JPH11267992A - Teaching method of painting robot - Google Patents

Teaching method of painting robot

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JPH11267992A
JPH11267992A JP10093991A JP9399198A JPH11267992A JP H11267992 A JPH11267992 A JP H11267992A JP 10093991 A JP10093991 A JP 10093991A JP 9399198 A JP9399198 A JP 9399198A JP H11267992 A JPH11267992 A JP H11267992A
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JP
Japan
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teaching
painting
gun
plane
coating
Prior art date
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JP10093991A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Sato
紀之 佐藤
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To paint while maintaining a gun distance, painting pitch and gun angle fixedly with a few manhour respectively. SOLUTION: In the off-line teaching method of a painting robot using CAD data of a painted article, the imaginary planes of horizontal and vertical directions for the three dimensional surface data of the painted article are interfered and plural interfere lines of horizontal and vertical directions are extracted (S1-S4). The coordinates of respective cross points of these interfere lines are calculated and a plane equation constituted by two interfere lines is calculated at respective cross points and the straight line orthogonally crossing with this plane is calculated (S5-S6). The three dimensional coordinates of the point separated by a prescribed distance in the vertical direction is calculated at respective cross points and the obtained point is made to a teaching point (S7).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車ボディや自
動車部品の塗装に適用される塗装ロボットの教示(以
下、ティーチングともいう。)方法に関し、特に中塗り
塗装用ロボットや上塗り塗装用ロボット等のオフライン
教示方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of teaching (hereinafter, also referred to as "teaching") a painting robot applied to painting of an automobile body or an automobile part, and more particularly to a method of applying an intermediate coating robot or a top coating robot. It relates to an offline teaching method.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車ボディや自動車部品の塗装工場で
は、生産性の向上および作業環境の改善を目的として塗
装ロボットが多数導入されているが、その一方でティー
チング精度やティーチング工数の増加といった問題が顕
在化している。このため、コンピュータシミュレーショ
ンを用いて塗装ロボットのティーチングを行うCADテ
ィーチング手法が提案されている。
2. Description of the Related Art In a painting factory for automobile bodies and automobile parts, a large number of painting robots are introduced for the purpose of improving productivity and working environment, but on the other hand, there are problems such as an increase in teaching accuracy and teaching man-hours. Has become apparent. Therefore, a CAD teaching method for teaching a painting robot using computer simulation has been proposed.

【0003】ところで、上塗り塗装用ロボットをティー
チングする際にポイントとなる項目としては、ガン距
離、塗装ピッチおよびガン角度である。
[0003] By the way, items to be pointed out when teaching the top coating robot are a gun distance, a coating pitch and a gun angle.

【0004】すなわち、ベル型塗装ガンなどを用いてあ
る平板Wを塗装する場合、図9に示すようなガン軌跡で
塗装されるのが一般的である。同図に示す実線は塗料O
N、点線は塗料OFFを示す。この場合、平板(被塗
物)Wとガンとの距離が規定値より離れ過ぎると、薄膜
となって塗装品質が低下したり塗着効率が低下して塗料
の使用量が増加する。逆に被塗物Wとガンとの距離が規
定値より近づき過ぎると厚膜となってタレが生じたりす
る。したがって、ガン距離Lは塗料の吐出量等との関係
である一定の距離を保つ必要がある。
That is, when a flat plate W is painted using a bell-shaped painting gun or the like, it is general that the painting is performed according to the gun locus as shown in FIG. The solid line shown in FIG.
N, dotted line indicates paint OFF. In this case, if the distance between the flat plate (object to be coated) W and the gun is too far from the specified value, it becomes a thin film and the coating quality is reduced, the coating efficiency is reduced and the amount of paint used is increased. Conversely, if the distance between the object to be coated W and the gun is too close to the specified value, the film becomes thick and sags. Therefore, the gun distance L needs to be maintained at a certain distance that is related to the amount of paint discharged.

【0005】また、図示するようなガン軌跡で塗装する
場合、隣り合う軌跡同士の間隔、すなわち塗装ピッチP
が規定値よりも狭すぎると、塗り重ね範囲が広くなって
厚膜となりタレが生じたり、同一範囲を塗装するのに多
数回数ガンを動作させる必要が生じてサイクルタイムが
増加する。逆に、塗装ピッチPが規定値よりも広すぎる
と、塗り重ね範囲が狭くなって薄膜となり塗装品質が低
下する。したがって、塗装ピッチPは、ガンのパターン
幅や塗料の吐出量等との関係である一定の値を保つこと
が必要となる。
In the case of painting with a gun locus as shown in the figure, the interval between adjacent locus, that is, the painting pitch P
If the value is too narrow than the specified value, the overcoating area becomes wide and the film becomes thick, causing sagging, or the gun needs to be operated many times to paint the same area, thereby increasing the cycle time. Conversely, if the coating pitch P is too wide than the specified value, the coating range becomes narrow and the coating becomes thin, resulting in poor coating quality. Therefore, the coating pitch P needs to maintain a constant value that is related to the pattern width of the gun, the discharge amount of the paint, and the like.

