JPH04704B2

JPH04704B2 -

Info

Publication number: JPH04704B2
Application number: JP61303423A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Renbutsu
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1992-01-08
Also published as: JPS63156560A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、工業用ロボツトシステムに係り、特
に、ワークとしての車体のずれ量を補正する必要
のあるシーリングロボツトシステムなどに用いて
好適なワーク位置ずれ検知装置に関するものであ
る。

「従来の技術」自動車のシーリングラインなどに用いられてい
る塗装ロボツトにおいては、ワークとしての車体
の位置ずれを的確に検知してロボツトの制御装置
にフイードバツクすることが必要とされている。

従来、この位置ずれの検知に適用される装置と
して下記の如き方式のものが提案されている。

すなわち、塗装ラインの下方に４台のテレビカ
メラを設置し、これらのテレビカメラにより、車
体下面の４箇所の基準穴（基準穴として特別に設
けられた穴、あるいは部品取り付け用に形成され
た穴）をそれぞれとらえて画像処理し、前記基準
穴の画像について、穴の中心の位置、長径、短
径、傾き（前記テレビカメラは車体を斜め方向か
ら撮影するため、真円状の前記基準穴から楕円の
画像が得られる）を求め、求められたデータか
ら、車体の３次元ずれ量、すなわちｘ、ｙ、ｚそ
れぞれの方向へのずれと、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸をそ
れぞれ中心とする回転（ローリング、ピツチン
グ、ヨーイング）とを算出するようにしている。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上記従来技術による位置ずれ検
出には下記のような問題がある。

(a) 画像処理を行なうには、制御用コンピユータ
に多くのデータを処理させることが必要である
から、データ処理に時間がかかり、ロボツトの
応答性がわるくなつて、ラインのスピードアツ
プの制約となる。

(b) テレビカメラを使用する場合、その視野全体
の１％程度の解像度が限界であるため、十分な
位置決め精度が得られない。

出願人は上記問題点を解決すべく、特願昭61−
143860号において「ワーク位置ずれ検知装置」を
提案した。そして、この装置においては、複数の
１次元位置センサをその測定方向を異なる方向に
向けて配置し、これらのセンサから得られたデー
タに基づいてワークの位置ずれを検知するように
なつている。

ところで、上記１次元位置センサを使用した位
置ずれ検知装置においては、ワークの位置ずれの
絶対量と位置センサの出力信号との相関を決定す
る調整作業が必要とされる。この調整を行うに
は、複数の１次元位置センサを、ワークに対して
その測定方向（例えば直交座標系のｘ、ｙ、ｚの
各軸方向）に沿つて既知の所定距離だけ相対移動
させ、センサの出力の変化量を測定して、前記既
知の距離との相関を求めることが必要とされてい
る。

そこで、このような調整を行う方法として、ワ
ークを移動させる方法と、複数の位置センサを測
定方向に沿つて移動可能な複数のテーブル上にそ
れぞれ設ける方法とが提案されている。

このうち、前記ワークを移動させる方法は、ロ
ボツトを使用すべきラインとは別個に、ワークを
ｘ、ｙ、ｚの各軸方向に任意の距離だけ移動させ
得るワーク移動機構を設け、このワーク移動機構
を利用して前述の調整作業を行うようにしたもの
であるが、下記のような諸問題があつた。

(a) ワークが自動車などのような大形の物体であ
る場合には、前述のワーク移動機構として大規
模な設備が必要になる。

(b) 実際の設置場所とは異なる場所で調整を行う
ため、実際の測定位置に移して稼動させた際に
誤差を生じ易い。

また、複数の位置センサを移動可能なテーブル
上に設置する方法は、測定方向に沿つて移動可能
なxyzテーブルを位置センサの数だけ設け、これ
らテーブルに各位置センサを個別に設置し、この
テーブルを個別に移動させることによつて、前述
の調整作業を行うようにしたものであるが、この
方法にあつても、以下のような問題点があつた。

