JPH05280927A - レーザスリット光の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザスリット光を用いて産業用ロボットの位
置補正を行うシステムにおいて、安価のコストで、キャ
リブレーションを自動で行う。 【構成】ロボット１１に把持されたプレート１に照射さ
れる。照射されたレーザスリット光４とプレート１上の
マーク２とマーク３をカメラ６は撮像し、この画像は画
像処理装置１１に画像処理されてカメラ座標上の位置が
求められる。プレート１上のマーク２とマーク３のロボ
ット座標上の位置はロボットコントローラ１２により求
められる。２個のマークと前記プレート上に写ったレー
ザスリット光のカメラ座標系の位置と、既知である前記
プレート上の２個のマークのロボット座標系上の位置か
ら、ロボット座標系上のレーザスリット光の位置を、相
互の位置関係式により演算して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザスリット光の位
置を検出する方法（レーザスリット光を用いて対象物の
位置を検出するものではなく、レーザスリット光自体の
位置を検出する方法）に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザスリット光を対象ワークに照射し
て、対象ワーク上で屈曲するレーザスリット光をカメラ
でとらえた画像を処理することにより、対象ワークの位
置を求める方法は広く知られている。また、この検出し
た対象ワークの位置より、産業用ロボットの軌跡を修正
させる技術も広く知られている。検出したワーク位置よ
り産業用ロボットの軌跡を修正する場合には、カメラで
検出したレーザスリット光の位置を産業用ロボットの座
標上の位置に変換するキャリブレーション作業が必要で
ある。キャリブレーション作業を行うためには、レーザ
スリット光のカメラ座標上の位置とロボット座標上の位
置が少なくとも３点以上は各々必要である。キャリブレ
ーションが１度実行されると、カメラで検出したレーザ
スリット光の位置がロボット座標上の位置に変換するこ
とができるが、前記キャリブレーションを行うためのデ
ータとしてのレーザスリット光のロボット座標上の位置
は簡単に求めることができない。キャリブレーションを
行うためのレーザスリット光のカメラ座標上の位置は、
画像処理装置が画像処理を行うことによって自動で得ら
れるが、レーザスリット光のロボット座標上の位置を求
める場合には、ロボット座標上の位置が目盛っている特
別な治具を設置して、作業者が目盛りを読み込み、読み
込んだ位置を入力するか、または、レーザスリット光が
当たったことを関知する素子を埋め込んだ特別な治具に
ロボット座標上の位置を設定するか、または、レーザス
リット光が当たっている位置に、作業者がロボットの制
御点をマニュアルで移動させ、求められるロボット座標
上の位置を入力するような特別な作業が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】キャリブレーション作
業はシステム立ち上げ時に必要なだけでなく、カメラや
レーザ光源の位置がズレた場合にも必要であり、産業用
ロボットがカメラや光源を把持している場合には、特
に、作業者が操作を誤ってワークや治具と干渉させ、カ
メラやレーザ光源の位置をズラしてしまう場合が多いた
め、そのたびに、キャリブレーション作業を実行する必
要がある。そして、特に、システムが稼働している時に
カメラやレーザ光源の位置がズレたというトラブルが発
生した場合には、システム停止時間を短くするために、
できるだけ素早く複雑な操作無しに、産業用ロボットを
用いて自動的にキャリブレーションを実行することが望
ましいが、従来の治具を使用する方法やロボット位置を
作業者がマニュアルで移動させる方法では、作業者の介
在が必ず必要なため、自動的にはレーザスリット光のロ
ボット座標上の位置を求めることができないため、自動
によるキャリブレーションを実行することができない。
このため、作業者のキャリブレーション操作ミスが発生
して、システム停止時間が長びくことになる。 また、
レーザスリット光が当たったことを関知する素子を埋め
込んだ特別な装置を用いれば、自動でレーザスリット光
のロボット座標上の位置を求めることは可能であるが、
この装置は非常にコストがかかると言う問題がある。本
発明は前記問題点を解決するものであり、レーザスリッ
ト光を用いて産業用ロボットの位置補正を行うシステム
において、安価のコストで、キャリブレーションを自動
で行うことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】キャリブレーションを行
う時に産業用ロボットを用いたシステムで自動でレーザ
スリット光のロボット座標上の位置を求めることができ
ないという前記問題を低コストで解決するために、本発
明では、レーザスリット光が反射し、カメラで検出可能
なマークが２個あるプレートを用いる。固定部にレーザ
スリット光源とカメラが固定されている場合は、産業用
ロボットのエンドエフェクタに、レーザスリット光が反
射可能なプレートと、前記プレート上にロボット座標上
の位置が演算可能なマークを２個取り付け、固定部に固
定されたレーザスリット光源から照射されたレーザスリ
ット光を前記プレート上に照射して、固定部に固定され
たカメラで前記プレート上の２個のマークと前記プレー
ト上に写ったレーザスリットの位置を検出することによ
り、レーザスリット光のロボット座標上の位置を演算す
ることができる。また、産業用ロボットのエンドエフェ
クタにレーザスリット光源とカメラを取り付けた場合
は、固定部に固定された、レーザスリット光が反射可能
なプレートに、レーザスリット光を照射して、前記プレ
ート上に設定されたロボット座標上の位置を求めること
が可能な２個のマークとレーザスリット光の位置を検出
することにより、レーザスリット光のロボット座標上の
位置を演算することができる。