【0006】ベル型塗装ガンなどは、円形パターンで吐
出されるため、図10に示されるようにガンの軸方向が
被塗物Wの面に対して面直でない場合には、被塗物Wに
近いパターン領域が厚膜となり、遠いパターン領域が薄
膜となるため、被塗物全体として膜厚が不均一となり塗
装ムラなどの不具合が発生する。したがって、被塗物W
の面に対するガン角度αも面直近傍であることが必要と
される。
Since a bell-shaped coating gun or the like is discharged in a circular pattern, if the axial direction of the gun is not perpendicular to the surface of the workpiece W as shown in FIG. Since the pattern region close to the substrate becomes a thick film and the pattern region far from the substrate becomes a thin film, the film thickness becomes nonuniform as a whole to be coated, and problems such as uneven coating occur. Therefore, the object to be coated W
Is also required to be in the vicinity of the plane.

【0007】こうした重要項目を考慮して塗装ロボット
をCADティーチングする場合、被塗物Wが上述したよ
うな平板であるときは特に問題は少ないが、自動車のボ
ディは複雑な曲面を有しており、こうした場合でも、ガ
ン距離L、塗装ピッチPおよびガン角度αをそれぞれ一
定に維持しながら塗装する必要がある。
When performing CAD teaching of a coating robot in consideration of these important items, there is no particular problem when the object to be coated W is a flat plate as described above, but the body of the automobile has a complicated curved surface. However, even in such a case, it is necessary to paint while keeping the gun distance L, the painting pitch P and the gun angle α constant.

【0008】従来の手法をドアアウタパネルを例に挙げ
て説明すると、図11に示すように、被塗物Wであるド
アアウタパネルのCADデータWCAD 上で、教示点を作
成するために、まず同図(A)に示すように縦線11お
よび横線12の線引きを行う。このとき、ガン角度がど
の教示点でも面直となるように、ドアの曲率が大きい部
位においては引かれる線(ここでは横線12)の間隔を
狭くする。次に、同図(B)に示すように引かれた縦線
11および横線12の交点13をタッチペンでピック
(抽出)し、この交点13を教示点とする。こうして一
つの教示点が定まれば、次に同図(C)に示すようにこ
の教示点における三次元座標系を手入力で指定する。つ
まり、図示されるようにX,Y,Zの各軸の方向(つま
り、+方向と−方向が何れか)を、Z軸が面直となるよ
うにマニュアルで指定する。以上の操作を全ての交点1
3に対して行い、最後にZ軸方向に対してガン距離Lを
入力し、その点を繋いでガンの軌跡とする。
The conventional method will be described with reference to a door outer panel as an example. As shown in FIG. 11, first, in order to create a teaching point on CAD data W CAD of a door outer panel which is an object to be coated W, the same operation is performed. A vertical line 11 and a horizontal line 12 are drawn as shown in FIG. At this time, the interval between lines to be drawn (horizontal line 12 in this case) is reduced in a portion where the curvature of the door is large so that the gun angle is straight at any teaching point. Next, an intersection 13 of the vertical line 11 and the horizontal line 12 drawn as shown in FIG. 2B is picked (extracted) with a touch pen, and the intersection 13 is set as a teaching point. When one teaching point is determined in this way, the three-dimensional coordinate system at the teaching point is manually specified as shown in FIG. That is, as shown, the directions of the X, Y, and Z axes (that is, either the + direction or the-direction) are manually specified such that the Z axis is straight. Repeat the above operation for all intersections 1
3, and finally, the gun distance L is input in the Z-axis direction, and the points are connected to form a trajectory of the gun.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のティーチング方法では、CADデータが表示された
画面上で縦線11と横線12との交点13を操作者がタ
ッチペンでピックすることで当該交点を抽出するため、
多少のズレが生じることが少なくない。画面上では僅か
なズレであっても、これが実車になると数cmにも達す
ることにもなる。このような誤差によって塗装ピッチP
が一定の範囲とならず、上述した塗り重ね範囲の変動に
よって膜厚の不均一等が生じる。
However, in the above-described conventional teaching method, the operator picks an intersection 13 between the vertical line 11 and the horizontal line 12 on the screen on which the CAD data is displayed by using a touch pen, and the operator touches the intersection. To extract
It is not uncommon for some deviation to occur. Even a slight deviation on the screen can reach several centimeters when it becomes a real vehicle. Due to such an error, the coating pitch P
Is not in a constant range, and the above-described variation in the overcoating range causes unevenness in film thickness.

【0010】また、縦線11と横線12との交点13に
おいてX,Y,Zの方向(三次元座標系)を決定する操
作も操作者の手入力で行われるので、ガン角度αの軸方
向に大きな誤差を含むことも少なくない。この場合に
も、ガン角度αを面直に維持するとの条件を満足しない
ことになり、膜厚の不均一による塗装不具合が生じるお
それがあった。
The operation of determining the X, Y, and Z directions (three-dimensional coordinate system) at the intersection 13 between the vertical line 11 and the horizontal line 12 is also performed manually by the operator. Often include large errors. Also in this case, the condition for maintaining the gun angle α straight is not satisfied, and there is a possibility that a coating failure due to uneven film thickness may occur.

