 and 5 are confirmed by the stereo cameras 6 and 7 of the first robot 1 and the third robot 3, and the tire gripping portion 8 of the second robot 2 is tired based on this confirmation information. The tire T is received from the supply unit 9, the tire T is attached to the hubs 4 and 5, and temporarily tightened. Thereafter, the first robot 1 and the third robot 3 finally tighten the temporarily tightened tire T.
ところで、第1ロボット1とステレオカメラ6の座標系(座標軸とスケール)とが一致していないと、ステレオカメラ6によるセンシング位置と第1ロボット1の動作位置とがずれ、ハブボルトにナットを締め付けられないなどの不具合が生じる。 By the way, if the coordinate systems (coordinate axes and scales) of the first robot 1 and the stereo camera 6 do not match, the sensing position by the stereo camera 6 and the operating position of the first robot 1 are shifted, and the nut can be tightened on the hub bolt. Problems such as not occurring.
本発明にあっては予めキャリブレーションを行い第1ロボット1とステレオカメラ6の座標系とを一致させている。図3に基づき第1ロボット1のキャリブレーションの方法を以下に説明する。 In the present invention, calibration is performed in advance to make the coordinate system of the first robot 1 and the stereo camera 6 coincide. A calibration method for the first robot 1 will be described below with reference to FIG.
先ず図3に示すように、キャリブレーションのための検査治具30をマスターMに取り付ける。この検査治具30にはマーク31が設けられている。そして、検査治具30を用いて第1ロボット1のキャリブレーションを行うには、図3(a)に示すようにステレオカメラ6の画面の左上にマーク31を確認(1ポイント目)し、次いで第1ロボット1によってステレオカメラ6を移動することで、(b)に示すようにステレオカメラ6の画面の右上にマーク31を確認(2ポイント目)し、順次第1ロボット1によってステレオカメラ6を移動することで、(c)〜(e)に示すようにステレオカメラ6の画面の右下、左下、中央でマーク31を確認(3〜6ポイント目)する。   First, as shown in FIG. 3, an inspection jig 30 for calibration is attached to the master M. A mark 31 is provided on the inspection jig 30. In order to calibrate the first robot 1 using the inspection jig 30, the mark 31 is confirmed (first point) on the upper left of the screen of the stereo camera 6 as shown in FIG. By moving the stereo camera 6 by the first robot 1, the mark 31 is confirmed at the upper right of the screen of the stereo camera 6 (second point) as shown in (b), and the stereo camera 6 is sequentially moved by the first robot 1. By moving, the mark 31 is confirmed at the lower right, lower left, and center of the screen of the stereo camera 6 as shown in (c) to (e) (third to sixth points).
尚、6ポイント目はXY平面では5ポイント目と重なっているが、Z軸方向に30mm移動している。
また、図示例ではXY平面でのポイントを5点とっているが、3点以上であればよい。
The sixth point overlaps the fifth point on the XY plane, but has moved 30 mm in the Z-axis direction.
In the illustrated example, five points on the XY plane are used, but three or more points may be used.
ここで、1ポイント目〜6ポイント目までの座標(ステレオカメラ6の座標系)を、(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)、(x3、y3、z3)、(x4、y4、z4)、(x5、y5、z5)、(x6、y6、z6)とする。   Here, the coordinates from the first point to the sixth point (the coordinate system of the stereo camera 6) are (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), (x4, y4, z4), (x5, y5, z5), and (x6, y6, z6).
