JPH08166810A - ロボットの位置補正精度を測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの位置補正精度を簡便で安全な方法
で測定する。 【構成】 位置Ｔでセンサ部１０を用いて穴５４の位置
を検出し、ロボットを位置Ａへ移動させ、位置Ａをロボ
ットに教示する。位置Ａで非接触センサのカメラ３０を
用いて機構部５の取り付け面５３を撮影し、画像処理装
置２内で画像を解析して、ネジ穴位置Ｆ１〜Ｆ３の画像
面上の位置を表わす３組のセンサ出力を得る。ロボット
位置Ｂにおいても同様に、Ｆ１〜Ｆ３の画像面上の位置
を表わす３組のセンサ出力を得る。次に、機構部５にず
れを与え（矢印１００、２００）、センサ部１０を用い
てずれ量を位置Ｔで検出・算出し、位置補正動作によっ
て、ロボットを補正位置Ａ’に移動させる。位置Ａ’で
カメラ３０を用いてＦ１〜Ｆ３についての３組のセンサ
出力を獲得する。別のずれ量を機構部に与え、同様の手
順で位置Ａ”，Ｂ”でＦ１〜Ｆ３について３組のセンサ
出力を獲得する。これらセンサ出力を機構部５が基準位
置にある時のセンサ出力と比較して、ロボットの位置補
正精度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、産業用ロボット（以
下、単に「ロボット」と言う。）の位置（以下、特に断
りのない限り、「位置」は「姿勢」も含む意義で使用す
る。）を視覚センサ等の非接触センサを利用して補正す
るようにしたシステムにおける位置補正精度を測定する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造ラインにおける組み立て作業、加工
作業等にロボットを用いる場合、作業関連対象物（以
下、単に「対象物」と言う。）の位置を検出する機能を
持ったセンサ（例えば、３次元視覚センサ）を利用して
ワークの位置を検出し、検出されたワークの位置に応じ
てロボットの位置を補正した動作を行なわせる方式が頻
繁に採用されている。

【０００３】しかし、この方式を用いたにも関わらず、
運動中のロボットに搭載されたセンサが対象物の位置を
認識するタイミングの誤差や、認識された対象物の位置
に基づいてロボット位置を補正する際に発生する誤差、
センサ側あるいはロボット側の各種設定値の設定ミス等
の原因によって、ロボットの位置補正動作が十分な正確
さをもって行なわれない場合がある。

【０００４】従って、上記方式でロボットに補正動作を
行なわせるようにシステムの調整を完了した後に、実際
にロボットの位置補正動作が正確に行なわれるか否かを
確認する必要がある。従来は、対象物にいろいろな位置
をとらせ、各位置に置かれた対象物に対して本来の作業
時と同等のロボット動作を実行させ、正確に位置補正さ
れた動作が実現されるかどうかチェックすることが行な
われていた。

【０００５】しかし、種々のずれ量に対応した対象物の
位置設定を行う毎に本来の作業時と同等のロボット動作
を実行させる上記従来の確認方法には次のような問題点
がある。

【０００６】（１）センサを用いてロボットに補正動作
を行なわせる方式を採用するアプリケーションとして
は、ハンドリング、ペインティング、シーリング、溶接
等があるが、いずれも実際の対象物に働きかけたり、エ
ンドエフェクタを接触あるいは近接させて作業を行なう
ものが殆どであるから、確認の為のロボット動作時の補
正動作が不正確な場合には、対象物やハンドなどを破損
する危険性が高い。

【０００７】（２）従って、確認の為のロボット動作は
低速で慎重に行なう必要があった。その結果、補正動作
の確認の為に多くの時間と作業負担を要することにな
る。

【０００８】ロボットの動作確認の為のみに本来の作業
を行なうのが好ましくないペイント、シーリングなどの
アプリケーションにおいては、位置合わせ用のピンを利
用する方法がある。これは、ロボットハンドと対象物に
各々位置合わせ用のピンを取り付け、対象物が基準位置
にある状態でピン同士を突き合わせる動作を教示した上
で、対象物の位置を所定範囲で変更し、ロボットに突き
合わせ動作の再生運転を行なう。そして、再生運転時に
位置合わせピン同士の突合せが正確に再現されているこ
とを視認することで、所定の位置補正精度が確保されて
いることが確認される。

【０００９】この方法も、位置合わせ用のピンの取り付
けやピン同士を突き合わせる動作の教示など煩雑な作業
が必要であり、簡便な方法であるとは言えない。また、
上記いずれの方法を採用した場合も、補正動作の精度を
定量的に記述したり、客観的な基準に基づいて位置補正
精度の良否を判別すること等が困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の基
本的な目的は、センサを用いてロボットの位置補正を行
なうロボットシステムにおいて、簡素な手続きでロボッ
トの位置補正精度を知ることが出来るロボットの位置補
正精度の測定方法を提供することにある。また、本願発
明は、ロボットの補正動作の確認作業時にハンド等の破
損の危険性を回することを目指している。