【0011】また、このようなマニュアルによるティー
チングはきわめて時間がかかり、しかもそのティーチン
グ結果が満足できない場合には、不具合の生じた教示点
を探してこれを矯正する必要があり、この工数も多大な
ものであった。
[0011] Further, such manual teaching takes an extremely long time, and if the teaching result is not satisfactory, it is necessary to search for a teaching point having a defect and correct it, which requires a large number of man-hours. Was something.

【0012】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、少ない工数で、ガン距離、
塗装ピッチおよびガン角度をそれぞれ一定に維持しなが
ら塗装できる塗装ロボットの教示方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a small man-hour, a short gun distance,
An object of the present invention is to provide a painting robot teaching method capable of performing painting while maintaining the painting pitch and the gun angle constant.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の塗装ロボットの教示方法は、被塗物
の三次元面データを用いて塗装ロボットの教示点の三次
元座標を決定する塗装ロボットの教示方法において、被
塗物の三次元面データに対して第1方向の仮想平面を干
渉させ、この第1方向の仮想平面を前記第1方向に対し
て直交する第2方向に任意のピッチで移動させ、前記被
塗物の三次元面データと前記第1方向の仮想平面とのそ
れぞれの干渉線を抽出する段階と、前記被塗物の三次元
面データに対して前記第2方向の仮想平面を干渉させ、
この第2方向の仮想平面を前記第1方向に任意のピッチ
で移動させ、前記被塗物の三次元面データと前記第2方
向の仮想平面とのそれぞれの干渉線を抽出する段階と、
前記2つの段階で抽出された第1方向の干渉線と第2方
向の干渉線との各交点の座標を演算する段階と、前記各
交点において2つの干渉線で構成される平面方程式を演
算し、この平面と直交する直線を演算する段階と、前記
各交点において前記直線方向に所定距離だけ離れた点の
三次元座標を演算し、得られた点を教示点とする段階
と、を有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for teaching a painting robot, wherein three-dimensional coordinates of a teaching point of the painting robot are determined by using three-dimensional surface data of an object to be coated. In the teaching method of the coating robot to be determined, the virtual plane in the first direction is caused to interfere with the three-dimensional surface data of the object to be coated, and the virtual plane in the first direction is made to intersect the second direction orthogonal to the first direction. Moving at an arbitrary pitch to extract respective interference lines between the three-dimensional surface data of the object to be coated and the virtual plane in the first direction; and Interfere with the virtual plane in the second direction,
Moving the virtual plane in the second direction at an arbitrary pitch in the first direction, and extracting respective interference lines between the three-dimensional surface data of the object to be coated and the virtual plane in the second direction;
Calculating the coordinates of each intersection of the first direction interference line and the second direction interference line extracted in the two steps, and calculating a plane equation composed of two interference lines at each of the intersections Calculating a straight line perpendicular to the plane, and calculating three-dimensional coordinates of a point separated by a predetermined distance in the linear direction at each of the intersections, and using the obtained point as a teaching point. It is characterized by.

【0014】この請求項1記載の塗装ロボットの教示方
法では、被塗物の三次元面データを用いて塗装ロボット
の教示点の三次元座標を決定するに際し、まず被塗物の
三次元面データに対して、第1方向およびこれと直交す
る第2方向それぞれの仮想平面を干渉させ、第1方向お
よび第2方向の干渉線を抽出する。こうして得られた干
渉線は互いに直交する「碁盤の目」状となる。
In the method for teaching a painting robot according to the first aspect, when determining the three-dimensional coordinates of the teaching point of the painting robot using the three-dimensional surface data of the object, first, the three-dimensional surface data of the object to be coated is determined. Then, virtual planes in the first direction and a second direction orthogonal to the first direction are caused to interfere with each other, and interference lines in the first direction and the second direction are extracted. The interference lines obtained in this manner have a “go-to-go” shape orthogonal to each other.

【0015】次に、第1方向および第2方向の干渉線の
各交点の座標を演算により求めたのち、各交点におい
て、直交する2つの干渉線で構成される平面の方程式を
演算により求める。ここで、被塗物の面が曲率を有する
面であっても、微視的には平面と近似できることから、
各交点においては直交する2つの干渉線を直線とみな
し、これら2つの干渉線が含まれる平面を求めると、こ
の平面はその交点において接する面となる。
Next, after calculating the coordinates of each intersection of the interference lines in the first direction and the second direction, an equation of a plane formed by two orthogonal interference lines at each intersection is calculated. Here, even if the surface of the object to be coated is a surface having a curvature, since it can be microscopically approximated to a plane,
At each intersection, two orthogonal interference lines are regarded as a straight line, and a plane that includes these two interference lines is determined.

【0016】こうして各交点において接する平面が求ま
ると、次にこの平面に対して垂直な直線を演算により求
める。これにより、この直線上に塗装ガンを設定すれ
ば、その交点に対してガン角度が直角となるので、この
直線を基準として各交点における座標系を設定する。そ
して、直線方向にガン距離に相当する点の座標を教示点
に設定する。
When the plane tangent at each intersection is obtained in this way, a straight line perpendicular to this plane is next calculated. Thus, if the paint gun is set on this straight line, the gun angle becomes a right angle with respect to the intersection, so the coordinate system at each intersection is set based on this straight line. Then, the coordinates of a point corresponding to the gun distance in the linear direction are set as teaching points.