また第1ロボット1の座標系は各ポイント間のシフト量になる。即ち、
RB …1ポイント目から2ポイント目までのロボットシフト量
X’RB…3ポイント目から4ポイント目までのロボットシフト量
RB …2ポイント目から3ポイント目までのロボットシフト量
Y’RB…4ポイント目から1ポイント目までのロボットシフト量
RB …5ポイント目から6ポイント目までのZ方向のロボットシフト量
RB =X’RB
RB =Y’RB
The coordinate system of the first robot 1 is the amount of shift between the points. That is,
X RB ... Robot shift amount from the first point to the second point X ' RB ... Robot shift amount from the third point to the fourth point Y RB ... Robot shift amount from the second point to the third point Y' RB ... Robot shift amount Z RB from the fourth point to the first point Z RB ... Robot shift amount X RB = X ′ RB in the Z direction from the fifth point to the sixth point
Y RB = Y ' RB
上記から3次元の変換係数(第1変換係数)であるスケール値を求める。
スケール=(ロボット座標)÷(ステレオカメラの座標)なので、
スケールX=XRB ÷{(x2−x1)+(x2−x4)}/2
スケールY=YRB ÷{(y4−y1)+(y3−y2)}/2
スケールZ=ZRB ÷(z5−z6)
From the above, a scale value which is a three-dimensional conversion coefficient (first conversion coefficient) is obtained.
Since scale = (robot coordinates) ÷ (stereo camera coordinates),
Scale X = X RB ÷ {(x2−x1) + (x2−x4)} / 2
Scale Y = Y RB ÷ {(y4−y1) + (y3−y2)} / 2
Scale Z = Z RB ÷ (z5- z6)
例えばステレオカメラの座標を、(x1、y1、z1)=(0、5、0、)、(x2、y2、z2)=(5、5、0、)、(x3、y3、z3)=(5、0、0、)、(x4、y4、z4)-=(0、0、0、)、(x5、y5、z5)=(3、3、0、)、(x6、y6、z6)=(3、3、3、)とし、ロボットの異動量を、XRB=5.1、YRB 4.9、ZRB=3.1とした場合には、X、Y、Zの各スケール(第1変換係数)は、スケールX=5.1/5.0、スケールY=4.9/5.0、スケールZ=3.1/3.0 となる。 For example, the coordinates of a stereo camera are (x1, y1, z1) = (0, 5, 0,), (x2, y2, z2) = (5, 5, 0,), (x3, y3, z3) = ( 5, 0, 0,), (x4, y4, z4)-= (0, 0, 0,), (x5, y5, z5) = (3, 3, 0,), (x6, y6, z6) = (3, 3, 3,) and the amount of movement of the robot is X RB = 5.1, Y RB = When 4.9 and Z RB = 3.1, the scales (first conversion coefficients) of X, Y, and Z are scale X = 5.1 / 5.0, scale Y = 4.9 / 5.0 and scale Z = 3.1 / 3.0.
以上において、先ず第1ロボットは予め教示された位置に先端を移動させ、その位置で第1ロボットに備えたステレオカメラはハブの位置情報を取得する。具体的にはマスターMの位置情報と実際のハブの位置情報との誤差を認識する。この後、予め計算されたスケールX、スケールY、スケールZを、それぞれの座標軸に対する測定値に乗じる。より詳細には、以下のようになる。 In the above, first, the first robot moves the tip to a previously taught position, and the stereo camera provided in the first robot acquires the position information of the hub at that position. Specifically, an error between the position information of the master M and the actual position information of the hub is recognized. Thereafter, the scale X, scale Y, and scale Z calculated in advance are multiplied by the measured values for the respective coordinate axes. In more detail, it is as follows.
