JPS6295606A - Setting device for 3-dimensional position - Google Patents

Setting device for 3-dimensional position

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JPS6295606A
JPS6295606A JP23567885A JP23567885A JPS6295606A JP S6295606 A JPS6295606 A JP S6295606A JP 23567885 A JP23567885 A JP 23567885A JP 23567885 A JP23567885 A JP 23567885A JP S6295606 A JPS6295606 A JP S6295606A
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JP
Japan
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head
optical fiber
teaching
position setting
optical system
Prior art date
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Application number
JP23567885A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Suyama
俊光 須山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve greatly the efficiency and the accuracy of teaching jobs by providing an optical fiber system which forms the 1st luminous point and plural second luminous points to set the counter distances on an object together with an image pickup fiber system. CONSTITUTION:A teaching head 3 is put close to a teaching point PO on the surface of a work 9 and luminous points S1-S4 are formed by the light beams delivered from optical fiber systems 31-34. These points S1-S4 are picked up by an image pickup fiber system 35 together with a marking-off line K and the point PO and displayed on an image display device. Under such conditions, the head 3 is moved so that the image pickup screen of the point PO is coincident with a reference position mark M1. Then the distance between the head 3 and the work 9 is controlled so as to obtain the coincidence between the point S1 and a reference position mark S1. Furthermore the posture of the head 3 is controlled to the surface of the work 9 so that the points S2-S4 are coincident with the reference position marks M2-M4 respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は対象物上に表示された位置設定点に対するヘッ
ドの三次元位置を所定の相対位置関係となるように設定
する際に使用される三次元位置設定装置の改良に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a three-dimensional method used to set the three-dimensional position of a head in a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on an object. This invention relates to improvements to original position setting devices.

(発明の技術的背景とその問題点) 例えば、製造ラインにおける製品の組立て工程や材料の
切断工程および加工工程等に設置される産業用ロボット
においては、実際に稼働させるまえにロボットに対して
作業ヘッドの移動経路および動作手順を三次元的な被加
工物の形状に即して教え込む必要がある。この作業ヘッ
ドの三次元動作を教え込む作業をティーチングと言うが
、このティーチングは従来より一般に作業者の手動操作
により行なっている。例えば、CO2レーザ切断ロボッ
トにティーチングを行なう場合は、作業者がティーチン
グペンダントを操作しながら加工ヘッドを対象物として
のワーク表面に描かれたけがき線の教示点に接近させ、
しかるのち上記教示点に対し加工ヘッドの三次元位置を
所定の相対位置関係となるように位置設定してこのとき
の上記三次元位置情報を記憶させることによりティーチ
ングを行なっている。ところが、このような従来のティ
ーチング作業は、作業者が教示点に対する加工ヘッドの
三次元位置を直接目視しながら行なうものであるため、
ティーチングに手間と時間を要し、しかも正確な位置設
定を行なうためには熟練を要するという欠点がある。
(Technical background of the invention and its problems) For example, in industrial robots installed in the product assembly process, material cutting process, processing process, etc. on a production line, there is a need to perform tasks on the robot before actually operating it. It is necessary to teach the movement path and operation procedure of the head in accordance with the shape of the three-dimensional workpiece. This work of teaching the three-dimensional movement of the work head is called teaching, and this teaching has conventionally been generally performed manually by the operator. For example, when teaching a CO2 laser cutting robot, the operator moves the processing head close to the teaching point of the scribe line drawn on the surface of the workpiece while operating the teaching pendant.
Thereafter, teaching is performed by setting the three-dimensional position of the processing head so as to have a predetermined relative positional relationship with respect to the teaching point, and storing the three-dimensional position information at this time. However, in such conventional teaching work, the operator directly visually observes the three-dimensional position of the processing head relative to the teaching point.
The disadvantage is that teaching requires time and effort, and moreover, accurate positioning requires skill.

そこで、最近ではティーチング作業の能率向上のために
、例えば加工ヘッドの近傍に磁気センサを配置し、この
磁気センサによりワークに生じた渦電流の大きさを検出
してその検出値から加工へラドとワーク表面との距離を
算出し、この痺出結果に基いてワークに対する加工ヘッ
ドの対向距離を設定することが行なわれている。しかし
このような従来の位置設定装置を使用した場合は、ワー
クに対するヘッドの対向距離については確かに簡単に設
定することができるが、磁気センサは検出面積が大きい
ため、ヘッドの微少領域に対するワークの対向距離の測
定精度が低く、またワークに対する加工ヘッドの対向姿
勢については以前として作業者の目視設定に頼らざるを
得す、ティーチング能率および精度の大幅な向上は望め
なかった。
Therefore, recently, in order to improve the efficiency of teaching work, for example, a magnetic sensor is placed near the machining head, the magnitude of the eddy current generated in the workpiece is detected by this magnetic sensor, and the detected value is used to inform the machining process. The distance to the workpiece surface is calculated, and the facing distance of the processing head to the workpiece is set based on the numbing result. However, when using such a conventional position setting device, it is certainly possible to easily set the facing distance of the head to the workpiece, but since the detection area of the magnetic sensor is large, the distance between the workpiece and the minute area of the head can be easily set. The measurement accuracy of the facing distance was low, and the attitude of the processing head facing the workpiece still had to be determined visually by the operator, making it impossible to expect a significant improvement in teaching efficiency and accuracy.