【0017】このように、請求項1記載の塗装ロボット
の教示方法では、第1方向および第2方向の交点を演算
により求めるので、マニュアル操作による誤差の発生が
防止でき、塗装ピッチを一定に維持することができる。
またこれに加えて、各交点に接する平面を演算した上で
その垂線を演算により求めるので、各交点におけるガン
角度を精度良く直角に設定することができ、しかもこの
垂線上に所定距離で教示点を設定するのでガン距離も一
定に維持することができる。
As described above, in the method of teaching a painting robot according to the first aspect, the intersection between the first direction and the second direction is calculated, so that an error due to manual operation can be prevented and the painting pitch can be kept constant. can do.
In addition to this, since the plane tangent to each intersection is calculated and its perpendicular is obtained by calculation, the gun angle at each intersection can be set to a right angle with high accuracy, and the teaching point at a predetermined distance on this perpendicular. , The gun distance can be kept constant.

【0018】こうした教示作業は、きわめて簡単な操作
で実行できるので、従来のように熟練も不要で、しかも
教示ミスも少ないので再教示の必要もなくなり、その結
果ティーチング工数が著しく低減する。
Since such a teaching operation can be performed by a very simple operation, no skill is required as in the prior art, and since there are few teaching errors, there is no need to re-teach, and as a result, the number of teaching steps is significantly reduced.

【0019】請求項1記載の発明において、第1方向お
よび第2方向は特に限定されず、任意の方向とすること
ができる。たとえば、請求項2記載の塗装ロボットの教
示方法は、前記第1方向が水平方向であり、前記第2方
向が鉛直方向、またはその逆であることを特徴とする。
In the first aspect of the present invention, the first direction and the second direction are not particularly limited, and may be any directions. For example, a teaching method of a painting robot according to claim 2 is characterized in that the first direction is a horizontal direction, and the second direction is a vertical direction, or vice versa.

【0020】請求項2記載の発明においては、特に限定
されないが、請求項3記載の塗装ロボットの教示方法
は、前記鉛直方向の仮想平面の移動ピッチが、塗装ピッ
チであることを特徴とする。また、請求項1記載の発明
においては特に限定されないが、請求項4記載の塗装ロ
ボットの教示方法は、前記各交点における前記直線方向
の所定距離が、実質的にガン距離に相当することを特徴
とする。
In the invention according to the second aspect, although not particularly limited, the teaching method of the coating robot according to the third aspect is characterized in that the moving pitch of the vertical virtual plane is a coating pitch. Although not particularly limited in the invention described in claim 1, the teaching method for a painting robot according to claim 4 is characterized in that the predetermined distance in the linear direction at each of the intersections substantially corresponds to a gun distance. And

【0021】請求項1〜4記載の発明においては、特に
限定されないが、請求項5記載の塗装ロボットの教示方
法は、前記各段階をコンピュータで実行し、得られた教
示点データを実ラインに設置された塗装ロボットの制御
装置に入力することを特徴とする。
In the invention according to claims 1 to 4, although not particularly limited, the teaching method of the painting robot according to claim 5 executes each of the above steps by a computer and converts the obtained teaching point data into an actual line. The data is input to a control device of the installed painting robot.

【0022】[0022]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、第1方向
および第2方向の交点を演算により求めるので、マニュ
アル操作による誤差の発生が防止でき、塗装ピッチを一
定に維持することができる。またこれに加えて、各交点
に接する平面を演算した上でその垂線を演算により求め
るので、各交点におけるガン角度を精度良く直角に設定
することができ、しかもこの垂線上に所定距離で教示点
を設定するのでガン距離も一定に維持することができ
る。こうした教示作業は、きわめて簡単な操作で実行で
きるので、従来のように熟練も不要で、しかも教示ミス
も少ないので再教示の必要もなくなり、その結果ティー
チング工数が著しく低減する。
According to the first aspect of the invention, since the intersection of the first direction and the second direction is obtained by calculation, the occurrence of an error due to manual operation can be prevented, and the coating pitch can be kept constant. . In addition to this, since the plane tangent to each intersection is calculated and its perpendicular is obtained by calculation, the gun angle at each intersection can be set to a right angle with high accuracy, and the teaching point at a predetermined distance on this perpendicular. , The gun distance can be kept constant. Since such a teaching operation can be performed by a very simple operation, no skill is required as in the prior art, and since there are few teaching errors, there is no need for re-teaching, and as a result, the number of teaching steps is significantly reduced.

【0023】請求項2記載の発明によれば、絶対座標系
との複雑な変換処理が不要となるので処理速度が高めら
れる。また、請求項3および4記載の発明によれば、塗
装ロボットへ出力される教示データにそのまま使用でき
るので、教示点を求めるための処理時間が短縮される。
請求項5記載の発明によれば、いわゆるオフラインティ
ーチングが実現できるので、教示作業の自由度がより高
められる。
According to the second aspect of the present invention, a complicated conversion process with the absolute coordinate system is not required, so that the processing speed can be increased. Further, according to the third and fourth aspects of the present invention, since the teaching data output to the painting robot can be used as it is, the processing time for finding the teaching point is reduced.
According to the fifth aspect of the invention, so-called off-line teaching can be realized, so that the degree of freedom of the teaching operation is further increased.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明に係る塗装ロボットの
一例を示す斜視図であり、自動車ボディの上塗り塗装ラ
イン用ロボットで本発明を説明する。また、図2は本発
明に係る塗装ロボットの軌跡の一例を示すボディの側面
図であり、自動車ボディの側面を塗装するためのガン軌
跡を教示する場合を例に挙げて本発明を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coating robot according to the present invention. The present invention will be described with a robot for a top coating line of an automobile body. FIG. 2 is a side view of the body showing an example of the trajectory of the painting robot according to the present invention. The present invention will be described with an example in which a gun trajectory for painting the side surface of an automobile body is taught.

