JPS61162709A - 位置検出方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、超音波を利用した対象物の位置検出方法に関
するものである。

従来の技術 従来の生産方式において対象物のハンドリング作業を行
なう場合の一例について説明する。第６図は従来のマニ
ピュレータによる対染物のハンドリング作業を示すもの
である。′第６図において、１は対象物、２はマニピュ
レータである。

上記のような構成でハンドリング作業を行なうには、対
象物１を７ニビユレータ２に対して所定の位置に正確に
位置決めしたうえで、マニピュレータ２のコントローラ
に対象物１の位置情報を詳細に入力することにより行な
っていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、対象物１を所定の
位置に正確に位置決めするための冶具が高価なものにな
るという欠点を有しており、またマニピュレータ２のコ
ントローラに対象物１の位置情報を入力するのに多大の
作業時間が必要であるという欠点を有していた。また多
種類の対象物について作業を行なう場合には、上記欠点
がより一層深刻なものになっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、簡易な構成で対象物の位置
を高精度に検出できる位置検出方法を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明は、超音波送受波素
子を所定の方向に移動させて、対象物の辺を横断し、そ
の時対象物に対して前記超音波送受波素子により超音波
を送受波して得られた反射信号強度を信号処理し、前記
対象物上の一辺とこれに隣接する辺の位置を検出するも
のである。

作用 上記構成により、超音波送受波素子は所定の方向に移動
した際の、対象物の辺の位置を検出し、これを対象物の
一辺とこれに隣接する辺に対して行なって対象物の位置
を検出するので、例えば対動物とマニピュレータの相対
位置関係が所定の範囲内で位置ズレを生じても、超音波
送受波素子により対象物の正確なａｌｌを検出でき、マ
ニピュレータによる対象物のハンドリング作業を低コス
トで高効率に行なえるものである。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する、第１図は本発明における位置検出装置の一実施
例を示す斜視図、第２図はそのシステム図である。第１
図において、１１は対象物、１２はマニピュレータ、１
３はマニピュレータ１２に設ｄされた送受波兼用の超音
波送受波素子としての超音波トランスデユーサで、該マ
ニピュレータ１２は超音波トランスデユーサ１３の相対
位置関係を変化させる手段になっており、第２図に示す
ようにデータ処理１１ｉ１１１１＠１１１４からの１１
ｗ信号によりマニピュレータ制御装置１５を介してＸ、
Ｙ軸の直交２軸で動作を制−されている。

〜　　第２図において、超音波トランスデユーサ１３は
、発振器１６により所定の周波数の超音波を対象物１１
に向けて送波し、またその反射信号を受波している。超
音波トランスデユーサ１３が出力する受波信号は、受渡
信号増幅器１γを経てアナログ−デジタル変換器１８（
墳下Ａ／Ｄ変換器という）によってデジタル値に変換さ
れ、メモリ１９に記憶される。

データ処理−Ｗ装ｗ１４はインタフェイスコントロール
ユニット２０（以下ＩＣＵという）、７０ツビデイスク
ドライブ装ｆ１２１（以下ＦＤＤという）および小型電
子計算機２２（以下ＣＰＵという）から構成され、ＩＣ
Ｕ２０はＦＤＤ２１およびＣＰＵ２２に接続されるとと
もに、発振器１６とメモリ１９に接続されている。ＦＤ
Ｄ２１は本位置検出装置を用いて位置検出を行なうため
のプログラムあるいは諸条件を入力する。このデータ処
理制御０１１Ｉ！１４は、発振器１６を動作させるため
の制御信号の出力、マニピュレータ１２の動作をＩｌｌ
　ＩＩするマニピュレータ制御Ｘｌ装Ｗ１１５への制御
信号の出力を行なうとともにメモリ１９から転送された
入力データの前処理を行ない、ＦＤＤ２１からの予め入
カスドアされたプログラムに従ってＣＰ　Ｕ　２２で反
射信号強度の検出、対象物の位置の演算処理、マニピュ
レータ１２の移動慢の演算処理を行なう。

