JPS60120406A - 位置補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 擾４光！ この発明は、例えばプレーバック形ロボットのような被
作業部に対応して予め定めた作業軌跡を移動する移動装
置の位置補正装置に関する。

炙釆１４ 近時、例えば自動車の組立工程でなされるシーリンク作
業を移動装置としてのプレーバック形のロボットに行な
わせようとする試みが盛んになされている。

ところで、この種のロボットにシーリンク作業のような
比較的緻密な作業を行なわせるには、ロボット自体の繰
り返し精度、テイーチンク精度。

及びワークの位置決め精度等に基づく誤差並びにワーク
間誤差等を考慮する必要があるため、これ等の各種誤差
を吸収するための工夫も盛んになされている。

その工夫の一つに、例えば特開昭５７−８９５８３号公
報に記載されているような技術がある。

これを簡単に説明すると、ロボットの可動腕部に、二次
元イメージセンサを用いたテレビカメラ。

スリン１へ光源、及びジ−リングツスル等を搭載したロ
ボット制御系とは別の独立した制御系によって駆動され
る可動のブラケッ１−を設けておいて、スリブ１−光源
からのスリット光がシーリンクラインの凸凹面で折れ曲
った様子をテレビカメラで撮像して、その撮像パターン
の析曲部の１フレ一ム画面における位置と、シーリング
ノズルの取付位置に基づいて予め定めた１フレ一ム画面
における基準位置との間の誤差をノズルとラインとの間
の位置ずれ量としてめる。

そして、その誤差が零となるように前述の可動のブラケ
ツ１−を動かすことによって、シーリンクノズルとシー
リングラインとの間の位置ずれを補正しようとするもの
である。

このようにすれば、ロボットの可動腕部とシーリンクラ
インとの間に前述の各種誤差に基づく位置すれがあって
も、ロボット自体のテイーチンク軌跡と可動のブラケッ
トの補正運動とに基づくシーリングノズルの補正軌跡は
、シーリンクラインと略一致するため１．正確なシーリ
ンク作業を行なうことが可能となる。

しかしながら、このような従来の補正装置にあっては、
前述したようにシーリンクラインの位置を示す撮像パタ
ーンの折曲部の１フレ一ム画面における位置と、シーリ
ンクツスルの取付位置に対応する１フレ一ム画面におけ
る基準位置との間の誤差が零となるような位置補正を行
なう構成となっているため、次のような問題があった。

すなわち、シー１」ンクラインに対するシーリンクノズ
ルによる充填剤（シータ）の吹き付は角度。

充填剤の吐出圧、充填剤の吐出幅、及びノズルの形状等
の影響やシーリングラインの形状を考慮すると、吐出目
標点をシーリンクラインから若干オ３− フセットした位置に選んだ方が充填剤を仕上り良くシー
リンクライン上に充填することができる場合があるが、
従来装置ではこのようなオフセット調整ができなかった
。

