JP6898808B2 - Single-axis robot with swivel arm and screw tightening robot with swivel arm - Google Patents
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Description
本発明は、ねじ、ボルト、ナット等の締結部品の締結、組立部品の装着、各種接合材料のボンディング等に幅広く使用される旋回アーム付単軸ロボット、特にねじ、ボルト、ナット等の締結部品の締結に使用される旋回アーム付ねじ締めロボットに関するものである。 The present invention relates to a single-axis robot with a swivel arm that is widely used for fastening fasteners such as screws, bolts, and nuts, mounting assembly parts, and bonding various joining materials, and particularly for fastening parts such as screws, bolts, and nuts. It relates to a screw tightening robot with a swivel arm used for fastening.
従来、締結部品の締結、組立部品の装着、接合部材のボンディングに際しては、その設置スペースが小さく、作業域が隣接するロボットと干渉することがないことから、所定の作業ユニットを備える旋回アーム付単軸ロボットが多用されている。この旋回アーム付単軸ロボットにあっては、その作業位置はダイレクトティーチングによりY軸座標上のYyn値(単軸ロボットをY軸ロボットとして使用する場合について説明)と旋回アームを旋回させるモータの回転角θnとが選択され、これらが記憶されている。この種の旋回アーム付単軸ロボットにあっては、特許文献1に記載の自動ねじ締め装置にあるように、作業ポイントのティーチング作業を正確に行え、しかも作業対象物の加工データであるXY平面上の座標データ(Xn,Yn)の利用が可能となることから、CCDカメラの搭載が検討されている。
Conventionally, when fastening fasteners, mounting assembly parts, and bonding joining members, the installation space is small and the work area does not interfere with adjacent robots. Therefore, a single unit with a swivel arm provided with a predetermined work unit. Axis robots are often used. In this single-axis robot with a swivel arm, the working position is the Yyn value on the Y-axis coordinates (explaining the case where the single-axis robot is used as a Y-axis robot) by direct teaching and the rotation of the motor that swivels the swivel arm. The angle θn is selected and these are stored. In this type of single-axis robot with a swivel arm, as in the automatic screw tightening device described in
この旋回アーム付単軸ロボットにあっては、CCDカメラを搭載するとなると、CCDカメラを旋回アームに取付ける必要があることから、CCDカメラも旋回アームと同様に旋回する。これにより、作業ポイントを取り込んだCCDカメラの撮像画像が単軸ロボットのY軸座標に対して傾くので、CCDカメラの中心からの変位量を算出しても、この変位量を作業ユニットの作業ポイントに反映させることができない。そのため、撮像画像の傾きを補正して作業ユニットの作業ポイントに反映させる必要があるが、その補正方法がないのが現状である。また、この撮像画像の傾きを補正する方法がないことから、作業ポイントのXY座標と極座標との関連付けができず、作業ポイントのティーチング作業に作業対象物の加工用XY座標データ(Xn,Yn)を利用してオフラインティーチングすることができないという問題が生じている。さらに、作業ポイントのXY座標と極座標との関連付けができないことから、作業ポイントが等ピッチで配置されているような場合でも、数値入力でのティーチングを行うことができず、すべての作業ポイントについてティーチング作業を行わねばならないという問題も生じている。 In this single-axis robot with a swivel arm, when the CCD camera is mounted, the CCD camera needs to be attached to the swivel arm, so that the CCD camera also swivels in the same manner as the swivel arm. As a result, the image captured by the CCD camera that captures the work point is tilted with respect to the Y-axis coordinates of the single-axis robot. Therefore, even if the displacement amount from the center of the CCD camera is calculated, this displacement amount is used as the work point of the work unit. Cannot be reflected in. Therefore, it is necessary to correct the inclination of the captured image and reflect it in the work point of the work unit, but the present situation is that there is no correction method. Further, since there is no method for correcting the inclination of the captured image, it is not possible to associate the XY coordinates of the work point with the polar coordinates, and the XY coordinate data (Xn, Yn) for processing the work object can be used for the teaching work of the work point. There is a problem that offline teaching cannot be done using. Furthermore, since the XY coordinates of the work points and the polar coordinates cannot be associated with each other, even if the work points are arranged at equal pitches, it is not possible to perform teaching by numerical input, and teaching is performed for all work points. There is also the problem of having to do the work.
本発明は、上記問題を解決するために発明されたもので、作業ユニットを備える旋回アームを単軸ロボットに付設し、旋回アームの極座標の原点軸を単軸ロボットの軸座標上に位置させ、作業対象物の作業ポイントを単軸ロボットが軸移動および旋回移動する際の軸座標Yynと旋回アームの旋回角をθnとする極座標θnとによりなる合成座標(Yyn,θn)として記憶する記憶部および当該旋回アームと一体に旋回する作業ユニットまでの旋回半径Rtを記憶する記憶部、並びに前記合成座標(Yyn,θn)を作業ユニットの作業軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換するための座標変換部を制御装置に備え、この制御装置により、作業軸XY座標データ(Xtn,Ytn)に基づいて前記軸移動および旋回移動を制御することを特徴としている。この構成によれば、旋回アームの極座標の原点軸を単軸ロボットの軸座標に一致させているので、単軸ロボットのX軸座標またはY軸座標を含むXY座標と旋回アームの極座標とを関連付けすることができ、各作業ポイントの合成座標をXY座標に変換するに際して、またその逆変換に際して、公知の極座標変換式を利用することができる。これにより、作業対象物が大型化して、作業ポイントの数が膨大となっても、作業対象物に作業ポイントを加工する際の加工用XY座標データの利用が可能となり、作業ポイントのオフラインティーチングを行うことができるばかりか、作業ポイントが等ピッチで配置されているような場合には、数値入力でのティーチングを行うことができ、ティーチング作業を簡単、かつ短時間で行うことができる。 The present invention has been invented to solve the above problems. A swivel arm provided with a working unit is attached to the single-axis robot, and the origin axis of the polar coordinates of the swivel arm is positioned on the axial coordinates of the single-axis robot. A storage unit that stores the work point of the work object as a composite coordinate (Yyn, θn) consisting of the axial coordinate Yyn when the single-axis robot moves and swivels, and the polar coordinate θn where the swivel angle of the swivel arm is θn. A storage unit that stores the swivel radius Rt up to the work unit that swivels integrally with the swivel arm, and coordinate conversion for converting the combined coordinates (Yyn, θn) into the work axis XY coordinates (Xtn, Ytun) of the work unit. A unit is provided in a control device, and the control device controls the axis movement and the turning movement based on the work axis XY coordinate data (Xtn, Ytun). According to this configuration, since the origin axis of the polar coordinates of the swivel arm matches the axis coordinates of the single-axis robot, the XY coordinates including the X-axis coordinates or the Y-axis coordinates of the single-axis robot are associated with the polar coordinates of the swivel arm. It is possible to use a known polar coordinate conversion formula when converting the composite coordinates of each work point into XY coordinates and vice versa. As a result, even if the work object becomes large and the number of work points becomes enormous, the XY coordinate data for processing can be used when processing the work point on the work object, and offline teaching of the work point can be performed. Not only can it be performed, but when the work points are arranged at equal pitches, teaching can be performed by inputting numerical values, and the teaching work can be performed easily and in a short time.
また、本発明は作業対象物の作業ポイントを単軸ロボットが軸移動および旋回移動する際の軸座標Yynと旋回アームの旋回角をθnとする極座標θnとによりなる合成座標(Yyn,θn)として記憶する記憶部、当該旋回アームと一体に旋回する作業ユニットまでの旋回半径Rtおよび作業ポイントを検出するためのCCDカメラまでの旋回半径Rcを記憶する記憶部、前記旋回アームの回転中心に対して作業ユニットとCCDカメラとの間の取付角θtcを記憶する記憶部、並びに前記合成座標(Yyn,θn)を作業軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換する座標変換部、この作業軸XY座標(Xtn,Ytn)をカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)に変換する座標変換部を制御装置に備え、この制御装置により、CCDカメラを前記作業ポイントに移動させることを可能としたことを特徴としている。この構成によれば、前述の効果に加え、合成座標(Yyn,θn)で与えられる作業ポイントを作業軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換することができるばかりか、CCDカメラ軸XY座標に、またこのカメラ軸XY座標からカメラ軸合成座標(Ycn,θcn)に変換することができ、希望の作業に応じた座標変換を簡単に行うことができる。 Further, in the present invention, the work point of the work object is set as a composite coordinate (Yyn, θn) composed of the axial coordinate Yyn when the single-axis robot moves and swivels, and the polar coordinate θn where the swivel angle of the swivel arm is θn. With respect to the storage unit for storing, the storage unit for storing the swivel radius Rt to the work unit that swivels integrally with the swivel arm, and the swivel radius Rc to the CCD camera for detecting the work point, and the rotation center of the swivel arm. A storage unit that stores the mounting angle θtc between the work unit and the CCD camera, a coordinate conversion unit that converts the combined coordinates (Yyn, θn) into work axis XY coordinates (Xtn, Ytun), and the work axis XY coordinates ( The control device is provided with a coordinate conversion unit that converts (Xtn, Ytun) into camera axis composite coordinates (Yycn, θcn), and this control device makes it possible to move the CCD camera to the work point. .. According to this configuration, in addition to the above-mentioned effect, the work point given by the composite coordinates (Yyn, θn) can be converted not only into the work axis XY coordinates (Xtn, Ytun), but also into the CCD camera axis XY coordinates. Further, the camera axis XY coordinates can be converted into the camera axis composite coordinates (Ycn, θcn), and the coordinate conversion according to the desired work can be easily performed.