【０００５】

【作用】本発明では図１に示すようなマーク２、マーク
３の付いたプレート１を用いる。（ａ）は真上から見た
図、（ｂ）は斜視図である。カメラとレーザスリット光
源が固定されている場合、産業用ロボットに前記プレー
ト３を把持させる。前記プレートのマーク中心位置には
制御点（ＴＣＰ）をそれぞれ設定してマーク中心位置の
ロボット座標上の位置が常に求められるようにする。次
に、レーザスリット光を図２に示すように前記プレート
１のマーク２とマーク３の間に照射する。カメラで前記
の画像を入力し、画像処理を用いることにより、前記マ
ークとレーザスリット光のカメラ座標上の位置を求め
る。前記マークのロボット座標上の位置とカメラ座標上
の位置、及び、レーザスリット光のカメラ座標上の位置
より（図６参照）、次の（１）式を用いて、レーザスリ
ット光のロボット座標上の位置を計算することができ
る。

【０００６】

【数１】

【０００７】カメラとレーザスリット光源を産業用ロボ
ットが把持している場合、前記プレートを固定部に固定
させる。前記プレートのマーク中心位置のロボット座標
上の位置を求める。ロボット座標上の位置を求める方法
としては、制御点が求められているピンをロボットエン
ドエフェクタに取り付け、ピン先端をマークの中心位置
へ移動させ、ロボット座標上の位置を読み込む。次に、
産業用ロボットを移動させ、産業用ロボットが把持して
いるレーザスリット光を前記図２と同様にマーク２とマ
ーク３の間に照射する。カメラで前記の画像を入力し、
画像処理を行うことにより、前記マークとレーザスリッ
ト光のカメラ座標上の位置を求める。前記マークのロボ
ット座標上の位置とカメラ座標上の位置、及び、レーザ
スリット光のカメラ座標上の位置より、前記と同様に
（１）式を用いて、レーザスリット光のロボット座標上
の位置を計算することができる。

【０００８】

【実施例】本発明を具体的な実施例に基づき説明する。
図３に本発明の概要図を示す。固定部８により空間的に
固定されたレーザ投光部５よりレーザスリット光４は、
ロボット１１に把持されたプレート１に照射される。な
お、図２に示す例では、レーザスリット光４のスリット
方向はマーク２，３を結ぶ線に垂直になっているが、か
ならずしも垂直である必要はない。照射されたレーザス
リット光４とプレート１上のマーク２とマーク３を固定
部８により空間的に固定されたカメラ６は撮像し、この
画像は画像処理装置１１に画像処理されてカメラ座標上
の位置が求められる。プレート１上のマーク２とマーク
３のロボット座標上の位置はロボットコントローラ１２
により求められ、この値と画像処理装置１０から伝送さ
れるカメラ座標上のマーク１、マーク２とレーザスリッ
ト光４の値より、式１を用いてレーザスリット光のロボ
ット座標上の位置を演算する。透視変換を用いたキャリ
ブレーションを行う場合は、最低４箇所のレーザスリッ
ト光のカメラ座標上の位置とロボット座標上の位置が必
要である。この場合は、図４に示すように、プレート１
を把持したロボット１１がカメラ６の奥行き方向と横方
向に４箇所（１３〜１６）移動して、４箇所各々のカメ
ラ座標上の位置とロボット座標上の位置を求めキャリブ
レーションを実行する。図５は前記４箇所で撮像される
画像例であり、１７〜２０の画像はそれぞれ図４の１３
〜１６の位置に対応する。