(発明の目的) 本発明は短時間にしかも熟練を要することなく正確にテ
ィーチングを行なえるようにして、ティーチング作業の
能率および精度の大幅な向上を実現できるとともに作業
ヘッドの小形化を図ってワークとの干渉を少なくしてテ
ィーチング作業を容易に行なえるようにした三次元位置
設定装置を提供することを目的とする。
(Objective of the Invention) The present invention enables teaching to be performed accurately in a short period of time and without requiring any skill, thereby significantly improving the efficiency and accuracy of teaching work, and by reducing the size of the work head. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional position setting device that can easily perform teaching work by reducing interference with the object.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は上記目的を達成するために、ヘッドに対象物上
に斜方から投光して対向距離設定用の第1の輝点を形成
する第1の光アイバ光学系と、対象物上に投光して上記
第1の輝点との間を結ぶ線が少なくとも三角形となるよ
うな複数の第2の輝点を形成する第2の光ファイバ光学
系とを設けると共にこれらの光学系により対象物上に形
成された各輝点および対象物上に予め表示された位置設
定点を撮像するためのlI像像光光ファイバ光学系設け
、また前記ヘッドから適宜離れた部位に前記第1及び第
2の光ファイバ光学系に光学的に結合された投光用光源
及び前記111m用光ファイバ光学系に光学的に結合さ
れたWi画像を内臓したセンサドライブ器を設けると共
にこの’II象器により撮像された各輝点及び位置設定
点を表示する画像表示器を設ける構成として、ヘッドの
位置設定時に上記画像表示器にそれぞれ表示された各輝
点及び位置設定点が第1の表示手段及び第2の表示手段
により上記画像表示器の表示画面上の所定の位置に予め
固定的に表示された位置合せ目標としての第1の基準位
置マークと複数の第2の基準位置マークに対して、その
表示画面を目視しながらそれぞれ一致させるように対象
物に対するヘッドの対向距離および対向姿勢を調整する
ことにより、ヘッドの三次元位置を設定できるようにし
たものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes a first optical fiber optical system that projects light obliquely onto a target object to form a first bright spot for setting the facing distance; a second optical fiber optical system that emits light and forms a plurality of second bright spots such that a line connecting them to the first bright spot forms at least a triangle; An optical fiber optic system is provided for imaging each bright spot formed on an object and a position setting point displayed in advance on the object; A light projection light source optically coupled to the optical fiber optical system of No. 2 and a sensor drive device incorporating a Wi image optically coupled to the optical fiber optical system for 111 m are provided, and an image is captured by this 'II image device. The structure includes an image display device that displays each bright spot and position setting point, and each bright spot and position setting point respectively displayed on the image display device when setting the head position are displayed on the first display means and the second display means. displaying a first reference position mark and a plurality of second reference position marks as alignment targets fixedly displayed in advance at a predetermined position on the display screen of the image display by the display means; The three-dimensional position of the head can be set by visually checking the screen and adjusting the facing distance and facing attitude of the head relative to the object so that they match.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による三次元位置設定装置の構成例を示
すものである。第1図において、1はロボットのヘッド
本体で、このロボット本体1の一方の取付は面にはティ
ーチングヘッド3が取着されている。このロボット本体
1は図示しないロボットアームに対し回動可能に連結さ
れており、ティーチング時にヘッド本体1を回動させる
ことによりティーチングヘッド3を対象物としてのワー
ク9の表面に対向させることができるようになっている
FIG. 1 shows an example of the configuration of a three-dimensional position setting device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a head body of a robot, and a teaching head 3 is attached to one surface of the robot body 1. This robot body 1 is rotatably connected to a robot arm (not shown), and by rotating the head body 1 during teaching, the teaching head 3 can be opposed to the surface of a workpiece 9 as an object. It has become.

さて、本実施例の三次元位置設定装置は、第1図に示す
如く上記ティーチングヘッド3とこのティーチングヘッ
ド3内に設けられた詳細を後述する撮像用光ファイバ光
学系および投光用光ファイバ光学系と光学的に結合され
たセンサドライブ器4と、このセンサドライブ器4を制
御するセンサコントローラ5と、このセンサコントロー
ラ5により作られた計測光の基準位置パターンと前記テ
ィーチングヘッド3により撮像されたイメージを表示す
るCRTディスプレイからなる画像表示器7とから構成
されている。
Now, as shown in FIG. 1, the three-dimensional position setting device of this embodiment includes the teaching head 3, an imaging optical fiber optical system and a light projection optical fiber optical system, the details of which will be described later, provided in the teaching head 3. A sensor driver 4 optically coupled to the system, a sensor controller 5 that controls the sensor driver 4, a reference position pattern of measurement light created by the sensor controller 5, and a reference position pattern imaged by the teaching head 3. The image display device 7 is composed of a CRT display that displays images.