次に上記のように構成した位置検出装置による検出方法
を説明する。なお本実施例では、第１図に示す超音波ト
ランスデユーサ１３の直径が３６１１１、駆動周波数が
６６ＫＨｚ（波長入−５，１４ｕ＋　）　、　対象物１
１と超音波トランスデユーサ１３の距離が５０＋ｖで、
超音波トランスデユーサ１３の送受波面は対象物１１に
対して所定の角度θ１　（本実施例ではＸ軸またはｙ軸
方向に１０°）傾斜して配置されている場合について説
明！る。また本実施例においては、第１図に示すように
、超音波トランスデユーサ１３のビーム中心位置は、対
象物１１上の作業開始点３１から作業終了点３６の区間
内を移動するものとして二また対象物１１の辺Ａ、Ｂの
位置検出は前記区間の中の辺Ａ、Ｂを横切るａ、ｂ、ｃ
の各線分区間で行なわれ、この時の超音波トランスデユ
ーサ１３の送受波面は上記線分区間で定めた方向（Ｘ軸
またはｙ軸方向）に傾斜しているものとする。

ここで作業開始点３１から作業終了点３６の区間内にお
ける各点の座標は次の通りである。３１は（Ｘｌ、Ｙｌ
）、３２は（Ｘｌ　、ｙｌ　＋ΔＹ　）　、３３は（Ｘ
２　、ｙｌ　＋ΔＹ　）　、３４は（ｘ２　、ｙｔ）、
３５は（Ｘｌ　　、　Ｙ’２　　）　、３６は（Ｘｌ　
　＋ΔＸ、Ｙｚ）である。

位置検出はＦＤＤ２１で予め入カスドアされた第３図の
フローチャートに示す位置検出プログラムの手順に従っ
て行なわれる。第３図のフローチャートにおいて、まず
ステップ■ではマニピュレー、り制−装置１５に入力さ
れた対象物１１の辺にＡおレプる概略の位置に基づき、
辺Ａの正確な位置を検出する。まず、データ処理制郊装
Ｍ１４からの１ＩＩＪＩｌｌ信号によりマニピュレータ
ｌ１１ｗ装置［１５を介してマニピュレータ１２を駆動
して超音波トランスデユーサ１３のビーム中心位置を対
象物１１の辺への検出開始位ＷＩＩ３１へ移ＩＩする。

なお、辺Ａ、Ｂの位置検出における検出対象区間（ΔＸ
またはΔｙ）は本実施例ではストローク３０ｍｍ、サン
プリング間隔を１１１ｍに設置しており、この区間内を
超音波トランスデユーサ１３のビーム中心位置が移動す
るので、この区間内であれば、辺ＡまたはＢの位置を検
出することができる。

次に、データ処理Ｉｉｌ制御装置１４からのＩＪｌ−信
号により発ｉ器１６を動作させ、超音波トランスデユー
サ１３で所定の周波数の超音波を対象物１１に向けて送
波すると同時に、Ａ／Ｄ変換器１８、メモリ１９を動作
させて、対象物１１からの反射信号をメモリ１９に記憶
する。第４図にメモリ１９に記憶された反射信号を示し
、４１は対ｇｌ物１１からの反射信号を示す。

次に、メモリ１９に記憶された反射信号をＩＣＵ２０を
介してＣＰＵ２２に転送する。ＣＰＬＪ２２ではＦ［）
［）２１からの予め入カスドアされているプログラムに
従って対象物１１からの反射信号４１の反射信号強度Ｐ
を検出する。以下対象物１１の辺Ａの位置を検出するべ
（、マニピュレータ１２をＹ軸方向へ１１移動し、上記
と同様にして対象物１１からの反射信号強度を順次検出
する。本実施例では反射信号強度のサンプリング数は３
１ケとなっている。

−次に、上記で得られた反射信号強度をもとにして対象
物１１の辺Ａの位置を算出する。第５図は超音波トラン
スデユーサ１３を対象物１１に対してＹ軸方向に平行走
査したときの対象物１１からの反射信号強度を、横軸に
超音波トランスデユーサ１３の走査量、縦軸に反射信号
強度をとってプロットしたものであり、ＣＰ　Ｕ　２２
では、ＦＤＤ２１からの予め入カスドアされたプログラ
ムに従プて反射信号強度の極大値およびこの時の超音波
トランスデユーサ１３の平行走査量を検出する。

