JP2017019072A - 位置計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアームの姿勢によらないで、ロボットアームの位置を計測することが可能な位置計測システムを提供する。【解決手段】教示システム１（位置計測システム）は、ロボットアーム２の先端部２ａに設けられる複数の反射器１００と、計測装置２０とを有する。計測装置２０は、反射器１００に向けて照射される照射光の反射器１００における反射光を用いてロボットアーム２の先端部２ａの現在位置を計測する。複数の反射器１００それぞれは、予め定められた入射範囲１１０の方向に位置する計測装置２０から照射された照射光を計測装置２０の方向に反射する。また、複数の反射器１００は、複数の反射器１００それぞれの入射範囲１１０の中心の方向が互いに異なるように、先端部２ａに設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、位置計測システムに関し、特に、ロボットアームの計測対象の位置を計測する位置計測システムに関する。

産業用ロボット等のロボットアームを用いて、車体等の製造現場（実機ライン）において、溶接等の予め定められた作業が行われる。ロボットアームは、ロボットティーチング（教示）によってプログラミングされたティーチングデータを再生することで、所望の位置及び姿勢に動作する。

近年、ロボットティーチングを、実機を使用せずにパソコン等のコンピュータ上で仮想的に行うオフラインティーチングによって行うことが多くなっている。オフラインティーチングによるオフラインティーチングデータを実機のロボットを用いて再現する場合、オフラインティーチングデータに対応する目標位置とロボットアームの実際の位置（現在位置）とにずれ（差異）が発生する。この位置ずれは、例えば、ロボットアームの重力によるたわみ、又は製造物（ワーク）の精度差異等によって発生する。したがって、この位置ずれを、実機ラインにて補正（修正、校正、キャリブレーション）する必要がある。ここで、この位置補正処理を手動にて行うことは非常に手間がかかるため、位置補正処理を自動で行うことが望まれる。

この技術に関連し、特許文献１には、レーザ測定機を利用したロボット教示方法が開示されている。具体的には、特許文献１においては、溶接ロボットの溶接ガン下部チップ先端に反射鏡を設置し、この反射鏡にレーザ測定機（レーザ計測装置）のレーザビームを照射して前記レーザ測定機のセンサヘッドに戻るレーザビームの時間に対する波長を計算して距離を算出することにより溶接ガンの下部チップ先端の座標を生成する。これによって、位置補正処理が行われる。このとき、レーザ測定機のヘッド部を動かす等によって、レーザビームの照射方向を変更し得る。したがって、溶接ガン下部チップ先端の移動に伴い反射鏡が平行移動した場合でも、レーザビームの照射方向を変更することで、先端に設置された反射鏡にレーザビームを照射し得る。

特開２００２−１０３２５９号公報

ここで、レーザビーム（レーザ光）を反射する反射鏡（反射器、リフレクタ）は、ある方向から照射されたレーザ光を、その方向に反射することが求められる。この場合、レーザビーム（レーザ光）を反射する反射鏡（反射器、リフレクタ）を、全方位から照射されたレーザ光を反射できるように構成すると、位置計測の精度が著しく低下することが知られている。したがって、位置計測の精度を維持するようにすると、反射器に入射されたレーザ光を反射器が反射するための方向（角度）の範囲（入射範囲）には、予め定められた限度がある。

ロボットアームの計測対象（例えばロボットアームの先端部）に取り付けられた反射器の入射範囲の方向にレーザ計測装置がある場合、つまり反射器の入射範囲がレーザ計測装置と対峙している場合、レーザ計測装置においてレーザ光の方向を調整することで、レーザ計測装置から照射されたレーザ光が反射器に入射される。この場合、反射器は、レーザ計測装置にレーザ光を反射することができ、したがって、位置計測を行うことが可能である。一方、ロボットアームの位置及び姿勢は、作業内容によって、ある動作工程から次の動作工程に移行する際に、大きく変化することがある。この場合、ロボットアームの計測対象に取り付けられた反射器が、反射器の入射範囲の方向をレーザ計測装置に向けていた状態から、反射器の入射範囲の方向をレーザ計測装置に向けない状態に移動することがある。言い換えると、レーザ光の照射方向（つまり反射器から見たレーザ計測装置の方向）が反射器の入射範囲から外れてしまう可能性がある。さらに言い換えると、反射器の入射範囲が、レーザ計測装置と対峙しなくなる可能性がある。この場合、レーザ計測装置においてレーザ光の方向を調整したとしても、反射器にはレーザ光が入射されず、したがって、レーザ光が反射器で反射しない可能性がある。これによって、ロボットアームがある姿勢になった場合には、ロボットアームの位置を計測することができなくなるおそれがある。以下、図面を用いて説明する。

図１３は、レーザ光の照射方向が反射器の入射範囲から外れた状態を説明するための図である。図１３には、ロボットアーム２の先端近傍のみが描かれている。位置計測を行う際に、ロボットアーム２の先端部２ａに、１つの反射器１００が設置される。反射器１００は、例えばレーザリフレクタであって、ある方向から入射したレーザ光を入射した方向と略同じ方向に反射する（再帰性反射を行う）ように構成されている。反射器１００は、複数の反射鏡で構成されるミラー部１０２（反射部）を有する。反射器１００には、このミラー部１０２にレーザ光が入射し反射することが可能な範囲である入射範囲１１０が予め定められている。

計測装置２０は、位置補正処理を行う際に、ロボットアーム２の近傍に設置される。そして、計測装置２０は、ロボットアームの先端部２ａの位置を計測する。計測装置２０のヘッド部２０ａは、水平方向（方位角方向）及び鉛直方向（仰角方向）に回転することができる。ヘッド部２０ａには、レーザ光源２０２が設けられている。計測装置２０は、レーザ光源２０２から反射器１００に対してレーザ光を照射し、反射器１００で反射した反射光を受光することで、先端部２ａの位置を計測する。そして、計測装置２０は、反射器１００が移動した場合であっても、反射器１００の移動に追従してヘッド部２０ａの向き（水平角及び仰角）を変化させ、反射器１００にレーザ光Ｌａを照射し続けることが可能である。

ここで、（ａ）の状態では、ロボットアーム２は、反射器１００の入射範囲１１０の方向が計測装置２０を向いている姿勢となっている。言い換えると、（ａ）の状態では、計測装置２０は、反射器１００の入射範囲１１０の方向に位置している。さらに言い換えると、（ａ）の状態では、反射器１００の入射範囲１１０が、計測装置２０と対峙している。この場合、計測装置２０は、ヘッド部２０ａの向きを調整することによって、レーザ光Ｌａを、反射器１００の入射範囲１１０に入射させることができる。このとき、反射器１００は入射されたレーザ光Ｌａを計測装置２０に反射させることができるので、計測装置２０は、位置計測を行うことが可能である。

