JPH041505A - ワークの3次元位置計測方法とワークの捕捉方法 - Google Patents
ワークの3次元位置計測方法とワークの捕捉方法Info
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- JPH041505A JPH041505A JP2101971A JP10197190A JPH041505A JP H041505 A JPH041505 A JP H041505A JP 2101971 A JP2101971 A JP 2101971A JP 10197190 A JP10197190 A JP 10197190A JP H041505 A JPH041505 A JP H041505A
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- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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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。
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、主として産業用デイスプレィ(以後デイスプ
レィと呼ぶ)のホワイトバランス調整およびカットオフ
調整をロボットにより自動調整するためのワークの3次
元位置計測方法およびその捕捉方法に関するものである
。
レィと呼ぶ)のホワイトバランス調整およびカットオフ
調整をロボットにより自動調整するためのワークの3次
元位置計測方法およびその捕捉方法に関するものである
。
従来の技術
デイスプレィ装置の生産工程において、その位置ぎめは
、デイスプレィ装置の回転構造やブラウン管の独特の形
状により難しく、また、ブラウン管の後に取り付けられ
ているプリント基板も位置ぎめが難しく、多くは人手に
より実施されている。
、デイスプレィ装置の回転構造やブラウン管の独特の形
状により難しく、また、ブラウン管の後に取り付けられ
ているプリント基板も位置ぎめが難しく、多くは人手に
より実施されている。
デイスプレィ装置のホワイトバランス調整、およびカッ
トオフ調整を自動調整するために治具にて、ブラウン管
の後に取り付けられているプリント基板を固定し、自動
機にて電気調整を行なう方法、或は力制御の可能なロボ
ットでプローブをプリント基板に接触させ、その時の現
在位置を読み取り、都合6点緩り返すことにより、プリ
ント基板の3次元位置を求め、電気調整を行なうことも
試みられている。
トオフ調整を自動調整するために治具にて、ブラウン管
の後に取り付けられているプリント基板を固定し、自動
機にて電気調整を行なう方法、或は力制御の可能なロボ
ットでプローブをプリント基板に接触させ、その時の現
在位置を読み取り、都合6点緩り返すことにより、プリ
ント基板の3次元位置を求め、電気調整を行なうことも
試みられている。
発明が解決しようとする課題
しかし、近年、デイスプレィの種類も多く、治具にて、
ブラウン管の後に取り付けられているプリント基板を固
定し、自動機にて電気調整をする方法では、治具の位置
を機種により変えねばならず、また、回転構造を有する
デイスプレィにては、治具の位置を固定することは、は
とんど不可能である。
ブラウン管の後に取り付けられているプリント基板を固
定し、自動機にて電気調整をする方法では、治具の位置
を機種により変えねばならず、また、回転構造を有する
デイスプレィにては、治具の位置を固定することは、は
とんど不可能である。
また上記力#JilIlの可能なロボットによる方法に
おいては、ロボットの力制御精度が悪く、プリント基板
にプローブが接触することによりプリント基板がたわみ
、真値が得に(い、また、6点計測のため、計測時間の
増大を招くといった欠点があった。
おいては、ロボットの力制御精度が悪く、プリント基板
にプローブが接触することによりプリント基板がたわみ
、真値が得に(い、また、6点計測のため、計測時間の
増大を招くといった欠点があった。
そこで、本発明は、視覚認識を用い、非接触によりプリ
ント基板などのワークの3次元位置を計測し、電気調整
を実施する現実的方法を提供するものである。
ント基板などのワークの3次元位置を計測し、電気調整
を実施する現実的方法を提供するものである。
課題を解決するための手段
本願第1の発明は、ワークに正対する画像認識カメラと
、その視覚座標縦軸方向の斜方向からワークに対し、横
スリット光を照射するレーザ発光光源と、視覚座標横軸
方向の斜方向からワークに対し縦スリット光を照射する
レーザ発光光源とからなるレーザ計測部を産業用ロボッ
トのハンド部に配し、前記レーザ計測部をワークに対し
カメラ光軸方向に一定量移動させた前後のワークの縦線
に映ずる2つのスリット画像と横線に映ずる1つのスリ
ット画像をカメラに取り込み、予め教示されたレーザ計
測部の移動距離に対する視覚座標上のスリット画像のズ
レの関係から、ワークの3次元位置を算出するワークの
3次元位置計測方法である。
、その視覚座標縦軸方向の斜方向からワークに対し、横
スリット光を照射するレーザ発光光源と、視覚座標横軸
方向の斜方向からワークに対し縦スリット光を照射する
レーザ発光光源とからなるレーザ計測部を産業用ロボッ
トのハンド部に配し、前記レーザ計測部をワークに対し
カメラ光軸方向に一定量移動させた前後のワークの縦線
に映ずる2つのスリット画像と横線に映ずる1つのスリ
ット画像をカメラに取り込み、予め教示されたレーザ計
