JPS6311290A - Three-dimensional position setter - Google Patents

Three-dimensional position setter

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JPS6311290A
JPS6311290A JP15160086A JP15160086A JPS6311290A JP S6311290 A JPS6311290 A JP S6311290A JP 15160086 A JP15160086 A JP 15160086A JP 15160086 A JP15160086 A JP 15160086A JP S6311290 A JPS6311290 A JP S6311290A
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JP
Japan
Prior art keywords
head
workpiece
image display
mark
displayed
Prior art date
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Pending
Application number
JP15160086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊光 須山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6311290A publication Critical patent/JPS6311290A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 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になるように設定
する際に使用される三次元位置設定装置に関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention sets the three-dimensional position of a head in a predetermined relative positional relationship with respect to a position setting point displayed on an object. The present invention relates to a three-dimensional position setting device used in the event.

(従来の技術) 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で用いられる産業用ロボット
においては、実際に稼動させる+Fi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動作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
作によって行なっている。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には作業者はまず、
図面から加工経路をワーク表面にけがき線を描き、次に
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9物としてのワーク表面に描かれたけかき線の
教示点に接近させ、しかる後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にうに位置
設定し、この時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。
(Prior art) For example, in an industrial robot used in a product assembly process, a material cutting process, a processing process, etc. on a manufacturing line, the movement path of the work head and the operation procedure with respect to the robot are determined during the actual operation. It is necessary to teach the three-dimensional shape of the workpiece. This operation of teaching the three-dimensional movement of the work head is called teaching, and this teaching has conventionally been generally performed manually by an operator. For example, when teaching a CO2 laser cutting robot, the worker must first
A marking line is drawn on the surface of the workpiece to indicate the machining route from the drawing, and then, while operating the teaching pendant, the operator approaches the teaching point of the marking line drawn on the surface of the workpiece as a pair of nine objects, and then 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.

(発明が解決しようとする問題点) このような従来のティーチング作業は、作業者がまずワ
ーク表面上にけがき線を描かなければならないため、そ
の作業に長い時間がかかり、またワークが三次元形状で
あるために、正確なげかき線を描きにくい欠点がある。
(Problems to be solved by the invention) In such conventional teaching work, the worker first has to draw marking lines on the surface of the workpiece, which takes a long time, and also because the workpiece is not three-dimensional. Due to its shape, it has the disadvantage that it is difficult to draw accurate lines.

さらに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よ
うにしているため、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相当の訓練が
必要になるという問題がある。さらに、ワークが大きい
と、ワークの形状が局部的には識別しにくいため、ティ
ーチングしにくい場合もある。
Furthermore, in conventional teaching work, the operator directly visually observes the three-dimensional position of the machining head relative to the teaching point, which requires time and effort.
Moreover, there is a problem in that a considerable amount of training is required to accurately set the position. Furthermore, if the workpiece is large, it may be difficult to teach because the shape of the workpiece is difficult to locally identify.

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、け
がき線を描かなくとも、三次元形状のワークに加工経路
の基準点を直接マーキング可能とすることにより、作業
者はマーキング位置に基づき、加工経路を確認づるだけ
の筒中な作業で済み、またマーキングと同時にマーキン
グ点を自vJ泪測、記録してティーチングを可能とする
ことによりティーチング作業の能率および精度の大幅な
向上を図ることができる三次元位置設定装置を提供でる
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and allows the operator to directly mark the reference point of the machining path on a three-dimensional workpiece without drawing a scribing line, thereby allowing the operator to easily locate the marking position. Based on this, only the manual work of checking the machining path is required, and by making it possible to perform teaching by measuring and recording the marking point at the same time as marking, the efficiency and accuracy of teaching work can be greatly improved. The purpose of the present invention is to provide a three-dimensional position setting device that can perform three-dimensional positioning.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明はかかる目的を達成するため、ヘッドに対象物上
に斜め方向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の投光器と対象物上に投光して前記第1の
輝点と共に少なくても三角形を構成する複数の第2の輝
点を形成する第2の投光器とを設けると共に、これらの
投光器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眼象する撮像器を設け
、この撮像器により撮像8れた前記各輝点および位置設
定点を画像表示器に表示し、且つこの画像表示器の表示
画面上に前記位置設定点の位置合せ目標となり、しかも
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
するように位置決めされた複数の第1の基準位置マーク
を固定的に表示すると共に対9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
ぎに前記複数の第2の輝点と一致するように位置決めさ
れた複数の第2の基準位置マークを固定的に表示し、ヘ
ッドの位置設定時に前記画像表示部を目視しながら前記
各基準位置マークに各輝点がそれぞれ一致するように対
蒙物に対するヘッドの対向距離および対向姿勢をそれぞ
れ調整することにより、ヘッドの三次元位置を設定でき
るようにすると共に前記撮像器で撮像した画像信号から
前記81側原理を数式化してこれら電気的に検出した各
輝点位置から対象物上の位置設定点に対するヘッドの三
次元位置を針弁により求め、その結果を前記画像表示器
に表示したり、ロボットにその結果を送信できるように
し、さらに画像表示器に九象器でrd像された対象物表
面の画像に重合せて図形を提供する図形提供手段を設け
ると共に前記ヘッドに対象物の表面に加工経路の基準点
となるマークを印すマーキング係4?4を内蔵して、前
記図形提供手段より提供される図形を参照しながら対象
物の表面に加工経路にマークを印すマーキングと同時に
その基準点を自動計測、記録してティーチングを可能と
したものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention uses a head to project light onto an object from an oblique direction to form a first bright spot for setting the facing distance. and a second light projector that projects light onto the object to form a plurality of second bright spots that form at least a triangle together with the first bright spot, and these projectors An imager is provided that visualizes each bright spot formed on the object and a position setting point displayed in advance on the object. When the position setting point is displayed on the display and becomes the alignment target on the display screen of this image display, and the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object has a predetermined relative positional relationship. a plurality of first reference position marks positioned to coincide with the first bright spot are fixedly displayed, and the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object is in a predetermined relative positional relationship. , a plurality of second reference position marks positioned to coincide with the plurality of second bright spots are fixedly displayed, and when the head position is set, the plurality of second reference position marks are fixedly displayed. The three-dimensional position of the head can be set by adjusting the facing distance and facing attitude of the head with respect to the object so that each bright spot coincides with each reference position mark, respectively, and the image is captured by the image pickup device. The 81-side principle is expressed mathematically from the image signal, and the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object is determined from each electrically detected bright spot position using a needle valve, and the result is displayed on the image display. In addition, the image display device is provided with a figure providing means for superimposing the figure on the image of the surface of the object formed by the nine-zoom device, and the head is provided with a figure providing means for providing the figure superimposed on the image of the surface of the object formed by the nine-zoom device. A marking unit 4-4 is built in to mark a mark serving as a reference point for a machining path on the surface of the object, and a mark is placed on the surface of the object to mark the machining path while referring to a figure provided by the figure providing means. At the same time, the reference point can be automatically measured and recorded to enable teaching.