【００１１】更に、別の観点から言えば、本願発明はロ
ボットの補正動作の精度を定量的に記述したり、客観的
な基準に基づいて位置補正精度の良否を判別すること等
が可能にすることを企図している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願発明では、センサを
用いて対象物の位置を検出し、該検出結果に基づいてロ
ボットの位置を補正させて動作させるようにしたロボッ
ト−センサシステムにおいて、該システムに装備された
センサとは別の非接触センサがロボットに付加使用され
る。

【００１３】ロボットの位置補正精度を測定する為に、
先ず、ロボットに所定のロボット位置をとらせ、そのロ
ボット位置をロボットに記憶させると共に、前記センサ
とは別の非接触センサを用いて前記対象物が基準位置に
ある状態で該対象物の位置に関するセンサ出力を獲得す
る。

【００１４】次に、対象物を前記基準位置とは異なるず
れ位置に移動させ、ロボット−センサシステムに装備さ
れたセンサを用いて前記対象物の前記ずれ位置の前記基
準位置からのずれ量を検出し、該検出結果に基づいて前
記記憶されたロボット位置から補正されたロボット位置
をロボットにとらせる。

【００１５】そして、その補正されたロボット位置にお
いて、前記非接触センサを用いて前記対象物が前記ずれ
位置にある状態で該対象物の位置に関するセンサ出力を
獲得する。

【００１６】前記対象物が前記ずれ位置にある状態で獲
得された前記センサ出力を前記対象物が前記基準位置に
ある状態で獲得された前記センサ出力と比較することに
よってロボットの位置補正精度が測定される。

【００１７】前記対象物のずれ位置は複数個とすること
が出来る。その場合には、各ずれ位置について、前記対
象物が前記ずれ位置にある状態で獲得された前記センサ
出力を前記対象物が前記基準位置にある状態で獲得され
た前記センサ出力と比較することによってロボットの位
置補正精度が測定される。

【００１８】非接触センサのセンサ出力が獲得されるロ
ボット位置についても、これを２個以上とすることが出
来る。その場合には、各ロボット位置について、前記対
象物が前記ずれ位置にある状態で獲得された前記センサ
出力を前記対象物が前記基準位置にある状態で獲得され
た前記センサ出力と比較することによってロボットの位
置補正精度が測定される。

【００１９】前記センサとは別の前記非接触センサを用
いて前記対象物について獲得される前記センサ出力は、
前記対象物上の１つまたは複数個の特定部位の位置を表
わすセンサ出力とすることが出来る。

【００２０】また、前記ロボット−センサシステムに装
備されたセンサとは別の前記非接触センサとしては、視
覚センサ、距離センサ、あるいはスリット光投光器とカ
メラを組み合わせた型の３次元視覚センサなど、任意の
型のものが使用可能である。

【００２１】

【作用】先ず準備としてロボット位置補正のために装備
されたセンサとは別の非接触センサをロボットに支持さ
せる。非接触センサは、一般には対象物に関する位置情
報をセンシングする機能を有していれば良く、必ずしも
３次元視覚センサの機能を完備している必要はない。具
体的には、例えば、一台のカメラと画像処理装置からな
る視覚センサ、距離センサ、一台のカメラとレーザビー
ム投光器と画像処理装置からなる３次元視覚センサなど
がある。ロボットの位置補正精度を測定する為には、先
ず、ロボットにこのような非接触センサを支持させた状
態で、ロボットに所定のロボット位置をとらせ、そのロ
ボット位置をロボットに教示する。そして、その位置で
上記非接触センサを用いて、対象物が基準位置にある状
態で該対象物の位置に関するセンサ出力を獲得する。位
置教示とセンサ出力の獲得はいずれを先行させても良
い。

【００２２】次に、対象物を前記基準位置とは異なるず
れ位置に移動させ、ロボット−センサシステムに装備さ
れたセンサを用いて前記対象物の前記ずれ位置の前記基
準位置からのずれ量を検出し、該検出結果に基づいて前
記記憶されたロボット位置から補正されたロボット位置
をロボットにとらせる。

【００２３】そして、その補正されたロボット位置にお
いて、前記非接触センサを用いて前記対象物が前記ずれ
位置にある状態で該対象物の位置に関するセンサ出力を
獲得する。もし、ロボットの位置補正動作が誤差なく行
なわれていれば、前記非接触センサと対象物の相対的な
位置関係は、対象物が基準位置から前記ずれ位置に変位
しても不変に保たれる筈である。

【００２４】これに反して、もしロボットの位置補正動
作に誤差が生じていれば、前記非接触センサと対象物の
相対的な位置関係がその誤差の大きさに応じて変化す
る。この相対的な位置変化を非接触センサの差異として
把握すれば、ロボットの位置補正精度を知ることが出来
る。