測部の移動距離に対する視覚座標上のスリット画像のズ
レの関係から、ワークの3次元位置を算出するワークの
3次元位置計測方法である。
本願第2の発明は、ワークであるプリント基板の電気調
整位置に電気調整具を装着するにおいて、請求項1記載
の方法によりプリント基板の3次元位置を求め、且つ、
この時の産業用ロボットのハンド部に配置している電気
調整具のプリント基板に対する電気調整位置を教示し、
プリント基板の3次元位置と電気調整位置の組合せを基
準位置とし、新たな対象プリント基板に対しては、請求
項1の方法にてプリント基板の3次元位置を求め、基準
としたプリント基板の3次元位置からのズレの分だけ基
準となるプリント基板の電気調整位置を補正し、新しい
プリント基板の電気調整位置とするワークの3次元位置
計測方法である。
整位置に電気調整具を装着するにおいて、請求項1記載
の方法によりプリント基板の3次元位置を求め、且つ、
この時の産業用ロボットのハンド部に配置している電気
調整具のプリント基板に対する電気調整位置を教示し、
プリント基板の3次元位置と電気調整位置の組合せを基
準位置とし、新たな対象プリント基板に対しては、請求
項1の方法にてプリント基板の3次元位置を求め、基準
としたプリント基板の3次元位置からのズレの分だけ基
準となるプリント基板の電気調整位置を補正し、新しい
プリント基板の電気調整位置とするワークの3次元位置
計測方法である。
本願第3の発明は、産業用ロボットのハンド部に配置し
ている電気調整具に、テーパー部を有するプリント基板
の端面把持用の爪を少なくとも2つ取り付け、テーパー
部が、プリント基板の端面に沿って動作することにより
閉状態、開状態を認識でき、通常、閉状態にする。請求
項2の方法により求めたプリント基板の電気調整位置に
電気調整具を移動させたとき、電気調整具がプリント基
板を把持するに際して爪のテーパー部がプリント基板の
端面に接触後、プリント基板の端面に沿って動作するこ
とにより開状態となり、最終把持位置においてテーパー
部がなくなり閉状態となるようにして、前記、端面把持
用の爪がすべて、閉状態、開状態、閉状態と推移した時
、産業用ロボットの移動を止めることにより、その時の
産業用ロボットの現在位置をプリント基板の把持位置と
するワークの捕捉方法である。
ている電気調整具に、テーパー部を有するプリント基板
の端面把持用の爪を少なくとも2つ取り付け、テーパー
部が、プリント基板の端面に沿って動作することにより
閉状態、開状態を認識でき、通常、閉状態にする。請求
項2の方法により求めたプリント基板の電気調整位置に
電気調整具を移動させたとき、電気調整具がプリント基
板を把持するに際して爪のテーパー部がプリント基板の
端面に接触後、プリント基板の端面に沿って動作するこ
とにより開状態となり、最終把持位置においてテーパー
部がなくなり閉状態となるようにして、前記、端面把持
用の爪がすべて、閉状態、開状態、閉状態と推移した時
、産業用ロボットの移動を止めることにより、その時の
産業用ロボットの現在位置をプリント基板の把持位置と
するワークの捕捉方法である。
また、把持位置にて、産業用ロボットの特定軸のみサー
ボ電源を遮断し、サーボフリーにした状態で、産業用ロ
ボットのプリント基板把持時の電気調整具、およびハン
ド部のストレスを解放し、前記サーボフリー時の産業用
ロボットの現在位置を最終のプリント基板の把持位置と
しサーボロックする請求項3記載のワークの捕捉方法で
ある。
ボ電源を遮断し、サーボフリーにした状態で、産業用ロ
ボットのプリント基板把持時の電気調整具、およびハン
ド部のストレスを解放し、前記サーボフリー時の産業用
ロボットの現在位置を最終のプリント基板の把持位置と
しサーボロックする請求項3記載のワークの捕捉方法で
ある。
作 用
本願第1の発明によれば、横スリット光と縦スリット光
をワークの縦横端線に照射し、その画像をカメラに取込
み、次いでカメラと光源をカメラ光軸方向に移動させた
ときの各スリット光の移動を読み取り、予めカメラと光
源からなる計測部の移動に対するスリット光位置の移動
の関係をカメラ座標上で対比することにより、ワークの
3次元位置を計測することができる。
をワークの縦横端線に照射し、その画像をカメラに取込
み、次いでカメラと光源をカメラ光軸方向に移動させた
ときの各スリット光の移動を読み取り、予めカメラと光
源からなる計測部の移動に対するスリット光位置の移動
の関係をカメラ座標上で対比することにより、ワークの
3次元位置を計測することができる。
また、本願第2の発明によれば、請求項1の方法によっ
て計測したワークの3次元位置に対し、ワークの電気調
整部分に係合させる調整具との関係位置の基準点を設定
し、ワークの計測位置の変動を基準点とのずれの差とし
て求め、ずれを補正するようロボットを移動させて、ワ
ークと調整具との3次元位置を合致させることができる
。
て計測したワークの3次元位置に対し、ワークの電気調
整部分に係合させる調整具との関係位置の基準点を設定
し、ワークの計測位置の変動を基準点とのずれの差とし
て求め、ずれを補正するようロボットを移動させて、ワ
ークと調整具との3次元位置を合致させることができる
。
さらに、本願第3の発明によれば、調整具をワークに整
合させるにおいて、計測の誤差を調整具に設けたワーク
把持部の開閉作動によって正確な整合位置を求め、さら
にロボットの所定作動軸を一時サーボフリーにして整合
位置ずれを修正して、正確な整合をなすことができる。
合させるにおいて、計測の誤差を調整具に設けたワーク
把持部の開閉作動によって正確な整合位置を求め、さら
にロボットの所定作動軸を一時サーボフリーにして整合
位置ずれを修正して、正確な整合をなすことができる。
実施例
