WO2020184575A1 - 計測システム及び計測方法 - Google Patents

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WO2020184575A1
WO2020184575A1 PCT/JP2020/010360 JP2020010360W WO2020184575A1 WO 2020184575 A1 WO2020184575 A1 WO 2020184575A1 JP 2020010360 W JP2020010360 W JP 2020010360W WO 2020184575 A1 WO2020184575 A1 WO 2020184575A1
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work
points
displacement
reference plane
plane
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教晃 吉井
治樹 古川
公平 鶴岡
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オムロン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts

Definitions

  • the present invention relates to a measurement system and a measurement method.
  • work assembly work by robots is automated.
  • the operation of the robot is controlled so that the robot welds to a work placed on a workbench.
  • the position and posture of the work placed on the workbench may differ for each work.
  • the standard position and posture of the work with respect to the workbench are determined in advance, the position and posture of the work are detected to be deviated from the standard position and posture, and the work by the robot is performed.
  • the welding position of the robot is corrected.
  • Patent Document 1 the standard position and orientation of the work with respect to the reference block are set in advance, and the deviation of the work with respect to the reference block is translated in each coordinate axis direction of the XYZ Cartesian coordinate system by using an image sensor and a displacement sensor.
  • Patent Document 1 since it is necessary to prepare a reference block for each work, it becomes complicated to construct a system for calculating a correction value for correcting the position and posture of the robot with respect to the work. ..
  • an object of the present invention is to propose a measurement system and a measurement method capable of calculating a correction value for correcting the position and posture of a robot with respect to a work with a simple system configuration.
  • the measurement system includes three displacement sensors that measure the Z coordinates of three points of the work in the space defined by the XYZ orthogonal coordinate system, and two XY coordinates of the work.
  • the position and orientation of the reference plane based on the first calculation means for calculating the displacement of the work with the component of 6 degrees of freedom consisting of the parallel movement component in each coordinate axis direction and the rotation component around each coordinate axis, and the displacement of the work with respect to the reference plane.
  • the XYZ Cartesian coordinate system is defined so that the plane parallel to the reference plane is the XY plane and the axis perpendicular to the reference plane is the Z axis. According to such a configuration, a reference block as a reference for measuring the position and posture of the work becomes unnecessary, and the position and posture of the robot with respect to the work can be corrected with a simple system configuration.
  • the two points of the work may be the appearance feature points of the work. As a result, the accuracy of identifying the imaging point of the work by the image sensor can be improved.
  • the second calculation means may calculate the displacement of each of the preceding three calibration points using a matrix operation. Matrix calculation makes it possible to calculate calibration points using coordinate transformation.
  • the measurement method includes a step in which the programmable controller inputs measurement results by three displacement sensors of three Z coordinates of the work in the space defined by the XYZ orthogonal coordinate system, and two points of the work XY.
  • the step of calculating the displacement of the three calibration points that define the plane in which the relative positional relationship with the reference plane when aligned with is defined is executed.
  • the XYZ Cartesian coordinate system is defined so that the plane parallel to the reference plane is the XY plane and the axis perpendicular to the reference plane is the Z axis.
  • the correction value for correcting the position and posture of the robot with respect to the work can be calculated with a simple system configuration.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a measurement system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the measurement system 10 includes three displacement sensors 20 and two image sensors 30.
  • a reference plane 80 that defines a reference position and a reference posture of the work is defined in advance.
  • the reference position and reference posture of the work determine the reference of the position and posture of the work placed on the workbench. As shown in FIGS.
  • the measurement system 10 determines how much the actual position and posture of the work 70 placed on the workbench deviate from the reference position and the reference posture, respectively, with the three displacement sensors 20 and The measurement is performed using two image sensors 30.
  • the XYZ Cartesian coordinate system is defined so that the plane parallel to the reference plane 80 is the XY plane and the axis perpendicular to the reference plane 80 is the Z axis.
  • the work 70 operated by the robot is called a "work work”.
  • the reference plane 80 is called "master work".
  • the master work is a measurement surface (flat surface without unevenness) of a virtual work.
  • the three points that define the plane whose relative positional relationship with the masterwork is predetermined are called “calibration points of the masterwork”.
  • the three calibration points of the master work are sometimes collectively referred to as “Master Calib Points”. When distinguishing the three calibration points of the master work, they may be called “MasterCalibPoint1", “MasterCalibPoint2”, and “MasterCalibPoint3".
  • the plane defined by the three calibration points of the master work may be the same as the reference plane 80, and in this case, each calibration point exists on the reference plane 80.
  • the point that matches the calibration point of the master work when the position and orientation of the master work is aligned with the position and orientation of the work work is called the calibration point of the work work.
  • the three calibration points of the work work are sometimes collectively referred to as "WorkCalibPoint”.
  • WorkCalibPoint1 When distinguishing the three calibration points of the work work, they may be called “WorkCalibPoint1", “WorkCalibPoint2”, and “WorkCalibPoint3".
  • the three points on the master work at which the distance between the displacement sensor 20 and the displacement sensor 20 in the Z-axis direction is measured are referred to as “master work distance measuring points”.
