JPS62231309A - Control method for numerically control robot - Google Patents

Control method for numerically control robot

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JPS62231309A
JPS62231309A JP7461586A JP7461586A JPS62231309A JP S62231309 A JPS62231309 A JP S62231309A JP 7461586 A JP7461586 A JP 7461586A JP 7461586 A JP7461586 A JP 7461586A JP S62231309 A JPS62231309 A JP S62231309A
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JP
Japan
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robot
coordinate
control
data
deformation
Prior art date
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Application number
JP7461586A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Fujinaga
藤長 茂樹
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62231309A publication Critical patent/JPS62231309A/en
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Abstract

PURPOSE:To execute the highly accurate numerical control to fetch a deformation into a robot by executing the control by using a means to execute the coordinate conversion in accordance with the mechanical deformation quantity of the robot itself actually measured beforehand. CONSTITUTION:A coordinate converting device 22 connected with a microcomputer 21 built in a control device 9 executes mutually the coordinate conversion between an absolute coordinate system N and a real action coordinate system R of the mechanical part of a robot based upon the design data. In the control at the time of the conversion from an N system to an R system, the mechanical deformation quantity from the design data of the robot is obtained by measuring actually beforehand and set to the device 22. The device 22 converts a command value concerning the position of a laser torch T to the command value of the R system out of inputted numerical control data, rotates motors M1-M5, irradiates the laser from the torch T to a work W and cuts along a desired channel G.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、数値制御ロボツ1〜の制御方法に関するも
ので、特に、ロボッ1〜自身の機構的な変形を取込んだ
数値制御を行なうことのできる制御方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of controlling a numerically controlled robot 1~, and in particular, to performing numerical control that incorporates mechanical deformation of the robot 1~ itself. Regarding the control method that can be used.

(従来の技術とその問題点) 周知のように、ロボットの制御方式としては数値制御方
式とプレイバック方式とがあり、このうち、前者では、
CAD等を用いて作成されたデータに基いてロボットの
制御を行なう。そして、この数値制御方式では、ロボッ
トの機構部が設計通りの形状や動作機構を有しているも
のと仮定し、これらの設計データを前提としてエンドエ
フェクタの軌跡等を数値データとして与えている。
(Conventional technology and its problems) As is well known, there are two types of control methods for robots: numerical control method and playback method.
The robot is controlled based on data created using CAD or the like. In this numerical control method, it is assumed that the mechanical part of the robot has the shape and operating mechanism as designed, and the trajectory of the end effector and the like are given as numerical data based on these design data.

ところが、実際には、ロボットの機構部が設計通りの形
状や動作機能を有しているとは限らず、各部材の製造・
組立誤差や経年変化、それに自重によるたわみなどに起
因して種々の変形が生じていることが多い。また、搬送
ロボットなどのように、重量物(ワーク)をハンドで把
持して移動させる場合には、自重以外にこれらの荷重の
作用も加わるため、変形はさらに大きなものとなる。
However, in reality, the mechanical parts of robots do not always have the shape or operation function as designed, and it is difficult to manufacture and operate each part.
Various deformations often occur due to assembly errors, aging, and deflection due to its own weight. Furthermore, when a heavy object (workpiece) is gripped and moved by a hand, such as in a transport robot, the deformation becomes even greater because the effects of these loads are added in addition to the object's own weight.

しかしながら、従来の数値制御ロボットの制御はこのよ
うな変形を考慮せずに行なわれていたため、その制御精
度に限界があるという問題があった。
However, conventional numerically controlled robots have been controlled without taking such deformation into account, and therefore there has been a problem in that there is a limit to the control accuracy.

(発明の目的) この発明は、従来技術におりる上述の問題の克服を意図
しており、白ボッ1−白身の機構的な変形を取込んだ高
精度の数値制御を行なうことのできる数値制御ロボット
の制御方法を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention is intended to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and is capable of performing high-precision numerical control that incorporates the mechanical deformation of white meat. The purpose is to provide a control method for a control robot.

(目的を達成するための手段) 上述の目的を達成するため、この発明においては、所定
の設計データに基いて製造されたロボットを数値制御す
るにあたって、まず、このロボットの機構部の設計デー
タからの変形を実測する。
(Means for Achieving the Object) In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, when numerically controlling a robot manufactured based on predetermined design data, first, the design data of the mechanical part of this robot is used. Measure the deformation of

そして、この実測の結果に基いて、■上記設計データで
想定されたロボッ1〜の動作を記述するための第1の座
標系と、■当該変形が生じたロボットの現実の動作を記
述する第2の座標系との関係をあらかじめ求めておく。
Based on the results of this actual measurement, we created (1) a first coordinate system for describing the movements of the robot 1~ assumed in the above design data, and (2) a first coordinate system for describing the actual movements of the robot in which the deformation occurred. The relationship with the coordinate system of 2 is determined in advance.

