JP6205890B2 - Work position recognition apparatus, work position recognition method, and robot system - Google Patents

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本発明は、移動するワークの位置を認識する技術に関する。   The present invention relates to a technique for recognizing the position of a moving workpiece.

移動するワークの位置を認識する技術として、ワークを搬送する搬送装置に設置されたエンコーダなどのセンサにより搬送装置の搬送速度を検出するものが知られ、検出された搬送速度をロボットの制御装置にフィードバックして、ロボットの動きを搬送速度に同期させている。この技術によれば、搬送装置の搬送速度が変動しても、移動するワークにロボットを追従させることが可能となる。   As a technique for recognizing the position of a moving workpiece, there is known a technique for detecting a conveyance speed of a conveyance device by a sensor such as an encoder installed in a conveyance device that conveys the workpiece, and the detected conveyance speed is transmitted to a robot control device. Feedback is used to synchronize the robot movement with the transport speed. According to this technique, even if the conveyance speed of the conveyance device fluctuates, the robot can follow the moving workpiece.

特開2000−263475号公報JP 2000-263475 A

しかしながら、搬送装置における搬送精度の問題から、ワーク位置は、高さ方向や、搬送方向に対して横方向にも変動するため、搬送速度だけを検出するだけでは、ロボットを正確にワークに追従させることは困難である。これに対し、ワーク位置について、高さ方向の変動や、搬送方向に対して横方向の変動も検出すべく、追加のセンサを増設することが考えられるが、センサ取り付けエリアが増大するとともに、製造コストが上昇するおそれがあった。   However, because of the problem of conveyance accuracy in the conveyance device, the workpiece position also fluctuates in the height direction and in the lateral direction with respect to the conveyance direction. Therefore, the robot can accurately follow the workpiece only by detecting the conveyance speed. It is difficult. On the other hand, it is conceivable to add an additional sensor to detect the fluctuation of the workpiece position in the height direction and in the lateral direction with respect to the conveyance direction. There was a risk of increased costs.

そこで、本発明は、ワーク位置の変動を検出するためのセンサの増設数を抑制しつつ、移動するワークに対するロボットの追従性を向上させることができるワーク位置認識装置及びワーク位置認識方法並びにロボットシステムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a workpiece position recognition device, a workpiece position recognition method, and a robot system capable of improving the followability of a robot with respect to a moving workpiece while suppressing the number of additional sensors for detecting workpiece position fluctuations. The purpose is to provide.

ワーク位置認識装置には、ワークを第1の所定位置に載置するパレット上において第2の所定位置に設置されてワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールと、スケールの移動軌跡の上方に設置され、第1面又は第2面までの距離を検出して距離に応じて信号を出力するセンサと、センサから出力された信号に基づいて、ワーク位置の変動量を演算する変動量演算ユニットと、が備えられている。   The workpiece position recognition device includes a first surface that is installed at a second predetermined position on a pallet on which a workpiece is placed at a first predetermined position, is conveyed along with the workpiece, and is inclined up and down in a lateral direction with respect to the conveying direction. The second surface having a lower vertical slope than the first surface is arranged so as to appear alternately in the transport direction when viewed from above, and is installed above the scale movement trajectory. A sensor that detects a distance to the surface and outputs a signal according to the distance, and a fluctuation amount calculation unit that calculates a fluctuation amount of the workpiece position based on the signal output from the sensor are provided.

また、ロボットシステムには、ワーク位置認識装置に加えて、パレット上のワークを取り出すロボットと、ロボットに対して、予め記憶されたデータに基づいて、所定の動作を行うように指示信号を出力するロボットコントローラと、が更に備えられ、ロボットコントローラは、変動量演算ユニットで演算されたワーク位置の変動量に基づいて、ロボットに対して出力する指示信号を補正する。   In addition to the workpiece position recognition device, the robot system outputs a command to the robot that picks up the workpiece on the pallet and to perform a predetermined operation on the robot based on data stored in advance. And a robot controller, and the robot controller corrects the instruction signal output to the robot based on the variation amount of the workpiece position calculated by the variation amount calculation unit.

ワーク位置の変動を検出するためのセンサの増設数を抑制しつつ、移動するワークに対するロボットの追従性を向上させることが可能となる。   It is possible to improve the followability of the robot with respect to the moving workpiece while suppressing the number of sensors for detecting the fluctuation of the workpiece position.

ワーク位置認識装置を有するロボットシステムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the robot system which has a workpiece | work position recognition apparatus. ロボットの一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a robot. スケールの詳細を示し、(a)はパレットの斜視図であり、(b)は(a)におけるQ部の拡大図である。The details of a scale are shown, (a) is a perspective view of a pallet, and (b) is an enlarged view of the Q section in (a). スケールの別例を示し、(a)は第1プレートの斜視図、(b)は第2プレートの斜視図、(c)は、別例のスケールが設置されたパレット全体の斜視図である。FIG. 4 shows another example of the scale, (a) is a perspective view of the first plate, (b) is a perspective view of the second plate, and (c) is a perspective view of the entire pallet on which the scale of another example is installed. 定常状態で搬送されている場合について説明し、(a)はスケールの上面図、(b)はパレットの移動速度変化図、(c)はパレットの高さ変化図、(d)は変位センサの出力信号波形図である。The case of being conveyed in a steady state will be described. (A) is a top view of the scale, (b) is a pallet moving speed change diagram, (c) is a pallet height change diagram, and (d) is a displacement sensor. It is an output signal waveform diagram. 搬送速度が変動する場合について説明し、(a)はスケールの平面図、(b)はパレットの移動速度変化図、(c)はパレットの高さ変化図、(d)は変位センサの出力信号波形図である。A case where the conveyance speed fluctuates will be described. (A) is a plan view of a scale, (b) is a pallet moving speed change chart, (c) is a pallet height change chart, and (d) is an output signal of a displacement sensor. It is a waveform diagram. パレットが横方向に変動する場合について説明し、(a)はスケールの平面図、(b)はパレットの移動速度変化図、(c)はパレットの高さ変化図、(d)は変位センサの出力信号を示す波形図である。The case where the pallet fluctuates in the horizontal direction will be described. (A) is a plan view of the scale, (b) is a pallet moving speed change diagram, (c) is a pallet height change diagram, and (d) is a displacement sensor. It is a wave form diagram which shows an output signal. パレットが高さ方向に変動する場合について説明し、(a)はスケールの平面図、(b)はパレットの移動速度変化図、(c)はパレットの高さ変化図、(d)は変位センサの出力信号波形図である。The case where the pallet fluctuates in the height direction will be described. (A) is a plan view of the scale, (b) is a pallet moving speed change diagram, (c) is a pallet height change diagram, and (d) is a displacement sensor. FIG. ワークの移動速度を演算する演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process which calculates the moving speed of a workpiece | work. 変位センサの出力信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the output signal of a displacement sensor. ワーク横方向変動量を演算する演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing which calculates a workpiece | work horizontal direction variation | change_quantity. 変位センサの出力信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the output signal of a displacement sensor. ワーク高さ方向変動量を演算する演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing which calculates workpiece | work height direction variation | change_quantity. 変位センサの出力信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the output signal of a displacement sensor. ロボットへの指示信号を補正する補正処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction | amendment process which correct | amends the instruction | indication signal to a robot. スケールの基準位置を示し、(a)はパレットの平面図、(b)はスケールの正面図である。The reference position of the scale is shown, (a) is a plan view of the pallet, and (b) is a front view of the scale. ロボットシステムにおける補正処理の内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the content of the correction process in a robot system. 第2実施形態に係る構成を説明し、(a)はパレットの平面図、(b)はパレットの左側面図、(c)はパレットの右側面図である。The structure which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated, (a) is a top view of a pallet, (b) is a left view of a pallet, (c) is a right view of a pallet. 第3実施形態に係る構成を説明するパレットの平面図である。It is a top view of the pallet explaining the composition concerning a 3rd embodiment. パレットの姿勢変動を検出する構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure which detects the attitude | position fluctuation | variation of a pallet.

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための第1実施形態について詳述する。
図1は、ロボットシステムの一例を概略的に示したものである。
Hereinafter, a first embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of a robot system.

ロボットシステム10は、図示省略の部品をハンドリングしてワーク100に組み付ける組み立て作業を行うロボット12と、ロボット12の動作を制御するロボットコントローラ14と、ワーク100の位置を変動量として認識するワーク位置認識装置16と、を有している。   The robot system 10 includes a robot 12 that performs assembly work for handling parts not shown and assembling the workpiece 100, a robot controller 14 that controls the operation of the robot 12, and a workpiece position recognition that recognizes the position of the workpiece 100 as a variation amount. Device 16.

ワーク100を第1の所定位置に載置する台であるワーク搬送パレット(以下、単に「パレット」という)102は、例えば、ベルトコンベアやローラーコンベア等の搬送装置104により、設定速度で一定方向(図中の白抜き矢印方向すなわちX方向)に順次搬送され、これにより、ワーク100はロボット12の可動範囲まで移動する。   A workpiece transfer pallet (hereinafter simply referred to as “pallet”) 102 on which the workpiece 100 is placed at a first predetermined position is set in a fixed direction (at a set speed) by a transfer device 104 such as a belt conveyor or a roller conveyor. The workpiece 100 is sequentially conveyed in the direction of the white arrow in the drawing (that is, the X direction), whereby the workpiece 100 moves to the movable range of the robot 12.

ロボット12は、例えば、6軸を有する垂直多関節型のロボットであり、作業ツールとして、パレット102上に載置されたワーク100に組み付ける部品をハンドリングするためのロボットハンド18を備えている。   The robot 12 is, for example, a vertical articulated robot having six axes, and includes a robot hand 18 for handling parts to be assembled to the workpiece 100 placed on the pallet 102 as a work tool.

図2は、ロボット12の一例として、床面12aに不動に固定される基台12bと、第1関節要素12cを介して、床面12aに直交する回動軸線H1の周りに回転自在に基台12bに連結される基端アーム12dと、第2関節要素12eを介して、回転軸線H1に直交する回転軸線H2の周りに回転自在に基端アーム12dに連結される第1中間アーム12fと、第3関節要素12gを介して、回転軸線H2に直交する回転軸線H3の周りに回転自在に第1中間アーム12fと連結される第2中間アーム12hと、第4関節要素12iを介して、回転軸線H3に直交する回転軸線H4の周りに回転自在に第2中間アーム12hと連結される第3中間アーム12jと、第5関節要素12kを介して、回転軸線H4に平行な回転軸線H5の周りに回転自在に第3中間アーム12jと連結される第4中間アーム12lと、第6関節要素12mを介して、回転軸線H5に直交する回転軸線H6の周りに回転自在に第4中間アーム12lと連結される先端アーム12nと、を有するものを示している。先端アーム12nの先端には、前述のロボットハンド18が、例えば、着脱自在に装着される。   As an example of the robot 12, FIG. 2 shows a base 12b that is fixedly fixed to the floor surface 12a and a rotation axis H1 that is orthogonal to the floor surface 12a via a first joint element 12c. A base end arm 12d connected to the base 12b, and a first intermediate arm 12f connected to the base end arm 12d so as to be rotatable around a rotation axis H2 orthogonal to the rotation axis H1 via a second joint element 12e; The second intermediate arm 12h connected to the first intermediate arm 12f rotatably around the rotation axis H3 orthogonal to the rotation axis H2 via the third joint element 12g, and the fourth joint element 12i, A third intermediate arm 12j connected to the second intermediate arm 12h so as to be rotatable around a rotation axis H4 orthogonal to the rotation axis H3, and a rotation axis H5 parallel to the rotation axis H4 via a fifth joint element 12k. Around A fourth intermediate arm 12l that is rotatably connected to the third intermediate arm 12j and a fourth intermediate arm 12l that is rotatable around a rotation axis H6 orthogonal to the rotation axis H5 via a sixth joint element 12m. The tip arm 12n is shown. For example, the robot hand 18 is detachably attached to the tip of the tip arm 12n.

