JPS6352957A

JPS6352957A - ワ−ク位置ずれ検知装置

Info

Publication number: JPS6352957A
Application number: JP19378286A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Uchiumi; 典之内海
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1988-03-07
Also published as: JPH0558857B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ｌ産業上の利用分野」本発明は、産業用ロボットシステムに係り、特に、ワー
クとしての車体のずれ量を補正する必要のあるシーリン
グロボットシステムなどに用いて好適な車体位置ずれ検
知装置に関するものである。

「従来の技術」自動車の塗装ラインなどに用いられている塗装置ｌ′！
ポットにおいては、ワークとしての車体の（１γ置ずれ
を的確に検知してロボットの制御装置に）、イードバッ
クすることが必要とされている。

従来、この位置ずれの検知に適用されろ装置として下記
の如き方式の乙のが提案されている。

すなわち、塗装ラインの下方に・１台のイーレビカメラ
を設置し、これらのテレビカメラにより、車体下面の４
箇所の基堕穴（基飴穴として特別に設けられた穴、ある
いは部品取り付は用に形成された穴）をそれぞれとらえ
て画像処理し、ｎｉｉ記病党穴の画像について、穴の中
心の位置、長径、ｍ径、傾き　（＋ｉｉ７．ｉ己テレビ
カメラは車体を斜め方向から撮影するため、真円状の前
記基〜１穴から楕円の画像が得られる）を求め、求めら
れｆこデータから、車体の３次元ずれ量、すなわちｘ、
ｙ、ｚそれぞれの方向へのずれと、ｘ軸、ｙ軸、Ｚ軸を
それぞれ中心とする回転　（ローリング、ピッチング、
ヨーイング）とを算出するようにしている。

１発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上記従来技術による位置ずれ検出には下
記のような問題がある。

（ａ）画像処理を行なうには、制御用コンピュータに多
くのデータを処理させろことが必要であるから、データ
処理に時間がかかり、ロボットの応答性がわるくなって
、ラインのスピードアップの制約となる。

（１））テレビカメラを使用する場合、その視野全体の
１％程度の解像度か限界であるため、十分な位置決め精
変が得られない。

出願人は上記問題点を解決すべく、特願昭６１−１．１
３８６０号によ３いて［ワーク位置ずれ検知装置」を提
案した。そして、この装置においては、？Ｕ数の１次元
位置センサをその測定方向を異なる方向に向けて配置１
５、これらのセンサから得られたデータに基づいてワー
クの位置ずれを検知するようになっている。

ところで、上記１次元位置センサを使用した位置ずれ検
知装置においては、ワークの位置ずれの絶対量と位置セ
ンサの出力信号との相関を決定する調整作業が必要とさ
れており、この調整を行うには、複数の１次元位置セン
サの測定方向（例えば直交座標系のｘ、ｙ、ｚの各軸方
向）に沿って既知の所定距離だけワークを移動させせ、
センサの出力の変化量を測定して、前記既知の距離との
相関を求めることが必要とされている。

したがって、この調整を行うにめ、ロボットを使用すべ
きラインとは別個に、ワークをＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向に
任意の距離だけ移動させ得るワーク移動機構を設け、こ
のワーク移動機構を利用して１１「ｊ述の調整作業を行
うことが必要とされることとｔより、下記のような諸問
題があった。

（ａ）ワークが自動車などのような大形の物体である場
合には、前述のワーク移動機構として大規模な設う；η
が必要になる。

（ｂ）実際の設置場所とは異なる場所で調整を行うため
、実際の測定位置に移して稼動させた際に誤差を生じ易
い。

（ｃ）センサの経時変化により、相関関係が変化すると
誤差が生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑みて提案された乙ので、ワークの
位置ずれの絶対量と１次元位置センサの信号との相関を
求めるための調整作業を容易に行い得ろワーク位（ξず
れ検知装置を得ろことを目的とするしのである。

１問題点を解決するための手段」上記目的を達成ずろため、本発明は、ワークの位置を検
出する複数の１次元泣：ηセンザをその測定方向を互い
に異なる方向に向けてそれぞれワークａ＋＋＋定位置に
設け、該複数のセンサ出力に基づいてワークの位置ずれ
を測定するようにしたワーク位置ずれ検知装置において
、前記１次元位置センサをその測定方向に沿って４５動
可能なテーブル上に設けろようにしたものである。

１作用」ｎ”ｆ　＋＋己１次元セセンノバ搭載されたテーブルを
ｘ、ｙ。

ｚ６方向に移動させろことにより、センサとワークとを
相対的に移動さＵ−ることかでき、この移動量の絶対値
とセンサの検出値とから相関データを得ることができる
。

１実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すものであ
る。符号１〜３は、フォトダイオードアレイからなる１
次元イメージセンサであって、これらのイメージセンサ
ｌ〜３は、いずれも、）Ｆ、Ｙ。