このようにして求められた関係に基いて、上記第1と第
2の座標系のうち、少なくとも一方から他方への座標変
換を行なう座標変換手段を設けておき、この座標変換手
段によって、当該ロボットの制御データを変換して、こ
のロボットまたは伯のロボットの制御を行なう。
Based on the relationship obtained in this way, a coordinate conversion means is provided for converting coordinates from at least one of the first and second coordinate systems to the other, and by this coordinate conversion means, the robot The control data of this robot is converted to control this robot or the robot of Haku.

(実施例) A、実施例の機構的構成の概要 第3図は、この発明を適用して制御を行なわせるロボッ
1〜の一例としての、直角座標型レーザ切断ロボットの
機構的構成を示す概略斜視図である。
(Example) A. Overview of Mechanical Configuration of Example FIG. 3 is a schematic diagram showing the mechanical configuration of a Cartesian coordinate laser cutting robot as an example of robots 1 to 1 to which the present invention is applied and controlled. FIG.

同図において、このレーザ切断ロボットRBは、基台1
の上に、図示しないモータM1によってX方向(略水平
方向)に移動自在な移動台2を有しており、この移動台
2の上にワーク(図示せず)を載置する。基台1の両側
方に垂直に立設されたコラム3の頂部にはビーム4が架
設され、このビーム4には、図の2方向(略垂直方向)
に延びるとともに、モータM2によってY方向に移動自
在な移動コラム5が設【ノられている。
In the figure, this laser cutting robot RB has a base 1
It has a moving table 2 which is movable in the X direction (approximately horizontal direction) by a motor M1 (not shown) on the top thereof, and a workpiece (not shown) is placed on this moving table 2. A beam 4 is installed on the top of a column 3 that stands vertically on both sides of the base 1.
A moving column 5 is provided which extends in the Y direction and is movable in the Y direction by a motor M2.

移動コラム5の下端には、モータM3によって2方向に
上下するモータM4が設けられている。
A motor M4 is provided at the lower end of the moving column 5 and is moved up and down in two directions by a motor M3.

これによって、移動コラム5の中心軸から偏心した位置
に設けられているアーム6が図のθ方向に回転する。ま
た、このアーム6の下端側方にはモータM5が設けられ
ており、これによってレーザトーチTが図のψ方向に回
動する。
As a result, the arm 6 provided eccentrically from the central axis of the moving column 5 rotates in the θ direction in the figure. Further, a motor M5 is provided on the side of the lower end of this arm 6, and this rotates the laser torch T in the ψ direction in the figure.

このうち、レーザトーチTには、レーザ発振装置7から
のレーザビームがレーザガイドパイプ8を通して与えら
れる。また、制御装置9には、後述するマイクロコンピ
ュータや座標変換装置などが内蔵されており、操作盤1
0には、キーボードやディスプレイ等が設けられている
。ざらに、外部コンピュータ11はCAD入力などを行
なうためのものである。
Of these, a laser beam from a laser oscillation device 7 is applied to the laser torch T through a laser guide pipe 8. In addition, the control device 9 has a built-in microcomputer, a coordinate conversion device, etc., which will be described later, and an operation panel 1.
0 is provided with a keyboard, a display, etc. Roughly speaking, the external computer 11 is for performing CAD input and the like.

そして、上記x、y、zの各方向は、製造上の誤差や自
重などによって、当初の設計データにおいて想定されて
いた動作方向であるところの水平方向X、垂直方向Zお
よびこれらの双方に直角なY方向に対して若干のずれが
それぞれ生じているものとする。また、これらの(x、
y、z)および(X、Y、Z)を各座標軸として形成さ
れるそれぞれの座標原点(図示せず)の間にも変位が生
じているものと仮定する。このため、(X、Y。
The x, y, and z directions mentioned above may differ from the horizontal direction It is assumed that there is a slight deviation in the Y direction. Also, these (x,
It is assumed that displacement also occurs between respective coordinate origins (not shown) formed with coordinate axes of (y, z) and (X, Y, Z). Therefore, (X, Y.

Z)で形成される絶対座標系N(第1の座標系)と、(
x、y、zLで形成される動作座標系R(第2の座標系
)とは互いに異なったものとなっている。このうち、絶
対座標系N (X、Y、Z)は直角座標系であるが、ロ
ボットRBの現実の動作に対応する動作座標系R(X、
l/、Z)は機構部の変形によって斜交座標系となって
いるものとする。
An absolute coordinate system N (first coordinate system) formed by (Z) and (
This is different from the operating coordinate system R (second coordinate system) formed by x, y, and zL. Among these, the absolute coordinate system N (X, Y, Z) is a rectangular coordinate system, but the motion coordinate system R (X, Y, Z) corresponding to the actual motion of the robot RB is
l/, Z) is assumed to be an oblique coordinate system due to the deformation of the mechanical part.