(作用) 従って、このような構成の三次元位置設定装置にあって
は画像表示器に表示された対象物の対向距離および対向
姿勢のデータを見たり、第1の基準位置マークおよび第
2の基準位置マークと輝点のずれを見ることにより、ヘ
ッドが対象物の教示点上で正しい対向距離および対向姿
勢をとるように位置修正することができ、また対象物の
ティーチングに際しマーキングn構を同時に使用するこ
とにより直接加工経路をマーキングしながらティーチン
グすることができ、しかも踊像器に入り切れない大きな
対象物でもティーチングのために九懺器をすこしずつ移
動させながら加工経路をティーチングすれば、移動前後
の隣接する画面の位置関係を明らかにするために適宜基
準点を対象物に印すことになり、対!A物の大きさにか
かわらず、移動する画面間の相対位置関係を見失うこと
なく、またげかき線を事前に描かずに30!続的な三次
元位置のティーチング作業が可能とな゛る。
(Function) Therefore, in the three-dimensional position setting device having such a configuration, it is possible to view the data of the facing distance and facing attitude of the object displayed on the image display, and to check the data of the facing distance and facing attitude of the object displayed on the image display. By observing the deviation between the reference position mark and the bright spot, it is possible to correct the position so that the head takes the correct opposing distance and facing attitude on the teaching point of the object, and also allows the marking n structure to be set at the same time when teaching the object. By using it, you can teach while directly marking the machining path, and even if the object is too large to fit into the odozo device, you can move it by teaching the machining path while moving the kusaki little by little. In order to clarify the positional relationship between the front and back adjacent screens, appropriate reference points are marked on the object, and the pair! A30 without losing sight of the relative positional relationship between moving screens and without drawing overlapping lines in advance, regardless of the size of the object! Continuous three-dimensional position teaching work is possible.

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

第2図は本発明による三次元位置設定装置を備えた切断
用ロボットのヘッド部分の構成例を示すものである。第
セ図において、1はヘッド本体で、このヘッド本体の一
方の取付は面にはレーザ加工ヘッド2が取着されており
、また他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。また、このヘッド本体1はロボットアーム
4に対し回動薇構6を介して回動可能に連結されており
、ヘッド本体1を回動させることによりティーチング時
にはティーチングヘッド3を対象物としてのワーク9表
面に対向させ、切断時にはレーザ加工ヘッド2をワーク
9表面に対向させることができるようになっている。
FIG. 2 shows an example of the configuration of a head portion of a cutting robot equipped with a three-dimensional position setting device according to the present invention. In FIG. . The head body 1 is rotatably connected to the robot arm 4 via a rotation mechanism 6, and by rotating the head body 1, the teaching head 3 can be used as a workpiece 9 during teaching. The laser processing head 2 can be opposed to the surface of the workpiece 9 during cutting.

第1図は本実施例の三次元位置設定装置仝休の構成例を
示すものである。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a three-dimensional position setting device according to this embodiment.