且−−的 この発明は、上記のような背景に鑑み、オフセット調整
機能を具備した位置補正装置を提供することを目的とす
る。

構−一−−戦 そのため、この発明による位置補正装置は第１図に示す
ように、次のＡ−Ｇによって構成されている。

Ａ：被作業部（シーリンクライン）に対応して予め定め
た作業軌跡を移動する移動装置（ロボット）に設けられ
、該移動装置の移動方向と交差する方向に作業部（シー
リンクツスル）を動かす一軸の作業位置補正手段 ｒ３：作業位置補正手段Ａに取り付けられ、前記被作業
部を撮像する撮像手段 Ｃ：撮像丁段Ｂからの画像信号に基づいて、前記４一 作業位置補正手段Ａ側の予め定めた基準位置と前記被作
業部との間の位置すれ量を検出する位置すれ検出手段Ｃ Ｄ：前記被作業部又は基準位置に対するオフセット距離
を設定するオフセット距離設定手段ＤＥ：オフセット距
離設定手段りによって設定したオフセット距離を記憶す
る記憶手段 Ｆ：記憶手段Ｅに記憶したオフセット距離と位置ずれ検
出手段Ｃによって検出した位置すれ量との偏差を演算す
る演算手段Ｆ Ｇ：演算手段Ｆによって演算した偏差に基づいて該偏差
が零となるように作業位置補正手段Ａを駆動して、作業
部の位置補正を行なう駆動制御手段Ｇ 夫１針 以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を参照しな
がら説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、互いに溶接等で重ね合せたワーり（板材
）Ｗ＋　、Ｗ２におけるシーリングラインＳＬ（被作業
部）に対応して予めティーチングによって定めた作業軌
跡を移動する移動装置としてのブレーハック形ロボット
１におけるアーム１ａの先端部には、以下に述べる各部
によって構成した制御系を除いた位置補正装置２を取す
イ」けている。

なお、このアーム１ａは、矢示０方向に回転するような
っているか、ロボット１の他の部分を含めて公知のロボ
ットをそのまま利用できるので、その詳細は省略する。

位置補正装置２において、アーム１ａの先端部に取り付
けたブラケット乙には、軸線Ｒのまわりに取付盤４を揺
動回転させるパルスモータ５及び減速機６等を取りイ４
けてあり、このブラケツ１へ３が図示の姿勢にあって、
軸線Ｒの向く方向がロボツ１−１の移動方向であるシー
リンク方向Ｙと一致した状態でパルスモータ５を回転さ
せると、取付盤４はシーリング方向Ｙと直交する方向（
以下、［位置補正方向ｊと云う）δに揺動回転する。

すなわち、これ等ブラケット３．取付盤４．パルスモー
タ５．及び減速機６等によって、シーリンク方向Ｙと交
差（この例では直交）する位置補正方向δに動く一軸の
作業位置補正手段を構成している。

そして、この作業位置補正手段の取付盤４には、撮像手
段である二次元イメージセンサを用いたテレビ（ＴＶ）
カメラ７、スリット光源８．及び高圧吹付方式のシーリ
ンクツスル９を例えば次のように取り付けである。

すなわち、ＴＶカメラ７はその光軸Ｌ１が軸線Ｒと直交
するように、ステー１０を介して取り付たスリット光源
８は、その光軸Ｌ２がワーク面に対して斜交し且つワー
ク面に射照されたスリン１−光ｍが軸線Ｒと光軸り、と
を含む面と交差する方向に向くように、ホルタ１１を介
して充填剤圧送用の可撓性ホース１２と連結したシーリ
ンクツスルＳは、その先端部９ａがワーク面に射照され
たスリット光ｍの位置と同じ位置か或はシーリンク方向
Ｙに対して前記位置より若干遅れた位置に向７− くようにしである。

そして、少なくともＴＶカメラ７の一撮像視野内にスリ
ット光源８からワーク面に射照されたスリット光ｍが入
るようにしである。

なお、ＴＶカメラ７の光！１１１　Ｔ−、に関する上記
の条件は、必らずしも満す必要はない。

次に、第３図を参照しながら１位置補正袋＠２０制御系
に就で説明する。

同図において、２値化回路１６は、ＴＶカメラ７から時
系列に出力される画像信号Ｓｖを順次入力して、スリッ
ト光ｍのスリット像のみが例えば１″で、その他の像が
０″の画像データＤｖに変換して出力する。