次に第2図乃至第3図によりティーチングヘッド3の内
部構成の詳細を説明するに、第2図は第1図のティーチ
ングヘッド3の縦断面図、第3図は第2図のI−I線に
沿う断面図であり、第4図は第2図の■−■線に沿う断
面図である。第2図乃至第4図に示すようにティーチン
グヘッド3の内部には、4個の投光用光ファイバ光学系
31〜34と、W1澹用光ファイバ光学系32とが収容
されている。なお、第3図においては投光用光ファイバ
光学系32が31の真下に隠れて位置している。
Next, the details of the internal structure of the teaching head 3 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the teaching head 3 shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 2. As shown in FIGS. 2 to 4, four optical fiber optical systems 31 to 34 for projecting light and an optical fiber optical system 32 for W1 are housed inside the teaching head 3. In addition, in FIG. 3, the light projection optical fiber optical system 32 is hidden and located directly below 31.

上記各投光用光ファイバ光学系31〜34は、ティーチ
ングヘッド3の内部に形成された溝や穴にそれぞれ固定
された反射131b、32b。
Each of the light projection optical fiber optical systems 31 to 34 includes reflectors 131b and 32b fixed to grooves or holes formed inside the teaching head 3, respectively.

33b、33b−1,34b、34b−1および集光レ
ンズ31d、32d、33d、34dとから構成されて
おり、それぞれ第1図に示すようにセンサドライブ器4
の半導体レーザ装置31a〜34aと光学的に結合され
ている。この場合、反tIA鏡31b、32b、33b
、33b−1゜34b、34b−1は、保持体31c、
32c。
33b, 33b-1, 34b, 34b-1 and condenser lenses 31d, 32d, 33d, 34d, each of which has a sensor driver 4 as shown in FIG.
are optically coupled to the semiconductor laser devices 31a to 34a. In this case, anti-tIA mirrors 31b, 32b, 33b
, 33b-1° 34b, 34b-1 are the holding body 31c,
32c.

33c、33cm1,34c、34cm1により固定さ
れている。これら投光用光ファイバ光学系31〜34は
半導体レーザ装置31a〜34aから発生するレーザ光
を集光レンズ316〜34dで細いビームにして、さら
に反射1131b。
It is fixed by 33c, 33cm1, 34c, and 34cm1. These light projection optical fiber optical systems 31-34 convert the laser beams generated from the semiconductor laser devices 31a-34a into narrow beams using condensing lenses 316-34d, and further reflect the beams 1131b.

32b、33b、33b−1,34b。32b, 33b, 33b-1, 34b.

34b−1でそれぞれ反射し、ワーク9の表面に投光し
て輝点をそれぞれ形成するもので、投光用光ファイバ光
学系31は15図に示すように対向距離設定用の輝点S
1を、また他の投光用光ファイバ光学系32〜34は姿
勢設定用の輝点S2〜$4をそれぞれ形成するものであ
る。一方、I像用光ファイバ光学系35は第2図に示す
ように撮像用レンズ35−1と、反射鏡35−2を介し
てワーク9の像を第1図に示す撮像器35−3に導くも
のである。また、このIll酒器353は第5図に示す
如くワーク9の表面上に上記各投光用光ファイバ光学系
31〜34により形成された輝点S1〜S4およびワー
ク表面に予め描かれたけがき線に上に教示点Pをそれぞ
れIIIIIIするものである。
34b-1, and is projected onto the surface of the workpiece 9 to form bright spots, and the light projection optical fiber optical system 31 has a bright spot S for setting the facing distance, as shown in FIG.
1 and the other optical fiber optical systems 32 to 34 for light projection form bright spots S2 to $4 for attitude setting, respectively. On the other hand, the I-image optical fiber optical system 35 sends an image of the workpiece 9 to an imager 35-3 shown in FIG. 1 through an imaging lens 35-1 and a reflecting mirror 35-2 as shown in FIG. It is something that guides. In addition, as shown in FIG. 5, this sake cup 353 has bright spots S1 to S4 formed on the surface of the workpiece 9 by each of the light emitting optical fiber optical systems 31 to 34, and markings drawn in advance on the workpiece surface. A teaching point P is placed above the line.