【００２５】そこで、前記対象物が前記ずれ位置にある
状態で獲得された非接触センサの出力は、前記対象物が
前記基準位置にある状態で獲得された非接触センサのセ
ンサ出力と比較される。非接触センサに３次元位置情報
を検出する機能が完備していなくとも、例えば、対象物
の３点の位置に関する２次元的な位置情報（例；画像平
面上の位置）を表わすセンサ出力を得れば、位置補正動
作の誤差がどのようなものであっても、いずれかの点に
関するセンサ出力に必ず変化が生じる。

【００２６】また、本来の作業で遭遇しそうな種々のず
れ位置を対象物に与え、各ずれ位置についてロボット位
置補正動作とセンサ出力の取得を実行することは、測定
の信頼性を向上させる上で好ましい。同様に、非接触セ
ンサのセンサ出力が獲得されるロボット位置について
も、これを２個以上とすることが出来る。その場合に
は、各ロボット位置について、前記対象物が前記ずれ位
置にある状態で非接触センサ出力が獲得される。

【００２７】このようにして得られたセンサ出力は、前
記対象物が前記基準位置にある状態で獲得された前記セ
ンサ出力と比較され、ロボットの位置補正精度を測定す
る指標に利用される。例えば、対象物の３点の位置に関
する２次元的な位置情報（例；画像平面上の位置）を表
わすセンサ出力について、対象物が基準位置にある時と
ずれ位置にある時の間の差異がすべて基準値未満であっ
た場合のみ、ロボットの位置補正動作が正常に行なわれ
たものと判断する。

【００２８】このように本願発明によれば、ロボットに
本来の作業を行なわせる必要ばなく、従って、ロボット
を対象物に直接アクセスさせる必要も無い。従って、上
記確認作業に含まれるロボット移動を比較的高速で行な
っても、干渉事故を起こすおそれがない。

【００２９】また、本願発明では、ロボットの位置補正
精度の測定が非接触センサの検出結果をロボット座標系
上のデータに換算することなく実行され得る。従って、
キャリブレーション（センサ出力が準拠する座標系とロ
ボット座標系との結合）を行なわずに非接触センサをロ
ボットの位置補正精度の測定に用いることが出来るの
で、ロボットの位置補正精度測定のための準備作業が簡
素なものとなる。

【００３０】更に、非接触センサによるセンシング位置
は、非接触センサが対象物のセンシングを行なえる範囲
であれば特に制約が無いから、ロボットの位置補正精度
の測定のための教示も位置合わせ用のピンを使用した場
合に比べてラフな教示で済ますことが出来るという利点
もある。

【００３１】そして、ロボットの位置補正精度の測定結
果を定量的に表現することも可能である。従って、定量
的な判定基準を設定して、ロボットの位置補正精度の良
否を客観的な基準に基づいて判定するというようなこと
も可能となる。

【００３２】

【実施例】図１は、本願発明を実施する際のシステムの
全体配置を概念的に例示したものである。本実施例で
は、アプリケーションとしてハンドリングによる部品の
組み付けを想定し、対象物（ワーク）の位置を検出する
センサとしてはスリット光投光器とＣＣＤカメラを用い
た３次元視覚センサを採用したケースについて説明す
る。また、ロボットの位置補正精度を測定するための非
接触センサとして、通常の撮影を行なうＣＣＤカメラを
備えた視覚センサを使用する。

【００３３】同図に示したように、システム全体は、ロ
ボットコントローラ１、画像処理装２、センサ部コント
ローラ３、センサ部１０、ロボット２０並びに、ＣＣＤ
カメラ３０から構成されている。カメラ３０は、ロボッ
トの位置補正精度を測定する為に搭載されたもので、画
像処理装置２とともにロボットの位置補正精度を測定す
るための非接触センサを構成している。本実施例で用い
られる画像処理装置２は、センサ部１０のカメラとカメ
ラ３０で共用される。

【００３４】カメラ３０は、ロボットの本来の作業時の
動作自体には使用されないものであり、位置補正精度測
定時のみ装着されるようにしても良い。その場合には、
カメラ３０の装着位置は再現性があることが好ましい
（着脱前後のデータを比較可能とするため）。

【００３５】ロボットコントローラ１にはロボット２０
と画像処理装置２が接続され、画像処理装置２には、セ
ンサ部コントローラ３及びカメラ３０が接続されてい
る。センサ部コントローラ３にはセンサ部１０が接続さ
れている。

【００３６】センサ部１０は、投光器とＣＣＤカメラ
（個別図示省略）を備えている。投光器は、スリット状
のレーザ光を対象物上に投影する機能を備えている。対
象物として、ここでは組み立て工程中の小型ロボットの
機構部の一部分５（以下、「機構部５」と略称する。）
が示されている。機構部５は、ベース５０とその回転軸
５１の周りに回転するアーム５２を含んでいる。その
為、ロボットハンドＨに把持された減速機、モータ等の
部品６（以下、「取り付け部品」と言う。）が取り付け
られる取り付け面５３の位置（姿勢を含む。以下、同
じ）が供給される機構部５毎にばらつく。同時に、取り
付け部品の凸部が差し込まれる穴５４の位置にも同様の
ばらつき（位置ずれ）が発生する。