本発明の実施例について、図面を参照して順を追って説
明する。
明する。
(1)最初に、スリット光を用いて3次元位置を計測す
る原理を第1図及び第2図を用いて説明する。
る原理を第1図及び第2図を用いて説明する。
第1図は槓スリット光を用いて3次元位置を計測する方
法、第2図は縦スリット光を用いて、3次元位置を計測
する方法である。
法、第2図は縦スリット光を用いて、3次元位置を計測
する方法である。
第1図において、1は横スリット発光レーザー光源、2
はワークの照射面A、3は横スリットの奥行き方向に△
Zだけ移動したワークの照射面Bである。PAはワーク
の照射面Aに関しての横スリット光4の端点、PBはワ
ークの照射面Bに関しての横スリット光5の端点の座標
とする。
はワークの照射面A、3は横スリットの奥行き方向に△
Zだけ移動したワークの照射面Bである。PAはワーク
の照射面Aに関しての横スリット光4の端点、PBはワ
ークの照射面Bに関しての横スリット光5の端点の座標
とする。
PA= (X、Y、Z) 、FB= (x、y、z)と
すると、 Z=z+に、・(Y−y)、Kyは定数となる。
すると、 Z=z+に、・(Y−y)、Kyは定数となる。
第2図において、6は縦スリット発光レーザー光源、7
はワークの照射面A、8は縦スリットの奥行き方向に△
Zだけ移動したワークの照射面Bである。PAはワーク
の照射面Aに関しての縦スリット光4の端点、PBはワ
ークの照射面Bに関しての縦スリット光10の端点の座
標とする。
はワークの照射面A、8は縦スリットの奥行き方向に△
Zだけ移動したワークの照射面Bである。PAはワーク
の照射面Aに関しての縦スリット光4の端点、PBはワ
ークの照射面Bに関しての縦スリット光10の端点の座
標とする。
P = (X、Y、Z) 、FB= (x、y、z)
とす^ ると、 Z=z十K ・(Y−y)、Kxは定数となる。
とす^ ると、 Z=z十K ・(Y−y)、Kxは定数となる。
次に、上記原理を応用して、ロボットを利用し、横スリ
ット光および、縦スリット光を用いて、3次元位置を算
出する方法を説明する。
ット光および、縦スリット光を用いて、3次元位置を算
出する方法を説明する。
第3図は、3次元位置計測システムの構成図である。1
1は、当システムに使用したロボ、ット、12はレーザ
ー計測部、13はレーザーが照射される試料である。
1は、当システムに使用したロボ、ット、12はレーザ
ー計測部、13はレーザーが照射される試料である。
ロボット11の動作軸は、合計6軸であり、任意の位置
、姿勢がとれる。詳細な軸構成を第4図に示す。
、姿勢がとれる。詳細な軸構成を第4図に示す。
レーザー計測部12の詳細を第5図に示す。
21はロボット16軸のフランジ面であり、レーザー計
測部12を支えるブラケット22に固定されている。2
4は横スリット光のレーザー発光光源、25は縦スリッ
ト光のレーザー発光光源、26は横スリット画像および
縦スリット画像を取り入れる為のカメラである。横スリ
ット光のレーザー発光光源24、縦スリット光のレーザ
ー発光光源25およびカメラ6は、カメラ支持ブラケッ
ト23に固定されている。また、横スリット光のレーザ
ー発光光源24と縦スリット光のレーザー発光光源25
は、カメラ26に関して、90度に配置し、横スリット
画像および縦スリット画像は、カメラ26の視覚座標系
のX軸、Y軸に平行になるように配置されている。27
は電気調整具を把持するハンド部であり、空圧により開
閉し、レーザー計測部12を支えるブラケット22に固
定されている。
測部12を支えるブラケット22に固定されている。2
4は横スリット光のレーザー発光光源、25は縦スリッ
ト光のレーザー発光光源、26は横スリット画像および
縦スリット画像を取り入れる為のカメラである。横スリ
ット光のレーザー発光光源24、縦スリット光のレーザ
ー発光光源25およびカメラ6は、カメラ支持ブラケッ
ト23に固定されている。また、横スリット光のレーザ
ー発光光源24と縦スリット光のレーザー発光光源25
は、カメラ26に関して、90度に配置し、横スリット
画像および縦スリット画像は、カメラ26の視覚座標系
のX軸、Y軸に平行になるように配置されている。27
は電気調整具を把持するハンド部であり、空圧により開
閉し、レーザー計測部12を支えるブラケット22に固
定されている。
レーザーの照射される試料13は正方形をし7ており、
ロボット座標系と平行になるように、ロボット本体の側
面に貼付されている。
ロボット座標系と平行になるように、ロボット本体の側
面に貼付されている。
第8図の動作フロー図に従って、横スリット光を用いた
3次元位置の算出方法を説明する。
3次元位置の算出方法を説明する。
ステップ1において、各種データエリアの初期化を行な
う。DIST、は、レーザー計測部12のカメラ26か
ら試料13までの距離であり、初期値は試料13に対し
、焦点距離より10蒙近い距離に設定している。SYは
、槓スリット画像端点のY成分く実際には、視覚座標系
のY画素値)の合計値を格納する領域で初期値はOであ
る。SYYは、横スリット画像端点のY成分の2乗値(
実際には、視覚座標系のY画素値の2乗値)の合計値を
格納する領域で初期値はOである。SDYはレーザー計
測部12のカメラ26から試料13までの距離と横スリ
ット画像端点のY成分を掛けた値であり、初期値は0で
ある。SDはレーザー計測部12のカメラ26から試料
13までの距離の合計値であり、初期値はOである。K
AISUは計測回数を示し、初期値は20である。KE
K K A、は横スリット光を用いて認識した時の視
覚座標系における槓スリット画像端点のYNN素子ある
。
う。DIST、は、レーザー計測部12のカメラ26か
