JPH0574002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体の位置検出装置に関し、更に詳
しくは、特殊なセンサや特殊な演算処理を必要と
せずに物体の位置を検出することの出来る装置に
関する。

〔従来の技術〕

教示・再生ロボツトでワークに作業を施す場
合、教示時と再生時とでワークの位置が一致して
いないのが普通である。

そこで、再生時と教示時の位置ズレを算出して
教示データを補正することが必要となり、このた
め再生時におけるワークの位置を検出する必要が
ある。

従来知られている一つの方式では、ワークに設
けた複数の基準点にロボツトの先端を近付けて電
気的に接触させ、その時点のロボツトの座標デー
タからワークの位置を算出している（特開昭61−
95779号公報）。

また、他の一つの方式では、ワークをテレビカ
メラでとらえ、その画像データに演算処理を行つ
て位置を算出している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術では、特殊な検出器を必要とした
り、高度の演算処理を必要とする等、構成が複雑
となる問題点がある。

従つて、本発明の目的とするところは、特殊な
検出器を必要とせず、また、高度の演算処理をも
必要としないで、物体の位置を検出することがで
きる装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の物体の位置検出装置は、直交座標軸
Ｘ，ＹおよびＺで規定される空間をＺ軸方向に移
動し且つ平行な４面の内２面が直交する物体の位
置を検出する位置検出装置において、上記物体が
Ｚ軸方向の所定位置に到達したことを検知してト
リガ信号を出力するＺ位置検出スイツチ手段と、
前記トリガ信号が出力されてから所定距離移動後
に前記物体のＸ軸方向と直交する平面Ｆ上でＹ軸
方向へ離間した２点f₁，f₂までの既知点からのＸ
軸方向の距離を測定すると共に更に所定距離移動
後に前記平面Ｆ上で前記点f₁又はf₂の前記Ｚ軸方
向に係る延長線上に位置する１点f₃までの既知点
からのＸ軸方向の距離を測定する２個１組のＸ距
離測定手段と、前記トリガ信号が出力されてから
所定距離移動後に前記物体のＹ軸方向と直交し且
つ前記平面Ｆと直交する平面Ｇ上の１点g₁までの
既知点からのＹ軸方向の距離を測定すると共に更
に所定距離移動後に前記平面Ｇ上で前記１点g₁の
前記Ｚ軸方向に係る延長線上に位置する１点g₂ま
での既知点からのＹ軸方向の距離を測定する単一
のＹ距離測定手段と、前記測定結果、測定のタイ
ミングおよび物体の形状データに基づいて物体の
位置を演算する演算手段とを具備してなることを
構成上の特徴とするものである。

上記構成において、平面Ｆ，Ｇは、現実の平面
であつても良いし、現実には曲折面であるが、そ
れから仮想されうる平面であつてもよい。

〔作用〕

本発明によれば、物体の位置に対応して現実に
存在するか、または仮想的に存在する２つの平面
より物体の位置を一義的に定めることが出来る。

〔実施例〕

以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に
詳しく説明する。ここに第１図及び第２図は本発
明に係る位置検出装置の原理を説明するための
図、第３図は本発明に係る自動車ボデイの位置検
出装置の概念図で、ａは側面図、ｂは平面図、第
４図ａ，ｂは第３図に表す時刻より所定時刻後に
おける第３図ａ，ｂ相当図、第５図は第３図及び
第４図に示す自動車ボデイの位置検出装置のブロ
ツク図である。なお、図に示す実施例により本発
明が限定されるものではない。まず本発明に係る
位置検出装置の原理について説明する。

第１図に示すように、直交座標軸Ｘ，Ｙおよび
Ｚで規定される空間に、直方体Ｗが置かれていた
とする。

この直方体Ｗの前面Ｆを含む平面は、前面Ｆ上
の３点f₁，f₂，f₃の空間座標が分かれば一義的に
定まる。

そこで、例えば超音波あるいは光式の距離セン
サ１１，１２，１３を空間の既知点に置いて、前
面ＦまでのＸ軸方向の距離を測定すれば、各距離
センサ１１，１２，１３の空間座標値のＸ軸方向
の平行移動によつて３点f₁，f₂，f₃の各空間座標
を得ることが出来、これにより前面Ｆを含む平面
を規定できる。

ただし、その平面に垂直な軸の周りの直方体Ｗ
の回転およびその平面内における直方体Ｗの位置
は未だ分からない。

次に、直方体Ｗの側面Ｇ上の２点g₁，g₂の空間
座標を、既知点に設置した２つの距離センサ２
１，２２によつて、上記と同様に得ることができ
る。つまり、距離センサ２１，２２の空間座標を
測定結果に基づいてＹ軸方向に平行移動すること
で、点g₁，g₂の空間座標を得ることができる。