B、実施例の電気的構成の概略 第4図は、第3図に示した1]ボツトRBの電気的構成
の概略図である。第4図において、制御装置9に内蔵さ
れたマイクロコンピュータ21には、バスBLを介して
、以下の各機器などが接続されている。
B. Schematic diagram of the electrical configuration of the embodiment FIG. 4 is a schematic diagram of the electrical configuration of the bottle RB shown in FIG. 3. In FIG. 4, the following devices are connected to a microcomputer 21 built into the control device 9 via a bus BL.

■上記モータM 〜M5や、これらのモータM1〜M5
の回転角を検知JるエンコーダE1〜E5 (第3図中
には図示じザ)を含んだ機構駆動系23、 ■レーザ発振装置7、 ■操作盤10、 ■座標変換装置22を介して接続された外部コンピュー
ター1゜ このうち、座標変換装置22は、この発明の特徴に応じ
て、絶対座標系N (X、Y、Z)と動作座標系R(x
、y、z)との間の座標変換を行なうために設けられて
いるものであって、この実施例では、図示しないCPU
やメモリを含lυだマイクロコンピュータによって構成
する。
■The above motors M to M5 and these motors M1 to M5
Mechanism drive system 23 including encoders E1 to E5 (not shown in FIG. 3) that detect the rotation angle of The coordinate conversion device 22 converts the absolute coordinate system N (X, Y, Z) and the motion coordinate system R (x
, y, z), and in this embodiment, the CPU (not shown)
It consists of a microcomputer that includes a computer and memory.

なお、このロボットRBは、第4図に示したワークWを
、軌跡Gに沿って溶断刃るものであると想定する。
It is assumed that this robot RB cuts the workpiece W shown in FIG. 4 along a trajectory G.

C6座標変換式 次に、この実施例において、設計データに基く絶対座標
系N (X、Y、Z)と、ロボットRBの機構部の現実
の動作座標系R(x、y、z)の間の座標変換式を算出
する。この発明に従えば、絶対座標系(以下「N系」と
も呼ぶ)から動作座標系CrR系」)への変換と、その
逆変換とのうち、少なくとも、一方を行なうような座標
変換手段を設けることになるが、この実施例では、第4
図の座標変換装置22を、これらの変換の双方を行なう
ことができるように構成する。このため、以下では、こ
の双方の変換を求めておく。
C6 Coordinate Conversion Formula Next, in this example, the relationship between the absolute coordinate system N (X, Y, Z) based on the design data and the actual operating coordinate system R (x, y, z) of the mechanical part of the robot RB is calculated. Calculate the coordinate transformation formula. According to the present invention, a coordinate conversion means is provided that performs at least one of the conversion from an absolute coordinate system (hereinafter also referred to as "N system") to a motion coordinate system (CrR system) and its inverse transformation. However, in this example, the fourth
The illustrated coordinate transformation device 22 is configured to be able to perform both of these transformations. Therefore, in the following, both conversions will be calculated.

(C−1) N系からR系への変速 まず、第5図を参照して、N系(X、Y、Z)からR系
(x、y、z)への変換式を導く。すなわち、N系にお
いて、3次元座標: (N1.N2.N3)          ・・・(1
)で表わされる点Pが、R系においては、1 2   
           ・・・(2)(R、R、R3) に対応するものとして、R−R3をN1〜N3によって
表現するわけである。
(C-1) Shifting from N system to R system First, with reference to FIG. 5, a conversion formula from N system (X, Y, Z) to R system (x, y, z) is derived. That is, in the N system, three-dimensional coordinates: (N1.N2.N3) ... (1
) is 1 2 in the R system.
...(2) (R, R, R3) R-R3 is expressed by N1 to N3.

ここで、R系は必ずしも直角座標系とはならないが、直
角座標型ロボットでは、X、Y、Z (およびx、y、
z)の各軸方向の動きは独立であり、特定の軸の変形は
他の軸方向の動きに影響を及ぼさないため、たとえば座
標R3については、第6図(a)に示すように、点Pを
通り、かつx−y平面に平行な面π がZ軸と交わる点
F3と原点O1との間の距離に符号をイ勺したしのとし
て定義することができる。R,R1についても、第6図
(b)、 (C)に示すように、平面π31.π12と
各軸どの交点F  、F  をそれぞれ用いて同様に定
義す2す ることができる。
Here, the R system is not necessarily a rectangular coordinate system, but in a rectangular coordinate robot, X, Y, Z (and x, y,
z) is independent, and deformation of a particular axis does not affect the movement of other axes. For example, for coordinate R3, as shown in Figure 6(a), the point It can be defined as the distance between the origin O1 and the point F3, where a plane π passing through P and parallel to the x-y plane intersects the Z axis, with a sign given. Regarding R and R1, as shown in FIGS. 6(b) and (C), the plane π31. It can be similarly defined using π12 and the intersection points F 1 and F 2 of each axis.