さらに、本発明に係る制御装置は前記作業ポイントの一つの作業軸XY座標(Xtn,Ytn)を撮像座標上の撮像原点として、当該撮像原点と実際にCCDカメラを通じて作業ポイントを撮影することにより取り込まれる撮像画像中の作業ポイントの撮像XY座標との差から作業ポイントの補正後作業軸XY座標(Xtfn,Ytfn)を算出する撮像補正部を更に備え、補正後の作業軸XY座標に基づいて前記軸移動および旋回移動を制御する構成を備えていることが望ましい。この場合、作業ポイントを撮像画像に取り込むCCDカメラの撮像画像が旋回アームの旋回にともなって軸座標Yynに対して傾いても、撮像画像上で撮像原点からの作業ポイントの補正座標を算出し、これを単軸ロボットの軸座標Yynに対する傾きから前記軸座標Yynを持つXY座標に変換することができ、作業ポイントのXY座標に反映させることができる。また、これにより、作業ポイントのラフティーチングが可能となり、ティーチング作業を簡単に行うことができる。 Further, the control device according to the present invention captures the work point by actually photographing the work point with the image pickup origin with the work axis XY coordinates (Xtn, Ytun) of the work point as the image pickup origin on the image pickup coordinates. The image correction unit for calculating the corrected work axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) of the work point from the difference between the work point and the imaged XY coordinates in the captured image is further provided, and the above-mentioned is based on the corrected work axis XY coordinates. It is desirable to have a configuration for controlling the axial movement and the turning movement. In this case, even if the captured image of the CCD camera that captures the work point in the captured image is tilted with respect to the axial coordinate Yyn due to the rotation of the swivel arm, the correction coordinates of the work point from the imaging origin are calculated on the captured image. This can be converted from the inclination of the single-axis robot with respect to the axis coordinate Yyn to the XY coordinates having the axis coordinate Yyn, and can be reflected in the XY coordinates of the work point. Further, this enables rough teaching of work points, and the teaching work can be easily performed.
本発明に係る撮像補正部は、前記撮像原点と撮像画像中の作業ポイントの撮像座標とから未処理補正座標(Cxmn,Cymn)を算出する画像処理部と、前記極座標の原点軸に対する前記撮像座標の傾きθnと未処理補正座標(Cxmn,Cymn)とからXY座標の補正座標を算出して補正後カメラ軸XY座標(Xcfn,Ycfn)に変換し、これを補正後作業軸XY座標(Xtfn,Ytfn)とする構成を備えることが望ましい。 The imaging correction unit according to the present invention includes an image processing unit that calculates unprocessed correction coordinates (Cxmn, Cymn) from the imaging origin and the imaging coordinates of the working point in the captured image, and the imaging coordinates with respect to the origin axis of the polar coordinates. The correction coordinates of the XY coordinates are calculated from the inclination θn of the above and the unprocessed correction coordinates (Cxmn, Cymn), converted into the corrected camera axis XY coordinates (Xcfn, Ycfn), and this is converted into the corrected work axis XY coordinates (Xtfn, Cymn). It is desirable to have a configuration of Ytfn).
本発明に係る旋回アーム付単軸ロボットは、前述のいずれかの構成を備え、当該構成中の軸座標Yyn、合成座標(Yyn,θn)およびカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)を、それぞれ軸座標Xxn、合成座標(Xxn,θn)、カメラ軸合成座標(Xxcn,θcn)に置換する構成を備えることを特徴としている。この構成により、旋回アームの極座標の原点軸を単軸ロボットの軸座標Xxn上に位置させることができるので、旋回アームの極座標の原点軸を軸座標Yynに配置する場合と同様の効果が得られる。 The single-axis robot with a swivel arm according to the present invention has any of the above configurations, and has axis coordinates Yyn, composite coordinates (Yyn, θn) and camera axis composite coordinates (Yyn, θcn) in the configuration, respectively. It is characterized by having a configuration in which the coordinates Xxn, the composite coordinates (Xxn, θn), and the camera axis composite coordinates (Xxcn, θcn) are replaced. With this configuration, the origin axis of the polar coordinates of the swivel arm can be positioned on the axis coordinate Xxn of the single-axis robot, so that the same effect as when the origin axis of the polar coordinates of the swivel arm is arranged at the axis coordinate Yyn can be obtained. ..
その上、本発明は作業対象物に対してあらかじめ記憶された作業ポイントのうち、離れて位置する3点の作業ポイントT1,T2,T3のXY座標を順次1点ごと呼出して、当該作業ポイントT1,T2,T3をCCDカメラの撮像画像に取り込んで、撮像画像中の撮像座標から作業ポイントT1,T2,T3の撮像XY座標を補正して補正後カメラ軸XY座標として算出し、これらを基準ポイントP1,P2,P3として記憶しておくとともに、当該補正後カメラ軸XY座標に基づいて作業ユニットを位置決めして作業ユニットを駆動するロボット制御部と、3点の基準ポイント算出後または所定作業完了後に、順次作業ポイントのXY座標を呼出し、これを前記基準ポイントに対応する作業ポイントT1,T2,T3の隣接する2点を結ぶ線分でなる非直交座標に置き換えるとともに、前記3点の基準ポイントP1,P2,P3の隣接する2点を結ぶ線分でなる補正後非直交座標に置き換える座標変換部とを制御装置に備え、この制御装置により前記作業対象物の傾きに対応可能としたことを特徴としている。この構成によれば、作業ポイントが多数に及ぶ場合、最初の3点の作業ポイントの座標を補正しながら作業ユニットを作動させ、3点の作業ポイントの座標算出または所定作業が完了すると、順次作業ポイントのXY座標を呼出して、これを前記3点の作業ポイントT1,T2,T3の隣接する2個の作業ポイントで結ばれる線分でなる非直交座標、前記3点の基準ポイントの隣接する2個の基準ポイントで結ばれる線分でなる補正後非直交座標に置き換えることができ、4点目以降の作業ポイントのXY座標の補正を順次無駄な時間を消費することなく行うことができる。 Further, in the present invention, among the work points stored in advance for the work object, the XY coordinates of the three work points T1, T2, and T3 located apart from each other are sequentially called one by one, and the work point T1 is called. , T2, T3 are captured in the captured image of the CCD camera, the captured XY coordinates of the working points T1, T2, T3 are corrected from the captured coordinates in the captured image and calculated as the corrected camera axis XY coordinates, and these are used as reference points. It is stored as P1, P2, P3, and a robot control unit that positions the work unit based on the corrected camera axis XY coordinates and drives the work unit, and after calculating three reference points or completing a predetermined work. , Sequentially call the XY coordinates of the work points, replace them with non-Cartesian coordinates consisting of two adjacent work points T1, T2, and T3 corresponding to the reference points, and at the same time, refer to the three reference points P1. , P2, P3 are equipped with a coordinate conversion unit that replaces corrected non-Cartesian coordinates with a line segment connecting two adjacent points in the control device, and this control device makes it possible to handle the inclination of the work object. It is supposed to be. According to this configuration, when there are a large number of work points, the work unit is operated while correcting the coordinates of the first three work points, and when the coordinate calculation of the three work points or the predetermined work is completed, the work is sequentially performed. The XY coordinates of the points are called, and these are non-Cartesian coordinates consisting of a line connecting the two adjacent work points T1, T2, and T3 of the three points, and the adjacent 2 of the reference points of the three points. It can be replaced with corrected non-Cartesian coordinates consisting of line segments connected by individual reference points, and the XY coordinates of the fourth and subsequent work points can be sequentially corrected without wasting time.
その他に、本発明は作業対象物に対してあらかじめ記憶された作業ポイントのうち、XY座標の原点のような基点から離れて位置する2点の作業ポイントT1,T2のXY座標を順次1点ごと呼出して、当該作業ポイントT1,T2をCCDカメラの撮像画像に取り込んで、撮像画像中の撮像座標から作業ポイントT1,T2の撮像XY座標を補正して補正後カメラ軸XY座標として算出し、これらを基準ポイントP1,P2として記憶しておくとともに、当該補正後カメラ軸XY座標に基づいて作業ユニットを位置決めして作業ユニットを駆動するロボット制御部と、2点の基準ポイント算出後または所定作業完了後に、順次作業ポイントのXY座標を呼出し、これを前記基準ポイントに対応する作業ポイントT1,T2と前記基点を結ぶ線分でなる非直交座標に置き換えるとともに、前記2点の基準ポイントP1,P2と基点を結ぶ線分でなる補正後非直交座標に置き換える座標変換部とを制御装置に備え、この制御装置により前記作業対象物の傾きに対応可能としたことを特徴としている。この構成によれば、前記2点の基準ポイントP1,P2と基点を結ぶ線分によっても補正後非直交座標を構成できるので、3点目以降から補正後非直交座標に置き換えることができ、その分XY座標変換に要する時間を短縮することができる。 In addition, the present invention sequentially sets the XY coordinates of two work points T1 and T2 located away from the base point such as the origin of the XY coordinates among the work points stored in advance for the work object. By calling, the work points T1 and T2 are captured in the captured image of the CCD camera, the captured XY coordinates of the work points T1 and T2 are corrected from the captured coordinates in the captured image, and the corrected camera axis XY coordinates are calculated. Are stored as reference points P1 and P2, and a robot control unit that positions the work unit based on the corrected camera axis XY coordinates and drives the work unit, and after calculating two reference points or completing a predetermined work. Later, the XY coordinates of the work points are sequentially called, and these are replaced with non-Cartesian coordinates consisting of the work points T1 and T2 corresponding to the reference points and the line segment connecting the base points, and the two reference points P1 and P2. The control device is provided with a coordinate conversion unit that replaces the corrected non-Cartesian coordinates with a line segment connecting the base points, and the control device makes it possible to deal with the inclination of the work object. According to this configuration, the corrected non-orthogonal coordinates can be configured by the line segment connecting the reference points P1 and P2 of the two points and the base point, so that the corrected non-orthogonal coordinates can be replaced from the third and subsequent points. The time required for the minute XY coordinate conversion can be shortened.