再び第1図に戻って、センサコントローラ5はワーク9
に対するヘッドの対向距離を設定するために使用する第
1の基準位置マークM1と、ワーク9に対するヘッドの
姿勢を設定するために使用する3個の第2の基準位置マ
ークM2〜M4とをそれぞれ発生するもので、これらの
各基準位置マークM1〜M4をそれぞれ第1因に示す如
く画像表示器7の表示画面上の所定の位置に前記ms器
35−3からの1像画像信号に重畳して表示させるもの
である。
Returning to FIG. 1 again, the sensor controller 5 is connected to the workpiece 9.
A first reference position mark M1 used to set the facing distance of the head with respect to the workpiece 9 and three second reference position marks M2 to M4 used to set the attitude of the head with respect to the workpiece 9 are respectively generated. Therefore, each of these reference position marks M1 to M4 is superimposed on the single image signal from the ms unit 35-3 at a predetermined position on the display screen of the image display 7 as shown in the first factor. It is to be displayed.

次に上記のように構成された本実施例装置の作用を位置
設定操作手順に従って説明する。尚、ここではワーク9
の表面に描かれたけがき線にの教示点POに対しティー
チングヘッド3の三次元位置を設定する場合を例にとっ
て説明する。
Next, the operation of the apparatus of this embodiment configured as described above will be explained according to the position setting operation procedure. In addition, here, work 9
An example of setting the three-dimensional position of the teaching head 3 with respect to a teaching point PO on a scribing line drawn on the surface will be explained.

画像表示器7の表示画面上には、センサコントローラ5
から発生した各基準位置マークM1〜M4がそれぞれ第
1図に示す如く所定の位置に固定的に表示されている。
The sensor controller 5 is displayed on the display screen of the image display 7.
Each of the reference position marks M1 to M4 generated from the above is fixedly displayed at a predetermined position as shown in FIG.

この状態で作業者がティーチングペンダントを操作して
ティーチングヘッド3をワーク9の表面の上記教示点P
Oに近接させると、ティーチングヘッド3内の各投光用
光ファイバ光学系31〜34から発生した光ビームがワ
ーク9の表面上に照射されて輝点S1〜S4が形成され
る。そしてこれらの輝点S1〜S4は、ワーク9の表面
に表示されたけがき線におよび教示点POとともに撮像
器35−3によりl#11mされて画像表示器7に画像
表示される。
In this state, the operator operates the teaching pendant to move the teaching head 3 to the teaching point P on the surface of the workpiece 9.
When brought close to O, the light beams generated from the light projection optical fiber optical systems 31 to 34 in the teaching head 3 are irradiated onto the surface of the workpiece 9 to form bright spots S1 to S4. These bright spots S1 to S4 are then imaged on the scribing line displayed on the surface of the workpiece 9 and together with the teaching point PO by the image pickup device 35-3, and displayed as an image on the image display 7.

さて、この状態で作業者は、上記画像表示器7の表示画
像を目視しながらティーチングペンダントを操作して、
先ず表示画面上に固定表示されている第1の基準位置マ
ークM1に教示点POの撮像画像が一致するようにティ
ーチングヘッド3をワーク9の表面に沿って移動させる
。そして教示点POの画像と第1の基準位置マークM1
との表示位置が一致すると、次に表示画面上の輝点S1
に注目して、この輝点S1と第1の基準位置マークM1
どの位置関係に基いて輝点S1が第1の基準位置マーク
S1と一致するように、ワーク9に対するヘッド3の距
離を調整する。例えば第5図(b)に示すように輝点S
1が第1の基準位置マークM1から画面下方向にずれて
いる場合は、第5図(a)のようにヘッド3がワーク9
の表面からまだ離れ過ぎていることになるため、表示画
像を目視しながらヘッド3をワーク9に少しずつ近付け
、輝点S1が第1の基準位置マークM1と一致したとこ
ろでヘッド3を停止させる。尚、9′は第1の基準位置
マークM1に輝点S1が一致したときのヘッド3からの
ワーク9の位置を示すものである。
Now, in this state, the operator operates the teaching pendant while visually viewing the displayed image on the image display 7.
First, the teaching head 3 is moved along the surface of the workpiece 9 so that the captured image of the teaching point PO matches the first reference position mark M1 fixedly displayed on the display screen. Then, the image of the teaching point PO and the first reference position mark M1
When the display positions match, the next bright spot S1 on the display screen
Paying attention to this bright spot S1 and the first reference position mark M1
The distance of the head 3 with respect to the workpiece 9 is adjusted based on which positional relationship the bright spot S1 coincides with the first reference position mark S1. For example, as shown in FIG. 5(b), the bright spot S
1 deviates from the first reference position mark M1 toward the bottom of the screen, the head 3 moves toward the workpiece 9 as shown in FIG. 5(a).
Since the head 3 is still too far from the surface of the workpiece 9, the head 3 is brought closer to the workpiece 9 little by little while visually checking the displayed image, and the head 3 is stopped when the bright spot S1 coincides with the first reference position mark M1. Note that 9' indicates the position of the work 9 from the head 3 when the bright spot S1 coincides with the first reference position mark M1.

