JPH04174005A - Robot controller - Google Patents

Robot controller

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JPH04174005A
JPH04174005A JP29821190A JP29821190A JPH04174005A JP H04174005 A JPH04174005 A JP H04174005A JP 29821190 A JP29821190 A JP 29821190A JP 29821190 A JP29821190 A JP 29821190A JP H04174005 A JPH04174005 A JP H04174005A
Authority
JP
Japan
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coordinate system
robot
local coordinate
controller
robot arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP29821190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Yasuda
雅宏 安田
Sumi Shioda
塩田 寿美
Masahide Nagai
長井 正英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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Publication of JPH04174005A publication Critical patent/JPH04174005A/en
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  • Numerical Control (AREA)

Abstract

PURPOSE:To correct a cumulative pitch error and perpendicularity by correcting cumulative pitch errors of respective axes and an error in the perpendicularity between two axes when target position coordinates are given in the form of numeric data by using a local coordinate system which is defined by reference positions. CONSTITUTION:The reference positions on a printed board 20 are read by a camera 21 fitted to a robot arm 23 and its coordinate positions are sent to a robot controller 24 by a vision controller 22. Then the distance between the reference positions is inputted from a programming device 25 to define the local coordinate system. Then the robot controller 24 inputs a target position from the programming device 25 or a host computer 26 in the form of numeric data and performs coordinate conversion to place the robot arm 23 in operation. Consequently, the coordinate conversion is performed by using the local coordinate system to easily correct the absolute accuracy of the robot for necessary strokes at need.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、局所座標系を用いる位置座標の補正機能を有
し、サーボモータを搭載したロボットを制御するロボッ
トコントローラに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a robot controller that has a position coordinate correction function using a local coordinate system and controls a robot equipped with a servo motor.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は水平面上で直交害る2つの伸縮軸を含むロボッ
トアームを制御するコントローラにおいて、目標位置座
標を数値データで与えた場合の各軸の累積ピッチ誤差や
2つの軸のなす直角度誤差を基準位置により定義された
局所座標系を用いて自動的に補正するようにしたもので
ある。
The present invention is a controller that controls a robot arm that includes two telescopic axes that are perpendicular to each other on a horizontal plane. The correction is automatically performed using a local coordinate system defined by a reference position.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のロボットコントローラでは、出荷時に全数のロボ
ットアームに対して車軸での動作を行わせ直線上の精度
測定を行い、指令データと実際の移動量との差から累積
ピッチ誤差を算出し、それぞれのロボットアーム固有の
補正値をロボットコントローラに入力し、全ストローク
に対して均一に補正を行っていた。
With conventional robot controllers, at the time of shipment, all robot arms are moved on their axles to measure linear accuracy, and the cumulative pitch error is calculated from the difference between the command data and the actual amount of movement. Correction values unique to the robot arm were input into the robot controller, and corrections were made uniformly over the entire stroke.

第6図は従来のロボットコントローラにおいてロボット
アームを華軸動作させたときの直線上の精度測定の結果
の一例であり、第7図は第6図のデータを用いて全スト
ロークの誤差傾向を一次近イ以して補正した結果である
Figure 6 shows an example of the accuracy measurement results on a straight line when the robot arm is operated on the flower axis using a conventional robot controller, and Figure 7 shows the linear error tendency of the entire stroke using the data in Figure 6. This is the result of recent corrections.

また、水平面上で直交すべき2つの伸縮軸のなす角度の
直角度は機械加工精度と組立方法に依存していた。
Furthermore, the perpendicularity of the angle formed by the two telescopic axes that should be orthogonal on the horizontal plane depends on the machining accuracy and assembly method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、この方法では累積ピッチ誤差が線形に推移して
いく場合にのみ有効であり、さらに水平面上で直交すべ
き2つの伸縮軸のなす角度が正確な直角とするために高
精度な部品加工や組立・調整が必要であり、高価になっ
てしまうという欠点を有していた。
However, this method is effective only when the cumulative pitch error changes linearly, and in addition, it requires high-precision parts machining to ensure that the angles formed by the two expansion and contraction axes, which should be orthogonal on the horizontal plane, are exactly right angles. It requires assembly and adjustment, and has the disadvantage of being expensive.

第8図は累積ピッチ誤差の推移が線形でない場合を示し
ており、第9図は従来の補正方法で同様に補正した結果
を示している。すなわち、補正前の最大誤差よりも補正
後の量大誤差のほうが大きくなってしまう。
FIG. 8 shows a case where the cumulative pitch error transition is not linear, and FIG. 9 shows the result of similar correction using a conventional correction method. That is, the large amount error after correction becomes larger than the maximum error before correction.