そこでまず、R系の各座標軸x、y、zが、N系の各座
標軸に対して有する方向余弦を、ベクトル形式で、 → cl = (j!、、 m−、n、) 、  i=1.
2.3・−(3) とする。ここで、i= 1.2.3はそれぞれX軸、y
軸、Z軸を示す。また、N系の原点ONから児たR系の
原点ORの座標を、 o  =<○Pi” R2,0R3)     ・・・
(4)とする。後述するように、これらはあらかじめ実
測によって求めておく。
Therefore, first, the direction cosine that each coordinate axis x, y, z of the R system has with respect to each coordinate axis of the N system is expressed in vector form, → cl = (j!,, m-, n,), i=1 ..
2.3・−(3). Here, i = 1.2.3 are the X axis and y axis, respectively.
The axis and Z axis are shown. Also, the coordinates of the origin OR of the R system derived from the origin ON of the N system are o = <○Pi" R2,0R3)...
(4). As described later, these are determined in advance through actual measurements.

したがって、R系のi軸(i=1.2.3)の方程式は
、このi軸が原点ORを通り、かつ、N系の各座標軸に
対して(1)式で表わされる方向余弦を有することから
、 (X−〇 )/A・= (Y−OR2) /m。
Therefore, the equation for the i-axis (i = 1.2.3) of the R system is such that the i-axis passes through the origin OR and has a direction cosine expressed by equation (1) for each coordinate axis of the N system. Therefore, (X-〇)/A・= (Y-OR2)/m.

R1+ = (Z−OR3> /n i・(5)ど表現すること
ができる。ぞして、この式の値をパラメータU、とおく
と、(5)式は、x−1,u、+OR1・・・(6) I Y = m 、u ・+OR2−(7)7−n、u、+
OR3・・・(8) I どなる。
It can be expressed as R1+ = (Z-OR3> /n i (5). Then, if the value of this equation is set as the parameter U, then equation (5) becomes x-1, u, +OR1 ...(6) I Y = m, u ・+OR2-(7) 7-n, u, +
OR3...(8) I yell.

次に、i、j、kをそれぞれ、(1,2,3)の循環的
置換(cyclic permutation)とする
と、j−に軸に平行な平面πj一方稈式は、S・、tl
l をパラメータとして、 X−○ −5−1・+ti ’k    ・・・(9)
11J Y−○R2R2−8i+timk   ・・・(10)
z−oR3=s、nj+t、nk   ・<11)と書
くことができる。
Next, if i, j, and k are respectively (1, 2, 3) cyclic permutation, then the plane πj parallel to the axis of j− and the one-culm equation are S・, tl
With l as a parameter, X-○ -5-1・+ti'k...(9)
11J Y-○R2R2-8i+timk...(10)
It can be written as z−oR3=s, nj+t, nk ・<11).

(9)〜(10)式からパラメータS・、tiを消去量 すると、平面πjkの方程式は、 A・X+Bi Y+Ci Z十1−〇・・・(12)■ となる。ただし、 → α、=(A、、B、、C,)     ・・・(15)
である。
When the parameters S. and ti are deleted from equations (9) and (10), the equation of the plane πjk becomes: A.X+Bi Y+Ci Z11-〇...(12)■. However, → α, = (A,, B,, C,) ... (15)
It is.

前述したように、R1は平面πjkとi軸との交■ 点に基いて求められるわけであるから、(6)〜(8)
式を(12)へ代入すると、 A・ (1・U・+0R1) + B ・(m−u ・+ OR2) +C−(n・U、+0R3) +D・−〇 ・・・(16) となるが、これをuiについて解くことにより、U・=
−(R1・ち+D;)/浸1・ぎ;・・・(17) となる。
As mentioned above, R1 is found based on the intersection point of the plane πjk and the i-axis, so (6) to (8)
Substituting the formula into (12), we get A・(1・U・+0R1) + B・(mu・+OR2) +C−(n・U,+0R3) +D・−〇...(16) However, by solving this for ui, U・=
-(R1・chi+D;)/immersion 1・gi; (17).

また、(3)、 (13)、 (15)式によりである
から、この(18)式の値をβ、と置くと、■ (17)式は、 u・−(α・ ・OR+D、)/β、−(19)となる
Also, according to equations (3), (13), and (15), if we set the value of equation (18) as β, then equation (17) becomes u・−(α・・OR+D,) /β, -(19).

そして、(6)〜(8)式に(19)式の値を代入した
ときに、X、Y、Zとして得られる値が、点F。
Then, when the values of equation (19) are substituted into equations (6) to (8), the values obtained as X, Y, and Z are point F.

のN系における座標値であるから、 R・−sgn  (N・−0RH) −1FB −OR
1=san  (N ・011) xl  (j!・tJ−、m1LJ、jJLJ)1=s
gn  (N−−01B> Xlu、l (j2.  +m、  +n、2)172
−sgn  (N・−0H) ×1α・・oR−1−[)、l、、/β1・・・(20
) とな2る。ただし、N系が直角座標系であることから、 (1・ 十m・ +n・ )  =1 ・・・(21)
+          1         1を用い
た。
Since it is the coordinate value in the N system of R・-sgn (N・-0RH) −1FB −OR
1=san (N ・011) xl (j!・tJ-, m1LJ, jJLJ) 1=s
gn (N--01B> Xlu, l (j2. +m, +n, 2) 172
-sgn (N・-0H) ×1α・・oR−1−[), l, , /β1・・・・(20
) tona2ru. However, since the N system is a rectangular coordinate system, (1. 10 m. +n.) = 1...(21)
+ 1 1 was used.

