JPS62226308A

JPS62226308A - 視覚センサを有するロボツトの制御方式

Info

Publication number: JPS62226308A
Application number: JP7036586A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kishi; 甫岸; Atsushi Watanabe; 淳渡辺; Bunichi Terawaki; 寺脇　文一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-05

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、ワーク等の被対象物体がＸ−Ｙ平面円に於い
６頭いている場合に於いても、被対象物体に対する作業
を高速に行なうことができる視覚センサを有するロボッ
トの制御方式に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、視覚センサとロボットとを組合せたシステムによ
り、ワークの組立作業を自動化することが多く行なわれ
るようになってきている。ところで、このようなシステ
ムに於いては、ワークは一般にベルトコンベア等の搬送
装置により搬送されるが、搬送装置の搬送面内に於ける
各ワークの傾きが一定でない場合は、各ワーク毎にロボ
ットに異なる動作を行なわせる必要がある。従来はこの
ような場合、例えば次のようにし一ζいる。

第８図は従来例の説明図であり、８Ｉは視覚センサの視
野、８２はワーク８３が載置されるパレット、８３−１
〜８３−１２はワーク８３に開けられた長方形の穴、８
４はベルトコンベアである。

今、例えば、ワーク８３に開けられた各穴８３−１〜８
３−１２にロボソ１−ハンｌζを用いて立方体の部材を
嵌合させるとすると、その時の動作は次のようになる。

パレット８２に載置されたワーク８３が視覚センサの視
野８１内の所定位置に到達すると、ベル１−コンベア８
４は搬送動作を一時停止する。尚、ワーク８３が視野８
１内の所定位置に到達したか否かは、例えば発光素子と
受光素子とを組合わせた位置センサの検出結果により判
１１１７するものである。また、視覚センサはその視野
８１内の所定位置にバレット８２に載置されたワーク８
３が到達すると、テレビカメラ等の撮像装置により視野
８１内を撮像し、得られた撮像信号に基づいて以下に述
べる処理を行なう。

即ち、視覚センサは得られた映像信号に基づいて、先ず
、ワーク８３の重心のＸ、Ｙ座標を求め、次いで各穴８
３−１〜８３−１２の中心のＸ、Ｙ座標を求め、次いで
重心Ｇと各穴８３−１〜８３−１２の中心を結ぶ線分と
Ｘ軸との成ず角度θ■〜θ１２を求め、次いで各穴８３
−１〜８３−１２の中心のＸ、Ｙ座標及び前記角度θｌ
〜θＩ２をロボット側に転送する。ロホソｌ−Ｉ！１１
は視覚センサから送られてきた各穴８３−１〜８３−１
２の中心のｘ、ｙ座標及び前記角度θｌ〜θ１２に基づ
いてロボットハンドの位置及び姿勢を制御し、各穴８３
−１〜８３−１２に立方体の部材を嵌合させる。そして
、全ての穴８３−１〜８３−１２に対する作業が終了す
ると、ロボット側はヘルドコンベア８４の動作を制御す
るベルトコンベア制御部に組立作業が終了したごとを通
知し、ベルトコンベア制御部はこれによりベルトコンベ
ア８４による１股送動作を再開させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し乍ら、上述した従来例には次のような問題点があっ
た。即ち、上述した従来例は作業対象となる部分（第８
図の場合は穴８３−１〜８３−１２　）全ての位置及び
角度を視覚センサ側で求めなければならないため、視覚
センサ側の処理量が多くなり、この結果作業効率が低下
する問題がある。特に、第８図に示すように、作業対象
となる部分が多数存在する場合は、作業効率の低下が著
しいものとなる問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述の如き問題点を解決するため、視覚センサ
を有するロボットの制御方式に於いて、教示時、前記視覚センサの視野内の所定位置に被対象物
体を配置して該被対象物体上の特定の２点の座標値を前
記ロボットに教示し、再生時、前記視覚センサはその視野内に被対象物体が配
置されることにより、該被対象物体上の特定の２点の座
標値を前記ロボットに通知し、前記ロボットは教示時に
教示された座標値と再生時に通知された座標値とに基づ
いてロボソ１−の可動部の動作を制御する数値データを
補正し、該補正した数値データに従って前記可動部の動
作を制御するようにしたものである。