Ｚテーブルｌミル３ａ（後に詳述する）上に搭載されて
、車体４が間欠的に送られているラインの一側部に設け
られている。前記ラインを挾んでイメージセンサｌと対
向する位置には高周波点灯蛍光灯からなる光源５が設け
られており、該光源５から照射された光線を検知するこ
とにより、車体４のフロントピラー４３のライン進行方
向（以下Ｘ軸方向という）への位置が：Ｘ＋す定される
ようになっている。また、イメージセンサ２と対向する
（存置には、１１存記先源５と同様に構成された光源６
か設けられており、該光源６から照射された光線を検知
することにより、フロントホイールハウス４ｂの下端部
の上下方向　（以下Ｚ軸方向という）への位置が測定さ
れろようになっている。さらに、イメージセンサ３と対
向する位置には、前記光源５・６と同様に構成された光
源７が設けられており、該光源７から照射された光線を
検知することにより、車体４のリアホイールハウス４ｃ
の下端部の」ユニ方向への位置を測定するようになって
いる。

さらに、符号８・９はいずれも１次元センサとしての超
音波距離センサであって、これらの距離センサ８・９は
、ｘ、ｙ、ｚテーブル８ａ・９ａ（後に詳述する）にそ
れぞれ搭載され、車体の前後方向に離れた２箇所で該車
体との距離を測定するようになっている。

さらにまた、前記超音波センサ８・９の後方位置には補
正用の超音波センサ１０が設けられており、この超音波
センサｌＯに既知の距離りを常時測定させておくことに
より、温度あるいは気圧変化による前記超音波センサ８
・９の測定誤差を修正すべく補正信号を得るようになっ
ている。

そして、前記イメージセンサｌ〜３は変換器１１〜１３
を介して、また超音波距離センサ８〜１０は変換器１４
〜１６を介してそれぞれ演算装置１７に接続され、さら
に、この演算装置１７には記憶装置Ｉ８が接続されてい
る。

次いで、前記Ｘ、Ｙ、Ｚテーブルｌａ〜３ａおよび８ａ
・９ａの構成を説明する。なお、実施例においてはいず
れのテーブルら同一の（薄１戊とされているから、イメ
ージセンサ１を支持しているＸ、Ｙ、Ｚテーブルｌａを
例にとってその構成を説明する。

符号２０は台座であり、この台座２０１−にはあり２１
がＸ軸方向に向けて設けられ、該、１５す２１には、Ｘ
方向テーブル２２が移動自在に支持されている。また、
このＸ方向テーブル２２にはあり２３が２軸方向に向け
て設けられており、該あり２３には２方向テーブル２４
が移動自在に支持されている。さらに、＋ｉ？ｊ記２方
向テーブル２．１にはあり２５がＹ軸方向に向けて設け
られており、該あり２５には、位置センサｌが搭載され
たＸ方向テーブル２６か移動自在に支持されている。ま
た、前記各テーブル２２・２４・２６にはそれぞれハン
ドル２７が設けられており、該ハンドル２７によってラ
ック・ビニオン機構（図示路）を操作することにより各
テーブル２２・２４・２６がそれぞれの方向へ移動さけ
られるようになっている。

次いで、前記検知装置における検出動作を説明する。

まず、１次元イメージセンサｌを例として、各１次元イ
メージセンサ１〜３の測定原理を説明する。

すなわち、車体４がラインを運搬されて所定の位置に配
置されると、光源５から照射された光線がフロントピラ
ー４ａによりさえぎられ、したがって、特定の明暗のパ
ターンがイメージセンサｌに検出される。そして、イメ
ージセンサｌを構成するｎ個の素子の内、どの位置の素
子がＯＦ’Ｆ（暗）となっているかによりピラー４ａの
位置を検知し、これより、車体のＸ軸方向への位置が演
算装置１７に認識される。なお、イメージセンサ２・３
においても、同様の原理によって車体４のＺ軸方向への
位置が検知され、さらに、イメージセンサ２・３の測定
値から、ｙ軸を中心とする回転位置が検出されるように
なっている。

一方、超音波変換器１４・Ｉ５は、超音波距離センサ８
・９から発信された超音波が車体４に反射して受信され
るのに要する時間Ｔ、、Ｔ２を測定しており、この時間
データを下記のように処理することにより各センサから
車体までのＸ軸方向への距離Ｌ１およびＬ２が求められ
るとと乙に、Ｚ軸を中心とする回転位置が求められるよ
うになっている。

Ｌｌ＝ＬＸＴｌ／ＴＬｔ　＝　Ｌ　Ｘ　Ｔ　ｔ　／　’ｒただし、Ｌｌ：超音波センサ８と車体４との距離り、；
超音波センサ９と車体４との距離次いで、以上のように
して得られた位置情報を位置ずれの絶対値に変換する方
法について説明ずろ。