ロボット12には、基台12bと基端アーム12dとの間に回転軸線H1周りで、基端アーム12dと第1中間アーム12fとの間に回転軸線H2周りで、第1中間アーム12fと第2中間アーム12hとの間に回転軸線H3周りで、第2中間アーム12hと第3中間アーム12jとの間に回転軸線H4周りで、第3中間アーム12jと第4中間アーム12lとの間に回転軸線H5周りで、第4中間アーム12lと先端アーム12nとの間に回転軸線H6周りで、それぞれ相対回転を発生させるサーボモータ(図示省略)が6つ内蔵されている。また、各サーボモータは、その回転角度を検出する図示省略のエンコーダを有する。   The robot 12 has a rotation axis H1 between the base 12b and the proximal arm 12d and a rotation axis H2 between the proximal arm 12d and the first intermediate arm 12f, and the first intermediate arm 12f and the first intermediate arm 12f. Between the second intermediate arm 12h and the third intermediate arm 12l, between the second intermediate arm 12h and the third intermediate arm 12l, between the second intermediate arm 12h and the third intermediate arm 12j. Six servo motors (not shown) are provided around the rotation axis H5 to generate relative rotation around the rotation axis H6 between the fourth intermediate arm 121 and the tip arm 12n. Each servo motor has an encoder (not shown) that detects its rotation angle.

ロボットコントローラ14は、予め記憶されたデータに基づいて、ロボット12(サーボモータ)に対して所定の動作を行うように指示信号を出力する。この指示信号は、具体的には、サーボモータを所定の回転角度へ回転するように指示するものである。サーボモータの回転角度を示す角度信号はエンコーダからロボットコントローラ14にフィードバックされ、所定の回転角度へ回転するように制御される。   The robot controller 14 outputs an instruction signal to perform a predetermined operation on the robot 12 (servo motor) based on data stored in advance. Specifically, this instruction signal instructs the servo motor to rotate to a predetermined rotation angle. An angle signal indicating the rotation angle of the servo motor is fed back from the encoder to the robot controller 14 and controlled to rotate to a predetermined rotation angle.

ロボットコントローラ14において、ロボット12が所定の動作を行うために予め記憶されたデータは、例えば、ロボットティーチングにより作成される。ロボットティーチングは、静止したワーク100に対してロボット12に所定の動作を行わせたときのロボットハンド18の位置・姿勢を、6つのパラメータ(X,Y,X,Rx,Ry,Rz)としてポイントごとに順次記録していくものである。ここで、X、Y、及びZは、3次元直交座標系における空間座標を意味し、Rx、Ry、及びRzは、夫々、X軸、Y軸、及びZ軸を中心とした回転角度を意味するものとする。このようにして6つのパラメータとして記録されたロボットハンド18の位置・姿勢が、ロボット12の所定動作を再生するためのデータ(以下、「ティーチングデータ」という)として、ロボットコントローラ14などに内蔵される記憶手段に記憶される。2つのティーチングデータで特定されるロボットハンド18の位置間における移動経路が、例えば、直線の場合には、直線補間などを用いて、2つのティーチングデータで特定される位置間におけるロボット12の動作を規定する。なお、移動経路が直線でない場合には、曲線補間や円弧補間などを用いてもよい。   In the robot controller 14, data stored in advance for the robot 12 to perform a predetermined operation is created, for example, by robot teaching. In robot teaching, the position and orientation of the robot hand 18 when the robot 12 is caused to perform a predetermined operation on the stationary workpiece 100 are pointed as six parameters (X, Y, X, Rx, Ry, Rz). Each is recorded sequentially. Here, X, Y, and Z mean spatial coordinates in a three-dimensional orthogonal coordinate system, and Rx, Ry, and Rz mean rotation angles around the X, Y, and Z axes, respectively. It shall be. The position / orientation of the robot hand 18 thus recorded as the six parameters is built into the robot controller 14 or the like as data (hereinafter referred to as “teaching data”) for reproducing a predetermined operation of the robot 12. Stored in the storage means. When the movement path between the positions of the robot hand 18 specified by the two teaching data is, for example, a straight line, the movement of the robot 12 between the positions specified by the two teaching data is performed using linear interpolation or the like. Stipulate. If the movement route is not a straight line, curve interpolation, circular interpolation, or the like may be used.

ワーク位置認識装置16は、図1に示すように、スケール20と、変位センサ22(第1のセンサ)と、変動量演算ユニット24と、を有する。
スケール20は、変位センサ22と組み合わせて、ワーク100位置の搬送方向(図中のX方向)における変動量、ワーク100位置の高さ方向(図中のZ方向)における変動量、及びワーク100位置の搬送方向に対する横方向(図中のY方向)における変動量を検出するために用いられる。
As shown in FIG. 1, the workpiece position recognition device 16 includes a scale 20, a displacement sensor 22 (first sensor), and a variation calculation unit 24.
The scale 20 is combined with the displacement sensor 22 so that the amount of change in the conveyance direction (X direction in the drawing) of the workpiece 100 position, the amount of change in the height direction (Z direction in the drawing) of the workpiece 100 position, and the position of the workpiece 100 Is used to detect the amount of fluctuation in the horizontal direction (Y direction in the figure) with respect to the transport direction.

スケール20は、図3(a)に示すように、一端20aから他端20bまで、パレット102の搬送方向(図中の白抜矢印方向すなわちX方向)に延びる板状体であり、ワーク100を載置するパレット102上において、横方向(図中のY方向)で上下に傾斜(パレット102の上面102aに対して角度θをなして傾斜)しつつ、ワーク100の載置に邪魔とならない第2の所定位置に設置される。スケール20には、図3(b)に示すように、板状体を厚さ方向に貫通し、かつ、横方向に延びる所定隙間Aの貫通スリット20cが、搬送方向へ所定間隔Dで繰り返し形成されている。貫通スリット20cの幅、すなわち貫通スリット20cの横方向の寸法Wは、搬送装置104で搬送されるパレット102が横方向に最も変動した場合でも、後述する変位センサ22から照射されるレーザ光が貫通スリット20cを通過できるように設定される。隣り合う貫通スリット20c間におけるスケール20本体部の幅Bが所定隙間Aに等しいとすると、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜するスケール20の上面20dと、スケール20の上面20dよりも上下の傾斜が小さいパレット102の上面102aとが、上方から見て、搬送方向に所定間隔Aで交互に現れる。以下、理解を容易にするために、隣り合う貫通スリット20c間におけるスケール20本体部の幅Bは、所定隙間Aと同じ寸法(A=B)であるものとして説明する。   As shown in FIG. 3A, the scale 20 is a plate-like body that extends from one end 20a to the other end 20b in the conveying direction of the pallet 102 (in the direction of the white arrow in the drawing, that is, the X direction). On the pallet 102 to be placed, the pallet 102 tilts up and down in the lateral direction (Y direction in the figure) (inclined at an angle θ with respect to the upper surface 102a of the pallet 102), and does not interfere with the placement of the workpiece 100 2 is installed at a predetermined position. In the scale 20, as shown in FIG. 3B, through slits 20c of a predetermined gap A that penetrates the plate-like body in the thickness direction and extends in the lateral direction are repeatedly formed at a predetermined interval D in the transport direction. Has been. The width of the through slit 20c, that is, the lateral dimension W of the through slit 20c, even when the pallet 102 transported by the transport device 104 changes most in the lateral direction, the laser light emitted from the displacement sensor 22 described later passes through. It is set so that it can pass through the slit 20c. Assuming that the width B of the main body of the scale 20 between the adjacent through slits 20c is equal to the predetermined gap A, the upper surface 20d of the scale 20 that is inclined up and down in the horizontal direction with respect to the transport direction, and the upper and lower inclinations than the upper surface 20d of the scale 20 When viewed from above, the upper surface 102a of the pallet 102 having a small size appears alternately at a predetermined interval A in the transport direction. Hereinafter, in order to facilitate understanding, the width B of the scale 20 main body between the adjacent through slits 20c is assumed to be the same dimension as the predetermined gap A (A = B).

なお、スケール20は、前述のような板状体のものに限定されず、パレット102上において第2の所定位置に設置され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と、第1面よりも傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されているものであればよい。例えば、図4(a)に示すように、台形の脚のうち、一方が底辺26a及び26bと直交する垂線に対して傾く傾斜脚26cであり、他方が上底26a及び下底26bと直交する垂直脚26dである直角台形状の第1プレート26(厚さ=A)と、図4(b)に示すように、第1プレート26の傾斜脚26dよりも底辺28a及び28bと直交する垂線脚28cに近い傾きの傾斜脚28dを有する直角台形状の第2プレート28(厚さ=A)とを、図4(c)に示すように、いずれも底辺26a、26b、28a及び28bをパレット102の上面102aに対して垂直にした状態で、搬送方向(図中のX方向)へ交互に積層して形成される櫛刃状のスケール30をパレット102の第2の所定位置に設置してもよい。また、このように第1プレート26と第2プレート28を交互に積層した櫛刃状のスケール30を最初から一体成形により形成してもよい。第1プレート26又は第2プレート28の一方を所定間隔ごとにパレット102上に設置できれば、第1プレート26又は第2プレート28の上方に向く面が第1面に該当し、2つの第1プレート26間、又は2つの第2プレート28間におけるパレット102の上面102aが第2面に該当するので、他方のプレートを省略してもよい。   The scale 20 is not limited to the plate-like body as described above, and is installed at a second predetermined position on the pallet 102 and has a first surface that is inclined up and down in the lateral direction with respect to the transport direction, and the first surface. The second surface having a smaller inclination than the surface may be formed so as to appear alternately in the transport direction when viewed from above. For example, as shown in FIG. 4A, one of the trapezoidal legs is an inclined leg 26c inclined with respect to a perpendicular perpendicular to the bases 26a and 26b, and the other is orthogonal to the upper base 26a and the lower base 26b. A right trapezoidal first plate 26 (thickness = A) which is a vertical leg 26d, and a perpendicular leg which is orthogonal to the bases 28a and 28b rather than the inclined leg 26d of the first plate 26, as shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4 (c), the second plate 28 (thickness = A) having the right trapezoidal shape having the inclined legs 28d inclined close to 28c, and the bases 26a, 26b, 28a and 28b are all attached to the pallet 102 as shown in FIG. Even if the comb blade-shaped scale 30 formed by alternately stacking in the transport direction (X direction in the figure) is placed at the second predetermined position of the pallet 102 in a state of being perpendicular to the upper surface 102a of the pallet. Good. Further, the comb blade-like scale 30 in which the first plates 26 and the second plates 28 are alternately laminated may be formed by integral molding from the beginning. If one of the first plate 26 and the second plate 28 can be installed on the pallet 102 at predetermined intervals, the surface facing the upper side of the first plate 26 or the second plate 28 corresponds to the first surface, and the two first plates Since the upper surface 102a of the pallet 102 between 26 or between the two second plates 28 corresponds to the second surface, the other plate may be omitted.

図1及び図3を再び参照すると、変位センサ22は、搬送装置104によりパレット102が搬送されて移動するスケール20の軌跡の上方、より詳しくは、貫通スリット20cの移動軌跡の上方に設置されて、スケール20の上面20d、又はパレット102の上面102aまでの距離を検出し、変動量演算ユニット24に対して、距離に応じて信号を出力する。   1 and 3 again, the displacement sensor 22 is installed above the trajectory of the scale 20 where the pallet 102 is transported and moved by the transport device 104, more specifically, above the trajectory of the through slit 20c. The distance to the upper surface 20d of the scale 20 or the upper surface 102a of the pallet 102 is detected, and a signal is output to the variation calculation unit 24 according to the distance.