(a) 各位置センサが設置されるxyzテーブルの座
標を合致させるのが困難である。

(b) 個別に移動させるため、調整作業時に、方
向、移動量等に間違いを生じやすい。

(c) 調整工数が多い。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、
ワークの位置ずれの絶対量と１次元位置センサの
信号との相関を求めるための調整作業を容易かつ
正確に行い得るワーク位置ずれ検知装置を得るこ
とを目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」上記目的を達成するため、本発明は、ワークの
位置を検出する複数の１次元位置センサを、その
測定方向を互いに異なる方向に向けてそれぞれワ
ーク測定位置に設け、該複数のセンサ出力に基づ
いてワークの位置ずれを測定するようにしたワー
ク位置ずれ検知装置において、前記複数の１次元
位置センサを、各測定方向に沿つて移動可能な１
つのセンサ取付台に設けるようにしたものであ
る。

「作用」前記複数の１次元位置センサが搭載された１つ
のセンサ取付台をｘ、ｙ、ｚ各方向に移動させる
ことにより、センサとワークとを相対的に移動さ
せることができ、この移動量の絶対値とセンサの
検出値とから相関データを得ることができる。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す
ものである。符号１〜３は、CCDからなる１次
元イメージセンサ（１次元位置センサ）であつ
て、これらのイメージセンサ１〜３は、車体（ワ
ーク）４が間欠的に送られているラインの一側部
に設けられている。前記ラインを挾んでイメージ
センサ１と対向する位置には高周波点灯蛍光灯か
らなる光源５が設けられており、該光源５から照
射された光線を検知することにより、車体４のフ
ロントピラー４ａのライン進行方向（以下ｘ軸方
向という）への位置が測定されるようになつてい
る。また、イメージセンサ２と対向する位置に
は、前記光源５と同様に構成された光源６が設け
られており、該光源６から照射された光線を検知
することにより、フロントホイールハウス４ｂの
下端部の上下方向（以下ｚ軸方向という）への位
置が測定されるようになつている。さらに、イメ
ージセンサ３と対向する位置には、前記光源５，
６と同様に構成された光源７が設けられており、
該光源７から照射された光線を検知することによ
り、車体４のリアホイールハウス４ｃの下端部の
上下方向への位置を測定するようになつている。

さらに、符号８，９はいずれも１次元位置セン
サとしての超音波距離センサであつて、これらの
距離センサ８，９は、車体の前後方向に離れた２
箇所で該車体との距離を測定し、車体４の左右方
向（以下ｙ方向という）への位置が測定されるよ
うになつている。

また、前記超音波センサ８，９の後方位置には
補正用のレフアレン超音波センサ１０が設けられ
ており、このレフアレンス超音波センサ１０に基
準反射板１１までの既知の距離Ｌを常時測定させ
ておくことにより、温度あるいは気圧変化による
前記超音波センサ８，９の測定誤差を修正すべく
補正信号を得るようになつている。

そして、前記イメージセンサ１〜３は変換器１
２〜１４を介して、また超音波距離センサ８〜１
０は変換器１５〜１７を介してそれぞれ演算装置
１８に接続され、さらに、この演算装置１８には
記憶装置１９が接続されている。

次に、前記各１次元センサを取り付けるxyz軸
方向に移動可能なセンサ取付台２０の構成を説明
する。イメージセンサ１は、センサ取付台２１に
取り付けられている。同様に、イメージセンサ２
はセンサ取付台２２に、イメージセンサ３はセン
サ取付台２３に、超音波距離センサ８はセンサ取
付台２４に、超音波距離センサ９はセンサ取付台
２５に、それぞれ測定方向に向けて設置されてい
る。上記センサ取付台２１，２２，２３，２４，
２５は、枠組２７の内部に沿つてｚ軸方向に移動
可能な部材２６の特定箇所にそれぞれ取り付けら
れている。枠組２７には、モータ２８が取り付け
られており、このモータ２８を制御することによ
り、部材２６をｚ軸方向に自由に動かすことがで
きる。上記枠組２７は、部材２９に沿つてｘ軸方
向に移動自在に支持されており、該部材２９に取
り付けられたモータ３０を制御することにより自
由に動かすことができる。さらに、部材２９は、
部材３１に沿つてｙ軸方向に移動自在に支持され
ており、該部材３１に取り付けられたモータ３２
を制御することによつて自由に動かすことができ
るようになつている。