ら試料13までの距離であり、初期値は試料13に対し
、焦点距離より10蒙近い距離に設定している。SYは
、槓スリット画像端点のY成分く実際には、視覚座標系
のY画素値)の合計値を格納する領域で初期値はOであ
る。SYYは、横スリット画像端点のY成分の2乗値(
実際には、視覚座標系のY画素値の2乗値)の合計値を
格納する領域で初期値はOである。SDYはレーザー計
測部12のカメラ26から試料13までの距離と横スリ
ット画像端点のY成分を掛けた値であり、初期値は0で
ある。SDはレーザー計測部12のカメラ26から試料
13までの距離の合計値であり、初期値はOである。K
AISUは計測回数を示し、初期値は20である。KE
K K A、は横スリット光を用いて認識した時の視
覚座標系における槓スリット画像端点のYNN素子ある
。
ステップ2は、ロボット11の動作設定であり、第3図
に示すように、レーザー計測部12が試料13に対し、
垂直に、且つ、レーザー計測部12のカメラ26の位置
が、試料に対し焦点より10−近い位置にロボットを移
動する。(初期動作)ステップ3は、槓スリット光を用
いた認識であり、結果は変数KEKKA、に返却される
。ここで、認識方法を説明する。横スリット画像を2値
化すると、2値画偉は第6図のようになる。視覚座標系
のX軸、Y軸に写像をとり、X軸上のプラス方向より、
最初の濃淡合格点をサーチすると、Pxになる。次に、
X=Px上で、Y軸上の写像の一番強度の強い点をサー
チすると、P、となる。
に示すように、レーザー計測部12が試料13に対し、
垂直に、且つ、レーザー計測部12のカメラ26の位置
が、試料に対し焦点より10−近い位置にロボットを移
動する。(初期動作)ステップ3は、槓スリット光を用
いた認識であり、結果は変数KEKKA、に返却される
。ここで、認識方法を説明する。横スリット画像を2値
化すると、2値画偉は第6図のようになる。視覚座標系
のX軸、Y軸に写像をとり、X軸上のプラス方向より、
最初の濃淡合格点をサーチすると、Pxになる。次に、
X=Px上で、Y軸上の写像の一番強度の強い点をサー
チすると、P、となる。
KEKKA、=P。
ステップ4は、SY、SYY、SDY、SDの計算で、
それぞれの和が計算される。
それぞれの和が計算される。
ステップ5は、計数回数をカウントし、DISTYを更
新する。
新する。
ステップ6は、終了判定であり、20回計測すると終了
し、20回未満の場合はループによりもどり、ロボット
をレーザー計測部12のカメラ26から試料13までの
距離を1−遠ざけ、上記の認識および計算が実施される
。即ち、20回の計測により、最終的にはレーザー計測
部12のカメラ位置が、試料13に対し焦点距離よりL
ow遠い位置にロボットを移動することになる。
し、20回未満の場合はループによりもどり、ロボット
をレーザー計測部12のカメラ26から試料13までの
距離を1−遠ざけ、上記の認識および計算が実施される
。即ち、20回の計測により、最終的にはレーザー計測
部12のカメラ位置が、試料13に対し焦点距離よりL
ow遠い位置にロボットを移動することになる。
ステップ7は、計測が終了した場合であり、上記求めた
、SY、SYY、SDY、SDを用いて、最小2乗法に
より、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離<DISTY)と槓スリット画像のY成分の関
係を求める。(KEKKA、) D I ST、=A、・KEKKA、+B。
、SY、SYY、SDY、SDを用いて、最小2乗法に
より、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離<DISTY)と槓スリット画像のY成分の関
係を求める。(KEKKA、) D I ST、=A、・KEKKA、+B。
第9図の動作フロー図に、縦スリット光を用いた3次元
位置の算出方法を示す。DISTxはレーザー計測部1
2のカメラ26から試料13までの距離であり、SXは
、縦スリット画像端点のX成分(実際には、視覚座標系
のX画素値)の合計値を格納する領域、SXXは、縦ス
リット画像端点のX成分の2乗値(実際には、視覚座標
系のX画素値の2乗値)の合計値を格納する領域、SD
Iは、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離と縦スリット画像端点のX成分を掛けた値、S
Dは、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離の合計値である。
位置の算出方法を示す。DISTxはレーザー計測部1
2のカメラ26から試料13までの距離であり、SXは
、縦スリット画像端点のX成分(実際には、視覚座標系
のX画素値)の合計値を格納する領域、SXXは、縦ス
リット画像端点のX成分の2乗値(実際には、視覚座標
系のX画素値の2乗値)の合計値を格納する領域、SD
Iは、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離と縦スリット画像端点のX成分を掛けた値、S
Dは、レーザー計測部12のカメラ26から試料13ま
での距離の合計値である。
KEKKAxは、縦スリット光を用いて、認識した時の
視覚座標系における縦スリット画像の端点のX画素値で
ある。
視覚座標系における縦スリット画像の端点のX画素値で
ある。
ここで、認識方法を説明する。縦スリット画像を2値化
すると、2値画像は、第7図のようになる。視覚座標系
のX軸、Y軸に写像をとり、Y軸上のプラス方向より最
初の濃淡合格点をサーチするとQYになる。次に、Y−
Q、上で、X軸上の写像の一番強度の強い点をサーチす
