JPH0558857B2

JPH0558857B2 -

Info

Publication number: JPH0558857B2
Application number: JP61193782A
Authority: JP
Inventors: Noryuki Uchiumi
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1993-08-27
Also published as: JPS6352957A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、産業用の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
好適な車体位置ずれを検知装置に関するものであ
る。

「従来の技術」自動車の塗装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次元位置センサの使用した位
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ており、この調整を行う
には、複数の１次元位置センサの測定方向（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ワークを移動させせ、セサの
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。

したがつて、この調整を行うため、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ことが必要とされること
となり、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。

(c) センサの経時変化により、相関関係が変化す
ると誤差が生じてしまう。

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、ワークが
搬送されるラインの側部に設けられ３次元方向に
移動可能な複数のテーブルと、これらのテーブル
上それぞれに、その測定方向が互いに異なる方向
に向かうように設けられ、前記ワークの位置を検
出する複数の１次元位置センサと、前記ラインを
挟んで前記各１次元位置センサと対向する位置に
設けられる複数の光源と、前記複数の１次元位置
センサの出力から得られる検出情報の変化量と、
前記複数の１次元位置センサの３次元の各方向の
距離情報の変化量とを相関を求め、この相関から
前記ワークの３次元の各方向の位置ずれの大きさ
を求め、この位置ずれの大きさに対応する補正信
号を出力する演算手段と、これらの各情報を記憶
する手段とを備えてなるものである。

「作用」前記１次元位置センサが搭載されたテーブルを
Ｘ，Ｙ，Ｚ各方向に移動させることにより、１次
元位置センサと前記ワークとを相対的に移動させ
る。このとき、演算手段が前記複数の１次元位置
センサの出力から得られる検出情報の変化量と、
前記複数の１次元位置センサの３次元の各方向の
距離情報の変化量とから相関データを求め、この
相関データから前記ワークの３次元の各方向の位
置ずれの大きさを求め、この位置ずれの大きさに
対応する補正信号を出力する。

「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５図は本発明の一実施例を示す
ものである。符号１〜３は、フオトダイオードア
レイからなる１次元イメージセンサであつて、こ
れらのイメージセンサ１〜３は、いずれも、ｘ、
ｙ、ｚテーブル１ａ〜３ａ（後に詳述する）上に
搭載されて、車体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ているようになつてい
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、ｘ、ｙ、ｚテーブル８ａ，９ａ
（後に詳述する）にそれぞれ搭載され、車体の前
後方向に離れた２箇所では該車体との距離を測定
するようになつている。

さらにまた、前記超音波センサ８，９の後方位
置には補正用の超音波センサ１０が設けられてお
り、この超音波センサ１０に既知の距離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
１〜１３を介して、また超音波距離センサ８〜１
０は変換器１４〜１６を介してそれぞれ演算装置
１７に接続され、さらに、この演算装置１７には
記憶装置１８が接続されている。

次いで、前記ｘ、ｙ、ｚテーブル１ａ〜３ａお
よび８ａ，９ａの構成を説明する。なお、実施例
においてはいずれのテーブルも同一の構成とされ
ているから、イメージセンサ１を支持している
ｘ、ｙ、ｚテーブル１ａを例にとつてその構成を
説明する。

符号２０は台座であり、この台座２０上にはあ
り２１がｘ軸方向に向けて設けられ、該あり２１
には、ｘ方向テーブル２２が移動自在に支持され
ている。また、このｘ方向テーブル２２にはあり
２３がｚ軸方向に向けて設けられており、該あり
２３にはｚ方向テーブル２４が移動自在に支持さ
れている。さらに、前記ｚ方向テーブル２４には
あり２５がｙ軸方向に向けて設けられており、該
あり２５には、位置センサ１が搭載されたｙ方向
テーブル２６が移動自在に支持されている。ま
た、前記各テーブル２２，２４，２６にはそれぞ
れハンドル２７が設けられており、該ハンドル２
７によつてラツク・ピニオン機構（図示略）を操
作することにより各テーブル２２，２４，２６が
それぞれの方向へ移動させられるようになつてい
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を測定原理を説明す
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、これにより、車体のｘ軸方向への位置が
演算装置１７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１４，１５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が求められるとともに、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＝Ｌ×T₁／Ｔ L₂＝Ｌ×T₂／Ｔ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との距離次いで、以上のようにして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して
おき、イメージセンサ１が搭載されたｘ、ｙ、ｚ
テーブル１ａのハンドル２７を操作をして予め定
められた距離Δxに亙つてｘ軸方向に移動させる
と、イメージセンサ１の出力から得られる距離情
報I₁がΔI₁だけ変化する。同様に、イメージセン
サ１をｙ軸、ｚ軸の各方向に変位させた場合の距
離情報の変化を求めて下記のような相関データを
得る。