この(20)式が、N系からR系への変換式であり、こ
−のうち、5(In  (N・−OR,)とり、  (
(14)代参― 照)とに、N系における点Pの座標情報N、が含まれで
いる。
This equation (20) is the conversion equation from the N system to the R system.
(14) contains coordinate information N of the point P in the N system.

(C−2) R系からN系への変換 法に、第7図を参照して、R系でR=(R1゜R,R3
)で表わされる点の、N系における座標ベクトルN  
=N  、N2.N3)を求める。
(C-2) For the conversion method from R system to N system, with reference to Figure 7, in R system R=(R1°R, R3
) of the point represented by the coordinate vector N in the N system
=N, N2. Find N3).

そのためには、点Fiを通り、かつR系におけるj−に
平面に平行な平面πjH(i = 1.2.3 )の交
点を求めればよい。このうち、N系における点F・の■ 座標(シXi、’ Yi、’ Zi)は、’X1−Ri
’i +○R1・・・(22)L4H=Rim、+OR
2・ (23)LZ、= R、n 、 +OR3・(2
4)となる。したがって、平面πjkの方程式は(12
)式と同様に、 A−X十B、Y十C・Z+D・=0 ・・・(25)と
なる。このうち、A・〜C1は(11)式で定義さ■ れたものと同一である。またDiは(12)式における
り、と同一の値を有するが、(14)式のようにN、を
用いて表現したものではなく、上記(22)〜(24)
式のLx1〜しZiから定義されるベクトル;→ Li =(LXi、’Yi、’2i)     ・・・
(26)によって、 で表現されている。
To do this, it is sufficient to find the intersection of a plane πjH (i = 1.2.3) that passes through the point Fi and is parallel to the j- plane in the R system. Among these, the ■ coordinates (Xi, 'Yi, 'Zi) of point F in the N system are 'X1-Ri
'i +○R1...(22) L4H=Rim, +OR
2. (23) LZ, = R, n, +OR3.(2
4). Therefore, the equation of the plane πjk is (12
), A−X1B, Y0C・Z+D・=0 (25). Among these, A· to C1 are the same as those defined in equation (11). In addition, Di has the same value as , in equation (12), but it is not expressed using N as in equation (14), but in equations (22) to (24) above.
Vector defined from Lx1 to Zi in the formula; → Li = (LXi, 'Yi, '2i)...
According to (26), it is expressed as .

したがって、N系における点Pの座標(N1゜N2 、
N3)は、i=1.2.3についての(25)式を連立
させて得られるX、Y、Zによってそれぞれ与えられ、
その結果は、 となる。ただしγは、 で与えられる。
Therefore, the coordinates of point P in N system (N1°N2,
N3) are respectively given by X, Y, and Z obtained by simultaneous equation (25) for i = 1.2.3,
The result is: However, γ is given by.

これらの(28)〜(31)式がR系からN系への変換
式であって、(27)式および(22)〜(24)式か
られかるように、D(i−1,2,3)がR系にお【プ
る2点の座標値R・(i=1.2.3)によって表現さ
れている。
These equations (28) to (31) are the conversion equations from the R system to the N system, and as seen from the equations (27) and (22) to (24), D(i-1,2 , 3) are expressed by the coordinate values R·(i=1.2.3) of two points in the R system.

D、N系からR系への変換を含んだ制御以上の準備のも
とで、N系からR系への座標変換を含lυだ制御を第1
図のフローチャートを参照しつつ説明する。
Control including coordinate transformation from D and N systems to R system With preparations above, first control including coordinate transformation from N system to R system
This will be explained with reference to the flowchart shown in the figure.

まず、第1図のステップS1で、所望の溶断経路等の数
値制御データを、N系の座標値に基いて作成する。これ
は、第3図の外部コンピューター1をCADとして用い
ることによって行なわれる。
First, in step S1 of FIG. 1, numerical control data such as a desired fusing path is created based on the coordinate values of the N system. This is done by using the external computer 1 of FIG. 3 as a CAD.

次に、テスト・修正動作等(ステップS2)の後、再生
動作を開始させると(ステップS3)、上記外部コンピ
ューター1のメモリに収容されていた数値制御データが
読出されて、第4図の座標変換装置22に転送される(
ステップS4)。
Next, after test/correction operations (step S2), when a reproduction operation is started (step S3), the numerical control data stored in the memory of the external computer 1 is read out, and the coordinates shown in FIG. transferred to the conversion device 22 (
Step S4).