るとQxとなる。
すると、2値画像は、第7図のようになる。視覚座標系
のX軸、Y軸に写像をとり、Y軸上のプラス方向より最
初の濃淡合格点をサーチするとQYになる。次に、Y−
Q、上で、X軸上の写像の一番強度の強い点をサーチす
るとQxとなる。
KEKKAx−Qx
DIST =A −KEKKAx+Bxx
上記手続により、横スリット画像の端点のP、値、縦ス
リット画像の端点のQx値より視覚座標系での奥行きく
Z値)を求めることができる。
リット画像の端点のQx値より視覚座標系での奥行きく
Z値)を求めることができる。
次に、視覚座標系での画素のCGS単位系へのスケーリ
ングファクターを、視覚座標系のX軸方向でGx、視覚
座標系のY軸方向でG、とする。横スリット画像の端点
をPXWii素、P1画素、CGS単位系で、横スリッ
ト画像の端点をX、Yとすると、 X=Gx*Px Y=G、*P。
ングファクターを、視覚座標系のX軸方向でGx、視覚
座標系のY軸方向でG、とする。横スリット画像の端点
をPXWii素、P1画素、CGS単位系で、横スリッ
ト画像の端点をX、Yとすると、 X=Gx*Px Y=G、*P。
Z=A、*P、+B。
となる。
同様に、縦スリット画像の端点をQx画素、Q。
画素、CGS単位系で、縦スリット画像の端点をX、Y
とすると、 X−Gx*Qx Y=G、*Q。
とすると、 X−Gx*Qx Y=G、*Q。
z−Ax*Qx+BX
となる。
以上で、横スリット画像の端点、縦スリット画像端点よ
り視覚座標系での値を、CGS単位系で求めることがで
きる。
り視覚座標系での値を、CGS単位系で求めることがで
きる。
次に、視覚座標系での値を、絶対Fg譚系に変換する方
法について説明する。ロボット11の現在位置をP
、カメラ26のロボット7ランジ面ERE に対するオフセットをPcA□RAとすると、視覚座標
系の原点の座標は、 −P HERE−CA縛ER^ である。:は、4*4の行列の掛は掛は算を意味するも
のとする。
法について説明する。ロボット11の現在位置をP
、カメラ26のロボット7ランジ面ERE に対するオフセットをPcA□RAとすると、視覚座標
系の原点の座標は、 −P HERE−CA縛ER^ である。:は、4*4の行列の掛は掛は算を意味するも
のとする。
横スリット画像の端点の視覚座標系の値をV=(V x
、 V y r V z )とし、横スリット画像の
端点の絶対座標系の値は、P= (Px、P、、P2)
とすると、 p:p−v HERE C^菖ERA −である。
、 V y r V z )とし、横スリット画像の
端点の絶対座標系の値は、P= (Px、P、、P2)
とすると、 p:p−v HERE C^菖ERA −である。
同様に、縦スリット画像の端点の視覚座標系の値をW−
(WX、W、、W2)とし、縦スリット画像の端点の絶
対座標系の値は、P−(Px、P、。
(WX、W、、W2)とし、縦スリット画像の端点の絶
対座標系の値は、P−(Px、P、。
P2)とすると、
p−p:w
HERI!−CAIIIER^
である。
次に、上記の3次元計測システムにより求まった3次元
位置の算出方法を使って、プリント基板の3次元位置を
求める方法を第10図に従って説明する。
位置の算出方法を使って、プリント基板の3次元位置を
求める方法を第10図に従って説明する。
11はロボット、12はレーザー計測部、15はワーク
、I6はパレット、17はコンベアである。この時、ワ
ーク15に対して認識教示点を適切に教示すると第11
図のように、横スリット画像■A、IB、縦スリット画
像■。が得られる。前記した方法により、横スリット画
像の端点は各PA、PB、縦スリット画像の端点はPC
となる。
、I6はパレット、17はコンベアである。この時、ワ
ーク15に対して認識教示点を適切に教示すると第11
図のように、横スリット画像■A、IB、縦スリット画
像■。が得られる。前記した方法により、横スリット画
像の端点は各PA、PB、縦スリット画像の端点はPC
となる。
第12図を用いて、プリント基板の3次元位置を求める
。18はプリント基板、19はPA、PB、P、により
作られる座標系 0. XY、Z=FRAME (PA、PB、Pc)
で求める。FRAMEは座標系の関数で、PAを原点、
PBをX軸の点、PoをXY平面の正方向の点とする座
標系を返却する。
。18はプリント基板、19はPA、PB、P、により
作られる座標系 0. XY、Z=FRAME (PA、PB、Pc)
で求める。FRAMEは座標系の関数で、PAを原点、
PBをX軸の点、PoをXY平面の正方向の点とする座
標系を返却する。
0FFSET INV (0,XY、Z): P。
INVは、逆行列、0FFSETは、o、 xy。
ZからみたP。を示す。
OXYZ=OXY、Z+X (OFFSET。
X)
よって、プリント基板の3次元位置o xyzは、座
標系o xy、zを、X軸方向に0FFSETのX成
分平行移動させた座標系になる。Xは、X成分の抽出の
演算子であり、十XOは、X軸の平行移動の演算を示す
。
標系o xy、zを、X軸方向に0FFSETのX成
分平行移動させた座標系になる。Xは、X成分の抽出の
演算子であり、十XOは、X軸の平行移動の演算を示す
。
<2)1つのプリント基板の3次元位置とこの時のロボ
ットのハンド部に配置している電気調整具のプリント基
板に対する電気調整位置の組合せを基準位置とした時、
新しいプリント基板の電気調整位置を決める方法を第1
3図を用いて説明する。
ットのハンド部に配置している電気調整具のプリント基
板に対する電気調整位置の組合せを基準位置とした時、
新しいプリント基板の電気調整位置を決める方法を第1
3図を用いて説明する。