〔作　用〕

教示された被対象物体上の特定の２点の座標値と再生時
に通知された被対象物体上の特定の２点の座標値とに基
づいて、再生時に於ける被対象物体の姿勢（位置、傾き
）が教示時に於ける被対象物体の姿勢に対してどのよう
に変化したかを知ることができる。従って、教示された
座標値と再生時に通知された座標値とに基づいてロボッ
トの可動部の動作を制御する数値データを補正すること
により、再生時に於ける被対象物体の姿勢が教示時に於
ける被対象物体の姿勢と異なっていても、被対象物体に
対する作業を実行することが可能となる。また、視覚セ
ンサは被対象物体上の特定の２点の座標値のみを求めれ
ば良いものであるから、視覚センサの処理量を少ないも
のとすることができ、作業効率を向上させることができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明方式を実施する際に使用する装置の一例
を示すブロック線図であり、■は視覚センサ、２はロボ
ソ１−制御部、１１はマイクロプロセソサ、１２ａはマ
イクロプロセッサ１１に所定の動作を行なわすための制
御プログラム等が記す、ａされるＲＯＭ、１２　ｂ　ハ
演算結果等が記’１．ｒｌ　サｈ　ルＲＡ　Ｍ　。

Ｉ３はインターフェイス回路、１４はテレビカメラ等の
撮像装置、１５はＡＤ変換器、１６は一画面分の記憶容
量を有するフレームメモリ、１７はキーボード、１８は
入力部、２１はマイクロプロセッサ、２２ａはマイクロ
プロセッサ２１に所定の動作を行なわせるための制御プ
ログラム等が記憶されるＲＯＭ、２２　ｂは演算結果等
が記憶されるＲＡＭ、２２　ｃはロボット本体の動゛作
を制御するための加ニブログラムが記憶される磁気バブ
ルメモリ等の不揮発性メモリ、２３は操作盤、２４はイ
ンターフェイス回路、２５は出力部、２６は入力部、２
７．２８．２９．３０．３１はそれぞれα軸、θ軸、β
軸、α軸、β軸の軸制御回路、３２〜３６は各軸対応の
モータ、３７〜４１は各軸制御回路２７〜３１に各モー
タ３２〜３６の回転位置情報をフィードバックする位置
検出器、４２はベルトコンベア４３によって搬送される
パレット４４に載置されたワーク４５が所定位置に到達
した時、その出力信号ａを“１”とする位置センサであ
る。また、第２図はロボット制御部２によってその動作
が制御されるロボット本体５０の斜視図であり、台座５
１上にα軸方向に伸縮自在で且つθ軸方向に回転可能に
設けられたアーム５２と、アーム５２の先端に設けられ
たハンド５３とから構成されている。尚、アーム５２は
Ｒ軸方向にも伸縮自在になっており、また、ハンド５３
はα軸、β軸方向に回・耘自在になっているものである
。

また、第３図は教示時に於ける視覚センサ１例のマイク
ロプロセッサ１１の処理内容を示すフローチャート、第
４図は再生時に於けるマイクロプロセ・ノサ１１の処理
内容を示すフローチャート、第５図は再生時に於けるロ
ボ・ノド制御部２側のマイクロプロセッサ２１の処理内
容を示すフローチャー１−であり、以下第３図〜第５図
を参照して第１図の動作を説明する。

先ず、教示時の動作を説明する。教示時、オペレータは
先ず第５図に示すように、ワーク４５が載置されている
バレン１−４４を１１旧象装置１４の視野４６内の所定
位置に配置し、次いでキーボード１７より教示指令を入
力する。尚、教示指令はインターフェイス回路１３．２
４を介してロボット制御部２側にも通知されるものであ
る。また、ベル１−コンベア４３によって１般送される
全てのパレット４４には同一位置に２個の基準孔ＰＩ、
Ｐ２が開けられているものである。また、ワーク４５に
はロボットのハント５３により直方体の部材が差込まれ
る１２個の穴４５−１〜４５−１２が設けられており、
パレット４４上の所定位置に所定の姿勢で載置されるも
のである。

マイクロプロセッサ１１はキーボード１７より教示指令
が入力されると、第３図のフローチャートに示す処理を
開始し、先ず、ＡＤ変換器１５から出力されるディジク
ル画像を一画面分フレームメモリ１６に記１．αさせ（
ステ・７プＳ１）、次いでフレームメモリ１６に記憶さ
せたディジクル画像に基づいてパレット４４に開けられ
た基準孔ＰＬ、　Ｐ２のＸ、Ｙ座標（Ｘｌ、　Ｙｌ）　
、　　（Ｘ２．　Ｙ２）を求め（ステップＳ２）、次い
でインターフェイス回路１３を介してロボット制御部２
側に基準孔ＰＩ、　Ｐ２のＸ、Ｙ座標（Ｘｉ、　Ｙｌ）
（Ｘ２．　Ｙ２）を転送しくステップｓ３）、この後そ
の処理を終了する。また、ロボット制御部２側のマイク
ロプロセッサ２１はインターフェイス回路２４を介して
基準孔ＰＩ、　Ｐ２のＸ、Ｙ座標（ＸＩ、　Ｙｌ）　。