一方、このロボットRBの、設計データからの機構的変
形量は、あらかじめ実測することによって求められてお
り、これらの変形量が上述した方向余弦((3)式)や
原点のずれ((4)式)の具体的な値としてこの座標変
換袋′e122にセラ1〜されている。この実測は、た
とえばモータM1〜M5のうちのひとつずつを個別に駆
動し、し〜ザトーチTの軌跡のずれを求めることによっ
て行なってもよく、また、各部材の相対角度等を直接側
ることによって行なってもよい。
On the other hand, the amount of mechanical deformation of this robot RB from the design data is determined by actual measurements in advance, and these amounts of deformation are determined by the above-mentioned directional cosine (Equation (3)) and deviation of the origin (Equation (4) Specific values of the equation) are stored in this coordinate transformation bag 'e122. This actual measurement may be performed, for example, by driving each of the motors M1 to M5 individually and determining the deviation of the locus of the torch T, or by directly determining the relative angle of each member. It may also be done by

そこで、この座標変換装置22は、入力された数値制御
データのうち、レーザトーチTの位置に関する指令値を
(20)式によってR系の指令値へと変換する(ステッ
プS5)。そして、このR系の指令値に応じてモータM
  −M5を回転させ(ステップS6)、最終指令値に
至るまでは、ステップS7からステップS4へ戻って、
次の数値制御データの読出しに移る。これらの過程にお
いては、図示していないが、レーザトーチTからのレー
ザがワークWに照射され、それによって所望の経路に沿
った溶断が行なわれる。
Therefore, the coordinate conversion device 22 converts the command value regarding the position of the laser torch T out of the input numerical control data into an R-system command value using equation (20) (step S5). Then, according to the command value of this R system, the motor M
- Rotate M5 (step S6) and return from step S7 to step S4 until the final command value is reached.
Move on to reading the next numerical control data. In these processes, although not shown, the workpiece W is irradiated with a laser beam from the laser torch T, thereby cutting the workpiece along a desired path.

これらの動作において、ロボットRBの機構的変形に応
じたずれ(いわゆる「タオレ」)は座標変換装置22で
補正されているため、絶対座標系(N系)において数値
制御データを作成すれば、常に所望の経路に沿った溶断
が行なわれることになる。もっとも、厳密には、上記変
形によってレーザトーチTの姿勢もずれてくるわけであ
るが、位置のずれに比較すると、姿勢のずれによる影響
はかなり小さいため、姿勢についての座標変換は特に行
なわなくともよい。
In these operations, the deviations (so-called "taore") due to the mechanical deformation of the robot RB are corrected by the coordinate conversion device 22, so if numerical control data is created in the absolute coordinate system (N system), the The fusing is performed along a desired path. However, strictly speaking, the attitude of the laser torch T also shifts due to the above deformation, but the effect of the attitude shift is quite small compared to the position shift, so there is no need to perform any coordinate transformation regarding the attitude. .

E、R系からN系への変換を含んだ制御数に、R系から
N系への変換を利用した制御の第1の例を、第2A図に
示したフローチャートを参照して説明する。この制御は
、第1図のテスト・修正動作(ステップS2)などにお
いて利用される処理である。
A first example of control using conversion from the R system to the N system in a control number including conversion from the E and R systems to the N system will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 2A. This control is a process used in the test/correction operation (step S2) in FIG. 1 and the like.

まずステップS10において、N系におCプる数値制御
データを上記と同様にCADなどを用いて作成する。そ
して、このN系のデータを座標変換装置22へ転送し、
この座標■検装置22が、(20)式を用いてこのN系
のデータをR系のデータへと変換し、(ステップ511
)これに基いてモータが駆動される。そして、ステップ
S13における判断によって、上記ステップ311.S
12を最終指令値まで繰返し、最終指令値に至ると、動
作を一旦停止させる(ステップ514)。
First, in step S10, numerical control data to be input to the N system is created using CAD or the like in the same manner as described above. Then, transfer this N-system data to the coordinate conversion device 22,
This coordinate inspection device 22 converts this N system data into R system data using equation (20) (step 511
) Based on this, the motor is driven. Then, based on the determination in step S13, step 311. S
12 is repeated until the final command value is reached, and once the final command value is reached, the operation is temporarily stopped (step 514).

これらの動作はオペレータにJ:って監視されており、
この動作に不都合な部分があると、次のステップ815
でこのオペレータが操作盤10ににって、この制御系を
ティーチングモードに切換える。そして、不都合な部分
についでレー量ア]゛・−チTをマニュアルで動作させ
、このときの動きのデータをエンコーダE 〜[5にJ
:って制御系に取込む(ステップ816)。このデータ
は、実際のレーザトーチTの動きに基いているわけであ
るから、上記エンコーダE  −E5からのエンコード
信号は、R系における修正データである。
These operations are monitored by the operator,
If there is any inconvenience in this operation, the next step 815
Then, the operator enters the operation panel 10 and switches the control system to the teaching mode. Then, manually operate the relay amount A] - -ch T for the inconvenient part, and transfer the movement data at this time to the encoders E to [5 and J.
: is taken into the control system (step 816). Since this data is based on the actual movement of the laser torch T, the encoded signal from the encoder E-E5 is corrected data in the R system.