ここで、前面Ｆと側面Ｇとは直交するから、２
点g₁，g₂の空間座標が分かれば、側面Ｇを含む平
面を規定できる。そこで、前面Ｆを含む平面に垂
直な軸の周りの直方体Ｗの回転（従つて、直方体
Ｗの前面Ｆおよび側面Ｇの傾き）を規定できる。

ただし、前面Ｆを含む平面と側面Ｇを含む平面
とが交叉する線上における直方体Ｗの位置は未だ
分からない。

次に、直方体Ｗの上面Ｈ上の１点h₁の空間座標
を、既知点に設けた距離センサ３１によつて得る
ことが出来る。上記と同様に、測定結果により既
知点３１の空間座標をＺ軸方向に平行移動して得
ることが出来るものである。

上面Ｈは、前面Ｆおよび側面Ｇに直交するか
ら、１点h₁の空間座標が分かれば、上面Ｈを含む
平面を規定できる。そこで、前面Ｆを含む平面と
側面Ｇを含む平面とが交叉する線上における直方
体Ｗの位置を規定できる。

従つて、これにより直方体Ｗの空間位置を完全
に規定できたことになる。

結局のところ、前面Ｆの３点f₁，f₂，f₃と、側
面Ｇの２点g₁，g₂と、上面Ｈ上の１点h₁の空間座
標を得れば、直方体Ｗの空間位置を完全に規定で
きることとなる。そして、各点f₁〜h₁の空間座標
の測定は上述のように距離センサにより容易に行
えるから、特殊な検出器を要しないこととなる。
また、その演算処理は、座標の平行移動と回転だ
けであり、既に確立された空間座標の変換アルゴ
リズムを利用して容易に算出でき、特殊な演算処
理を開発することを要しない。

第２図は、第１図に示す距離センサ１１〜３１
を含む物体の位置検出装置１０を示すもので、第
１演算器１は前面Ｆを含む平面を算出し、第２演
算器２は側面Ｇを含む平面を算出し、第３演算器
３は上面Ｈを含む平面を算出する。そして、これ
ら３つの平面、直方体Ｗの形状データとから、直
方体Ｗの任意の部位の空間座標を算出することが
出来る。なお、距離センサ１１〜３１の設置位置
データや直方体の形状データは、メモリ４に記憶
されている。

なお、上記では直方体Ｗについて説明したが、
現実に直方体であるものに限られず、現実の形状
から１つの仮想的な直方体を決定できるものであ
れば、現実の物体の位置を検出することが出来
る。また、前面Ｆ、側面Ｇ、上面Ｈが直交してい
る場合に限定されず、斜交していても良い。さ
て、第３〜第５図は、本発明の一実施例であつ
て、オーバーヘツドコンベアで搬送される自動車
ボデイの位置検出を行うための装置を示してい
る。この位置検出によつて位置ずれ補正を行い、
ロボツトで塗装や溶接を行うわけである。

まず、第３図に示すように、自動車ボデイＷは
Ｚ軸方向に搬送されるが、このＺ軸方向の所定位
置に光電スイツチ４３１が設けられ、その光電ス
イツチ４３１で、自動車ボデイＷのフロント面Ｈ
を検出するようになつている。

また、自動車ボデイＷのサイド面ＧまでのＹ軸
方向の距離を測定するための距離センサ４２１が
設置されている。

更に、自動車ボデイＷのボトム面ＦまでのＸ軸
方向の距離を測定するための距離センサ４１１，
４１２が設けられている。

なお、４４１はオーバーヘツドコンベアのキヤ
リア位置を検出するためのリミツトスイツチ、４
５１はオーバーヘツドコンベアのキヤリアの移動
を検出するパルスジエネレータである。

次に、第５図に示す位置検出装置４１０の作動
に従つて説明する。

光電スイツチ４３１で自動車ボデイＷのフロン
ト面Ｈが検出れると共にリミツトスイツチ４４１
でオーバーヘツドコンベアのキヤリアの到着が検
出されると（第３図の状態）、アンド回路４０９
によつてカウンタ４０５〜４０８にカウントスタ
ート信号が出力される。

カウンタ４０５〜４０８は、パルスジエネレー
タ４５１のパルスのカウントを開始する。

カウンタ４０５のカウント値が、自動車ボデイ
Ｗの種類毎に予めメモリ４０４に設定されていた
第１の基準値に到達すると、距離センサ４１１お
よび４１２を作動し、ボトム面ＦまでのＸ軸方向
の距離を測定する。

次に、カウンタ４０６のカウント値が、前記第
１の基準値より大きな第２の基準値に到達する
と、距離センサ４１２を作動し、ボトム面Ｆまで
のＸ軸方向の距離を測定する。この状態を第４図
ａ，ｂに示す。

そこで、距離センサ４１１，４１２を設置した
基準点からボトム面Ｆの３点までのＸ軸方向の距
離が分かるから、ボトム面Ｆの３点の空間座標が
分かり、これを第３図に示す位置に換算すれば、
第３図の状態におけるボトム面Ｆを含む平面を算
出し得る。