（Ｘ２．　Ｙ２）が加えられると、これらＲＡＭ２２ｂ
（７）所定領域に記憶させる処理を行なうものである。

次に再生時の視覚センサ１側の動作を説明する。

再生時、オペレータはベルトコンベア４３を動作させる
と共にキーボード１７より再生指令を入力する。

マイクロプロセッサ１１は再生指令が入力されることに
より、第４図のフローチャートに示す処理を開始し、位
置センサ４２の出力信号ａに基づいてベル］・コンヘア
４３によって搬送されるパレット４４の先端が第７図に
示すように撮像装置１４の視野４６内の所定位置に到達
したことを検出すると（ステップＳ４）、その時にＡＤ
変換器１５がら出力されるディジタル画像を一画面分フ
レームメモリ１６に記憶させる（ステップＳ５）。尚、
後述するように、パレット４４の先端が視野４６内の所
定位置に到達した場合、ベルトコンヘア４３は一時停止
すれルモノである。次いでマイクロプロセッサ１１はス
テップＳ５でフレームメモリ１６に記（、ｉ７させたデ
ィジタル画像に基づいてパレット４４に開けられている
基準孔ＰＬ、　Ｐ２ｆ７）Ｘ、　Ｙ座標（Ｘｉ’、　Ｙ
ｌ’）　、　　（Ｘ２°、　Ｙ２’）を求め（ステップ
Ｓ６）、次いでステップＳ６で求めた基準孔Ｐｉ、　Ｐ
２（７）Ｘ、　Ｙ座標（ＸＩ’、　Ｙｌ’）　。

（Ｘ２°、　Ｙ２″）をロボット制御部２に通知する（
ステップＳ７）。この後、マイクロプロセッサ１１はキ
ーボード１７より再生終了指令が入力されたか否かを判
断しくステップＳ８）、判断結果がＹＥＳの場合は他の
制御ステップに移り、判断結果がＮＯの場合は位置セン
サ４２の出力信号ａが“０”となることにより（ステッ
プＳ９）、ステップＳ４の処理に戻るものである。

次に再生時のロボット制御部２側の動作を説明する。ロ
ボ・ノド制御部２側のマイクロプロセッサ２１はインタ
ー、フェイス回路１３．２４を介して再生開始指令が加
えられるごとにより、第５図のフローチャートに示す処
理を開始し、位置センサ４２の出力信号ａに基づいてベ
ルトコンヘア４３によって搬送されるパレット４４の先
端が第７図に示すように撮像装置１４の視野４６内の所
定位置に到達したことを検出すると（ステップ５１０）
、出力部２５に制御信号を加え、その出力信号すを１”
とする（ステップ５１１）。信号すはベルトコンベア４
３の動作を制御するヘルドコンベア制御部（図示せず）
に加えられており、ベルトコンベア制御部は信号すが′
１″となることにより、ベルトコンヘア４３を停止させ
、信号すが“０”となることによりベルトコンベア４３
を動作させるものである。

この後、インターフェイス回路１３．２４を介して視覚
センサ１側から基準孔ＰＩ、　Ｐ２のＸ、Ｙ座標（Ｘｉ
’、　Ｙｌ’）　、　　（Ｘ２’、　Ｙ２’）が送られ
チクルと（ステップ５１３）、マイクロプロセッサ２１
は送られてきた基準孔Ｐｉ、　Ｐ２のＸ、Ｙ座標（Ｘｉ
’、　Ｙｌｏ）、（×２°、　Ｙ２’）をＲＡ　Ｍ　２
２ｂの所定領域に記憶させる（ステップ５１３）。次い
で、マイクロプロセッサ２１は教示時にＲＡ　Ｍ　２２
ｂに記憶させた基準孔ＰＬ。