【０００９】ライン稼働中にレーザ投光部５もしくはカ
メラ６が位置ズレを発生した場合は、プレート１を把持
したロボット１１が直ちに、あらかじめティーチングさ
れた４箇所に移動して、４箇所のマーク２、マーク３と
レーザスリット光４のカメラ座標上の位置を画像処理装
置１０を用いて求め、このデータをロボットコントロー
ラ１２に伝送する。ロボットコントローラ１２は伝送さ
れた画像データとマーク２、マーク３のロボット座標上
の位置からレーザスリット光４の位置を演算し、前記演
算された４箇所のレーザスリット光４のロボット座標上
の位置と画像処理装置１０から伝送されたカメラ座標上
の位置より、キャリブレーションを実行する。以上の説
明は、カメラとレーザ投光器が空間的に固定され、ロボ
ットがプレートを把持する場合であったが、逆に、ロボ
ットがカメラとレーザ投光器を把持ししプレートを空間
的に固定する場合は、ロボットが把持したカメラとレー
ザ投光器を４箇所、ロボットが移動することにより、図
５に示すような画像になるように移動させてキャリブレ
ーションを実行する。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、自
動でレーザスリット光のロボット座標上の位置が求めら
れるため、自動でキャリブレーションを実行することが
可能である。このため、作業者の操作ミスを防ぐことが
でき、かつ、作業者によるキャリブレーションの精度の
バラツキを防ぐことが可能となる。また、自動で実行す
ることができるため、短時間でキャリブレーションが実
行することが可能となり、このため、異常が発生した時
のラインの停止時間を最小にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するプレートを示す図

【図２】本発明で使用するプレートにレーザスリット光
があたっている様子を示す図

【図３】本発明を実施する装置の概要図

【図４】プレートの位置を示す図

【図５】図４に示す４個のプレートに対応する画像例を
示す図

【図６】本発明の座標の関係を示す図

【符号の説明】

１， プレート ２，３ マーク ４ レーザスリット光 ５ レーザ投光部 ６ カメラ ７ レンズ ８ 固定部 ９ レーザ電源 １０ 画像処理装置 １１ ロボット １２ ロボットコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザスリット光が反射可能なプレートで
   あって、その反射表面に検出可能なマークを２個を有す
   るプレートを産業用ロボットのエンドエフェクタに取り
   付け、空間的に固定されたレーザスリット光源から照射
   されたレーザスリット光を前記プレート上に照射して、
   空間的に固定されたカメラで、前記プレート上の２個の
   マークと前記プレート上に写ったレーザスリット光のカ
   メラ座標系の位置を検出し、その２個のマークと前記プ
   レート上に写ったレーザスリット光のカメラ座標系の位
   置と、既知である前記プレート上の２個のマークのロボ
   ット座標系上の位置から、ロボット座標系上のレーザス
   リット光の位置を、相互の位置関係式により演算して求
   めることを特徴とするレーザスリット光の位置検出方
   法。
2. 【請求項２】産業用ロボットのエンドエフェクタにレー
   ザスリット光源とカメラを取り付け、レーザスリット光
   が反射可能なプレートであって、その反射表面に検出可
   能なマークを２個を有するプレートを空間的に固定し、
   そのプレートに前記レーザスリット光を照射して、前記
   カメラで、前記プレート上の２個のマークと前記プレー
   ト上に写ったレーザスリット光のカメラ座標系の位置を
   検出し、その２個のマークと前記プレート上に写ったレ
   ーザスリット光のカメラ座標系の位置と、既知である前
   記プレート上の２個のマークのロボット座標系上の位置
   から、ロボット座標系上のレーザスリット光の位置を、
   相互の位置関係式により演算して求めることを特徴とす
   るレーザスリット光の位置検出方法。