変位センサ22は、例えば、半導体レーザなどを用いる発光素子と、CCD(Charge-coupled device)あるいはCMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)などを用いた受光素子と、の組み合わせで構成される三角測距方式のレーザ式変位センサである。変位センサ22としてレーザ式変位センサを用いた場合、半導体レーザの光がスケール20の移動軌跡に向けて照射される。照射された光は、スケール20の搬送方向の位置に応じて、スケール20の上面20dで、あるいは貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aで拡散反射し、反射光の一部が受光素子上に焦点を結ぶが、焦点の位置は発光素子から拡散反射する面までの距離に応じて移動するので、焦点位置を検出することにより、スケール20の上面20d、又はパレット102の上面102aまでの距離を検出する。なお、変位センサ22は、レーザ式に限定されず、超音波式、LED式、渦電流式などの非接触式のものであればよい。   The displacement sensor 22 is, for example, a triangular distance measuring device configured by combining a light emitting element using a semiconductor laser or the like and a light receiving element using a CCD (Charge-coupled device) or a CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor). This is a laser displacement sensor of the type. When a laser-type displacement sensor is used as the displacement sensor 22, the semiconductor laser light is emitted toward the movement locus of the scale 20. The irradiated light is diffusely reflected on the upper surface 20d of the scale 20 or the upper surface 102a of the pallet 102 through the through slit 20c depending on the position of the scale 20 in the transport direction, and a part of the reflected light is a light receiving element. Although the focal point is focused on, the focal point position moves according to the distance from the light emitting element to the diffusely reflecting surface. Therefore, by detecting the focal point point, the upper surface 20d of the scale 20 or the upper surface 102a of the pallet 102 is detected. Detect distance. The displacement sensor 22 is not limited to the laser type, and may be a non-contact type such as an ultrasonic type, an LED type, or an eddy current type.

変位センサ22は、限定するものではないが、例えば、測定対象物までの距離が近いほど、すなわち、スケール20の上面20dまでの距離である場合には電圧レベルの高い信号を出力し、測定対象物までの距離が遠いほど、すなわち、パレット102の上面102aまでの距離である場合には電圧レベルの低い信号を出力するように構成される。   Although the displacement sensor 22 is not limited, for example, when the distance to the measurement object is shorter, that is, when the distance to the upper surface 20d of the scale 20 is, a signal having a higher voltage level is output and the measurement object is output. It is configured to output a signal having a lower voltage level when the distance to the object is longer, that is, when the distance to the upper surface 102a of the pallet 102 is longer.

コンピュータを内蔵する変動量演算ユニット24は、変位センサ22から出力された信号に基づいて、ワーク100位置の変動量を演算し、演算したワーク100位置の変動量からワーク100位置を認識する。ワーク100位置の変動量は、変動量演算ユニット24と通信可能に接続されたロボットコントローラ14に出力される。   A fluctuation amount calculation unit 24 having a built-in computer calculates the fluctuation amount of the workpiece 100 position based on the signal output from the displacement sensor 22 and recognizes the workpiece 100 position from the calculated fluctuation amount of the workpiece 100 position. The variation amount of the workpiece 100 position is output to the robot controller 14 that is communicably connected to the variation amount calculation unit 24.

次に、図5〜図8を参照して、変位センサ22から出力される信号のプロファイルを、パレット102の変動モードに応じて説明する。
図5は、搬送装置104がパレット102を定常状態で搬送している場合に、変位センサ22から出力される信号プロファイルの一例を示している。
Next, the profile of the signal output from the displacement sensor 22 will be described according to the variation mode of the pallet 102 with reference to FIGS.
FIG. 5 shows an example of a signal profile output from the displacement sensor 22 when the transport device 104 is transporting the pallet 102 in a steady state.

ここで、定常状態とは、図5(a)に示すように、変位センサ22からスケール20に向けて照射されたレーザ光の軌跡(黒太実線)が、スケール20の中心線又はこれに平行な直線に沿って通る、つまり、パレット102の横方向における位置の変動がなく、パレット102の移動速度が、図5(b)に示すように、一定であって変動せず、さらに、パレット102の高さ位置も、図5(c)に示すように、一定であって変動していない状態である。   Here, as shown in FIG. 5A, the steady state is that the locus (black solid line) of the laser light emitted from the displacement sensor 22 toward the scale 20 is parallel to the center line of the scale 20 or to this. 5 along a straight line, that is, there is no change in the position of the pallet 102 in the lateral direction, and the moving speed of the pallet 102 is constant and does not change as shown in FIG. As shown in FIG. 5C, the height position is also constant and does not fluctuate.

このような定常状態の場合、変位センサ22から照射されるレーザ光は、一端20aよりスケール20の上面20dに対する拡散反射を開始した後、貫通スリット20cを通してパレット102の上面102aにおいて拡散反射する。レーザ光は、他端20bまで、スケール20の上面20dとパレット102の上面102aとで所定時間ごとに交互に拡散反射を繰り返す。また、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離、及び変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離は、パレット102が高さ方向及び横方向に変動しないので、一定である。したがって、変位センサ22から出力される信号は、図5(d)に示すように、スケール20の上面20dまでの距離に応じて一定の第1信号レベルL1と、スリットを通してパレット102の上面102aまでの距離に応じて一定の第2信号レベルL2と、が所定時間ごとに交互に現れる波形となる。   In such a steady state, the laser beam emitted from the displacement sensor 22 starts diffuse reflection from the one end 20a to the upper surface 20d of the scale 20, and then diffusely reflects on the upper surface 102a of the pallet 102 through the through slit 20c. The laser beam repeats diffuse reflection alternately on the upper surface 20d of the scale 20 and the upper surface 102a of the pallet 102 every predetermined time up to the other end 20b. Further, the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20 and the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 102a of the pallet 102 are constant because the pallet 102 does not vary in the height direction and the lateral direction. Accordingly, the signal output from the displacement sensor 22 is, as shown in FIG. 5D, a constant first signal level L1 according to the distance to the upper surface 20d of the scale 20, and the upper surface 102a of the pallet 102 through the slit. According to the distance, a constant second signal level L2 and a waveform appearing alternately every predetermined time.

図6は、搬送装置104により搬送されるパレット102の移動速度が変動した場合に、変位センサ22から出力される信号プロファイルの一例を示している。
変位センサ22からスケール20に向けて照射されたレーザ光の軌跡(黒太実線)、及びパレット102の高さ位置が、図6(a)及び(c)に示すように、定常状態と同様に変動せず、パレット102の移動速度が、図6(b)に示すように、徐々に減少していく場合、変位センサ22から出力される信号は、図6(d)に示す波形となる。
FIG. 6 shows an example of a signal profile output from the displacement sensor 22 when the moving speed of the pallet 102 conveyed by the conveying device 104 varies.
As shown in FIGS. 6A and 6C, the locus of the laser beam irradiated from the displacement sensor 22 toward the scale 20 (black solid line) and the height position of the pallet 102 are the same as in the steady state. When the moving speed of the pallet 102 gradually decreases as shown in FIG. 6B without changing, the signal output from the displacement sensor 22 has the waveform shown in FIG.

すなわち、変位センサ22から照射されるレーザ光は、一端20aよりスケール20の上面20dに対して拡散反射を開始した後、貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aにおいて拡散反射し、他端20bまで、スケール20の上面20dとパレット102の上面102aとで交互に拡散反射を繰り返す。また、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離、及び変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離は、パレット102が高さ方向及び横方向に変動しないので、一定である。しかし、パレット102の移動速度が徐々に減少しているので、レーザ光が、スケール20の上面20d、又はパレット102の上面102aに照射されている時間は徐々に増加する。したがって、変位センサ22から出力される信号は、図6(d)に示すように、一定の第1信号レベルL1と、一定の第2信号レベルL2とが交互に現れるが、どちらの信号レベルも、徐々に持続時間が長くなる波形となる。   That is, the laser light emitted from the displacement sensor 22 starts diffuse reflection from one end 20a to the upper surface 20d of the scale 20, then passes through the through slit 20c and diffusely reflects on the upper surface 102a of the pallet 102, and the other end. Up to 20 b, diffuse reflection is alternately repeated on the upper surface 20 d of the scale 20 and the upper surface 102 a of the pallet 102. Further, the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20 and the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 102a of the pallet 102 are constant because the pallet 102 does not vary in the height direction and the lateral direction. However, since the moving speed of the pallet 102 is gradually decreased, the time during which the laser beam is applied to the upper surface 20d of the scale 20 or the upper surface 102a of the pallet 102 gradually increases. Therefore, as shown in FIG. 6D, the signal output from the displacement sensor 22 has a constant first signal level L1 and a constant second signal level L2 alternately. The waveform gradually increases in duration.

図7は、搬送装置104により搬送されるパレット102が横方向に変動した場合に、変位センサ22から出力される信号プロファイルの一例を示している。
パレット102の移動速度、及びパレット102の高さ位置が、図7(b)及び(c)に示すように、定常状態と同様に変動せず、変位センサ22からスケール20に照射されたレーザ光の軌跡(黒太実線)が、スケール20の高い方から低い方へ徐々に移動していくものである場合、変位センサ22から出力される信号は図7(d)に示す波形となる。
FIG. 7 shows an example of a signal profile output from the displacement sensor 22 when the pallet 102 conveyed by the conveying device 104 fluctuates in the lateral direction.
As shown in FIGS. 7B and 7C, the moving speed of the pallet 102 and the height position of the pallet 102 do not vary as in the steady state, and the laser beam irradiated from the displacement sensor 22 to the scale 20 7 (black thick solid line) is a waveform that gradually moves from the higher side of the scale 20 to the lower side, the signal output from the displacement sensor 22 has the waveform shown in FIG.

すなわち、変位センサ22から照射されるレーザ光は、一端20aよりスケール20の上面20dに対する拡散反射を開始した後、貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aにおいて拡散反射し、他端20bまで、スケール20の上面20dとパレット102の上面102aとで所定時間ごとに交互に拡散反射を繰り返す。また、変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離は変化せず一定である。しかし、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離は徐々に減少している。したがって、図7(d)に示すように、スケール20の上面20dまでの距離に応じて電圧が徐々に減少していく第1信号レベルL1と、パレット102の上面102aまでの距離に応じて一定の第2信号レベルL2とが、所定時間ごとに交互に現れる波形となる。   That is, the laser light emitted from the displacement sensor 22 starts diffuse reflection from the one end 20a to the upper surface 20d of the scale 20, then passes through the through slit 20c and is diffusely reflected from the upper surface 102a of the pallet 102 to the other end 20b. The upper surface 20d of the scale 20 and the upper surface 102a of the pallet 102 repeat the diffuse reflection alternately every predetermined time. Further, the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 102a of the pallet 102 does not change and is constant. However, the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20 gradually decreases. Therefore, as shown in FIG. 7 (d), the first signal level L1 where the voltage gradually decreases according to the distance to the upper surface 20d of the scale 20, and constant according to the distance to the upper surface 102a of the pallet 102. The second signal level L2 is a waveform that appears alternately every predetermined time.

図8は、搬送装置104により搬送されるパレット102が高さ方向に変動した場合に、変位センサ22から出力される信号プロファイルの一例を示している。
変位センサ22からスケール20に向けて照射されたレーザ光の軌跡(黒太実線)、及びパレット102の移動速度が、図8(a)及び(b)に示すように、定常状態と同様に変動せず、パレット102の高さが徐々に低くなっていく場合、変位センサ22から出力される信号は、図8(d)に示す波形となる。
FIG. 8 shows an example of a signal profile output from the displacement sensor 22 when the pallet 102 conveyed by the conveying device 104 fluctuates in the height direction.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the trajectory of the laser light irradiated from the displacement sensor 22 toward the scale 20 (black solid line) and the movement speed of the pallet 102 fluctuate in the same manner as in the steady state. If the height of the pallet 102 is gradually reduced, the signal output from the displacement sensor 22 has the waveform shown in FIG.