同様に、カウンタ４０７のカウント値が、第３
の基準値に到達すると、距離センサ４２１を作動
し、サイド面Ｇの１点までのＹ軸方向の距離を測
定する。

更に、カウンタ４０８のカウント値が、第４の
基準値に到達すると、再び、距離センサ４２１を
作動し、サイド面Ｇの１点までのＹ軸方向の距離
を測定する。この状態を第４図ａ，ｂに示す。

これらの測定結果から、上記と同様に、第３図
の状態におけるサイド面Ｇを含む平面が算出され
る。

そうすると、第３図の位置まで、光電スイツチ
４３１を含むＺ軸に垂直な平面内に、自動車ボデ
イＷのフロント面Ｈの一部があるから、これによ
り第３図における自動車ボデイＷの位置を完全に
規定できることとなる。

任意の時刻の自動車ボデイＷの位置は、オーバ
ーヘツドコンベアによる移動分を加味して算出で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、直交座標軸Ｘ，ＹおよびＺで
規定される空間をＺ軸方向に移動し且つ平行な４
面の内２面が直交する物体の位置を検出する位置
検出装置において、上記物体がＺ軸方向の所定位
置に到達したことを検知してトリガ信号を出力す
るＺ位置検出スイツチ手段と、前記トリガ信号が
出力されてから所定距離移動後に前記物体のＸ軸
方向と直交する平面Ｆ上でＹ軸方向へ離間した２
点f₁，f₂までの既知点からのＸ軸方向の距離を測
定すると共に更に所定の距離移動後に前記平面Ｆ
上で前記点f₁又はf₂の前記Ｚ軸方向に係る延長線
上に位置する１点f₃までの既知点からのＸ軸方向
の距離を測定する２個１組のＸ距離測定手段と、
前記トリガ信号が出力されてから所定距離移動後
に前記物体のＹ軸方向と直交し且つ前記平面Ｆと
直交する平面Ｇ上の１点g₁までの既知点からのＹ
軸方向の距離を測定すると共に更に所定距離移動
後に前記平面Ｇ上で前記１点g₁の前記Ｚ軸方向に
係る延長線上に位置する１点g₂までの既知点から
のＹ軸方向の距離を測定する単一のＹ距離測定手
段と、前記測定結果、測定のタイミングおよび物
体の形状データに基づいて物体の位置を演算する
演算手段とを具備してなることを特徴とする移動
する物体の位置検出装置が提供される。

そして、これにより特殊な検出器を用いたり、
特殊な演算処理を用いることなく、単に３個の検
出器のみで特に移動する物体の空間位置を検出で
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る位置検出装置
の原理を説明するための図、第３図は本発明に係
る自動車ボデイの位置検出装置の概念図で、ａは
側面図、ｂは平面図、第４図ａ，ｂは第３図に表
す時刻より所定時刻後における第３図ａ，ｂ相当
図、第５図は第３図及び第４図に示す自動車ボデ
イの位置検出装置のブロツク図である。 符号の説明、１……第１演算器、２……第２演
算器、３……第３演算器、４０４……メモリ、４
１０……物体の位置検出装置、４１１，４１２，
４２１……距離センサ、Ｗ……ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直交座標軸Ｘ，ＹおよびＺで規定される空間
   をＺ軸方向に移動し且つ平行な４面の内２面が直
   交する物体の位置を検出する位置検出装置におい
   て、 上記物体がＺ軸方向の所定位置に到達したこと
   を検知してトリガ信号を出力するＺ位置検出スイ
   ツチ手段と、 前記トリガ信号が出力されてから所定距離移動
   後に前記物体のＸ軸方向と直交する平面Ｆ上でＹ
   軸方向へ離間した２点f₁，f₂までの既知点からの
   Ｘ軸方向の距離を測定すると共に更に所定距離移
   動後に前記平面Ｆ上で前記点f₁又はf₂の前記Ｚ軸
   方向に係る延長線上に位置する１点f₃までの既知
   点からのＸ軸方向の距離を測定する２個１組のＸ
   距離測定手段と、 前記トリガ信号が出力されてから所定距離移動
   後に前記物体のＹ軸方向と直交し且つ前記平面Ｆ
   と直交する平面Ｇ上の１点g₁までの既知点からの
   Ｙ軸方向の距離を測定すると共に更に所定距離移
   動後に前記平面Ｇ上で前記１点g₁の前記Ｚ軸方向
   に係る延長線上に位置する１点g₂までの既知点か
   らのＹ軸方向の距離を測定する単一のＹ距離測定
   手段と、 前記測定結果、測定のタイミングおよび物体の
   形状データに基づいて物体の位置を演算する演算
   手段とを具備してなることを特徴とする移動する
   物体の位置検出装置。