JPH06328385A - 産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方法 - Google Patents

産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方法

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JPH06328385A
JPH06328385A JP5118662A JP11866293A JPH06328385A JP H06328385 A JPH06328385 A JP H06328385A JP 5118662 A JP5118662 A JP 5118662A JP 11866293 A JP11866293 A JP 11866293A JP H06328385 A JPH06328385 A JP H06328385A
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JP
Japan
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visual sensor
posture
visual
axis
tool
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JP5118662A
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English (en)
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Ryuichi Hara
龍一 原
Hidekazu Kobayashi
英一 小林
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • B25J19/021Optical sensing devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/425Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
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    • G05B2219/39389Laparoscopic surgery, camera on center of operated part, view around, scale
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの視覚センサの姿勢制御方法に関
し、視覚センサの姿勢の教示作業を簡略化し、連続的に
センサ姿勢を自動制御し、信頼性の高い測定精度を有す
る姿勢制御方法を提供することを目的とする。 【構成】 ツールが移動する経路上の移動開始点と移動
終了点におけるツールの位置を教示し(第1ステッ
プ)、移動開始点の視覚センサの姿勢を表す初期姿勢デ
ータを記憶し(第2ステップ)、ツールが経路上を移動
するときの視覚センサの姿勢を表す移動姿勢データをサ
ンプリングして記憶し(第3ステップ)、サンプリング
毎に、初期姿勢データと移動姿勢データとからサンプリ
ング時の視覚センサの姿勢が初期姿勢データによる姿勢
と一致するように視覚センサの姿勢を制御する(第4ス
テップ)よう構成する。これによりツールの移動に伴い
視覚センサが検出する対象物を視覚の中心となるように
視覚センサの姿勢を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの視覚
センサの姿勢制御方法に関し、特に溶接用ロボットの溶
接トーチの移動に先行して溶接対象物の溶接部の位置を
検出する視覚センサの姿勢制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボットがツールを移動するとき、ツー
ルの移動開始点と移動終了点の2点間の全ての位置おい
て、視覚センサは視覚の対象となる視覚対象物を絶えず
検出できるように姿勢制御される必要がある。例えば溶
接用ロボットの視覚センサは、ツールである溶接トーチ
の移動に先行して溶接対象物の溶接部の位置を検出でき
るように姿勢制御される。従来技術による産業用ロボッ
トの視覚センサの姿勢制御方法は、ロボットが移動する
ツールの移動開始点と移動終了点の2点間を複数点に分
割し、分割した各点において視覚センサが視覚対象物を
正確に検出することができるように、予め視覚センサの
姿勢を手動で調整して決定し、その決定した姿勢を表す