変換後のX方向の値X’=ステレオカメラで測定した計測値X×スケールX
変換後のY方向の値Y’=ステレオカメラで測定した計測値Y×スケールY
変換後のZ方向の値Z’=ステレオカメラで測定した計測値Z×スケールZ
Value X ′ after conversion X ′ = Measured value X × scale X measured with a stereo camera
Y-direction value after conversion Y ′ = measured value Y measured with a stereo camera × scale Y
Value Z ′ after conversion Z ′ = Measured value Z × scale Z measured with a stereo camera
例えば、マスター位置に対して実際のハブの位置はx方向にプラス5mm、y方向に5mm、z方向に3mmずれた位置に配置されたとする。また、前述した方法により求めたスケールX=5.1/5.0、スケールY=4.9/5.0、スケールZ=3.1/3.0であるから、
変換後のX方向の値X’=5×5.1/5.0=5.1
変換後のY方向の値Y’=5×4.9/5.0=4.9
変換後のZ方向の値Z’=3×3.1/3.0=3.1となる。
For example, it is assumed that the actual hub position is shifted from the master position by 5 mm in the x direction, 5 mm in the y direction, and 3 mm in the z direction. Moreover, since the scale X obtained by the above-described method is 5.1 / 5.0, the scale Y = 4.9 / 5.0, and the scale Z = 3.1 / 3.0,
Value X ′ after conversion X ′ = 5 × 5.1 / 5.0 = 5.1
Y-direction value after conversion Y ′ = 5 × 4.9 / 5.0 = 4.9
The Z-direction value after conversion Z ′ = 3 × 3.1 / 3.0 = 3.1.
変換後のそれぞれの値によってロボットに動作を指示すると、ステレオカメラで認識した誤差の通り、即ち、予め教示された動作に対して、x方向に5mm、y方向に5mm、z方向に3mmずれた位置において動作する。 When the robot is instructed to move according to each value after conversion, it is shifted by 5 mm in the x direction, 5 mm in the y direction, and 3 mm in the z direction with respect to the motion recognized by the stereo camera. Operate in position.
第3ロボットのキャリブレーション方法及び動作手順も同様である。即ち、検査治具30をマスターMに取り付け、3次元の変換係数(第1変換係数)を求め、ステレオカメラ7により計測したハブの位置情報を変換し、この変換した値に基づいて第3ロボットを動作させる。 The calibration method and operation procedure of the third robot are the same. That is, the inspection jig 30 is attached to the master M, a three-dimensional conversion coefficient (first conversion coefficient) is obtained, hub position information measured by the stereo camera 7 is converted, and the third robot is based on the converted value. To work.
第2ロボット2は第1ロボット及び第3ロボットとは異なりステレオカメラを備えていない。このキャリブレーションは第2ロボット2の先端に検査治具30を取り付けて行う。 Unlike the first robot and the third robot, the second robot 2 does not include a stereo camera. This calibration is performed by attaching an inspection jig 30 to the tip of the second robot 2.
第2ロボット2は第1ロボット1及び第3ロボット3のステレオカメラ6,7からの画像情報に基づいて前輪のハブ4及び後輪のハブ5にタイヤTを仮締めするため、ステレオカメラ6及び7との間のキャリブレーションが必要になる。 The second robot 2 temporarily tightens the tire T on the front wheel hub 4 and the rear wheel hub 5 based on image information from the stereo cameras 6 and 7 of the first robot 1 and the third robot 3. Calibration between 7 is required.
第2ロボット2とステレオカメラ6またはステレオカメラ7との間のキャリブレーションを行うには、図4に示すように、第2ロボット2のタイヤ把持部8に検査治具30を取り付け、この後は図3に示したと同様に、ステレオカメラ6の画面上に5ポイント(6ポイント目はZ軸方向に30mm)トレースし、ステレオカメラ6に対する第2ロボット2の第2変換係数を求める。 In order to perform calibration between the second robot 2 and the stereo camera 6 or the stereo camera 7, as shown in FIG. 4, an inspection jig 30 is attached to the tire gripping portion 8 of the second robot 2, and thereafter As in the case shown in FIG. 3, 5 points are traced on the screen of the stereo camera 6 (the sixth point is 30 mm in the Z-axis direction), and the second conversion coefficient of the second robot 2 with respect to the stereo camera 6 is obtained.