すなわち、変位センサ22から照射されるレーザ光は、一端20aよりスケール20の上面20dに対する拡散反射を開始した後、貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aにおいて拡散反射し、他端20bまで、スケール20の上面20dとパレット102の上面102aとで所定時間ごとに交互に拡散反射を繰り返す。   That is, the laser light emitted from the displacement sensor 22 starts diffuse reflection from the one end 20a to the upper surface 20d of the scale 20, then passes through the through slit 20c and is diffusely reflected from the upper surface 102a of the pallet 102 to the other end 20b. The upper surface 20d of the scale 20 and the upper surface 102a of the pallet 102 repeat the diffuse reflection alternately every predetermined time.

しかし、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離、及び変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離は、徐々に増大している。したがって、図8(d)に示すように、スケール20の上面20dまでの距離に応じて電圧が徐々に減少していく第1信号レベルL1と、パレット102の上面102aまでの距離に応じて電圧が徐々に減少していく第2信号レベルL2と、が所定時間ごとに交互に現れる波形となる。   However, the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20 and the distance from the displacement sensor 22 to the upper surface 102a of the pallet 102 are gradually increased. Therefore, as shown in FIG. 8D, the first signal level L1 where the voltage gradually decreases according to the distance to the upper surface 20d of the scale 20, and the voltage according to the distance to the upper surface 102a of the pallet 102. The second signal level L2 that gradually decreases is a waveform that appears alternately every predetermined time.

変位センサ22から出力される信号の各変動モードにおける例示的なプロファイルは以上の通りであるが、変位センサ22の各変動モードにおける検出分解能、及びデータサンプリング周期は、変位センサ22の性能仕様が、サンプリング周期を0.33msとし、繰り返し再現性を1μmとする場合に、搬送装置104の搬送速度が毎秒20mmであり、貫通スリット20cの所定隙間Aが0.1mmであり、かつ、スケール20の傾斜角度θが30°であるとすると、以下の通りとなる。すなわち、検出分解能は、搬送方向の変動について6.6μm、横方向の変動について1.7μm、高さ方向の変動について1μmとなり、また、データサンプリング周期は変動モードにかかわらず5msとなる。スケール20の所定隙間Aや傾斜角度θは、所望のデータサンプリング周期と所望の検出分解能、及び変位センサ22の性能仕様に基づいて、設定すればよい。なお、検出分解能を向上させる場合、搬送方向の変動については、変位センサ22のサンプリング周期を短くし、横方向の変動については、スケール20の傾斜角度θを大きくし、高さ方向の変動については、変位センサ22の精度を高くしてもよい。   The exemplary profile of each variation mode of the signal output from the displacement sensor 22 is as described above. However, the detection resolution and the data sampling period of each variation mode of the displacement sensor 22 are determined according to the performance specifications of the displacement sensor 22. When the sampling period is 0.33 ms and the repeatability is 1 μm, the conveying speed of the conveying device 104 is 20 mm per second, the predetermined gap A of the through slit 20 c is 0.1 mm, and the scale 20 is inclined. If the angle θ is 30 °, the result is as follows. That is, the detection resolution is 6.6 μm for the variation in the conveyance direction, 1.7 μm for the variation in the horizontal direction, and 1 μm for the variation in the height direction, and the data sampling period is 5 ms regardless of the variation mode. The predetermined gap A and the inclination angle θ of the scale 20 may be set based on a desired data sampling period, a desired detection resolution, and a performance specification of the displacement sensor 22. When the detection resolution is improved, the sampling period of the displacement sensor 22 is shortened for fluctuations in the conveyance direction, the inclination angle θ of the scale 20 is increased for fluctuations in the horizontal direction, and fluctuations in the height direction are assumed. The accuracy of the displacement sensor 22 may be increased.

次に、図9〜図16を参照して、変位センサ22がスケール20の一端20aを検出してから、他端20bを検出するまで、変動量演算ユニット24において繰り返し実行される、ワーク100位置の変動量を検出するための演算処理について説明する。なお、スケール20の一端20aの検出は、変位センサ22から出力される信号において、第2信号レベルL2の状態を所定時間持続した後、第1信号レベルL1へ変化したか否かにより可能である。また、スケール20の他端20bの検出は、変位センサ22から出力される信号において、第1信号レベルL1から第2信号レベルL2へ変化してから所定時間が経過したか否か、などの処理により可能である。   Next, referring to FIG. 9 to FIG. 16, the position of the workpiece 100 that is repeatedly executed in the fluctuation amount calculation unit 24 from when the displacement sensor 22 detects the one end 20 a of the scale 20 until the other end 20 b is detected. An arithmetic process for detecting the amount of fluctuation will be described. Note that the detection of the one end 20a of the scale 20 is possible depending on whether or not the signal output from the displacement sensor 22 has changed to the first signal level L1 after maintaining the state of the second signal level L2 for a predetermined time. . Further, the detection of the other end 20b of the scale 20 is performed by, for example, determining whether or not a predetermined time has elapsed since the signal output from the displacement sensor 22 has changed from the first signal level L1 to the second signal level L2. Is possible.

図9は、ワーク100の搬送方向における移動速度を演算するための演算処理の内容を示す。
ステップ1001(図では「S1001」と略記する。以下同様)では、図10に示すように、変位センサ22から出力される信号波形について、パレット102の上面102aまでの距離に応じた第2信号レベルL2から、スケール20の上面20dまでの距離に応じた第1信号レベルL1へ変化する際の立上りエッジ(上向き太矢印)を検出し、このときの時刻tuを、少なくともステップ1003が実行されるまで、変動量演算ユニット24内に備えられたRAM(Random Access Memory)などの記憶装置に記憶する。
FIG. 9 shows the content of the calculation process for calculating the moving speed of the workpiece 100 in the conveyance direction.
In step 1001 (abbreviated as “S1001” in the figure. The same applies hereinafter), as shown in FIG. 10, the second signal level corresponding to the distance to the upper surface 102a of the pallet 102 is obtained for the signal waveform output from the displacement sensor 22. The rising edge (upward thick arrow) at the time of changing to the first signal level L1 corresponding to the distance from L2 to the upper surface 20d of the scale 20 is detected, and the time tu at this time is determined until at least step 1003 is executed. The data is stored in a storage device such as a RAM (Random Access Memory) provided in the fluctuation amount calculation unit 24.

ステップ1002では、第1信号レベルL1から第2信号レベルL2へ変化する際の立下りエッジ(下向き太矢印)を検出して、このときの時刻tdを、少なくともステップ1003が実行されるまで、RAMなどに記憶する。   In step 1002, a falling edge (downward thick arrow) when changing from the first signal level L1 to the second signal level L2 is detected, and the time td at this time is stored in the RAM until at least step 1003 is executed. To remember.

ステップ1003では、ステップ1001で記憶された時刻tuからステップ1002で記憶された時刻tdまでの時間Δtud=td−tuを演算する。
ステップ1004では、スケール20の移動速度、すなわちワーク100の移動速度Sを演算する。具体的には、隣り合う貫通スリット20c間におけるスケール20本体部の幅Bを時間Δtudで除算する。特に、幅Bが貫通スリット20cの所定隙間Aと等しい場合には、ワーク100の移動速度S=A/Δtudとなる。要するに、移動速度Sは、変位センサ22から出力されるパルス信号波形のパルス間隔に基づいて演算される。演算されたワーク100の移動速度Sは、少なくとも次の移動速度Sが演算されるまでの間、RAMなどに記憶される。
In step 1003, a time Δt ud = td−tu from the time tu stored in step 1001 to the time td stored in step 1002 is calculated.
In step 1004, the moving speed of the scale 20, that is, the moving speed S of the workpiece 100 is calculated. Specifically, the width B of the main body of the scale 20 between the adjacent through slits 20c is divided by the time Δt ud . In particular, when the width B is equal to the predetermined gap A of the through slit 20c, the moving speed S of the workpiece 100 is S = A / Δt ud . In short, the moving speed S is calculated based on the pulse interval of the pulse signal waveform output from the displacement sensor 22. The calculated movement speed S of the workpiece 100 is stored in a RAM or the like until at least the next movement speed S is calculated.

演算された移動速度Sは微小時間における平均速度であり、移動速度Sに微小時間を乗じることにより、微小時間ごとのワーク100の搬送方向の移動距離Dを求めることができるので、移動速度Sの演算は、ワーク100位置の搬送方向における変動量の演算に相当する。   The calculated movement speed S is an average speed in a minute time, and by multiplying the movement speed S by the minute time, the movement distance D in the transport direction of the workpiece 100 for each minute time can be obtained. The calculation corresponds to the calculation of the amount of change in the transport direction of the workpiece 100 position.

なお、ワーク100の移動速度にロボット12の動作をより正確に追従させるべく、ステップ1001を再度実行した際に記憶される立上りエッジの時刻をtu´とした場合、ステップ1001とステップ1002との間において、時間Δtdu=tu´−tdを演算し、さらに、時間Δtduを貫通スリット20cの所定隙間Aで除算して移動速度を演算するステップを追加してもよい。 When the rising edge time stored when step 1001 is executed again to make the movement of the robot 12 follow the movement speed of the workpiece 100 more accurately, the time between steps 1001 and 1002 is assumed. , The time Δt du = tu′−td may be calculated, and a step of calculating the moving speed by dividing the time Δt du by the predetermined gap A of the through slit 20c may be added.

また、このように立上りエッジにおける時刻tuから立下りエッジにおける時刻tdまでの時間Δtduを演算する処理を、立下りエッジにおける時刻tdから立上りエッジにおける時刻tuまでの時間Δtudを演算する本演算処理と別に並列して実行してもよい。 In addition, in this way, the processing for calculating the time Δt du from the time tu at the rising edge to the time td at the falling edge is performed as the main calculation for calculating the time Δt ud from the time td at the falling edge to the time tu at the rising edge. It may be executed in parallel with the processing.

図11は、ワーク100位置の横方向における変動量を演算するための演算処理の内容を示す。
ステップ2001では、図12に示すように、変位センサ22から出力される信号波形について、波高値V1を計測して、前述のRAMなどに記憶する。
FIG. 11 shows the content of the calculation process for calculating the amount of variation in the horizontal direction of the workpiece 100 position.
In step 2001, as shown in FIG. 12, the peak value V1 of the signal waveform output from the displacement sensor 22 is measured and stored in the aforementioned RAM or the like.

ステップ2002では、立上りエッジ(上向き太矢印)を検出したか否かを判定する。立上りエッジを検出した場合には、ステップ2003へ進み(Yes)、一方、立上りエッジを検出していない場合には、レーザ光が、貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aで拡散反射していた状態から、スケール20の上面20dで拡散反射するようになる直前におけるパレット102の上面102aまでの距離を検出すべく、ステップ2001へ戻る(No)。   In step 2002, it is determined whether or not a rising edge (upward thick arrow) is detected. If the rising edge is detected, the process proceeds to step 2003 (Yes). On the other hand, if the rising edge is not detected, the laser beam diffuses and reflects on the upper surface 102a of the pallet 102 through the through slit 20c. In order to detect the distance to the upper surface 102a of the pallet 102 just before the diffused reflection from the upper surface 20d of the scale 20 is detected, the process returns to step 2001 (No).

ステップ2003では、波高値V2を計測して、RAMなどに記憶する。
ステップ2004では、RAMなどに記憶された波高値V1の最新のものとステップ2003で記憶された波高値V2とから、第1の差分Vd1(=V2−V1)を演算する。
In step 2003, the peak value V2 is measured and stored in a RAM or the like.
In step 2004, the first difference Vd1 (= V2−V1) is calculated from the latest peak value V1 stored in the RAM or the like and the peak value V2 stored in step 2003.

