JP6815924B2 - キャリブレーション装置 - Google Patents
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Description
次に、制御装置100について説明する。
次に、1つの工程Sに設置された第1ロボット1および第2ロボット2の2台のロボットのキャリブレーションについて図1および図4〜図7を参照して説明する。
まず、本明細書においては、6変数の位置姿勢を表現するために、3次元の座標系を用い、2つの座標系の相対位置姿勢を同次変換行列によって表現する。本明細書において、任意の座標系Aから任意の座標系Bへの座標変換を表す4行4列の同次変換行列をATBと記述する。
(第1ロボット1について)
まず、第1ロボット1を動作させ、この第1ロボット1のフランジ11を移動させて、図5の模式図に示すように、第1ロボット1のフランジ11を基準被計測体40の近傍に配置するとともに、そのフランジ11に取り付けられたフランジ被計測体41の一面を固定カメラ3に対向させる(図4のステップST101)。この状態で、固定カメラ3を駆動して、基準被計測体40の4点の計測点4a・・4aおよびフランジ被計測体41の4点の計測点4a・・4aを計測する(図4のステップST102)。
次に、第2ロボット2を動作させ、この第2ロボット2のフランジ21を移動させて、図6の模式図に示すように、第2ロボット2のフランジ21を、基準被計測体40の近傍に配置するとともに、そのフランジ21に取り付けられたフランジ被計測体42の一面を固定カメラ3に対向させる(図4のステップST103)。この状態で、固定カメラ3を駆動して、基準被計測体40の4点の計測点4a・・4aおよびフランジ被計測体42の4点の計測点4a・・4aを計測する(図4のステップST104)。
次に、本実施形態において、制御装置100の計算処理部113が実行する位置姿勢の計算処理および誤差の計算処理について図7を参照して説明する。
以下の説明では、第1ロボット1のベース1aの基準点を原点とする座標系をRB1座標系という。また、第1ロボット1のフランジ被計測体41の座標系をFC1座標系という。
以下の説明では、第2ロボット2のベース2aの基準点を原点とする座標系をRB2座標系という。また、第2ロボット2のフランジ被計測体42の座標系をFC2座標系という。
以上の第1ロボット1についての計算および第2ロボット2についての計算では、1つの工程S内に設置した同一の基準被計測体40を計測してロボット誤差を計算しているので、仮想の原点[0]の座標系から見た基準被計測体40の位置姿勢(0TTC)は同じとなる。これにより、上記(1)式の左辺と(3)式の左辺とは等しくなるので、下記の(5)式の関係が成立する。
以上のように、本実施形態によれば、1つの工作設備工程S内に設置された第1ロボット1および第2ロボット2の各フランジ被計測体41,42と、基準被計測体40とを固定カメラ3にて計測し、そのカメラ計測データを用いて制御装置100において第1ロボット1の誤差iRB1TrRB1および第2ロボット2の誤差iRB2TrRB2を計算するので、第1ロボット1および第2ロボット2のキャリブレーションをオンラインで行うことができる。これにより、2台のロボットをそれぞれ個別にキャリブレーションを行う場合と比較して、キャリブレーションに要する時間を短くすることができるので、工作設備工程Sの全体のキャリブレーション時間を短縮することができる。
この実施形態では、第2ロボット2のフランジ21に取り付けられたロボットカメラ22のカメラツール点の位置姿勢誤差を計算する。その詳細について図1および図8〜図10を参照して説明する。なお、ロボットカメラ22のカメラツール点が、本発明の「特定のロボットのロボット手先計測装置の計測ツール点」の一例である。
第2ロボット2を動作させ、この第2ロボット2のフランジ21を移動させて、図9の模式図に示すように、第2ロボット2のフランジ21を基準被計測体40の近傍に配置するとともに、そのフランジ21に取り付けられたロボットカメラ22を基準被計測体40に対向させる(図8のステップST201)。この状態で、ロボットカメラ22を駆動して、基準被計測体40の4点の計測点4a・・4aを計測する(図8のステップST202)。
次に、この実施形態において、制御装置100の計算処理部113が実行する位置姿勢の計算処理および誤差の計算処理について図10を参照して説明する。
この実施形態では、第2ロボット2のフランジ21に取り付けられたナットランナ23のナットランナツール点の位置姿勢誤差を計算する。その詳細について図1および図11〜図13を参照して説明する。なお、ナットランナ23のナットランナツール点が、本発明の「特定のロボットの作業ツールの作業ツール点」の一例である。