  • the three AF points of the master work are sometimes collectively referred to as "Master Distance MeasuPoint”.
  • MasterDistanceMeasuPoint1 When distinguishing between the three MasterDistanceMeasuPoints, they may be referred to as “MasterDistanceMeasuPoint1", “MasterDistanceMeasuPoint2", and “MasterDistanceMeasuPoint3". It is assumed that the three AF points of the master work exist on the same plane and their Z coordinates are the same.
  • the three points on the work work in which the distance between the displacement sensor 20 and the displacement sensor 20 in the Z-axis direction is measured are referred to as “distance measuring points of the work work”.
  • the three AF points of the work work are sometimes collectively referred to as "Work Distance Measure Points”.
  • WorkDistanceMeasuPoint1 When distinguishing between three WorkDistanceMeasuPoints, they may be referred to as "WorkDistanceMeasuPoint1", “WorkDistanceMeasuPoint2", and “WorkDistanceMeasuPoint3". It is assumed that the three AF points of the work work exist on the same plane.
  • the Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint1 is called WorkDistanceMeasuPoint1_z.
  • the Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint2 is called WorkDistanceMeasuPoint2_z.
  • the Z coordinate of WorkDistanceMeasuPoint3 is called WorkDistanceMeasuPoint3_z.
  • the two points on the master work imaged by the image sensor 30 are called “master work imaging points”.
  • the two imaging points of the master work are sometimes collectively referred to as “Master Image Points”.
  • MasterImagePointA MasterImagePoint
  • MasterImagePointB MasterImagePointB
  • the two points on the work work imaged by the image sensor 30 are called “image points of the work work”.
  • the two imaging points of the work work are sometimes collectively referred to as "WorkImagePoint”.
  • WorkImagePointA When distinguishing between two WorkImagePoints, they may be referred to as “WorkImagePointA” and “WorkImagePointB”.
  • the movement vector whose starting point is the imaging point of the master work and whose ending point is the imaging point of the work work is called WorkImagePointDiff_xy.
  • a movement vector starting from MasterImagePointA and ending at WorkImagePointA is called WorkImagePointADiff_xy.
  • the movement vector starting from MasterImagePointB and ending at WorkImagePointB is called WorkImagePointBDiff_xy.
  • the rotation angle of the work work with respect to the master work around the XYZ axis is called Work Angle Diff.
  • WorkAngleDiff_z the rotation angle of the work work with respect to the master work around the Z axis.
  • the movement vector starting from MasterCalibPoint1 and ending at WorkCalibPoint1 is called WorkCalibPointDiff1.
  • the movement vector starting from MasterCalibPoint2 and ending at WorkCalibPoint2 is called WorkCalibPointDiff2.
  • the movement vector starting from MasterCalibPoint3 and ending at WorkCalibPoint3 is called WorkCalibPointDiff3.
  • the measurement system 10 refers to the reference plane 80 from the difference between the Z coordinate of each of the three AF points of the master work and the Z coordinate of each of the three displacement points of the work work.
  • the displacement of the work 70 is calculated by a component of three degrees of freedom consisting of a translation component in the Z-axis direction and a rotation component around the XY axes.
  • the measurement system 10 refers to the reference plane 80 from the difference between the XY coordinates of the two imaging points of the master work and the XY coordinates of the two imaging points of the work work.
  • the displacement of the work 70 is calculated by a component of three degrees of freedom consisting of a translation component in the XY axis direction and a rotation component around the Z axis.
  • the measurement system 10 calculates the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 by a component of 6 degrees of freedom including a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis.
  • the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work is equal to the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80.
  • the measurement system 10 calculates the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80.
  • the measurement system 10 outputs the calculation result of the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work to the robot controller as a correction value for correcting the position and posture of the robot with respect to the work 70.
  • the robot controller corrects the position and orientation of the robot with respect to the work 70 based on this correction value.
  • the appearance feature point of the work 70 may be used as an imaging point of the work work.
  • the appearance feature point means that the shape, pattern, or color of the work 70 is easily distinguishable from the shape, pattern, or color of other parts of the work 70.
  • each of the two image sensors 30 is arranged so as to image different imaging points of the work work.
  • the measurement system 10 does not necessarily have to include two image sensors 30, and for example, one image sensor 30 may capture two imaging points.
  • the measurement system 10 includes two image sensors 30 will be exemplified.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a measurement system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the measurement system 10 includes three displacement sensors 20, two image sensors 30, a controller 31 connected to each image sensor 30, and a programmable controller 40 connected to the controller 31 and each displacement sensor 20.
  • the programmable controller 40 inputs the measurement signal output from each displacement sensor 20 and calculates the value of the Z coordinate of each AF point.
  • the controller 31 inputs the measurement signals output from each image sensor 30 and outputs the XY coordinates of the imaging point to the programmable controller 40.
  • the programmable controller 40 calculates the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the outputs of the controller 31 and each displacement sensor 20, and corrects the calculation result to the position and orientation of the robot 60 with respect to the work 70. It is output to the robot controller 50 as a correction value for this purpose.
  • the robot controller 50 corrects the position and orientation of the robot 60 with respect to the work 70 based on this correction value.