Ｐ２１１７）Ｘ、　　Ｙ座標（ＸＩ、　Ｙｌ）　、　　
（Ｘ２．　Ｙ２）と再生時にＲＡ　Ｍ　２２ｂに記憶さ
せた基準孔ＰＬ、　Ｐ２のＸ、　Ｙ座標（Ｘｉ’、　Ｙ
ｌ’）　、　　（Ｘ２°、　Ｙ２’）とに基づいて次式
ｆｌ）〜（４）に示す演算を行なうことにより、教示時
の基準孔Ｐ１の位置と再生時の基準孔Ｐ１の位置との間
の平行距離ΔＸ、ΔＹ及び教示時の線分ＰＩＰ２と再生
時の線分ＰＩＰ２との成す角度θの余弦ｃｏｓθ。

正弦ｓｉｎθを求める（ステップ５１５）。

ΔＸ＝Ｘ１’　−Ｘｉ　　　　　−−−−−−−−（１
１ΔＹ＝Ｙ１’　−Ｙｌ　　　　　−−−−−−−・　
（２）ｃｏｓθ＝　（（Ｘ２−Ｘｉ）　　（Ｘ２’　−
に１゛）＋　（Ｙ２−Ｙｌ）　　（Ｙ２°−Ｙｌ”）　
）÷１２　　　　　・・・−・−（３１ｓｉｎθ＝　　１−ｃｏｓ（１−−−−−−（４１但し
、式（３）に於いてｌは基準孔ＰＩと基準孔Ｐ２との間
の距離を表している。

次いで、マイクロプロセッサ２１は不１［発性メモ’Ｊ
　２２ｃに記憶されている指令ブロックを１ブロツク読
取る（ステップ５１５）。ここで、指令ブロックは例え
ば次の形式（ａ）を有しているものとする。

Ｇ　４Ｑｅ　ＯｎＲｒ　ｎ　ＡαｎＢβ、Ｉ　Ｚ　ｚ　
Ｈ−−−（ａｔここで、Ｇ４０はワーク４５に開けられ
た穴に部材を差込むことを指令するＧコードであり、ｅ
の次のｏｎは穴４５−ｎに部材を差込む時のθ軸に対す
るアーム５２の回転角度を示す数値データ、Ｒの次のｒ
ｎは穴４５−ｎに部材を差込む時のアーム５２の長さを
示す数値データ、Ａの次のＺｎは穴４５−ｎに部材を差
込む時のα軸に対するハンド５３の回転角度を示す数値
データ、Ｂの次のβ。は穴４５−ｎに部材を差込む時の
β軸に対するハンド５３の回転角度を示す数値データ、
Ｚの次のＺｎはハンド５３のＺ軸方向の座標値を示す数
値データである。尚、この場合、視覚センサｌの座標系
とロボット本体５０の座標系とは第６図に示す関係を有
するものとする。

即ち、両者のＺ軸は一致し、ロボット本体のθ軸は視覚
センサ１の座標系の原点を原点とし、Ｘ軸を始線とした
時のアーム５２の回転角度を示し、ロボット本体５０の
Ｒ軸は視覚センサの原点からハンド５３までの距離を示
すものとする。また、この場合、不揮発性メモリ２２　
ｂにはパレット４４が第６図に示す位置に配置されてい
るとした時の各穴４５−１〜４５−１２に対する１２個
の１旨令ブロツクが順番に記憶されているものとする。

マイクロプロセッサ２１は指令ブロックを読取ると、次
式（５１，（６１に示す演算を行ない、教示時に於ける
穴４５−ｎのＸ、Ｙ座標（Ｘｎ、　　ｙｎ）を求める（
ステップ８１６）。

Ｘｎ＝　ｒｌ　　’　ＣＯ５θｎ−−−−−（５）ｙｎ
＝　ｒｎ　’　Ｓｉｎθ。　−−−−−（６１今、例え
ば穴４５−１に対する指令ブロックを読取ったとすると
、マイクロプロセッサ２１は次式（５１’　。

（６）゛に示ず演算を行なうごとになる。

Ｘ１＝ｒｌ’ｃＯ５θ、　　゛−−−−　　（５１’）
＋　１＝ｒ　１　’Ｓｉｎθ、　　−−−（６）’次い
で、マイクロプロセッサ２１は次式（７）に示す演算を
行なうことにより、再生時に於ける穴４５−ｎのＸ、Ｙ
座標（Ｘｎ’　、）’ｎ’　）を求める。

次いで、マイクロプロセッサ２１は次式（８１，ｆ’）
ｌに示す演算を行なうことにより、再生時に於ける穴４
５−ｎと原点との量比Ｍ　ｒ　ｎ　’及び穴４５−ｎと
原点を結ぶ線分とＸ軸との成す角度θｎを求める（ステ
ップ８１８）。