本発明に係る座標変換部は、4点目以降の作業ポイントを3点の作業ポイントでなる非直交座標から3点の基準ポイントでなる補正後非直交座標に簡単に置き換えるために(2点の基準ポイントの場合も同様)、非直交座標の各座標軸上の座標点を各線分の分配点として各線分の分配比を算出するとともに、当該分配比から補正後非直交座標の座標軸の分配点座標を算出し、当該分配点座標から作業ポイントの補正後XY座標を算出する構成であることが望ましい。 The coordinate conversion unit according to the present invention can easily replace the work points after the fourth point from the non-Cartesian coordinates consisting of three work points to the corrected non-Cartesian coordinates consisting of three reference points (two points). (The same applies to the reference point), the distribution ratio of each line segment is calculated by using the coordinate points on each coordinate axis of the non-Cartesian coordinates as the distribution point of each line segment, and the distribution point coordinates of the coordinate axes of the corrected non-Cartesian coordinates are calculated from the distribution ratio. Is desirable, and the corrected XY coordinates of the work point are calculated from the distribution point coordinates.
本発明に係る作業ユニットは、ねじ締めユニットであって、前述の構成を備える旋回アーム付ねじ締めロボットであることが望ましい。この場合には、作業ポイントのティーチング作業に要する時間を短縮して、作業対象物の締結に要する総時間を大幅に短縮することができる。 It is desirable that the working unit according to the present invention is a screw tightening unit and is a screw tightening robot with a swivel arm having the above-described configuration. In this case, the time required for the teaching work of the work point can be shortened, and the total time required for fastening the work object can be significantly shortened.
以上説明した本発明によれば、作業ポイントのXY座標を単軸ロボットの軸座標と旋回アームの極座標とからなる合成座標に簡単に変換できるばかりか、CCDカメラを旋回アームに付設して作業ポイントのXY座標を補正しながら所定の作業を行うことができる旋回アーム付単軸ロボットおよび旋回アーム付ねじ締めロボットを提供することができる。 According to the present invention described above, not only can the XY coordinates of the work point be easily converted into the composite coordinates consisting of the axis coordinates of the single-axis robot and the polar coordinates of the swivel arm, but also the work point is attached to the swivel arm with a CCD camera. It is possible to provide a uniaxial robot with a swivel arm and a screw tightening robot with a swivel arm that can perform a predetermined operation while correcting the XY coordinates of the above.
(実施形態)
以下、本発明の実施形態に係る旋回アーム付単軸ロボットの一例である旋回アーム付ねじ締めロボットを図面に基づき説明する。図2に示すように、1は旋回アーム付ねじ締めロボットであり、基台2に対して前進後退可能な単軸ロボット3と、この単軸ロボット3の先端に取付けられた旋回アーム4とを有している。前記旋回アーム4の先端には、作業ユニット一例のねじ締めユニット5と、CCDカメラ6とが取付けられている。前記単軸ロボット3は、XY座標面のY軸方向に延びるように配置されており、Y軸モータ(図示せず)により駆動されて、あらかじめ決められた位置まで軸移動するように構成されている。また、この単軸ロボット3はその前進時に(−)方向に、また後退時には(+)方向に移動し、そのY軸座標Yynを変更するように構成されている。
(Embodiment)
Hereinafter, a screw tightening robot with a swivel arm, which is an example of a single-axis robot with a swivel arm according to an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2,
前記旋回アーム4は、単軸ロボット3の先端に取付けられたθ軸モータ7の回転を受けて旋回するように構成されており、図4に示すように旋回アーム4の旋回角をθnとする極座標θnとしてその先端のねじ締めユニット5を左旋回させてθ(+)方向に、また右旋回させてθ(―)方向に旋回移動させるように構成されている。これにより、前記ねじ締めユニット5は前述の単軸ロボット3のビット軸座標Yytnとビット軸極座標θtnとからなる合成座標(Yytn,θtn)により位置決めされる(以下、ビット軸に係る座標には「t」が付される)。また、前記旋回アーム4はその極座標θtnのθ原点軸を単軸ロボット3のY軸座標Yyと一致させるように配置されており、旋回アーム4の回転中心からねじ締めユニット5までの旋回半径をRtとする時、前記ねじ締めユニット5のビット軸合成座標(Yytn,θtn)が、次のXY座標変換式により、ビット軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換されるように構成されている。
The
Xtn=Rt*sin(θtn) Xtn = Rt * sin (θtn)
Ytn=Yytn−Rt*cos(θtn) Ytn = Yyntn-Rt * cos (θtn)
前記ねじ締めユニット5とCCDカメラ6とは、図5に示すように旋回アーム4の回転中心に対して取付角θtcをなすように取付けられており、旋回アームの回転中心からCCDカメラ6までの旋回半径をRcとする時、前述のビット軸XY座標(Xtn,Ytn)から、CCDカメラ6のカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)が、次の合成座標変換式により算出されるように構成されている(以下、カメラ軸に係る座標には「c」が付される)。
As shown in FIG. 5, the
Yycn=Ytn+Rc*cos(acos(Xtn/Rc)) Yycn = Ytn + Rc * cos (acos (Xtn / Rc))
θcn=acos(Xtn/Rc)―θtc θcn = acos (Xtn / Rc) -θct
前記旋回アーム4の先端のねじ締めユニット5は、Z軸モータ(図示せず)によりZ軸方向に昇降するZ軸ユニット8に取付けられており、あらかじめ設定された高さ位置に位置決めされて、所定作業対象物Wにねじを締付けて、被締結物(図示せず)を取付けることができるように構成されている(図2参照)。
The
前記CCDカメラ6は、図1に示すように作業対象物Wの作業ポイントTnを検出するために取付けられたもので、作業ポイントTnをCCDカメラ6の合成座標(Yycn,θcn)により呼出すと、CCDカメラ6がその上方に移動して、作業ポイントTnを撮像してその撮像画像が後記画像処理部17に取り込まれるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
前記旋回アーム付ねじ締めロボット1は、単軸ロボット3および旋回アーム4並びにねじ締めユニット5を制御する制御装置9を有している。この制御装置9は、内部に動作モード選択部10と操作部11とを有するロボット制御部12、前記Y軸モータ、θ軸モータ7、Z軸モータをそれぞれ駆動するY軸モータ駆動部13、θ軸モータ駆動部14、Z軸モータ駆動部15、所定の締付を行うための各種情報を記憶する記憶部16およびCCDカメラ6の撮像画像を取り込む画像処理部17並びにねじ締めユニット制御部18を備えている。前記動作モード選択部10は、設定動作モード、締付同時カメラ補正モードおよび締付同時XY座標変換モードを有している。前記設定動作モードは、締付作業前に必要なデータを記憶させる後記設定動作プログラムを選択でき、締付同時カメラ補正モードは作業ポイントの位置をCCDカメラ6により補正して締付けを行う締付同時カメラ補正プログラムを選択できるように構成されている。また、前記締付同時XY座標変換モードは締付けを行うと同時に作業ポイントのXY座標を順次合成座標に変換する締付同時XY座標変換プログラムを選択できるように構成されている。
The
前記操作部11は、締付同時カメラ補正モードおよび締付同時XY座標変換モード時に締付開始信号を出力でき、また設定動作モード、締付同時カメラ補正モード時には作業ポイントTnをティーチングする際に、カメラ軸記憶指令信号、ビット軸記憶指令信号、ティーチング完了信号を出力できるように構成されている。
The
前記画像処理部17は、ロボット制御部12から設定動作モード時に画像取込指令信号を受けると、CCDカメラ6の撮像画像を取り込み、当該撮像画像中の作業ポイントT1の中心の座標を撮像原点として記憶するように構成されている。また、前記画像処理部17は締付同時カメラ補正モード、締付同時XY座標変換モード時にそれぞれ画像取込指令信号を受けると、撮像画像中の作業ポイントTnの中心座標を算出するとともに、撮像原点からの未処理補正座標(Cxm1,Cym1)を算出し、これをロボット制御部12に出力するように構成されている。さらに、前記画像処理部17は締付同時XY座標変換モード時に撮像原点設定信号を受けると、CCDカメラ6の撮像画像を取り込み、当該撮像画像中の作業ポイントT1の中心の座標を撮像原点として記憶するとともに、ロボット制御部12に撮像原点設定完了信号を出力するように構成されている。
When the
前記記憶部16は、図3に示すように設定動作プログラムおよび締付同時カメラ補正プログラム並びに締付同時XY座標データ変換プログラムを記憶する動作プログラム記憶部19を有している。また、前記記憶部16は作業ポイントTnをビット軸合成座標(Yytn,θtn)として記憶するビット軸合成座標記憶部20と、作業ポイントTnをビット軸XY座標(Xtn,Ytn)として記憶するビット軸XY座標記憶部21と、作業ポイントTnをカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)として記憶するカメラ軸合成座標記憶部22と、CCDカメラ6による位置補正をした補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)を記憶する補正後ビット軸XY座標記憶部23と、補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)から変換される補正後ビット軸合成座標(Yytn,θtn)を記憶する補正後ビット軸合成座標記憶部24、ねじ締めユニット5の高さ位置を記憶するZ軸座標(Ztn)記憶部25とを有している。前記カメラ軸合成座標(Yycn,θcn)は、ビット軸合成座標(Yytn,θtn)から、順次前述のXY座標変換式および合成座標変換式により算出され、前記カメラ軸合成座標記憶部22に記憶される。
As shown in FIG. 3, the
さらに、前記記憶部16はビット軸旋回半径Rtをあらかじめ記憶するビット軸旋回半径Rt記憶部26と、カメラ軸旋回半径Rcをあらかじめ記憶するカメラ軸旋回半径Rc記憶部27と、前記旋回アームの回転中心に対してねじ締めユニット5とCCDカメラ6との間の取付角θtcをあらかじめ記憶するカメラ取付角θtc記憶部28とを有している。
Further, the
前記ねじ締めユニット制御部18は、ビットモータ駆動部30と、トルク判定部31と、トルク制御部32と、各作業ポイントに応じた設定トルクを記憶するトルク記憶部33とを有している。このねじ締めユニット制御部18は、ロボット制御部12から駆動指令信号を受けると、作業ポイントに応じた設定トルクを呼出すとともに、ビットモータ駆動部30を作動させて、設定締付けトルクで締付を行うとともに、その良否をトルク判定部31で行うように構成されている。
The screw tightening
前述の設定動作プログラムは、作業ポイントTnをティーチングするとともにCCDカメラ6の撮像画像の撮像原点を設定するためのもので、図6に示すように、
The above-mentioned setting operation program is for teaching the work point Tn and setting the imaging origin of the captured image of the
P1)操作部11からのビット軸記憶指令信号の入力を待つ。
P1) Wait for the input of the bit axis storage command signal from the
P2)ビット軸記憶指令信号が入力すると、Y軸モータからY軸座標
Yyn、θ軸モータ7から極座標θnを算出し、これらをビット軸合成座標
(Yytn,θtn)として記憶する(nをインクリメント(初期値=1))。
P2) When the bit-axis storage command signal is input, the Y-axis coordinates Yyn are calculated from the Y-axis motor, and the polar coordinates θn are calculated from the θ-
P3)操作部11からのティーチング完了信号の入力の有無を判断し、当該信号の入力がない時、P1に戻る。
P3) It is determined whether or not a teaching completion signal is input from the
P4)ティーチング完了信号が入力すると、操作部11からのカメラ軸記憶指令信号の入力を待つ。
P4) When the teaching completion signal is input, the input of the camera axis storage command signal from the
P5)画像取込指令信号を画像処理部17に出力する。
P5) The image capture command signal is output to the
P6)エンド
上記P1〜P6のステップを実行するように構成されている。
P6) End It is configured to execute the steps P1 to P6 above.