即ち、三次元位置設定装置は第1図に示すようにティー
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元像器により1lii像された画
像を表示する画像表示器7と、この画像表示器7に基準
位置パターンを表示させる基準位置パターン発生回路8
と、ワーク9に対するティーチングヘッド3の対向距離
および対向姿勢を設定するだめの輝点の画@信号と照明
等の背景光の画@1B号が混合した画像信号とから輝点
の画像信号を分離して位置を計測する画像処理回路8a
と、ワーク9上にマークを印すマーカ用レーザ発振器1
0と、任意の位置、角度、拡大率で図形データを提供す
るためのCADシステム11と、このCADシステムに
図形データの移動、回転などを指示するジョイスディッ
ク12とから構成される。
That is, as shown in FIG. 1, the three-dimensional position setting device includes a teaching head 3, and an image display 7 that displays an image formed by an original imager provided in the teaching head 3, the details of which will be described later. , a reference position pattern generation circuit 8 that causes the image display 7 to display a reference position pattern.
The image signal of the bright spot is separated from the image signal of the bright spot that sets the facing distance and facing attitude of the teaching head 3 with respect to the workpiece 9 and the image signal of the background light such as illumination @1B. An image processing circuit 8a that measures the position by
and a marker laser oscillator 1 that marks a mark on the workpiece 9.
0, a CAD system 11 for providing graphic data at arbitrary positions, angles, and magnifications, and a joystick 12 for instructing the CAD system to move, rotate, etc. the graphic data.

この場合、CADシステム11から提供される図形デー
タは画gA!l!L理回路8aによりティーチングヘッ
ド3の層像画面とミキシングして画像表示器7に表示さ
れるようになっている。
In this case, the graphic data provided from the CAD system 11 is the image gA! l! The image is mixed with the layer image screen of the teaching head 3 by the L logic circuit 8a and displayed on the image display 7.

上記ティーチングヘッド3はヘッド筺体30内に4fi
!]の投光器31〜34、釦@器35及びワーク9の表
面にマークを印すマーカ本体36をそれぞれ収容したも
ので、その構成は第3図及び第4図に示すようになって
いる。つまり、各投光器31〜34はそれぞれ半導体レ
ーザ装置31a〜34aと反射V131b〜34bとか
ら構成され、半導体レーザ装置31a〜34aはヘッド
筐体30の内壁面に等間隔を存して配設固定され、また
反射鏡31b〜34bはヘッド筺体30の先端部位に半
導体レーザ装置31a〜34aからのレーザ光がワーク
9に反射できるように保持体31c〜34cにより固定
されている。これらの投光器31〜34は半導体レーザ
装置31a〜34aから発生するレーザ光を反射131
11〜34bでそれぞれ反射してワーク9の表面に投光
し、これによりワーク9の表面上に輝点を形成するもの
で、投光器31は第1図に示すように距同設定用の輝点
S1を、また他の投光器32〜34は姿勢設定用の輝点
S2〜S4をそれぞれ形成する。一方、Ill器35は
固体撮像索子35aを使用した固体囮像素子カメラから
構成されており、ヘッド筺体30内の中央部にカメラ保
持体35bにより固定されている。この藏像器35はワ
ーク9の表面に上記各投光器31〜34により形成され
た輝点S1〜S4およびワーク9の表面に予め表示され
たけかき線に上に教示点Pをそれぞれ撮像するものであ
る。
The teaching head 3 has 4fi inside the head housing 30.
! ], the projector 31 to 34, the button 35, and the marker body 36 for marking the surface of the workpiece 9 are housed, and its configuration is shown in FIGS. 3 and 4. That is, each of the projectors 31 to 34 is composed of a semiconductor laser device 31a to 34a and a reflection device V131b to 34b, respectively, and the semiconductor laser devices 31a to 34a are arranged and fixed on the inner wall surface of the head housing 30 at equal intervals. Further, the reflecting mirrors 31b to 34b are fixed to the tip of the head housing 30 by holders 31c to 34c so that the laser beams from the semiconductor laser devices 31a to 34a can be reflected onto the workpiece 9. These projectors 31 to 34 reflect 131 the laser beams generated from the semiconductor laser devices 31a to 34a.
11 to 34b and project the light onto the surface of the workpiece 9, thereby forming a bright spot on the surface of the workpiece 9. The projector 31 is used as a bright spot for distance setting as shown in FIG. S1 and the other projectors 32 to 34 form bright spots S2 to S4 for attitude setting, respectively. On the other hand, the illumination device 35 is composed of a solid-state decoy image device camera using a solid-state imaging cable 35a, and is fixed to the center of the head housing 30 by a camera holder 35b. This imager 35 images the bright spots S1 to S4 formed by the projectors 31 to 34 on the surface of the workpiece 9 and the teaching point P above the sharp line displayed in advance on the surface of the workpiece 9. be.

また、ワーク9の表面にマーキングするレーザマーカ本
体36は、ヘッド筐体30の内部に固定され、マーカ用
レーザ発振器10から伝送されたマーキング用レーザビ
ーム36eをワーク9上で焦点を結ぶように構成した光
学レンズである。したがって、マーカ用レーザ光振器1
0から伝送路3Gaを通ってヘッド部内に導入されたマ
ーキング用レーザビーム360は、ミラー36bにより
レーザマーカ本体36方向に反射され、このレーザマー
カ本体36を通過後、序々に集光しながらその進行経路
途中に設けられている保持体36dにより保持されたミ
ラー36cで所定距離はなれたワーク9表面上で焦点が
結ぶように反射されるようになっている。また、ティー
チングヘッド3とワーク9が基準の対向距離、基準の対
向姿勢のとき第5図に示ずように加工位置PO上にマー
クができるように構成されている。
Further, a laser marker body 36 for marking the surface of the workpiece 9 is fixed inside the head housing 30, and configured to focus a marking laser beam 36e transmitted from the marker laser oscillator 10 on the workpiece 9. It is an optical lens. Therefore, the marker laser beam oscillator 1
The marking laser beam 360 introduced into the head unit from 0 through the transmission line 3Ga is reflected by the mirror 36b in the direction of the laser marker body 36, and after passing through the laser marker body 36, it gradually converges as it travels along its traveling path. The light is reflected by a mirror 36c held by a holder 36d provided on the surface of the workpiece 9 at a predetermined distance so as to be focused on the surface of the workpiece 9. Further, when the teaching head 3 and the workpiece 9 are at a standard facing distance and in a standard facing position, a mark is formed on the processing position PO as shown in FIG.