かくしてワーク9に対するヘッド3の対向距離の設定が
行なわれる。この対向距離の設定が終了すると作業者は
、今度は輝点S2〜S4に注目してこれらの輝点S2〜
$4と第2の基準位置マークM2〜M4との位置関係か
らワーク90表面に対するヘッド3の姿勢を判断し、表
示画像を目視しながらティーチングペンダントを操作し
て上記各輝点S2〜S4が第2の基準位置マークM2〜
M4と位置が一致するようにヘッド3の姿勢を調整する
。例えば、第6図(b)に示すように輝点S2の位置だ
けがマークからずれている場合は、第6図(a)に示す
如くワーク9の表面に対しヘッド3が輝点S1とS2と
を結ぶ方向に傾斜していると判断してワーク9の表面に
対するヘッド3の傾きを輝点S2がマークM2と位置が
一致するまで変化させ、これによりワーク9の表面に対
するヘッド3の対向状態を垂直に設定する。一方、第7
図(b)に示す如く輝点83.S4に対応するマークM
3.M4からずれている場合は、ヘッド3が第7図(a
)に示す如<83.81.84を通る線の方向に傾斜し
ていると判断してヘッド3の傾きを上記各輝点83.8
4がマークM3゜M4と一致するまで変化させ、これに
よりワーク9の表面に対するヘッド3の対向状態を垂直
に設定する。また、輝点S2およびS3,84がそれぞ
れ対応するマークM2およびM3.M$の位置からずれ
ている場合は、各方向毎に上記した傾きの調整を行なっ
てワーク9の表面に対するヘッド3の姿勢を調整する。
In this way, the distance between the head 3 and the workpiece 9 is set. When the setting of this facing distance is completed, the operator now focuses on the bright spots S2 to S4 and moves these bright spots S2 to
The attitude of the head 3 with respect to the surface of the workpiece 90 is determined from the positional relationship between the $4 and the second reference position marks M2 to M4, and the teaching pendant is operated while visually viewing the displayed image to ensure that each of the bright spots S2 to S4 is the first position. 2 reference position mark M2~
Adjust the attitude of the head 3 so that it matches the position of M4. For example, if only the position of the bright spot S2 is deviated from the mark as shown in FIG. 6(b), the head 3 may be moved between the bright spots S1 and S2 with respect to the surface of the workpiece 9 as shown in FIG. 6(a). The inclination of the head 3 with respect to the surface of the workpiece 9 is changed until the bright spot S2 is aligned with the mark M2, and thereby the head 3 is opposed to the surface of the workpiece 9. Set vertically. On the other hand, the seventh
As shown in Figure (b), a bright spot 83. Mark M corresponding to S4
3. If the head 3 is deviated from M4, the head 3 is
), it is determined that the head 3 is tilted in the direction of the line passing through <83.81.84, and the inclination of the head 3 is adjusted to
4 until it coincides with the marks M3 and M4, thereby setting the state of the head 3 facing the surface of the workpiece 9 perpendicularly. Also, the marks M2 and M3. to which the bright spots S2 and S3, 84 correspond, respectively. If it deviates from the position of M$, the attitude of the head 3 with respect to the surface of the workpiece 9 is adjusted by adjusting the above-mentioned inclination in each direction.

かくしてワーク9の表面に対するヘッド3の対向姿勢の
設定が行なわれる。そして、以上のように全ての輝点S
1〜S4が基準位置マークM1〜M4の位置と一致した
時点で教示点POに対するヘッド3の三次元位置の設定
を終了する。そうして教示点POに対するヘッド3の三
次元位置の設定が完了すると作業者は、ティーチングペ
ンダントのティーチングボタンを操作してこの時のヘッ
ド3の三次元位置の情報をロボットの制御部に記憶させ
、これを以て教示点POに対するヘッド3の三次元位置
のティーチング動作を終了する。
In this way, the attitude of the head 3 facing the surface of the workpiece 9 is set. And as above, all the bright spots S
1 to S4 coincide with the positions of the reference position marks M1 to M4, the setting of the three-dimensional position of the head 3 with respect to the teaching point PO is completed. When the setting of the three-dimensional position of the head 3 with respect to the teaching point PO is completed, the operator operates the teaching button on the teaching pendant to store information on the three-dimensional position of the head 3 at this time in the controller of the robot. With this, the teaching operation of the three-dimensional position of the head 3 with respect to the teaching point PO is completed.