  • the work 70 is a part (for example, an automobile part) placed on the workbench 90, and the robot 60 is, for example, a welding robot that spot welds the work 70.
  • the robot controller 50 corrects, for example, the spot welding spot position by the welding robot based on the correction value output from the programmable controller 40.
  • the field of view is narrow when the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 is measured by using a sensor that measures the work 70 three-dimensionally.
  • the cost of the sensor becomes high.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the programmable controller 40.
  • the programmable controller 40 includes a processor 41, an auxiliary storage device 42, a main storage device 43, a network controller 44, and a chipset 45.
  • the auxiliary storage device 42 is, for example, a computer-readable recording medium such as a disk medium (for example, a magnetic recording medium or a photomagnetic recording medium) or a non-volatile semiconductor memory.
  • the main storage device 43 is, for example, a volatile semiconductor memory.
  • the network controller 44 controls communication between the controller 31 and the programmable controller 40, and communication between the robot controller 50 and the programmable controller 40.
  • the chipset 45 controls each part of the programmable controller 40 (processor 41, auxiliary storage device 42, main storage device 43, and network controller 44).
  • the control program 46 is stored in the auxiliary storage device 42.
  • the control program 46 is read from the auxiliary storage device 42 into the main storage device 43, and is interpreted and executed by the processor 41.
  • the control program 110 calculates the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 from the outputs of the controller 31 and each displacement sensor 20 with a component of 6 degrees of freedom consisting of a translation component in each coordinate axis direction and a rotation component around each coordinate axis. And the process of calculating the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80.
  • the control program 110 may calculate the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work by using, for example, a matrix operation.
  • the control program 110 can be described, for example, in the ST (Structured Text) language. According to the ST language, matrix operations can be performed by the programmable controller 40.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the measurement method according to the embodiment of the present invention.
  • the programmable controller 40 inputs the measurement results of the three displacement sensors 20 of the Z coordinates of the three AF points on the work 70.
  • the programmable controller 40 inputs the measurement results of the two image sensors 30 of the XY coordinates of the two imaging points on the work 70.
  • the programmable controller 40 displaces the work 70 with respect to the reference plane 80 based on the measurement results of the Z coordinate of the three AF points and the XY coordinates of the two imaging points. It is calculated with a component of 6 degrees of freedom consisting of a rotation component around the coordinate axes.
  • the programmable controller 40 calculates the displacement of the calibration point of the work work with respect to the calibration point of the master work from the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80.
  • the Y coordinates of the two AF points (MasterDistanceMeasuPoint1 and MasterDistanceMeasuPoint2) of the master work are the same.
  • the range of the rotation angle of the work work with respect to the master work shall be within the range of ⁇ 45 degrees.
  • the vector between the imaging point (MasterImagePoint), the AF point 1 (MasterDistanceMeasuPoint1), the AF point 2 (MasterDistanceMeasuPoint1), and the AF point 3 (MasterDistanceMeasuPoint1) of the master work is calculated.
  • the rotation component of the work work in the XY axis direction is calculated with reference to the AF point 1 (WorkDistanceMeasuPoint1) of the work work.
  • the Z coordinates (WorkDistanceMeasuPoint1_z,) of the distance measurement point 1 on the work work, the distance measurement point 2 on the work work, and the distance measurement point 3 on the work work respectively. From WorkDistanceMeasuPoint2_z, WorkDistanceMeasuPoint3_z), find the inclination of the work work in the X-axis and Y-axis directions. Ask for.
  • the XY coordinates of the two imaging points A and B of the working work are calculated from (Equation 7) to (Equation 8) with the imaging point A of the working work as the center of rotation.
  • the translation component of the work work in the XY direction is calculated from (Equation 24) with the imaging point as the center of rotation.
  • the Z coordinate of the center of rotation can be obtained from the sum of the movement of the entire work and the movement of the rotation of the XY axes.
  • the movement of the Z coordinate due to the rotation of the Y axis is calculated from (Equation 25).
  • the coordinates (X1, Y1, Z1, 1) obtained by rotating the coordinates (X0, Y0, Z0, 1) of the calibration points around the X axis are calculated from (Equation 34).
  • the coordinates (X2, Y2, Z2, 1) obtained by rotating the coordinates (X1, Y1, Z1, 1) of the calibration points around the Y axis are calculated from (Equation 35).
  • the rotation angle of the work work with respect to the master work is calculated from (Equation 40) to (Equation 41).
  • the programmable controller 40 serves as means for executing the measurement methods (steps 601 to 604 in FIG. 6) according to the embodiment of the present invention (input means for executing steps 601, 602 and calculation means for executing steps 603 and 604). Function.
  • FIG. 4 shows an example in which the three displacement sensors 20 and the two image sensors 30 are arranged around the work table 90 of the work 70, as shown in FIG. 15, the three displacement sensors 20 and the two image sensors 20 are arranged.
  • the sensor unit 100 including the image sensor 30 may be attached to the wrist of the robot 60. Alternatively, when one image sensor 30 captures two imaging points, the sensor unit 100 may include three displacement sensors 20 and one image sensor 30.
  • the robot 60 shown in FIG. 15 is, for example, an assembly robot that assembles the work 70.