さらに基準位置パターン発生回銘8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 1[!lの第2の基準位置マー
クM2〜M4とをそれぞれ発生づるもので、にれらの各
基準位置マークM1〜M4をそれぞれ第1図に示すよう
に画像表示器7の表示画面上の所定の位置に踊像器35
からの撮像画@信号に巾畳して表示させる。
Furthermore, the reference position pattern generation mark 8 is a first reference position mark M1 used to set the facing distance of the head with respect to the workpiece 9, and 31[! 1, respectively, and each of these reference position marks M1 to M4 is placed at a predetermined position on the display screen of the image display 7 as shown in FIG. Dancing statue in position 35
The captured image @signal is folded and displayed.

両件表示回路8aはR像器35からの踊自画t9信号に
より前記輝点81〜S4の画像表示器7における位置を
検出するもので、輝点データからワーク9の対向距離と
対向姿勢を計算し、画像表示器7あるいはロボットに計
算結果を送信するものである。
The display circuit 8a detects the positions of the bright spots 81 to S4 on the image display 7 based on the t9 signal from the R imager 35, and calculates the facing distance and facing posture of the workpiece 9 from the bright spot data. Then, the calculation results are sent to the image display 7 or the robot.

次に上記のように構成された三次元位@設定装置の作用
について説明する。
Next, the operation of the three-dimensional position setting device configured as described above will be explained.

今、第1図においてティーチングヘッド3が図示状態位
置に固定され、ワーク9はティーチングヘッド3との対
向位置および対向姿勢が調整可能になっているものとす
る。このような状態にある時半導体レーザ装置318〜
34aからレーザ光が出射されるとこのレープ光は反射
鏡31b〜34bでそれぞれ反射され、斜めのビームと
してワーク9上に照射される。したがって、ワーク9の
対向距離が所定値で、ス・1向姿努が正しい姿勢にある
状態を第5図(aンの一点偵線で示すワーク9′とし、
また教示点をpoとすると、同図の実線位置にあるワー
ク9には輝点S1〜S4が斜めのビームとワーク9との
交点上にできるため、ワーク9の対向距離あるいは対向
姿勢の変化は画像表示器7上での輝点S1〜S4の偏倚
として現われる。例えば、ワーク9が基準位置にあるワ
ーク9−より対向距離が遠いと第5図(b)に示すよう
に各輝点は基準マークM1〜〜14の外側になり、ワー
ク9が基準位置のワーク9′より対向姿勢において画像
表示器7の上下方向に傾斜していると第6図(a)、(
b)に示ずように輝点S2が基準マークM2より内側と
なる。さらにワーク9が基準位置のワーク9−より対向
姿勢において画像表示器7の左右方向に傾斜していると
第7図(a)。
Now, in FIG. 1, it is assumed that the teaching head 3 is fixed at the illustrated position, and the position and attitude of the workpiece 9 facing the teaching head 3 can be adjusted. In such a state, the semiconductor laser device 318~
When a laser beam is emitted from 34a, this laser beam is reflected by each of the reflecting mirrors 31b to 34b, and is irradiated onto the workpiece 9 as an oblique beam. Therefore, the state in which the facing distance of the work 9 is a predetermined value and the S-1 direction is in the correct posture is defined as the work 9' shown by the rectangular line in Fig. 5 (a),
Also, if the teaching point is po, bright spots S1 to S4 are formed on the workpiece 9 located at the solid line position in the figure at the intersection of the diagonal beam and the workpiece 9, so changes in the facing distance or facing posture of the workpiece 9 will be This appears as a deviation of the bright spots S1 to S4 on the image display 7. For example, if the workpiece 9 is farther away from the workpiece 9- at the reference position, each bright spot is outside the reference marks M1 to M14 as shown in FIG. 5(b), and the workpiece 9 is at the reference position. If the image display device 7 is tilted in the vertical direction from 9' in the facing position, the image shown in FIGS. 6(a) and (
As shown in b), the bright spot S2 is located inside the reference mark M2. Furthermore, when the workpiece 9 is tilted in the left-right direction of the image display 7 in the facing attitude from the workpiece 9- in the reference position, FIG. 7(a) shows.

(b)に示すように輝点S3、S4は基準マークM3、
M4に対して一方向に片寄る。つまり、輝点は斜面ビー
ムとワーク9との交点に生じるので、輝点の画像表示器
7上での偏倚を計測すると、三角形の相似則かj)基準
となる三角形を決めておけば、比例計算により各輝点S
1〜$4の三次元空間での座標を求めることができる。
As shown in (b), bright spots S3 and S4 are reference marks M3,
It is biased in one direction with respect to M4. In other words, since a bright spot occurs at the intersection of the oblique beam and the workpiece 9, when the deviation of the bright spot on the image display 7 is measured, it is determined by the law of similarity of triangles. By calculation, each bright spot S
Coordinates of 1 to $4 in three-dimensional space can be found.