第13図は、電気調整具のプリント基板18に対する電
気調整位置を示す図で、11はロボット(部分を示す)
であり、12はレーザー計測部、30は電気調整具、1
5はワークである。
気調整位置を示す図で、11はロボット(部分を示す)
であり、12はレーザー計測部、30は電気調整具、1
5はワークである。
o xyzを基準となるプリント基板の3次元位置と
し、VOLUMEを基準となる電気調整具30のプリン
ト基板18に対する電気調整位置とする。
し、VOLUMEを基準となる電気調整具30のプリン
ト基板18に対する電気調整位置とする。
プリント基板18に対する電気調整位置の相対位置OV
OLUMEは、 OVOLUME=INV(OXYZ):VOLUME となる。
OLUMEは、 OVOLUME=INV(OXYZ):VOLUME となる。
新しいプリント基板の3次元位置を、OI−X IY、
Z、とすると、新しいプリント基板に対する電気調整位
置VOLUME、は、 VOLUME、=O,X、Y、Z、:VOLUMEとな
る。
Z、とすると、新しいプリント基板に対する電気調整位
置VOLUME、は、 VOLUME、=O,X、Y、Z、:VOLUMEとな
る。
(3)現実的には、認識も数画素の誤差を含み、また、
ロボットも絶対精度面では、多少の誤差を含んでいる。
ロボットも絶対精度面では、多少の誤差を含んでいる。
そこで、誤差が多少束じても、プリント基板を正常に把
持するための方法を次に説明する。
持するための方法を次に説明する。
第14図は、電気調整具30の全体図であり、31はロ
ボット11のハンド部で把持するためのブラケットであ
る。電気調整具本体32は、前記ブラケット31にはね
33で半固定されている。
ボット11のハンド部で把持するためのブラケットであ
る。電気調整具本体32は、前記ブラケット31にはね
33で半固定されている。
電気調整具本体32には、テーパー部34aを有するプ
リント基板18の端辺把持用の爪34を2つ取り付け、
テーパー部34aがプリント基板18の端辺に沿って動
作する時センサー35により閉状態、開状態を認識でき
、通常はばねで戻ることにより閉状態になっている。
リント基板18の端辺把持用の爪34を2つ取り付け、
テーパー部34aがプリント基板18の端辺に沿って動
作する時センサー35により閉状態、開状態を認識でき
、通常はばねで戻ることにより閉状態になっている。
第15図の動作フロー図を用いて、説明する。
ステップ1は、プリント基板の電気調整位置にロボット
を移動させる時の初期動作であり、電気調整位置のプリ
ント基板に対する垂線方向3■の待避位置(PRE
VOLUME)に移動する。
を移動させる時の初期動作であり、電気調整位置のプリ
ント基板に対する垂線方向3■の待避位置(PRE
VOLUME)に移動する。
PRE VOLUME=OVOLUME+Z(3)+
ZOは、Z軸の平行移動の演算を示す。
ZOは、Z軸の平行移動の演算を示す。
ステップ2は、プリント基板の電気調整位置にロボット
を移動させ、電気調整位置のプリント基板に対する垂線
方向3mの過ぎた位置(PO3TVOLUME)に移動
する。また、ステップ2の移動命令は、先行実行可能な
命令で、移動中、以下のステップ3.4.5の命令が実
行される。
を移動させ、電気調整位置のプリント基板に対する垂線
方向3mの過ぎた位置(PO3TVOLUME)に移動
する。また、ステップ2の移動命令は、先行実行可能な
命令で、移動中、以下のステップ3.4.5の命令が実
行される。
ステップ3は、爪34の状態を示す入力信号を読み取り
、ステップ4は、全ての爪34が、閉状態、開状態、閉
状態と推移したかどうか確認する。
、ステップ4は、全ての爪34が、閉状態、開状態、閉
状態と推移したかどうか確認する。
この時の動作を説明する。プリント基板位置ぎめ用の穴
に位置ぎめビン37(第14図)が入る。
に位置ぎめビン37(第14図)が入る。
次に、爪34のテーパー部34aが、プリント基板18
の端辺に接触後、プリント基板18の端辺に沿って動作
する時、開状態となり、最終の把持の際、テーパー部3
4aがなくなり、閉状態となる。前記、端辺把持用の爪
34がすべて、閉状態、開状態、閉状態と推移した時、
プリント基板18が把持出来た事になり、ステップ5で
移動を停止する。
の端辺に接触後、プリント基板18の端辺に沿って動作
する時、開状態となり、最終の把持の際、テーパー部3
4aがなくなり、閉状態となる。前記、端辺把持用の爪
34がすべて、閉状態、開状態、閉状態と推移した時、
プリント基板18が把持出来た事になり、ステップ5で
移動を停止する。
(4)前記把持位置にて、ロボットの第3軸のみサーボ
電源を遮断し、サーボフリーにした状態で、ロボットの
プリント基板把持時の電気調整具、およびハンド部のス
トレスを解放し、前記サーボフリー時のロボットの現在
位置を最終のプリント基板の把持位置とし第3軸を再度
サーボロックする。
電源を遮断し、サーボフリーにした状態で、ロボットの
プリント基板把持時の電気調整具、およびハンド部のス
トレスを解放し、前記サーボフリー時のロボットの現在
位置を最終のプリント基板の把持位置とし第3軸を再度
サーボロックする。
以下、本発明による具体例を第16図、第17図を用い
て説明する。第16図は、装置の全体図である。11は
ロボット、12はレーザー計測部、30は電気調整具、
15はワーク、16はパレット、17はコンベア、40
は輝度計、41はセンサー用アクチュエータである。
て説明する。第16図は、装置の全体図である。11は
ロボット、12はレーザー計測部、30は電気調整具、
15はワーク、16はパレット、17はコンベア、40
は輝度計、41はセンサー用アクチュエータである。