ステップ2005では、波高値V3を計測して、RAMなどに記憶する。
ステップ2006では、立下りエッジ(下向き太矢印)を検出したか否かを判定する。立下りエッジを検出した場合には、ステップ2007へ進み(Yes)、一方、立下りエッジを検出していない場合には、レーザ光が、スケール20の上面20dで拡散反射していた状態から、貫通スリット20cを通過してパレット102の上面102aで拡散反射するようになる直前におけるスケール20の上面20dまでの距離を検出すべく、ステップ2005へ戻る(No)。
In step 2005, the peak value V3 is measured and stored in a RAM or the like.
In step 2006, it is determined whether a falling edge (downward thick arrow) is detected. When the falling edge is detected, the process proceeds to step 2007 (Yes). On the other hand, when the falling edge is not detected, the laser light is diffusely reflected from the upper surface 20d of the scale 20; In order to detect the distance to the upper surface 20d of the scale 20 just before passing through the through slit 20c and diffusely reflecting on the upper surface 102a of the pallet 102, the process returns to step 2005 (No).

ステップ2007では、波高値V4を計測して、RAMなどに記憶する。
ステップ2008では、RAMなどに記憶された波高値V3の最新のものとステップ2007で記憶された波高値V4とから、第2の差分Vd2(=V3−V4)を演算する。
In step 2007, the peak value V4 is measured and stored in a RAM or the like.
In step 2008, the second difference Vd2 (= V3−V4) is calculated from the latest peak value V3 stored in the RAM or the like and the peak value V4 stored in step 2007.

ステップ2009では、変位センサ22の直下でのパレット102の横方向における第1の横方向変動量ΔYを演算する。第1の横方向変動量ΔYは、第2の差分Vd2から第1の差分Vd1を減算した減算値(Vd2−Vd1)を、スケール20がパレット102の上面102aに対して傾斜する傾斜角度θを正接角とするtanθで除算して演算される。すなわち、変位センサ22の直下でのパレット102の横方向における第1の横方向変動量ΔYは、ΔY=(Vd2−Vd1)/tanθなる式で表される。演算された第1の横方向変動量ΔYは、少なくとも次の第1の横方向変動量ΔYが演算されるまでの間、RAMなどに記憶される。   In step 2009, a first lateral variation ΔY in the lateral direction of the pallet 102 immediately below the displacement sensor 22 is calculated. The first lateral variation ΔY is a subtraction value (Vd2−Vd1) obtained by subtracting the first difference Vd1 from the second difference Vd2, and an inclination angle θ at which the scale 20 is inclined with respect to the upper surface 102a of the pallet 102. The tangent angle is calculated by dividing by tan θ. That is, the first lateral fluctuation amount ΔY in the lateral direction of the pallet 102 immediately below the displacement sensor 22 is expressed by the equation: ΔY = (Vd2−Vd1) / tan θ. The calculated first lateral variation ΔY is stored in the RAM or the like until at least the next first lateral variation ΔY is calculated.

要するに、ワーク100位置の横方向における変動量は、変位センサ22の直下でのパレット102の横方向における第1の横方向変動量ΔYであるものとみなして、スケール20の傾斜角度θと、パレット102の上面102aからスケール20の上面20dまでの距離の変化量と、に基づいて演算される。   In short, the amount of variation in the lateral direction of the workpiece 100 position is regarded as the first lateral variation ΔY in the lateral direction of the pallet 102 immediately below the displacement sensor 22, and the inclination angle θ of the scale 20 and the pallet This is calculated based on the amount of change in the distance from the upper surface 102a of the 102 to the upper surface 20d of the scale 20.

図13は、ワーク100位置の高さ方向における変動量を演算するための演算処理の内容を示す。
ステップ3001では、図14に示すように、変位センサ22から出力される信号波形について、立下りエッジ(下向き太矢印)を検出したか否かを判定する。立下りエッジを検出したと判定された場合には、ステップ3002へ進み(Yes)、一方、立下りエッジを検出していないと判定された場合には、ステップ3001を再度実行する(No)。
FIG. 13 shows the content of the calculation process for calculating the amount of variation in the height direction of the workpiece 100 position.
In step 3001, as shown in FIG. 14, it is determined whether or not a falling edge (downward thick arrow) is detected in the signal waveform output from the displacement sensor 22. If it is determined that a falling edge has been detected, the process proceeds to step 3002 (Yes). On the other hand, if it is determined that a falling edge has not been detected, step 3001 is executed again (No).

ステップ3002では、波高値V5を計測して、RAMなどに記憶する。
このように、立下りエッジが検出されてから第2信号レベルL2の波高値を計測し、第1信号レベルL1で波高値を計測しないのは、前述のように、パレット102が横方向に変動した場合にも第1信号レベルL1が変化するため、第1信号レベルL1の波高値を計測しても、パレット102の高さ方向の変動とパレット102の横方向の変動とを峻別することが困難だからである。
In step 3002, the peak value V5 is measured and stored in a RAM or the like.
In this way, the peak value of the second signal level L2 is measured after the falling edge is detected, and the peak value is not measured at the first signal level L1, as described above, the pallet 102 fluctuates in the horizontal direction. In this case, since the first signal level L1 changes, even if the peak value of the first signal level L1 is measured, the fluctuation in the height direction of the pallet 102 and the fluctuation in the horizontal direction of the pallet 102 can be distinguished. Because it is difficult.

ステップ3003では、波高値V6を計測して、RAMなどに記憶する。
ステップ3002の計測からステップ3003の計測までの時間は、信号が次に立ち上がる前に波高値V6を計測できる時間であれば、タイマーによる管理を実施してもよく、また、単に、変位センサ22のデータサンプリング周期に依存してもよい。
In step 3003, the peak value V6 is measured and stored in a RAM or the like.
The time from the measurement in step 3002 to the measurement in step 3003 may be managed by a timer as long as the peak value V6 can be measured before the next rise of the signal. It may depend on the data sampling period.

ステップ3004では、変位センサ22の直下でのパレット102の高さ方向における第1の高さ方向変動量ΔZを演算する。第1の高さ方向変動量ΔZは、波高値V6から波高値V5を減算した減算値(V6−V5)として演算される。要するに、ワーク100位置の高さ方向における変動量は、変位センサ22の直下でのパレット102の高さ方向における第1の高さ方向変動量ΔZであるものとみなして、変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離の変化量に基づいて演算される。演算された第1の高さ方向変動量ΔZは、少なくとも次の第1の高さ方向変動量ΔZが演算されるまでの間、RAMなどに記憶される。   In step 3004, a first height direction variation ΔZ in the height direction of the pallet 102 immediately below the displacement sensor 22 is calculated. The first height direction variation ΔZ is calculated as a subtraction value (V6−V5) obtained by subtracting the peak value V5 from the peak value V6. In short, the amount of variation in the height direction of the workpiece 100 position is regarded as the first height direction variation amount ΔZ in the height direction of the pallet 102 immediately below the displacement sensor 22, and the displacement sensor 22 to the pallet 102. Is calculated based on the amount of change in the distance to the upper surface 102a. The calculated first height direction variation ΔZ is stored in the RAM or the like until at least the next first height direction variation ΔZ is calculated.

次に、図15は、ロボットコントローラ14において、変位センサ22がスケール20の一端20aを検出してから他端20bを検出するまで、ロボット12(サーボモータ)に出力される指示信号を、ワーク100位置の変動量に基づいて補正する補正処理の一例を示す。   Next, FIG. 15 shows an instruction signal output to the robot 12 (servo motor) until the displacement sensor 22 detects one end 20a of the scale 20 until the other end 20b is detected in the robot controller 14. An example of the correction process which correct | amends based on the variation | change_quantity of a position is shown.

ステップ4001では、変位センサ22がスケール20の一端20aを検出したときにおける変位センサ22のX方向の位置を0として、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離Y0、及び変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離Z0を検出して、スケール20の基準位置に対して、どの程度のズレが生じているかを示す初期ズレ量を演算する。   In step 4001, the position of the displacement sensor 22 in the X direction when the displacement sensor 22 detects one end 20a of the scale 20 is set to 0, the distance Y0 from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20, and the displacement sensor 22 to the pallet. The distance Z0 to the upper surface 102a of 102 is detected, and an initial deviation amount indicating how much deviation has occurred with respect to the reference position of the scale 20 is calculated.

ここで、スケール20の基準位置とは、図16に示すように、前述のロボットティーチングを実施したときにおける、スケール20の一端20aから変位センサ22までのX方向の距離Xs(図16(a)参照)、変位センサ22からスケール20の上面20dまでの距離Ys(図16(b)参照)、及び変位センサ22からパレット102の上面102aまでの距離Zs(図16(b)参照)であり、基準位置(Xs,Ys,Zs)は、ロボットコントローラ14内に予め記憶されている。   Here, as shown in FIG. 16, the reference position of the scale 20 is a distance Xs in the X direction from one end 20a of the scale 20 to the displacement sensor 22 when the robot teaching described above is performed (FIG. 16A). Reference), a distance Ys from the displacement sensor 22 to the upper surface 20d of the scale 20 (see FIG. 16B), and a distance Zs from the displacement sensor 22 to the upper surface 102a of the pallet 102 (see FIG. 16B). The reference position (Xs, Ys, Zs) is stored in advance in the robot controller 14.

したがって、X方向の初期ズレ量をΔX0、Y方向の初期ズレ量をΔY0、及びZ方向の初期ズレ量をΔZ0とすると、各初期ズレ量は、ΔX0=0−Xs、ΔY0=Y0−Ys、及びΔZ0=Z0−Zsなる式で演算される。   Accordingly, assuming that the initial deviation amount in the X direction is ΔX0, the initial deviation amount in the Y direction is ΔY0, and the initial deviation amount in the Z direction is ΔZ0, the initial deviation amounts are ΔX0 = 0−Xs, ΔY0 = Y0−Ys, And ΔZ0 = Z0−Zs.

ステップ4002では、前述のティーチングデータのうち、ロボット12の動作をポイントごとに規定するティーチングデータに対して、ステップ4001で演算された初期ズレ量により補正を行い、静的補正ティーチングデータP(i:0〜nの整数)を求める。 In step 4002, the teaching data that defines the operation of the robot 12 for each point in the teaching data described above is corrected by the initial shift amount calculated in step 4001, and static correction teaching data P i (i : Integer of 0 to n).

ステップ4003では、図17に示されるように、所定時間Δtごとに、変動量演算ユニット24に記憶された最新の変動量、すなわち、搬送方向の変動量を間接的に表す移動速度S、横方向の変動量ΔY、高さ方向の変動量ΔZを読み込む。   In step 4003, as shown in FIG. 17, the latest fluctuation amount stored in the fluctuation amount calculation unit 24, that is, the movement speed S that indirectly represents the fluctuation amount in the transport direction, and the horizontal direction at every predetermined time Δt. Fluctuation amount ΔY and height fluctuation amount ΔZ are read.

ステップ4004では、ステップ4002で補正された2つの静的補正ティーチングデータP及びP間の補間データIPD1を補正して、動的補正補間データcIPD1を求める。 In step 4004, by correcting the interpolated data IPD1 between two static correction which is corrected teaching data P 0 and P 1 in step 4002, obtaining the dynamic correction interpolation data CIPD1.