まず、車体４をライン上の所定位置に固定しておき、イ
メージセンサｌが搭載されたｘ、ｙ、ｚテーブルｌａの
ハンドル２７を操作して予め定められｆコ距離ΔＸに亙
ってＸ軸方向に移動させると、イメージセンサ１の出力
から得られる距離情？Ｉａｌ。

がΔＩ、だけ変化する。同様に、イメージセン■１をｙ
輔、Ｚ袖の各方向に変位させた場合の距離情報の変化を
求めて下記のような相関データをｉりる。

（Δ＋＋／八Ｘ　へ　、ΔＩ、／ΔＹ＋、Δｌ、／Δｚ
＋）同（、ηに、イメージセンサ２・３の検出情報Ｉ２
■３、および超音波距離センサ８・９の検出情報１．１
１，２についてし、Ｘ、ｙ、Ｚテーブル２ａ・３ａ・８
ａ・９ａを各方向に移動させることにより、下記のよう
にセンザ出）Ｊと変位の絶対値との相関データを求める
。

（Δ■、／ΔＸ２．Δｌ／ΔＹ２．Δ＋ｚ／Δｚ、）（
Δ１．／ΔＸ　３１ΔＩ３／Δｙ３．ΔＩ３／ΔＺ３）
（Δ１．．／ΔＸａ、ΔＩ−＋／ΔＹ４．ΔＩ７１／Δ
Ｚ４）（△Ｌ、、／Δｘ、１Δ■７．／Δｙｓ、ΔＬ２
／Δｚｓ）このようにした求められた１５例の相関デー
タは車種により定まる爪であるので、車種毎に、これら
１５個のデータと、基め位置における各センサの出力ｒ
　＋ｏ、　Ｉ　ｔｏ＋　Ｔ　＊ｏ、Ｌ　＋ｏ、Ｌ　ｔａ
とを記憶装置に記憶させる。

そして、実際の（装置ずれ検知時に、上記情報を記憶装
置１８から読み出し、読み出された相関データに基づい
て、演算装置１７が各センサの測定データから変位の絶
対値を演算し、車体・１のに、Ｙ。

Ｚ６方向への変位と、ｙ軸、Ｚ軸回りの回転についての
変位とを知ることができる。そして、このようにして得
られた（η置ずれの情報に応じてロボットに補正信号を
供給することができる。

なお、上記一実施例においては、ハンドルを手動操作す
ることによって各センサを移動さＵ′だが、ｘ、ｙ、ｚ
の移動機構をパルスモータなどにより駆動し、このパル
スモータの制御を演算装置に行わけて自動的に上記相関
データを得るようにしてもよい。

また、上記一実施例では、５個のセンサを用いてＸ、ｙ
、Ｚの３方向と、ｙ軸回り、およびＺ軸回りの２方向の
位置ずれを測定する場合について説明したが、３個のセ
ンサを使用してｘ、ｙ、ｚの３方向の位置ずれのみを測
定する場合、あるいは６９のセンサを使用してに、’ｌ
、Ｚ方向および各軸回りの全ての回転方向への位置ずれ
を測定ずろ場合に乙本発明を適用し得るのはらちろんで
ある。

１発明の効果」以］〕の説明で明らかなように、本発明は、ワークの（
でＬ置ずれを検知する複数の１次元センサを、Ｘ、Ｙ、
Ｚの各方向に移動可能なテーブル上に設けるようにした
から下記の効果を奏する。

（１）テーブルを１１１用してセンサとワークとを容易
に＋［１対１多動させることができ、したがって、ワー
ク移動のための大規模な設備を必要としない。

（１；）装置を設置すべき実システムにおいて測定を行
うため誤差の発生が少ない。

（ｉｉｉ）　　センサの経時変化に応じて容易にデータ
の修正を行うことができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実！ＩＩｉ列を示計ら
ので、第１図は平面図、工２図は側面図、第３図は正面
図、第４図はＸ、）’、Ｚテーブルの正面図、第５図は
ｘ、ｙ、ｚテーブルの側面図である。１〜３・・・・・・１次元イメージセンサ　（フォトダ
イオードアレイ）、　ｌａ〜３ａ・・・・・　Ｘ、Ｙ、
Ｚテーブル、４・・・・・・ワーク、４ａ・・・・・・
フロントピラー、４ｂ・・・・・フロントホイールハウ
ス、４ｃ・・・・・リアホイールハウス、５〜７・・・
・・・光源、８・９・・・・・・１次元センサ（超音波
距離センサ）、８ａ・９ａ・・・　　ｘ、ｙ、ｚテーブ
ル、１１〜１３・・・・変換器、１４〜１６・・・・変
換器、１７　・・・演算装置、１８・・・記憶装置。

Claims

【特許請求の範囲】

ワークの位置を検出する複数の１次元位置センサをその
測定方向を互いに異なる方向に向けるとともに、各測定
方向に沿って移動可能な複数のテーブル上にそれぞれ設
け、前記複数のセンサ出力に基づいてワークの位置ずれ
を測定するようにしたことを特徴とするワーク位置ずれ
検知装置。