データをロボット制御装置に教示しておき、ツールが2
点間を移動する途中の複数の点で、その各点で予め教示
したデータに基づいて視覚センサを姿勢制御するという
方法であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術による産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方
法は、ロボットが移動するツールの移動開始点と移動終
了点の2点間が直線のときは教示する点は2点でよい
が、曲線のときは視覚対象物を視覚センサの視野の範囲
内とするために多くの教示点を要し、それゆえ各教示点
における教示作業の調整に時間と労力を要するという問
題がある。また、各教示点においては視覚センサの姿勢
が最適となるよう教示可能であるが、教示点間を移動中
の視覚センサの姿勢は最適とならないことがあり、それ
ゆえ視覚センサによる視覚対象物を検出する測定精度は
各教示点で断続的には良好となっても連続的に良好とは
ならず安定した測定精度をもたないという問題がある。
【0004】本発明は上記問題点に鑑み、視覚センサの
姿勢の教示作業を簡略化し、連続的にセンサ姿勢を自動
制御し、信頼性の高い測定精度を有する産業用ロボット
の視覚センサの姿勢制御方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明による視覚
センサの姿勢制御方法の基本的処理を示すフローチャー
トである。前記目的を達成する本発明の産業用ロボット
の視覚センサの姿勢制御方法は、ロボットのツールと一
体となる視覚センサをツールの移動に伴い視覚センサが
検出する対象物を視覚できるように視覚センサの姿勢を
制御する産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方法に
おいて、次の各ステップから構成される。 (第1ステップ):ツールが移動する経路上の移動開始
点と移動終了点におけるツールの位置を教示する。 (第2ステップ):移動開始点における視覚センサの姿
勢を表す初期姿勢データを記憶する。 (第3ステップ):ツールが経路上を移動するときの視
覚センサの姿勢を表す移動姿勢データをサンプリングし
て記憶する。 (第4ステップ):サンプリング毎に、初期姿勢データ
と移動姿勢データとから、サンプリング時の視覚センサ
の姿勢が初期姿勢データによる姿勢と一致するように視
覚センサの姿勢を制御する。 上記構成により、ツールの移動に伴い視覚センサが検出
する対象物が視覚センサの視覚の中心となるように視覚
センサの姿勢を制御する。
【0006】
【作用】本発明の産業用ロボットの視覚センサの姿勢制
御方法は、ロボットのツールが移動するときに、視覚セ
ンサの姿勢を表すデータをサンプリングし、ツールが移
動開始した時の視覚センサの姿勢を表すデータと相関関
係を有するように視覚センサの姿勢を自動制御するので
視覚センサの姿勢を教示する教示点を減少しそれゆえ教
示に要する初期設定時間が減少し、かつ視覚センサの姿
勢が一定するので測定精度が向上する。
【0007】
【実施例】図2は溶接用ロボットの概略構成図である。
本図はロボット1がツールとしての溶接トーチ2を移動
し、二枚の鉄板4と5を溶接している所を示す。視覚セ
ンサ3は、溶接トーチ2と一体となっており溶接トーチ
2と共に移動する。ロボットは溶接トーチ2に先行して
視覚センサ3により溶接する二枚の鉄板4と5の溶接部
を検出する。ロボットは視覚センサ3から二枚の鉄板
4、5までの距離を測定し、その測定結果に基づき後述
するように視覚センサ3の姿勢を制御しつつ溶接トーチ
2を移動する。本図において、大文字で示すX,Y,Z
はロボットの3軸直交座標系の各軸を示し、小文字で示
すx,y,zは溶接トーチ2が二枚の板4、5を溶接す
るときの、xは溶接トーチ2の先端点を通り視覚センサ
3の視覚の中心点Pを通る視覚センサ3の進行方向とな
る軸、zは点Pと視覚センサ3の中心点Oを結ぶ軸、y
はx軸とz軸に垂直な軸をそれぞれ示す。この視覚セン
サ3の中心点Oは、視覚センサ3から鉄板4、5に照射
されるレーザー光の光源に位置する。
【0008】図3は図2におけるA−A断面図である。
本図に示すabcdは二枚の鉄板4、5の表面を示し、
abは鉄板5、cdは鉄板4をそれぞれ示す。視覚セン
サ3は点線に示すように例えばレーザー光を鉄板に照射
しその反射光を検出して鉄板の位置を測定する。この測
定結果から点bが二枚の鉄板の接合部であることが判
る。
【0009】視覚センサ3の姿勢制御は、溶接トーチ2
の溶接点Mを中心にx軸回りに溶接トーチ2を、図示す
る測定時のθx が溶接トーチ2の移動開始点の時のθx0
に等しくなるよう回転して行う。本実施例はx軸回りの
