JPS60193013A - 視覚センサを備えたロボツトの制御装置 - Google Patents
視覚センサを備えたロボツトの制御装置Info
- Publication number
- JPS60193013A JPS60193013A JP4812584A JP4812584A JPS60193013A JP S60193013 A JPS60193013 A JP S60193013A JP 4812584 A JP4812584 A JP 4812584A JP 4812584 A JP4812584 A JP 4812584A JP S60193013 A JPS60193013 A JP S60193013A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- visual sensor
- sensor
- target pattern
- visual
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
- G05B19/4083—Adapting programme, configuration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
- G05B2219/36503—Adapt program to real coordinates, software orientation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Numerical Control (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、視覚センサの情報によってロボットを駆動す
るようにした、ロボットの制御装置に関する。
るようにした、ロボットの制御装置に関する。
ロボットの操作性２作業性を向上するために、税在テは
、視覚センサを用いてロボットを駆動するようになって
きている。
、視覚センサを用いてロボットを駆動するようになって
きている。
現在の視覚センサを備えたロボットシステムにおいて、
ロボットと視覚センサとの間の位置補正は、次のように
して行なわれている。
ロボットと視覚センサとの間の位置補正は、次のように
して行なわれている。
即ち、ロボットは、視覚センサからの信号によって駆動
させられ、作業をするのであるが、ロボットが本来とる
べき位置と視覚センサとの間に誤差が生じ、この誤差を
基にして導き出された視覚センサとロボットとの間の位
置関係を表わす関係式によって、そのパラメータを試行
錯誤により当てはめ、上記誤差を修正するようにしてい
た。
させられ、作業をするのであるが、ロボットが本来とる
べき位置と視覚センサとの間に誤差が生じ、この誤差を
基にして導き出された視覚センサとロボットとの間の位
置関係を表わす関係式によって、そのパラメータを試行
錯誤により当てはめ、上記誤差を修正するようにしてい
た。
従って、上記パラメータを試行錯誤によシ決定するのに
長時間を要し、かつ、頻繁にロボットと視覚センサとの
間の位置関係の修正が必要となり、折角視覚センサを採
用しても充分その特徴を発揮させることができず、依然
として操作性９作業性が低く、視覚センサとロボットと
の結合が不充分でおるのが実情である。
長時間を要し、かつ、頻繁にロボットと視覚センサとの
間の位置関係の修正が必要となり、折角視覚センサを採
用しても充分その特徴を発揮させることができず、依然
として操作性９作業性が低く、視覚センサとロボットと
の結合が不充分でおるのが実情である。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであシ、視覚セ
ンサとロボットとの位置関係を自動的に修正し、視覚セ
ンサとロボットとの結合を完全にしたロボットの制御装
置を提供せんとするものである。
ンサとロボットとの位置関係を自動的に修正し、視覚セ
ンサとロボットとの結合を完全にしたロボットの制御装
置を提供せんとするものである。
即ち本発明は、ロボットのハンド部分に視覚センサ用の
ターゲットパター０ンを設け、このターゲットパターン
を視覚センサ領域内に位置決めし、このときのロボット
の対偶変位の値と視覚センサの検出結果とから視覚セン
サとロボットの位置関係を推定し、視覚センサの検出結
果をロボットを駆動するだめの位置情報に自動的に変挨
する機能をもたせ、視覚センサによってロボットの動き
を自動制御するようにしたものである。
ターゲットパター０ンを設け、このターゲットパターン
を視覚センサ領域内に位置決めし、このときのロボット
の対偶変位の値と視覚センサの検出結果とから視覚セン
サとロボットの位置関係を推定し、視覚センサの検出結
果をロボットを駆動するだめの位置情報に自動的に変挨
する機能をもたせ、視覚センサによってロボットの動き
を自動制御するようにしたものである。
以下本発明の一実施例について詳細に説明する。