【００３７】センサ１０を利用したロボット動作の補正
は概略次のように行なわれる。先ず、動作プログラムで
指定された観測位置で機構部５の所定部分（ここでは、
穴５４）の位置を検出する。先ず、センサ部１０の投光
器からは取り付け面５３を横切るようにスリット光が投
射され、スリット光像６１，６２が順次形成され、セン
サ部１０のカメラによる撮影が実行される。レーザスリ
ット光像６１，６２を含む画像は、画像処理装置内で解
析され、取り付け面５３の外縁上の諸点に対応した屈曲
点Ｐ1 ，Ｐ2 及び端点Ｑ1 ，Ｑ2 の３次元位置が三角測
量の原理に基づいて計算される。その結果に基づいて取
り付け面５３の位置が計算され、基準位置からのずれが
求められる。

【００３８】次いで、投光器を消灯した状態でセンサ部
１０のカメラによる通常撮影が行なわれ、取得された通
常画像が画像処理装置２内で解析され、先に求めた取り
付け面５３の３次元位置と併せて穴５４の中心位置（姿
勢を含む。）が計算される。ロボットコントローラ１
は、穴５４の基準位置からのずれを計算する。ロボット
コントローラ１は、計算された穴５４の基準位置からの
ずれに応じて以後の動作におけるロボット２０の位置
（ツール先端点Ｔの位置）を補正する。このようなロボ
ット動作の補正方法自体は周知なので、より詳細な説明
は省略する。

【００３９】次に、上記方式でロボット動作の補正を行
なうロボット−センサシステムについて、上記カメラ３
０を利用してロボットの位置補正の精度を測定し、シス
テムの作業精度を評価する方法について説明する。

【００４０】図２は、上記配置に含まれるシステム構成
要素及びそれらの接続関係についてより詳細に示した要
部ブロック図である。各要素の符号は図１に準じて付さ
れている。

【００４１】ロボットコントローラ１は、ＣＰＵ（中央
演算処理装置）１１を備え、ＣＰＵ１１には、プログラ
ムメモリ１２、データメモリ１３、汎用信号インターフ
ェイス１４、サーボインターフェイス１５及び教示操作
盤インターフェイス１６がバス１７を介して接続されて
いる。

【００４２】プログラムメモリには、ロボットコントロ
ーラ自身を制御するプログラム、ロボットの動作プログ
ラム、汎用信号インターフェイス１４に接続されたセン
サ部コントローラ３を介してセンサ部１０を制御するた
めのプログラム、同じく汎用信号インターフェイス１４
に接続された画像処理装置２との指令やデータの授受を
行なう為のプログラム等が格納される。また、本発明を
実施する為の処理（内容は後述）を実行するために必要
なプログラムが併せて格納される。

【００４３】データメモリ１３には、上記各プログラム
に関連した諸設定値等が格納されるとともに、一部領域
はＣＰＵ１１が実行する処理の為のデータの一時記憶に
使用される。軸制御器、サーボ回路等を含むサーボイン
ターフェイス１５は、ロボット２０の機構部に接続され
ている。また、教示操作盤インターフェイス１６は、ロ
ボットコントローラ１に付属の教示操作盤１８の入出力
装置の役割を果たすものである。なお、教示操作盤１８
には簡単な液晶ディスプレイが装備されており、各種デ
ータ（後述する補正精度測定結果のデータを含む）が表
示可能となっている。

【００４４】一方、画像処理装置２はＣＰＵ（中央演算
処理装置）２１を備え、ＣＰＵ２１には、フレームメモ
リ２２、プログラムメモリ２３、データメモリ２４、汎
用信号インターフェイス２５、カメラインターフェイス
２６及び画像処理プロセッサ２７がバス２８を介して接
続されている。

【００４５】カメラインターフェイス２６は、センサ部
１０に装備されたカメラと位置補正精度測定の為に装備
されたカメラに接続されており、カメラインターフェイ
ス２６を介して取り込まれた各カメラの撮影画像は、グ
レイスケールに変換されてフレームメモリ２２に格納さ
れる。信号授受を行なうカメラの選択は、ＣＰＵ２１に
よるコネクタ番号の指定によって行なわれる。

【００４６】プログラムメモリ２３には、画像処理装置
自身を制御するプログラム、センサ部１０のカメラ及び
カメラ３０で取得された画像を解析する為のプログラム
が格納される。

【００４７】データメモリ２４には、上記各プログラム
に関連した諸設定値等が格納されるとともに、一部領域
はＣＰＵ２１が実行する処理の為のデータの一時記憶に
使用される。汎用信号インターフェイス２５は、ロボッ
トコントローラ１側の汎用信号インターフェイス１４に
接続されており、これを介してロボットコントローラ１
と画像処理装置２の間のデータや指令の授受が行なわれ
る。画像処理プロセッサ２７は、プログラムメモリ２３
に格納されたプログラムに従って、フレームメモリ２２
に格納された画像を読み出してこれを解析する。