また輝点S1の三次元位置からワーク9の対向距離が計
算でき、輝点S1〜S4からワーク9の対向姿勢が計算
できる。
Further, the facing distance of the work 9 can be calculated from the three-dimensional position of the bright spot S1, and the facing attitude of the work 9 can be calculated from the bright spots S1 to S4.

ここで収集された輝点S1〜S4の水平、垂直位置デー
タは前述した三角形の相似則に基くワーク9の対向距離
と対向姿勢を所定の数式に代入して求められる。そして
、その計粋結宋は適当な信号線を通して画像表示器7に
表示させる。
The horizontal and vertical position data of the bright spots S1 to S4 collected here are obtained by substituting the facing distance and facing posture of the workpiece 9 based on the above-mentioned triangle similarity law into a predetermined formula. Then, the image is displayed on the image display 7 through an appropriate signal line.

したがって、作業者は画像表示器7に表示されたワーク
9の対向距離および対向姿勢のデータを見たり、基準マ
ークM1〜M4と輝点S1〜S4のずれを見ることによ
りロボットがワーク9の教示点PO上で正しい対向距離
および対向姿勢をとるように位置修正することができる
Therefore, the operator can teach the robot the workpiece 9 by looking at data on the facing distance and facing attitude of the workpiece 9 displayed on the image display 7, and by looking at the deviations between the reference marks M1 to M4 and the bright spots S1 to S4. The position can be corrected to take the correct facing distance and facing attitude on point PO.

上記では作業者が画像表示器7に表示された画像を見な
がら、位置修正する場合について述べたが画像処理回路
8aで検知し、且つ計粋により求められたワーク9の対
向距離および対向姿勢のデータをロボットコントローラ
に送信して対向距離および対向姿勢を自動的にロボット
に修正させることらできる。
In the above, we have described the case where the operator corrects the position while looking at the image displayed on the image display 7, but the facing distance and facing posture of the workpiece 9 detected by the image processing circuit 8a and calculated based on logic are Data can be sent to the robot controller to have the robot automatically correct the facing distance and facing attitude.

このように本実施例では、作業者が画像表示器7の表示
画像を1」祝しながらワーク9の対向距離および対向姿
勢データを読取り、各輝点S1〜S4および教′示貞P
Oを基準マークM1〜M4に一致するようにヘッド本体
3の三次元位置を一調整するようにしたので、従来のよ
うに作T、者の勘にたよることなく正確に、しかも短時
間でティーチングすることが可能となり、能率および精
度共に大幅に向上させることができる。
In this embodiment, the operator reads the facing distance and facing posture data of the workpiece 9 while looking at the displayed image on the image display 7, and reads each bright spot S1 to S4 and the teaching point P.
Since the three-dimensional position of the head body 3 is adjusted so that O coincides with the reference marks M1 to M4, T can be made accurately and in a short time without relying on human intuition, unlike conventional methods. It becomes possible to teach, and both efficiency and accuracy can be greatly improved.

また、画像処理回路8aによるワーク9のヌ・j同距離
および対向姿勢データをロボットコントローラに送信し
、自動的にヘッド本体3の三次元位置を調整するように
してもティーチングの能率を大幅に向上させることがで
きる。
Furthermore, the teaching efficiency can be greatly improved by transmitting the same distance and opposing posture data of the workpiece 9 from the image processing circuit 8a to the robot controller to automatically adjust the three-dimensional position of the head body 3. can be done.

次にワーキング9の表面にマーキングする場合の作用を
説明する。
Next, the operation when marking the surface of the working 9 will be explained.

たとえば、ワLり9が大きく、全体を画像表示器7に写
るようにするには画像を小さくすれはよいが、これでは
画像が小さくなりづぎてディーチング粘度が悪くなる。
For example, if the warp 9 is large, it would be good to make the image smaller so that the entire image can be seen on the image display 7, but this will cause the image to become smaller and the dieting viscosity will deteriorate.

そこでこのような場合には、ティーチングセンサヘッド
3をワーク9にちつと近づけて撮像すればよい。今、ワ
ーク9にヘッド3を近接してワーク表面を銀像すると、
第9図のごとくワークの形状的特徴が少なくなり、さら
に、踊像器35をワーク9との基準となる対向距離に近
づけると、第10図や第11図のごとく、形状にほとん
ど特徴がなくなる。そこで、まず、第8図のごとくワー
ク9全体が写る状態で、ワーク9にCADシステム11
とジョイスティック12による図形の移動指示手段を利
用して適切な位置に図形を重合せ、大まかな基準点、た
とえば点P   、P   。
Therefore, in such a case, it is sufficient to bring the teaching sensor head 3 closer to the workpiece 9 and take an image. Now, when the head 3 is brought close to the workpiece 9 and the surface of the workpiece is imaged with silver,
As shown in FIG. 9, the shape features of the workpiece decrease, and when the dancing image device 35 is brought closer to the standard facing distance with the workpiece 9, the shape becomes almost featureless, as shown in FIGS. 10 and 11. . Therefore, first, the CAD system 11 is placed on the workpiece 9 in a state where the entire workpiece 9 is photographed as shown in Fig. 8.
Then, using the joystick 12 to instruct the movement of the figures, superimpose the figures at appropriate positions and set rough reference points, such as points P 1 and P .