一方、ロボットアーム２の姿勢変化によって、先端部２ａが（ｂ）の状態となったとする。この状態では、反射器１００の入射範囲１１０の方向は、計測装置２０を向いていない。言い換えると、（ｂ）の状態では、反射器１００の入射範囲１１０が、計測装置２０と対峙していない。そして、（ｂ）の状態においては、レーザ光Ｌａの照射方向が、反射器１００の入射範囲１１０から外れている。このような状態では、計測装置２０のヘッド部２０ａの向きを調整したとしても、レーザ光Ｌａを、反射器１００の入射範囲１１０に入射させることはできない。したがって、ロボットアーム２の姿勢変化によって（ｂ）のような状態となった場合、計測装置２０は、位置計測を行うことができない。言い換えると、位置測定の精度を維持するために反射器１００に全方位ではない入射範囲１１０を設けると、ロボットアーム２の姿勢によっては反射器１００の入射範囲１１０にレーザ光Ｌａが入射しない場合があるので、位置計測を行うことができない。

本発明は、位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアームの姿勢によらないで、ロボットアームの位置を計測することが可能な位置計測システムを提供するものである。

本発明にかかる位置計測システムは、ロボットアームの計測対象の位置を計測する位置計測システムであって、複数の反射器を有し、前記ロボットアームの計測対象に設けられる計測用器具と、前記反射器に向けて照射される照射光の前記反射器における反射光を用いて前記ロボットアームの前記計測対象の位置を計測する計測装置とを有し、前記複数の反射器それぞれは、予め定められた入射範囲の方向に位置する前記計測装置から照射された前記照射光を当該計測装置の方向に反射し、前記複数の反射器は、前記複数の反射器それぞれの前記入射範囲の中心の方向が互いに異なるように、前記計測用器具に設けられており、前記複数の反射器それぞれの前記入射範囲を合成した範囲は、前記計測用器具の周囲の全方位、又は、前記ロボットアームの動作範囲の制限に応じて前記反射器の入射範囲が前記計測装置に向き得ない範囲の少なくとも一部を除く範囲をカバーする。

本発明は、上記のように構成されていることにより、位置計測の精度を維持し得る入射範囲の反射器を用いても、ロボットアームの計測対象がとり得る動作範囲でどのような姿勢となった場合であっても、複数の反射器のうちのいずれかが、照射光を反射することができる。したがって、本発明は、位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアームの姿勢によらないで、ロボットアームの位置を計測することが可能となる。

また、好ましくは、前記計測装置は、前記複数の反射器のうちの２つ以上の反射器が前記照射光を反射する場合に、複数の前記反射光のうち最も強度の強い前記反射光を用いて、前記計測対象の現在位置を計測する。
反射光を用いて位置計測を行う際、反射光の強度が強いほど、位置計測の精度が向上する。したがって、本発明は、より精度よく、計測対象の現在位置を計測することが可能となる。

また、好ましくは、前記計測装置は、前記反射器からの反射光を用いて前記反射器の位置を計測し、前記位置を計測された前記反射器を識別し、前記識別された反射器と前記計測対象との位置関係に応じて、前記計測対象の位置を測定する。
本発明は、上記のように構成されていることにより、複数の反射器のいずれに照射光が反射した場合であっても、その反射器からの反射光を用いて、計測対象の位置を計測することが可能となる。

本発明によれば、位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアームの姿勢によらないで、ロボットアームの位置を計測することが可能な位置計測システムを提供できる。

実施の形態１にかかる教示システムを示す図である。 実施の形態１にかかる計測用器具の概念図である。 実施の形態１にかかる、反射器の位置を計測する方法を説明するための図である。 実施の形態１にかかる計測用器具の詳細図である。 実施の形態１にかかる計測装置及び演算装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態１にかかる教示システムを用いて位置補正処理を行う方法を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる計測処理を示すフローチャートである。 支持面と、その支持面に設置された発光体の点滅間隔と、反射器との関係を示すテーブルを示す図である。 実施の形態１にかかる比較処理を示すフローチャートである。 比較処理結果を例示する図である。 実施の形態１にかかる、計測用器具全体としてレーザ光が入射可能な範囲について説明するための図である。 変形例にかかる、計測用器具全体としてレーザ光が入射可能な範囲について説明するための図である。 レーザ光の照射方向が反射器の入射範囲から外れた状態を説明するための図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる教示システム１を示す図である。教示システム１（位置計測システム）は、ロボットアーム２、制御装置３、計測用器具１０、計測装置２０及び演算装置３０を有する。教示システム１は、ロボットアーム２の動作を教示するために用いられる。また、教示システム１は、上記の構成により、ロボットアーム２の計測対象の位置を計測する位置計測システムとしての機能を有する。また、教示システム１は、上記の構成により、計測されたロボットアーム２の現在位置と目標位置との差分に応じて位置を補正する位置補正システムとしての機能を有する。

ロボットアーム２は、車両の製造ライン９０の近傍に設置されている。ロボットアーム２は、例えば、車両に対して溶接（スポット溶接等）等の予め定められた作業を行うためのロボットである。例えば、車両の製造時において、ロボットアーム２は、先端部２ａに設けられた溶接ガン等を用いて溶接等を行う。また、ロボットアーム２は、１つ以上の関節と、その関節を駆動するモータを有している。ロボットアーム２は、制御装置３によりモータが制御されることで、所望の動作を行う。

さらに、位置補正処理を行う際には、計測対象である先端部２ａに、計測用器具１０が取り付けられる。計測用器具１０は、先端部２ａの現在の位置（ｘ、ｙ、ｚ；以下「現在位置」）及び現在の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー；以下「現在姿勢」）を計測するために用いられる。詳しくは後述する。なお、計測対象は、ロボットアーム２の先端部２ａに限られない。ここで、「位置補正処理」とは、目標位置と現在位置との差異（機差）を補正（キャリブレーション）するための処理に加え、目標姿勢と現在姿勢との差異を補正するための処理も含まれる。

制御装置３は、ロボットアーム２の動作を制御する。つまり、制御装置３は、ロボットアーム２を制御する制御手段としての機能を有する。制御装置３は、例えばコンピュータとしての機能を有する。制御装置３は、ロボットアーム２の内部に搭載されてもよいし、ロボットアーム２と有線又は無線を介して通信可能に接続されてもよい。制御装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３ｂ及びＲＡＭ（Random Access Memory）３ｃを有する。ＣＰＵ３ａは、制御処理及び演算処理等を行う処理デバイスとしての機能を有する。ＲＯＭ３ｂは、ＣＰＵ３ａによって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。ＲＡＭ３ｃは、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。なお、以降で説明するＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭの機能は、ＣＰＵ３ａ、ＲＯＭ３ｂ及びＲＡＭ３ｃとそれぞれ同様である。

ここで、ＲＯＭ３ｂは、オフラインティーチングによって生成されたオフラインティーチングデータ（オフラインティーチングプログラム）を格納できるように構成されている。制御装置３は、オフラインティーチングデータにしたがって、ロボットアーム２の先端部２ａを、所望の位置（ｘ、ｙ、ｚ；以下「目標位置」）及び所望の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー；以下「目標姿勢」）に制御する。さらに、制御装置３は、演算装置３０から補正量を示す補正データを受信した場合に、その補正量を加味して、先端部２ａの位置及び姿勢がそれぞれ目標位置及び目標姿勢となるように制御する。これにより、位置補正処理がなされる。