モード指定スイッチ１４は、テイーチンクモード又はプ
レイバンクモードの何れかを指定するスイッチである。

データ記憶スイッチ１５は、後述するオフセット距離デ
ータＡｎを演算して記憶させる時に操作するスイッチで
ある。

手動スイッチ１６は、位置補正装置２のパルス８− モータ５を手動操作によって駆動する時に使用するスイ
ッチである。

データ設定選択スイッチ１７は、後述するオフセット距
離データＡｎを実測設定するか数値設定するかを選択す
る時に使用するスイッチである。

テンキー１８は、後述するオフセット距離データＡｎを
数値設定する時に使用するキースイッチである。

コントローラ１９は、マイクロコンピュータ２０から出
力される駆動パルスＤＰに基づいて位置補正装置２にお
けるパルスモータ５を駆動する。

中央処理装置（ＣＰＵ）２１．プロクラムメモリ　（Ｒ
ＯＭ）２２．データメモリ　（ＲＡＭ）２３゜不揮発性
メモリ（ＮＶＭ）２４．　入力ボート２５゜及び出力ポ
ート２６等によって構成したマイクロコンピュータ２０
は、第２図のロボット１の制御系（図示せず）とは独立
して動作し、ロボツ１〜１の制御部から送られてくるプ
ロクラムナンバデータＬＮ（後述する）及び２値化回路
１３からの画像データＤｖ並びに前述したモー１−指定
スイッチ１４からテンキー１８までの各種スイッチ入力
を第４図のフロー図に基ついてプログラム処理すること
によって、この発明に係わる位置すれ検出手段、オフセ
ット距離設定手段、記憶手段、演算手段、及び駆動制御
手段の機能を果す。

以下、第４図のフロー図をも参照しながら、マイクロコ
ンピュータ２０の動作を説明する。

なお、モード指定スイッチ１５によって指定するティー
チングモートとは、第２図のロボット１によってシーリ
ンク作業を行なわせるシーリングライン毎にオフセット
距離データを設定するモートのことであり、例えばシー
リンクライン毎のシーリンク軌跡をティーチングするこ
とによってロボツ１へ制御部側でシーリンクラインのラ
インナンバを示すブロクラムナンバか確定した後、指定
するものとする。

また、プレーハックモー１−とは、ロボット１のプレー
バック時に事前に指定するモートである。

５ＴＥＰ　１　人力ボート２５を介してデータ設定選択
スイッチ１７のスイッチ入力を取り込んで、データ設定
が数値設定となっているか否かをチェックし、数値設定
となっていれは訂ＥＰ　２に進み、実測設定となってい
れば５ＴＥＰ５に進む。

５ＴＥＰ　２　人力ボート２５を介してモート指定スイ
ッチ１４のスイッチ入力を取り込んで、指定モートかテ
ィーチングモートか否かをチェックし、モードなら５Ｔ
ＥＰ　３に進み、プレーバックモートなら５ＴＥＰ　５
に進む。

５ＴＥＰ　３　今これからオフセット距離データを数値
設定しようとしているシーリングラインのラインナンバ
を示すプロクラムナンバテータＬＮを入力ポート２５を
介して図示しないロボット制御部から取り込む。

５ＴＥＰ　４　テンキー１８によって数値設定した作業
位置補正手段側の予め定めた基準位置又はシーリングラ
インＳＬに対するオフセット距離データＡｎを入力ポー
ト２５を介して取り込んで、その取り込んだオフセット
距離データＡｎを５ＴＥＰ　３で取り込んだブロク　１
１− ラムナンバデータＬＮに対応させて不揮発性メモリ２４
に記憶した後、５ＴＥＩＩ　１に戻る。

そして、以後数値設定のティーチングモー］くか継続し
ていれば５ＴＥＰ　１〜４のループで各シーリングライ
ン毎のオフセット距離データＡ　ｒ＋の設定がなされる
。

なお、−上記のような数値設定を行なう場合は、ロボッ
ト１を各シーリンクラインの作業開始点まで動かす必要
かないので１例えば教示者かロボット制御部を操作する
ことによって所要のプロクラムナンバＬＮを取り込める
ようにする。

また、数値設定できる場合の条件と数値の決め方は、次
の如くである。

すなわち、第２図の位置補正装置２の機構部において、
ＴＶカメラ７とシーリングノズル９の取付誤差か殆んど
なく、両者の相対位置関係が確定している場合に限って
数値設定を行なうことができる。