そこで、このR系のデータは座標変換装置22において
、(28)〜(31)式に基いてN系のデータへと座標
変換され(ステップ517)、このようにして得られた
N系のデータによって、元の数値制御データ(N系デー
タ)を修正する(ステップ818)。したがって、この
ようにして修正されたデータに基いて、第1図の再生動
作を実行すれば、より正確な数値制−御が行なわれるこ
とになる。
Therefore, this R-system data is coordinate-transformed into N-system data in the coordinate transformation device 22 based on equations (28) to (31) (step 517), and the N-system data thus obtained is The original numerical control data (N-system data) is corrected by (step 818). Therefore, if the reproducing operation shown in FIG. 1 is executed based on the data corrected in this way, more accurate numerical control will be performed.

第2B図は、R系からN系への変換を含んだ第2の制御
例を示すフローヂャートである。この処理と第2A図の
処理との差は、CADなどによって作成された数値制御
データの補正ではなく、ティーチングに基いて数値制御
データを直接作成し、それに基いて当該ロボットまたは
伯のロボットを数値制御する点にある。すなわち、第2
B図のステップ831でロボットRBをティーチングモ
ードに設定し、ステップS32でティーチングを行なう
。このティーチングデータは座標変換装置22において
R系からN系へと変換され(ステップ533)、外部コ
ンピュータ11内のメモリにストアされる(ステップ5
34)。
FIG. 2B is a flowchart showing a second control example including conversion from R system to N system. The difference between this process and the process shown in Fig. 2A is that instead of correcting numerical control data created by CAD, etc., numerical control data is directly created based on teaching, and based on that, the robot or the robot in question is numerically adjusted. It's in the point of control. That is, the second
In step 831 of Figure B, the robot RB is set to teaching mode, and teaching is performed in step S32. This teaching data is converted from the R system to the N system in the coordinate conversion device 22 (step 533), and is stored in the memory in the external computer 11 (step 5).
34).

このようにして得られたデータは、N系のデータである
ため、ロボットの変形量に依存しないデータである。そ
こで、このデータまたは、これを適宜修正したデータを
数値制御データとして、当該ロボットにおける他の種類
の数値制御に利用したり、他のロボットの数値制御に用
いたりすることができる(ステップ835,836)。
Since the data obtained in this way is N-system data, it is data that does not depend on the amount of deformation of the robot. Therefore, this data or data modified as appropriate can be used as numerical control data for other types of numerical control in the robot concerned or for numerical control of other robots (steps 835 and 836). ).

すなわち、上記座標変換装置22を通じて座標変換を行
なうことにより、各ロボット固有の変形量を考慮したデ
ータと、各ロボットに共通の数値制御データとの間の変
換を自在に行なうことができることになるわけである。
In other words, by performing coordinate transformation through the coordinate transformation device 22, it is possible to freely transform data that takes into account the amount of deformation unique to each robot and numerical control data that is common to each robot. It is.

F、変形例 以上、この発明の実施例について説明したが、この発明
は上述の実施例に限られるものではなく、たとえば次の
ような変形も可能である。
F. Modifications Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible.

■ 上記実施例では、N系とR系との相互の変換機能を
有するように構成したが、一方から他方への変換機能を
有する座標変換手段を設【ノてもよいが、N系からR系
への変換機能のみを持たせた場合は再生動作において、
また、逆方向の変換機能のみを持たせた場合には数値制
御データ作成処理において、それぞれ所望の効果を得る
ことができる。また、座標変換は上記のJ:うにラフ1
〜的に行なわなくともよく、専用ハード回路として構成
してもよい。
■ In the above embodiment, the structure was configured to have a mutual conversion function between the N system and the R system. If only the conversion function to the system is provided, in the playback operation,
Furthermore, if only the reverse conversion function is provided, desired effects can be obtained in the numerical control data creation process. Also, the coordinate transformation is the above J: sea urchin rough 1
It is not necessary to perform this separately, and it may be configured as a dedicated hardware circuit.

■ 上記実施例では直角座標型ロボットを例にとったが
、伯の直交座標ロボット(たとえば円筒座標型ロボット
)などにも適用可能である。多関節ロボットなどでは座
標変換手段がある程度複雑化するが、たとえばエンドエ
フェクタに近いアーム部のみの変形量を取込むにうな場
合には、上記実施例と同程度の座標変換を行なうことで
足りる。
(2) In the above embodiment, a Cartesian coordinate robot was used as an example, but the present invention can also be applied to a Cartesian coordinate robot (for example, a cylindrical coordinate robot). In an articulated robot or the like, the coordinate transformation means is complicated to some extent, but if, for example, the amount of deformation of only the arm near the end effector is to be taken into account, it is sufficient to perform coordinate transformation to the same extent as in the above embodiment.