このように本実施例では作業者は画像表示器7の表示画
面を目視しながら、各輝点S1〜S4が基準位置マーク
M1〜M4の表示位置と一致するようにワーク9の表面
に対するへっど3の三次元位置を調整すればよく、この
結果対向距離および対向姿勢のいずれをも作業者の肋に
頼ることなく正確にしかも短時間で設定することができ
、これによりティーチング能率および精度を大幅に向上
させることができる。
In this embodiment, the operator visually checks the display screen of the image display 7 and adjusts the height of the surface of the workpiece 9 so that each of the bright spots S1 to S4 coincides with the display position of the reference position marks M1 to M4. All you have to do is adjust the three-dimensional position of each of the three, and as a result, both the facing distance and facing posture can be set accurately and in a short time without relying on the operator's ribs.This improves teaching efficiency and accuracy. can be significantly improved.

また、対向距離設定用の輝点S1および第1の基準位置
マークM1を設けたことによって次のような効果を得る
ことができる。すなわち、教示点Pと基準位置マークM
1との位置を一致させこの基準位置マークM1に対して
輝点S1を一致させることにより対向距離の設定を行な
うようにしたので、第8図に示す如く小さな凸部上に教
示点Pがある場合でも必ずこの凸部上の教示点Pに対し
て対向距離の設定を行なうことができる。このため、誤
った位置状態でティーチングしてしまう不具合は防止さ
れ、この結果ワークの表面の状態に影響を受けずに常に
正確なティーチングを行なうことができる。
Further, by providing the bright spot S1 for setting the facing distance and the first reference position mark M1, the following effects can be obtained. That is, the teaching point P and the reference position mark M
Since the facing distance is set by aligning the bright spot S1 with the reference position mark M1, the teaching point P is located on a small convex portion as shown in FIG. Even in this case, the facing distance can always be set for the teaching point P on this convex portion. Therefore, the problem of teaching in an incorrect position is prevented, and as a result, accurate teaching can be performed at all times without being affected by the surface condition of the workpiece.

さらに、本実施例では半導体レーザ装[31a〜34a
から発生する光をワーク9の表面に照射する4個の投光
用光ファイバ光学系31〜34およびワーク9上に形成
された各輝点と位置設定点を撮像器35−3によりvI
i像するための!I像開用光ファイバ光学系35内部に
設けてティーチングヘッドを構成するようにしたので、
ヘッド自体が小形になり、レーザ加工ヘッド等と比較し
てワークとの干渉が少なくなり、ティーチング作業を容
易に行なうことができる。
Furthermore, in this embodiment, the semiconductor laser device [31a to 34a
Four light projection optical fiber optical systems 31 to 34 irradiate the surface of the workpiece 9 with light generated from the workpiece 9, and each bright spot and position setting point formed on the workpiece 9 are captured by the imager 35-3.
To make an image! Since the I-image opening optical fiber optical system 35 is provided inside the optical fiber optical system 35 to constitute a teaching head,
The head itself is smaller, and there is less interference with the workpiece compared to laser processing heads, etc., making teaching work easier.

本発明は上記した実施例にのみ限定されず、その構成の
一部を例えば次のようにしても前述と同様の実施が可能
である。すなわち、ワーク9上に照明をするために、テ
ィーチングヘッド3とセンサドライブ器4との間に照明
用光ファイバ光学系を撮像用光ファイバ光学系35と並
行に設け、その照明光を反射135−2で反射させてワ
ーク9を照明するものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the same implementation as described above is possible even if a part of the configuration is configured as follows, for example. That is, in order to illuminate the workpiece 9, an illumination optical fiber optical system is provided between the teaching head 3 and the sensor driver 4 in parallel with the imaging optical fiber optical system 35, and the illumination light is reflected 135- 2 to illuminate the workpiece 9.