【００４８】センサ部１０の投光器のオン／オフ及び投
光方向の制御並びにセンサ部１０のカメラの撮影指令
は、ロボットコントローラ１の汎用信号インターフェイ
ス１４を介したセンサ部コントローラ３からの指令によ
って行なわれる。そして、センサ部１０のカメラの撮影
画像の取り込みは、カメラ３０と同じく画像処理装置２
のカメラインターフェイス２６を介して行なわれる。ま
た、カメラ３０の撮影動作は、ロボットコントローラ１
からの撮影指令を受けた画像処理装置２のＣＰＵ２１が
カメラインターフェイス２６内のコネクタ指定を行な
い、撮影実行信号をカメラ３０に伝えることによって行
なわれる。

【００４９】ここで、センサ部１０の投光器及びカメラ
に関しては、ロボットの位置補正に用いるものであるか
ら、カメラの画像面上で得られるデータと投光方向の指
令値とに基づいてロボット座標系上のデータが得られる
ようにキャリブレーションが完了しているものとする。
キャリブレーションの方法については、周知であるから
ここでは説明を省略する。

【００５０】しかし、ロボットの位置補正精度の測定に
用いる非接触センサを構成するカメラ３０については、
画像面上のデータが得られれば十分であり、そのための
処理は画像処理装置２側だけで実行可能である。即ち、
センサ部１０のカメラについて行なうようなキャリブレ
ーションは不要である。

【００５１】以上の事項を前提に、以下ロボットの位置
補正精度の測定を行なう際の処理について図３及び図４
に示したフローチャートを参照して説明する。なお、作
業開始時にはロボット及び機構部５（対象物）は図１に
示された位置にあるものとする。そして、ロボットのこ
の位置（便宜上、「ロボット位置Ｔ」と言う。）は、本
来の作業（部品６の組み付け）時にセンサ部１０を用い
て穴５４の位置測定が行なわれる位置と一致またはそれ
に近い位置にあるものとする。また、機構部５について
はこの位置を基準位置（本来の作業のための教示が行な
われた位置）とする。

【００５２】先ず、ロボット位置Ｔでセンサ部１０を用
いて穴５４の位置を検出し、結果をロボットコントロー
ラ１のデータメモリ１３に記憶する（ステップＳ１）。
検出の為の処理については既に述べたので、ここでは説
明を省略する。

【００５３】次いで、ロボットを位置Ｔから位置Ａへ移
動させ、位置Ａをロボットに教示する（ステップＳ
２）。位置Ａは、機構部５がカメラ３０の視野に適当な
大きさで収まる範囲で任意に選べば良いので、干渉事故
の起こり難い位置に位置Ａを選ぶことは容易である。

【００５４】更に、ロボット位置Ａでカメラ３０を用い
て機構部５の取り付け面５３の撮影を行ない、得られた
画像を画像処理装置２内で解析し、複数の特徴点のセン
サ出力を獲得する（ステップＳ３）。ここでは、ネジ穴
位置Ｆ１〜Ｆ３の画像面上の位置を表わす３組のセンサ
出力（ｕ1a，ｖ1a）〜（ｕ3a，ｖ3a）を得るものとす
る。

【００５５】次いで、ロボットを位置Ａから位置Ｂへ移
動させ、位置Ｂをロボットに教示する（ステップＳ
４）。位置Ｂは、位置Ａと同様の配慮の下で選ばれる
が、位置Ａとは位置（姿勢のみでも良い。）が適当に異
なっていることが好ましい。更に、ロボット位置Ａの場
合と同様に、カメラ３０を用いて機構部５の取り付け面
５３の撮影を行ない、得られた画像を画像処理装置２内
で解析し、ネジ穴位置Ｆ１〜Ｆ３の画像面上の位置を表
わす３組のセンサ出力（ｕ1b，ｖ1b）〜（ｕ3b，ｖ3b）
を獲得する（ステップＳ５）。

【００５６】このようにして、機構部５が基準位置にあ
る状態でロボット位置Ａとロボット位置Ｂについて、セ
ンサ出力（ｕ1a，ｖ1a）〜（ｕ3a，ｖ3a），（ｕ1b，ｖ
1b）〜（ｕ3b，ｖ3b）が得られたならば、ロボットを位
置Ｔに戻す（ステップＳ６）。

【００５７】次に、オペレータが機構部５に適当な位置
ずれを与える。本事例の場合、位置ずれは、軸５１の周
りの回転（矢印１００）、ベース５０の並進的な変位
（矢印２００）あるいは両者の組合せで与えられる。

【００５８】適当な位置ずれが与えられたならば、ロボ
ット位置Ｔでセンサ部１０を用いて穴５４の位置を検出
し、基準位置からのずれ量を算出する。結果はロボット
コントローラ１のデータメモリ１３に記憶される（ステ
ップＳ７）。

