JPH02309207A - ロボットアーム軸の角度変位検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、姿勢制御可能なロボットアームめ動作中心軸
とワーク面に直交する線との角度ずれを検出するロボッ
トアーム軸の角度変位検出方法及び装置に関するもので
ある。

（従来の技術） この種の角度ずれの検出方法としては１作業者の目視に
よる方法の外に、ロボットアーム先端に、その中心軸が
一致するようにレーザポインタを配置して、ワーク面に
形成された反射像の歪みにより、傾斜を判断する方法が
周知である。

（発明が解決しよろとする課題） しかしながら、後者の光学装置を利用した方法によれば
高精度のティーチングが可能になるが。

反射像の歪みから自動的に傾斜状態を判断しようとする
と、解析方法が複雑になり、またワークもある程度広い
平坦面を有することを前提にすることになる。

よって、本発明は、レーザ光を利用してロボットアーム
の動作中心軸とワーク面に直交する線とのずれを自動的
に高精度、かつ容易に検出できるロボットアーム軸の角
度変位検出方法及び装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、この目的を達成するために、第１図に示すよ
うに、ロボットアームの中心軸Ｐとワーク面３の直交線
との角度変位を検出するための中心軸Ｐの角度変位検出
方法において、ロボットアームの先端部に、中心軸Ｐを
通る入射光を検知面１ａの基準点Ａで検知するイメージ
センサｌと。

このイメージセンサの前方に中心軸Ｐに対して傾斜した
ハーフミラ−２と、このハーフミラ−により中心軸Ｐを
通ってワーク面３に向け反射されるように平行なレーザ
光４ａを中心軸Ｐに対して偏心位置から発射するレーザ
光源４とを配置し、ハーフミラ−２で反射されたレーザ
光４ａをワーク面３で反射させて、この反射されたレー
ザ光４ａをハーフミラ−２を通してイメージセンサ１で
検知し、その検知面１ａでの検知点Ｂと基準点Ａとのず
れから角度変位を検出する。

この方法を実施するための方法としては、ロボットアー
ム先端部に取付けられるブラケットに、ロボットアーム
の中心軸を通る入射光を検知面の基準点で検知するよう
にイメージセンサを装着し、さらにブラケットに、イメ
ージセンサの前方で中心軸に対して傾斜したハーフミラ
−及びこのハーフミラ−により中心軸を通ってワーク面
に向け反射されるように平行なレーザ光を中心軸に対す
る偏心位置から発射するレーザ光源を配置し、イメージ
センサには、レーザ光の検知面での検知点と基準点との
ずれを検出してロボット制御部に教示する角度変位判断
回路を付属させる。

（作用） レーザ光４ａはハーフミラ−２でワーク面３に向□けて
中心軸Ｐを通って反射される。この際、ワーク面３の直
交線が中心軸Ｐと一致する場合１反射光はハーフミラ−
２を通って検知面１ａの基準点Ａに入射する。ワーク面
３が傾斜してその直交線が中心軸Ｐからずれる一場合、
検知面１．ａの例えば検知点Ｂに入射し、基準点Ａから
のずれ量で傾斜度が分り、基準点Ａに対する方向から傾
斜方向も分る。その際、ワーク面３間の距離が既知であ
る場合、そのずれ量からずれもしくは傾斜角度も分る。

これにより、検知点Ｂが基準点Ａに一致するように、ロ
ボットアームを姿勢制御するか又は場合によってはワー
ク面３の傾斜を調整することにより、中心軸Ｐとワーク
面３の直交線を一致させることができる。

（実施例） 第２図は本発明の角度変位検出方法を実施するための装
置例を示す。

図示のロボットは、そのロボットアーム９における動作
中心軸Ｐを基準としてワーク面３に対して姿勢制御され
て作業を行う、　１０は、ワーク面３の中心軸（直交線
）に対する中心軸Ｐのずれを検出する際に、ロボットア
ーム９に例えばねじ止めされる角度変位検出装置のブラ
ケットである。

このブラケットには、ロボットアーム９の中心軸Ｐを通
る入射光を検知面１１ａの基準点Ａで検知するイメージ
センサとしてのＣＣＤカメラ１１と、このＣＣＤカメラ
の前方で中心軸Ｐに対して４５″に傾斜したハーフミラ
−１２と、このハーフミラ−により中心軸Ｐを通ってワ
ーク面３に向け反射されるように平行なレーザ光１３ａ
を中心軸Ｐに対する直交位置から発射するレーザ光源１
３とが配訟されている。

ＣＣＤカメラ１１には角度変位判断回路２１が付属し、
先ず検出精度を一層向上させるために、ハーフミラ−１
２を反射レーザ光１３ａが透光する際に、その厚み及び
材質により生しるオフセット量だけ検知面１１ａのＸ−
Ｙ軸座標での検知点Ｂの座標値を補正して、補正検知点
８ａの座標値を算出する。