前記締付同時カメラ補正プログラムは、締付同時カメラ補正モード時に操作部11から締付開始信号が出力されると、図7および図8に示すように、
In the tightening simultaneous camera correction program, when the tightening start signal is output from the
Q1)作業ポイントTnのビット軸合成座標(Yytn,θtn)をビット軸合成座標記憶部20から読出す(初期値n=1)。 Q1) The bit-axis composite coordinates (Yyn, θtn) of the work point Tn are read from the bit-axis composite coordinate storage unit 20 (initial value n = 1).
Q2)ビット軸合成座標(Yytn,θtn)を、次のXY座標変換式によりXY座標に変換し、ビット軸XY座標(Xtn,Ytn)として記憶する。 Q2) The bit-axis composite coordinates (Yyn, θtn) are converted into XY coordinates by the following XY coordinate conversion formula, and stored as the bit-axis XY coordinates (Xtun, Ytun).
Xtn=Rt*sin(θtn) Xtn = Rt * sin (θtn)
Ytn=Yyn−Rt*cos(θtn) Ytun = Yyn-Rt * cos (θtn)
Q3)ビット軸XY座標(Xtn,Ytn)から、次の合成座標変換式により、カメラ軸合成座標(Yycn,θcn)を算出し、記憶する。 Q3) From the bit axis XY coordinates (Xtn, Ytun), the camera axis composite coordinates (Yycn, θcn) are calculated and stored by the following composite coordinate conversion formula.
Yycn=Ytn+Rc*cos(acos(Xtn/Rc)) Yycn = Ytn + Rc * cos (acos (Xtn / Rc))
θcn=acos(Xtn/Rc)−θtc θcn = acos (Xtn / Rc) -θct
Q4)カメラ軸合成座標(Yycn,θcn)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号を出力する。
Q4) Based on the camera axis composite coordinates (Yycn, θcn), drive command signals are output to the
Q5)Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14からの位置決め完了信号の入力を待つ。
Q5) Wait for the input of the positioning completion signal from the Y-axis
Q6)位置決め完了信号が入力すると、画像取込指令信号を画像処理部17に出力する。
Q6) When the positioning completion signal is input, the image capture command signal is output to the
Q7)画像処理部17からの未処理補正座標(Cxmn,Cymn)の入力を待つ。
Q7) Wait for the input of the unprocessed correction coordinates (Cxmn, Cymn) from the
Q8)XY座標に対する撮像座標の傾きθnと未処理補正座標(Cxmn,
Cymn)とから、XY座標上の補正座標(ΔXn、ΔYn)を算出する。
Q8) The slope θn of the imaging coordinates with respect to the XY coordinates and the unprocessed correction coordinates (Cxmn,
The correction coordinates (ΔXn, ΔYn) on the XY coordinates are calculated from Cymn).
Q9)補正座標(ΔXn,ΔYn)と作業ポイントTnのカメラ軸XY座標すなわちビット軸XY座標(Xtn,Ytn)とから、補正後カメラ軸XY座標すなわち補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)を算出して、これを補正後ビット軸XY座標記憶部23に記憶する(以下、補正後XY座標に「f」が付される)。 Q9) From the corrected coordinates (ΔXn, ΔYn) and the camera axis XY coordinates of the work point Tn, that is, the bit axis XY coordinates (Xtn, Ytun), the corrected camera axis XY coordinates, that is, the corrected bit axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) are obtained. It is calculated and stored in the corrected bit axis XY coordinate storage unit 23 (hereinafter, “f” is added to the corrected XY coordinates).
Q10)作業ポイントTnの補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)から、補正後ビット軸合成座標(Yytfn,θtfn)を次の合成座標変換式により算出し、補正後ビット軸合成座標記憶部24に記憶する。
Q10) From the corrected bit axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) of the work point Tn, the corrected bit axis composite coordinates (Yytfn, θtfn) are calculated by the following composite coordinate conversion formula, and the corrected bit axis composite coordinate
Yytfn=Ytfn+Rt*cos(asin(Xtfn/Rt)) Yytfn = Ytfn + Rt * cos (asin (Xtfn / Rt))
θtfn=asin(Xtfn/Rt) θtfn = asin (Xtfn / Rt)
Q11)補正後ビット軸合成座標(Yytfn,θtfn)を読出す。 Q11) Read the corrected bit axis composite coordinates (Yytfn, θtfn).
Q12)補正後ビット軸合成座標(Yytfn,θtfn)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号を出力する。
Q12) Based on the corrected bit-axis composite coordinates (Yytfn, θtfn), drive command signals are output to the
Q13)Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14からの位置決め完了信号の入力を待つ。
Q13) Wait for the input of the positioning completion signal from the Y-axis
Q14)位置決め完了信号が入力すると、ねじ締めユニット制御部18にねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号を出力する。
Q14) When the positioning completion signal is input, the screw tightening unit drive command (Z-axis lowering / bit motor drive) signal is output to the screw tightening
Q15)ねじ締めユニット制御部18からの締付完了信号の入力を待つ。
Q15) Wait for the input of the tightening completion signal from the screw tightening
Q16)締付完了信号が入力すると、全作業ポイントの締付完了か否かを判断し、全作業ポイントの締付完了でない時、n=n+1として、Q1に戻る。 Q16) When the tightening completion signal is input, it is determined whether or not the tightening of all work points is completed, and when the tightening of all work points is not completed, n = n + 1 and the process returns to Q1.
Q17)全作業ポイントの締付完了である時、エンド。
上記Q1〜Q17のステップを実行するように構成されている。なお、次の作業ポイントの呼出しは、現作業ポイントでの締付完了後に行われているが、補正後カメラ軸合成座標算出後であってもよい。
Q17) When all work points have been tightened, the end.
It is configured to execute the steps Q1 to Q17. The next work point is called after the tightening at the current work point is completed, but it may be after the corrected camera axis composite coordinates are calculated.
前記締付同時XY座標データ変換プログラムは、締付同時XY座標データ変換モード時に操作部11から締付開始信号が出力されると、図9ないし図13に示すように、
When the tightening start signal is output from the
R1)作業対象物Wが持つ全作業ポイントTnの加工上のXY座標データ(Xn,Yn)をビット軸XY座標記憶部21に読込む。
R1) The XY coordinate data (Xn, Yn) on the processing of all the work points Tn of the work object W are read into the bit axis XY coordinate
R2)操作部11からのカメラ軸記憶指令信号の入力を待つ。
R2) Wait for the input of the camera axis storage command signal from the
R3)画像取込指令信号を画像処理部17に出力する。
R3) The image capture command signal is output to the
R4)画像処理部17からの撮像原点設定完了信号を待つ。
R4) Wait for the imaging origin setting completion signal from the
R5)作業ポイント中、離れた位置にある3点(T1,T2、T3)を選択し、これらを一時記憶する。 R5) Among the work points, three distant points (T1, T2, T3) are selected and these are temporarily stored.
R6)作業ポイントT1の座標(X1,Y1)を、次の合成座標変換式によりビット軸合成座標(Yyt1,θt1)に変換する。 R6) The coordinates (X1, Y1) of the work point T1 are converted into bit-axis composite coordinates (Yyt1, θt1) by the following composite coordinate conversion formula.
Yyt1=Y1+Rt*cos(asin(X1/Rt)) Yyt1 = Y1 + Rt * cos (asin (X1 / Rt))
θt1=asin(X1/Rt) θt1 = asin (X1 / Rt)
R7)作業ポイントT1の座標(X1,Y1)から次の合成座標変換式によりカメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)を算出し、カメラ軸合成座標記憶部22に記憶する。
R7) The camera axis composite coordinates (Yyc1, θc1) are calculated from the coordinates (X1, Y1) of the work point T1 by the following composite coordinate conversion formula, and stored in the camera axis composite coordinate
Yyc1=Yt1+Rc*cos(acos(Xt1/Rc)) Yyc1 = Yt1 + Rc * cos (acos (Xt1 / Rc))
θc1=acos(Xt1/Rc)−θtc θc1 = acos (Xt1 / Rc) -θtc
R8)カメラ軸合成座標 (Yyc1,θc1)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号を出力する。
R8) Based on the combined camera axis coordinates (Yyc1, θc1), drive command signals are output to the
R9)Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14からの位置決め完了信号の入力を待つ。
R9) Wait for the input of the positioning completion signal from the Y-axis
R10)位置決め完了信号が入力すると、画像取込指令信号を画像処理部17に出力する。
R10) When the positioning completion signal is input, the image capture command signal is output to the
R11)画像処理部17からの未処理補正座標(Cxm1,Cym1)の入力を待つ。
R11) Waits for input of unprocessed correction coordinates (Cxm1, Cym1) from the
R12)XY座標に対する撮像座標の傾きθ1と未処理補正座標(Cxm1,
Cym1)とから、XY座標上の補正座標(ΔX1、ΔY1)を算出する。
R12) The slope θ1 of the imaging coordinates with respect to the XY coordinates and the unprocessed correction coordinates (Cxm1,
From Cym1), the correction coordinates (ΔX1, ΔY1) on the XY coordinates are calculated.