（ΔI₁／Δx₁、ΔI₁／Δy₁、ΔI₁／Δz₁）同様に、イメージセンサ２，３の検出情報
I₂I₃、および超音波距離センサ８，９の検出情報
L₁L₂についても、ｘ、ｙ、ｚテーブル２ａ，３
ａ，８ａ，９ａを各方向に移動させることによ
り、下記のように出力センサ出力と変位の絶対値
との相関データを求める。

（ΔI₂／Δx₂、ΔI₂／Δy₂、ΔI₂／Δz₂）（ΔI₃／Δx₃、ΔI₃／Δy₃、ΔI₃／Δz₃）（ΔL₁／Δx₄、ΔL₁／Δy₄、ΔL₁／Δz₄）（ΔL₂／Δx₅、ΔL₂／Δy₅、ΔL₂／Δz₅）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とを記憶装置に記憶
させる。

そして、実際の位置ずれ検知時に、上記情報を
記憶装置１８から読み出し、読み出された相関デ
ータ及び各センサの出力に基づいて、演算装置１
７が相関データと各センサの出力との積の総和を
求め、この総和から変位の絶対値を求めることが
できる。したがつて、この変位の絶対値から、車
体４のＸ、Ｙ、Ｚの各方向の変位の大きさの成
分、及びｙ軸、ｚ軸回りの回転についての変位の
大きさの成分を求めることができる。そして、こ
のようにして得られた位置ずれの情報、すなわ
ち、Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向の変位の大きさの成分、及
びｙ軸、ｚ軸回りの回転についての変位の大きさ
の成分各々に対応する補正信号をロボツトに供給
することができる。

なお、上記一実施例においては、ハンドルを手
動操作することによつて各センサを移動させた
が、ｘ、ｙ、ｚの移動機構をパルスモータなどに
より駆動し、このパルスモータの制御を演算装置
に行わせて自動的に上記相関データを得るように
してもよい。

また、上記一実施例では、５個のセンサを用い
てｘ、ｙ、ｚの３方向と、ｙ軸回り、およびｚ軸
回りの２方向の位置ずれを測定する場合について
説明したが、３個のセンサを使用してｘ、ｙ、ｚ
の３方向の位置ずれのみを測定する場合、あるい
は６個のセンサを使用してｘ、ｙ、ｚ方向および
各軸回りの全ての回転方向への位置ずれを測定す
る場合にも本発明を適用し得るのはもちろんであ
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
クが搬送されるラインの側部に設けられ３次元方
向に移動可能な複数のテーブルと、これらのテー
ブル上それぞれに、その測定方向が互いに異なる
方向に向かうように設けられ、前記ワークの位置
を検出する複数の１次元位置センサと、前記ライ
ンを挟んで前記各１次元位置センサと対向する位
置に設けられる複数の光源と、前記複数の１次元
位置センサの出力から得られる検出情報の変化量
と、前記複数の１次元位置センサの３次元の各方
向の距離情報の変化量との相関を求め、この相関
から前記ワークの３次元の各方向の位置ずれの大
きさを求め、この位置ずれの大きさに対応する補
正信号を出力する演算装置と、これらの各情報を
記憶する記憶装置とを備えてなることとしたの
で、下記の効果を奏することができる。

(i) テーブルを利用してセンサとワークとを容易
に相対移動させることができ、したがつて、ワ
ーク移動のための大規模な設備を必要としな
い。

(ii) 装置を設置すべき実システムにおいて測定を
行うため誤差の発生が少ない。

(iii) センサの経時変化に応じて容易にデータの修
正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図は平面図、第２図は側面図、第３
図は正面図、第４図はｘ、ｙ、ｚテーブルの正面
図、第５図はｘ、ｙ、ｚテーブルの側面図であ
る。１〜３……１次元イメージセンサ（フオトダイ
オードアレイ）、１ａ〜３ａ……ｘ、ｙ、ｚテー
ブル、４……ワーク、４ａ……フロントピラー、
４ｂ……フロントホイールハウス、４ｃ……リア
ホイールハウス、５〜７……光源、８，９……１
次元センサ（超音波距離センサ）、８ａ，９ａ…
…ｘ、ｙ、ｚテーブル、１１〜１３……変換器、
１４〜１６……変換器、１７……演算装置、１８
……記憶装置。

Claims

【特許請求の範囲】１ワークが搬送されるラインの側部に設けられ
３次元方向に移動可能な複数のテーブルと、これらのテーブル上それぞれに、その測定方向
が互いに異なる方向に向かうように設けられ、前
記ワークの位置を検出する複数の１次元位置セン
サと、前記ラインを挟んで前記各１次元位置センサと
対向する位置に設けられる複数の光源と、前記複数の１次元位置センサの出力から得られ
る検出情報の変化量と、前記複数の１次元位置セ
ンサの３次元の各方向の距離情報の変化量との相
関を求め、この相関から前記ワークの３次元の各
方向の位置ずれの大きさを求め、この位置ずれの
大きさに対応する補正信号を出力する演算装置
と、これらの各情報を記憶する記憶装置とを備え
てなることを特徴とするワーク位置ずれ検知装
置。