ここで、ステップ4002で補正された2つの静的補正ティーチングデータP及びP間の補間データIPD1は、ロボットハンド18を、第1の静的補正ティーチングデータPの位置から第2の静的補正ティーチングデータPの位置まで、例えば、直線的に移動させる場合、ロボットハンド18の位置・姿勢を表す6つのパラメータ(X,Y,Z,Rx,Ry,Rz)のうち位置を表すパラメータ(X、Y、Z)を、2つの静的補正ティーチングデータP及びPで特定される位置間において、時間tについての1次関数であるパラメータ関数、X(t)、Y(t)、及びZ(t)で規定するものである。 Here, the interpolation data IPD1 between corrected two static correction teaching data P 0 and P 1 in step 4002, the robot hand 18, the second static from the position of the first static correction teaching data P 0 correction to the position of the teaching data P 1, for example, when moving linearly, a parameter representing the position of the six parameters representing the position and orientation of the robot hand 18 (X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) (X, Y, Z) is a parameter function that is a linear function with respect to time t between the positions specified by the two static correction teaching data P 0 and P 1 , X 1 (t), Y 1 ( t) and Z 1 (t).

パラメータ関数、X(t)、Y(t)、及びZ(t)は、動的補正補間データcIPD1として、補正パラメータ関数、Xc(t)、Yc(t)、及びZc(t)に補正される。例えば、Xc(t)=X(t)+S×Δt、Yc(t)=Y(t)+ΔY、及びZc(t)=Z(t)+ΔZ、というように補正される。 The parameter function, X 1 (t), Y 1 (t), and Z 1 (t) are corrected parameter function, X 1 c (t), Y 1 c (t), and dynamic correction interpolation data cIPD1, respectively. It is corrected to Z 1 c (t). For example, X 1 c (t) = X 1 (t) + S × Δt, Y 1 c (t) = Y 1 (t) + ΔY, and Z 1 c (t) = Z 1 (t) + ΔZ. It is corrected.

そして、各時刻tにおいて、Xc(t)、Yc(t)、及びZc(t)を演算し、演算されたXc(t)、Yc(t)、及びZc(t)に基づいて、公知の方法により、ロボット12の6つのサーボモータの回転角度ANGLE1(J1,J2,J3,J4,J5,J6)を演算する。ただし、mは、2つの静的補正ティーチングデータP及びPで特定される位置間の移動時間をT(=n×Δt)とすると、m=0,(1/n)×(T/Δt),(2/n)×(T/Δt),…,(k/n)×(T/Δt),…,T/Δtである(nは自然数、kは0以上の整数)。回転角度ANGLE1(J1,J2,J3,J4,J5,J6)は、指示信号としてロボット12に出力される。 Then, at each time t m , X 1 c (t m ), Y 1 c (t m ), and Z 1 c (t m ) are calculated, and the calculated X 1 c (t m ), Y 1 c Based on (t m ) and Z 1 c (t m ), the rotation angles ANGLE1 (J1, J2, J3, J4, J5, J6) of the six servo motors of the robot 12 are calculated by a known method. However, m is m = 0, (1 / n) × (T /, where T (= n × Δt) is the movement time between the positions specified by the two static correction teaching data P 0 and P 1. Δt), (2 / n) × (T / Δt),..., (K / n) × (T / Δt),..., T / Δt (n is a natural number, k is an integer of 0 or more). The rotation angle ANGLE1 (J1, J2, J3, J4, J5, J6) is output to the robot 12 as an instruction signal.

前述の補間データの補正は、2つの静的補正ティーチングデータPiー1及びP(i=2,…,n)間の補間データについて順次実行され、同様にして、公知の方法により、ロボット12の6つのサーボモータの回転角度ANGLEi(J1,J2,J3,J4,J5,J6)を演算する。 The above-described correction of the interpolation data is sequentially performed on the interpolation data between the two static correction teaching data P i-1 and P i (i = 2,..., N). Twelve six servomotor rotation angles ANGLEi (J1, J2, J3, J4, J5, J6) are calculated.

このようなワーク位置認識装置16及びこれを含むロボット12システム10によれば、ワーク100位置の搬送方向、横方向、及び高さ方向における変動量を1つの変位センサ22で検出した距離信号から演算し、ロボット12に対する指示信号を、演算された変動量に基づいて補正している。したがって、ワーク100位置の変動を検出するためのセンサ数を増やすことなく、移動するワーク100に対するロボット12の追従性を向上させることができる。これにより、本実施形態のように、ロボット12が組み立て作業を行う場合には、部品をワーク100に組み付ける際の組み付けミスが低減して、ロボットシステム10及び搬送装置104などを含む組み立て作業ラインの停止を抑制することが可能となる。   According to the workpiece position recognition device 16 and the robot 12 system 10 including the workpiece position recognition device 16, the variation amount of the workpiece 100 position in the conveyance direction, the lateral direction, and the height direction is calculated from the distance signal detected by one displacement sensor 22. The instruction signal for the robot 12 is corrected based on the calculated fluctuation amount. Therefore, the followability of the robot 12 with respect to the moving workpiece 100 can be improved without increasing the number of sensors for detecting the change in the workpiece 100 position. As a result, when the robot 12 performs assembly work as in this embodiment, assembly errors when assembling parts to the workpiece 100 are reduced, and the assembly work line including the robot system 10 and the transfer device 104 is reduced. It is possible to suppress the stop.

次に、本発明を実施する第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
図18は、搬送装置104により搬送されるパレット102が、搬送装置104上において搬送方向から横方向に角度αで回転している状態を示す。
Next, a second embodiment for carrying out the present invention will be described. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted or simplified by attaching | subjecting the same code | symbol.
FIG. 18 illustrates a state in which the pallet 102 that is transported by the transport device 104 is rotated at an angle α from the transport direction to the lateral direction on the transport device 104.

ワーク位置認識装置16は、図18(a)に示すように、スケール20が移動する軌跡の上方に、より詳しくは、貫通スリット20cの移動軌跡の上方に、搬送方向におけるスケール20の長さよりも短い第1の所定間隔F1で変位センサ22と離間しつつ同一高さに設置される追加の変位センサ32(第2のセンサ)を更に有している。追加の変位センサ32は、スケール20の上面20d、及びパレット102の上面102aまでの距離を検出し、変動量演算ユニット24に対して、距離に応じた信号を出力する。   As shown in FIG. 18A, the workpiece position recognition device 16 is located above the trajectory of the scale 20 and, more specifically, above the trajectory of the through slit 20c, than the length of the scale 20 in the transport direction. It further has an additional displacement sensor 32 (second sensor) installed at the same height while being separated from the displacement sensor 22 by a short first predetermined interval F1. The additional displacement sensor 32 detects the distance to the upper surface 20d of the scale 20 and the upper surface 102a of the pallet 102, and outputs a signal corresponding to the distance to the fluctuation amount calculation unit 24.

変動量演算ユニット24は、図18(b)に示すように、パレット102の上面102aからスケール20の上面20dまでの距離HLを、図11のステップ2001〜ステップ2004、又はステップ2005〜ステップ2008と同様にして、変位センサ22から出力される信号に基づいて演算する。そして、変動量演算ユニット24は、演算された距離HLと、スケール20の傾斜角度θと、に基づいて、傾斜するスケール20の上面とパレット102の上面との交線から変位センサ22までのY方向の距離YLを演算する。具体的には、YL=HL/tanθなる式から距離YLを演算することができる。   As shown in FIG. 18B, the fluctuation amount calculation unit 24 sets the distance HL from the upper surface 102a of the pallet 102 to the upper surface 20d of the scale 20 as step 2001 to step 2004 or step 2005 to step 2008 in FIG. Similarly, calculation is performed based on a signal output from the displacement sensor 22. Then, based on the calculated distance HL and the inclination angle θ of the scale 20, the fluctuation amount calculation unit 24 calculates the Y from the intersection line between the upper surface of the inclined scale 20 and the upper surface of the pallet 102 to the displacement sensor 22. The direction distance YL is calculated. Specifically, the distance YL can be calculated from the equation YL = HL / tan θ.

また、変動量演算ユニット24は、図18(c)に示すように、パレット102の上面102aからスケール20の上面20dまでの距離HRを、図11のステップ2001〜ステップ2004、又はステップ2005〜ステップ2008と同様にして、追加の変位センサ32から出力される信号に基づいて演算する。そして、変動量演算ユニット24は、演算された距離HRと、スケール20の傾斜角度θと、に基づいて、傾斜するスケール20の上面とパレット102の上面との交線から追加の変位センサ32までのY方向の距離YRを演算する。具体的には、YR=HR/tanθなる式から距離YRを演算することができる。   Further, as shown in FIG. 18 (c), the fluctuation amount calculation unit 24 determines the distance HR from the upper surface 102a of the pallet 102 to the upper surface 20d of the scale 20 from step 2001 to step 2004 or step 2005 to step 2005 in FIG. Similar to 2008, calculation is performed based on the signal output from the additional displacement sensor 32. Based on the calculated distance HR and the inclination angle θ of the scale 20, the fluctuation amount calculation unit 24 extends from the intersection line between the upper surface of the inclined scale 20 and the upper surface of the pallet 102 to the additional displacement sensor 32. The Y direction distance YR is calculated. Specifically, the distance YR can be calculated from the equation YR = HR / tan θ.

変動量演算ユニット24は、演算された距離YL及び距離YRと、変位センサ22と変位センサ32との第1の所定間隔F1と、に基づいて、図18(a)における角度αを演算する。具体的には、α=tan−1((YL−YR)/F1)なる式から角度αを演算することができる。これにより、Z軸を中心とするパレット102の回転角度αひいてはワーク100の回転角度αを検出できるので、図15のステップ4003において、ロボットコントローラ14が変動量演算ユニット24から回転角度αを所定時間Δtごとに読み込み、ステップ4004において、補間データIPD1を補正して、動的補正補間データcIPD1を求める。例えば、ロボットハンド18の姿勢に関するパラメータ関数Rz(t)を補正パラメータ関数Rzc(t)に補正して、Rzc(t)=Rz(t)+αとする。 The fluctuation amount calculation unit 24 calculates the angle α in FIG. 18A based on the calculated distance YL and distance YR and the first predetermined interval F1 between the displacement sensor 22 and the displacement sensor 32. Specifically, the angle α can be calculated from the equation: α = tan −1 ((YL−YR) / F1). As a result, the rotation angle α of the pallet 102 around the Z-axis and hence the rotation angle α of the workpiece 100 can be detected. Therefore, in step 4003 of FIG. 15, the robot controller 14 sets the rotation angle α from the variation calculation unit 24 for a predetermined time. In step 4004, the interpolation data IPD1 is corrected to obtain dynamic correction interpolation data cIPD1. For example, the parameter function Rz (t) related to the posture of the robot hand 18 is corrected to the correction parameter function Rzc (t), so that Rzc (t) = Rz (t) + α.

このような第2実施形態のワーク位置認識装置16及びこれを含むロボット12システム10によれば、変位センサ22と変位センサ32の2つのセンサを用いることにより、ワーク100位置の搬送方向、横方向及び高さ方向の変動のみならず、Z軸を中心とするワーク100の回転角度αも検出できるので、少ないセンサ数で、移動するワーク100に対するロボット12の追従性を更に向上させることができる。   According to the workpiece position recognition device 16 of the second embodiment and the robot 12 system 10 including the workpiece position recognition device 16, by using the two sensors of the displacement sensor 22 and the displacement sensor 32, the conveyance direction and the lateral direction of the workpiece 100 position. Since not only the fluctuation in the height direction but also the rotation angle α of the workpiece 100 around the Z axis can be detected, the followability of the robot 12 to the moving workpiece 100 can be further improved with a small number of sensors.