R13)補正座標(ΔX1,ΔY1)と作業ポイントT1のカメラ軸XY座標すなわち作業ポイントT1の座標(X1,Y1)とから、補正後カメラ軸XY座標すなわち補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)を算出し、これを補正後ビット軸XY座標記憶部23に記憶する。
R13) From the correction coordinates (ΔX1, ΔY1) and the camera axis XY coordinates of the work point T1, that is, the coordinates of the work point T1 (X1, Y1), the corrected camera axis XY coordinates, that is, the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1). Is calculated and stored in the corrected bit axis XY coordinate
R14)作業ポイントT1の補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)から、次の合成座標変換式により補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)を算出し、補正後ビット軸合成座標記憶部24に記憶する。
Yytf1=Ytf1+Rt*cos(asin(Xtf1/Rt))
θtf1=asin(Xtf1/Rt)
R14) From the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1) of the work point T1, the corrected bit axis composite coordinates (Yytf1, θtf1) are calculated by the following composite coordinate conversion formula, and the corrected bit axis composite coordinate
Yytf1 = Ytf1 + Rt * cos (asin (Xtf1 / Rt))
θtf1 = asin (Xtf1 / Rt)
R15)補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号を出力する。
R15) Based on the corrected bit-axis composite coordinates (Yytf1, θtf1), drive command signals are output to the
R16)Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14からの位置決め完了信号の入力を待つ。
R16) Waits for the input of the positioning completion signal from the Y-axis
R17)位置決め完了信号が入力すると、ねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号をZ軸モータ駆動部15に出力する。
R17) When the positioning completion signal is input, the screw tightening unit drive command (Z-axis lowering / bit motor drive) signal is output to the Z-axis
R18)締付完了信号の入力を待つ。 R18) Wait for the input of the tightening completion signal.
(以下、前記R6〜R18のステップを締付STPという) (Hereinafter, the steps R6 to R18 are referred to as tightening STP).
R19)作業ポイントT3の締付完了信号の入力があるか否かを判断し、作業ポイントT3の締付完了信号の入力がない時、作業ポイントT2,T3について、順次前記締付STPを実行する(各符号中の数字を作業ポイント番号に合せて読み替える)。 R19) It is determined whether or not the tightening completion signal of the work point T3 is input, and when the tightening completion signal of the work point T3 is not input, the tightening STP is sequentially executed for the work points T2 and T3. (Replace the number in each code according to the work point number).
R20)作業ポイントT3の締付完了信号が入力すると、ビット軸XY座標記憶部21から、前記作業ポイントT1,T2,T3に対応する3点のビット軸XY座標(Xt1,Yt1),(Xt2,Yt2),(Xt3,Yt3)を呼出す。
R20) When the tightening completion signal of the work point T3 is input, the bit axis XY coordinate
R21)3点のビット軸XY座標(Xt1,Yt1),(Xt2,Yt2),(Xt3,Yt3)から、隣接する2点を結ぶ線分よりなる非直交座標の座標軸の傾きをそれぞれ算出し、一時記憶する。 R21) From the bit axis XY coordinates (Xt1, Yt1), (Xt2, Yt2), (Xt3, Yt3) of the three points, the slope of the coordinate axis of the non-Cartesian coordinates consisting of the line segment connecting the two adjacent points is calculated. Temporarily memorize.
R22)n番目の作業ポイントTnのビット軸XY座標(Xtn,Ytn)を呼出す(nの初期値4)。
R22) The bit axis XY coordinates (Xtn, Ytun) of the nth working point Tn are called (
R23)作業ポイントT1とT2およびT2とT3のなす線分(座標軸)と、作業ポイントTnを通り、各線分と交差する平行線分との交点Pzna、Pznbによる各線分の分配比を算出し、一時記憶する。 R23) The distribution ratio of each line segment by the intersections Pzna and Pznb of the line segment (coordinate axis) formed by the work points T1 and T2 and T2 and T3 and the parallel line segment passing through the work point Tn and intersecting with each line segment is calculated. Temporarily memorize.
R24)作業ポイントT1,T2,T3の補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1),(Xtf2,Ytf2),(Xtf3,Ytf3)を呼出す。 R24) The corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1), (Xtf2, Ytf2), and (Xtf3, Ytf3) of the work points T1, T2, and T3 are called.
R25)3点の補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1),(Xtf2,Ytf2),(Xtf3,Ytf3)から、隣接する2点を結ぶ線分よりなる補正後非直交座標の座標軸をそれぞれ前記分配比で分配する分配点Pzfna,PzfnbのXY座標(Xzna,Yzna),(Xznb,Yznb)をそれぞれ算出し、一時記憶する。 R25) From the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1), (Xtf2, Ytf2), (Xtf3, Ytf3) of three points, the coordinate axes of the corrected non-orthogonal coordinates consisting of a line segment connecting two adjacent points are described above. The XY coordinates (Xzna, Yzna) and (Xznb, Yznb) of the distribution points Pzfna and Pzfnb to be distributed according to the distribution ratio are calculated and temporarily stored.
R26)分配点Pzna.Pznbを通る2本の平行線分が交差する交点を作業ポイントTnの補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)として算出し、一時記憶する。 R26) Distribution point Pzna. The intersection where two parallel line segments passing through Pznb intersect is calculated as the corrected bit axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) of the working point Tn and temporarily stored.
R27)作業ポイントTnの補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)から、次の合成座標変換式により補正後ビット軸合成座標(Yytfn,θtfn)を算出し、記憶する。 R27) From the corrected bit axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) of the work point Tn, the corrected bit axis composite coordinates (Yytfn, θtfn) are calculated and stored by the following composite coordinate conversion formula.
Yyfn=Ytfn+Rt*cos(asin(Xtfn/Rt)) Yyfn = Ytfn + Rt * cos (asin (Xtfn / Rt))
θtfn=asin(Xtfn/Rt) θtfn = asin (Xtfn / Rt)
R28)補正後ビット軸合成座標(Yytfn,θtfn)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号を出力する。
R28) Based on the corrected bit-axis composite coordinates (Yytfn, θtfn), drive command signals are output to the
R29)Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14からの位置決め完了信号の入力を待つ。
R29) Wait for the input of the positioning completion signal from the Y-axis
R30)位置決め完了信号が入力すると、ねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号をZ軸モータ駆動部15に出力する。
R30) When the positioning completion signal is input, the screw tightening unit drive command (Z-axis lowering / bit motor drive) signal is output to the Z-axis
R31)締付完了信号の入力を待つ。 R31) Wait for the input of the tightening completion signal.
R32)全作業ポイントの締付完了か否かを判断し、全作業ポイントの締付完了でない時、n=n+1として、R22に戻る。 R32) It is determined whether or not the tightening of all work points is completed, and when the tightening of all work points is not completed, n = n + 1 and the process returns to R22.
R33)全作業ポイントの締付完了である時、エンド。
上記R1〜R33のステップを実行するように構成されている。
R33) End when tightening of all work points is completed.
It is configured to execute the steps R1 to R33.
なお、前記ステップR23の4点からの分配比算出に際しては、各種算出方法があるが、詳述はしないが、4点(A1,A2,A3,A4)からなる2直線(A1〜A3、A2〜A4)の交点を求めるのに外積を応用した方法を採用することにより、他の4点の組み合わせに対しても同様に算出することができる。 There are various calculation methods for calculating the distribution ratio from the four points in step R23, but although not described in detail, two straight lines (A1 to A3, A2) consisting of the four points (A1, A2, A3, A4) are used. By adopting the method of applying the outer product to obtain the intersection of ~ A4), the same calculation can be performed for the combination of the other four points.
前述の締付同時カメラ補正動作プログラムのステップQ2,Q3,Q10と、締付同時XY座標変換動作プログラムのステップR6.R7,R14,R21〜R24とは、ロボット制御部12で動作する際には座標変換部29を構成する。また、締付同時カメラ補正動作プログラムのステップQ7〜Q10と、締付同時XY座標変換動作プログラムのステップR11〜R14は、撮像補正部を構成している。さらに、これら座標変換部29および撮像補正部34は動作プログラム内に構成されているが、あらかじめ演算部(図示せず)としてロボット制御部12内に構成しておいてもよい。
Steps Q2, Q3, and Q10 of the above-mentioned simultaneous tightening camera correction operation program, and step R6 of the simultaneous tightening XY coordinate conversion operation program. R7, R14, R21 to R24 constitute a coordinate
上記旋回アーム付ねじ締めロボットにおいて、作業対象物Wへの締付けに先立ち、動作モード選択部10で設定動作モードが選択されると、動作プログラム記憶部19から設定動作プログラムがロボット制御部12に呼出され、ロボット制御部12はこの設定動作プログラムにより制御される。すなわち、図14に示すように作業者が単軸ロボット3および旋回アーム4を手動で移動させて任意の作業ポイントT1上にねじ締めユニット5を移動させる。その後、操作部11からビット軸記憶指令信号が入力すると、このビット軸記憶指令信号によりY軸モータからY軸座標Yyn、θ軸モータ7から極座標θnが読み出され、これらがビット軸合成座標(Yytn,θtn)として記憶される(nをインクリメント。初期値n=1)。
In the screw tightening robot with a swivel arm, when the set operation mode is selected by the operation
このティーチング動作は、作業者が操作部11からティーチング完了信号を入力するまで繰り返される。
This teaching operation is repeated until the operator inputs a teaching completion signal from the
全作業ポイントのティーチングが終わり、作業者が操作部11からティーチング完了信号を入力した後、図15に示すように任意の作業ポイントT1上にCCDカメラ6を移動させ、操作部11からカメラ軸記憶指令信号を入力する。このカメラ軸記憶指令信号により、図16に示すようにCCDカメラ6の撮像画像が画像処理部17に取り込まれ、作業ポイントT1の中心の座標が撮像画像のなす撮像座標の撮像原点に設定される。
After teaching of all work points is completed and the operator inputs a teaching completion signal from the
その後、動作モード選択部10で締付同時カメラ補正モードが選択されると、動作プログラム記憶部19から締付同時カメラ補正動作プログラムがロボット制御部12に呼出され、ロボット制御部12はこの締付同時カメラ補正動作プログラムにより制御される。すなわち、作業者が操作部11から締付開始信号を入力すると、ティーチングされた作業ポイントTnの位置がビット軸合成座標(Yytn,θtn)として、初期値n=1から順に呼出される。このビット軸合成座標(Yyt1,θt1)から、ビット軸XY座標(Xt1,Yt1)が、
Xt1=Rt*sin(θt1)
Yt1=Yyt1−Rt*cos(θt1)
として算出される(図4参照)。
After that, when the tightening simultaneous camera correction mode is selected by the operation
Xt1 = Rt * sin (θt1)
Yt1 = Yyt1-Rt * cos (θt1)
Is calculated as (see FIG. 4).