そして、補正検知点Ｂａの座標値と基準点Ａの座標値と
からワーク面３の傾斜方向及び傾斜量を解析して、ロボ
ット制御部にそれぞれを指示する信号を送出する。レー
ザ光源１３は、駆動回路２２で駆動されると共に、レー
ザ光１３ａを平行にするためのコリメートレンズ１４が
前置されている。

このように、ＣＣＤＣＣカメラ、ハーフミラ−１２及び
レーザ光源１３は、本発明による所定の幾何学関係を形
成するようにブラケットｌＯに取付けられると共に、ロ
ボットアーム９の先端部に例えばボルト等で正規の取付
けを行うと、傾斜のないワーク面からの反射光か、オフ
セクトを無視すると基準点Ａに検知されるように構成さ
れている。

次に、動作を説明する。

ワーク面３に対する作業の開始に際して、ブラケットｌ
Ｏをロボットアーム９の正規位置に取付けて、その姿勢
を基準状態に制御する。そして、レーザ光１３ａを発射
させ、中心軸Ｐを通ってワーク面３に向けてレーザ光＋
３ａを入射させる。反射されたレーザ光１３ａはハーフ
ミラ−１２を通過し。

僅かにオフセットされてＣＣＤカメラ１１の検知面１１
ａに入射する。これにより、第３図に示すように、角度
変位判断回路２１は、検知面１１ａにおける検知点Ｂの
座標値（ｘ、ｙ）を検出して補正し、基準点Ａの座標値
（ｘｏ、ｙｏ）に対する補正された検知点Ｂａの座標値
（×８、ｙａ）の座標位置関係からその傾斜方向及び傾
Ａ１１ｌを算出する。これにより、ロボット制御部は供
給される傾斜方向及び傾斜量信号に応答してロボットア
ームを姿勢制御し、補正検知点Ｒａか基準点盆に一致し
た時点で設定動作を終了し、そのアームの姿勢を基準に
してワーク面３に対する作業を行う。

（発明の効果） 以Ｌ、本発明によれば、平行レーザ光を利用した簡単な
光学系及び回路手段により、ロボットアーム中心軸とワ
ーク面の直交線との角度変位が精度よく検出される。ま
た、一本のレーザ光を照射するたけなのでワーク面か狭
くても検出可能である。これにより、ロボットアーム又
はワーク面の角度を調整して双方の軸を容易に一致させ
ることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発明の
方法を実施するワーク面の角度変位検出装置の概略斜視
図及び付属回路のブロック図及び第３図は同実施例の動
作を説明する図である。 ｌ・・・イメージセンサ、　　２．１２・・・ハーフミ
ラ−１３・・・ワーク面、　　　４．Ｄ−・・レーザ光
源、９・・・ロボットアーム、　１１・・・ＣＣＤカメ
ラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロボットアームの中心軸とワーク面の直交線との角
   度変位を検出するためのロボットアーム軸の角度変位検
   出方法であって、 ロボットアームの先端部に、前記中心軸を通る入射光を
   検知面の基準点で検知するイメージセンサと、このイメ
   ージセンサの前方に前記中心軸に対して傾斜したハーフ
   ミラーと、このハーフミラーにより前記中心軸を通って
   ワーク面に向け反射されるように平行なレーザ光を前記
   中心軸に対し偏心位置から発射するレーザ光源とを配置
   し、前記ハーフミラーで反射された前記レーザ光を前記
   ワーク面で反射させて、この反射された前記レーザ光を
   前記ハーフミラーを通して前記イメージセンサで検知し
   、前記検知面での検知点と前記基準点とのずれから角度
   変位を検出することを特徴とするロボットアーム軸の角
   度変位検出方法。 ２）ロボットアームの中心軸とワーク面の直交線との角
   度変位を検出するためのロボットアーム軸の角度変位検
   出装置であって、 ロボットアームの先端部に取付けられるブラケットに、
   前記ロボットアームの中心軸を通る入射光を検知面の基
   準点で検知するようにイメージセンサを装着し、 さらに、前記ブラケットに、前記イメージセンサの前方
   で前記中心軸に対して傾斜したハーフミラー及びこのハ
   ーフミラーにより前記中心軸を通って前記ワーク面に向
   け反射されるように平行なレーザ光を前記中心軸に対す
   る偏心位置から発射するレーザ光源を配置し、 前記イメージセンサには、前記レーザ光の検知面での検
   知点と前記基準点とのずれを検出してロボット制御部に
   教示する角度変位判断回路が付属していることを特徴と
   するロボットアーム軸の角度変位検出装置。