計測装置２０は、位置補正処理を行う際に、製造ライン９０又は製造ライン９０の近傍に設置される。そして、計測装置２０は、ロボットアーム２の先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測する。つまり、計測装置２０（又は後述する計測装置２０の各構成要素）は、先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測する計測手段としての機能を有する。具体的には、計測装置２０の上部に設けられたヘッド部２０ａは、先端部２ａに取り付けられた計測用器具１０に対してレーザ光Ｌａ（照射光）を照射し、計測用器具１０からの反射光Ｌｂを受光する。また、計測装置２０のヘッド部２０ａは、計測用器具１０から発光された赤外線Ｉを受光する。計測装置２０は、これらの受光した反射光Ｌｂ及び赤外線Ｉを用いて、先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測する。詳しくは後述する。さらに、計測装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３を有しており、後述する処理を行う。つまり、計測装置２０は、例えばコンピュータとしての機能を有する。なお、計測装置２０は、製造ライン９０上で車両等が製造されているとき（オンライン時）には設置されなくてもよい。

演算装置３０は、例えばコンピュータとしての機能を有する。演算装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３及びＵＩ（User Interface）３４を有している。ＵＩ３４は、例えばキーボード等の入力デバイスと、例えばディスプレイ等の出力デバイスとから構成される。なお、ＵＩ３４は、入力デバイスと出力デバイスとが一体となったタッチパネルとして構成されてもよい。演算装置３０は、計測装置２０によって計測された現在位置及び現在姿勢と、目標位置及び目標姿勢とをそれぞれ比較して、補正量を算出する。つまり、演算装置３０（又は後述する演算装置３０の各構成要素）は、補正量を算出する補正量算出手段としての機能を有する。詳しくは後述する。演算装置３０は、計測装置２０と有線又は無線を介して通信可能に接続されている。同様に、演算装置３０は、制御装置３と有線又は無線を介して通信可能に接続されている。なお、演算装置３０は、計測装置２０と一体に構成されていてもよい。つまり、演算装置３０の機能が計測装置２０で実現されてもよい。

なお、オフラインティーチングデータにおける目標位置の基準座標系及び計測装置２０によって計測される現在位置の基準座標系は、ともに、製造ライン９０に設置されると想定される車両を基準としている。具体的には、目標位置及び現在位置の三次元空間における基準座標系８０（ライン座標）は、図１に示すように、車両の最前方位置をｘ＝０とし、車両の前方から後方へ向かう方向をｘ軸の正方向とするように構成されている。また、基準座標系８０は、図１に示すように、車両の幅方向の中央をｙ＝０とし、幅方向の中央から車両の右方向（車両後方側から前方側を見て右方向）へ向かう方向をｙ軸の正方向とするように構成されている。また、基準座標系８０は、図１に示すように、車両の接地位置をｚ＝０とし、鉛直上方へ向かう方向をｚ軸の正方向とするように構成されている。つまり、基準座標系８０は、車両の前後方向の最前方位置であり、車両の幅方向の中央位置であり、鉛直方向の車両の接地位置である点を、原点Ｏとしている。なお、位置補正処理が行われるときには、実際には車両は製造ライン９０に設置されていないので、基準座標系８０の原点Ｏ、及びｘ軸，ｙ軸，ｚ軸は、製造工程において車両が載せられる台車（パレット）を基に定められ得る。

図２は、実施の形態１にかかる計測用器具１０の概念図である。計測用器具１０は、複数の反射器１００と、複数の反射器１００を支持するフレーム１２とを有する。好ましくは、計測用器具１０は、例えば６個の反射器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆを有するが、反射器１００の個数は６個に限定されない。以下の説明では、反射器１００の数は６個であるとする。反射器１００は、例えばレーザリフレクタであって、ある方向から入射したレーザ光を入射した方向と略同じ方向に反射する（再帰性反射を行う）ように構成されている。反射器１００は、例えば、コーナーキューブ、コーナーリフレクタ又はリトロリフレクタであるが、これらに限られない。

なお、反射器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆを区別せずに説明する場合、反射器１００と称する。このことは、他の複数ある構成要素についても同様である。

フレーム１２は、互いに異なる方向に向いた複数の支持部１４を有する。支持部１４は、反射器１００と同じ数設けられている。つまり、フレーム１２は、支持部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆを有する。反射器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆは、それぞれ、支持部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆに支持されている。

また、フレーム１２には、計測用器具１０をロボットアーム２の先端部２ａに取り付けるための取付部材１６が設けられている。取付部材１６が先端部２ａに接続されることによって、計測用器具１０は、先端部２ａに固定される。言い換えると、計測用器具１０は、先端部２ａと一体となる。これにより、複数の反射器１００は、先端部２ａの移動に連動して移動する。また、これにより、先端部２ａに対する複数の反射器１００それぞれの相対的な位置関係が一定となる。つまり、複数の反射器１００それぞれは、先端部２ａに対し、予め定められた位置関係にあることとなる。言い換えると、反射器１００の位置及び姿勢（向き；空間的な角度）が定まれば、先端部２ａの位置及び姿勢は一意に定まる。

計測装置２０は、図２のように構成された計測用器具１０の（複数の反射器１００）に対してレーザ光Ｌａ（照射光）を照射し、複数の反射器１００のいずれかからの反射光Ｌｂを受光する。計測装置２０は、この反射光Ｌｂを用いて、先端部２ａの位置を計測する。

図３は、実施の形態１にかかる、反射器１００の位置を計測する方法を説明するための図である。図３に示すように、反射器１００は、複数の反射鏡で構成されるミラー部１０２（反射部）を有する。反射器１００には、このミラー部１０２にレーザ光が入射し反射することが可能な範囲である入射範囲１１０が予め定められている。入射範囲１１０は、円錐面で構成され得る。上述したように、入射範囲１１０の角度Ａｉ（円錐頂角）を全方位とすると、位置測定の精度が劣化するので、反射器１００における入射範囲１１０の角度Ａｉは、全方位よりも狭い範囲となっている。つまり、ミラー部１０２は、反射器１００の一部の面に形成され、反射器１００の全面（全方位）に形成されていない。ここで、「反射器１００の向き（方向）」とは、反射器１００の周囲のうちミラー部１０２が設けられている向き、言い換えると、入射範囲１１０が設けられている向きをいう。なお、本実施の形態において、入射範囲１１０の角度Ａｉは、例えば、入射範囲１１０の中心を基準として両側に±４５度〜±６０度（つまりＡｉ＝９０度〜１２０度）の間で設定され得るが、これに限られない。