P   、P   、P   、P   を作業者の人
手によりマーキングするか、ティーチングヘッド3を一
時的にワーク9に近づけてのマーキングにより印をつけ
る。次に最初の基準点、たとえば点P   、P   
、Plo、、が写る範囲、あるいはテイーチング開始点
P1ooどワーク9の著しい形状的特徴が写る範囲にテ
ィーチングヘッド3を近づけて第9図のようなワーク像
をIM像する。第9図において、上記第8図の場合と同
様にして、基準のマーク、たとえば点))   、P 
  、P   。
P , P , P , and P are marked manually by an operator or by temporarily bringing the teaching head 3 close to the work 9 and marking them. Then the first reference point, e.g. point P , P
. In FIG. 9, in the same way as in FIG. 8 above, reference marks, such as points)), P
,P.

P”205を印す。さらに基準の対向距離までティーチ
ングヘッド3を前記三次元計測をしながら近づけ、第1
0図のごとくワーク9を撮像する。
Mark P"205. Furthermore, bring the teaching head 3 closer to the reference facing distance while performing the three-dimensional measurement, and then
The work 9 is imaged as shown in Figure 0.

そこで、改めて前記第9図の場合と同様に、CADシス
テムによる図形Kを重合せ、最終的な加工経路を点P3
o1のごとくマーキングし、同時に区間P   、P 
  をCAD図形データに基づき補間し、ティーチング
する。次に第11図のごとく、ティーチングヘッド3を
加工経路の進行方向に少し移動し、前記第10図と同様
にして次の基準点P  をマークすると同時に区間P、
P3o2をティーチングする。
Therefore, as in the case of FIG.
o1, and at the same time mark sections P and P.
is interpolated based on CAD graphic data and taught. Next, as shown in FIG. 11, the teaching head 3 is moved a little in the direction of progress of the machining path, and the next reference point P is marked in the same manner as in FIG.
Teaching P3o2.

以上の動作を繰り返すことにより、大きな三次元形状の
ワーク9の加工経路のマーキングとティーチングを同時
に行なうことが可能となる。
By repeating the above operations, marking and teaching of the machining path of the large three-dimensional workpiece 9 can be performed simultaneously.

なお、上記ティーチング作業の中で、大まかににマーキ
ングした点は、Q終曲な加工経路と誤差があるので、削
除される。また加工経路が決定した後、TIIL2のた
め、加工群を連続的に加工経路に沿って動かしながらマ
ーキングすれば、自動的にけがき腺を描く作用もある。
Note that the roughly marked points in the above teaching work are deleted because there is an error with the Q-end machining path. Further, after the machining path has been determined, if marking is performed while moving the machining group continuously along the machining path for TIIL2, there is also the effect of automatically drawing the marking gland.

このJ、うに本実施例によれば、三次元形状ワーりのテ
ィーチングに際し、加工経路のけがき作業を事前にせず
、直接加工経路をマーキンクしながらティーチング出来
るので、ティーチング作業時間を短縮することができ、
該た従来の手び:によろけかき線はそれ自身相当の誤差
を有していたが、本実施例のようにけがき線を描かなく
てもマーキング機溝によりヘッドの加工経路に沿って教
示点をマーキングしながら正確なティーチングが出来る
ので、その精度を大幅に向上させることができる。さら
に、波及効果として、三次元形状のワークにマーキング
をするだけのワークの場合には、本実施例により任意形
状のマーキングを実施できる効果がある。
According to this embodiment, when teaching a three-dimensional shape workpiece, it is possible to teach while directly marking the machining route without having to mark the machining route in advance, so the teaching time can be shortened. I can do it,
Conventional handwriting: The wobbling scribing line itself had a considerable error, but as in this embodiment, the marking machine groove allows the marking machine to teach along the machining path of the head without drawing the scribing line. Since accurate teaching can be performed while marking points, the accuracy can be greatly improved. Furthermore, as a ripple effect, in the case of a work that only has a three-dimensional shape to be marked, the present embodiment has the effect that marking of an arbitrary shape can be performed.

なお、上記実施例では、マークを印すものとしてレーザ
マーカ36を使用したが、これに代えてインクの放出に
よりマークを印づ方法のものでもよい。
In the above embodiment, the laser marker 36 is used to mark the mark, but instead of this, a method of marking the mark by ejecting ink may be used.