【0025】図1に示すように、被塗物である自動車ボ
ディBは、塗装台車Dに搭載された状態で、フロアコン
ベアによって一定速度で連続的に塗装ブース内を搬送さ
れる。塗装ブース内の両側には、所定の間隔をおいて塗
装ロボットR(ここではアーム以降塗装ガンGまでを示
す。)が複数台配置されており、各塗装ロボットRに特
定の塗装作業が割り当てられている。なお、本実施形態
で用いられている塗装ガンGは、ベル型塗装ガンである
が、本発明の教示方法は塗装ガンGの種類には何ら限定
されず、他の種の塗装ガンであっても良い。また、図示
は省略するが、ルーフ面、フード面及びトランク面など
の自動車ボディBの水平面を塗装するための塗装ロボッ
トに本発明の教示方法を適用しても良い。
As shown in FIG. 1, an automobile body B, which is an object to be coated, is continuously transported in a coating booth at a constant speed by a floor conveyor while being mounted on a coating cart D. On both sides in the painting booth, a plurality of painting robots R (here, from the arm to the painting gun G are shown) are arranged at predetermined intervals, and a specific painting operation is assigned to each painting robot R. ing. Although the coating gun G used in the present embodiment is a bell-shaped coating gun, the teaching method of the present invention is not limited to the type of the coating gun G at all, and other types of coating guns may be used. Is also good. Although not shown, the teaching method of the present invention may be applied to a painting robot for painting a horizontal surface of the vehicle body B such as a roof surface, a hood surface, and a trunk surface.

【0026】こうしたベル型塗装ガンGが装着された塗
装ロボットRを用いて、自動車ボディBの側面、つまり
フロントフェンダFF、フロントドアFD、リヤドアR
D、リヤフェンダRFを塗装する場合には、塗装ガンG
の軌跡をたとえば図2に示すように設定することができ
る。つまり、台車Cに搭載された自動車ボディが図示す
るように前向きに搬送される場合には、塗装ガンGによ
る塗装始点をフロントフェンダFFの前端とし、ここか
らリヤフェンダRFの後端に至るまで、図示するような
一筆書き状の軌跡で塗装する。図中、塗装ガンGの軌跡
の実線は塗料のONを示し、点線は塗料のOFFを示
す。
Using the painting robot R equipped with such a bell-shaped painting gun G, the sides of the automobile body B, ie, the front fender FF, the front door FD, and the rear door R
D, when painting the rear fender RF, paint gun G
Can be set, for example, as shown in FIG. In other words, when the vehicle body mounted on the trolley C is transported forward as shown in the figure, the starting point of painting by the painting gun G is set to the front end of the front fender FF and from here to the rear end of the rear fender RF. Paint with a single-stroke trajectory. In the figure, the solid line of the trajectory of the coating gun G indicates ON of the paint, and the dotted line indicates OFF of the paint.

【0027】次に、このような塗装ガンの軌跡の教示手
順について説明する。図3は本発明の塗装ロボットの教
示方法の実施形態を示すフローチャート、図4は図3に
示すステップ1を説明するための図、図5は図3に示す
ステップ2を説明するための図、図6は図3に示すステ
ップ3を説明するための図、図7は図3に示すステップ
4を説明するための図、図8は図3に示すステップ5〜
7を説明するための図である。
Next, a procedure for teaching the locus of the coating gun will be described. 3 is a flowchart showing an embodiment of the teaching method of the painting robot of the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining step 1 shown in FIG. 3, FIG. 5 is a diagram for explaining step 2 shown in FIG. 6 is a diagram for explaining step 3 shown in FIG. 3, FIG. 7 is a diagram for explaining step 4 shown in FIG. 3, and FIG. 8 is a diagram for explaining steps 5 to 5 shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining No. 7;

【0028】本実施形態の教示方法は、いわゆるオフラ
インティーチング方法であり、被塗物である自動車ボデ
ィBのCAD(Computer-Aided Design )データが蓄積
されたコンピュータを用いて塗装ロボットの教示点を決
定し、この教示点データを実機の制御装置に入力するこ
とにより塗装ロボットのティーチングを行うものであ
る。
The teaching method of the present embodiment is a so-called off-line teaching method, in which a teaching point of a painting robot is determined by using a computer in which CAD (Computer-Aided Design) data of an automobile body B to be coated is stored. The teaching robot performs teaching by inputting the teaching point data to the control device of the actual machine.