即ち、検査治具30を用いて第2ロボット2のキャリブレーションを行うには、図3(a)に示すように、ステレオカメラ6の画面の左上にマーク31を確認(1ポイント目)し、次いで第2ロボット2によって検査治具30を移動することで、(b)に示すようにステレオカメラ6の画面の右上にマーク31を確認(2ポイント目)し、順次第2ロボット2によって検査治具30を移動することで、(c)〜(e)に示すようにステレオカメラ6の画面の右下、左下、中央でマーク31を確認(3〜6ポイント目)する。尚、6ポイント目はXY平面では5ポイント目と重なっているが、Z軸方向に30mm移動している。 That is, in order to calibrate the second robot 2 using the inspection jig 30, as shown in FIG. 3A, the mark 31 is confirmed at the upper left of the screen of the stereo camera 6 (first point), Next, by moving the inspection jig 30 by the second robot 2, a mark 31 is confirmed (second point) on the upper right of the screen of the stereo camera 6 as shown in FIG. By moving the tool 30, as shown in (c) to (e), the mark 31 is confirmed at the lower right, lower left, and center of the screen of the stereo camera 6 (third to sixth points). The sixth point overlaps the fifth point on the XY plane, but has moved 30 mm in the Z-axis direction.
ここで、1ポイント目〜6ポイント目までの座標(ステレオカメラ6の座標系)を、(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)、(x3、y3、z3)、(x4、y4、z4)、(x5、y5、z5)、(x6、y6、z6)とする。   Here, the coordinates from the first point to the sixth point (the coordinate system of the stereo camera 6) are (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), (x4, y4, z4), (x5, y5, z5), and (x6, y6, z6).
また第2ロボット2の座標系は各ポイント間のシフト量になる。即ち、
RB …1ポイント目から2ポイント目までのロボットシフト量
X’RB…3ポイント目から4ポイント目までのロボットシフト量
RB …2ポイント目から3ポイント目までのロボットシフト量
Y’RB…4ポイント目から1ポイント目までのロボットシフト量
RB …5ポイント目から6ポイント目までのZ方向のロボットシフト量
RB =X’RB
RB =Y’RB
The coordinate system of the second robot 2 is the amount of shift between the points. That is,
X RB ... Robot shift amount from the first point to the second point X ' RB ... Robot shift amount from the third point to the fourth point Y RB ... Robot shift amount from the second point to the third point Y' RB ... Robot shift amount Z RB from the fourth point to the first point Z RB ... Robot shift amount X RB = X ′ RB in the Z direction from the fifth point to the sixth point
Y RB = Y ' RB
上記から3次元の変換係数(第2変換係数)であるスケール値を求める。
スケール=(ロボット座標)÷(ステレオカメラの座標)なので、
スケールX=XRB ÷{(x2−x1)+(x2−x4)}/2
スケールY=YRB ÷{(y4−y1)+(y3−y2)}/2
スケールZ=ZRB ÷(z5−z6)
From the above, a scale value which is a three-dimensional conversion coefficient (second conversion coefficient) is obtained.
Since scale = (robot coordinates) ÷ (stereo camera coordinates),
Scale X = X RB ÷ {(x2−x1) + (x2−x4)} / 2
Scale Y = Y RB ÷ {(y4−y1) + (y3−y2)} / 2
Scale Z = Z RB ÷ (z5- z6)
例えばステレオカメラの座標を、(x1、y1、z1)=(0、5、0、)、(x2、y2、z2)=(5、5、0、)、(x3、y3、z3)=(5、0、0、)、(x4、y4、z4)-=(0、0、0、)、(x5、y5、z5)=(3、3、0、)、(x6、y6、z6)=(3、3、3、)とし、ロボットの異動量を、XRB=5.1、YRB 4.9、ZRB=3.1とした場合には、X、Y、Zの各スケール(第1変換係数)は、スケールX=5.1/5.0、スケールY=4.9/5.0、スケールZ=3.1/3.0 となる。 For example, the coordinates of a stereo camera are (x1, y1, z1) = (0, 5, 0,), (x2, y2, z2) = (5, 5, 0,), (x3, y3, z3) = ( 5, 0, 0,), (x4, y4, z4)-= (0, 0, 0,), (x5, y5, z5) = (3, 3, 0,), (x6, y6, z6) = (3, 3, 3,) and the amount of movement of the robot is X RB = 5.1, Y RB = When 4.9 and Z RB = 3.1, the scales (first conversion coefficients) of X, Y, and Z are scale X = 5.1 / 5.0, scale Y = 4.9 / 5.0 and scale Z = 3.1 / 3.0.