【００５９】次いで、上記算出されたずれ量に基づく位
置補正動作を行なわせながら、ロボットを位置Ａに対応
した補正位置Ａ’に移動させる（ステップＳ８）。ロボ
ットの位置補正の為の処理については、ここでは説明を
省略する。ここで、もし位置補正動作が誤差なく行なわ
れていれば、位置Ａと位置Ａ’の関係は、機構部５の基
準位置とずれ位置の関係と同一となっている筈である。
また、もし位置補正動作に誤差があれば、位置Ａと位置
Ａ’の関係は、機構部５の基準位置とずれ位置の関係と
誤差に応じた差異を有している筈である。

【００６０】更に、ロボット位置Ａ’でカメラ３０を用
いて機構部５の取り付け面５３の撮影を行ない、得られ
た画像を画像処理装置２内で解析し、ネジ穴位置Ｆ１〜
Ｆ３の画像面上の位置を表わす３組のセンサ出力（ｕ1
a',ｖ1a' ）〜（ｕ3a',ｖ3a'）を獲得する（ステップＳ
９）。

【００６１】次に、再度位置補正動作を行なわせなが
ら、ロボットを位置Ｂに対応した補正位置Ｂ’に移動さ
せる（ステップＳ１０；以下、図４※１へ続く）。位置
Ｂと位置Ｂ’の関係と、機構部５の基準位置とずれ位置
の関係について、ロボットの位置補正動作の誤差に応じ
た差異が生ずることは、位置Ａ、Ａ’の場合と同様であ
る。

【００６２】更に、ロボット位置Ｂ’でカメラ３０を用
いて機構部５の取り付け面５３の撮影を行ない、得られ
た画像を画像処理装置２内で解析し、ネジ穴位置Ｆ１〜
Ｆ３の画像面上の位置を表わす３組のセンサ出力（ｕ1
b',ｖ1b' ）〜（ｕ3b',ｖ3b'）を獲得する（ステップＳ
１１）。

【００６３】以上で第１のずれ位置の下での処理が完了
するので、ロボットを位置Ｔに復帰させる（ステップＳ
１２）。そして、オペレータが機構部５に適当な前回の
ずれ位置とは適当に異なる第２の位置ずれを与える。第
２の位置ずれ位置ずれは、前回と同様、軸５１の周りの
回転（矢印１００）、ベース５０の並進的な変位（矢印
２００）あるいは両者の組合せで与えられる。

【００６４】第２の位置ずれが与えられたならば、前回
同様、ロボット位置Ｔでセンサ部１０を用いて穴５４の
位置を検出し、基準位置からのずれ量を算出する。結果
はロボットコントローラ１のデータメモリ１３に記憶さ
れる（ステップＳ１３）。

【００６５】次いで、上記算出された第２の位置ずれに
関するずれ量に基づく位置補正動作を行なわせながら、
ロボットを位置Ａに対応した補正位置Ａ”に移動させる
（ステップＳ１４）。位置Ａと位置Ａ”の関係と、機構
部５の基準位置と第２のずれ位置の関係について、ロボ
ットの位置補正動作の誤差に応じた差異が生ずること
は、位置Ａ、Ａ’の場合と同様である。

【００６６】更に、ロボット位置Ａ”でカメラ３０を用
いて機構部５の取り付け面５３の撮影を行ない、得られ
た画像を画像処理装置２内で解析し、ネジ穴位置Ｆ１〜
Ｆ３の画像面上の位置を表わす３組のセンサ出力（ｕ1
a",ｖ1b" ）〜（ｕ3a ,ｖ3a"）を獲得する（ステップＳ
１５）。

【００６７】次に、再たび位置補正動作を行なわせなが
ら、ロボットを第２の位置ずれの下において位置Ｂに対
応した補正位置Ｂ”に移動させる（ステップＳ１１
６）。位置Ｂと位置Ｂ”の関係と、機構部５の基準位置
とずれ位置の関係について、ロボットの位置補正動作の
誤差に応じた差異が生ずることは、位置Ａ、Ａ’等の場
合と同様である。

【００６８】更に、ロボット位置Ｂ”でカメラ３０を用
いて機構部５の取り付け面５３の撮影を行ない、得られ
た画像を画像処理装置２内で解析し、ネジ穴位置Ｆ１〜
Ｆ３の画像面上の位置を表わす３組のセンサ出力（ｕ1
b",ｖ1b" ）〜（ｕ3b",ｖ3b"）を獲得する（ステップＳ
１７）。