第１図は、視覚センサで備えたロボットシステムの外観
を示す図である。図において、視覚センサ１は、処理回
路２を介してロボット制御装置３に結合されている。又
一方において、ロボット４も、直接制御装置３に結合さ
れている。又ロボット４には、ロボットを駆動するため
の複数個のアクチュエータ７が設けられている。このア
クチュエータには、図示省略のアクチュエータの変位を
検出するための検出器が備えである。例えば６自由匿の
ロボットであれは、アクチュエータの数は７個であシ、
アクチュエータの変位は、θ１．θ２・・・・・・・・
・θ６の６個のパラメータとなる。
を示す図である。図において、視覚センサ１は、処理回
路２を介してロボット制御装置３に結合されている。又
一方において、ロボット４も、直接制御装置３に結合さ
れている。又ロボット４には、ロボットを駆動するため
の複数個のアクチュエータ７が設けられている。このア
クチュエータには、図示省略のアクチュエータの変位を
検出するための検出器が備えである。例えば６自由匿の
ロボットであれは、アクチュエータの数は７個であシ、
アクチュエータの変位は、θ１．θ２・・・・・・・・
・θ６の６個のパラメータとなる。
第２図は、第１図に示すロボット４０手先に取付けられ
たハンド５の部分拡大図であシ、このハンド５上には、
視覚センサ１で位置計測可能なようにターゲットパター
ン６が設けられている。成鉱、ターゲットパターンを備
えたワークをハンドによシ保持してもよく、とにかくハ
ンド５部分にターゲットパターン６を設けれはよい。
たハンド５の部分拡大図であシ、このハンド５上には、
視覚センサ１で位置計測可能なようにターゲットパター
ン６が設けられている。成鉱、ターゲットパターンを備
えたワークをハンドによシ保持してもよく、とにかくハ
ンド５部分にターゲットパターン６を設けれはよい。
上記の視覚センサ１でターゲットパターン６の位置計測
を可能なようにするためには、ロボット４を駆動して、
ハンド５上に設けたターゲットパターン６が、視覚セン
サ１の視野内に入るように位置決めすれはよい。
を可能なようにするためには、ロボット４を駆動して、
ハンド５上に設けたターゲットパターン６が、視覚セン
サ１の視野内に入るように位置決めすれはよい。
このように構成した本実施例において、視覚センサ１と
ロボット４とがどのようにして結合され、又視覚センサ
１とロボット４との間の位置のずれがどのようにして自
動的に修正されるかについて、以下説明する。
ロボット４とがどのようにして結合され、又視覚センサ
１とロボット４との間の位置のずれがどのようにして自
動的に修正されるかについて、以下説明する。
先ず、視覚センサ１の視野内に位置決めされたターゲッ
トパターン６の位置は、ロボット４に固定された座標系
ｘ＋）’＋Ｚに対し、どのような位置関係にあるかをめ
る。ここで、ロボット４に固定された！ 、 ）Ｆ 、
ｚ座標系内でのターゲット６の位置を（Ｐｘ ＋ Ｐ
ｙ ＋ Ｐｚ ）とすると、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐ、は、アク
チュエータ変位の関数としてめられる。
トパターン６の位置は、ロボット４に固定された座標系
ｘ＋）’＋Ｚに対し、どのような位置関係にあるかをめ
る。ここで、ロボット４に固定された！ 、 ）Ｆ 、
ｚ座標系内でのターゲット６の位置を（Ｐｘ ＋ Ｐ
ｙ ＋ Ｐｚ ）とすると、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐ、は、アク
チュエータ変位の関数としてめられる。
Ｐｘ＝ｆｘ（θ１．θ！ ・・””θ６）曲曲曲（１）
Ｐｙ＝ｆｙ（θ０．θ、・・・・・・θ、）・・・・・
・・・・・・・（２）Ｐｚ＝’ｚ（θ１．θ、・・・・
・・瀝。）四・・・曲・（３１一方視覚七ンサ１が２次
元視覚であるとした場合、ターゲットパターン６のセン
サ座標（２次元）Ｘｎ ＋ ３’ｎ内の位置として（Ｐ
ｈｘ ｌ Ｐｈア）が検出されることになる。
Ｐｙ＝ｆｙ（θ０．θ、・・・・・・θ、）・・・・・
・・・・・・・（２）Ｐｚ＝’ｚ（θ１．θ、・・・・
・・瀝。）四・・・曲・（３１一方視覚七ンサ１が２次
元視覚であるとした場合、ターゲットパターン６のセン
サ座標（２次元）Ｘｎ ＋ ３’ｎ内の位置として（Ｐ
ｈｘ ｌ Ｐｈア）が検出されることになる。
ところで、２次元視覚でターゲットパターン６を検出す
るためには、ターゲットパターン６の存在すべき面が指
定されなければならない、いま、上記指定された平面内
に３ＣＩ）＋３’ｐ軸を定め、この面に垂直な軸ｚｐを
定めた座標系を考えた場合、す。
るためには、ターゲットパターン６の存在すべき面が指
定されなければならない、いま、上記指定された平面内
に３ＣＩ）＋３’ｐ軸を定め、この面に垂直な軸ｚｐを
定めた座標系を考えた場合、す。
）’ｐ ＋ Ｘｐ内におけるターゲットパターン６の位
置（Ｐｐｘ ＋ Ｐｐｙ ｒ Ｐｐお）とロボットの座
