JP7095417B2 - 制御システム、制御システムの制御方法、および制御システムのプログラム - Google Patents
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Description
コントローラと、前記コントローラに接続され、ワークに関する所定の処理を行う処理装置とを備える制御システムであって、
前記処理装置は、
時刻を計時する計時部と、
前記処理装置から出力される位置情報を、前記処理装置における座標系で所定の周期により更新する位置情報更新部と、
前記位置情報更新部により更新した前記位置情報と、更新を行った時刻情報とを、前記コントローラに送信する送信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記位置情報と前記時刻情報とを、前記処理装置から受信する受信部と、
前記位置情報が出力された前記処理装置における前記座標系と、ワールド座標系との相対関係を表す予め与えられた座標変換式を用いて、前記位置情報を、前記ワールド座標系のワールド座標系位置情報に変換する座標変換部と、
前記ワールド座標系位置情報と前記時刻情報とに基づいて、前記ワールド座標系位置情報間における位置情報を推定する推定部と、
前記ワールド座標系位置情報と、前記推定部により推定した位置情報とを、時間軸上で管理するワールド座標系管理部と、を備える、
コントローラと、前記コントローラに接続され、ワークに関する所定の処理を行う処理装置とを備える制御システムにおける制御方法であって、
前記処理装置において、
時刻を計時するステップと、
前記処理装置から出力される位置情報を、前記処理装置における座標系で所定の周期により更新するステップと、
更新した前記位置情報と、更新を行った時刻情報とを、前記コントローラに送信するステップと、を備え、
前記コントローラにおいて、
前記位置情報と前記時刻情報とを、前記処理装置から受信するステップと、
前記位置情報が出力された前記処理装置における前記座標系と、ワールド座標系との相対関係を表す予め与えられた座標変換式を用いて、前記位置情報を、前記ワールド座標系のワールド座標系位置情報に変換するステップと、
前記ワールド座標系位置情報と前記時刻情報とに基づいて、前記ワールド座標系位置情報間における位置情報を推定するステップと、を備える、
前記ワールド座標系位置情報と、前記推定した位置情報とを、時間軸上で管理するステップと、を備える。
図1は、第1実施形態における制御システム1の概略構成を示す図である。図1に示すように、制御システム1は、コントローラ100と、統合開発環境200と、画像処理装置510と、ロボット520と、工作機530と、第1コンベア546と、第2コンベア544とを備えている。
次に、本実施形態の制御システム1における全体処理について説明する。コントローラ100のワールド座標系管理部104は、ワールド座標系を管理している。画像処理装置510、第1制御アプリケーションエンジン700、第2制御アプリケーションエンジン710、工作機530、およびサーボアンプ540は、それぞれのローカル座標系を管理している。
次に、ワールド座標系と各ローカル座標系の座標変換式について、図6および図7を参照しつつ説明する。図6および図7は、基準座標系と物体座標系との関係を説明するための図である。
ARB=[AXB,AYB,AZB]
Ar=ARB Br+ApB
となる。
Ar=ATB Br
と表すことができる。
(XA,YA,ZA,φA,θA,ψA,tA)
(XW,YW,ZW,φW,θW,ψW,tW)は次のようになる。
次に、ロボット座標系とカメラ座標系との位置関係を同定するためのキャリブレーション方法について説明する。キャリブレーション方法は、従来のキャリブレーション方法を用いることができ、例えば、特開2012-187651号公報に開示されたキャリブレーション方法用いることができる。
第1段階としては、ユーザは、ターゲットパターンが描画されたキャリブレーション用シートSをカメラ512の視野内に配置する。そして、ユーザは、コントローラ100から画像処理装置510に対して撮像指示を与える。すると、画像処理装置510は、撮像によって得られた画像(ターゲットパターンが被写体として含まれる画像)をコントローラ100に送信する。
第2段階としては、ユーザは、第2コンベア544を動かしてターゲットパターンが描画されたキャリブレーション用シートSをロボット520のトラッキング範囲(稼動範囲)内に配置するとともに、ロボット520を操作して、ターゲットパターンに含まれる4個のマークとロボット520との位置関係を対応付ける。
第3段階としては、ユーザは、第2コンベア544をさらに動かしてキャリブレーション用シートSをロボット520のトラッキング範囲(稼動範囲)の最下流の位置に配置するとともに、ロボット520を操作して、ターゲットパターンに含まれる1個のマークとロボット520との位置関係を対応付ける。
上述したような第1~第3段階の処理によって取得されたパラメータを用いて、まず、エンコーダからの1カウントあたりのワークWの移動量dXおよびdYが算出される。より具体的には、以下の式に従って算出される。
dY=(Y5-Y1)/(E3-E2)
これらの式は、第2コンベア544をロボット520の稼動範囲(上流)まで移動させた状態と、第2コンベア544をロボット520の稼動範囲(下流)まで移動させた状態との間で、ロボット520のハンド先端がキャリブレーション用シートS内の同一のマークに位置決めされた場合に生じる、カウント値の変化量に対するロボット520の位置情報の変化量を算出することを意味する。これらの演算式によって、1カウントあたりのワークWの移動量dXおよびdYが決定される。すなわち、ロボット-コンベア間のキャリブレーションが実現される。
Y=D・xi+E・yi+F
これにより、ロボット座標系とカメラ座標系との位置関係を同定するためのキャリブレーションが実現される。
次に、本実施形態におけるワークWの位置の推定方法について説明する。画像処理装置510の計測は、コントローラ100の通信周期に比べて長く、計測時間に定時性がない。したがって、コントローラ100は、画像処理装置510から位置データを得られない周期では、コントローラ100がワークWの位置の推定を行う。
次に、時計補正の方法について説明する。時計補正の方法は、従来の方法を用いることができ、例えば、特許第5794449号に開示された方法用いることができる。