ｒｎ、＝ｆ石ｒ−ｒ丁丁「７ｒ　・−・−−−−−−（
８１θ。’　　＝ｃｏｓ　−’　（ｘｌ　’　／　ｒｎ
　’　）・・−・−（９）今、例えば、穴４５−１に対
する処理を行なっているとすると、ステップ３１８の処
理を行なうことにより、第７図に示すｒ１’、　　０１
”が求められることになる。

次いで、マイクロプロセッサ２１は次式ＱＯＩに示す演
算を行ない、ロボットのハンド５３のα軸に対する回転
角度αｎ゛を求める（ステップ５１９）。

α。“＝９０°−〇ｎ′　−・−−−−−（１０１次い
で、マイクロプロセッサ２１は指令ブロック中のｒｎ、
　　θｎ、αｎをステップ８１８．１９で求めたｒｎ′
、θ　１．ｙｎ゛に置換え（ステ・ンプ５２０）、この
置換えの済んだ指令ブロックに従って、穴４５−ｎに対
する作業を行なう（ステップ５２１）。

そして、マイクロプロセッサ２１は穴４５−〇に対する
作業が終了したと判断すると（ステップ５２２）、ワー
ク４５に開けられている穴４５−１〜４５−ｎ全てに対
する処理が終了したか否かを判断し、その判断結果が’
ＩＵＳの場合は出力部２５に制御信号を加えてその出力
信号すを“１”としくステップ５２４）、また、判断結
果がＮＯの場合は次の穴に対して前述したと同様の処理
を行なう（ステップ３１５〜２２）。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、教示時、視覚センサの
視野内の所定位置に被対象物体を配置して該被対象物体
上の特定の２点（実施例に於いては基準孔ＰＩ、１１２
）の座標値を前記ロボッＩ−に教示し、再生時、前記視
覚センサはその視野内に被対象物体が配置されることに
より、該被対象物体上の特定の２点の座標値を前記ロボ
ットに通知し、前記ロボットは教示時に教示された座標
値と再生時に通知された座標値とに基づいてロボットの
可動部の動作を制御する数値データを補正し、該補正し
た数値データに従って前記可動部の動作を制御するよう
にしたものであり、視覚センサは被対象物体上の特定の
２点の座標値のみを求めれば良いものであるから、視覚
センサの処理量を少ないものとすることができ、作業効
率を向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を実施する際に用いる装置の一例を
示すブロック線図、第２図はロボット本体の斜視図、第
３図２第４図はマイクロプロセッサ１１の処理内容を示
すフローチャート、第５図はマイクロプロセッサ２１の
処理内容を示すフローチャート、第６図は教示時のワー
クの状態を示す平面図、第７図は再生時のワークの状態
を示す平面図、第８図は従来例の説明図である。１は視覚センサ、２はロボット制御部、１１はマイクロ
プロセッサ、１２ａはＲＯＭ、１２ｂはＲＡＭ。１３はインターフェイス回路、１４はテレビカメラ等の
撮像装置、１５はへ〇変換器、１６はフレームメモリ、
１７はキーボード、１８は入力部、２１はマイクロプロ
セッサ、２２ａはＲＯＭ、２２ｂはＲＡＭ、２２　ｃは
不揮発性メモリ、２３は操作盤、２４はインターフェイ
ス回路、２５は出力部、２６は入力部、２７．２８．２
９゜３０、３１はそれぞれＺ軸、θ軸、β軸、α軸、β
軸の軸制御回路、３２〜３６は各軸対応のモータ、３７
〜４Ｉは位置検出器、４２は位置センサ、４３はベルト
コンヘア、４４はパレット、４５はワーク、４５−１〜
４５−１２はワーク４５に開けられた穴、５０はロボッ
ト本体、５１は台座、５２はアーム、５３はハンドであ
る。特許出願人　ファナック株式会社代理人弁理士玉蟲久五部（外２名）ロボット本体の斜視図第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】　視覚センサを有するロボットの制御方式に於いて、教示時、前記視覚センサの視野内の所定位置に被対象物
体を配置して該被対象物体上の特定の２点の座標値を前
記ロボットに教示し、再生時、前記視覚センサはその視野内に被対象物体が配
置されることにより、該被対象物体上の特定の２点の座
標値を前記ロボットに通知し、前記ロボットは教示時に
教示された座標値と再生時に通知された座標値とに基づ
いてロボットの可動部の動作を制御する数値データを補
正し、該補正した数値データに従って前記可動部の動作
を制御することを特徴とする視覚センサを有するロボッ
トの制御方式。