このように照明用光ファイバ光学系を設けることによっ
て、ワーク9の表面のけかきliKおよび教示点Pなど
を明るく画像表示器7に表示することができ、教示点P
の位置をより正確に判断することができる。ざらに照明
用光ファイバ光学系の照明光として半導体レーザ光を用
いて教示点等を照明するようにすれば、外乱光の影響を
受けることなく、明確な画像を得ることができる。
By providing the optical fiber optical system for illumination in this way, it is possible to brightly display the incision liK on the surface of the workpiece 9, the teaching point P, etc. on the image display 7, and the teaching point P can be displayed brightly on the image display 7.
position can be determined more accurately. If a semiconductor laser beam is used as the illumination light of the illumination optical fiber optical system to illuminate the teaching point, etc., a clear image can be obtained without being affected by disturbance light.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明は、ヘッドに対象物上に斜方か
ら投光して対向距離設定用の第1の輝点を形成する第1
の光アイバ光学系と、対象物上に投光して上記第1の輝
点との間を結ぶ線が少なくとも三角形となるような複数
の第2の輝点を形成する第2の光ファイバ光学系とを設
けると共にこれらの光学系により対象物上に形成された
各輝点および対象物上に予め表示された位置設定点を撮
像するための1Iiils用光ファイバ光学系を設け、
また前記ヘッドから適宜離れた部位に前記第1及び第2
の光ファイバ光学系に光学的に結合された投光用光源及
び前記撮像用光ファイバ光学系に光学的に結合されたa
m器を内臓したセンサドライブ器を設けると共にこの撮
像器により撮像された各輝点及び位置設定点を表示する
画像表示器を設ける構成として、ヘッドの位置設定時に
上記画像表示器にそれぞれ表示された各輝点及び位置設
定点が第1の表示手段及び第2の表示手段により上記画
像表示器の表示画面上の所定の位置に予め固定的に表示
された位置合せ目標としての第1の基準位置マークと複
数の第2の基準位置マークに対して、その表示画面を目
視しながらそれぞれ一致させるように対象物に対するヘ
ッドの対向距離および対向姿勢を調整することにより、
ヘッドの三次元位置を設定できるようにしたものである
As described above, the present invention provides a first light emitting device that uses a head to project light obliquely onto an object to form a first bright spot for setting the facing distance.
and a second optical fiber optical system that projects light onto an object to form a plurality of second bright spots such that a line connecting the first bright spot forms at least a triangle. and an optical fiber optical system for capturing images of each bright spot formed on the object by these optical systems and a position setting point displayed in advance on the object,
In addition, the first and second
a light source for projection optically coupled to the optical fiber optical system; and a light source optically coupled to the optical fiber optical system for imaging.
In addition to providing a sensor drive device with a built-in sensor driver, an image display device is also provided to display each bright spot imaged by the image pickup device and the position setting point, and the image display device displays the respective bright spots and position setting points when setting the position of the head. a first reference position as an alignment target, in which each bright spot and position setting point are fixedly displayed in advance at a predetermined position on the display screen of the image display device by a first display means and a second display means; By adjusting the facing distance and facing attitude of the head with respect to the object so as to match the mark and the plurality of second reference position marks while visually checking the display screen,
This allows the three-dimensional position of the head to be set.

したがってかかる構成によれば、短時間にしがも熟練を
要することなく正確にティーチングを行なうことが可能
となり、よってティーチング作業の能率および精度の大
幅な向上を実現できるとともに光ファイバ光学系を用い
て作業ヘッドを小形化しているので、ワークとの干渉が
少なくなり、ティーチング作業を容易に行なうことがで
きる三次元位置設定装置を提供することができる。
Therefore, according to this configuration, it is possible to perform teaching accurately in a short period of time without requiring any skill, and as a result, the efficiency and accuracy of teaching work can be significantly improved, and the work can be performed using an optical fiber optical system. Since the head is miniaturized, there is less interference with the workpiece, and a three-dimensional position setting device that can easily perform teaching operations can be provided.

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

第1図は本発明による三次元位置設定装置の一実施例を
示す構成図、第2図は同実施例におけるティーチングヘ
ッドの縦断面図、第3図は第2図のI−I線に沿う矢視
断面図、第4図は第2図の■−■線に沿う矢視断面図、
第5図(a)、(b)乃至第8図(a)、(b)はそれ
ぞれ同実施例の作用を説明するための図である。 1・・・・・・ロボットのヘッド本体、3・・・・・・
ティーチングヘッド、4・・・・・・センサドライブ器
、5・・・・・・センサコントローラ、7・・・・・・
画像表示器、9.9′・・・・・・ワーク、31〜34
・・・・・・投光用光ファイバ光学系、31a〜34a
・・・・・・半導体レーザ装置、31b〜34b、33
b−1,34b−1・・・・・・反射鏡、31C〜34
c、33cm134cm1・・・・・・保持体、31d
〜34d・・・・・・集光レンズ、35・・・・・・l
fi像用光用光ファイバ光学系5−1・・・・・11用
レンズ、35−2・・・・・・反射鏡、35−3・・・
・・・最鍮器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3閃 g54図 (a)  fjS5図 (a)   笥6図 二■ニニ==コ ′Rs: (b) 図 3図
Fig. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a three-dimensional position setting device according to the present invention, Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a teaching head in the same embodiment, and Fig. 3 is taken along line I-I in Fig. 2. 4 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 2;
5(a), (b) to FIG. 8(a), (b) are diagrams for explaining the operation of the same embodiment, respectively. 1...Robot's head body, 3...
Teaching head, 4...Sensor driver, 5...Sensor controller, 7...
Image display, 9.9'...Work, 31-34
...... Optical fiber optical system for light projection, 31a to 34a
... Semiconductor laser device, 31b to 34b, 33
b-1, 34b-1...Reflector, 31C~34
c, 33cm134cm1...Holding body, 31d
~34d... Condensing lens, 35...l
Optical fiber optical system for fi image light 5-1...Lens for 11, 35-2...Reflector, 35-3...
...The best brassware. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 54 (a) fjS5 Figure (a) Figure 6 Figure 2 ■ Nini==ko'Rs: (b) Figure 3

