JPH11347985A - 視覚センサ付ロボットシステムのトラブル診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ロボットハンドに視覚センサを取
付けてワークを移載するような視覚センサ付ロボットシ
ステムにおいて、システム劣化等の徴候を早期に診断特
定し、作業者に警告出来るシステムの提供を目的とす
る。 【解決手段】 ロボットハンド２ｈで把持したワークＷ
を視覚センサ４で確認しながらワーク保持治具３のピン
３ｐに収容する際、ロボットハンド２ｈを各サイクルご
と測定部Ｓの第１の基準位置と第２の基準位置に移動さ
せ、レーザセンサ６によりロボットハンド２ｈの位置精
度を測定すると同時に視覚センサ４で測定基準具７の画
像の位置精度を測定し、トラブルの発生要因がロボット
側にあるか視覚センサ側にあるかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば多数のワー
クを所定の位置に移載する視覚センサ付ロボットシステ
ムのトラブル診断方法の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばワークをワーク保持治具に
収容する際、ロボットで作業させるような技術が知られ
ており、例えばワークを正確な位置に収容するため、ロ
ボットハンドに視覚センサを取付け、この視覚センサで
ワークの形状、位置等を確認しながら収容位置等をキャ
リブレーションしながら作業を行わせるようなシステム
も知られている。

【０００３】また、このようなシステムにおいて、各部
品等が故障した時は、エラーメッセージを表示して作業
者に知らせるようにすることが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記のような
視覚センサを用いたロボットシステムを使用して連続運
転作業中に、システムの機能劣化等によってエラーメッ
セージが表示されないでワークと収容位置との間に位置
ずれが生じるようなトラブルが発生する場合があり、原
因の探求に手間取って正常状態への復帰作業が遅れると
いう不具合があった。

【０００５】そこで本発明は、ロボットハンドに視覚セ
ンサを取付けてワークを移載するような視覚センサ付ロ
ボットシステムにおいて、動作不良の原因となる徴候を
早期に診断特定し、作業者に警告出来るシステムの提供
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、一定のサイクルで同じような作業を繰返すロ
ボットハンドに視覚センサが取付けられる視覚センサ付
ロボットシステムのトラブルを診断する方法において、
所定のタイミングでロボットハンドを第１の基準位置に
移動させて、ロボットハンドの位置精度と視覚センサの
画像の位置精度を測定し、次いでロボットハンドを第２
の基準位置に移動させて、ロボットハンドの位置精度と
視覚センサの画像の位置精度を測定することで、トラブ
ルの原意がロボット側にあるか視覚センサ側にあるかを
判定するようにした。

【０００７】そして連続運転作業中に、所定のタイミン
グでロボットハンドの位置精度と視覚センサの画像の位
置精度を測定することで、ロボット側の機能と視覚セン
サ側の機能を確認し、トラブルの原因となる徴候が発見
されれば、早期にシステムを停止させる等によって重大
なトラブルの発生を未然に防止する。

【０００８】ここで、ロボットハンドを第１の基準位置
から第２の基準位置へと複数箇所に移動させるのは、ト
ラブルの原因をより詳細に把握し、各態様に応じて適切
に対処するためである。またロボットハンドの位置精度
を測定する方法としては、例えば基準位置近傍の設備側
に位置センサ等を設けてロボットハンドの所定部の位置
を測定するようにしても良く、またはロボットハンドの
所定部に位置センサ等を設けて測定するようにしても良
い。またその他の方法でも良い。

【０００９】また視覚センサの画像の位置精度を測定す
る方法としては、例えば基準位置近傍の設備側に画像測
定の基準具等を設け、この測定基準具等を視覚センサの
カメラで撮影してその位置画像から位置精度を測定す
る。

【００１０】また請求項２では、ロボットハンドを移動
させる所定のタイミングを、各サイクルごとに行うよう
にした。このように各サイクルごとロボットハンドを移
動させてそれぞれの位置精度を測定することで、重大な
トラブル発生の未然防止効果を一層高めることが出来
る。この際、各サイクルの間にロボットの待ち時間があ
るような時は、この待ち時間を利用することで作業効率
を阻害しないようにする。