【0029】まず、図4に示すように、自動車ボディB
の側面のCADデータ1(以下、面データともいう。)
を読み出し、コンピュータ上で水平方向の仮想平面2を
生成して、これをボディ側面の面データ1に干渉させ
る。これにより、ボディ側面の面データ1と水平方向の
仮想平面2との干渉線H1が現れるので、これを抽出す
る(ステップ1)。この干渉線H1は、水平方向の仮想
平面2上に存在するので水平方向の干渉線となる。
First, as shown in FIG.
CAD data 1 (hereinafter, also referred to as surface data) of the side surface of
Is read out, a virtual plane 2 in the horizontal direction is generated on the computer, and this is caused to interfere with the surface data 1 on the side surface of the body. As a result, an interference line H1 between the surface data 1 on the side surface of the body and the virtual plane 2 in the horizontal direction appears. This is extracted (step 1). Since this interference line H1 exists on the virtual plane 2 in the horizontal direction, it becomes a horizontal interference line.

【0030】次に、図5に示すように、同様の水平方向
の仮想平面2を任意のピッチy1,y2,y3…で鉛直
方向に移動させ、ステップ1と同様に水平方向の干渉線
H2〜Hnを抽出する(ステップ2)。このとき、ドア
パネルの上端や下端は面の曲率が大きいので、ピッチy
nを小さく設定し、教示点の間隔を狭くすることで塗装
ガンGのガン角度αが常に面直となるようにすることが
望ましい。
Next, as shown in FIG. 5, the same horizontal virtual plane 2 is moved vertically at arbitrary pitches y1, y2, y3... Hn is extracted (step 2). At this time, since the upper and lower ends of the door panel have a large surface curvature, the pitch y
It is desirable that the gun angle α of the coating gun G is always straight by setting n small and narrowing the interval between the teaching points.

【0031】次に、同じボディ側面の面データ1に対し
て、図6に示すように、コンピュータ上で鉛直方向の仮
想平面3を生成して、これをボディ側面の面データ1に
干渉させる。これにより、ボディ側面の面データ1と鉛
直方向の仮想平面3との干渉線V1が現れるので、これ
を抽出する(ステップ3)。この干渉線V1は、鉛直方
向の仮想平面3上に存在するので鉛直方向の干渉線とな
る。
Next, as shown in FIG. 6, a vertical virtual plane 3 is generated on the computer for the same side data 1 on the side of the body, and this is made to interfere with the side data 1 on the side of the body. As a result, an interference line V1 between the surface data 1 on the side surface of the body and the virtual plane 3 in the vertical direction appears. This is extracted (step 3). Since the interference line V1 exists on the virtual plane 3 in the vertical direction, it becomes a vertical interference line.

【0032】そして、図7に示すように、同様の鉛直方
向の仮想平面3を任意のピッチx1,x2,x3…で水
平方向に移動させ、ステップ1と同様に水平方向の干渉
線H2〜Hmを抽出する(ステップ4)。このとき、ピ
ッチxmは、塗装ガンGの塗装ピッチP(図9参照)と
することが望ましく、ボディの側面のように水平方向に
大きな曲率がない塗装部位については、このピッチxm
を一定に設定することが望ましい。
Then, as shown in FIG. 7, the same vertical virtual plane 3 is moved horizontally at arbitrary pitches x1, x2, x3... Is extracted (step 4). At this time, the pitch xm is desirably the coating pitch P of the coating gun G (see FIG. 9). For a coating portion having no large horizontal curvature such as the side surface of the body, this pitch xm
Is desirably set to be constant.

【0033】こうして水平方向の干渉線H1〜Hnと鉛
直方向の干渉線V1〜Vmとが抽出されるので、次にこ
れらの干渉線の交点4の座標をコンピュータで演算して
求める(ステップ5,図8(A))。これらの交点4
が、塗装ガンGの塗装軌跡の教示点のうちの二次元座標
となる。つまり、図8(B)に示すようにボディ側面の
座標系をX軸−Y軸とし、塗装ガン方向をZ軸とする
と、2つの干渉線Hn,Vnとの交点4のX座標および
Y座標が教示点のX座標およびY座標となる。
Thus, the horizontal interference lines H1 to Hn and the vertical interference lines V1 to Vm are extracted. Next, the coordinates of the intersection 4 of these interference lines are calculated by a computer (steps 5 and 5). FIG. 8 (A)). These intersections 4
Are the two-dimensional coordinates of the teaching points of the painting locus of the painting gun G. That is, as shown in FIG. 8B, when the coordinate system on the side surface of the body is the X axis-Y axis, and the direction of the paint gun is the Z axis, the X coordinate and the Y coordinate of the intersection 4 between the two interference lines Hn and Vn. Are the X and Y coordinates of the teaching point.