  • FIGS. 16 and 17 show an example of an automobile part as a work 70.
  • WorkImagePointA and WorkImagePointB are appearance feature points of automobile parts. These appearance feature points may be, for example, an uneven portion of an automobile part, or a portion whose color is different from that of other portions.
  • Appendix 1 Three displacement sensors 20 that measure the Z coordinates of three points of the work 70 in the space defined by the XYZ Cartesian coordinate system, One or two image sensors 30 that measure the XY coordinates of two points on the work 70, and Programmable controller 40 Based on the measurement results of the Z coordinate of 3 points and the XY coordinates of 2 points, the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 that defines the reference position and the reference posture of the work 70 is translated by the translation component in each coordinate axis direction and around each coordinate axis.
  • the first calculation means 603 which calculates with a component of 6 degrees of freedom consisting of a rotation component, and Based on the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80, a plane having a predetermined relative positional relationship with the reference plane 80 when the position and orientation of the reference plane 80 are matched with the position and orientation of the work 70.
  • a second calculation means 604 that calculates the displacements of the three defined calibration points, and Programmable controller 40 and An XYZ Cartesian coordinate system is defined such that the plane parallel to the reference plane 80 is the XY plane and the axis perpendicular to the reference plane 80 is the Z axis.
  • the measurement system 1 described in Appendix 1 The two points of the work 70 are the measurement system 10 which are the appearance feature points of the work 70.
  • the second calculation means 604 is a measurement system 10 that calculates the displacement of each of the three calibration points using a matrix operation.
  • Step 601 to input the measurement result by the three displacement sensors 20 of the Z coordinates of the three points of the work 70 in the space defined by the XYZ Cartesian coordinate system, and Step 602 for inputting the measurement result by one or two image sensors 30 of the XY coordinates of the two points of the work 70, and Based on the measurement results of the Z coordinate of 3 points and the XY coordinates of 2 points, the displacement of the work 70 with respect to the reference plane 80 that defines the reference position and the reference posture of the work 70 is calculated by translating the work 70 in each coordinate axis direction and around each coordinate axis.
  • Step 604 to calculate the displacement of the three calibration points to be defined Is a measurement method that executes A measurement method in which an XYZ Cartesian coordinate system is defined so that a plane parallel to the reference plane 80 is an XY plane and an axis perpendicular to the reference plane 80 is a Z axis.

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Abstract

プログラマブルコントローラが、ワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップと、ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップと、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を６自由度の成分で計算するステップと、基準平面に対するワークの変位に基づいて、基準平面の位置及び姿勢をワークの位置及び姿勢に整合させたときの基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップを実行する。

Description

計測システム及び計測方法
　本発明は計測システム及び計測方法に関わる。
　ファクトリーオートメーションの分野では、ロボットによるワークの組み立て作業が自動化されている。例えば、自動車部品の溶接工程においては、作業台に置かれたワークにロボットが溶接を行うようにロボットの動作が制御される。このとき、作業台に置かれるワークの位置及び姿勢は、ワーク毎に異なり得る。このような事情に鑑み、作業台に対するワークの標準的な位置及び姿勢を予め定めておき、ワークの位置及び姿勢がその標準的な位置及び姿勢からどの程度ずれているかを検出し、ロボットによるワークの溶接位置を補正することが行われている。例えば、特許文献１は、基準ブロックに対するワークの標準的な位置及び姿勢を予め設定しておき、画像センサ及び変位センサを用いて基準ブロックに対するワークのずれをＸＹＺ直交座標系の各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算することにより、ワークに対するロボットの位置及び姿勢の補正量を計算する方法を提案している。