また本実施例では、CADシステム11より提供された
図形データを参照しながらマーキングするようにしたが
、CADシステムは必ずしも使う必要はなく、たとえば
特定のワークの而に対し、二次元平面で近似できる場合
には、ワークの製作図をTVカメラで写し参照するなと
他の手法により行なっても良い。
Furthermore, in this embodiment, marking is performed while referring to the graphic data provided by the CAD system 11, but it is not necessary to use the CAD system, and for example, the shape of a specific workpiece can be approximated with a two-dimensional plane. In some cases, other methods may be used, such as copying the production drawing of the workpiece with a TV camera and referring to it.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ヘッドに対象物上に
斜め方向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の投光器と対象物上に投光して前記第1の輝
点と共に少なくても三角形を構成する複数の第2の+1
1点を形成する第2の投光器とを設けると共に、これら
の投光器により対g!動物上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撮像器を
設け、この撮像器により撮像された前記各輝点および位
置設定点を画像表示器に表示し、且つこの画1や表示器
の表示画面上に前記位置設定点の位置合t!1]標とな
り、しかも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
輝点と一致するように位置決めされた複数の第1の基準
位置マークを固定的に表示すると共に対象物上の位置設
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の輝点と一致でるように
位置決めされた複数の第2の基準位置マークを固定的に
表示し、ヘッドの位置設定時に前記画像表示部を目視し
ながら前記各基準位置マークに各輝点がそれぞれ一致す
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
勢をそれぞれ調整するようにしたので、ティーチング作
業の能率および精度の大幅な向上を図ることができると
共にワークの対向距離計測、ワークに対する対向姿勢計
測を行なうことができ、またこれらの計測と同時に図豹 丞提供手段より提供される図形を画像表示器の画像に重
合せて表示すると共にヘッドに内蔵されたマーキングf
luffを併用することにより、三次元形状ワーク加工
経路のティーチングに際し、図形を参照し且つ直接加工
経路をマーキングしながらティーチングできるため、著
しくティーチング作業時間を短縮することができ、さら
に参照する図形により加工経路を正確にワーク上にマー
クを印すことができ、しかも撮像画面に一度では入り切
れない大きなワークでもこのマークを参照しながら順次
ティーチングヘッドを移動することにより、正確に教示
点をティーチングすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the head emits light onto the object from an oblique direction to form a first bright spot for setting the facing distance; a plurality of second +1 light beams that are projected to form at least a triangle together with the first bright spot;
A second floodlight forming one point is provided, and these floodlights allow the g! An imager is provided for capturing images of each bright spot formed on the animal and a position setting point displayed in advance on the object, and each of the bright spots and position setting point imaged by the image pickup device is displayed on an image display. , and the position t! of the position setting point on this picture 1 or the display screen of the display device. 1] A plurality of first references serving as marks and positioned so as to coincide with the first bright spot when the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object reaches a predetermined relative positional relationship. a plurality of fixedly displaying position marks positioned such that the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point on the object coincides with the plurality of second bright spots when a predetermined relative positional relationship is reached; fixedly display the second reference position mark, and while setting the position of the head, while visually checking the image display section, set the facing distance of the head with respect to the object so that each bright spot coincides with each of the reference position marks, respectively. Since the opposing postures are adjusted individually, it is possible to significantly improve the efficiency and accuracy of teaching work, and it is also possible to measure the opposing distance of the workpiece and the opposing posture with respect to the workpiece. The figure provided by the figure providing means is displayed superimposed on the image of the image display device, and the marking f built into the head is displayed.
By using luff in combination, when teaching the machining path of a three-dimensional workpiece, it is possible to teach while referring to the shape and directly marking the machining path, which can significantly shorten the teaching time. It is possible to mark the route accurately on the workpiece, and even when the workpiece is too large to fit on the imaging screen at once, by sequentially moving the teaching head while referring to this mark, the teaching point can be taught accurately. Can be done.