そして、第２図のシーリンクツスル９の先端部９ａをシ
ーリンクラインＳＬの真上の位置させた１２一 時に、ＴＶカメラ７の二次元イメージセンサに結像する
スリット光ｍのスリン１−像におけるシーリンクライン
ＳＬを示す折曲部の画面座標位置（後述する）を作業位
置補正手段側の基準位置として、この基準位置又はこの
基準位置と対応するシーリンクラインＳＬに対してシー
リンク条件（吹付角。

吐出圧、吐出幅及びライン形状等）に合ったオフセット
距離データＡｎ（オフセットする方向に応じて正又は負
の場合がある）を数値設定する。

第４図に戻って、 ５ＴＥＰ５２値化回路１３からの画像データＤｖを入力
ポート２５を介して順次取り込んで、ＲＡＭ２３に１フ
レ一ム分の画像データＤｖを格納する。

５ＴＥＰ６Ｓ丁ＥＰ　５でＲＡＭ２３に格納した１フレ
一ム分の画像データＤｖに基づいて、スリット像の折曲
部の画像座標位置（”＋　ｙ）をめる。

すなわち、ロボッ１へ１をシーリンクラインＳＬ上の近
傍に位置させて、スリット光源８からのスリット光ｍを
シーリングラインＳＬ上に交差させると、ＴＶカメラ７
からの画像信号Ｓｖを２値化する２値化回路１３からは
、例えは第５図に示すような画面を形成するｌフレー４
分の画像テークＤｖが出力されるので、ＲＡＭ２３には
この画面が記憶されたことになる。

したがって、ＲＡＭ２３からこの画面を形成する画像デ
ータＤｖを順次読み出して、その読み出した画像データ
Ｄｖを利用すれは、スリット像ＳＩの折曲部Ｑの画面座
標位置（”＋　ｙ）をめることができる。

なお、第５図においてＹ座標軸が第２図のシーリング方
向と一致し、Ｘ座標軸が第２図の位置補正方向δと一致
する。

また、第５図において、Ｔｏが前述した基準位置を示す
Ｘ座標値である。

５ＴＥＰ　７　シーリンクラインＳＬのラインナンバを
示すブロクラムナンバデータＬＮを入力ポート２５を介
してロボット制御部から取り込む。

この５ＴＩｌ！Ｐ　７が実行される時は、実測設定のテ
ィーチンクモードかブレーバンクモードであるので、ロ
ボット１は少なくとも各シーリンクラインの作業開始点
まで移動するから、ロボット制御部の実行中のプログラ
ムのナンバデータＬ　Ｎを取り込むことができる。

５ＴＥＰ　８　５ＴＥＰ　２と同様なチェックを行なっ
て、ティーチンクモ−１・なら５ＴＥＰ　９に進み、プ
レーパックモートなら５ＴＥＰ１３に進む。

５ＴＥＰ　９　人力ボート２５を介してデータ記憶スイ
ッチ１５のスイッチ入力を取り込んで、データ記憶の指
示があるのか否かをチェックし、指示かなければ５ＴＥ
ＰＩＯに進み、指示があれば５ＴＥＰ１２に進む。

５ＴＥＰＩＯ入力ボート２５を介して手動スイッチ１６
のスイッチ入力を取り込んで該手動スイッチ１６が操作
されているか否かをチェックし、操作されていれば５Ｔ
ＥＰＩＩに進み、１５− 操作されていなけれは５ＴＥＰ　ｌに戻る。なお、手動
スイッチ１Ｂは、実際にはパルスモータ５を時開方向（
ＧＷ力方向に回転させる時に操作するスイッチと反時計
方向（ＣＣＷ方向）に回転させる時に操作するスイッチ
とからなっている。