特開２０１５－９３３５６号公報
　しかし、特許文献１に記載の方法では、ワーク毎に基準ブロックを用意する必要があるため、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を計算するためのシステムの構築が煩雑となる。
　そこで、本発明は、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を簡易なシステム構成で計算することのできる計測システム及び計測方法を提案することを課題とする。
　上述の課題を解決するため、本発明に関わる計測システムは、ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標を測定する３つの変位センサと、ワークの２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサと、プログラマブルコントローラであって、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段と、基準平面に対するワークの変位に基づいて、基準平面の位置及び姿勢をワークの位置及び姿勢に整合させたときの基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段と、を備えるプログラマブルコントローラと、を備える。ここで、基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている。このような構成によれば、ワークの位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易なシステム構成でワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。
　ワークの２点は、ワークの外観的特徴点でもよい。これにより、画像センサによるワークの撮像点の識別精度を高めることができる。
　第２の計算手段は、行列演算を用いて前３つの校正点のそれぞれの変位を計算してもよい。行列演算により、座標変換を用いた校正点の計算が可能となる。
　本発明に関わる計測方法は、プログラマブルコントローラが、ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップと、ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップと、３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいてワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対するワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップと、基準平面に対するワークの変位に基づいて基準平面の位置及び姿勢をワークの位置及び姿勢に整合させたときの基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップと、を実行する。ここで、基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている。このような方法によれば、ワークの位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易な手法でワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。
　本発明によれば、ワークに対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値を簡易なシステム構成で計算することができる。
本発明の実施形態に関わる計測システムの概略構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる基準平面に対するワークの変位を測定する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる基準平面に対するワークの変位を測定する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測システムの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わるプログラマブルコントローラの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測方法の計算処理を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる計測システムの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わるワークの説明図である。 本発明の実施形態に関わるワークの説明図である。
　以下、本発明の一側面に関わる実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明には、その等価物も含まれる。なお、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
［適用例］
　まず、図１乃至図３を参照しながら、本発明の適用例について説明する。
　図１は本発明の実施形態に関わる計測システム１０の概略構成を示す説明図である。計測システム１０は、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を備えている。ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内には、ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０が予め定義されている。ワークの基準位置及び基準姿勢とは、作業台に置かれるワークの位置及び姿勢の基準を定めるものである。図２及び図３に示すように、計測システム１０は、作業台に置かれたワーク７０の実際の位置及び姿勢がそれぞれ基準位置及び基準姿勢からどの程度ずれているのかを３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を用いて測定する。なお、基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系を定義する。
　本明細書で使用する用語を以下のように定義する。
　ロボットが操作するワーク７０を「作業ワーク」と呼ぶ。
基準平面８０を「マスターワーク」と呼ぶ。マスターワークは、仮想上のワークの測定面（凹凸のない平坦面）である。
マスターワークとの相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの点を「マスターワークの校正点（キャリブレーションポイント）」と呼ぶ。マスターワークの３つの校正点は、「MasterCalibPoint」と総称することがある。また、マスターワークの３つの校正点を区別するときは、「MasterCalibPoint1」,「 MasterCalibPoint2」, 「MasterCalibPoint3」と呼ぶことがある。但し、マスターワークの３つの校正点によって画定される平面は、基準平面８０と同一でもよく、この場合、各校正点は、基準平面８０上に存在する。
マスターワークの位置及び姿勢を作業ワークの位置及び姿勢に整合させたときにマスターワークの校正点に一致する点を作業ワークの校正点と呼ぶ。作業ワークの３つの校正点は、「WorkCalibPoint」と総称することがある。また、作業ワークの３つの校正点を区別するときは、「WorkCalibPoint1」,「 WorkCalibPoint2」, 「WorkCalibPoint3」と呼ぶことがある。
変位センサ２０によって変位センサ２０との間のＺ軸方向の距離が測定されるマスターワーク上の３つの点を「マスターワークの測距点」と呼ぶ。マスターワークの３つの測距点は、「MasterDistanceMeasuPoint」と総称することがある。また、３つのMasterDistanceMeasuPointを区別するときは、「MasterDistanceMeasuPoint1」, 「MasterDistanceMeasuPoint2」, 「MasterDistanceMeasuPoint3」と呼ぶことがある。マスターワークの３つの測距点は、同一平面上に存在し、それらのＺ座標は同一であるものとする。
