JPH10340112A - 自動キャリブレーション機能付きロボット - Google Patents

自動キャリブレーション機能付きロボット

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JPH10340112A
JPH10340112A JP9148965A JP14896597A JPH10340112A JP H10340112 A JPH10340112 A JP H10340112A JP 9148965 A JP9148965 A JP 9148965A JP 14896597 A JP14896597 A JP 14896597A JP H10340112 A JPH10340112 A JP H10340112A
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規之 鈴木
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正明 白井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に座標合わせの校正が可能な自動キャリ
ブレーション機能付きロボットを提供する。 【解決手段】 ワーク把持用のロボットハンド2aを装
着したロボット本体2と、カメラ4と、画像処理装置3
とを備えたロボットにおいて、高精度にワーク形状に形
成した計測ピース1と、ロボットハンド2aで把持され
てカメラ4上に位置決めされた計測ピース1の画像から
計測ピース位置を計測する手段と、ロボット本体2側の
制御位置と計測ピース位置からロボット本体2とカメラ
4の座標合わせの計算を行う手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラと画像処理
装置を備えてピックアンドプレースを行うロボットに関
し、特にロボット本体とカメラの座標合わせを自動的に
行う自動キャリブレーション機能付きロボットに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】カメラと画像処理装置を備えたロボット
でピックアンドプレースを行う場合、必ずロボット本体
とカメラの座標合わせを行う必要がある。これをキャリ
ブレーションと呼ぶ。
【0003】従来は、図5に示すように、ロボットハン
ド22aを装着したロボット本体22と、カメラ24
と、画像処理装置23とを備えたロボットにおけるキャ
リブレーションの方法としては、ロボットハンド22a
をカメラ24の視野内の所定位置に位置決めし、そのロ
ボットハンド22aをカメラ24で撮像してその位置を
TVモニタ25上の画像を用いて目視で計測し、その位
置に基づいてロボット本体22とカメラ24の座標合わ
せを行う方法が取られている。すなわち、ロボットハン
ド22aの位置計測は背景との識別が困難であるために
自動計測が困難であり、目視にて計測を行っている。
【0004】また、図6に示すように、ロボット本体2
2に装着したロボットハンド22aにてワーク26を把
持し、このワーク26をロボット本体22にてカメラ2
4の視野内の所定位置に位置決めしてカメラ24上に配
置したガラス受板27上に載置し、このワーク26をカ
メラ24で撮像してその画像から画像処理装置23にて
ワーク26の位置を自動計測し、ロボット本体22とカ
メラ24の座標合わせを行う方法がある。
【0005】さらに、上記ワーク26に代えて計測用治
具をガラス受板27上に載置し、ロボット本体22を手
動にてインチング動作させて計測用治具に対してロボッ
トハンド22aの位置合わせを行ってロボット本体22
側の位置を読み取り、その後計測用治具をカメラ24で
撮像してその位置を画像処理装置23で自動計測し、ロ
ボット本体22とカメラ24の座標合わせを行う方法も
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示した
方法では、ロボットハンド22aの位置を計測する目視
計測時に作業者によって誤差を生じてしまうという問題
がある。
【0007】また、図6に示した方法では、背景の識別
が明確となってワーク26の位置計測は自動計測にて精
度良く行うことができるが、ワーク26自体の寸法精度
が低いために高い精度で座標合わせを行うことができな
いという問題がある。
【0008】また、精度の高い計測用治具を用いる場合
は、その位置の計測は自動計測できるが、インチング動
作にてロボットハンド22aを計測用治具に位置合わせ
する時に作業者によって誤差を生じてしまうという問題
がある。
【0009】従って、初期設定時はともかく、メカニズ
ムの経時的な位置ずれを校正する方法として従来の方法
では十分ではないという問題がある。
【0010】さらに、メカニズム的な経時変化の要因と
しては、ロボット本体22だけでなく、ロボット本体2
2とロボットハンド22aとの位置ずれがあるが、従来
の方法ではこれを知ることができず、特に回転補正が必
要なロボットではロボット本体22とロボットハンド2
2aとの位置ずれは大きな問題になる。
【0011】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、簡単
に座標合わせの校正が可能な自動キャリブレーション機