【0034】次に、ステップ6では、各交点4におい
て、2つの干渉線Hn,Vnで構成される平面5を考え
る。ここで、ボディ側面の面データ1が実際には曲率を
有していても、各交点4においては微視的に考えること
ができるのでこれを平面とみなし、その平面方程式をコ
ンピュータで演算して求める。たとえば、図8(C)に
示すような曲率を有する面データ1において、一つの交
点4近傍に形成される平面5を求めると、実質的に交点
4で接する平面となる。したがって、この平面5の交点
4における垂線をコンピュータで演算して求めることに
より、ガン角度αが面直となる方向Zを求めることがで
きる。
Next, in Step 6, a plane 5 composed of two interference lines Hn and Vn at each intersection 4 is considered. Here, even if the surface data 1 of the side surface of the body actually has a curvature, it can be considered microscopically at each intersection point 4, so this is regarded as a plane, and its plane equation is calculated by a computer. Ask. For example, in plane data 1 having a curvature as shown in FIG. 8C, when a plane 5 formed near one intersection 4 is obtained, it becomes a plane substantially contacting at the intersection 4. Therefore, the direction Z at which the gun angle α is perpendicular to the plane can be obtained by calculating the perpendicular line at the intersection 4 of the plane 5 with a computer.

【0035】こうして各交点4における垂線Zが求めら
れるので、ステップ7にて各交点4における三次元座標
系のベクトル方向を設定する。たとえば、ステップ6で
求められた交点4における垂線方向をZ軸、ボディの前
後方向をX軸、ボディの高さ方向をY軸とし、さらに各
軸の+方向と−方向とを設定する。この座標系の設定は
各交点4で同一のものとする。
Since the perpendicular Z at each intersection 4 is obtained in this way, the vector direction of the three-dimensional coordinate system at each intersection 4 is set in step 7. For example, the perpendicular direction at the intersection 4 obtained in step 6 is set as the Z axis, the front and rear direction of the body is set as the X axis, the height direction of the body is set as the Y axis, and the + direction and the-direction of each axis are set. The setting of this coordinate system is the same at each intersection 4.

【0036】最後に各交点4において、垂線Z方向にガ
ン距離Lに相当する値を入力し、このときの絶対座標系
(X,Y,Z)を塗装ロボットの教示点とする。ここ
で、ガン距離Lは、各交点4で同一の値とするが、実際
のガン距離Lは、ベルカップと交点4との距離であるの
に対して、塗装ロボットに対する教示点、つまり塗装ロ
ボットのハンドの基準点がずれている場合は、そのズレ
分を考慮した値を入力する。
Finally, at each intersection point 4, a value corresponding to the gun distance L is input in the direction of the perpendicular Z, and the absolute coordinate system (X, Y, Z) at this time is set as the teaching point of the painting robot. Here, the gun distance L is the same value at each intersection 4, but the actual gun distance L is the distance between the bell cup and the intersection 4, but the teaching point for the painting robot, that is, the painting robot If the reference point of the hand is shifted, enter a value in consideration of the shift.

【0037】各交点4における教示点(X,Y,Z)を
設定したら、図2に示すようにこれらの教示点を塗装軌
跡に沿ってその順番を設定し、こうして得られた教示点
群のデータを実ラインに設置された塗装ロボットの制御
装置に移送する。もし、シミュレーション機能を有する
コンピュータを用いている場合には、教示点データを実
機に移送する前にコンピュータ上で塗装を行い、塗装ロ
ボットの動作を事前に確認しておくことが望ましい。
Once the teaching points (X, Y, Z) at each intersection 4 are set, the order of these teaching points is set along the painting locus as shown in FIG. The data is transferred to the control device of the painting robot installed on the actual line. If a computer having a simulation function is used, it is desirable to perform painting on the computer before transferring the teaching point data to the actual machine, and confirm the operation of the painting robot in advance.

【0038】このように、本実施形態の教示方法によれ
ば、水平干渉線Hnと鉛直干渉線Vnとの交点4をコン
ピュータを用いて演算により求めるので、タッチペン等
によるマニュアル操作が原因で生じる誤差が抑制でき、
塗装ピッチPを一定に維持することができる。またこれ
に加えて、各交点4に接する平面5を演算した上でその
垂線Zをコンピュータの演算により求めるので、各交点
4におけるガン角度αを精度良く直角に設定することが
でき、しかもこの垂線Z上に所定距離で教示点(X,
Y,Z)を設定するので、ガン距離Lも一定に維持する
ことができる。
As described above, according to the teaching method of this embodiment, the intersection 4 between the horizontal interference line Hn and the vertical interference line Vn is obtained by calculation using a computer, so that an error caused by manual operation using a touch pen or the like is obtained. Can be suppressed,
The coating pitch P can be kept constant. In addition to this, since the perpendicular line Z is calculated by a computer after calculating the plane 5 which is in contact with each intersection point 4, the gun angle α at each intersection point 4 can be accurately set to a right angle. A teaching point (X,
Since Y, Z) are set, the gun distance L can also be kept constant.

【0039】またこうした教示作業は、コンピュータを
用いてきわめて簡単な操作で実行できるので、従来のよ
うに熟練も不要で、しかも教示ミスも少なく、再教示の
必要もなくなり、その結果ティーチング工数が著しく低
減する。
Further, since such a teaching operation can be performed by a very simple operation using a computer, no skill is required as in the prior art, and there are few teaching errors and no need for re-teaching. As a result, the number of teaching steps is significantly reduced. Reduce.

【0040】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る塗装ロボットの一例を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a painting robot according to the present invention.

【図2】本発明に係る塗装ロボットの軌跡の一例を示す
ボディの側面図である。
FIG. 2 is a side view of the body showing an example of a trajectory of the painting robot according to the present invention.