次に制御系統図を第17図に示す。45は計測器用計算
機、46はコンベア制御用シーケンサ−149は電気調
整用ドライバー、50はロボットコントローラである。
機、46はコンベア制御用シーケンサ−149は電気調
整用ドライバー、50はロボットコントローラである。
次に、動作の概要を説明する。
ワーク15到着により、計測用計算機45がロボットコ
ントローラ50に作業開始信号を送出する。ロボット1
1は、あらかじめ数えた3つの認識教示点に移動し、各
教示点で、槓スリット光を2本、縦スリット光を1本発
光し、プリント基板の3次元位置を認識し、新しいプリ
ント基板の電気調整位置を求める。
ントローラ50に作業開始信号を送出する。ロボット1
1は、あらかじめ数えた3つの認識教示点に移動し、各
教示点で、槓スリット光を2本、縦スリット光を1本発
光し、プリント基板の3次元位置を認識し、新しいプリ
ント基板の電気調整位置を求める。
次に、プリント基板の電気調整位置のプリント基板の垂
線方向3閣の待避位置に移動する。次に、プリント基板
の電気調整位置を目指し、電気調整位置のプリント基板
の垂線方向3w1lの過ぎた位置に移動を開始する。移
動中、電気調整具30の端面把持用の爪が全て、閉状態
、開状態、閉状態と推移した時、プリント基板が把持出
来た事になりロボット11の移動を停止する。
線方向3閣の待避位置に移動する。次に、プリント基板
の電気調整位置を目指し、電気調整位置のプリント基板
の垂線方向3w1lの過ぎた位置に移動を開始する。移
動中、電気調整具30の端面把持用の爪が全て、閉状態
、開状態、閉状態と推移した時、プリント基板が把持出
来た事になりロボット11の移動を停止する。
ロボット11による把持完了をロボットコントローラ5
0より、計測用計算機45に送出する。
0より、計測用計算機45に送出する。
計測用計算機45は、電気調整具30のドライバーを回
し、ホワイトバランス調整を実施する。
し、ホワイトバランス調整を実施する。
調整終了時、計測用計算機45は、ロボットコントロー
ラ50に待避指示を送出し、ロボットコントローラ50
は爪34を外し、待避位置にロボット11を待避させ、
ロボットコントローラ50は、計測用計算機45に待避
完了を送出する。
ラ50に待避指示を送出し、ロボットコントローラ50
は爪34を外し、待避位置にロボット11を待避させ、
ロボットコントローラ50は、計測用計算機45に待避
完了を送出する。
待避完了を受け、計測用計算機45はワーク15の搬出
をする。
をする。
発明の効果
本発明により、従来、多くは人手にたよっていた、デイ
スプレィ装置のプリント基板の自動調整を実現すること
ができる。また本発明は、デイスプレィ装置の自動調整
のみならず、非接触で3次元位置を計測し、自動調整す
る他の用途にも適用できる。
スプレィ装置のプリント基板の自動調整を実現すること
ができる。また本発明は、デイスプレィ装置の自動調整
のみならず、非接触で3次元位置を計測し、自動調整す
る他の用途にも適用できる。
第1図〜第17図は本発明の実施例を示し、第1図は横
スリット光による奥行き算出原理を示す模式図、第2図
は縦スリット光による奥行き算出原理を示す模式図、第
3図は3次元位置計測システムの構成図、第4図はロボ
ットの動作軸構成図、第5図はレーザー計測部の斜視図
、第6図は横スリットの2値画像図、第7図は縦スリッ
トの2値画像図、第8図は3次元位置計測システムの動
作フロー図(横スリット)、第9図は3次元位置計測シ
ステムの動作フロー図(縦スリット)、第10図はワー
ク位置計測方法の構成図、第11図はワークへのスリッ
ト光照射を示す斜視図、第12図はプリント基板の3次
元位置計算方法の模式図、第13図は電気調整具のプリ
ント基板への把持状態を示す斜視図、第14図は電気調
整具の斜視図、第15図は電気調整具の把持爪の状態推
移の動作フロー図、第16図はデイスプレィの自動調整
方法全体構成図、第17図は制御系統図である。 11・・・・・・産業ロボット、12・・・・・・レー
ザ計測部、18・・・・・・プリント基板、24・・・
・・・X軸スリット光のレーザ発光光源、25・・・・
・・Y軸スリット光のレーザ発光光源、26・・・・・
・カメラ、30・・・・・・電気調整具、34・・・・
・・基板把持用爪、34a・・・・・・テーパー部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名第 図 第 図 第 図 一 第 図 X [ Pス )′ 第 図 第12 図 第13 図 第15 図 第16 図 第17 図
スリット光による奥行き算出原理を示す模式図、第2図
は縦スリット光による奥行き算出原理を示す模式図、第
3図は3次元位置計測システムの構成図、第4図はロボ
ットの動作軸構成図、第5図はレーザー計測部の斜視図
、第6図は横スリットの2値画像図、第7図は縦スリッ
トの2値画像図、第8図は3次元位置計測システムの動
作フロー図(横スリット)、第9図は3次元位置計測シ
ステムの動作フロー図(縦スリット)、第10図はワー
ク位置計測方法の構成図、第11図はワークへのスリッ
ト光照射を示す斜視図、第12図はプリント基板の3次
元位置計算方法の模式図、第13図は電気調整具のプリ
ント基板への把持状態を示す斜視図、第14図は電気調
整具の斜視図、第15図は電気調整具の把持爪の状態推
移の動作フロー図、第16図はデイスプレィの自動調整
方法全体構成図、第17図は制御系統図である。 11・・・・・・産業ロボット、12・・・・・・レー
ザ計測部、18・・・・・・プリント基板、24・・・
・・・X軸スリット光のレーザ発光光源、25・・・・
・・Y軸スリット光のレーザ発光光源、26・・・・・