標内におけるターゲットパターン６の位置（ＰＸ ＋
Ｐｙｌ ＰＺ ）との関係は、次式で与えられる。
置（Ｐｐｘ ＋ Ｐｐｙ ｒ Ｐｐお）とロボットの座
標内におけるターゲットパターン６の位置（ＰＸ ＋
Ｐｙｌ ＰＺ ）との関係は、次式で与えられる。
ここで、（ａ、ｂ、ｃ）は座標”ｐ ＋ ）’ｐ ＋
ｚｐの原点のｘｒ ３’ Ｈｚ座標における位置ベクト
ル、（Ａｘ、ｍｘ＋ｎｚ ） ＋ （ｌｙ 、 ｍｙ
＋ ｎｙ ） 、 （ｌｆｔ 、 ｍｚ 、 ｎｚ ）
は、それぞれ！ｐｗＦｐｙＺｐ軸の”＋ｙ＋”座標に対
する方向余弦である。
ｚｐの原点のｘｒ ３’ Ｈｚ座標における位置ベクト
ル、（Ａｘ、ｍｘ＋ｎｚ ） ＋ （ｌｙ 、 ｍｙ
＋ ｎｙ ） 、 （ｌｆｔ 、 ｍｚ 、 ｎｚ ）
は、それぞれ！ｐｗＦｐｙＺｐ軸の”＋ｙ＋”座標に対
する方向余弦である。
一方、Ｘｐ ＋ Ｆｐ平面が、２次元視覚センサの検出
面であるなら、ターゲットパターン６の視覚センサ１に
よる検出結果（Ｐｈｘ ｌ Ｐｈｙ ）と（Ｐｐｘ ’
＋ Ｐｐｙ ＋ｐｐｔ）との関係は、次の通シである。
面であるなら、ターゲットパターン６の視覚センサ１に
よる検出結果（Ｐｈｘ ｌ Ｐｈｙ ）と（Ｐｐｘ ’
＋ Ｐｐｙ ＋ｐｐｔ）との関係は、次の通シである。
従って式（４）と（５）から（Ｐｈｘ Ｉ Ｐｈｙ ）
と（Ｐｘ ＋ Ｐｙ ＋Ｐｚ ） との関係は次のよう
になる。
と（Ｐｘ ＋ Ｐｙ ＋Ｐｚ ） との関係は次のよう
になる。
２次元視覚センサの検出面は、視覚センサの取付は方に
よって定まるが、平面の位置を近似的にめること社可能
である。
よって定まるが、平面の位置を近似的にめること社可能
である。
そこでこの近似的に定めた平面上にハンド５のターゲッ
トパターン６を位置決めするようにロボットを駆動し、
そのときの視覚センナによる検出結果をめる。その値を
それぞれ（Ｉ）ｘｔ ”７１ ”Ｚ ）ｙ（Ｐｋｘ Ｐ
ｐ′ｂ、 ）とする。
トパターン６を位置決めするようにロボットを駆動し、
そのときの視覚センナによる検出結果をめる。その値を
それぞれ（Ｉ）ｘｔ ”７１ ”Ｚ ）ｙ（Ｐｋｘ Ｐ
ｐ′ｂ、 ）とする。
これをｎ回くシ返すと、
の関係式を得る。ここにＡは４Ｘｎ行列、Ｂは３×ｎ行
列である。式（７）の最小２乗解は、によシ行列の値が
定まる。
列である。式（７）の最小２乗解は、によシ行列の値が
定まる。
上記の通シ行列が定まると、視覚センサによる検出結果
に、この行列を掛けることによシ、ロボット座標系の位
置データに変換され、この位置データを座標変換してア
クチュエータフの変位トし、これを目標値としてアクチ
ュエー・タフを制御すれに１０ボツトは視覚センサで与
えられた目標値に位置決めされる。
に、この行列を掛けることによシ、ロボット座標系の位
置データに変換され、この位置データを座標変換してア
クチュエータフの変位トし、これを目標値としてアクチ
ュエー・タフを制御すれに１０ボツトは視覚センサで与
えられた目標値に位置決めされる。
以上詳述した通シ本発明に係るロボットの制御装置によ
れば、ロボットのハンドに視覚センサ用のターゲットパ
ターンを設け、このターゲットパターンを視覚センサの
領域内に位置決めし、視覚センサによって検出した結果
をロボットの駆動用位置情報として自動的に変換するよ
うにしたので、ロボットの座標系と視覚センサの座標系
との自動キャリブレーションが可能となシ、ロボットの
操作性と作業性が大巾に向上することができた。さらに
簡単な線形代数演算で座標系の補償が可能であシ、必要
なプログラムの長さ、演算時間が少なくてすむ。
れば、ロボットのハンドに視覚センサ用のターゲットパ
ターンを設け、このターゲットパターンを視覚センサの
領域内に位置決めし、視覚センサによって検出した結果
をロボットの駆動用位置情報として自動的に変換するよ
うにしたので、ロボットの座標系と視覚センサの座標系
との自動キャリブレーションが可能となシ、ロボットの
操作性と作業性が大巾に向上することができた。さらに
簡単な線形代数演算で座標系の補償が可能であシ、必要
なプログラムの長さ、演算時間が少なくてすむ。
又どのような機構形状のロボットにも適用可能であるこ
と、又小さい誤差でも自動的に修正されるため、ロボッ
トの性能が向上し、精密機械用ロボットを始めとしてあ
らゆる産業界へのロボットの適用が可能であること、更
には複数の視覚センサの組合せ及び３次元視覚センサへ
の適用が可能であシ、産業上多大な効果を奏する。
と、又小さい誤差でも自動的に修正されるため、ロボッ
トの性能が向上し、精密機械用ロボットを始めとしてあ
らゆる産業界へのロボットの適用が可能であること、更
には複数の視覚センサの組合せ及び３次元視覚センサへ
の適用が可能であシ、産業上多大な効果を奏する。
第１図は、視覚センサを備えたロボットシステムの全体
を示す斜視図である。第２図は、本発明の一実施例でア
シ、ハント部分を拡大して示した斜視図である。 １・・・視覚センサ、２・・・処理回路、３・・・制御