計測装置２０のヘッド部２０ａは、矢印Ｂで示すように、水平方向（方位角方向）に回転することができる。同様に、計測装置２０のヘッド部２０ａは、矢印Ｃで示すように、鉛直方向（仰角方向）に回転することができる。また、ヘッド部２０ａは、レーザ光源２０２及び反射レーザ受光部２０４を有する。レーザ光源２０２は、反射器１００に向けてレーザ光Ｌａを照射する。ここで、計測装置２０は、反射器１００の移動速度がある程度以内であれば、反射器１００が移動した場合であっても、反射器１００の移動に追従してヘッド部２０ａの向き（水平角及び仰角）を変化させ、反射器１００にレーザ光Ｌａを照射し続けることが可能である。

反射器１００のミラー部１０２には、計測装置２０から照射されたレーザ光Ｌａが入射される。そして、反射器１００のミラー部１０２は、入射されたレーザ光を、計測装置２０の方向に向けて反射する。これにより、反射器１００における反射光Ｌｂが、計測装置２０で受光される。つまり、複数の反射器１００それぞれは、入射範囲１１０の方向に位置する計測装置２０から照射されたレーザ光Ｌａを、計測装置２０の方向に反射する。

具体的には、ある反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の入射範囲１１０にレーザ光Ｌａが入っている場合に、その反射器１００（例えば反射器１００Ａ）は、レーザ光Ｌａの入射した向きと略同じ方向に、レーザ光を反射する。これによって、計測装置２０の反射レーザ受光部２０４は、反射器１００から反射光Ｌｂを受光する。計測装置２０は、照射されたレーザ光Ｌａと反射光Ｌｂとの位相差（干渉）等を用いて、反射器１００までの距離を算出できる。さらに、計測装置２０は、ヘッド部２０ａの向き（水平角及び仰角）から、ヘッド部２０ａに対するレーザ光Ｌａ（及び反射光Ｌｂ）の向き、つまり反射器１００の方向を取得できる。これによって、計測装置２０は、ヘッド部２０ａを基準とした三次元空間（ｘｙｚ座標系）における反射器１００の位置（座標）を計測できる。一方、同様にして、計測装置２０は、図１に示した基準座標系８０の原点Ｏの位置を計測できる。したがって、計測装置２０は、ヘッド部２０ａを基準とした座標系から基準座標系８０に座標変換を行うことによって、基準座標系８０における反射器１００の位置を計測できる。

また、上述したように、複数の反射器１００それぞれは、先端部２ａに対し、予め定められた位置関係にある。したがって、ある反射器１００の位置及び向き（姿勢）を計測できれば、先端部２ａの位置及び向き（姿勢）を計測できる。ここで、複数の反射器１００は、それぞれのミラー部１０２が互いに異なる向きとなるように設置されている。言い換えると、複数の反射器１００は、反射器１００それぞれの入射範囲１１０の方向が互いに異なるように、ロボットアーム２の先端部２ａに設けられている。さらに言い換えると、複数の反射器１００は、ある反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の入射範囲１１０から外れる方向に別の反射器（例えば反射器１００Ｂ）が設けられるように、ロボットアーム２の先端部２ａに設けられている。

これによって、ロボットアーム２の先端部２ａがどのような姿勢となった場合であっても、計測用器具１０に設けられた複数の反射器１００のうちのいずれかが、計測装置２０からのレーザ光Ｌａを反射することができる。つまり、複数の反射器１００は、レーザ光Ｌａがどの方向から照射されたとしても、レーザ光Ｌａは複数の反射器１００のうちのいずれかの入射範囲１１０に入るように構成されている。例えば、図２に示すように、先端部２ａの姿勢によって矢印Ａの方向からレーザ光Ｌａが照射された場合は、反射器１００Ａがレーザ光Ｌａを反射する。同様に、先端部２ａの姿勢によって矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの方向からレーザ光Ｌａが照射された場合は、それぞれ、反射器１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆがレーザ光Ｌａを反射する。これによって、実施の形態１にかかる計測装置２０は、ロボットアーム２の先端部２ａの姿勢によらないで、適切に、先端部２ａの位置を計測することが可能である。

これに対し、先端部２ａに反射器１００が１個のみ設置される場合、先端部２ａの姿勢が大きく変化することでレーザ光Ｌａの向きが反射器１００の入射範囲１１０から大きく外れることがある。このような場合、反射器１００はレーザ光Ｌａを反射することができないので、計測装置２０は、先端部２ａの位置を計測することができない。また、このような場合に先端部２ａの位置を敢えて計測しようとすると、反射器１００の入射範囲１１０にレーザ光Ｌａが入るように、計測装置２０を移動する必要がある。しかしながら、ロボットアーム２の先端部２ａの姿勢が変化するごとに計測装置２０を移動する作業は、非常に煩雑である。一方、本実施の形態においては、ロボットアーム２の先端部２ａがどんな姿勢であっても、計測装置２０を移動することなく、先端部２ａの位置を計測することが可能である。したがって、本実施の形態においては、効率的に、先端部２ａの位置を計測することが可能である。

なお、反射器１００の入射範囲１１０からレーザ光Ｌａの照射方向が多少外れている場合であっても、反射器１００は、レーザ光Ｌａを反射することがある。しかしながら、入射範囲１１０から外れた方向から照射されたレーザ光Ｌａによる反射光Ｌｂを用いると、反射光Ｌｂの強度が弱くなり、位置計測の精度が劣化する。したがって、入射範囲１１０にレーザ光Ｌａが入っている反射器１００からの反射光Ｌｂを用いて位置計測を行うことが好ましい。本実施の形態においては、レーザ光Ｌａがどの方向から照射された場合であっても、いずれかの反射器１００の入射範囲１１０に入るように構成されている。したがって、本実施の形態においては、精度よく、反射器１００の位置、つまり先端部２ａの位置を計測することが可能である。

図４は、実施の形態１にかかる計測用器具１０の詳細図である。計測用器具１０は、複数の反射器１００と、複数の反射器１００を支持する支持部材１２０とを有する。支持部材１２０は、図２に示したフレーム１２に対応する。なお、図４には、反射器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの３個の反射器１００のみが描画されているが、実際には、図２に示したように、計測用器具１０は、６個の反射器１００（反射器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ）を有する。

支持部材１２０は、略六面体に形成されている。好ましくは、支持部材１２０は、正六面体（立方体）に形成されている。支持部材１２０の６個の支持面１２２それぞれには、反射器１００を支持する反射器支持部材１４０が設けられている。例えば、支持面１２２Ａに設けられた反射器支持部材１４０Ａは、反射器１００Ａを支持する。同様に、支持面１２２Ｂ，１２２Ｃにそれぞれ設けられた反射器支持部材１４０Ｂ，１４０Ｃは、それぞれ、反射器１００Ｂ，１００Ｃを支持する。