５ＴＥＰＩ１．　ＣＷ又はＣＣＷ方向用の手動スイッチ
１６の操作時間に応じた数のＣＷ又はＣＣＷ方向用の駆
動パルスＤＰを出力ポート２６を介してコントローラ１
９に出力してパルスモータ５を回転させ、それによって
取付盤４に取り付けたシーリングノズルＳを所要量動か
す。そして、駆動パルスＤＰの出力終了後５ＴＥＰ　１
に戻る。

なお、シーリンクツスル９の先端部９ａのシーリンクラ
インＳＬに対する位置が所望の位置に定まらない場合は
、５ＴＥＰＩ、５〜１１のループを繰り返せば良い。

５ＴＥＰ１２　ＳＴＦ！、Ｐ　９でデータ記憶の指示が
あったとチェックされたので、基準位置のＸ座標値１６
− −　ｘｏと５ＴＥＰ　６でめた折曲部Ｑ（第５図）の最
新のＸ座標値Ｘとの差（”ｏ　”）をシーリングライン
ＳＬに対する実測のオフセット距離データＡｎとして演
算した後、その演算結果を５ＴＥＰ　７で取り込んだブ
ロクラムナンバデータＬ　Ｎに対応させて不揮発性メモ
リ２４に記憶した後、５ＴＥＰ］に戻る。

そして、以後実測設定のティーチンクモートが継続して
いれば、５ＴＥＰＩ、５〜１２のループで各シーリング
ライン毎に各ラインに合ったオフセット距離データＡｎ
を実測設定できる。

なお、実測設定は、ＴＶカメラ７とシーリンクノズル９
の取付誤差があるか否かを問わず、どのような場合でも
行なうことができる。

そして、全てのシーリンクラインＳＬに対するオフセッ
ト距離のティーチングを完了すると、モード指定スイッ
チ１４によってプレーバンクモードを指定する。

このようにすると、５ＴＥＰＩ、５，６，７．８又はＩ
、２，５，６，７，８（７）次ニ５ＴＥＰ１３ニ進む。

５ＴＥＰＩ３Ｓ’ｌ°［（Ｐ７で取り込んだプログラム
ナンバデータ１．Ｎ（今ロボッ１へ１がシーリング作業
用にしようとしているラインのプロクラムナンバ）に対
応したオフセット距離データＡｎを不揮発性メモリ２４
から読み出す。

ＳＴ［ＥＰ１４　先ず基準位置のＸ座標値刃０と５ＴＥ
Ｐ　６でめた折曲部Ｑの現在のＸ座標値Ｘとの間の位置
ずれ４１（”ｏ　”）をめた後、５ＴＥＰ１３で読み出
したオフセット距離データＡｎとめた位置すれ量（Ｚｏ
　ｘ）との偏差Δｚ＝Ａｎ−（刀。−Ｘ）を演算する（
Δ工は正の場合と零の場合と負の場合かある。）そして
、その演算した偏差ΔＸを零にするのに必要なパルスモ
ータ５の回転方向の回転量に対応する正又は負の符号材
の駆動パルス数Ｐ＝Ｋ・Δ父（Ｋ：定数）を演算する。

５ＴＥＰ１５　５ＴＥＰ１４で演算した駆動パルス数Ｐ
の符号チェックを行ない１例えば正なら５ＴＥＰ　１６
に、負なら５ＴＥＰ１７に、零なら５ＴＥＰ　ｌに夫々
進む。

５ＴＥＰ１６　ＣＷ方向用の駆動パルスＤ　ＰをＰ個用
力ポート２６を介してコントローラ１日に出力した後、
５ＴＨＩ”　１に戻る。

５ＴＥＰ１７　ＣＣＷ方向用の駆動パルスＤＰをＰ個出
カポート２６を介してコントローラ１日に出力した後、
　５ＴＥＰ　ｌに戻る。

なお、５ＴＥＰ１６．１７におけるｃｗ、ｃｃｗの関係
は位置補正装置２のパルスモータ５と取付盤４との回転
関係に応して決めるものであり、任意である。

そして、５ＴＥｒ’１６又は１７か実行されることによ
って、シーリンクツスル日の先端部９ａは、シーリンク
ラインＳＬからティーチングによって定めた距離たけす
れた位置に常に位置補正される。