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対象物上に表示された位置設定点に対するヘッド
の三次元位置を所定の相対位置関係に設定する際に使用
する三次元位置設定装置において、前記ヘッドに設けら
れ前記対象物上に斜方投光して対向距離設定用の第1の
輝点を形成する第1の光ファイバ光学系と、前記ヘッド
に設けられ前記対象物上に投光して前記第1の輝点との
間を結ぶ線が少なくとも三角形となるような複数の第2
の輝点を形成する第2の光ファイバ光学系と、前記ヘッ
ドに設けられ前記対象物と前記位置設定点及び前記各輝
点とを撮像するための撮像用光ファイバ光学系と、前記
ヘッドから適宜離れた部位に設けられ前記第1及び第2
の光ファイバ光学系に光学的に結合された投光用光源及
び前記撮像用光ファイバ光学系に光学的に結合された撮
像器を内臓したセンサドライブ器と、前記撮像器により
撮像された各輝点及び位置設定点を表示する画像表示器
と、この画像表示器に表示される前記位置設定点の位置
合せ目標となり且つ前記対象物上の位置設定点に対する
ヘッドの三次元位置が所定の相対位置関係になったとき
に前記第1の輝点と一致するべく前記画像表示器の表示
画面上の所定の位置に第1の基準位置マークを固定的に
表示する第1の表示手段と、前記対象物上の位置設定点
に対するヘッドの三次元位置が所定の相対位置関係にな
ったときに前記複数の第2の輝点とそれぞれ一致するべ
く前記画像表示器の表示画面上の所定の位置に第2の基
準位置マークを固定的に表示する複数の第2の表示手段
とを具備したことを特徴とする三次元位置設定装置。
(1) In a three-dimensional position setting device used to set the three-dimensional position of a head in a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on a target object, the between a first optical fiber optical system that projects light in a direction to form a first bright spot for setting a facing distance, and the first bright spot that is provided on the head and projects light onto the object; A plurality of second lines such that the line connecting them forms at least a triangle.
a second optical fiber optical system for forming a bright spot; an imaging optical fiber optical system provided in the head for imaging the object, the position setting point, and each of the bright spots; The first and second
a sensor drive unit including a light source for projection optically coupled to the optical fiber optical system for imaging, an image pickup device optically coupled to the optical fiber optical system for imaging, and each luminance imaged by the image pickup device; an image display that displays points and position setting points; and an image display that serves as an alignment target for the position setting points displayed on the image display, and that the three-dimensional position of the head with respect to the position setting points on the object is a predetermined relative position. a first display means for fixedly displaying a first reference position mark at a predetermined position on the display screen of the image display so as to coincide with the first bright spot when the target A second bright spot is placed at a predetermined position on the display screen of the image display so that the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object reaches a predetermined relative positional relationship, so as to coincide with each of the plurality of second bright spots. A three-dimensional position setting device comprising: a plurality of second display means for fixedly displaying two reference position marks.
(2)画像表示器は表示画面に表示された第1及び第2
の輝点の位置を電気的に検出する画像処理部を備えたも
のである特許請求の範囲第1項に記載の三次元位置設定
装置。
(2) The image display device displays the first and second images displayed on the display screen.
The three-dimensional position setting device according to claim 1, further comprising an image processing unit that electrically detects the position of the bright spot.
(3)撮像用光ファイバ光学系は対象物表面を任意の明
るさで照明する照明器を備えたものである特許請求の範
囲第1項に記載の三次元位置設定装置。
(3) The three-dimensional position setting device according to claim 1, wherein the imaging optical fiber optical system is equipped with an illuminator that illuminates the surface of the object with arbitrary brightness.
(4)第1及び第2の光ファイバ光学系及び撮像用光フ
ァイバ光学系はヘッド内において光の方向を変更する反
射鏡及び光を集光するレンズ系を備えたものである特許
請求の範囲第1項に記載の三次元位置設定装置。
(4) The scope of the claim that the first and second optical fiber optical systems and the imaging optical fiber optical system are equipped with a reflecting mirror that changes the direction of light within the head and a lens system that focuses the light. The three-dimensional position setting device according to item 1.
JP23567885A 1985-05-23 1985-10-22 Setting device for 3-dimensional position Pending JPS6295606A (en)

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JP23567885A JPS6295606A (en) 1985-10-22 1985-10-22 Setting device for 3-dimensional position
US07/023,553 US4879664A (en) 1985-05-23 1986-01-28 Three-dimensional position sensor and three-dimensional position setting system
PCT/JP1986/000033 WO1990007690A1 (en) 1985-05-23 1986-01-28 Sensor and system for setting three-dimensional position

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998006015A1 (en) * 1996-08-07 1998-02-12 Fanuc Ltd Movement control method for teaching position of robot
WO2016056087A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 富士機械製造株式会社 Image acquisition device and robot device

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