ここで、支持面１２２及び反射器支持部材１４０は、図２の支持部１４に対応する。つまり、複数の支持面１２２及び反射器支持部材１４０は、互いに異なる方向を向くように、反射器１００を支持している。これによって、複数の反射器１００は、それぞれの入射範囲１１０の中心の方向が互いに異なるように設けられている。言い換えると、複数の反射器１００は、ある反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の入射範囲１１０から外れる方向に別の反射器（例えば反射器１００Ｂ）の入射範囲１１０が設けられるように構成されている。これにより、ロボットアーム２の姿勢がどのような状態となった場合であっても、複数の反射器１００のうちの少なくとも１つの反射器１００の入射範囲１１０が、計測装置２０と対峙している（つまり、少なくとも１つの反射器１００の入射範囲１１０が、計測装置２０を向いている）。

なお、図４には、それぞれ３つの支持面１２２（支持面１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ）のみが描画されているが、実際には、図２に示したように、計測用器具１０は、６つの支持面１２２（支持面１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ，１２２Ｅ，１２２Ｆ）を有する。同様に、計測用器具１０は、６つの支持面１２２（支持面１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ，１２２Ｅ，１２２Ｆ）に対応した６つの反射器支持部材１４０（反射器支持部材１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅ，１４０Ｆ）を有する。

また、支持部材１２０には、計測用器具１０をロボットアーム２の先端部２ａに取り付けるための取付部材１６が設けられている。取付部材１６が先端部２ａに接続されることによって、計測用器具１０は、先端部２ａに固定される。これによって、上述したように、複数の反射器１００それぞれは、先端部２ａに対し、予め定められた相対的な位置関係にあることとなる。言い換えると、反射器１００の位置及び姿勢（向き；空間的な角度）が定まれば、先端部２ａの位置及び姿勢は一意に定まる。

さらに言い換えると、取付部材１６の先端部２ａとの取付位置１６ａに対する反射器１００の相対位置は、先端部２ａの位置及び姿勢に関わらず一定である。例えば、取付位置１６ａから反射器１００Ａまでの距離は一定であり、取付位置１６ａから見た反射器１００Ａの向きも一定である。したがって、反射器１００の位置及び姿勢が計測されれば、先端部２ａの位置及び姿勢が計測され得る。

支持部材１２０の６個の支持面１２２それぞれには、赤外線を発光する複数の発光体１３０が設けられている。発光体１３０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であるが、これに限られない。本実施の形態においては、各支持面１２２に、それぞれ４個の発光体１３０が設けられている。つまり、計測用器具１０には、４個×６面＝２４個の発光体１３０が設けられている。例えば、支持面１２２Ａには、４個の発光体１３０Ａが設けられている。同様に、支持面１２２Ｂ，１２２Ｃには、それぞれ４個の発光体１３０Ｂ，１３０Ｃが設けられている。そして、各支持面１２２において、反射器１００は、４個の発光体１３０の対角線の交点上（４個の発光体１３０の中心）に位置するように設置されている。

計測装置２０は、これらの発光体１３０から赤外線を受光することによって、各支持面１２２の向き（姿勢；空間的な角度）を計測することができる。これによって、計測装置２０は、支持面１２２（反射器支持部材１４０）に支持された反射器１００の姿勢を測定できる。さらに、これによって、計測装置２０は、ロボットアーム２の先端部２ａの姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を計測することができる。

図５は、実施の形態１にかかる計測装置２０及び演算装置３０の構成を示す機能ブロック図である。計測装置２０は、レーザ光源２０２、反射レーザ受光部２０４、赤外線受光部２０６、設定部２１０、レーザ強度判定部２１４、反射器位置計測部２１６、発光体位置計測部２２０、支持面姿勢計測部２２２、反射器識別部２３０、先端位置計測部２３２及び先端姿勢計測部２２４を有する。また、演算装置３０は、計測指示部３０４、比較部３１０、差分判定部３１２、補正量算出部３１４及び補正量指示部３１６を有する。計測装置２０及び演算装置３０の各構成要素の機能については後述する。

なお、計測装置２０及び演算装置３０の各構成要素は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって実現可能である。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールするようにしてもよい。なお、各構成要素は、上記のようにソフトウェアによって実現されることに限定されず、何らかの回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。

また、図５に示した演算装置３０の各構成要素の１つ以上（又は全て）は、計測装置２０によって実現されてもよい。逆に、図５に示した計測装置２０の各構成要素の１つ以上（又はレーザ光源２０２、反射レーザ受光部２０４及び赤外線受光部２０６以外の全て）は、演算装置３０によって実現されてもよい。この場合、演算装置３０は、計測手段（計測装置）としても機能し得る。

図６は、実施の形態１にかかる教示システム１を用いて位置補正処理を行う方法を示すフローチャートである。まず、計測装置２０及び計測用器具１０が取り付けられる（ステップＳ１０２）。具体的には、計測装置２０が製造ライン９０又は製造ライン９０近傍に設置される。また、計測用器具１０が計測対象である先端部２ａに取り付けられる。

次に、計測装置２０に基準座標系８０（ライン座標）が設定される（ステップＳ１０４）。具体的には、計測装置２０の設定部２１０は、基準座標系８０の原点Ｏ、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定する。これにより、計測装置２０は、基準座標系８０における位置座標を測定することができる。

さらに、設定部２１０は、計測用器具１０の各支持面１２２の姿勢（向き、角度）と、先端部２ａの姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）とを対応付ける。また、設定部２１０は、先端部２ａに対する複数の反射器１００それぞれの相対的な位置関係を設定する。具体的には、設定部２１０は、先端部２ａ（取付位置１６ａ）から複数の反射器１００それぞれまでの距離、及び、先端部２ａ（取付位置１６ａ）見た複数の反射器１００それぞれの向きを設定する。

次に、制御装置３は、オフラインティーチングによって予め生成されたオフラインティーチングデータを再生することによって、ロボットアーム２を動作させる（ステップＳ１０６）。つまり、制御装置３は、オフラインティーチングによって予め設定された目標位置にロボットアーム２を制御する。このとき、制御装置３は、各動作工程（例えば動作工程Ｎ）でロボットアーム２を停止させる。そして、制御装置３は、演算装置３０に対して動作工程Ｎにおける現在位置及び現在姿勢の計測指示を送信する（ステップＳ１０８）。演算装置３０の計測指示部３０４は、制御装置３からの計測指示に応じて、計測装置２０に対して、動作工程Ｎにおける先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測するように指示する。この計測指示には、その動作工程（動作工程Ｎ）における目標位置及び目標姿勢を示すデータ（目標情報）が含まれている。後述するように、演算装置３０は、目標情報を用いて現在位置及び現在姿勢と目標位置及び目標姿勢とをそれぞれ比較する。

なお、目標情報は、計測指示に含まれなくてもよい。演算装置３０は、全ての動作工程における目標情報を予め格納してもよい。この場合、計測指示は、動作工程の識別子を含んでもよく、演算装置３０は、動作工程の識別子に対応する目標情報を取り出すようにしてもよい。

計測装置２０は、計測指示に応じて、動作工程Ｎにおけるロボットアーム２の先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測する（ステップＳ２０）。以下、図７を用いて、Ｓ２０の計測処理について説明する。