以上において、第1ロボットに備えたステレオカメラがマスターMの位置情報と実際のハブの位置情報との誤差を認識する。この後、前記スケールX、スケールY、スケールZを、それぞれの座標軸に対する測定値に乗じる。 In the above, the stereo camera provided in the first robot recognizes an error between the position information of the master M and the actual position information of the hub. Thereafter, the scale X, scale Y, and scale Z are multiplied by the measured values for the respective coordinate axes.
変換後のそれぞれの値によって第2ロボット2に動作を指示すると、ステレオカメラで認識した誤差の通り動作する。 When the second robot 2 is instructed to operate according to the converted values, the operation is performed according to the error recognized by the stereo camera.
ところで、マスターMと実際のハブとのずれが小さい(20mm以内)場合には、第1ロボット1に取り付けたステレオカメラ6で実際のハブを検知できるため、上記で得られた第2変換係数を用いて第2ロボット2を動作させればよい。 By the way, when the deviation between the master M and the actual hub is small (within 20 mm), since the actual hub can be detected by the stereo camera 6 attached to the first robot 1, the second conversion coefficient obtained above is used. The second robot 2 may be operated using this.
しかしながら、図5に示すように、マスターMと機種Aのハブ4の位置が大きく一致していない場合、具体的には小型車を基準としたマスターと大型車のハブとでは大きくハブの位置がずれることになる。例えば、ステレオカメラ6によって計測したハブ4の位置情報がホイールベースを基準としたマスターMからのホイールベース方向のずれ(T)=30mm、トレッド方向のずれ(B)=0mm、高さ方向のずれ(H)=20mmとした場合、第1ロボット1に取り付けたステレオカメラ6の認識範囲を超えるため実際のハブを検知することができない。 However, as shown in FIG. 5, when the positions of the master M and the hub 4 of the model A do not substantially coincide, specifically, the position of the hub largely deviates between the master based on the small car and the hub of the large car. It will be. For example, the position information of the hub 4 measured by the stereo camera 6 is a deviation in the wheel base direction (T) = 30 mm from the master M with reference to the wheel base, a deviation in the tread direction (B) = 0 mm, and a deviation in the height direction. When (H) = 20 mm, the actual hub cannot be detected because it exceeds the recognition range of the stereo camera 6 attached to the first robot 1.
機種(ワーク)変更の場合には、マスターに対してどの程度ハブの位置が異なるか予め機種(ワーク)のデータから予想することができるので、機種変更の際には第1ロボット、第2ロボット、第3ロボットはマスター位置に対する予め予想されるハブの位置(ギャップ)に対応するように教示動作を修正して動作する。   When changing the model (work), it can be predicted in advance from the model (work) data how much the hub position differs from the master. Therefore, when changing the model, the first robot and the second robot The third robot operates by correcting the teaching operation so as to correspond to the hub position (gap) predicted in advance with respect to the master position.
しかしながら、ロボットの座標系はロボットごとに異なるため、前記マスター位置に対する予め予想されるハブの位置(ギャップ)を各ロボットに与えてもそれぞれのロボットで異なった動作をしてしまう。
例えば、ギャップがホイールベース方向に30mmある場合、各ロボットにこの値を与えても、各ロボットが持つ固有の座標系の違いにより、第1ロボット1では31mm、第2ロボット2では27mm、第3ロボット3では30mmになることが考えられる。それぞれのロボットの移動量の差は、ステレオカメラによってセンシングしたハブの位置に対して前述した変換係数を乗じることにより算出した値を与えたとしてもキャンセルすることができない。
However, since the coordinate system of the robot is different for each robot, even if a position (gap) of the hub predicted in advance with respect to the master position is given to each robot, each robot performs different operations.