変位センサ２０によって変位センサ２０との間のＺ軸方向の距離が測定される作業ワーク上の３つの点を「作業ワークの測距点」と呼ぶ。作業ワークの３つの測距点は、「WorkDistanceMeasuPoint」と総称することがある。また、３つのWorkDistanceMeasuPointを区別するときは、「WorkDistanceMeasuPoint1」, 「WorkDistanceMeasuPoint2」, 「WorkDistanceMeasuPoint3」と呼ぶことがある。作業ワークの３つの測距点は、同一平面上に存在するものとする。
特に、WorkDistanceMeasuPoint1のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint1_zと呼ぶ。WorkDistanceMeasuPoint2のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint2_zと呼ぶ。WorkDistanceMeasuPoint3のＺ座標をWorkDistanceMeasuPoint3_zと呼ぶ。
画像センサ３０によって撮像されるマスターワーク上の２つの点を「マスターワークの撮像点」と呼ぶ。マスターワークの２つの撮像点は、「MasterImagePoint」と総称することがある。また、２つのMasterImagePointを区別するときは、「MasterImagePointA」, 「MasterImagePointB」と呼ぶことがある。
画像センサ３０によって撮像される作業ワーク上の２つの点を「作業ワークの撮像点」と呼ぶ。作業ワークの２つの撮像点は、「WorkImagePoint」と総称することがある。また、２つのWorkImagePointを区別するときは、「WorkImagePointA」, 「WorkImagePointB」と呼ぶことがある。
　マスターワークの撮像点を始点とし、作業ワークの撮像点を終点とする移動ベクトルをWorkImagePointDiff_xyと呼ぶ。特に、MasterImagePointAを始点とし、WorkImagePointAを終点とする移動ベクトルをWorkImagePointADiff_xyと呼ぶ。MasterImagePointBを始点とし、WorkImagePointBを終点とする移動ベクトルをWorkImagePointBDiff_xyと呼ぶ。
　マスターワークに対する作業ワークのＸＹＺ軸周りの回転角をWorkAngleDiffと呼ぶ。特に、マスターワークに対する作業ワークのＺ軸周りの回転角をWorkAngleDiff_zと呼ぶ。
MasterCalibPoint1を始点とし、WorkCalibPoint1を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff1と呼ぶ。MasterCalibPoint2を始点とし、WorkCalibPoint2を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff2と呼ぶ。MasterCalibPoint3を始点とし、WorkCalibPoint3を終点とする移動ベクトルをWorkCalibPointDiff3と呼ぶ。
　例えば、図２に示すように、計測システム１０は、マスターワークの３つの測距点のそれぞれのＺ座標と作業ワークの３つの測距点のそれぞれのＺ座標との差分から、基準平面８０に対するワーク７０の変位をＺ軸方向の平行移動成分及びＸＹ軸周りの回転成分からなる３自由度の成分で計算する。また、例えば、図３に示すように、計測システム１０は、マスターワークの２つの撮像点のそれぞれのＸＹ座標と作業ワークの２つの撮像点のそれぞれのＸＹ座標との差分から、基準平面８０に対するワーク７０の変位をＸＹ軸方向の平行移動成分及びＺ軸周りの回転成分からなる３自由度の成分で計算する。このようにして、計測システム１０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する。
　マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位は、基準平面８０に対するワーク７０の変位に等しい。計測システム１０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位からマスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する。計測システム１０は、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位の計算結果を、ワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正するための補正値として、ロボットコントローラに出力する。ロボットコントローラは、この補正値に基づいて、ワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正する。このような構成によれば、ワーク７０の位置及び姿勢を測定するための基準となる基準ブロックは不要となり、簡易なシステム構成でワーク７０に対するロボットの位置及び姿勢を補正することが可能となる。
　なお、ワーク７０の外観的特徴点を、作業ワークの撮像点としてもよい。外観的特徴点とは、その形状、模様、又は色彩がワーク７０の他の部分の形状、模様、又は色彩と比較して区別し易い点を意味する。ワーク７０の外観的特徴点を、作業ワークの撮像点とすることにより、画像センサ３０による作業ワークの撮像点の識別精度を高めることができる。
　また、画像センサ３０の測定誤差を低減するために、作業ワークの２つの撮像点の距離は、長い方が望ましい。このため、２つの画像センサ３０のそれぞれは、作業ワークの異なる撮像点を撮像するように配置される。但し、計測システム１０は、必ずしも、２つの画像センサ３０を備える必要はなく、例えば、１つの画像センサ３０で２つの撮像点を撮像してもよい。以下の説明では、計測システム１０が２つの画像センサ３０を備える構成について例示的に説明する。
[システム構成]
　図４は本発明の実施形態に関わる測定システム１０の構成を示す説明図である。測定システム１０は、３つの変位センサ２０と、２つの画像センサ３０と、各画像センサ３０に接続するコントローラ３１と、コントローラ３１及び各変位センサ２０に接続するプログラマブルコントローラ４０とを備える。プログラマブルコントローラ４０は、各変位センサ２０から出力される測定信号を入力し、各測距点のＺ座標の値を演算する。コントローラ３１は、各画像センサ３０から出力される測定信号を入力し、撮像点のＸＹ座標をプログラマブルコントローラ４０に出力する。
　プログラマブルコントローラ４０は、コントローラ３１及び各変位センサ２０の出力から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算し、その計算結果を、ワーク７０に対するロボット６０の位置及び姿勢を補正するための補正値として、ロボットコントローラ５０に出力する。ロボットコントローラ５０は、この補正値に基づいて、ワーク７０に対するロボット６０の位置及び姿勢を補正する。なお、ワーク７０は、作業台９０に置かれる部品（例えば、自動車の部品）であり、ロボット６０は、例えば、ワーク７０をスポット溶接する溶接ロボットである。ロボットコントローラ５０は、プログラマブルコントローラ４０から出力される補正値に基づいて、例えば、溶接ロボットによるスポット溶接の打点位置を補正する。
　なお、ワーク７０が自動車部品のように、例えば、数メートル程度の大きさである場合、ワーク７０を３次元測定するセンサを用いて基準平面８０に対するワーク７０の変位を測定すると、視野が狭い上に、センサの費用が高価になるという欠点を有する。これに対し、変位センサ２０と画像センサ３０とを組み合わせることにより、視野を大きくとることが可能となり、また、センサの費用も安価になるという利点を有する。
　図５はプログラマブルコントローラ４０の構成を示す説明図である。プログラマブルコントローラ４０は、プロセッサ４１と、補助記憶装置４２と、主記憶装置４３と、ネットワークコントローラ４４と、チップセット４５とを備えている。補助記憶装置４２は、例えば、ディスク媒体（例えば、磁気記録媒体又は光磁気記録媒体）又は不揮発性半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。主記憶装置４３は、例えば、揮発性半導体メモリである。ネットワークコントローラ４４は、コントローラ３１とプログラマブルコントローラ４０との間の通信、及びロボットコントローラ５０とプログラマブルコントローラ４０との間の通信を制御する。チップセット４５は、プログラマブルコントローラ４０の各部（プロセッサ４１、補助記憶装置４２、主記憶装置４３、及びネットワークコントローラ４４）を制御する。