図７は、実施の形態１にかかる計測処理（Ｓ２０）を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、Ｓ２０の計測処理は計測装置２０によってなされるとしたが、Ｓ２０の処理のうちの１つ以上は、演算装置３０によってなされてもよい。

まず、計測装置２０は、計測用器具１０（反射器１００）に対してレーザ光Ｌａを照射し、反射器１００からの反射光Ｌｂを受光する（ステップＳ２０２）。具体的には、レーザ光源２０２は、反射器１００に向けてレーザ光Ｌａを照射する。そして、反射レーザ受光部２０４は、反射器１００からの反射光Ｌｂを受光する。

次に、計測装置２０は、反射光Ｌｂが複数であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。計測用器具１０には複数の反射器１００が設けられているので、計測装置２０が照射したレーザ光Ｌａが、２つ以上の反射器１００（例えば反射器１００Ａ及び反射器１００Ｂ）に反射する可能性がある。この場合、計測装置２０の反射レーザ受光部２０４が受光する反射光Ｌｂは、互いに強度（感度）が異なる複数のものが存在し得る。したがって、計測装置２０の反射レーザ受光部２０４（又はレーザ強度判定部２１４）は、複数の反射光Ｌｂが存在するか否かを判定する。反射光Ｌｂが１つである場合（Ｓ２０４のＮＯ）、以下のＳ２０６の処理は省略され得る。

反射光Ｌｂが複数である場合（Ｓ２０４のＹＥＳ）、計測装置２０は、最も強度（感度）の強い反射光Ｌｂを選択する（ステップＳ２０６）。レーザ光を用いた位置計測において、反射光Ｌｂの強度が強いほど、位置計測の精度が向上する。さらに言うと、反射器１００の入射範囲１１０からレーザ光Ｌａの照射方向が外れている場合にその反射器１００がレーザ光Ｌａを反射した場合、反射光Ｌｂの強度は弱くなり得る。したがって、計測装置２０のレーザ強度判定部２１４は、受光された複数の反射光Ｌｂのうち、最も強度の強いものを選択する。

次に、計測装置２０は、（最も強度の強い）反射光Ｌｂを発光（反射）した反射器１００（反射器１００Ｘとする）の位置を計測する（ステップＳ２０８）。具体的には、計測装置２０の反射器位置計測部２１６は、上述した方法で、反射器１００Ｘの位置（座標ｘ，ｙ，ｚ）を計測する。但し、この段階では、計測装置２０は、反射器１００Ｘが反射器１００Ａ〜１００Ｆのどれであるのか、識別できていない。反射器１００Ｘの識別は、以降の処理で行われる。なお、反射光Ｌｂの強度は、光の強度（感度；反射強度）を示す任意のパラメータであり、レーザ光を受光する際に計測可能なものであってもよい。

計測装置２０の赤外線受光部２０６は、発光体１３０が発光した赤外線Ｉを受光する（ステップＳ２１０）。赤外線受光部２０６は、例えばステレオカメラであって、左右に設けられた２つの撮像素子によって赤外線Ｉをそれぞれ受光する。これにより、赤外線受光部２０６は、左右の視点からの発光体１３０の像を撮像することが可能である。ここで、各発光体１３０は、赤外線を一定の間隔で点滅させている。そして、図８に示すように、その赤外線の点滅間隔は、発光体１３０が設置されている支持面１２２ごとに異なるようになっている。

図８は、支持面１２２と、その支持面１２２に設置された発光体１３０の点滅間隔と、反射器１００との関係を示すテーブルを示す図である。この図８に示されたテーブルは、計測装置２０（例えば設定部２１０）に記憶されている。なお、図８に記載された「反射器Ａ」は、「反射器１００Ａ」に対応する。同様に、「反射器Ｂ」，「反射器Ｃ」，「反射器Ｄ」，「反射器Ｅ」，「反射器Ｆ」は、それぞれ、「反射器１００Ｂ」，「反射器１００Ｃ」，「反射器１００Ｄ」，「反射器１００Ｅ」，「反射器１００Ｆ」に対応する。また、図８に記載された「支持面Ａ」は、「支持面１２２Ａ」に対応する。同様に、「支持面Ｂ」，「支持面Ｃ」，「支持面Ｄ」，「支持面Ｅ」，「支持面Ｆ」は、それぞれ、「支持面１２２Ｂ」，「支持面１２２Ｃ」，「支持面１２２Ｄ」，「支持面１２２Ｅ」，「支持面１２２Ｆ」に対応する。

例えば、支持面１２２Ａに設置された４個の発光体１３０Ａは、１０ｍｓｅｃの間隔で、赤外線を点滅させている。同様に、支持面１２２Ｂに設置された４個の発光体１３０Ｂは、１５ｍｓｅｃの間隔で、赤外線を点滅させている。また、支持面１２２Ｃに設置された４個の発光体１３０Ｃは、２０ｍｓｅｃの間隔で、赤外線を点滅させている。これによって、計測装置２０は、受光した赤外線Ｉの発光元となる発光体１３０が設置されている支持面１２２を識別することができる。さらに、支持面１２２と反射器１００との対応関係から、計測装置２０は、どの支持面１２２にどの反射器１００が設置されているかを識別することができる。

計測装置２０は、同じ支持面１２２に設置されている４個の発光体１３０の位置をそれぞれ計測する（ステップＳ２１２）。具体的には、発光体位置計測部２２０は、赤外線受光部２０６が撮像した発光体１３０の左右２つの画像から視差を算出して、これによって発光体１３０までの距離をそれぞれ計測する。そして、発光体位置計測部２２０は、上述した反射器１００の位置計測の方法と同様にして、基準座標系８０における４個の発光体１３０の位置をそれぞれ計測する。

なお、視差によって距離を算出する場合、計測対象までの距離に応じて解像度を調整すると、距離計測の精度が向上する。ここで、反射器位置計測部２１６によって、反射器１００Ｘの距離が計測されている。そして、発光体１３０までの距離は反射器１００Ｘまでの距離と近い。したがって、この反射器１００までの距離を用いて解像度を調整することで、発光体１３０までの距離の測定精度を向上させることができる。

このとき、発光体位置計測部２２０は、赤外線Ｉの点滅間隔から、位置計測の対象の発光体１３０がどの支持面１２２に設置されているかを識別できる。例えば、計測用器具１０が図４に示すような姿勢で計測装置２０と対峙している場合、赤外線受光部２０６は、支持面１２２Ａの４個の発光体１３０Ａ、支持面１２２Ｂの４個の発光体１３０Ｂ及び支持面１２２Ｃの４個の発光体１３０Ｃの像を撮像し得る。発光体位置計測部２２０は、点滅間隔が１０ｍｓｅｃの４個の発光体１３０の位置を、支持面１２２Ａの４個の発光体１３０Ａの位置とする。同様に、発光体位置計測部２２０は、点滅間隔が１５ｍｓｅｃの４個の発光体１３０の位置を、支持面１２２Ｂの４個の発光体１３０Ｂの位置とする。同様に、発光体位置計測部２２０は、点滅間隔が２０ｍｓｅｃの４個の発光体１３０の位置を、支持面１２２Ｃの４個の発光体１３０Ｃの位置とする。