前記ビット軸XY座標(Xt1,Yt1)が算出されると、当該XY座標から、カメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)が、
Yyc1=Yt1+Rc*cos(acos(Xt1/Rc))
θc1=acos(Xt1/Rc)−θtc
として算出され、カメラ軸合成座標記憶部22に記憶される。前記カメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)の算出を、図5について説明すると、n=1の時、CCDカメラ6を作業ポイントT1のX座標Xt1に移動させるためのCCDカメラ6の旋回角がacos(Xtn/Rc)として算出されるので、この時の旋回アーム4の旋回角θc1は、θc1=acos(Xt1/Rc)−θtcとして求まる。また、前記CCDカメラ6の旋回により、Yy座標成分が加わるので、Yyc1はYt1+Rc*cos(acos(Xt1/Rc))として求まる。
When the bit axis XY coordinates (Xt1, Yt1) are calculated, the camera axis composite coordinates (Yyc1, θc1) are derived from the XY coordinates.
Yyc1 = Yt1 + Rc * cos (acos (Xt1 / Rc))
θc1 = acos (Xt1 / Rc) -θtc
Is calculated and stored in the camera axis composite coordinate
前記カメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)が算出されると、当該合成座標に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号が出力され、Y軸モータおよびθ軸モータ7が駆動され、CCDカメラ6が作業ポイントT1のティーチング位置に位置決めされる。これにともない、Y軸駆モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14から位置決め完了信号が入力し、この位置決め完了信号により画像処理部17に画像取込指令信号が出力されて、作業ポイントT1が撮像されたCCDカメラ6の撮像画像が画像処理部17に取り込まれる。同時に、図1に示すように画像処理部17はこの撮像画像のなす撮像座標上で、作業ポイントT1の中心座標を算出するとともに、同中心座標と設定動作モード時に設定された撮像原点との間の未処理補正座標(Cxm1,Cym1)を算出して、これをロボット制御部12に出力する。
When the camera axis composite coordinates (Yyc1, θc1) are calculated, drive command signals are output to the
画像処理部17から前記未処理補正座標(Cxm1,Cym1)が入力すると、XY座標に対する撮像座標の傾きθnと当該未処理補正座標(Cxm1,Cym1)とから、XY座標上の補正座標(ΔX1、ΔY1)が算出される。この補正座標(ΔX1,ΔY1)と作業ポイントT1のカメラ軸XY座標すなわちビット軸XY座標(Xt1,Yt1)とから、作業ポイントT1の補正後カメラ軸XY座標すなわち補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)が算出され、補正後ビット軸XY座標記憶部23に記憶される。
When the unprocessed correction coordinates (Cxm1, Cym1) are input from the
前記補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)から、補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)が次の合成座標変換式により算出され、補正後ビット軸合成座標記憶部24に記憶される。
From the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1), the corrected bit axis composite coordinates (Yytf1, θtf1) are calculated by the following composite coordinate conversion formula and stored in the corrected bit axis composite coordinate
Yyf1=Ytf1+Rt*cos(asin(Xtf1/Rt)) Yyf1 = Ytf1 + Rt * cos (asin (Xtf1 / Rt))
θtf1=asin(Xtf1/Rt) θtf1 = asin (Xtf1 / Rt)
前記補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)が算出されると、当該合成座標に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号が出力され、単軸ロボット3および旋回アーム4が移動してねじ締めユニット5が作業ポイントT1の直上に位置決めされるとともに、その位置決め完了信号を受けてねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号がねじ締めユニット制御部18に送られる。
When the corrected bit-axis composite coordinates (Yytf1, θtf1) are calculated, drive command signals are output to the
前記ねじ締めユニット制御部18から、締付完了信号を受けると、全作業ポイントの締付完了か否かを判断して、全作業ポイントの締付完了でない時、順次作業ポイントTnを呼出して、全作業ポイントについて同様に締付同時カメラ補正動作を行うことができる。
When the tightening completion signal is received from the screw tightening
次に、締付同時XY座標変換動作について説明する。作業ポイントの加工時のXY座標を持つ作業対象物Wの締付けを行う場合には、作業対象物Wが旋回アーム付ねじ締めロボット1の作業域に配置されると、動作モード選択部10で締付同時XY座標変換モードが選択される。これにより、ロボット制御部12に締付同時XY変換動作プログラムが呼出され、ロボット制御部12はこの締付同時XY変換動作プログラムにより制御される。すなわち、操作部11から締付開始信号が入力すると、当該加工時のXY座標がビット軸XY座標記憶部21に取り込まれる。
Next, the simultaneous tightening XY coordinate conversion operation will be described. When tightening the work object W having the XY coordinates at the time of machining the work point, when the work object W is placed in the work area of the
続いて、作業者が任意の作業ポイントT1上にCCDカメラ6を移動させ、操作部11からカメラ軸記憶指令信号を入力する。このカメラ軸記憶指令信号により、CCDカメラ6の撮像画像が画像処理部17に取り込まれ、作業ポイントT1の中心座標が撮像画像のなす撮像座標の撮像原点に設定される。
Subsequently, the operator moves the
その後、前記画像処理部17から撮像原点設定完了信号が入力すると、全作業ポイントのビット軸XY座標の中から、離れた位置にある3点(T1,T2,T3)のXY座標(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3)が選択され、一時記憶される。
After that, when the imaging origin setting completion signal is input from the
続いて、作業ポイントT1の座標(X1,Y1)が呼出されて、これが、次の合成座標変換式によりビット軸合成座標(Yyt1,θt1)に変換され、ビット軸合成座標記憶部20に記憶される。
Subsequently, the coordinates (X1, Y1) of the work point T1 are called, and these are converted into bit-axis composite coordinates (Yyt1, θt1) by the following composite coordinate conversion formula and stored in the bit-axis composite coordinate
Yyt1=Y1+Rt*cos(asin(X1/Rt)) Yyt1 = Y1 + Rt * cos (asin (X1 / Rt))
θt1=asin(X1/Rt) θt1 = asin (X1 / Rt)
前記ビット軸合成座標(Yyt1,θt1)が算出されると、当該合成座標から次の合成座標変換式によりカメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)が算出され、カメラ軸合成座標記憶部22に記憶される(図5参照)。
Yyc1=Yt1+Rc*cos(acos(Xt1/Rc))
θc1=acos(Xt1/Rc)−θtc
When the bit axis composite coordinates (Yyt1, θt1) are calculated, the camera axis composite coordinates (Yyc1, θc1) are calculated from the composite coordinates by the following composite coordinate conversion formula and stored in the camera axis composite coordinate
Yyc1 = Yt1 + Rc * cos (acos (Xt1 / Rc))
θc1 = acos (Xt1 / Rc) -θtc
同時に、このカメラ軸合成座標(Yyc1,θc1)に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号が出力され、単軸ロボット3および旋回アーム4が移動し、ねじ締めユニット5が作業ポイントT1の上方に位置決めされる。これにともない、Y軸駆モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14から位置決め完了信号が入力し、この位置決め完了信号により画像処理部17に画像取込指令信号が出力されて、CCDカメラ6の撮像画像が画像処理部17に取り込まれる。この時、画像処理部17は締付同時カメラ補正動作時と同様に作業ポイントT1の中心座標を算出するとともに、同中心座標と撮像原点との間の未処理補正座標(Cxm1,Cym1)を算出して、これをロボット制御部12に出力する。ロボット制御部12は、前記未処理補正座標(Cxm1,Cym1)と、XY座標に対する撮像座標の傾きθnとから、XY座標上の補正座標(ΔX1、ΔY1)を算出する。この補正座標(ΔX1,ΔY1)と作業ポイントT1のカメラ軸XY座標すなわちビット軸XY座標(Xt1,Yt1)とから、作業ポイントT1の補正後カメラ軸XY座標すなわち補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)が算出され、これが補正後ビット軸XY座標記憶部23に記憶される。
At the same time, based on the combined camera axis coordinates (Yyc1, θc1), drive command signals are output to the
続いて、補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1)から、補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)が次の合成座標変換式により算出され、補正後ビット軸合成座標記憶部24に記憶される。
Subsequently, the corrected bit axis composite coordinates (Yytf1, θtf1) are calculated from the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1) by the following composite coordinate conversion formula, and are stored in the corrected bit axis composite coordinate
Yyf1=Ytf1+Rt*cos(asin(Xtf1/Rt)) Yyf1 = Ytf1 + Rt * cos (asin (Xtf1 / Rt))
θtf1=asin(Xtf1/Rt)
この時、この作業ポイントT1は基準ポイントP1としても記憶される。
θtf1 = asin (Xtf1 / Rt)
At this time, the work point T1 is also stored as the reference point P1.