For example, when the gap is 30 mm in the wheel base direction, even if this value is given to each robot, the first robot 1 is 31 mm, the second robot 2 is 27 mm, It is conceivable that the robot 3 is 30 mm. The difference in the amount of movement of each robot cannot be canceled even if a value calculated by multiplying the hub position sensed by the stereo camera by the conversion coefficient described above is given.
そこで、1つのロボットに合わせて他のロボットを連動させることが考えられる。例えば,30mmの指令に対して第1ロボット1が33mm、第2ロボット2が27mm移動してしまうような場合に、第2ロボット2は第1ロボット1に合わせて33mm移動するようにすることである。   Therefore, it is conceivable that other robots are linked to one robot. For example, when the first robot 1 moves 33 mm and the second robot 2 moves 27 mm in response to a command of 30 mm, the second robot 2 moves 33 mm along with the first robot 1. is there.
本実施例では、ステレオカメラを備えている第1ロボット1に合わせてステレオカメラを備えていない第2ロボットを連動させるため第3変換係数を算出している。 In the present embodiment, the third conversion coefficient is calculated in order to link the second robot not equipped with the stereo camera in accordance with the first robot 1 equipped with the stereo camera.
前記第3変換係数は第2変換係数を第1変換係数で除したものであり、図6に従って説明すると、第1ロボット1のスケールとして11/10が、第2ロボット2のスケールとして9/10が与えられたと仮定すると、ギャップとして30が与えられると第1ロボット1は33の位置を修正して動作し、第2ロボット2は27の位置を修正して動作する。その結果、33と27の位置のずれが発生し、このままでは連動した動きができない。そこで、第3変換係数として27に11/9を乗じて33にすることで第1ロボットの動作に連動して第2ロボットを動作させることができる。   The third conversion coefficient is obtained by dividing the second conversion coefficient by the first conversion coefficient. According to FIG. 6, 11/10 is the scale of the first robot 1 and 9/10 is the scale of the second robot 2. Assuming that 30 is given as a gap, the first robot 1 operates by correcting the position of 33, and the second robot 2 operates by correcting the position of 27. As a result, displacement between positions 33 and 27 occurs, and the interlocked movement cannot be performed as it is. Therefore, by multiplying 27 by 11/9 as the third conversion coefficient to 33, the second robot can be operated in conjunction with the operation of the first robot.
即ち、まとめると以下のようになる。
第3変換係数=第2変換係数/第1変換係数
第1ロボットに与える値=機種補正量+(センシング量×第1変換係数)
第2ロボットに与える値=(機種補正量×1/第3変換係数)+(センシング量×第2変換係数)
That is, it is summarized as follows.
Third conversion coefficient = second conversion coefficient / first conversion coefficient Value given to the first robot = model correction amount + (sensing amount × first conversion coefficient)
Value given to the second robot = (model correction amount × 1 / third conversion coefficient) + (sensing amount × second conversion coefficient)
第3ロボットと第2ロボットとの間についても第1ロボットと第2ロボットとの間と同様に、第2変換係数および第3変換係数に相当する変換係数を算出することができ、これら第2変換係数および第3変換係数を第4及び第5の変換係数として、後輪のハブにタイヤを取り付ける際に用いる。   As with the first robot and the second robot, the second conversion coefficient and the conversion coefficient corresponding to the third conversion coefficient can be calculated between the third robot and the second robot. The conversion coefficient and the third conversion coefficient are used as the fourth and fifth conversion coefficients when the tire is attached to the hub of the rear wheel.
本発明は、例えば車体のハブをステレオカメラで検出し、このハブにロボットによってタイヤを自動的に装着するラインに適用することができる。 The present invention can be applied to a line in which, for example, a hub of a vehicle body is detected by a stereo camera and a tire is automatically mounted on the hub by a robot.