次に、計測装置２０は、先端部２ａの現在姿勢を計測する（ステップＳ２１４）。具体的には、支持面姿勢計測部２２２は、同じ支持面１２２の４個の発光体１３０それぞれの位置座標から、その支持面１２２の姿勢（向き、角度）を計測する。例えば、支持面姿勢計測部２２２は、４個の発光体１３０Ａの位置座標から、支持面１２２Ａの姿勢を計測する。ここで、上述したように、設定部２１０によって、各支持面１２２の姿勢と先端部２ａの姿勢とが対応付けられている。したがって、先端姿勢計測部２２４は、その支持面１２２の姿勢から、先端部２ａの現在姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を計測する。なお、支持面姿勢計測部２２２は、撮像された全ての発光体１３０に対応する支持面１２２の姿勢を計測してもよいし、任意の１つの支持面１２２の姿勢のみを計測してもよい。先端姿勢計測部２２４は、計測された先端部２ａの現在姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を示す情報を、演算装置３０に送信する。

計測装置２０は、同じ支持面１２２の４個の発光体１３０の中心位置（４個の発光体１３０の対角線の交点位置）を算出する（ステップＳ２１６）。具体的には、反射器識別部２３０は、同じ支持面１２２の４個の発光体１３０それぞれの位置座標から、４個の発光体１３０の中心位置を算出する。

次に、計測装置２０は、Ｓ２０８の処理で位置を計測された反射器１００Ｘを識別する（ステップＳ２１８）。具体的には、反射器識別部２３０は、同じ支持面１２２の４個の発光体１３０の中心位置と、反射器１００Ｘの位置とを比較する。図４に示すように計測用器具１０が計測装置２０と対峙している場合、反射器識別部２３０は、支持面１２２Ａの４個の発光体１３０Ａの中心位置、支持面１２２Ｂの４個の発光体１３０Ｂの中心位置、及び、支持面１２２Ｃの４個の発光体１３０Ｃの中心位置を算出している。反射器識別部２３０は、反射器１００Ｘの位置がこれらの３つの中心位置のどれと一致するかを判定する。

そして、反射器識別部２３０は、反射器１００Ｘの位置と一致する中心位置に対応する支持面１２２に対応する反射器１００が、反射器１００Ｘであると識別する。例えば、反射器識別部２３０は、反射器１００Ｘの位置が支持面１２２Ａの４個の発光体１３０Ａの中心位置と一致する場合、反射器１００Ｘを反射器１００Ａ（反射器Ａ）であると識別する。

なお、反射器１００Ｘの位置が上記の３つの中心位置のいずれかと厳密に一致しなくてもよい。反射器識別部２３０は、上記の３つの中心位置のうち反射器１００Ｘの位置に最も近い中心位置に対応する支持面１２２に対応する反射器１００が、反射器１００Ｘであると識別してもよい。

次に、計測装置２０は、先端部２ａの位置を計測する（ステップＳ２２０）。具体的には、先端位置計測部２３２は、Ｓ２１８の処理で識別された最も反射光Ｌｂの強度の強い反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の位置から、先端部２ａの位置を計測する。さらに具体的には、Ｓ２１４の処理において、支持面姿勢計測部２２２が、識別された反射器１００（例えば反射器１００Ａ）に対応する支持面１２２（例えば支持面１２２Ａ）の姿勢を計測している。そして、支持面１２２（例えば支持面１２２Ａ）の姿勢は、反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の姿勢（向き）に対応している。したがって、先端位置計測部２３２は、反射器１００（例えば反射器１００Ａ）の位置及び姿勢から、先端部２ａの位置を計測する。先端位置計測部２３２は、計測された先端部２ａの現在位置（ｘ，ｙ，ｚ）を示す情報を、演算装置３０に送信する。

図６に示した位置補正処理の説明に戻る。演算装置３０は、動作工程Ｎについて、計測装置２０によって計測された先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を、先端部２ａの目標位置及び目標姿勢とそれぞれ比較する（ステップＳ３０）。以下、図９及び図１０を用いて、Ｓ３０の比較処理について説明する。

図９は、実施の形態１にかかる比較処理（Ｓ３０）を示すフローチャートである。また、図１０は、比較処理結果を例示する図である。まず、演算装置３０の比較部３１０は、計測装置２０から、計測された先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を示す情報を取得する（ステップＳ３０２）。また、比較部３１０は、計測指示部３０４から、目標位置及び目標姿勢を示す目標情報を取得する（ステップＳ３０４）。

そして、比較部３１０は、現在位置と目標位置との差分を算出する（ステップＳ３０６）。このとき、比較部３１０は、現在位置における座標ｘ２（ｍｍ）と目標位置における座標ｘ１（ｍｍ）との差分Δｘ（ｍｍ）を算出する。同様に、比較部３１０は、現在位置における座標ｙ２（ｍｍ）と目標位置における座標ｙ１（ｍｍ）との差分Δｙ（ｍｍ）を算出する。また、比較部３１０は、現在位置における座標ｚ２（ｍｍ）と目標位置における座標ｚ１（ｍｍ）との差分Δｚ（ｍｍ）を算出する。

また、比較部３１０は、現在姿勢と目標姿勢との差分を算出する（ステップＳ３０６）。このとき、比較部３１０は、現在姿勢におけるロールφ２（ｄｅｇ（度））と目標姿勢におけるロールφ１（ｄｅｇ）との差分Δφ（ｄｅｇ）を算出する。同様に、比較部３１０は、現在姿勢におけるピッチθ２（ｄｅｇ）と目標姿勢におけるピッチθ１（ｄｅｇ）との差分Δθ（ｄｅｇ）を算出する。また、比較部３１０は、現在姿勢におけるヨーψ２（ｄｅｇ）と目標姿勢におけるヨーψ１（ｄｅｇ）との差分Δψ（ｄｅｇ）を算出する。

次に、演算装置３０の差分判定部３１２は、各差分（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δφ，Δθ，Δψ）が、それぞれ、許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。例えば、位置の差分（Δｘ，Δｙ，Δｚ）の許容範囲は±０．３ｍｍ未満、姿勢（角度）の差分（Δφ，Δθ，Δψ）の許容範囲は±０．５ｄｅｇ未満であるが、これに限られない。図１０に示した例では、Δｘ，Δｙ及びΔψが「ＮＧ」（つまり許容範囲内にない）と判定され、Δｚ，Δφ及びΔθが「ＯＫ」（つまり許容範囲内にある）と判定されている。

図６に示した位置補正処理の説明に戻る。差分判定部３１２は、差分の全てが許容範囲内にある（「ＯＫ」である）か否かを判定する（ステップＳ１１０）。図１０に示した例のように、各差分のいずれかが許容範囲内にない場合（Ｓ１１０のＮＯ）、演算装置３０は、差分に応じて補正量を算出して、制御装置３に対して指示する（ステップＳ１２０）。