能付きロボットを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の自動キャリブレ
ーション機能付きロボットは、ワーク把持用のロボット
ハンドを装着したロボット本体と、カメラと、画像処理
装置とを備えたロボットにおいて、高精度にワーク形状
に形成した計測ピースと、ロボットハンドで把持されて
カメラ上に位置決めされた計測ピースの画像から計測ピ
ース位置を計測する手段と、ロボット本体側の制御位置
と計測ピース位置からロボット本体とカメラの座標合わ
せの計算を行う手段とを備えるもので、計測ピースをセ
ットするだけでロボットハンドで把持されてロボット本
体にて位置決めされた計測ピースの位置が画像処理装置
にて精度良く自動計測されて自動的に座標合わせが成さ
れ、誰でも簡単に座標合わせの校正が可能になり、ロボ
ットの維持管理が容易になるようにしたものである。
【0013】また、ロボット本体に対する少なくとも2
箇所のロボットハンド位置よりロボット本体とロボット
ハンドの位置ずれを計測する手段を備えることにより、
ロボット本体だけでなくロボット本体とロボットハンド
との位置ずれも加味した位置合わせを可能とし、特に回
転補正が必要なロボットでの高精度の校正作業ができる
ようにしている。
【0014】また、計測ピースとして、光を透過しない
材料から成る計測ピース本体に形成した検出穴に光を拡
散透過させる部材を配設したものを用いることにより、
ロボットハンドに把持したままの状態でも背景に全く影
響を受けずに高精度に計測ピース位置を計測して、より
高精度の校正作業ができるようにしている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の自動
キャリブレーション機能付きロボットを図1〜図4を参
照して説明する。
【0016】図1において、自動キャリブレーション時
には、まず高精度にワーク形状に形成され、ロボットハ
ンド2aに把持可能でかつ寸法精度の高い計測ピース1
を用いて、この計測ピース1をロボット本体2のロボッ
トハンド2aに把持させる。
【0017】次に、計測ピース1をロボットハンド2a
に把持させた状態で、ロボットハンド2aを画像処理装
置3に接続されたカメラ4の上に移動させる。ロボット
ハンド2aがカメラ4の上に移動を完了した時点でロボ
ット本体2は画像処理装置3に計測ピース1の位置を計
測する計測ピース位置の計測指令を発行する。画像処理
装置3は、ロボット本体2からの命令に従い、計測ピー
ス1の位置を自動計測する。このような動作を複数回行
った後、ロボット本体2における制御位置と、画像処理
装置3による計測ピース1の計測位置に基づいて、ロボ
ット本体2とカメラ4の座標合わせ計算を行う。このよ
うな一連の作業をロボット本体2のプログラムにより自
動的に行う。
【0018】上記キャリブレーションの一連の作業をロ
ボット本体2のプログラムにより自動化したフローチャ
ートを図2に示す。すなわち、ステップ#1で計測回数
の初期化を行った後、ステップ#2で計測回数毎に設定
されている所定の計測ポイントに計測ピース1を移動さ
せ、ステップ#3で画像処理装置3に計測命令を発行
し、ステップ#4で画像処理装置3で計測した結果の計
測ピース位置のデータを受け取り、以降ステップ#5、
#6により所定回数まで以上の動作を繰り返した後、ス
テップ#7でロボット本体2の制御位置と計測位置とか
らロボット本体2とカメラ4の座標合わせ計算を行う。
【0019】このように計測ピース1をロボットハンド
2aに把持させて座標合わせを自動化することにより、
誰でも簡単に座標合わせの校正作業が可能になり、メカ
ニズムの経時的な位置ずれを定期的に管理することが容
易となる。また、ロボット本体2の精度に応じた高精度
の計測ピース1を製作することによって必要な管理を簡
単に行うことができる。
【0020】次に、ロボット本体2とロボットハンド2
aとの位置ずれを計測する方法を図3、図4を参照して
説明する。計測ピース1は、図4に示すように、計測ピ
ース本体10に2つの検出穴11を持っており、図3に
は、この計測ピース1をロボット本体2によりXY位置
は同じで、回転軸を180°異なる2箇所に移動させて
計測する例を示している。このときのロボット本体2の
移動位置2箇所をポジション1及び2とすると、図3に
おいて、5はポシション1における検出穴11の計測位
置であり、6はポジション2における検出穴11の計測
位置である。
【0021】そして、初期設定時に検出穴11の計測位
置5、6を用いて、 LO :ロボット中心と治具中心との距離(初期設定時) AO :ロボットと治具との取付角度(初期設定時) BO :ロボット角度(初期設定時) を計算しておく。
【0022】その後、メカニズムの経時的な位置ずれを
校正する校正作業時に、ポジション1における検出穴1
1の計測位置7とポジション2におけ検出穴11の計測
位置8を用いて以下の量を求める。
【0023】Lk :ロボット中心と治具中心との距離
(校正時) Ak :ロボットと治具との取付角度(校正時) Bk :ロボット角度(校正時) このとき、LO 、AO 、BO と、Lk 、Ak 、Bk の差
によりロボット本体2とロボットハンド2aとの位置ず
れが計測可能となる。
【0024】このようにしてロボット本体2とロボット