次に、本発明を実施する第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
図19に示すように、ワーク位置認識装置16は、第2実施形態における変位センサ22及び変位センサ32に加えて、パレット102の上方に、変位センサ22とY方向に第2の所定間隔F2で離間しつつ同一高さに設置された変位センサ34(第3のセンサ)を更に有している。変位センサ34は、図20に示すように、パレット102の上面102aまでの距離HHTを検出して、変動量演算ユニット24に対して、距離HHTに応じた信号を出力する。また、変位センサ22及び変位センサ32は、第1実施形態及び第2実施形態のように、夫々、パレット102の上面102aまでの距離HHL及び距離HHRを検出して、変動量演算ユニット24に対して、距離HHL及び距離HHRに応じた信号を出力する。
Next, a third embodiment for carrying out the present invention will be described. In addition, about the same structure as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the description is abbreviate | omitted or simplified by attaching | subjecting the same code | symbol.
As shown in FIG. 19, in addition to the displacement sensor 22 and the displacement sensor 32 in the second embodiment, the workpiece position recognition device 16 is located above the pallet 102 at a second predetermined interval F2 in the Y direction with the displacement sensor 22. It further has a displacement sensor 34 (third sensor) that is spaced and installed at the same height. As shown in FIG. 20, the displacement sensor 34 detects the distance HHT to the upper surface 102 a of the pallet 102 and outputs a signal corresponding to the distance HHT to the fluctuation amount calculation unit 24. Further, as in the first and second embodiments, the displacement sensor 22 and the displacement sensor 32 detect the distance HHL and the distance HHR to the upper surface 102a of the pallet 102, respectively, Thus, signals corresponding to the distance HHL and the distance HHR are output.

変動量演算ユニット24は、変位センサ22から出力された信号、変位センサ32から出力された信号、及び変位センサ34から出力された信号に基づいて、水平面に対するパレット102の上面102aの傾きを、X方向についての角度β、及びY方向についての角度γとして演算する。具体的には、β=tan−1(HHR−HHL)/F1及びγ=tan−1(HHT−HHL)/F2なる式より演算することができる。これにより、水平面に対するパレット102の姿勢変動量、ひいてはワーク100の姿勢変動量を演算する。 Based on the signal output from the displacement sensor 22, the signal output from the displacement sensor 32, and the signal output from the displacement sensor 34, the fluctuation amount calculation unit 24 determines the inclination of the upper surface 102 a of the pallet 102 with respect to the horizontal plane as X The angle β for the direction and the angle γ for the Y direction are calculated. Specifically, it can be calculated from the following equations: β = tan −1 (HHR−HHL) / F1 and γ = tan −1 (HHT−HHL) / F2. Thereby, the posture variation amount of the pallet 102 with respect to the horizontal plane, and hence the posture variation amount of the workpiece 100 is calculated.

ロボットコントローラ14は、図15のステップ4003において、変動量演算ユニット24から角度β及び角度γを所定時間Δtごとに読み込み、ステップ4004において、補間データIPD1を補正して、動的補正補間データcIPD1を求める。例えば、ロボットハンド18の姿勢に関するパラメータ関数Ry(t)及びRzを補正パラメータ関数Rzc(t)に補正して、Rxc(t)=Rx(t)+γ、Ryc(t)=Ry(t)+βとする。   In step 4003 of FIG. 15, the robot controller 14 reads the angle β and the angle γ from the variation calculation unit 24 every predetermined time Δt. In step 4004, the robot controller 14 corrects the interpolation data IPD1 to obtain the dynamic correction interpolation data cIPD1. Ask. For example, the parameter functions Ry (t) and Rz related to the posture of the robot hand 18 are corrected to the correction parameter function Rzc (t), and Rxc (t) = Rx (t) + γ, Ryc (t) = Ry (t) + β And

このような第3実施形態のワーク位置認識装置16及びこれを含むロボットシステム10によれば、変位センサ22、変位センサ32、及び変位センサ34の3つのセンサを用いることにより、ワーク100位置の搬送方向、横方向及び高さ方向の変動や、Z軸を中心とするワーク100の回転角度αのみならず、ワーク100の姿勢変動量も検出できる。したがって、これらワーク100の変動量を検出するのに、従来は5〜6つのセンサを必要としていたのに対し、少ないセンサ数で、移動するワーク100に対するロボット12の追従性を更に向上させることができる。   According to the workpiece position recognition device 16 of the third embodiment and the robot system 10 including the workpiece position recognition device 16, the three positions of the displacement sensor 22, the displacement sensor 32, and the displacement sensor 34 are used to convey the position of the workpiece 100. It is possible to detect not only the variation in the direction, the lateral direction and the height direction and the rotation angle α of the workpiece 100 around the Z axis, but also the posture variation amount of the workpiece 100. Accordingly, in order to detect the fluctuation amount of the workpiece 100, conventionally, five to six sensors are required, but the followability of the robot 12 to the moving workpiece 100 can be further improved with a small number of sensors. it can.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールと、前記スケールが移動する軌跡の上方に設置されて前記第1面又は前記第2面までの距離を検出し、前記距離に応じて信号を出力する第1のセンサと、前記第1のセンサから出力された出力信号に基づいて、前記ワーク位置の変動量を演算する変動量演算ユニットと、
を有するワーク位置認識装置。
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(Supplementary Note 1) A first surface that is installed at a second predetermined position on a work conveyance pallet on which a work is placed at a first predetermined position, is conveyed together with the work, and is inclined up and down in a lateral direction with respect to the conveyance direction; A second surface having a lower vertical slope than the first surface is formed so that the second surface alternately appears in the transport direction when viewed from above, and the first surface is disposed above the locus along which the scale moves. A first sensor that detects a distance to a surface or the second surface and outputs a signal in accordance with the distance; and an output signal output from the first sensor to determine a variation amount of the workpiece position. A fluctuation amount calculation unit to calculate,
A workpiece position recognizing device.

(付記2)前記スケールは、前記搬送方向に延びる板状体であり、前記横方向で上下に傾斜するように配置され、前記スケールには、前記横方向に延びる所定隙間の貫通スリットが前記搬送方向へ前記所定間隔で繰り返し形成され、
前記第1面前記スケールの上面であり、前記第2面が前記ワーク搬送パレットの上面である
ことを特徴とする付記1に記載のワーク位置認識装置。
(Supplementary note 2) The scale is a plate-like body extending in the transport direction, and is arranged so as to incline up and down in the lateral direction, and a through slit having a predetermined gap extending in the lateral direction is formed on the scale. Repeatedly formed in the direction at the predetermined interval,
The work position recognition apparatus according to claim 1, wherein the first surface is an upper surface of the scale, and the second surface is an upper surface of the work conveyance pallet.

(付記3)前記変動量演算ユニットは、前記横方向で上下に傾斜する前記スケールの傾斜角度と、前記ワーク搬送パレットの上面から前記スケールの上面までの距離について前記第1のセンサの前記出力信号から求めた変化量と、に基づいて、前記ワーク位置の前記横方向における変動量を演算する
ことを特徴とする付記2に記載のワーク位置認識装置。
(Additional remark 3) The said variation | change_quantity calculating unit is the said output signal of a said 1st sensor about the inclination angle of the said scale inclined up and down in the said horizontal direction, and the distance from the upper surface of the said workpiece conveyance pallet to the upper surface of the said scale. The workpiece position recognizing device according to appendix 2, wherein a variation amount in the lateral direction of the workpiece position is calculated on the basis of the amount of change obtained from the above.

(付記4)前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから前記ワーク搬送パレットの上面までの距離について前記第1のセンサの前記出力信号から求めた変化量に基づいて、前記ワーク位置の高さ方向における変動量を演算する
ことを特徴とする付記3に記載のワーク位置認識装置。
(Additional remark 4) The said fluctuation amount calculating unit is the height of the said workpiece | work position based on the variation | change_quantity calculated | required from the said output signal of the said 1st sensor about the distance from the said 1st sensor to the upper surface of the said workpiece conveyance pallet. The workpiece position recognizing device according to appendix 3, wherein a variation amount in the vertical direction is calculated.

(付記5)前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサの前記出力信号におけるパルス間隔に基づいて、前記ワーク位置の搬送方向における変動量を演算する
ことを特徴とする付記4に記載のワーク位置認識装置。
(Additional remark 5) The said variation | change_quantity calculation unit calculates the variation | change_quantity in the conveyance direction of the said workpiece | work position based on the pulse interval in the said output signal of a said 1st sensor. Position recognition device.

(付記6)前記スケールが移動する軌跡の上方に、前記搬送方向における前記スケールの長さよりも短い所定間隔で前記第1のセンサと離間して設置されて、前記スケールの上面、及び前記ワーク搬送パレットの上面までの距離を検出して、前記距離に応じて信号を出力する第2のセンサを更に有し、前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号、前記第2のセンサから出力された信号、前記スケールの傾斜角度、及び前記所定間隔に基づいて、前記搬送方向から前記横方向への前記ワークの回転角度を演算する
ことを特徴とする付記5に記載のワーク位置認識装置。
(Appendix 6) Above the trajectory where the scale moves, the scale is disposed at a predetermined interval shorter than the length of the scale in the transport direction and spaced apart from the first sensor, and the upper surface of the scale and the workpiece transport The sensor further includes a second sensor that detects a distance to the upper surface of the pallet and outputs a signal according to the distance, and the variation amount calculation unit includes the signal output from the first sensor, the second sensor, and the second sensor. 6. The workpiece according to claim 5, wherein a rotation angle of the workpiece from the transport direction to the lateral direction is calculated based on a signal output from the sensor, an inclination angle of the scale, and the predetermined interval. Position recognition device.

(付記7)前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号より演算される、前記ワーク搬送パレットの上面までの第1の距離と、前記第2のセンサから出力された信号より演算される、前記ワーク搬送パレットの上面までの第2の距離と、の差分に基づいて、前記搬送方向から前記横方向への前記ワークの回転角度を演算する
ことを特徴とする付記6に記載のワーク位置認識装置。
(Additional remark 7) The said fluctuation | variation amount calculating unit is calculated from the signal output from the said 1st sensor, The 1st distance to the upper surface of the said workpiece conveyance pallet, and the signal output from the said 2nd sensor The supplementary note 6 is characterized in that the rotation angle of the workpiece from the conveyance direction to the lateral direction is calculated based on a difference between the second distance to the upper surface of the workpiece conveyance pallet calculated from The workpiece position recognition device described.

(付記8)前記ワーク搬送パレットの上方に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサと離間して設置されて、前記ワーク搬送パレットの上面までの距離を検出して、前記距離に応じて信号を出力する第3のセンサを更に有し、前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号、前記第2のセンサから出力された信号、及び前記第3のセンサから出力された信号に基づいて、水平に対する前記ワークの姿勢変動量を演算する
ことを特徴とする付記6又は付記7に記載のワーク位置認識装置。
(Additional remark 8) It is installed in the upper part of the said workpiece conveyance pallet, spaced apart from the said 1st sensor and the said 2nd sensor, The distance to the upper surface of the said workpiece conveyance pallet is detected, According to the said distance A third sensor that outputs a signal; and the fluctuation amount calculation unit outputs a signal output from the first sensor, a signal output from the second sensor, and an output from the third sensor. The workpiece position recognizing device according to appendix 6 or appendix 7, wherein the posture variation amount of the workpiece with respect to the horizontal is calculated based on the received signal.

(付記9)前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号より演算される、前記ワーク搬送パレットの上面までの第1の距離と、前記第2のセンサから出力された信号より演算される、前記ワーク搬送パレットの上面までの第2の距離と、の差分に基づいて、前記第1のセンサから前記第2のセンサへ向かう方向における前記ワーク搬送パレットの上面の第1の傾きを演算し、前記第1の距離又は前記第2の距離と、前記第3のセンサから出力された信号より演算される、前記ワーク搬送パレットの上面までの第3の距離と、の差分に基づいて、前記第3のセンサから前記第1のセンサ又は前記第2のセンサに向かう方向における前記ワーク搬送パレットの上面の第2の傾きを演算して、水平に対する前記ワークの姿勢変動量を演算する
ことを特徴とする付記8に記載のワーク位置認識装置。
(Supplementary Note 9) The fluctuation amount calculation unit calculates a first distance to the upper surface of the workpiece transfer pallet calculated from a signal output from the first sensor, and a signal output from the second sensor. Based on the difference between the second distance to the upper surface of the workpiece conveyance pallet calculated from the first, the first upper surface of the workpiece conveyance pallet in the direction from the first sensor toward the second sensor. An inclination is calculated, and a difference between the first distance or the second distance and a third distance to the upper surface of the workpiece conveyance pallet calculated from a signal output from the third sensor is calculated. Based on this, the second inclination of the upper surface of the work transport pallet in the direction from the third sensor toward the first sensor or the second sensor is calculated to change the posture of the work relative to the horizontal. Work position recognition device according to note 8, characterized by calculating the amount.