第10図は直交すべき2との伸縮軸のなす角度が直角に
ならなかった場合のロボット座標系を示しており、やは
り数値データを与えられて動作する場合、精度よく位置
決めすることが困難であることは明らかである。
Figure 10 shows the robot coordinate system when the angle made by the expansion and contraction axis with 2, which should be perpendicular, is not a right angle.As expected, when operating with numerical data given, it is difficult to position accurately. It is clear that there is.

また使用環境・時間などの相違によるボールネジ等の熱
収縮によるx積ピッチ誤差の変化に対する修正や、何ら
かのトラブルによりロボットアームが変形してしまった
場合の面角度誤差の修正が非常に困難である。
In addition, it is very difficult to correct changes in the x-area pitch error due to thermal contraction of the ball screw or the like due to differences in usage environment and time, or to correct surface angle errors when the robot arm is deformed due to some kind of trouble.

本発明の目的は全ストロークに対して一次近憤不可能な
、かつ時系列的に変化する可能性をもつ累積ピッチ誤差
と、安価で部品加工と組立調整による正確ではない直角
度とを局所的な座標系を定義することにより補正する機
能を有するロボットコントローラを提供することである
The purpose of the present invention is to locally correct the cumulative pitch error that cannot be calculated in a linear manner over the entire stroke and that may change over time, and the squareness that is not accurate due to inexpensive parts machining and assembly adjustment. An object of the present invention is to provide a robot controller having a function of correcting by defining a coordinate system.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は、本発明のストロークの累積ピッチ誤差と直交
すべき2つの伸縮軸の直角度を補正する手順を示す説明
図である。第1図に示すように、本発明では基準となる
原点、X方向基準点及びY方向基準点の3点を教示ある
いは自己認識し、それら3点の位置座標と原点とX方向
基準点との間の距離、及び原点とY方向基準点との間の
距離を引き数として局所的座標系を定義し、その局所座
標系上の数値データで与えられた位置座標をロボット座
標系に変換し、変換結果を目標位置として移動する。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting the perpendicularity of two telescopic axes that should be perpendicular to the cumulative pitch error of a stroke according to the present invention. As shown in FIG. 1, the present invention teaches or self-recognizes three points that serve as references: the origin, the X-direction reference point, and the Y-direction reference point, and the position coordinates of these three points, the origin, and the Define a local coordinate system using the distance between Move using the conversion result as the target position.

〔作用〕[Effect]

外部の正確な距離と直角度を存する基準位置の座標を用
いて補正するため、全ストロークではなく必要なストロ
ークに対して必要なときに補正データを入力することが
できる。
Since the correction is performed using coordinates of an external reference position that has accurate distance and perpendicularity, correction data can be input when necessary for a necessary stroke rather than for the entire stroke.

(実施例〕 第2図は本発明を適用するロボットコントローラの実施
例の構成を示す概略説明図である。同図において、プリ
ント基板20上の基準位Wをロボットアーム23の手先
に取り付けられたカメラ21により基準位置を読み取り
、ビジョンコントローラ22より座標位置をロボットコ
ントローラ24に送る。次に、プログラム装置25がら
基準位置間の距離を入力して局所座標系を定義する。ロ
ボットコントローラ24はプログラム装置25あるいは
ホストコンピュータ26から数値データにより目標位置
を人力し、座標変換を行ってロボ・ットアーム23を動
作させる。
(Embodiment) Fig. 2 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of a robot controller to which the present invention is applied. The camera 21 reads the reference position, and the vision controller 22 sends the coordinate position to the robot controller 24. Next, the distance between the reference positions is input using the programming device 25 to define a local coordinate system. 25 or the host computer 26 using numerical data, coordinate transformation is performed, and the robot arm 23 is operated.

第3図は、本発明の局所座標系を定義するための作業物
体としてプリント基板2oの実施例を示す説明図である
。同図において、プリント基板20は第2図の実施例に
おけるIC等の実装作業の被作業体であり、原点マーク
31、X方向基準マーク32及びX方向基準マーク33
を有する。これらのマークは穴あるいは突起でもよく、
すなわち、第2図の実施例におけるカメラ21で認識で
きる、あるいはロボットアームを手動で動作させ教示す
ることができるマークであればよい。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an embodiment of a printed circuit board 2o as a work object for defining the local coordinate system of the present invention. In the same figure, a printed circuit board 20 is a workpiece for mounting work such as an IC in the embodiment of FIG.
has. These marks may be holes or protrusions;
That is, any mark that can be recognized by the camera 21 in the embodiment shown in FIG. 2 or that can be taught by manually operating the robot arm may be used.