　補助記憶装置４２には、制御プログラム４６が格納されている。制御プログラム４６は、補助記憶装置４２から主記憶装置４３に読み込まれ、プロセッサ４１によって解釈及び実行される。制御プログラム１１０は、コントローラ３１及び各変位センサ２０の出力から、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する処理と、基準平面８０に対するワーク７０の変位から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する処理とを実行する。制御プログラム１１０は、例えば、行列演算を用いてマスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算してもよい。制御プログラム１１０は、例えば、ＳＴ（Structured Text）言語で記述することができる。ＳＴ言語によれば、プログラマブルコントローラ４０による行列演算が可能となる。
[計測方法]
　図６は本発明の実施形態に関わる計測方法の処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップ６０１において、プログラマブルコントローラ４０は、ワーク７０上の３つの測距点のＺ座標の３つの変位センサ２０による測定結果を入力する。
　ステップ６０２において、プログラマブルコントローラ４０は、ワーク７０上の２つの撮像点のＸＹ座標の２つの画像センサ３０による測定結果を入力する。
　ステップ６０３において、プログラマブルコントローラ４０は、３つの測距点のＺ座標及び２つの撮像点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する。
　ステップ６０４において、プログラマブルコントローラ４０は、基準平面８０に対するワーク７０の変位から、マスターワークの校正点に対する作業ワークの校正点の変位を計算する。
　次に、図７乃至１３を参照しながら、ステップ６０３，６０４の計算処理の詳細について説明する。
　図７に示すように、マスターワークの２つの測距点（MasterDistanceMeasuPoint1, MasterDistanceMeasuPoint2）のそれぞれのＹ座標は、同じであるものとする。また、マスターワークに対する作業ワークの回転角の範囲は、±４５度の範囲内であるものとする。
　図８に示すように、マスターワークの撮像点（MasterImagePoint）、測距点１（MasterDistanceMeasuPoint1）、測距点２（MasterDistanceMeasuPoint1）、測距点３（MasterDistanceMeasuPoint1）間のベクトルを計算する。
　測距点１と撮像点との間のベクトルd1(x, y, z)（式１）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　測距点１と測距点２との間のベクトルd2(x)を（式２）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
測距点１と測距点３との間のベクトルd3(x, y)を（式３）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
測距点１とWorkDistanceMeasuPoint1_zとの間のベクトルd4を（式４）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図９に示すように、作業ワークの測距点１（WorkDistanceMeasuPoint1）を基準として、作業ワークのＸＹ軸方向の回転成分を算出する。マスターワークに対して作業ワークが異なる位置に存在するとき、作業ワーク上の測距点１、作業ワーク上の測距点２、及び作業ワーク上の測距点３のそれぞれのＺ座標（WorkDistanceMeasuPoint1_z、WorkDistanceMeasuPoint2_z、WorkDistanceMeasuPoint3_z）から、Ｘ軸及びＹ軸方向の作業ワークの傾きを求め、Ｚ軸周りの回転角(WorkAngleDiff_z)とＸ軸及びＹ軸方向の作業ワークの傾きとから、ＸＹ軸周りの回転角を求める。
　図１０に示すように、Ｙ軸周りの作業ワークの傾きθ（y）slopeを（式５）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図１１に示すように、Ｘ軸周りの作業ワークの傾きθ（x）slopeを（式６）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　図１２に示すように、作業ワークの撮像点Ａを回転中心として、作業ワークの２つの撮像点Ａ，ＢのＸＹ座標を（式７）～（式８）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　作業ワークの撮像点Ａを回転中心する作業ワークのＺ軸周りの回転角を（式９）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　（式１０）～（式１２）を用いて、作業ワークの測距点１，２，３をＺ軸周りに回転させる(θ(z)=WorkAngleDiff_z)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　（式１３）～（式２１）を用いて、(x1,y1) (x2,y2) (x3,y3)座標におけるＺ座標を計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　Ｙ軸周りの作業ワークの回転角を（式２２）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　Ｘ軸周りの作業ワークの回転角を（式２３）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　撮像点を回転中心として、作業ワークのＸＹ方向の平行移動成分を（式２４）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　回転中心のＺ座標は、ワーク全体の移動とＸＹ軸の回転による移動の和から求まる。Ｙ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２５）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　Ｘ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２６）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　図１３に示すように、撮像点と測距点の高さが異なるときのＸＹ軸の回転によるＺ座標の移動を（式２７）～（式３１）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　図１４に示すように、回転中心のＺ座標を（式３２）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
　撮像点を回転中心として回転行列を計算し、作業ワークの校正点を計算する。
　撮像点を原点に移動したときの校正点の座標(X0,Y0,Z0,1)を（式３３）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
校正点の座標(X0,Y0,Z0,1)をＸ軸周りに回転させて得られる座標(X1,Y1,Z1,1)を（式３４）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
校正点の座標(X1,Y1,Z1,1)をＹ軸周りに回転させて得られる座標(X2,Y2,Z2,1)を（式３５）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
校正点の座標(X2,Y2,Z2,1)をＺ軸周りに回転させて得られる座標(X3,Y3,Z3,1)を（式３６）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