【図3】本発明の塗装ロボットの教示方法の実施形態を
示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a painting robot teaching method according to the present invention.

【図4】図3に示すステップ1を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining step 1 shown in FIG. 3;

【図5】図3に示すステップ2を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining step 2 shown in FIG. 3;

【図6】図3に示すステップ3を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a view for explaining step 3 shown in FIG. 3;

【図7】図3に示すステップ4を説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining step 4 shown in FIG. 3;

【図8】図3に示すステップ5〜7を説明するための図
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining steps 5 to 7 shown in FIG. 3;

【図9】一般的な塗装軌跡、塗装ピッチ、ガン距離およ
びガン角度を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a general painting locus, a painting pitch, a gun distance, and a gun angle.

【図10】ガン角度の相違による塗装不具合の発生状況
を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a situation of occurrence of a coating defect due to a difference in gun angle.

【図11】従来の塗装ロボットの教示方法を説明するた
めの斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view for explaining a conventional painting robot teaching method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被塗物の三次元面データ 2…水平方向の仮想平面(第1方向の仮想平面) 3…鉛直方向の仮想平面(第2方向の仮想平面) 4…交点 R…塗装ロボット H1〜Hn…水平方向の干渉線 V1〜Vn…鉛直方向の干渉線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-dimensional surface data of a to-be-painted object 2 ... Virtual plane of a horizontal direction (virtual plane of the 1st direction) 3 ... Virtual plane of a vertical direction (virtual plane of a 2nd direction) 4 ... Intersection R ... Coating robots H1-Hn ... interference lines in the horizontal direction V1 to Vn ... interference lines in the vertical direction

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年9月2日[Submission date] September 2, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図10[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図10】 FIG. 10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被塗物の三次元面データを用いて塗装ロボ
ットの教示点の三次元座標を決定する塗装ロボットの教
示方法において、 被塗物の三次元面データに対して第1方向の仮想平面を
干渉させ、この第1方向の仮想平面を前記第1方向に対
して直交する第2方向に任意のピッチで移動させ、前記
被塗物の三次元面データと前記第1方向の仮想平面との
それぞれの干渉線を抽出する段階と、 前記被塗物の三次元面データに対して前記第2方向の仮
想平面を干渉させ、この第2方向の仮想平面を前記第1
方向に任意のピッチで移動させ、前記被塗物の三次元面
データと前記第2方向の仮想平面とのそれぞれの干渉線
を抽出する段階と、 前記2つの段階で抽出された第1方向の干渉線と第2方
向の干渉線との各交点の座標を演算する段階と、 前記各交点において2つの干渉線で構成される平面方程
式を演算し、この平面と直交する直線を演算する段階
と、 前記各交点において前記直線方向に所定距離だけ離れた
点の三次元座標を演算し、得られた点を教示点とする段
階と、を有することを特徴とする塗装ロボットの教示方
法。
1. A coating robot teaching method for determining three-dimensional coordinates of a teaching point of a coating robot using three-dimensional surface data of a coating object, wherein the three-dimensional surface data of the coating object is determined in a first direction. The virtual plane in the first direction is caused to interfere, and the virtual plane in the first direction is moved at an arbitrary pitch in a second direction orthogonal to the first direction. Extracting respective interference lines with a plane; causing the virtual plane in the second direction to interfere with three-dimensional surface data of the object to be coated;
Moving at an arbitrary pitch in the direction, and extracting respective interference lines between the three-dimensional surface data of the object to be coated and the virtual plane in the second direction; and in the first direction extracted in the two steps. Calculating coordinates of each intersection of the interference line and the interference line in the second direction; calculating a plane equation composed of two interference lines at each of the intersections; and calculating a straight line orthogonal to the plane; Calculating a three-dimensional coordinate of a point separated by a predetermined distance in the linear direction at each of the intersections, and using the obtained point as a teaching point.
【請求項2】前記第1方向が水平方向であり、前記第2
方向が鉛直方向であることを特徴とする請求項1記載の
塗装ロボットの教示方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first direction is a horizontal direction, and the second direction is a horizontal direction.
The method according to claim 1, wherein the direction is a vertical direction.
【請求項3】前記鉛直方向の仮想平面の移動ピッチが、
塗装ピッチであることを特徴とする請求項2記載の塗装
ロボットの教示方法。
3. The moving pitch of the virtual plane in the vertical direction is as follows:
3. The method for teaching a painting robot according to claim 2, wherein the painting pitch is a painting pitch.
【請求項4】前記各交点における前記直線方向の所定距
離が、実質的にガン距離に相当することを特徴とする請
求項1記載の塗装ロボットの教示方法。
4. The method according to claim 1, wherein the predetermined distance in the linear direction at each of the intersections substantially corresponds to a gun distance.
【請求項5】前記各段階をコンピュータで実行し、得ら
れた教示点データを実ラインに設置された塗装ロボット
の制御装置に入力することを特徴とする請求項1〜4の
何れかに記載の塗装ロボットの教示方法。
5. The method according to claim 1, wherein each of the steps is executed by a computer, and the obtained teaching point data is input to a control device of a painting robot installed on an actual line. How to teach a painting robot.
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