【００１１】また請求項３では、第１の基準位置と第２
の基準位置を、視覚センサの同一視野内に設定するよう
にした。このように視覚センサの同一視野内に第１、第
２の基準位置を設定すれば、例えば視覚センサを第１の
基準位置に移動させて、第１の基準位置近傍の設備側に
設けた測定基準具等を撮影して位置精度を測定した後、
視覚センサを第２の基準位置に移動させた時も、同じ測
定基準具等を活用して位置精度を測定することが出来、
設備を簡素に構成出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は視覚センサ付
ロボットシステムが適用されるワーク移載装置の具体的
構成例図、図２はトラブル診断システムの構成概要図、
図３はロボットハンドに取付けた反射板の各種構成例
図、図４は視覚センサで撮影した画像の一例図、図５は
本発明に係るトラブル診断方法のフロー図、図６は図５
の各ケースに応じる診断内容等の一例図である。

【００１３】本発明に係る視覚センサ付ロボットシステ
ムは、例えば図１に示すような送り機構の把持部１によ
って把持されて順次送られる穴付ワークＷをロボット２
のハンド２ｈで把持して、ワーク保持治具３の複数のピ
ン３ｐに挿入しながら収容することが出来るようにさ
れ、このワーク保持治具３は、例えば複数のワークＷを
収容した後ワーク保持治具３ごと加熱炉に投入してワー
クＷを加熱処理し得るようにされている。

【００１４】このようなワーク保持治具３のピン３ｐ
は、加熱炉によって高温に晒されるため、歪み等によっ
て位置が狂い易く、ロボットハンド２ｈでワークＷを差
し込む際にトラブルが発生しやすい。このためロボット
ハンド２ｈの把持部の近傍には、ＣＣＤカメラ等の視覚
センサ４を取付けており、この視覚センサ４の画像によ
ってピン３ｐの位置を確認してキャリブレートしながら
収容作業を行うようにしている。

【００１５】また、ロボットハンド２ｈの視覚センサ４
の近傍には反射板５を取付けており、この反射板５を利
用して所定のタイミングでロボットハンド２ｈの位置精
度を測定出来るようにしている。

【００１６】すなわち、ロボットハンド２ｈの可動範囲
内の設備側の所定個所には、図２に示すような測定部Ｓ
が設けられ、この測定部Ｓには、レーザセンサ６と測定
基準具７が設けられる一方、前記反射板５の下面には、
例えば図３（Ａ）に示すような第１基準孔５ａと第２基
準孔５ｂが設けられている。

【００１７】そしてこの第１基準孔５ａと第２基準孔５
ｂは、Ｘ、Ｙ軸座標においてそれぞれ設定値ｄｘ、ｄｙ
だけ離れた位置に設けられるとともに、ロボットハンド
２ｈがワークＷを把持してピン３ｐに収容する作業をサ
イクル的に連続して繰返す際、各サイクルごとにロボッ
トハンド２ｈを測定部Ｓに向けて移動させるようなプロ
グラムを組み、この際、まず第１基準孔５ａをレーザセ
ンサ６の直上に臨ませるよう移動させて（この位置を第
１の基準位置とする。）レーザセンサ６で第１基準孔５
ａの位置を測定すると同時に、視覚センサ４で測定基準
具７の位置を測定する。

【００１８】この際、レーザセンサ６による第１基準孔
５ａの位置測定は、レーザ照射光の照射位置が第１基準
孔５ａの径を外れると距離が変化することを利用して良
否を判定するようにし、視覚センサ４による測定基準具
７の位置測定は、例えば図４（Ａ）に示すように、画像
の基準点Ｏと測定基準具７の画像Ｇ1のずれを画素数で
測定し、視覚センサ４の視野と画素数の関係から１画素
数当りの距離が定まることを利用して良否を判定するよ
うにする。

【００１９】次にロボットハンド２ｈをＸ、Ｙ軸座標系
でｄｘ、ｄｙだけ移動させて第２基準孔５ｂをレーザセ
ンサ６の直上に臨ませるようにし（この位置を第２の基
準位置とする。）、前記と同様の手順によりレーザセン
サ６で第２基準孔５ｂの位置を測定すると同時に、視覚
センサ４で測定基準具７の位置を測定する。