1…第1ロボット、2…第2ロボット、3…第3ロボット、4,5…ハブ、6,7…ステレオカメラ、8…把持部、9…タイヤ供給部、10…カメラ(センサ)、11…ナットの供給部、12…テーブル、21…第1画像処理装置、22…第2画像処理装置、23…演算部、24…主制御装置24、30…検査治具、31…マーク、W…車体、T…タイヤ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st robot, 2 ... 2nd robot, 3 ... 3rd robot, 4,5 ... Hub, 6, 7 ... Stereo camera, 8 ... Gripping part, 9 ... Tire supply part, 10 ... Camera (sensor), 11 ... Nut supply unit, 12 ... Table, 21 ... First image processing device, 22 ... Second image processing device, 23 ... Calculation unit, 24 ... Main control device 24, 30 ... Inspection jig, 31 ... Mark, W ... Body, T ... tyre.

Claims (1)

  1. 第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置が検知した対象物の位置情報に基づいて前記第1ロボットおよび第2ロボットを動作させる制御方法において、
    前記第1ロボットを動作させることにより前記第1ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測位置及び前記XY平面に垂直なZ軸上に設定した2つ以上の異なる計測位置において計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、前記第1ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記三次元位置計測装置の座標系から前記第1ロボットの座標系への第1変換係数を算出し、
    前記第2ロボットを動作させることにより前記第2ロボットのロボット座標のXY平面上に設定した3つ以上の異なる計測対象物の位置及び前記XY平面に垂直なZ軸方向に2つ以上の異なる計測対象物の位置を前記三次元位置計測装置によって計測し、
    前記第2ロボットの動作量と前記三次元位置計測装置の座標系における計測対象物の各計測位置の位置座標とに基づいて、前記第1ロボットの先端に配設された三次元位置計測装置の座標系から前記第2ロボットの座標系への第2変換係数を算出し、
    前記第1変換係数と第2変換係数に基づき第3変換係数を算出し、
    基準となる第1のワークとは形態が異なる第2のワークに設置された対象物の位置を計測する場合には、第1のワークと第2のワークとの形態の差の情報に基づいて前記第1のロボットを動作させ、
    さらに、前記第1変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第1ロボットを動作させ、
    第3変換係数によって第1のワークと第2のワークとの形態の差を変換し、この変換した値に基づいて前記第2ロボットを動作させ、
    さらに、前記第2変換係数によって前記三次元位置計測装置が計測した対象物の位置情報を変換し、この変換した値に基づいて前記第2ロボットを動作させることを特徴とするロボットの制御方法。


    In a control method for operating the first robot and the second robot based on position information of an object detected by a three-dimensional position measurement device disposed at the tip of the first robot,
    Three or more different measurement positions set on the XY plane of the robot coordinates of the first robot and two or more different measurement positions set on the Z axis perpendicular to the XY plane by operating the first robot , The position of the measurement object is measured by the three-dimensional position measurement device, and based on the movement amount of the first robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement device, Calculating a first conversion coefficient from the coordinate system of the three-dimensional position measuring device to the coordinate system of the first robot;
    The position of three or more different measurement objects set on the XY plane of the robot coordinates of the second robot by operating the second robot and two or more different measurements in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane Measure the position of the object with the three-dimensional position measurement device,
    Based on the movement amount of the second robot and the position coordinates of each measurement position of the measurement object in the coordinate system of the three-dimensional position measurement apparatus, the three-dimensional position measurement apparatus disposed at the tip of the first robot. Calculating a second conversion coefficient from the coordinate system to the coordinate system of the second robot;
    Calculating a third conversion coefficient based on the first conversion coefficient and the second conversion coefficient;
    When measuring the position of an object placed on a second workpiece having a different form from the reference first work, it is based on information on the difference in form between the first work and the second work. Operating the first robot;
    Further, the position information of the object measured by the three-dimensional position measurement device is converted by the first conversion coefficient, and the first robot is operated based on the converted value,
    A difference in form between the first workpiece and the second workpiece is converted by the third conversion coefficient, and the second robot is operated based on the converted value.
    The robot control method further comprises converting the position information of the object measured by the three-dimensional position measuring device using the second conversion coefficient, and operating the second robot based on the converted value.


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