第2ロボット2を動作させ、この第2ロボット2のフランジ21を移動させて、図12の模式図に示すように、第2ロボット2のフランジ21を基準被計測体40の近傍に配置するとともに、そのフランジ21に取り付けられたナットランナ23を固定カメラ3に対向させる(図11のステップST301)。この状態で、固定カメラ3を駆動してナットランナ23の先端および基準被計測体40を計測する。具体的には、固定カメラ3によって、ナットランナ23のナットランナツール点(ナットランナ23の先端の中心点)に対する位置姿勢が既知の3点を計測する(例えば、ナットランナ23の先端の角部の稜線から同一直線上にない3点を計測する)とともに、基準被計測体40の4点の計測点4a・・4aを計測する(図11のステップST302)。
次に、この実施形態において、制御装置100の計算処理部113が実行する位置姿勢の計算処理および誤差の計算処理について図13を参照して説明する。
図1および図15に示すように、マテハン12には図3に示す被計測体4が取り付けられている。以下、マテハン12に取り付けられた被計測体4をマテハン被計測体44という。マテハン被計測体44はマテハン12に対して相対的に位置決めされており、そのマテハン12のマテハンツール点とマテハン被計測体44の各面の4点の計測点4a・・4aとの位置姿勢関係は既知である。なお、マテハン12のマテハンツール点が、本発明の「他のロボットの作業ツール点」の一例である。
第2ロボット2を動作させ、この第2ロボット2のフランジ21を移動させて、図15の模式図に示すように、第2ロボット2のロボットカメラ22を第1ロボット1のマテハン12と対向する位置に配置する(図14のステップST401)。この状態で、ロボットカメラ22を駆動して、マテハン12のマテハン被計測体44の4点の計測点4a・・4aを計測する(図14のステップST402)。
次に、この実施形態において、制御装置100の計算処理部113が実行する位置姿勢の計算処理および誤差の計算処理について図16を参照して説明する。
)式から計算した計算済みの値を用いることができる。iRB2TrRB2については、上記[ロボットキャリブレーション]において(4)式から計算した計算済みの値を用いることができる。iCamTrCamについては、上記[ロボットカメラキャリブレーション]において(8)式から計算した計算済みの値を用いることができる。
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
1 第1ロボット
11 フランジ
12 マテリアルハンド(マテハン)
2 第2ロボット
21 フランジ
22 ロボットカメラ(ロボット手先計測装置)
23 ナットランナ
3 固定カメラ(固定計測装置)
4 被計測体
4a 計測点
40 基準被計測体
41 フランジ被計測体
42 フランジ被計測体
44 マテハン被計測体
100 制御装置
111 ロボット制御部
112 カメラ制御部
113 計算処理部
Claims (8)
- 1つの工程内に設置される複数のロボットに対してキャリブレーションを行うキャリブレーション装置であって、
前記1つの工程内に設置され、点間距離が既知で一直線上にない3点以上の計測点を有する基準被計測体と、
前記複数のロボットのそれぞれのアーム先端のフランジに取り付けられ、点間距離が既知で一直線上にない3点以上の計測点を有するフランジ被計測体と、
前記工程内に設置された固定計測装置と、
前記複数のロボットを制御する制御装置と、を備え、
前記固定計測装置によって前記複数のロボットのそれぞれの前記フランジ被計測体および前記基準被計測体をロボットごとに計測するように構成されているとともに、
前記制御装置は、前記固定計測装置によって計測された計測結果に基づいて前記各ロボットのフランジ被計測体と前記基準被計測体との位置姿勢関係をロボットごとに計算し、その位置姿勢関係の計算結果、および前記各ロボットにおいて前記固定計測装置によって計測を行ったときの前記フランジ被計測体のロボット座標系における位置姿勢データを用いて、前記各ロボットの設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差をロボットごとに計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項1に記載のキャリブレーション装置において、
前記制御装置は、前記計算によって計算された前記各ロボットの設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を補正量として用いて当該各ロボットの実際の設置位置姿勢をロボットごとに計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項1または2に記載のキャリブレーション装置において、