■ ロボットの製造上の変形や自重による変形ではなく
、搬送ロボットなどにおける荷重による変形を取込む場
合には、取扱うワークの重量ごとに変形量が異なってく
る。この場合には、取扱うワークの重量をパラメータと
して変形量を複数種類実測しておき、実際の再生時など
においては、当該重量を指定ないしは測定して、それに
応じた座標変換を行なえばよい。
■ When incorporating deformation due to the load of a transport robot, etc., rather than deformation due to the robot's manufacturing process or its own weight, the amount of deformation will differ depending on the weight of the work being handled. In this case, a plurality of types of deformation amounts may be actually measured using the weight of the work to be handled as a parameter, and during actual playback, the weight may be specified or measured and coordinate transformation may be performed accordingly.

(発明の効果) 以上説明したように、この発明によれば、あらかじめ実
測されたロボット自身の機構的変形量に応じた座標変換
を行なう手段を使用して制御を行なうため、このような
変形を取込んだ高精度の数値制御をロボットに対して行
なうことができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, control is performed using a means for performing coordinate transformation according to the amount of mechanical deformation of the robot itself, which is actually measured in advance. Highly accurate numerical control can be applied to the robot.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の実施例のうち、N系からR系への
座標変換を含んだ制御動作を示すフローチャート、 第2A図および第2B図は、R系からN系への座標変換
を含んだ制御動作の例を示すフローチャート、 第3図は、この発明の実施例の実施に適したロボットの
一例を示す概略斜視図、 第4図は、第3図に示したロボットの電気的構成の概略
を示すブロック図、 第5図および第6図はN系からR系への座標変換式の説
明図、 第7図は、R系からN系への座標変換式の説明図である
。 RB・・・レーザ切断ロボット、 T・・・レーザトーチ、   9・・・制御装置、11
・・・外部コンピュータ(CAD)、22・・・座標変
換装置、  N・・・絶対座標系、R・・・動作座標系
FIG. 1 is a flowchart showing a control operation including coordinate transformation from an N system to an R system in an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B show a control operation including a coordinate transformation from an R system to an N system. FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a robot suitable for implementing the embodiment of the present invention; FIG. 4 is an electrical configuration of the robot shown in FIG. 3; 5 and 6 are explanatory diagrams of the coordinate transformation formula from the N system to the R system. FIG. 7 is an explanatory diagram of the coordinate transformation formula from the R system to the N system. RB...Laser cutting robot, T...Laser torch, 9...Control device, 11
...External computer (CAD), 22...Coordinate conversion device, N...Absolute coordinate system, R...Movement coordinate system

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の設計データに基いて製造されたロボットを
数値制御するための制御方法であって、前記ロボットの
機構部の設計データからの変形を実測し、 前記実測の結果に基いて、前記設計データで想定された
ロボットの動作を記述するための第1の座標系と、前記
変形が生じたロボットの現実の動作を記述する第2の座
標系との関係をあらかじめ求めておき、 前記関係に基いて、前記第1と第2の座標系のうち少な
くとも一方から他方への座標変換を行なう座標変換手段
を設け、 前記座標変換手段によって前記ロボットの制御データを
座標変換して、当該ロボットまたは他のロボットを数値
制御することを特徴とする数値制御ロボットの制御方法
(1) A control method for numerically controlling a robot manufactured based on predetermined design data, the method comprising actually measuring deformation of a mechanical part of the robot from the design data, and based on the result of the actual measurement, Determining in advance the relationship between a first coordinate system for describing the motion of the robot assumed in the design data and a second coordinate system for describing the actual motion of the robot in which the deformation has occurred, and determining the relationship. A coordinate transformation means is provided for performing coordinate transformation from at least one of the first and second coordinate systems to the other based on the coordinate transformation means, and the coordinate transformation means coordinately transforms the control data of the robot so as to transform the control data of the robot or the robot. A method for controlling a numerically controlled robot characterized by numerically controlling another robot.
(2)前記ロボットは直角座標型ロボットであり、前記
第1と第2の座標系の間の関係は、各座標軸の間の方向
余弦に応じた量と、原点のずれに応じた量とに基いて求
められる、特許請求の範囲第1項記載の数値制御ロボッ
トの制御方法。
(2) The robot is a Cartesian coordinate robot, and the relationship between the first and second coordinate systems is determined by an amount depending on the direction cosine between each coordinate axis and an amount depending on the deviation of the origin. A method for controlling a numerically controlled robot according to claim 1, which is obtained based on the following.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05257517A (en) * 1992-03-13 1993-10-08 Seimitsu Youdanki Kk Maintenance system for nc cutting machine

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JPS60128506A (en) * 1983-12-16 1985-07-09 Fujitsu Ltd Calibrating method of robot coordinate system
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