そして、前記モータ２８，３０，３２は、それ
ぞれサーボアンプ３３，３４，３５を介して、演
算装置１８に接続されている。

次いで、前記検知装置における検出動作を説明
する。

まず、１次元イメージセンサ１を例として、各
１次元イメージセンサ１〜３の測定原理を説明す
る。

すなわち、車体４がラインを運搬されて所定の
位置に配置されると、光源５から照射された光線
がフロントピラー４ａによりさえぎられ、したが
つて、特定の明暗のパターンがイメージセンサ１
に検出される。そして、イメージセンサ１を構成
するｎ個の素子の内、どの位置の素子がOFF
（暗）となつているかによりピラー４ａの位置を
検知し、これより、車体のｘ軸方向への位置が演
算装置１８に認識される。なお、イメージセンサ
２，３においても、同様の原理によつて車体４の
ｚ軸方向への位置が検知され、さらに、イメージ
センサ２，３の測定値から、ｙ軸を中心とする回
転位置が検出されるようになつている。

一方、超音波変換器１５，１６は、超音波距離
センサ８，９から発信された超音波が車体４に反
射して受信されるのに要する時間T₁，T₂を測定
しており、この時間データを下記のように処理す
ることにより各センサから車体までのｙ軸方向へ
の距離L₁およびL₂が求められるようになつてい
る。また、これらL₁，L₂から、車体のｚ軸を中
心とする回転位置が求められるようになつてい
る。

L₁＝（T₁−Td）×Ｌ／（TRef−Td） L₂＝（T₂−Td）×Ｌ／（TRef−Td）ただし、L₁：超音波センサ８と車体４との距離 L₂：超音波センサ９と車体４との距離Ｌ：レフアレンス超音波センサ１０から
基準反射板１１までの距離 TRef：レフアレンス超音波センサ１０
から発信された超音波が基準反射板
１１に反射して受信されるのに要す
る時間 Td：電気回路遅延時間（34μs）次に、各１次元距離センサ１，２，３，８，９
より得られた位置情報を位置ずれの絶対値に変換
する方法について説明する。

まず、車体４をライン上の所定位置に固定す
る。

次に、演算装置１８からサーボアンプ３４へ、
センサ取付台２０のｘ方向移動制御信号を出力
し、サーボアンプ３４によつてモータ３０を制御
し、センサ取付台２０の枠組２７をｘ軸方向に演
算装置１８により設定された距離Δxだけ移動さ
せる。すると、各１次元位置センサから得られる
距離情報、例えばイメージセンサ１の距離情報I₁
がΔI₁だけ変化する。同様に、イメージセンサ２
の距離情報I₂がΔI₂、イメージセンサ３の距離情
報I₃がΔI₃、超音波距離センサ８の距離情報L₁が
ΔL₁、超音波距離センサ９の距離情報L₂がΔL₂だ
けそれぞれ変化する。

次に、同様にサーボアンプ３５にセンサ取付台
２０のｙ軸方向移動制御信号を出力し、モータ３
２を制御してセンサ取付台２０の部材２９をｙ軸
方向に設定された距離Δyだけ移動させる。する
と、各１次元位置センサから得られる距離情報
I₁，I₂，I₃，L₁，L₂がそれぞれΔI₁，ΔI₂，ΔI₃，
ΔL₁，ΔL₂だけ変化する。

さらに、同様にサーボアンプ３９にセンサ取付
台２０のｚ軸方向移動制御信号を出力し、モータ
２８を制御してセンサ取付台２０の部材２６をｚ
軸方向に設定された距離Δzだけ移動させる。す
ると、各１次元距離センサの距離情報I₁，I₂，I₃，
L₁，L₂がそれぞれΔI₁，ΔI₂，ΔI₃，ΔL₁，ΔL₂だ
け変化する。