・カメラ、30・・・・・・電気調整具、34・・・・
・・基板把持用爪、34a・・・・・・テーパー部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名第 図 第 図 第 図 一 第 図 X [ Pス )′ 第 図 第12 図 第13 図 第15 図 第16 図 第17 図
Claims (4)
- (1)ワークに正対する画像認識カメラと、その視覚座
標縦軸方向の斜方向からワークに対し、横スリット光を
照射するレーザ発光光源と、視覚座標横軸方向の斜方向
からワークに対し縦スリット光を照射するレーザ発光光
源とからなるレーザ計測部を産業用ロボットのハンド部
に配し、前記レーザ計測部をワークに対しカメラ光軸方
向に一定量移動させた前後のワークの縦線に映ずる2つ
のスリット画像と横線に映ずる1つのスリット画像をカ
メラに取り込み、予め教示されたレーザ計測部の移動距
離に対する視覚座標上のスリット画像のズレの関係から
、ワークの3次元位置を算出するワークの3次元位置計
測方法。 - (2)ワークであるプリント基板の電気調整位置に電気
調整具を装着するにおいて、請求項1記載の方法により
プリント基板の3次元位置を求め、且つ、この時の産業
用ロボットのハンド部に配置している電気調整具のプリ
ント基板に対する電気調整位置を教示し、プリント基板
の3次元位置と電気調整位置の組合せを基準位置として
、新たな対象プリント基板に対しては、請求項1の方法
にてプリント基板の3次元位置を求め、基準としたプリ
ント基板の3次元位置からのズレの分だけ基準となるプ
リント基板の電気調整位置を補正し、新しいプリント基
板の電気調整位置とするワークの3次元位置計測方法。 - (3)産業用ロボットのハンド部に配置している電気調
整具に、テーパー部を有するプリント基板の端面把持用
の爪を少なくとも2つ取り付け、テーパー部が、プリン
ト基板の端面に沿って動作することにより閉状態、開状
態を認識でき、通常、閉状態にする請求項2の方法によ
り求めたプリント基板の電気調整位置に電気調整具を移
動させたとき、電気調整具がプリント基板を把持するに
際して爪のテーパー部がプリント基板の端面に接触後、
プリント基板の端面に沿って動作することにより開状態
となり、最終把持位置においてテーパー部がなくなり閉
状態となるようにして、前記、端面把持用の爪がすべて
、閉状態、開状態、閉状態と推移した時、産業用ロボッ
トの移動を止めることにより、その時の産業用ロボット
の現在位置をプリント基板の把持位置とするワークの捕
捉方法。 - (4)把持位置にて、産業用ロボットの特定軸のみサー
ボ電源を遮断し、サーボフリーにした状態で、産業用ロ
ボットのプリント基板把持時の電気調整具、およびハン
ド部のストレスを解放し、前記サーボフリー時の産業用
ロボットの現在位置を最終のプリント基板の把持位置と
しサーボロックする請求項3記載のワークの捕捉方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2101971A JPH041505A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | ワークの3次元位置計測方法とワークの捕捉方法 |
US07/686,390 US5280436A (en) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Method for measuring three-dimensional position of object to be captured and method for capturing the object |
KR1019910006124A KR940007899B1 (ko) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | 공작물의 3차원위치계측방법과 공작물의 포착방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2101971A JPH041505A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | ワークの3次元位置計測方法とワークの捕捉方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH041505A true JPH041505A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14314755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2101971A Pending JPH041505A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | ワークの3次元位置計測方法とワークの捕捉方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5280436A (ja) |
JP (1) | JPH041505A (ja) |
KR (1) | KR940007899B1 (ja) |
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JP2018119865A (ja) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | オリンパス株式会社 | 光計測装置 |
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