み調整すれば視覚対象物が視覚センサの視野の範囲内と
なるか否か判別できる例であるのでx軸のみ測定し制御
すればよいが、移動開始点と移動終了点間が湾曲してい
る場合は、y軸回り、z軸回りも同様に回転して制御す
れば視覚対象物をより正確に視覚センサの視野の範囲内
とすることができる。
【0010】図4は視覚センサの基本姿勢を示す図であ
る。本図は、溶接トーチ2と一体となる視覚センサ3の
移動開始時における姿勢を表すデータθ0 を示す。本図
中、小文字で示すx0 ,y0 ,z0 は溶接トーチ2の移
動開始時の、x0 は工具である溶接トーチ2の先端点と
視覚センサ3の視野の中心点Pを通り視覚センサ3の進
行方向となる軸、z0 は点Pと視覚センサ3の中心点O
を結ぶ軸、y0 はx0軸とz0 軸に垂直な軸をそれぞれ
示す。ここでθ0 はy軸と溶接する鉄板との傾きを示す
角度である。
【0011】図5は視覚センサの移動中の姿勢と基本姿
勢との相関関係を示す図である。本図は、溶接トーチ2
と一体となる視覚センサ3が二枚の鉄板4、5を溶接中
の一移動時において、xi は工具である溶接トーチ2の
先端点と視覚センサ3の視野の中心点Pを通り視覚セン
サ3の進行方向となる軸、zi は点Pと視覚センサ3の
中心点Oを結ぶ軸、yi はxi 軸とzi 軸に垂直な軸を
それぞれ示す。また、x0 ,y0 ,z0 は図4で説明し
たように溶接トーチ2の移動開始時の前記同様に求めた
各軸を示す。各サンプリング時に各軸xi ,yi ,zi
を測定した後、各軸xi ,yi ,zi が各軸x0 ,y0
,z0 と平行となるように各軸x、y、z回りに回転
して視覚センサの姿勢を制御する。このように移動開始
点と移動終了点の2点間を視覚センサの姿勢を制御しな
がら移動させるので2点間が湾曲していても、従来のよ
うに教示点を複数設けなくても正確に溶接ができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明の産業用ロボ
ットの視覚センサの姿勢制御方法によれば、湾曲部のよ
うな複雑な形状を視覚するときでも、視覚センサの姿勢
の教示作業は簡略化され2点の教示のみでよく段取り時
間が節約できる。また、連続的に視覚センサの姿勢を自
動制御するので信頼性の高い測定精度のよい視覚センサ
の姿勢制御方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による視覚センサの姿勢制御方法の基本
的処理を示すフローチャートである。
【図2】溶接用ロボットの概略構成図である。
【図3】図2におけるA−A断面図である。
【図4】視覚センサの基本姿勢を示す図である。
【図5】視覚センサの移動中の姿勢と基本姿勢との相関
関係を示す図である。
【符号の説明】
1…ロボット 2…ツール(溶接トーチ) 3…視覚センサ 4、5…鉄板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットのツールと一体となる視覚セン
    サを前記ツールの移動に伴い前記視覚センサが検出する
    対象物を視覚できるよう前記視覚センサの姿勢を制御す
    る産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方法におい
    て、 前記ツールが移動する経路上の移動開始点と移動終了点
    におけるツールの位置を教示する第1ステップと、 前記移動開始点における前記視覚センサの姿勢を表す初
    期姿勢データを記憶する第2ステップと、 前記ツールが前記経路上を移動するときの前記視覚セン
    サの姿勢を表す移動姿勢データをサンプリングして記憶
    する第3ステップと、 前記サンプリング毎に、前記初期姿勢データと前記移動
    姿勢データとから、前記サンプリング時の前記視覚セン
    サの姿勢が前記初期姿勢データによる姿勢と一致するよ
    うに前記視覚センサの姿勢を制御する第4ステップとを
    備え、 前記ツールの移動に伴い前記視覚センサが検出する前記
    対象物を前記視覚センサの視覚の中心となるよう前記視
    覚センサの姿勢を制御することを特徴とする産業用ロボ
    ットの視覚センサの姿勢制御方法。
JP5118662A 1993-05-20 1993-05-20 産業用ロボットの視覚センサの姿勢制御方法 Pending JPH06328385A (ja)

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WO (1) WO1994027791A1 (ja)

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