ワールド座標系で表現された位置情報は、IEC61131-3のファンクションブロックの出力情報として出力されるようにしてもよい。図9は、ファンクションブロック180を概略的に示す概念図である。また、図10は、ファンクションブロック190を概略的に示す概念図である。
次に、本開示の第2実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。第1実施形態においては、第1制御アプリケーションエンジン700と、第2制御アプリケーションエンジン710とが、コントローラ100の外部に設けられた態様について説明した。しかしながら、本実施形態では、第1制御アプリケーションエンジン700と、第2制御アプリケーションエンジン710とが、コントローラ100の内部に設けられている点が第1実施形態と異なる。
上述した実施形態では、画像処理装置510から送信される画像に基づいてワークWの位置を推定する態様について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定される訳ではない。例えば、サーボアンプ540に備えられたによるカウンタ値を、サーボアンプ540からコントローラ100に送信し、このカウンタ値を基にしてワークWの位置を推定するようにしてもよい。
100 コントローラ
101 時計
510 画像処理装置
511 時計
600 制御アプリケーション
700 第1制御アプリケーションエンジン
701 時計
710 第2制御アプリケーションエンジン
711 時計
Claims (5)
- コントローラと、前記コントローラに接続され、ワークに関する所定の処理を行う少なくとも2以上の処理装置とを備える制御システムであって、
前記処理装置は、
時刻を計時する計時部と、
前記処理装置から出力される前記ワークの位置情報を、前記処理装置における座標系で所定の周期により更新する位置情報更新部と、
前記位置情報更新部により更新した前記位置情報と、更新を行った時刻情報とを、前記コントローラに送信する送信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記位置情報と前記時刻情報とを、前記処理装置のそれぞれから受信する受信部と、
前記位置情報が出力された前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と、ワールド座標系との相対関係を表す予め与えられた座標変換式を用いて、前記処理装置のそれぞれにおける前記位置情報を、前記ワールド座標系のワールド座標系位置情報に変換する座標変換部と、
前記処理装置における複数の前記ワールド座標系位置情報および前記時刻情報とに基づいて、前記コントローラの制御周期における前記ワールド座標系上の前記ワークの位置情報を推定する推定部と、
前記ワールド座標系位置情報と、前記推定部により推定した位置情報とを、前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と前記ワールド座標系とで共通する時間軸上で管理するワールド座標系管理部と、を備える、
制御システム。 - 前記計時部は、時刻補正機能を備える、
請求項1に記載の制御システム。 - 前記ワールド座標系位置情報を表示する表示部を備える、
請求項1または請求項2に記載の制御システム。 - コントローラと、前記コントローラに接続され、ワークに関する所定の処理を行う少なくとも2以上の処理装置とを備える制御システムにおける制御方法であって、
前記処理装置において、
時刻を計時するステップと、
前記処理装置から出力される前記ワークの位置情報を、前記処理装置における座標系で所定の周期により更新するステップと、
更新した前記位置情報と、更新を行った時刻情報とを、前記コントローラに送信するステップと、を備え、
前記コントローラにおいて、
前記位置情報と前記時刻情報とを、前記処理装置のそれぞれから受信するステップと、
前記位置情報が出力された前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と、ワールド座標系との相対関係を表す予め与えられた座標変換式を用いて、前記処理装置のそれぞれにおける前記位置情報を、前記ワールド座標系のワールド座標系位置情報に変換するステップと、
前記処理装置における複数の前記ワールド座標系位置情報および前記時刻情報とに基づいて、前記コントローラの制御周期における前記ワールド座標系上の前記ワークの位置情報を推定するステップと、を備える、
前記ワールド座標系位置情報と、前記推定した位置情報とを、前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と前記ワールド座標系とで共通する時間軸上で管理するステップと、を備える、
制御システムの制御方法。 - コントローラと、前記コントローラに接続され、ワークに関する所定の処理を行う少なくとも2以上の処理装置とを備える制御システムにおけるプログラムであって、コンピュータに、
前記処理装置において、
時刻を計時するステップと、
前記処理装置から出力される前記ワークの位置情報を、前記処理装置における座標系で所定の周期により更新するステップと、
更新した前記位置情報と、更新を行った時刻情報とを、前記コントローラに送信するステップと、を備え、
前記コントローラにおいて、
前記位置情報と前記時刻情報とを、前記処理装置のそれぞれから受信するステップと、
前記位置情報が出力された前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と、ワールド座標系との相対関係を表す予め与えられた座標変換式を用いて、前記処理装置のそれぞれにおける前記位置情報を、前記ワールド座標系のワールド座標系位置情報に変換するステップと、
前記処理装置における複数の前記ワールド座標系位置情報および前記時刻情報とに基づいて、前記コントローラの制御周期における前記ワールド座標系上の前記ワークの位置情報を推定するステップと、を備える、
前記ワールド座標系位置情報と、前記推定した位置情報とを、前記処理装置のそれぞれにおける前記座標系と前記ワールド座標系とで共通する時間軸上で管理するステップと、を備える、
制御システムのプログラム。
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