本実施例では、第2図におけるカメラ21およびビジラ
ンコントローラ22によりこの3点の位置座標を読み取
り、ロボットコントローラ24に数値データとして送る
。さらにロボットコントロ−ラ22は、原点マーク31
とX方向基準マーク32との間の距離および原点マーク
31とY方向マーク33との間の距離を用いて局所座標
系34を定義することができる。
In this embodiment, the position coordinates of these three points are read by the camera 21 and the vigilance controller 22 in FIG. 2, and sent to the robot controller 24 as numerical data. Furthermore, the robot controller 22 has an origin mark 31
The local coordinate system 34 can be defined using the distance between and the X-direction reference mark 32 and the distance between the origin mark 31 and the Y-direction mark 33.

第4図は、ロボットアーム23の水平面上で直交すべき
2つの伸縮軸のなす角度が直角ではない場合のロボット
座標系41と局所座標系34との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the robot coordinate system 41 and the local coordinate system 34 when the angles formed by the two telescopic axes that should be orthogonal on the horizontal plane of the robot arm 23 are not right angles.

第5図は、本発明における座標変換の手段を説明するた
めに、実際とは異なるロボット座標系41が直交すると
考え、局所座標系34が相対的にゆがんでいる状態の説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a state in which the robot coordinate system 41, which is different from the actual robot coordinate system, is assumed to be orthogonal, and the local coordinate system 34 is relatively distorted, in order to explain the means of coordinate transformation in the present invention.

すなわち、実際には第4図のようにロボット座標系41
が直交しない場合でも、ロボットコントローラ24は直
交していないことをt= aしていないため、第5図の
ようにロボット座標系41が直交しており局所座標系3
4が直交していないと想定して位置座標補正演算を行う
That is, in reality, the robot coordinate system 41 as shown in FIG.
Even if they are not orthogonal, the robot controller 24 does not check that they are not orthogonal, so the robot coordinate system 41 is orthogonal as shown in FIG. 5, and the local coordinate system 3
4 are not perpendicular to each other, and the position coordinate correction calculation is performed.

第5図において、簡単のために原点マークの位置をA、
X方向基準マークの位置をB、Y方向基準マークの位置
をCおよび目標位置をDとする。
In Figure 5, for simplicity, the position of the origin mark is A,
Let B be the position of the X-direction reference mark, C be the position of the Y-direction reference mark, and D be the target position.

また、A−B−C各点のロボット座標系でのX座標を 
Ax−Bx−Cx、各点のロボット座標系でのY座標を
Ay−By−Cy、AB間距離をLlおよびAC間距離
をL2とすると、これらの数値データは既知である。
Also, the X coordinate of each point A-B-C in the robot coordinate system is
Assuming that Ax-Bx-Cx, the Y coordinate of each point in the robot coordinate system is Ay-By-Cy, the AB distance is Ll, and the AC distance is L2, these numerical data are known.

ここで、A点を起点としB点及び0点に向かうベクトル
AB及びベクトルACのXY座標は下記のようになり、
それぞれの実際の長さはLl及びL2である。
Here, the XY coordinates of vector AB and vector AC starting from point A and heading toward point B and point 0 are as follows,
The actual lengths of each are Ll and L2.

AB= (Bx−Ax、By−Ay) AC= (Cx−Ax、Cy−Ay) また、与えられる目標位置りは局所座標系上のデータで
あるので、ロボット座標系の原点○から目標位置へのベ
クトルODは、ベクトルOAとベクトルADの和として
、下記の行列式で表現されることになる。
AB= (Bx-Ax, By-Ay) AC= (Cx-Ax, Cy-Ay) Also, since the given target position is data on the local coordinate system, from the origin ○ of the robot coordinate system to the target position The vector OD is expressed as the sum of the vector OA and the vector AD by the following determinant.

AD=OA+AD このようにして、ロボット座標系上での位置座標データ
が算出されるので、ロボットコントローラはこのデータ
を基にロボットアームに対して通常の動作を行わせるこ
とによって、目標位置へ到達させることができる。
AD=OA+AD In this way, the position coordinate data on the robot coordinate system is calculated, so the robot controller makes the robot arm perform normal movements based on this data to reach the target position. be able to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、局所座標系を用
いて座標変換を行うことにより必要なストロークに対し
て必要なときに簡単にロボットの絶対精度補正を行うこ
とができる。すなわち、基板実装等の作業において、各
基板上の3点の基準位置を自己認識し累積ピッチ誤差と
直角度の補正が可能なため、熱変形による基板の寸法誤
差を含めて補正することができる。
As described above, according to the present invention, by performing coordinate transformation using a local coordinate system, it is possible to easily correct the absolute accuracy of a robot when necessary for a necessary stroke. In other words, during work such as board mounting, it is possible to self-recognize the three reference positions on each board and correct cumulative pitch errors and squareness, making it possible to correct board dimensional errors caused by thermal deformation. .