【００６９】以上の処理によって、機構部５に２つのず
れ量を与えた条件の下で、２つのロボット位置に関連し
て次のようなセンサ出力が収集される。 （ｕ1a',ｖ1a' ），（ｕ2a',ｖ2a' ），（ｕ3a',ｖ3a'
） （ｕ1b',ｖ1b' ），（ｕ2b',ｖ2b' ），（ｕ3b',ｖ3b'
） （ｕ1a",ｖ1a" ），（ｕ2a",ｖ2a" ），（ｕ3a",ｖ3a"
） （ｕ1b",ｖ1b" ），（ｕ2b",ｖ2b" ），（ｕ3b",ｖ3b"
） ステップ１８では、これらを機構部５を基準位置に置い
た条件下で得られたセンサ出力（ｕ1a ,ｖ1a），（ｕ2a
,ｖ2a），（ｕ3a ,ｖ3a）と比較する。例えば、次の量
Δaj' ，Δbj' ，Δaj" ，Δbj" （ｊ＝１，２，３）を
算出し、結果をロボットコントローラ１の教示操作盤１
８に付属したＬＣＤ画面上に出力する。

【００７０】 Δaj' ＝（ｕja',ｖja' ）−（ｕja ,ｖja） Δbj' ＝（ｕjb',ｖjb' ）−（ｕjb ,ｖjb） Δaj" ＝（ｕja",ｖja" ）−（ｕja ,ｖja） Δbj" ＝（ｕjb",ｖjb" ）−（ｕjb ,ｖjb） もし、ロボットの位置補正動作に誤差が無ければ、前記
非接触センサと対象物の相対的な位置関係は、対象物が
基準位置から前記各ずれ位置に変位しても不変に保たれ
る筈である。この場合には、上記Δaj' ，Δbj' ，Δa
j" ，Δbj" （ｊ＝１，２，３）はすべて０となる。

【００７１】これに反して、もしロボットの位置補正動
作に誤差が生じていれば、前記非接触センサと対象物の
相対的な位置関係がその誤差の大きさに応じて変化す
る。その結果、上記Δaj' ，Δbj' ，Δaj" ，Δbj"
（ｊ＝１，２，３）の内、少なくとも１つは０でない値
となる。

【００７２】従って、ロボットの位置補正精度の最も簡
単な指標の１つとして、上記Δaj'，Δbj' ，Δaj" ，
Δbj" （ｊ＝１，２，３）の絶対値の最大値を採用し、
その最大値を基準値（許容値）Δ0 （＞０）と比較し
て、ロボットの位置補正動作の適否を自動判定すること
が出来る。また、より正確な判定を行なうために、上記
差分量Δaj' ，Δbj' ，Δaj" ，Δbj" （ｊ＝１，２，
３）に関するいくつかの判定式（例えば、Δaj' ，Δb
j' ，Δaj" ，Δbj" の２乗の総和と基準値との大小判
別式）を用意しておき、その結果を出力するようにして
も良い。

【００７３】なお、本実施例においては本来の作業時に
使用されるセンサとしてスリット光投光器とカメラを組
み合わせた３次元視覚センサを用い、ロボットの位置補
正精度測定用のセンサにはカメラ（画像処理装置は３次
元視覚センサと共用）を用いたが、これらセンサの組合
せに特に制約はない。例えば、本来の作業時に使用され
るセンサが溶接線トラッキング用のレーザセンサ、非接
触センサがスリット光投光器とカメラを組み合わせた３
次元視覚センサ、あるいはレーザ変位センサであっても
構わない。

【００７４】また、対象物に与えるずれ位置の数、非接
触センサによって獲得される対象物の位置情報について
も種々の変形が考えられる。例えば、非接触センサに３
次元位置測定機能が完備していれば、単一の特徴点につ
いてのセンサ出力の変化からロボット位置補正精度を知
ることも可能である。いずれにしても、非接触センサに
よって獲得される対象物の位置情報はセンサ出力の変化
のレベルで把握されれば良く、また、情報内容が簡単な
ものであっても、ロボット位置補正動作に狂いがあれ
ば、容易に非接触センサのセンサ出力に反映される。

【００７５】

【発明の効果】本願発明によれば、ロボットに本来の作
業を行なわせることなく、非接触センサを利用した簡便
な方法によってロボットの位置補正精度を測定すること
が出来る。従って、ロボットを対象物に直接アクセスさ
せる必要が無く、確認作業を迅速に行なっても、位置補
正精度の確認作業中に干渉事故を起こすおそれがない。

【００７６】また、本願発明では、ロボットの位置補正
精度の測定が非接触センサの検出結果をロボット座標系
上のデータに換算することなく実行され得る。従って、
キャリブレーション（センサ出力が準拠する座標系とロ
ボット座標系との結合）を行なわずに非接触センサをロ
ボットの位置補正精度の測定に用いることが出来るの
で、ロボットの位置補正精度測定のための準備作業が煩
雑とならない。

【００７７】更に、非接触センサによるセンシング位置
は、非接触センサが対象物のセンシングを行なえる範囲
であれば特に制約が無いから、ロボットの位置補正精度
の測定のための教示も位置合わせ用のピンを使用した場
合に比べてラフな教示で済ますことが出来るという利点
もある。

【００７８】そして、ロボットの位置補正精度の測定結
果を理想値からのずれ量等で定量的に表現することが可
能なので、アプリケーション、使用する非接触センサの
種類、要求される補正精度等に応じて適当な判定基準値
を設定して、ロボットの位置補正精度の良否を客観的な
基準に基づいて判定するというようなことも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明を実施する際のシステムの全体配置を
概念的に例示したものである。