前記複数のロボットのうち、特定のロボットの前記フランジにロボット手先計測装置が取り付けられており、
前記特定のロボットのロボット手先計測装置によって前記基準被計測体を計測するように構成されているとともに、
前記制御装置は、前記特定のロボットのロボット手先計測装置によって計測された計測結果に基づいて当該ロボット手先計測装置の計測ツール点と前記基準被計測体との位置姿勢関係を計算し、その位置姿勢関係の計算結果、前記ロボット手先計測装置によって計測を行ったときの当該ロボット手先計測装置の設計上の計測ツール点のロボット座標系における位置姿勢データ、および前記特定のロボットの前記計算による前記ロボットの設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を用いて、前記特定のロボットのロボット手先計測装置の計測ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項3に記載のキャリブレーション装置において、
前記制御装置は、前記計算によって計算された前記特定のロボットのロボット手先計測装置の計測ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を補正量として用いて当該ロボット手先計測装置の計測ツール点の実際の設置位置姿勢を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載のキャリブレーション装置において、
前記複数のロボットのうち、特定のロボットの前記フランジに作業ツールが取り付けられており、
前記固定計測装置によって、前記特定のロボットの作業ツールおよび前記基準被計測体を計測するように構成されているとともに、
前記制御装置は、前記固定計測装置によって計測された計測結果に基づいて前記特定のロボットの作業ツールの作業ツール点と前記基準被計測体との位置姿勢関係を計算し、その位置姿勢関係の計算結果、前記固定計測装置によって計測を行ったときの前記作業ツールの設計上の作業ツール点のロボット座標系における位置姿勢データ、および前記特定のロボットの前記計算による前記ロボットの設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を用いて、前記特定のロボットの作業ツールの作業ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項5に記載のキャリブレーション装置において、
前記制御装置は、前記計算によって計算された前記特定のロボットの作業ツールの作業ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を補正量として用いて当該特定のロボットの作業ツールの作業ツール点の実際の設置位置姿勢を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載のキャリブレーション装置において、
前記複数のロボットのうち、特定のロボットの前記フランジに取り付けられたロボット手先計測装置を有し、前記特定のロボット以外の他のロボットの前記フランジに作業ツールが取り付けられており、
前記特定のロボットの前記ロボット手先計測装置によって、前記他のロボットの作業ツールを計測するように構成されているとともに、
前記制御装置は、前記特定のロボットのロボット手先計測装置によって計測された計測結果に基づいて当該ロボット手先計測装置の計測ツール点と前記他のロボットの作業ツールの作業ツール点との位置姿勢関係を計算し、その位置姿勢関係の計算結果、ロボット手先計測装置によって計測を行ったときの前記ロボット手先計測装置の設計上の計測ツール点のロボット座標系における位置姿勢データ、および、前記特定のロボットおよび前記他のロボットのそれぞれの前記計算による前記ロボットの設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を用いて、前記他のロボットの作業ツールの作業ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。 - 請求項7に記載のキャリブレーション装置において、
前記制御装置は、前記計算によって計算された前記他のロボットの作業ツールの作業ツール点の設計上の設置位置姿勢と実際の設置位置姿勢との誤差を補正量として用いて当該他のロボットの作業ツールの作業ツール点の設置位置姿勢を計算することを特徴とするキャリブレーション装置。
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