【００２０】すなわち、レーザセンサ６による第２基準
孔５ｂの位置測定は、第１基準孔５ａの場合と同様な要
領で良否を判定し、また視覚センサ４による測定基準具
７の位置測定は、例えば図４（Ｂ）に示すように、第２
基準位置における測定基準具７の画像Ｇ2と、第１の基
準位置における画像Ｇ1のずれを画素数で測定し、これ
を距離に換算して良否を判定するようにする。因みに、
この画像Ｇ1と画像Ｇ2は、Ｘ、Ｙ軸座標系でｄｘ、ｄｙ
だけ離れていれば正常である。また、このｄｘ、ｄｙは
視覚センサ４の同一視野内に納まる範囲としている。

【００２１】尚、反射板５の第１、第２基準孔５ａ、５
ｂは、図３（Ｂ）に示すようにテーパ形状にしても良
く、また孔の代わりに図３（Ｃ）に示すように、第１、
第２基準突起５ｃ、５ｄにしても良く、また図３（Ｄ）
に示すように、テーパ形状の突起にしても良い。またそ
れ以外の凹凸形状でも良い。

【００２２】次に、以上のようなトラブル診断システム
による診断方法等について図５及び図６に基づき説明す
る。本発明に係るトラブル診断方法は、ワークＷ移載の
各サイクル間の待ち時間を利用して診断出来るようにさ
れ、１サイクルが終了するごとロボットハンド２ｈを予
め定められるプログラムに従って測定部Ｓの第１の基準
位置に向けて移動させるようにしている。

【００２３】そしてこの第１の基準位置において、レー
ザセンサ６からレーザ光を照射し距離を測定すること
で、第１基準孔５ａがレーザセンサ６の直上に正しく位
置しているか否かが判定される（判定１）。ここで、距
離が最適距離でない場合は、ロボット２の作動を停止す
るが、この時の原因は、図６のケース１に示すように、
ロボット２の位置不良か、またはロボットハンド２ｈの
取付け不良等のロボット２側にあると判定される。

【００２４】距離が最適距離の場合は、視覚センサ４に
よって測定基準具７の画像が取得され、最適の位置であ
るか否かが判定される（判定２）。そして最適の位置に
なければ許容範囲内であるか否かが判定され（判定
３）、許容範囲外であればロボット２の作動を停止す
る。この時の原因としては、図６のケース２に示すよう
に、視覚センサ４の取付け位置不良か、または視覚セン
サ４の不良等の視覚センサ４側にあると判定される。

【００２５】測定基準具７の位置が最適位置かまたは許
容範囲内である場合は、予め入力されたプログラムによ
って、ロボットハンド２ｈが第２の基準位置に移動す
る。すなわち、Ｘ、Ｙ軸座標でそれぞれｄｘ、ｄｙだけ
移動する。

【００２６】そしてレーザセンサ６からレーザ光を照射
して、第２基準孔５ｂがレーザセンサ６の直上に正しく
位置しているか否かが判定される（判定４）。ここで、
距離が最適位置にない場合は、ロボット２の作動を停止
するが、この時の原因は、図６のケース３に示すよう
に、ロボット２の位置不良と判定される。

【００２７】距離が最適距離の場合は、視覚センサ４に
よって測定基準具７の画像が取得され、最適の位置であ
るか否かが判定される（判定５）。そして最適の位置に
なければ許容範囲内であるか否かが判定され（判定
６）、許容範囲外であればロボット２の作動を停止す
る。この時の原因としては、図６のケース４に示すよう
に、視覚センサ４の異常と判定される。

【００２８】測定基準具７の位置が最適位置かまたは許
容範囲内である場合は診断表示がされる。そしてこの診
断表示は、図６のケース５のように、第１基準位置にお
ける視覚センサ４の測定位置結果と第２基準位置におけ
る視覚センサ４の測定位置結果のいずれか一方が最適位
置にないか、または両方とも最適位置にない（判定２と
判定５のいずれか一方がＮＯ、または両方がＮＯ）場合
は、視覚センサ４の調整が必要と判定される。