前記補正後ビット軸合成座標(Yytf1,θtf1)が算出されると、当該合成座標に基づき、Y軸モータ、θ軸モータ7の各駆動部13,14に駆動指令信号が出力され、単軸ロボット3および旋回アーム4が移動してねじ締めユニット5が作業ポイントT1の直上に位置決めされる。この位置決め完了にともなって、Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14から位置決め完了信号を受け、ねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号がねじ締めユニット制御部18に送られ、作業ポイントT1での締付けが開始される。
When the corrected bit-axis composite coordinates (Yytf1, θtf1) are calculated, drive command signals are output to the
前記ねじ締めユニット制御部18から、締付完了信号を受けると、作業ポイントT3での締付完了信号か否かを判断し、作業ポイントT3の締付完了でない時、順次作業ポイントT2,T3を呼出して、作業ポイントT1と同様に作業ポイントT2,T3のカメラ補正が行われ、これらが基準ポイントP2,P3として記憶され、同時に作業ポイントT2,T3での締付が行われる。
When the tightening completion signal is received from the screw tightening
前記作業ポイントT3での締付けが完了して、締付完了信号が入力すると、ビット軸XY座標記憶部21から基準ポイントP1,P2,P3に対応する作業ポイントT1,T2,T3のビット軸XY座標(Xt1,Yt1),(Xt2,Yt2)、(Xt3,Yt3)が呼出される。これら3点のビット軸XY座標(Xt1,Yt1),(Xt2,Yt2)、(Xt3,Yt3)から、隣接する2点を結ぶ線分によりなる非直交座標を特定するために、各線分すなわち各座標軸の傾きが算出され、一時記憶される。
When the tightening at the work point T3 is completed and the tightening completion signal is input, the bit axis XY coordinates of the work points T1, T2, T3 corresponding to the reference points P1, P2, P3 are input from the bit axis XY coordinate
続いて、4番目の作業ポイントT4のビット軸XY座標(Xt4,Yt4)が呼出され、図17に示すように作業ポイントT1,T2,およびT2,T3のなす線分(座標軸)と、作業ポイントT4を通り、各線分と交差する平行線分との交点Pz4a、Pz4bによる各線分(座標軸)の分配比が算出され、一時記憶される。 Subsequently, the bit axis XY coordinates (Xt4, Yt4) of the fourth work point T4 are called, and as shown in FIG. 17, the line segment (coordinate axis) formed by the work points T1, T2 and T2, T3 and the work point The distribution ratio of each line segment (coordinate axis) by the intersection points Pz4a and Pz4b with the parallel line segment passing through T4 and intersecting with each line segment is calculated and temporarily stored.
また、前述の3点の基準ポイントP1,P2,P3のXY座標である補正後ビット軸XY座標(Xtf1,Ytf1),(Xtf2,Ytf2),(Xtf3,Ytf3)から、図18に示すように隣接する2点を結ぶ線分でなる補正後非直交座標の座標軸が算出される。この座標軸はそれぞれ前記分配比で分配されて、補正後分配点Pzf4a,Pzf4bがXY座標(Xzf4a,Yzf4a),(Xzf4b,Yzf4b)としてそれぞれ算出され、一時記憶される。前記補正後分配点Pzf4a.Pzf4bを通り、各線分と交差する2本の平行線分が交差する交点が作業ポイントT4の補正後ビット軸XY座標(Xtf4,Ytf4)として算出され、一時記憶される。以後、作業ポイントT1,T2,T3の締付けの場合と同様に、補正後ビット軸XY座標(Xtf4,Ytf4)から補正後ビット軸合成座標(Yytf4,θtf4)が算出され、補正後ビット軸合成座標記憶部24に記憶されるとともに、当該座標に基づいて単軸ロボット3および旋回アーム4が駆動されて、ねじ締めユニット5が作業ポイントT4の直上に位置決めされる。
Further, as shown in FIG. 18, from the corrected bit axis XY coordinates (Xtf1, Ytf1), (Xtf2, Ytf2), (Xtf3, Ytf3) which are the XY coordinates of the above-mentioned three reference points P1, P2, P3. A coordinate axis of corrected non-orthogonal coordinates consisting of a line segment connecting two adjacent points is calculated. The coordinate axes are each distributed at the distribution ratio, and the corrected distribution points Pzf4a and Pzf4b are calculated as XY coordinates (Xzf4a, Yzf4a) and (Xzf4b, Yzf4b), respectively, and temporarily stored. The corrected distribution point Pzf4a. The intersection of two parallel line segments that pass through Pzf4b and intersect each line segment is calculated as the corrected bit axis XY coordinates (Xtf4, Ytf4) of the work point T4 and temporarily stored. After that, as in the case of tightening the work points T1, T2, and T3, the corrected bit axis composite coordinates (Yytf4, θtf4) are calculated from the corrected bit axis XY coordinates (Xtf4, Ytf4), and the corrected bit axis composite coordinates are calculated. In addition to being stored in the
ねじ締めユニット5が位置決めされ、Y軸モータ駆動部13およびθ軸モータ駆動部14から位置決め完了信号を受けると、ねじ締めユニット駆動指令(Z軸下降・ビットモータ駆動)信号がねじ締めユニット制御部18に送られる。
When the
前記ねじ締めユニット制御部18から、締付完了信号が入力すると、全作業ポイントの締付完了か否かを判断して、全作業ポイントの締付完了でない時、順次5番目以降の作業ポイントを呼出して、全作業ポイントについて同様に締付同時XY座標変換動作を行うことができる。
When the tightening completion signal is input from the screw tightening
なお、前述の締付同時XY座標変換動作の場合、3点の基準点の補正後XY座標を算出した後に、4点目以降の座標変換を行っているが、基準点としてXY座標の原点を基点とすることにより、前述の場合と同様に2点の基準ポイントP1,P2と基点を結ぶ線分によっても補正後非直交座標を構成できるので、3点目以降から補正後非直交座標に置き換えることができ、その分XY座標変換に要する時間を短縮することができる。 In the case of the above-mentioned simultaneous tightening XY coordinate conversion operation, after the corrected XY coordinates of the three reference points are calculated, the coordinates of the fourth and subsequent points are converted, but the origin of the XY coordinates is used as the reference point. By using the base point, the corrected non-Cartesian coordinates can be constructed by the line connecting the two reference points P1 and P2 and the base point as in the above case, so the corrected non-Cartesian coordinates are replaced from the third and subsequent points. Therefore, the time required for XY coordinate conversion can be shortened accordingly.
なお、前述の単軸ロボット3はXY座標上のY軸に沿って配置されているが、同座標上のX軸に沿って配置されてもよい。この場合、Y軸座標Yyn、合成座標(Yyn,θn)およびカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)を、Y→X、X→−Yの関係に留意して、それぞれ軸座標Xxn、合成座標(Xxn,θn)、カメラ軸合成座標(Xxcn,θcn)に置換すればよい。また、ビット軸XY座標(Xtn,Ytn)、補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)、その他Y軸座標をX軸座標に置き換えるにともなって置換の必要な各座標のX座標をY座標に、Y座標をX座標に置換すればよい。これら置換により、前述と同様の座標変換が可能となる。
Although the above-mentioned single-
以上説明したように、本発明の旋回アーム付ねじ締めロボット1にあっては、ねじ締めユニット5を備える旋回アーム4を単軸ロボット3に付設し、旋回アーム4の極座標の原点軸を単軸ロボット3の軸座標上に位置させ、作業対象物Wの作業ポイントを単軸ロボット3が軸移動および旋回移動する際の軸座標Yynと旋回アーム4の旋回角をθnとする極座標θnとによりなる合成座標(Yyn,θn)として記憶するビット軸合成座標記憶部20および当該旋回アーム4と一体に旋回するねじ締めユニット5までの旋回半径Rtを記憶するビット軸旋回半径Rt記憶部26、並びに前記合成座標(Yyn,θn)をねじ締めユニット5のビット軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換するための変換式を、
As described above, in the
Xtn=Rt*sin(θn) Xtn = Rt * sin (θn)
Ytn=Yyn−Rt*cos(θn)
として、ねじ締めユニット5のビット軸XY座標(Xtn,Ytn)を算出する座標変換部29を制御装置9に備え、この制御装置9により、作業軸XY座標データ(Xtn,Ytn)に基づいて前記軸移動及び旋回移動を制御することを特徴としている。この構成によれば、旋回アーム4の極座標の原点軸を単軸ロボット3の軸座標に一致させているので、単軸ロボット3のX軸座標またはY軸座標を含むXY座標と旋回アームの極座標とを関連付けすることができ、各作業ポイントの合成座標をXY座標に変換するに際して、またその逆変換に際して、公知の極座標変換式を利用することができる。これにより、作業対象物Wが大型化して、作業ポイントの数が膨大となっても、作業対象物Wに作業ポイントを加工する際の加工用XY座標データの利用が可能となり、作業ポイントのオフラインティーチングを行うことができるばかりか、作業ポイントが等ピッチで配置されているような場合には、数値入力でのティーチングを行うことができ、ティーチング作業を簡単、かつ短時間で行うことができる。