以上の操作で、下記のようなセンサ出力と変化
の絶対値との相関データが求められる。

（ΔI₁／Δx、ΔI₁／Δy、ΔI₁／Δz）（ΔI₂／Δx、ΔI₂／Δy、ΔI₂／Δz）（ΔI₃／Δx、ΔI₃／Δy、ΔI₃／Δz）（ΔL₁／Δx、ΔL₁／Δy、ΔL₁／Δz）（ΔL₂／Δx、ΔL₂／Δy、ΔL₂／Δz）このようにした求められた15個の相関データは
車種により定まる量であるので、車種毎に、これ
ら15個のデータと、基準位置における各センサの
出力I₁₀，I₂₀，I₃₀，L₁₀，L₂₀とを記憶装置１９に
記憶させる。

そして、実際の位置ずれ検知時には、上記情報
を記憶装置１９から読み出し、読み出された相関
データに基づいて、演算装置１８が各センサの測
定データから変位の絶対値を演算し、車体４の
ｘ，ｙ，ｚ各方向への変位と、ｙ軸、ｚ軸回りの
回転についての変位とを知ることができる。そし
て、このようにして得られた位置ずれの情報に応
じてロボツトの補正信号を供給することができ
る。

以上のように、この実施例にあつては、ワーク
の位置ずれを検知する複数の１次元イメージセン
サ１，２，３および超音波距離センサ８，９を、
各測定方向に沿つて移動可能な１つのセンサ取付
台２０に設けるとともに、このセンサ取付台２０
にモータ２８，３０，３２を設け、演算装置１８
によつてモータを制御してセンサ取付台２０を移
動できるようにしているから、下記のような効果
を奏する。

(i) ワークを移動させる場合のような大規模な設
備を必要としない。

(ii) 複数のセンサを１つのセンサ取付台に取り付
けているから、装置設置時の各センサの相対位
置の誤差の発生がすくないとともに、相関デー
タ測定時の各センサ移動量にも誤差の発生が少
ない。

(iii) センサの経時変化、ワークの変更に応じて容
易にデータの修正を行うことができる。

(iv) センサ取り付け位置での作業がなくなり、安
全かつ容易に相関データを求められる。

(v) ワーク搬送時には、センサをワークから遠ざ
け、測定時にはワークに近づける等の制御が可
能となり、したがつて高精度の測定ができると
ともに、ワーク搬送時におけるセンサとワーク
との干渉を防止することができる。

なお、上記実施例においては、モータ２８，３
０，３２を制御することによつて、センサ取付台
２０を移動させたが、モータのかわりにハンドル
を設けておき、このハンドルを手で操作したり、
空圧や油圧のアクチユエータを用いて移動させて
も同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施例では、５個のセンサ１，
２，３，８，９を用いてｘ，ｙ，ｚ方向およびｙ
軸回り、ｚ軸回りの５方向の位置ずれを測定する
場合について説明したが、３個のセンサを用いて
ｘ，ｙ，ｚの３方向の位置ずれ、あるいは６個の
センサを用いてｘ，ｙ，ｚ方向およびｘ軸回り、
ｙ軸回り、ｚ軸回りの６方向の位置ずれを測定す
る場合などにも本発明を適用することができる。

「発明の効果」以上の説明で明らかなように、本発明は、ワー
クの位置ずれを検知する複数の１次元位置センサ
を、各測定方向に沿つて移動可能な１つのセンサ
取り付け台に設けるようにしたから下記のような
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図は演算装置等を含めた平面図、第
２図は演算装置等を含まない平面図、第３図は側
面図、第４図は正面図、第５図はセンサ取付台の
側面図、第６図はセンサ取付台の正面図である。１〜３……１次元イメージセンサ（１次元位置
センサ）、４……車体（ワーク）、８，９……超音
波距離センサ（１次元位置センサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

１ワークの位置を検出する複数の１次元位置セ
ンサを、その測定方向を互いに異なる方向に向け
るとともに、各測定方向に沿つて移動可能な１つ
のセンサ取付台に設け、前記複数のセンサ出力に
基づいてワークの位置ずれを測定するようにした
ことを特徴とするワーク位置ずれ検知装置。