ハンド2aとの位置ずれを計測する手段を設けることに
より、ロボット本体2だけでなく、ロボット本体2とロ
ボットハンド2aとの位置ずれも加味した位置合わせが
可能であり、特に回転補正が必要なロボットでは高精度
の校正作業が可能となる。
【0025】さらに、計測ピース1の計測ピース本体1
0は、鉄、アルミ、樹脂等の光を透過しない材料から成
り、好適には表面に光を反射しないように黒色塗装等を
施されたものが用いられる。また、計測ピース本体10
の検出穴11には光を拡散透過させる材料でできた拡散
板12が取付けられる。その拡散板12としては、乳白
色アクリル板やテープ等がよい。このように構成する
と、検出穴11が拡散板12により明るく映り、計測ピ
ース本体10は暗く映る。すなわち、検出穴11と計測
ピース本体10のコントラストが非常に良くなり、画像
処理装置3において高精度に計測することが可能とな
る。なお、図4において、1aはロボットハンド2aに
突設されているワーク位置決めピンが嵌入する位置規制
穴である。
【0026】なお、計測ピース1としては、上記のよう
な構成をとらなくても、当然計測は可能である。しかし
ながら、計測ピース1の精度を確保しながら画像処理装
置3で処理しやすい画像になるように計測ピース1の表
面での光反射を確保するのは困難な場合がある。本実施
形態では、計測ピース1の表面の光反射にとらわれずに
画像処理装置で処理しやすい画像を簡単に確保すること
ができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の自動キャリブレーション機能付
きロボットによれば、以上の説明から明らかなように、
高精度にワーク形状に形成した計測ピースと、ロボット
ハンドで把持されてカメラ上に位置決めされた計測ピー
スの画像から計測ピース位置を計測する手段と、ロボッ
ト本体側の制御位置と計測ピース位置からロボット本体
とカメラの座標合わせの計算を行う手段とを備えている
ので、計測ピースをセットするだけでロボットハンドで
把持された状態でロボット本体にて位置決めされた計測
ピースの位置を画像処理装置にて精度良く自動計測して
自動的に座標合わせができ、誰でも簡単にかつ高精度に
座標合わせの校正が可能になり、ロボットの維持管理を
容易に行うことができるという効果を発揮する。
【0028】また、ロボット本体に対する少なくとも2
箇所のロボットハンド位置よりロボット本体とロボット
ハンドの位置ずれを計測する手段を備えると、ロボット
本体だけでなくロボット本体とロボットハンドとの位置
ずれも加味した位置合わせが可能となり、特に回転補正
が必要なロボットでの高精度の校正作業ができる。
【0029】また、光を透過しない材料から成る計測ピ
ース本体に形成した検出穴に光を拡散透過させる部材を
配設した計測ピースを用いると、計測ピースをロボット
ハンドに把持したままの状態で検出穴を精度良く検出で
き、高精度に計測ピース位置を計測して、より高精度の
校正作業ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動キャリブレーション機能付きロボ
ットの一実施形態の構成図である。
【図2】同実施形態の自動キャリブレーション動作のフ
ローチャートである。
【図3】同実施形態におけるロボット本体とロボットハ
ンドの位置ずれ計測方法の説明図である。
【図4】同実施形態における計測ピースの詳細斜視図で
ある。
【図5】従来例のロボットにおけるキャリブレーション
作業の説明図である。
【図6】他の従来例のロボットにおけるキャリブレーシ
ョン作業の説明図である。
【符号の説明】
1 計測ピース 2 ロボット本体 2a ロボットハンド 3 画像処理装置 4 カメラ 10 計測ピース本体 11 検出穴 12 拡散板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G05D 3/12 G05D 3/12 L X

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワーク把持用のロボットハンドを装着し
    たロボット本体と、カメラと、画像処理装置とを備えた
    ロボットにおいて、高精度にワーク形状に形成した計測
    ピースと、ロボットハンドで把持されてカメラ上に位置
    決めされた計測ピースの画像から計測ピース位置を計測
    する手段と、ロボット本体側の制御位置と計測ピース位
    置からロボット本体とカメラの座標合わせの計算を行う
    手段とを備えたことを特徴とする自動キャリブレーショ
    ン機能付きロボット。
  2. 【請求項2】 ロボット本体に対する少なくとも2箇所
    のロボットハンド位置より、ロボット本体とロボットハ
    ンドの位置ずれを計測する手段を備えていることを特徴
    とする請求項1記載の自動キャリブレーション機能付き
    ロボット。
  3. 【請求項3】 計測ピースは、光を透過しない材料から
    成る計測ピース本体に検出穴を形成し、検出穴に光を拡
    散透過させる部材を配設して成ることを特徴とする請求
    項1記載の自動キャリブレーション機能付きロボット。
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