【図２】図１に示した配置に含まれるシステム構成要素
及びそれらの接続関係についてより詳細に示した要部ブ
ロック図である。

【図３】本実施例におけるロボットの位置補正精度の測
定の為の処理について説明するフローチャートの前半部
分である。

【図４】本実施例におけるロボットの位置補正精度の測
定の為の処理について説明するフローチャート後半部分
である。

【符号の説明】

１ ロボットコントローラ ２ 画像処理装置 ３ センサ部コントローラ ５ 機構部 ６ 組み付け部品 １０ センサ部 １１ ＣＰＵ（ロボットコントローラ） １２ プログラムメモリ（ロボットコントローラ） １３ データメモリ（ロボットコントローラ） １４ 汎用信号インターフェイス（ロボットコントロー
ラ） １５ サーボインターフェイス １６ 教示操作盤インターフェイス １７ バス（ロボットコントローラ） １８ 教示操作盤 ２０ ロボット ２１ ＣＰＵ（画像処理装置） ２２ フレームメモリ ２３ プログラムメモリ（画像処理装置） ２４ データメモリ（画像処理装置） ２５ 汎用信号インターフェイス（画像処理装置） ２６ カメラインターフェイス ２７ 画像処理プロセッサ ２８ バス（画像処理装置） ３０ カメラ（非接触センサ） ５０ ベース ５１ 回転軸 ５２ アーム ５３ 取り付け面 ５４ 穴 ６１，６２ スリット光像 Ｈ ハンド Ａ，Ｂ 教示位置 Ａ’，Ｂ’，Ａ”，Ｂ” 補正されたロボット位置 Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ ネジ穴位置 Ｐ1 ，Ｑ1 ，Ｐ2 ，Ｑ2 スリット光像の屈曲点 Ｔ ツール先端点（ロボット位置）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサを用いて対象物の位置を検出し、
   該検出結果に基づいてロボットの位置を補正させて動作
   させるようにしたロボット−センサシステムにおける位
   置補正精度を測定する方法であって、 ロボットに所定のロボット位置をとらせ、 （ａ）そのロボット位置をロボットに記憶させると共
   に、前記センサとは別の、該ロボットに支持させた非接
   触センサを用いて前記対象物が基準位置にある状態で該
   対象物の位置に関するセンサ出力を獲得する段階と、 （ｂ）前記対象物を前記基準位置とは異なるずれ位置に
   移動させる段階と、 前記ロボット−センサシステムに装備されたセンサを用
   いて前記対象物の前記ずれ位置の前記基準位置からのず
   れ量を検出し、該検出結果に基づいて前記記憶されたロ
   ボット位置から補正されたロボット位置をロボットにと
   らせる段階と、 （ｃ）その補正されたロボット位置において、前記非接
   触センサを用いて前記対象物が前記ずれ位置にある状態
   で該対象物の位置に関するセンサ出力を獲得する段階
   と、 （ｄ）前記対象物が前記ずれ位置にある状態で獲得され
   た前記センサ出力を前記対象物が前記基準位置にある状
   態で獲得された前記センサ出力と比較する段階を含む、
   ロボットの位置補正精度の測定方法。
2. 【請求項２】 前記対象物のずれ位置を複数とし、各ず
   れ位置について、前記（ｂ）〜（ｃ）の段階を実行し、
   更に前記複数のずれ位置に関して、前記（ｄ）の段階を
   実行する、請求項１に記載されたロボットの位置補正精
   度の測定方法。
3. 【請求項３】 前記所定のロボット位置を複数とし、各
   ロボット位置について、前記（ａ）〜（ｃ）の段階を実
   行し、更に前記複数の所定のロボット位置に関して、前
   記（ｄ）の段階を実行する、請求項１または請求項２に
   記載されたロボットの位置補正精度の測定方法。
4. 【請求項４】 前記センサとは別の前記非接触センサを
   用いて前記対象物について獲得される前記センサ出力
   が、前記対象物上の１つまたは複数個の特定部位の位置
   を表わすセンサ出力である、請求項１〜請求項３のいず
   れか１項に記載されたロボットの位置補正精度の測定方
   法。
5. 【請求項５】 前記ロボット−センサシステムに装備さ
   れたセンサとは別の前記非接触センサが、視覚センサで
   ある、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された
   ロボットの位置補正精度の測定方法。
6. 【請求項６】 前記ロボット−センサシステムに装備さ
   れたセンサとは別の前記非接触センサが距離センサであ
   る、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載されたロ
   ボットの位置補正精度の測定方法。
7. 【請求項７】 前記ロボット−センサシステムに装備さ
   れたセンサとは別の前記非接触センサが、スリット光投
   光器とカメラを組み合わせた型の３次元視覚センサであ
   る、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載されたロ
   ボットの位置補正精度の測定方法。