本実施例では、第５図において反射信号強度が極大値を
示すときの超音波トランスデユーサ１３の平行走査量は
１１．２ｍｇｇであり、対象物１１の辺ＡのＹ軸方向の
位置は、上述の超音波トランスデユーサ１３の位置検出
開始時のＹ座標に上記平行走査量を加えることにより検
出され、ＣＰｔＪ２２またはＦＤ［）２１に記憶される
。

次にステップ■■では上記ステップ■と同様にしてそれ
ぞれ辺Ａ、Ｂの位置を検出し、ＣＰ　Ｕ　２２またはＦ
ＤＤ２１に記憶しておく。

次に、ステップ■では、上記ステップ■■■の線分区間
ａ、ｂ、ｃで検出した辺Ａ、Ｂと超音波トランスデユー
サ１３のビームの中心位置との各交点から対象′ＩＩＪ
１１の位置を演算により求める。

上記ステップ■■で検出した結果を（Ｘｌ。

Ｙ３　）（Ｘ２　、Ｖ＊　）、上記ステップ■で検出し
た結果を（Ｘ４．Ｖ２）とすると、対象物１１の基準位
置に対する傾斜角度、位置ズレ量を容易に算出すること
ができる。

このように本実施例によれば、対象物１１の概略位置情
報を予めマニピュレータｔｉｌｌ　ＩＩ　１％　Ｒ１５
に入力しておくだけで、直径が３６１１の超音波トラン
スデユーサ１３の送受波面を１０°傾斜して駆動周波数
６８ＫＨｚの超音波を送受波すると同時にマニピュレー
タ１２を動作させて対象物１１に対して超音波トランス
デユーサ１３を一定の距離を保って走査することにより
得られる対象物１１からの反射信号強度の極大値を示す
時の超音波トランスデユーサ１３の平行走査量を検出す
ることにより、対象物１１の位置座標を高精度に検出で
き、本実施例では０．３ｍｍの検出精度が得られた。

ざらに上記で検出した対象物１１の位置座標にマニピュ
レータ１２と超音波トランスデユーサ１３の相対位Ｉｌ
ｌを補正することにより、マニピュレータ１２を用いて
対象物１１のハンドリング作業を精度よく行なうことが
できた。

発明の効果 以上のように本発明によれば、対象物に関する概略の位
置を検出するに際し、例えば予めマニピュレータ制ｎ装
置に入力しておくだけでよく、対象物と超音波送受波素
子の相対位置関係を一定の距離間隔で変化させつつ、対
象物に対して超音波を送受波して得られた反射信号強度
を信号処理することにより対象物の健胃を検出するので
、簡単な構成で高精度の位置検出を行なうことができ、
その実用的効果は極めて大ぎい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における対染物の位置検出状
態を説明する斜視図、第２図は本発明の一実施例におけ
る装置の概略システム図、第３図は対象物の位置検出の
ためのプログラムの一例を示すフローチャート図、第４
図は超音波トランスデユーサの反射信号波形図、第５図
は超音波トランスデユーサの平行走査量に対する反射信
号強度のプロット図、第６図は従来のハンドリングｌ装
置を説明する図である。 １１・・・対象物、１２・・・マニピュレータ、１３・
・・超音波送受波素子（超音波トランスデユーサ）、１
４・・・データ処理鋼ｍ装置、１５・・・マニピュレー
タＩ１１御装置代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 Ｉ３−・−１Ｅ暑り虻トラ；ステーーー１第２図 第３図 第４図 第５図 走呂音波トラニステ；−サの乏貴讐Ｃ−□）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対象物の辺を横断して超音波送受波素子の相対位置
   を変化させ、前記対象物に対して前記超音波送受波素子
   により超音波を送受波して得られた反射信号強度を信号
   処理し、前記対象物の一辺とこれに隣接する辺の位置を
   検出して対象物の位置を検出する位置検出方法。