したがって、上記のようなプレーバック動作をロボット
１のプレーバック動作に伴わせれば、シーリンクツスル
９の先端部９ａは、シーリングラインＳＬから所定量だ
け常に離れた軌跡を描くよ１９− うになり、それによって仕」ニリの良いシーリンクがな
される。

そして、この実施例によれは、次のような効果も奏する
。

すなわち、シーリングノズルＳとＴＶカメラ７の取付精
度が悪（、シーリンクノズル９の先端部９ａをシーリン
クラインＳＬの真上に位置させても、スリット画像ＳＴ
の折曲部ＱのＸ座標値が正規の刀０にならない場合でも
、オフセット距離データＡ　ｎを実測設定すれば、誤差
が相殺されるので正確な位置補正をなし得る。

なお、」１記実施例では、撮像手段として二次元イメー
ジセンサを用いたＴＶカメラを使用した例に就で述べた
が、これに限るものではなく、−次元イメージセンサを
用いたカメラを使用することもできる。

たたし、そのようにした場合、スリット光源の代りにシ
ーリンクラインＳＬに影を付ける普通の光源を用いる必
要かある。

また、」−記実施例では、この発明による位置袖２０− 正装置をシーリンクロボットに適用した例に就で述べた
が、位置補正装置が必要でＬつ被作業部に対する作業部
のオフセラ１〜調整をする必要かある移動装置なら、ど
のようなものにも適用できる。

Ｅ−米 以上述べたように、この発明によれば位置補正装置に位
置補正に関するオフセット調整機能を具備させたので、
この装置をシーリンクロボットに適用した場合、充填剤
の吹き付は角、吐出圧、吐出幅、及びノズル形状等の影
響を考慮した最適な吹き付は位置にシーリンクノズルを
位置させることができ、それによってシーリンクの仕上
りを格段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の構成を示すブロック図、第２図は
、この発明の一実施例を示す構成部の斜視構成図、 第６図は、同じく制御系のブロック構成図。 第４図は、第３図のＣＰＵの動作説明に供するフロー図
、 第５図は、第６図のＲ，Ａ　Ｍに格納される撮像画面の
一例を示す説明図である。 １・・ロボツ１へ（移動装置） ２・・・位置補正装置　５・・・パルスモータ７・・・
１゛■カメラ（撮像手段） ８・・・スリツ１−光源 ９・ジ−リングツスル（作業部） １３・・・２値化回路　１４・・・モード指定スイッチ
１５・・・データ記憶スイッチ １６・・・手動スイッチ １７・・データ設定選択スイッチ １８・・テンキー　１日・・・コントローラ２０・マイ
クロコンピュータ 　２３− 第５図 Ｘ− ４０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被作業部に対応して予め定めた作業軌跡を移動する
   移動装置に設けられ、該移動装置の移動方向と交差する
   方向に前記被作業部に対して作業を行なう作業部を動か
   す一軸の作業位置補正手段と、この作業位置補正手段に
   取り付けられ、前記被作業部を撮像する撮像手段と、 この撮像手段からの画像信号に基づいて、前記作業位置
   補正手段側の予め定めた基準位置と前記被作業部との間
   の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、 前記被作業部又は基準位置に対するオフセット距離を設
   定するオフセット距離設定手段と、このオフセット距離
   設定手段によって設定したオフセット距離を記憶する記
   憶手段と、この記憶手段に記憶したオフセット距離と前
   記位置ずれ検出手段によって検出した位置ずれ量との偏
   差を演算する演算手段と、 この演算手段によって演算した偏差に基づいて該偏差が
   零となるように前記作業位置補正手段を駆動して、前記
   作業部の位置補正を行なう駆動制御手段とによって構成
   したことを特徴とする位置補正装置。