【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の
構成を示す斜視図、第2図は同実施例装置を採用したロ
ボットのヘッドの部分の構成を示す斜視図、第3図およ
び第4図は同実施例のそれぞれティーチングヘッドの構
成を示すもので、第3図は第1図の■−■線に沿う矢視
断面図、第4図は第3図のI−I線に沿う矢視断面図、
第5図(a)、(b)、第6図(a)、(b)および第
7図(a)、4b)はそれぞれ作用説明に用いるための
もので、各図(a>はヘッドとワークとの位置関係を示
す模式図、(1))は画像表示器の表示画像を示す模式
図、第8図、第9図、第10図および第11図はワーク
の加工経路へのマーキング方法を説明するために各々異
なる対向距離から撮像されたワーク表面を画像表示器に
それぞれ表示さぜた状態を示す表示画像図である。 1・・・ヘッド本体、2・・・加工ヘッド、3・・・テ
ィーチングヘッド、4・・・ロボット本体、6・・・回
転門構、7・・・画像表示器、8・・・基準位置パター
ン発生回路、8a・・・画像処理回路、9′、9・・・
ワーク、10・・・マーカ用レーザ発振器、11・・・
CADシステム、12・・・ジョイスティック、30・
・・ヘッド筐体、31〜34・・・投光器、31a〜3
4a・・・半導体レーザ装置、31b〜34b・・・反
q1悦、35・・・踊保器、35a・・・固体踊像系子
、35b・・・カメラ保持体、36・・・レーザマーカ
本体、36a・・・伝送路、36b・・・ミラー、36
C・・・ミラー、36(1・・・保持体、30e・・・
レーザビーム、Sl・・・対向圧@設定用の評点、S2
〜S4・・・対向姿9A設定用の評点、Ml・・・第1
の基準位置マーク、M2〜M4・・・第2の基準位置マ
ーク、K・・・けがき線、Plpo・・・教示点、Pl
oo・・・ティーチング始点のマーク、  P   、
P   、P   、P   。 P1o5・・・最も大まかな教示点のマーク、P2o1
゜P   、   P   、P   、P   ・・
・中間的に大まかな教示点のマーク、P2O3、P2O
3。 P   、P゛、P3o5・・・最終的教示点のマーク
。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 も 第2図 第4図 (a)(b) 第5図 (a)              (b)第7図 第9図 第10図      第11図
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a three-dimensional position setting device according to the present invention, FIG. Fig. 4 shows the structure of each teaching head of the same embodiment, Fig. 3 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, and Fig. 4 is a sectional view taken along the line I-I in Fig. 3. A cross-sectional view along the arrow,
Figures 5 (a), (b), Figures 6 (a), (b), and Figures 7 (a), 4b) are for use in explaining the operation, and each figure (a> is the head and A schematic diagram showing the positional relationship with the workpiece, (1)) is a schematic diagram showing the display image of the image display, and Figures 8, 9, 10, and 11 are the method of marking the machining path of the workpiece. FIG. 3 is a display image diagram showing a state in which workpiece surfaces taken from different facing distances are displayed on an image display for explaining the above. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Head body, 2... Processing head, 3... Teaching head, 4... Robot body, 6... Rotating gate structure, 7... Image display, 8... Reference position Pattern generation circuit, 8a... Image processing circuit, 9', 9...
Workpiece, 10... Marker laser oscillator, 11...
CAD system, 12... Joystick, 30.
...Head housing, 31-34...Floodlight, 31a-3
4a...Semiconductor laser device, 31b-34b...Anti-q1 Yue, 35...Odorihoki, 35a...Solid dance image system, 35b...Camera holder, 36...Laser marker body , 36a... transmission line, 36b... mirror, 36
C... Mirror, 36 (1... Holder, 30e...
Laser beam, Sl... Counter pressure @ rating for setting, S2
~S4... Rating for setting 9A of facing figure, Ml... 1st
reference position mark, M2 to M4...second reference position mark, K...marking line, Plpo...teaching point, Pl
oo...Teaching starting point mark, P,
P, P, P. P1o5...Roughest teaching point mark, P2o1
゜P, P, P, P...
・Intermediate rough teaching point marks, P2O3, P2O
3. P, P゛, P3o5... Marks of final teaching points. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 and Figure 2 Figure 4 (a) (b) Figure 5 (a) (b) Figure 7 Figure 9 Figure 10 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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
の投光器および前記対象物上に斜方に投光して前記第1
の輝点と共に少なくとも三角形を構成する複数の第2の
輝点を形成する第2の投光器と、前記ヘッドに設けられ
前記各投光器により前記対象物上に形成された各輝点と
対象物上に表示された前記位置設定点とをそれぞれ撮像
する撮像器と、この撮像器により撮像された各輝点およ
び位置設定点を表示する画像表示器と、前記画像表示器
に前記撮像器で撮像された対象物表面の画像に重合せて
図形を提供する手段と、前記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の輝点と一致すべく前記
画像表示器の表示画面上の所定の位置に固定的に表示さ
れる第1の基準位置マークと、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
なつたときに前記複数の第2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位置に固定的に表示され
る複数の第2の基準位置マークと、前記ヘッドに内蔵さ
れ前記画像表示器の表示画面上に表示された前記第1の
基準位置マークおよび第2の基準位置マークにより前記
ヘッドと対象物との相対位置関係が基準の対向距離、基
準の対向姿勢になつていることが確認され旦つ前記図形
提供手段より前記画像表示器に提供された図形を参照し
ながら前記対象物の表面に加工経路の基準点となるマー
クを印すマーキング機構とを備え、前記対象物の表面の
加工経路にマークを印すマーキングと同時にその基準点
を自動計測、記録してティーチングを可能としたことを
特徴とする三次元位置設定装置。
In a three-dimensional position setting device that sets 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 head is provided with an oblique light projected onto the target object to determine the facing distance. A first point forming a first bright spot for setting.
and a light emitter that emits light obliquely onto the object.
a second light projector forming a plurality of second bright spots constituting at least a triangle together with the bright spots; an imager that images each of the displayed position set points; an image display that displays each bright spot and position set point imaged by the imager; means for providing a figure superimposed on an image of a surface of an object; and means for providing an alignment target of the position set point displayed on the image display, and a three-dimensional position of the head with respect to the position set point on the object. a first reference position mark that is fixedly displayed at a predetermined position on the display screen of the image display device so as to coincide with the first bright spot when the relative positional relationship of fixedly displayed at a predetermined position on the display screen of the image display so as to coincide with the plurality of second bright spots when the three-dimensional position of the head with respect to the position setting point reaches a predetermined relative positional relationship. a plurality of second reference position marks, and the first reference position mark and second reference position mark built into the head and displayed on the display screen of the image display device, the head and the object are connected to each other. Once it is confirmed that the relative positional relationship is the standard facing distance and standard facing posture, a machining path is formed on the surface of the object while referring to the graphic provided to the image display by the graphic providing means. A marking mechanism that marks a mark as a reference point is provided, and the reference point is automatically measured and recorded at the same time as the mark is placed on the machining path on the surface of the object to enable teaching. Three-dimensional positioning device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014083610A (en) * 2012-10-19 2014-05-12 Yaskawa Electric Corp Robot system, and method for manufacturing processed goods
JP2017083523A (en) * 2015-10-23 2017-05-18 国立大学法人帯広畜産大学 Photographing device, photographing method, and meat quality evaluation method for carcass
WO2021245965A1 (en) * 2020-06-05 2021-12-09 株式会社島津製作所 Automatic sample injection device

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