【００２９】また第１基準位置における視覚センサ４の
測定位置結果と、第２基準位置における視覚センサ４の
測定位置結果のいずれも最適位置にあると判定された場
合は特に問題がなく、次のサイクルに進むことが出来る
ようにしている。

【００３０】以上のような手順によって、作業者が目等
で判断出来ないシステムの劣化等をトラブルが発生する
前に詳細に把握することが出来、適切に対処することに
よって重大なトラブルを未然に防止出来る。この際、レ
ーザセンサ６のような単純な機能部品等は、ロボット２
のサーボモータ制御等に較べて壊れにくいため、診断結
果の信頼性は高い。

【００３１】尚、本発明は以上のような実施形態に限定
されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載し
た事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を
奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば、レ
ーザセンサ６はロボットハンド２ｈの位置等を測定出来
れば他のタイプのセンサでも良く、また設備側でなくロ
ボットハンド２ｈ側に設けるようにしても良い。またロ
ボットハンド２ｈが測定部Ｓに移動するタイミングを数
サイクル置きにすることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る視覚センサ付
ロボットシステムのトラブル診断方法は、一定のサイク
ルで同じような作業を繰返すロボットハンドを所定のタ
イミングで第１の基準位置に移動させて、ロボットハン
ドの位置精度と視覚センサの画像の位置精度を測定し、
次いでロボットハンドを第２の基準位置に移動させて、
ロボットハンドの位置精度と視覚センサの画像の位置精
度を測定するようにしたため、システムの劣化等による
不具合を詳細に把握することが出来、重大なトラブルの
発生を未然に防止出来る。

【００３３】また請求項２のように、ロボットハンドを
移動させる所定のタイミングを、各サイクルごとに行え
ば、トラブル発生の未然防止効果を一層高めることが出
来る。また請求項３のように、第１の基準位置と第２の
基準位置を、視覚センサの同一視野内に設定すれば、視
覚センサで撮影する測定基準具等を兼用することが出
来、設備を簡素に構成出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】視覚センサ付ロボットシステムが適用されるワ
ーク移載装置の具体的構成例図

【図２】トラブル診断システムの構成概要図

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）はロボットハンドに取付けた反
射板の各種構成例図で、それぞれ上方が側面図、下方が
下面図

【図４】視覚センサで撮影した測定基準具の画像の一例
図で（Ａ）が第１の基準位置における画像、（Ｂ）が第
２の基準位置における画像

【図５】本発明に係るトラブル診断方法のフロー図

【図６】図５の各ケースに応じる診断内容等の一例図

【符号の説明】

２…ロボット、２ｈ…ロボットハンド、４…視覚セン
サ、５…反射板、５ａ…第１基準孔、５ｂ…第２基準
孔、６…レーザセンサ、７…測定基準具。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定のサイクルで同じような作業を繰返
   すロボットハンドに視覚センサが取付けられる視覚セン
   サ付ロボットシステムのトラブルを診断する方法であっ
   て、所定のタイミングでロボットハンドを第１の基準位
   置に移動させて、ロボットハンドの位置精度と視覚セン
   サの画像の位置精度を測定し、次いでロボットハンドを
   第２の基準位置に移動させて、ロボットハンドの位置精
   度と視覚センサの画像の位置精度を測定することで、ト
   ラブルの原因がロボット側にあるか視覚センサ側にある
   かを判定するようにしたことを特徴とする視覚センサ付
   ロボットシステムのトラブル診断方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の視覚センサ付ロボット
   システムのトラブル診断方法において、前記ロボットハ
   ンドを移動させる所定のタイミングは、各サイクルごと
   にされることを特徴とする視覚センサ付ロボットシステ
   ムのトラブル診断方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の視覚セン
   サ付ロボットシステムのトラブル診断方法において、前
   記第１の基準位置と第２の基準位置は、前記視覚センサ
   の同一視野内に設定されることを特徴とする視覚センサ
   付ロボットシステムのトラブル診断方法。