　回転中心に戻したときの作業ワークの校正点の座標を（式３７）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
　マスターワークの校正点と作業ワークの校正点との差分を（式３８）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
　マスターワークの回転中心と作業ワークの回転中心との差分を（式３９）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
　マスターワークに対する作業ワークの回転角を（式４０）～（式４１）から計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
　プログラマブルコントローラ４０は、本発明の実施形態に関わる計測方法（図６のステップ６０１～６０４）を実行する手段（ステップ６０１，６０２を実行する入力手段、及びステップ６０３，６０４を実行する計算手段）として機能する。
　なお、図４では、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０をワーク７０の作業台９０の周囲に配置する例を示したが、図１５に示すように、３つの変位センサ２０及び２つの画像センサ３０を備えるセンサユニット１００をロボット６０の手首に取り付けてもよい。或いは、１つの画像センサ３０で２つの撮像点を撮像する場合には、センサユニット１００は、３つの変位センサ２０及び１つの画像センサ３０を備えてもよい。図１５に示すロボット６０は、例えば、ワーク７０の組み立てを行う組立ロボットである。
　図１６及び図１７は、ワーク７０としての自動車部品の例を示す。図１６及び図１７において、WorkImagePointA, WorkImagePointBは、自動車部品の外観的特徴点である。これらの外観的特徴点は、例えば、自動車部品の凹凸部分でもよく、或いは色彩が他の部分の色彩と異なる部分でもよい。
　上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限定されない。
（付記１）
　ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワーク７０の３点のＺ座標を測定する３つの変位センサ２０と、
　ワーク７０の２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサ３０と、
　プログラマブルコントローラ４０であって、
　３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワーク７０の基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段６０３と、
　基準平面８０に対するワーク７０の変位に基づいて、基準平面８０の位置及び姿勢をワーク７０の位置及び姿勢に整合させたときの基準平面８０との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段６０４と、
　を備えるプログラマブルコントローラ４０と、
を備え、基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測システム１０。
（付記２）
　付記１に記載の計測システム１であって、
　ワーク７０の２点は、ワーク７０の外観的特徴点である、計測システム１０。
（付記３）
　付記１又は２に記載の計測システム１０であって、
　第２の計算手段６０４は、行列演算を用いて３つの校正点のそれぞれの変位を計算する、計測システム１０。
（付記４）
　プログラマブルコントローラ４０が、
　ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワーク７０の３点のＺ座標の３つの変位センサ２０による測定結果を入力するステップ６０１と、
　ワーク７０の２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサ３０による測定結果を入力するステップ６０２と、
　３点のＺ座標及び２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、ワーク７０の基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面８０に対するワーク７０の変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップ６０３と、
　基準平面８０に対するワーク７０の変位に基づいて、基準平面８０の位置及び姿勢をワーク７０の位置及び姿勢に整合させたときの基準平面８０との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップ６０４と、
　を実行する計測方法であって、
　基準平面８０に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ基準平面８０に垂直な軸がＺ軸となるようにＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測方法。
１０…計測システム　２０…変位センサ　３０…画像センサ　３１…コントローラ　４０…プログラマブルコントローラ　４１…プロセッサ　４２…補助記憶装置　４３…主記憶装置　４４…ネットワークコントローラ　４５…チップセット　４６…制御プログラム　５０…ロボットコントローラ　６０…ロボット　７０…ワーク　８０…基準平面　９０…作業台　１００…センサユニット

Claims (4)

  1. 　ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標を測定する３つの変位センサと、
    　前記ワークの２点のＸＹ座標を測定する１つ又は２つの画像センサと、
    　プログラマブルコントローラであって、
    　前記３点のＺ座標及び前記２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、前記ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対する前記ワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算する第１の計算手段と、
    　前記基準平面に対する前記ワークの変位に基づいて、前記基準平面の位置及び姿勢を前記ワークの位置及び姿勢に整合させたときの前記基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算する第２の計算手段と、
    　を備えるプログラマブルコントローラと、
    を備え、前記基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ前記基準平面に垂直な軸がＺ軸となるように前記ＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測システム。
  2. 　請求項１に記載の計測システムであって、
    　前記ワークの２点は、前記ワークの外観的特徴点である、計測システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の計測システムであって、
    　前記第２の計算手段は、行列演算を用いて前記３つの校正点のそれぞれの変位を計算する、計測システム。
  4. 　プログラマブルコントローラが、
    　ＸＹＺ直交座標系により定義される空間内におけるワークの３点のＺ座標の３つの変位センサによる測定結果を入力するステップと、
    　前記ワークの２点のＸＹ座標の１つ又は２つの画像センサによる測定結果を入力するステップと、
    　前記３点のＺ座標及び前記２点のＸＹ座標の測定結果に基づいて、前記ワークの基準位置及び基準姿勢を規定する基準平面に対する前記ワークの変位を各座標軸方向の平行移動成分及び各座標軸周りの回転成分からなる６自由度の成分で計算するステップと、
    　前記基準平面に対する前記ワークの変位に基づいて、前記基準平面の位置及び姿勢を前記ワークの位置及び姿勢に整合させたときの前記基準平面との相対的な位置関係が予め定められている平面を画定する３つの校正点の変位を計算するステップと、
    　を実行する計測方法であって、
    　前記基準平面に平行な平面がＸＹ平面となり、且つ前記基準平面に垂直な軸がＺ軸となるように前記ＸＹＺ直交座標系が定義されている、計測方法。
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