またロボットアームの高精度な部品加工や組立調整が不
要となり、ロボットアームの製造コストを下げることが
できる。
In addition, high-precision parts processing and assembly adjustment of the robot arm are no longer required, and the manufacturing cost of the robot arm can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のストロークの累積ピッチ誤差と直交す
べき2つの伸縮軸の直角度を補正する手順を示す説明図
、第2図は本発明を適用するロボットコントローラの実
施例の構成を示す概略説明図、第3図は本発明の局所座
標系を定義するための作業物体の実施例を示す説明図、
第4図はロボットアームの水平面上で直交すべき2つの
伸縮軸のなす角度が直角ではない場合の座標系の説明図
、第5図は本発明における座標変換の手段の説明図、第
6図は従来のロボットコントローラにおいてロボットア
ームの車軸動作させたときの直線上の精度測定の結果の
一例、第7図は第6図のデータを従来の方法で補正した
結果、第8図は累積ピッチ誤差の推移が線形でない場合
の精度測定の結果、第9図は第8図を従来の方法で補正
した結果、第10図は直交すべき2との伸縮軸のなす角
度が直角にならなかった場合のロボット座標系を示して
いる。 20・・・プリント基板 21・・・カメラ 22・・・ビジジンコントローラ 23・・・ロボットアーム 24・・・ロボットコントローラ 25・・・プログラミング装! 26・・・ホストコンピュータ 31・・・原点マーク 32・・・X方向基準マーク 33・・・Y方向基準マーク 34・・・局所座榎系 35・・・IC 41・・・ロボット座標系 51・・・目標位置 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林  敬 之 助 第1図 第2図 第5[]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the procedure for correcting the cumulative pitch error of the stroke of the present invention and the perpendicularity of two telescopic axes that should be perpendicular to each other, and FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of a robot controller to which the present invention is applied. A schematic explanatory diagram; FIG. 3 is an explanatory diagram showing an embodiment of a work object for defining a local coordinate system of the present invention;
Fig. 4 is an explanatory diagram of the coordinate system when the angles formed by the two telescopic axes that should be orthogonal on the horizontal plane of the robot arm are not perpendicular, Fig. 5 is an explanatory diagram of the coordinate transformation means in the present invention, and Fig. 6 Figure 7 is an example of the results of straight-line accuracy measurement when the axle of the robot arm is operated using a conventional robot controller, Figure 7 is the result of correcting the data in Figure 6 using the conventional method, and Figure 8 is the cumulative pitch error. As a result of accuracy measurement when the transition of is not linear, Figure 9 shows the result of correcting Figure 8 using the conventional method, and Figure 10 shows the result when the angle formed by the expansion and contraction axis with 2, which should be perpendicular, is not a right angle. shows the robot coordinate system. 20...Printed circuit board 21...Camera 22...Visigin controller 23...Robot arm 24...Robot controller 25...Programming device! 26...Host computer 31...Origin mark 32...X direction reference mark 33...Y direction reference mark 34...Local coordinate system 35...IC 41...Robot coordinate system 51... ...Above the target position Applicant Seiko Electronic Industries Co., Ltd. Agent Patent Attorney Keinosuke Hayashi Figure 1 Figure 2 Figure 5 []

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (a)原点とX方向Y方向の基準点を有する物体上の3
点の位置座標を教示あるいは自己認識する手段 (b)原点とX方向基準点及び原点とY座標基準点との
距離を入力する手段 (c)上記3点の位置座標と2つの距離を用いて局所座
標系を定義する手段 (d)ロボットアーム先端を移動させるべき局所座標系
上の目標座標を入力する手段 (e)入力された局所座標系上の位置座標をロボット座
標系に変換する手段 (f)ロボット座標系上に変換された位置座標にロボッ
トアーム先端を移動させる手段 とからなることを特徴とするロボットコントローラ。
[Claims] (a) 3 on an object having an origin and a reference point in the X and Y directions
Means for teaching or self-recognizing the positional coordinates of a point (b) Means for inputting the distances between the origin and the X-direction reference point and the origin and the Y-coordinate reference point (c) Using the positional coordinates of the three points and the two distances Means for defining a local coordinate system (d) Means for inputting target coordinates on the local coordinate system to which the tip of the robot arm is to be moved; (e) Means for converting the input position coordinates on the local coordinate system into the robot coordinate system ( f) A robot controller comprising means for moving the tip of the robot arm to position coordinates converted onto the robot coordinate system.
JP29821190A 1990-11-02 1990-11-02 Robot controller Pending JPH04174005A (en)

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JP (1) JPH04174005A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06215150A (en) * 1993-01-18 1994-08-05 Toshiba Corp Three-dimensional image display device
JPH0665902U (en) * 1993-02-19 1994-09-16 株式会社明電舎 Robot controller
WO2015063912A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 エンシュウ株式会社 Positioning precision setting method, positioning precision setting device, and positioning precision setting program

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