装置、４・・・ロボット、５・・・ハンド、６・・・タ
ーゲットパターン。 代理人 弁理士 秋 本 正 実
を示す斜視図である。第２図は、本発明の一実施例でア
シ、ハント部分を拡大して示した斜視図である。 １・・・視覚センサ、２・・・処理回路、３・・・制御
装置、４・・・ロボット、５・・・ハンド、６・・・タ
ーゲットパターン。 代理人 弁理士 秋 本 正 実
Claims (1)
- 視覚センサをもったロボットシステムにおいて、ロボッ
トのハンドに視覚センサ用のターゲットパターンを設け
、このターゲットパターンを視覚センサ領域内に位置決
めし、このときのロボットの対偶変位の値と視覚センサ
の検出結果とから視覚センサとロボットの位置関係を推
定し、視覚センサ検出結果をロボットを駆動するだめの
位置情報に自動的に変換する機能を備えた視覚センサを
備えたロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4812584A JPS60193013A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 視覚センサを備えたロボツトの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4812584A JPS60193013A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 視覚センサを備えたロボツトの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60193013A true JPS60193013A (ja) | 1985-10-01 |
Family
ID=12794604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4812584A Pending JPS60193013A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 視覚センサを備えたロボツトの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60193013A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0796704A1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-09-24 | Fanuc Ltd. | Apparatus and method for correcting a travelling route for a robot |
| JP2013198965A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Daihen Corp | 基板搬送装置及び基板搬送方法 |
| JP2017124448A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 株式会社Ihi | 相対データ較正装置と方法 |
| US11707842B2 (en) | 2018-11-27 | 2023-07-25 | Fanuc Corporation | Robot system and coordinate conversion method |
-
1984
- 1984-03-15 JP JP4812584A patent/JPS60193013A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0796704A1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-09-24 | Fanuc Ltd. | Apparatus and method for correcting a travelling route for a robot |
| EP0796704A4 (ja) * | 1995-09-06 | 1997-10-15 | ||
| JP2013198965A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Daihen Corp | 基板搬送装置及び基板搬送方法 |
| JP2017124448A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 株式会社Ihi | 相対データ較正装置と方法 |
| US11707842B2 (en) | 2018-11-27 | 2023-07-25 | Fanuc Corporation | Robot system and coordinate conversion method |
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