(付記10)ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールの移動軌跡の上方に、前記第1面又は前記第2面までの距離を検出して前記距離に応じて信号を出力するセンサが設置され、
前記センサと接続される変動量演算ユニットが、前記センサから出力された信号に基づいて、前記ワークの変動量を演算する
ことを特徴とするワーク位置認識方法。
(Supplementary Note 10) A first surface that is installed at a second predetermined position on a work conveyance pallet on which a work is placed at a first predetermined position, is conveyed together with the work, and is inclined up and down in a transverse direction with respect to the conveyance direction; Up to the first surface or the second surface above the movement trajectory of the scale formed so that the second surface having a lower vertical slope than the first surface appears alternately in the transport direction when viewed from above. A sensor that detects the distance of and outputs a signal according to the distance is installed,
A workpiece position recognition method, wherein a fluctuation amount calculation unit connected to the sensor calculates a fluctuation amount of the workpiece based on a signal output from the sensor.

(付記11)ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールと、
前記スケールの移動軌跡の上方に設置され、前記第1面又は前記第2面までの距離を検出して前記距離に応じて信号を出力するセンサと、
前記センサから出力された信号に基づいて、前記ワーク位置の変動量を演算する変動量演算ユニットと、
前記ワーク搬送パレット上の前記ワークを取り出すロボットと、
前記ロボットに対して、予め記憶されたデータに基づいて、所定の動作を行うように指示信号を出力するロボットコントローラと、
を有し、
前記ロボットコントローラは、前記変動量演算ユニットで演算された前記ワーク位置の変動量に基づいて、前記指示信号を補正する
ことを特徴とするロボットシステム。
(Additional remark 11) The 1st surface which is installed in the 2nd predetermined position on the work conveyance pallet which mounts a work in the 1st predetermined position, is conveyed with the said work, and inclines up and down in the transverse direction to the conveyance direction, and the above-mentioned A scale that is formed so that the second surface having a lower vertical slope than the first surface appears alternately in the transport direction when viewed from above;
A sensor that is installed above the movement locus of the scale, detects a distance to the first surface or the second surface, and outputs a signal according to the distance;
Based on the signal output from the sensor, a fluctuation amount calculation unit that calculates the fluctuation amount of the workpiece position;
A robot for taking out the workpiece on the workpiece conveying pallet;
A robot controller that outputs an instruction signal to perform a predetermined operation on the robot based on data stored in advance;
Have
The robot system, wherein the robot controller corrects the instruction signal based on a variation amount of the work position calculated by the variation amount calculation unit.

10 ロボットシステム
12 ロボット
14 ロボットコントローラ
16 ワーク位置認識装置
20 スケール
20c 貫通スリット
20d 上面
22 変位センサ
24 変動量演算ユニット
26 第1プレート
28 第2プレート
30 スケール
32 変位センサ
34 変位センサ
100 ワーク
102 ワーク搬送パレット
102a 上面
104 搬送装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Robot system 12 Robot 14 Robot controller 16 Work position recognition apparatus 20 Scale 20c Through slit 20d Upper surface 22 Displacement sensor 24 Fluctuation amount calculation unit 26 First plate 28 Second plate 30 Scale 32 Displacement sensor 34 Displacement sensor 100 Work 102 Work conveyance pallet 102a Upper surface 104 Conveying device

Claims (9)

ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールと、
前記スケールが移動する軌跡の上方に設置されて前記第1面又は前記第2面までの距離を検出し、前記距離に応じて信号を出力する第1のセンサと、
前記第1のセンサから出力された出力信号に基づいて、ワーク位置の変動量を演算する変動量演算ユニットと、
を有するワーク位置認識装置。
From a first surface and a first surface that are installed at a second predetermined position on a work conveyance pallet on which a work is placed at a first predetermined position, are conveyed together with the workpiece, and are inclined up and down in a lateral direction with respect to the conveyance direction. And a scale formed such that the second surface with a small vertical inclination appears alternately in the transport direction when viewed from above,
A first sensor that is installed above a trajectory of the scale and detects a distance to the first surface or the second surface, and outputs a signal according to the distance;
A fluctuation amount calculation unit for calculating a fluctuation amount of the workpiece position based on the output signal output from the first sensor;
A workpiece position recognizing device.
前記スケールは、前記搬送方向に延びる板状体であり、前記横方向で上下に傾斜するように配置され、前記スケールには、前記横方向に延びる所定隙間の貫通スリットが前記搬送方向へ第1の所定間隔で繰り返し形成され、
前記第1面が前記スケールの上面であり、前記第2面が前記ワーク搬送パレットの上面であることを特徴とする請求項1に記載のワーク位置認識装置。
The scale is a plate-like body extending in the transport direction, and is arranged so as to incline up and down in the lateral direction. The scale has a through slit having a predetermined gap extending in the lateral direction in the transport direction . Are repeatedly formed at predetermined intervals ,
The workpiece position recognition apparatus according to claim 1, wherein the first surface is an upper surface of the scale, and the second surface is an upper surface of the workpiece conveyance pallet.
前記変動量演算ユニットは、前記横方向で上下に傾斜する前記スケールの傾斜角度と、前記ワーク搬送パレットの上面から前記スケールの上面までの距離について前記第1のセンサの前記出力信号から求めた変化量と、に基づいて、前記ワーク位置の前記横方向における変動量を演算することを特徴とする請求項2に記載のワーク位置認識装置。   The fluctuation amount calculation unit is a change obtained from the output signal of the first sensor with respect to an inclination angle of the scale that is inclined up and down in the lateral direction and a distance from an upper surface of the work transfer pallet to the upper surface of the scale. The workpiece position recognition apparatus according to claim 2, wherein a fluctuation amount in the lateral direction of the workpiece position is calculated based on the amount. 前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから前記ワーク搬送パレットの上面までの距離について前記第1のセンサの前記出力信号から求めた変化量に基づいて、前記ワーク位置の高さ方向における変動量を演算することを特徴とする請求項3に記載のワーク位置認識装置。   The variation amount calculation unit varies the height of the workpiece position in the height direction based on a variation amount obtained from the output signal of the first sensor with respect to the distance from the first sensor to the upper surface of the workpiece conveyance pallet. The workpiece position recognition apparatus according to claim 3, wherein an amount is calculated. 前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサの前記出力信号におけるパルス間隔に基づいて、前記ワーク位置の搬送方向における変動量を演算することを特徴とする請求項4に記載のワーク位置認識装置。   The workpiece position recognition apparatus according to claim 4, wherein the fluctuation amount calculation unit calculates a fluctuation amount in the transport direction of the workpiece position based on a pulse interval in the output signal of the first sensor. . 前記スケールが移動する軌跡の上方に、前記搬送方向における前記スケールの長さよりも短い第2の所定間隔で前記第1のセンサと離間して設置されて、前記スケールの上面、及び前記ワーク搬送パレットの上面までの距離を検出して、前記距離に応じて信号を出力する第2のセンサを更に有し、
前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号、前記第2のセンサから出力された信号、前記スケールの傾斜角度、及び前記第2の所定間隔に基づいて、前記搬送方向から前記横方向への前記ワークの回転角度を演算することを特徴とする請求項5に記載のワーク位置認識装置。
The upper surface of the scale and the workpiece transport pallet are disposed above the trajectory of the scale and spaced apart from the first sensor at a second predetermined interval shorter than the length of the scale in the transport direction. A second sensor that detects a distance to the upper surface of the sensor and outputs a signal according to the distance;
The fluctuation amount calculation unit is configured to move from the transport direction based on the signal output from the first sensor, the signal output from the second sensor, the inclination angle of the scale, and the second predetermined interval. 6. The workpiece position recognition apparatus according to claim 5, wherein a rotation angle of the workpiece in the lateral direction is calculated.
前記ワーク搬送パレットの上方に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサと離間して設置されて、前記ワーク搬送パレットの上面までの距離を検出して、前記距離に応じて信号を出力する第3のセンサを更に有し、
前記変動量演算ユニットは、前記第1のセンサから出力された信号、前記第2のセンサから出力された信号、及び前記第3のセンサから出力された信号に基づいて、水平に対する前記ワークの姿勢変動量を演算することを特徴とする請求項6に記載のワーク位置認識装置。
The distance between the first sensor and the second sensor is set above the work transfer pallet, and the distance to the upper surface of the work transfer pallet is detected, and a signal is output according to the distance. A third sensor;
The fluctuation amount calculation unit is configured to determine the posture of the workpiece with respect to the horizontal based on a signal output from the first sensor, a signal output from the second sensor, and a signal output from the third sensor. The work position recognizing device according to claim 6, wherein a fluctuation amount is calculated.
ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールの移動軌跡の上方に、前記第1面又は前記第2面までの距離を検出して前記距離に応じて信号を出力するセンサが設置され、
前記センサと接続される変動量演算ユニットが、前記センサから出力された信号に基づいて、前記ワークの位置の変動量を演算することを特徴とするワーク位置認識方法。
From a first surface and a first surface that are installed at a second predetermined position on a work conveyance pallet on which a work is placed at a first predetermined position, are conveyed together with the workpiece, and are inclined up and down in a lateral direction with respect to the conveyance direction. The distance to the first surface or the second surface is detected above the movement trajectory of the scale formed so that the second surface having a small vertical inclination appears alternately in the transport direction when viewed from above. Then, a sensor that outputs a signal according to the distance is installed,
A workpiece position recognition method, wherein a fluctuation amount calculation unit connected to the sensor calculates a fluctuation amount of the position of the workpiece based on a signal output from the sensor.
ワークを第1の所定位置に載置するワーク搬送パレット上において第2の所定位置に設置されて前記ワークとともに搬送され、搬送方向に対する横方向で上下に傾斜する第1面と前記第1面よりも上下の傾斜が小さい第2面とが、上方から見て、搬送方向に交互に現れるように形成されるスケールと、
前記スケールの移動軌跡の上方に設置され、前記第1面又は前記第2面までの距離を検出して前記距離に応じて信号を出力するセンサと、
前記センサから出力された信号に基づいて、ワーク位置の変動量を演算する変動量演算ユニットと、
前記ワーク搬送パレット上の前記ワークを取り出すロボットと、
前記ロボットに対して、予め記憶されたデータに基づいて、所定の動作を行うように指示信号を出力するロボットコントローラと、
を有し、
前記ロボットコントローラは、前記変動量演算ユニットで演算された前記ワーク位置の変動量に基づいて、前記指示信号を補正することを特徴とするロボットシステム。
From a first surface and a first surface that are installed at a second predetermined position on a work conveyance pallet on which a work is placed at a first predetermined position, are conveyed together with the workpiece, and are inclined up and down in a lateral direction with respect to the conveyance direction. And a scale formed such that the second surface with a small vertical inclination appears alternately in the transport direction when viewed from above,
A sensor that is installed above the movement locus of the scale, detects a distance to the first surface or the second surface, and outputs a signal according to the distance;
Based on the signal output from the sensor, a fluctuation amount calculation unit that calculates the fluctuation amount of the workpiece position ;
A robot for taking out the workpiece on the workpiece conveying pallet;
A robot controller that outputs an instruction signal to perform a predetermined operation on the robot based on data stored in advance;
Have
The robot system, wherein the robot controller corrects the instruction signal based on a fluctuation amount of the work position calculated by the fluctuation amount calculation unit.
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