Ytun = Yyn-Rt * cos (θn)
The control device 9 is provided with a coordinate
また、本発明の他の旋回アーム付ねじ締めロボット1は、作業対象物Wの作業ポイントを単軸ロボット3が軸移動および旋回移動する際の軸座標Yynと旋回アーム4の旋回角をθnとする極座標θnとによりなる合成座標(Yyn,θn)として記憶するビット軸合成座標記憶部20、当該旋回アーム4と一体に旋回するねじ締めユニット5までの旋回半径Rtを記憶するビット軸旋回半径Rt記憶部26、作業ポイントを検出するためのCCDカメラ6までの旋回半径Rcを記憶するカメラ軸旋回半径Rc記憶部27、前記旋回アーム4の回転中心に対してねじ締めユニット5とCCDカメラ6との間の取付角θtcを記憶するカメラ取付角θtc記憶部28、並びに前記合成座標(Yyn,θn)をビット軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換する座標変換部29、この作業軸XY座標(Xtn,Ytn)をカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)に変換するための変換式を、
Further, in the other
Xtn=Rt*sin(θn) Xtn = Rt * sin (θn)
Ytn=Yyn−Rt*cos(θn) Ytun = Yyn-Rt * cos (θn)
Yycn=Ytn+Rc*cos(acos(Xt/Rc)) Yycn = Ytn + Rc * cos (acos (Xt / Rc))
θn=acos(Xtn/Rc)―θtc
として、ビット軸XY座標(Xtn,Ytn)とカメラ軸合成座標(Ycn,θcn)とを算出する座標変換部29を制御装置に備え、この制御装置9により、CCDカメラ6を前記作業ポイントに移動させることを可能としたことを特徴としている。この構成によれば、前述の効果に加え、合成座標(Yyn,θn)で与えられる作業ポイントをビット軸XY座標(Xtn,Ytn)に変換することができるばかりか、ビット軸合成座標(Yyn,θn)からCCDカメラ軸XY座標に、またこのカメラ軸XY座標からカメラ軸合成座標(Ycn,θcn)に変換することができ、希望の作業に応じた座標変換を簡単に行うことができる。
θn = acos (Xtn / Rc) -θtc
The control device is provided with a coordinate
本発明の実施形態に係る制御装置9は作業ポイントの一つの作業軸XY座標(Xtn,Ytn)を撮像座標上の撮像原点として、当該撮像原点と実際にCCDカメラ6を通じて作業ポイントを撮影することにより取り込まれる撮像画像中の作業ポイントの撮像XY座標との差から作業ポイントの補正後作業軸XY座標(Xtfn,Ytfn)を算出する撮像補正部34を更に備え、補正後の作業軸XY座標に基づいて前記軸移動及び旋回移動を制御する構成であってもよい。この場合、作業ポイントを撮像画像に取り込むCCDカメラ6の撮像画像が旋回アーム4の旋回にともなって軸座標Yynに対して傾いても、撮像画像上で撮像原点からの作業ポイントの補正座標を算出し、これを単軸ロボット3の軸座標Yynに対する傾きから前記軸座標Yynを持つXY座標に変換することができ、作業ポイントのXY座標に反映させることができる。また、これにより、作業ポイントのラフティーチングが可能となり、ティーチング作業を簡単に行うことができる。
The control device 9 according to the embodiment of the present invention uses one work axis XY coordinates (Xtn, Ytun) of the work point as the image pickup origin on the image pickup coordinate, and actually photographs the work point through the image pickup origin and the
本発明の実施形態に係る撮像補正部34は、前記撮像原点と撮像画像中の作業ポイントの撮像座標とから未処理補正座標(Cxmn,Cymn)を算出する画像処理部17と、前記極座標の原点軸に対する前記撮像座標の傾きθnと未処理補正座標(Cxmn,Cymn)とからXY座標の補正座標を算出して補正後カメラ軸XY座標(Xcfn,Ycfn)に変換するための変換式を、
Xcfn=Xtn+(Cxmn*cos(θn)+Cymn*sin(θn))
Ycfn=Ytn+(Cxmn*sin(θn)+Cymn*cos(θn))
として、これを補正後ビット軸XY座標(Xtfn,Ytfn)とする構成を備えていてもよい。この場合、CCDカメラ6の心出し作業を不要にして旋回アーム4へのCCDカメラ6の取付けを簡単に行うことができる。
The
Xcfn = Xtn + (Cxmn * cos (θn) + Cymn * sin (θn))
Ycfn = Ytn + (Cxmn * sin (θn) + Cymn * cos (θn))
As a result, a configuration may be provided in which the corrected bit axis XY coordinates (Xtfn, Ytfn) are used. In this case, the
本発明の実施形態に係る旋回アーム付単軸ロボット1は、前述のいずれかの構成を備え、当該構成中の軸座標Yyn、合成座標(Yyn,θn)およびカメラ軸合成座標(Yycn,θcn)を、それぞれ軸座標Xxn、合成座標(Xxn,θn)、カメラ軸合成座標(Xxcn,θcn)に置換する構成を備えることを特徴としている。この構成により、旋回アーム4の極座標の原点軸を単軸ロボット3の軸座標Xxn上に位置させることができるので、旋回アーム4の極座標の原点軸を軸座標Yynに配置する場合と同様の効果が得られる。
The single-
さらに、本発明は作業対象物Wに対してあらかじめ記憶された作業ポイントのうち、離れて位置する3点の作業ポイントT1,T2,T3のXY座標を順次1点ごと呼出して、当該作業ポイントT1,T2,T3をCCDカメラ6の撮像画像に取り込んで、撮像画像中の撮像座標から作業ポイントT1,T2,T3の撮像XY座標を補正して補正後カメラ軸XY座標として算出し、これらを基準ポイントP1,P2,P3として記憶するとともに、当該補正後カメラ軸XY座標に基づいてねじ締めユニット5を位置決めしてねじ締めユニット5を駆動するロボット制御部12と、3点の基準ポイント算出後または所定作業完了後に、順次作業ポイントのXY座標を呼出し、これを前記基準ポイントに対応する作業ポイントT1,T2,T3の隣接する2点を結ぶ線分でなる非直交座標に置き換えるとともに、前記3点の基準ポイントP1,P2,P3の隣接する2点を結ぶ線分でなる補正後非直交座標に置き換える座標変換部29とを制御装置9に備え、この制御装置9により前記作業対象物Wの傾きに対応可能としたことを特徴としている。この構成によれば、作業ポイントが多数に及ぶ場合、最初の3点の作業ポイントの座標を補正しながらねじ締めユニット5を作動させるとともにこれら3点を基準ポイントとし、所定の作業完了後、または作業ポイントの座標補正が完了すると、順次作業ポイントのXY座標を呼出して、これを前記3点の作業ポイントの隣接する2個の作業ポイントで結ばれる線分でなる非直交座標、前記3点の基準ポイントの隣接する2個の基準ポイントで結ばれる線分でなる補正後非直交座標に置き換えることができ、4点目以降の作業ポイントのXY座標の補正を順次無駄な時間を消費することなく行うことができる。
Further, in the present invention, among the work points stored in advance with respect to the work object W, the XY coordinates of the three work points T1, T2, and T3 located apart from each other are sequentially called one by one, and the work point T1 is called. , T2, T3 are captured in the captured image of the
その他に、本発明の実施形態に係る旋回アーム付ロボットは、作業対象物に対してあらかじめ記憶された作業ポイントのうち、XY座標の原点のような基点から離れて位置する2点の作業ポイントT1,T2のXY座標を順次1点ごと呼出して、当該作業ポイントT1,T2をCCDカメラ6の撮像画像に取り込んで、撮像画像中の撮像座標から作業ポイントT1,T2の撮像XY座標を補正して補正後カメラ軸XY座標として算出し、これらを基準ポイントP1,P2として記憶しておくとともに、当該補正後カメラ軸XY座標に基づいてねじ締めユニット5を位置決めしてねじ締めユニット5を駆動するロボット制御部12と、2点の基準ポイント算出後または所定作業完了後に、順次作業ポイントのXY座標を呼出し、これを前記基準ポイントに対応する作業ポイントT1,T2と前記基点を結ぶ線分でなる非直交座標に置き換えるとともに、前記2点の基準ポイントP1,P2と基点を結ぶ線分でなる補正後非直交座標に置き換える座標変換部29とを制御装置9に備え、この制御装置9により前記作業対象物の傾きに対応可能とする構成であってもよい。この場合、2点の基準ポイントP1,P2と基点を結ぶ線分によっても補正後非直交座標を構成できるので、3点目以降から補正後非直交座標に置き換えることができ、その分XY座標変換に要する時間を短縮することができる。
In addition, the robot with a swivel arm according to the embodiment of the present invention has two work points T1 that are located away from a base point such as the origin of XY coordinates among the work points stored in advance for the work object. , T2 XY coordinates are sequentially called one by one, the working points T1 and T2 are captured in the captured image of the
本発明の実施形態に係る座標変換部29は、非直交座標の各座標軸上の座標点を各線分の分配点Pzna、Pznbとして各線分の分配比を算出するとともに、当該分配比から補正後非直交座標の座標軸の補正後分配点Pzfna、Pzfnbの座標を算出し、当該補正後分配点Pzfna、Pzfnbの座標から作業ポイントの補正後XY座標を算出する構成であってもよい。この場合、4点目以降の作業ポイントを3点の基準ポイントでなる補正後非直交座標に簡単に置き換えることができる(2点の基準ポイントの場合も同様)。
The coordinate
なお、本実施形態では旋回アーム付ねじ締めロボット1について説明されているが、部品のかしめ用ロボット(図示せず)であってもよく、また部品装着用ロボット(図示せず)であっても、同様の効果が得られる。また、本発明の各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
Although the
1…旋回アーム付ねじ締めロボット、
2…基台、
3…単軸ロボット、
4…旋回アーム、
5…ねじ締めユニット、
6…CCDカメラ、
7…θ軸モータ、
9…制御装置、
12…ロボット制御部、
16…記憶部、
17…画像処理部、
18…ねじ締めユニット制御部、
W…作業対象物
1 ... Screw tightening robot with swivel arm,
2 ... base,
3 ... Single-axis robot,
4 ... Swivel arm,
5 ... Screw tightening unit,
6 ... CCD camera,
7 ... θ-axis motor,
9 ... Control device,
12 ... Robot control unit,
16 ... Memory
17 ... Image processing unit,
18 ... Screw tightening unit control unit,
W ... Work object
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