具体的には、補正量算出部３１４は、ロボットアーム２に対してオフラインティーチングデータによる目標位置及び目標姿勢を指示した場合に、実機にて現在位置及び現在姿勢がそれぞれ目標位置及び目標姿勢に一致するような補正量を算出する。補正量指示部３１６は、算出された補正量を、制御装置３に指示する。

制御装置３は、指示された補正量に応じて、ロボットアーム２を動作させる（ステップＳ１２２）。そして、動作工程Ｎについて、Ｓ１０８〜Ｓ１１０の処理が再度行われる。つまり、制御装置３は、再度、動作工程Ｎでロボットアーム２を停止して計測指示を行う（Ｓ１０８）。計測装置２０は、動作工程Ｎについて、再度、先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を計測する（Ｓ２０）。演算装置３０は、動作工程Ｎについて、再度、先端部２ａの現在位置及び現在姿勢を、先端部２ａの目標位置及び目標姿勢とそれぞれ比較する（Ｓ３０）。そして、各差分のいずれかが許容範囲内にない場合（Ｓ１１０のＮＯ）は、再度、位置補正処理が行われる。

差分の全てが許容範囲内にある場合（Ｓ１１０のＹＥＳ）、その動作工程（動作工程Ｎ）における位置補正処理が完了し、動作工程は次の動作工程Ｎ＋１に移行する（ステップＳ１３０）。このとき、演算装置３０は、動作工程Ｎにおける位置補正処理が完了したことを、制御装置３に通知する。このとき、制御装置３は、全ての動作工程が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３２）。全ての動作工程が終了した場合（Ｓ１３２のＹＥＳ）、つまり、「次の動作工程Ｎ＋１」がない場合、制御装置３は、全ての動作工程が終了したことを作業者に通知する（ステップＳ１３４）。これにより、作業者は、計測装置２０及び計測用器具１０を取り外す（ステップＳ１３６）。一方、全ての動作工程が終了していない場合（Ｓ１３２のＮＯ）、つまり、「次の動作工程Ｎ＋１」が存在する場合、制御装置３は、次の動作工程Ｎ＋１にロボットアーム２が動作するように制御する。そして、動作工程Ｎ＋１について、上述したような位置補正処理が行われる。

図１１は、実施の形態１にかかる、計測用器具１０全体としてレーザ光Ｌａが入射可能な範囲について説明するための図である。図１１には、図２において反射器１００Ｃの側から見た平面図が示されている。図１１に示すように、反射器１００Ａの入射範囲１１０Ａと、反射器１００Ｂの入射範囲１１０Ｂと、反射器１００Ｄの入射範囲１１０Ｄと、反射器１００Ｆの入射範囲１１０Ｆとを合成した合成入射範囲１１２（太い破線で示す）の角度Ａｉ＿ｔｏｔａｌ（太い矢印で示す）は、３６０度である。つまり、図２における反射器１００Ｃの側から見た平面において、合成入射範囲１１２は、計測用器具１０の周囲の全方位を含む。このことは、図２において反射器１００Ａの側から見た平面、及び図２において反射器１００Ｂの側から見た平面についても同様である。

したがって、複数の反射器１００それぞれの入射範囲１１０を合成した範囲（合成入射範囲）は、計測用器具１０の周囲の全方位をカバーする。このように構成されていることによって、ロボットアーム２の姿勢がいかなる姿勢となった場合であっても、計測用器具１０は、計測装置２０からのレーザ光Ｌａを入射することが可能である。さらに、反射器１００それぞれの入射範囲１１０は、位置測定の精度が維持され得る範囲となっている。したがって、本実施の形態においては、位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアーム２の姿勢によらないで、ロボットアーム２の位置を計測することが可能となる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、ロボットアーム２は車両の製造に用いられるとしたが、本実施の形態にかかる教示システム１は、車両以外の任意の製品について適用可能である。

また、上述した実施の形態においては、計測装置２０が反射器１００（先端部２ａ）の位置を計測するために、反射器１００にレーザ光を照射するとした。しかしながら、位置計測を行うことが可能であれば、計測装置２０が反射器１００に照射する光は、レーザ光以外の光であってもよい。

また、上述した実施の形態においては、支持面１２２（反射器１００）を識別するために、発光体１３０の点滅間隔を用いた。しかしながら、支持面１２２（反射器１００）を識別する方法は、発光体１３０の点滅間隔に限られない。例えば、発光体１３０の色によって支持面１２２（反射器１００）を識別してもよい。さらに、このような場合、発光体１３０によって光を発光させる必要はなく、単に支持面１２２ごとに異なる色のマーカを付着させるようにしてもよい。また、１つの支持面１２２における発光体１３０（又はマーカ等）の数は、支持面１２２の姿勢（向き）を計測できる最低限の数つまり３個以上の任意の数であってもよい。また、上述した実施の形態においては、発光体１３０が支持面１２２に設けられているとしたが、これに限られない。例えば、発光体１３０は、反射器１００のミラー部１０２の周囲に設けられるようにしてもよい。つまり、反射器１００を識別するために、支持面１２２を識別する必要はない。

なお、上述した実施の形態において、複数の反射器１００それぞれの入射範囲１１０が互いに重複することは、排除されない。つまり、例えば、反射器１００Ａの入射範囲１１０と反射器１００Ｂの入射範囲１１０とが互いに重複してもよい。この場合、反射器１００Ａ及び反射器１００Ｂの両方が、入射範囲１１０内でレーザ光Ｌａを入射され得る。そして、反射器１００Ａ及び反射器１００Ｂの両方からの複数の反射光Ｌｂを、計測装置２０が受光し得る。このような場合であっても、上述した実施の形態では、Ｓ２０６の処理により、強度が最も強い反射光Ｌｂを選択することによって、位置計測の精度を向上させることが可能である。

また、複数の反射器１００を有する計測用器具１０は、全方位からのレーザ光Ｌａ（任意の方向からのレーザ光Ｌａの全て）を反射可能である必要はない。例えば図２の例において、ロボットアーム２の動作する範囲によっては、反射器１００Ｆの入射範囲１１０の方向が計測装置２０に向かない場合がある。言い換えると、矢印Ｆの方向からレーザ光Ｌａが入射しない場合がある。このような場合、反射器１００Ｆはなくてもよい。このように、ロボットアーム２の動作範囲の限度により計測装置２０に向かない側に反射器を取り付けないことによって、位置計測に不要な位置にある反射器１００の個数を削減でき、設備コストを低減することが可能である。

図１２は、変形例にかかる、計測用器具１０全体としてレーザ光Ｌａが入射可能な範囲について説明するための図である。図１２には、図２において反射器１００Ｃの側から見た平面図が示されている。変形例においては、ロボットアーム２の動作範囲には制限があり、先端部２ａはあらゆる姿勢をとるわけではない。図１２に示した例においては、ロボットアーム２は、図２における反射器１００Ｃの側から見た平面において、反射器１００Ａの入射範囲１１０Ａ、反射器１００Ｂの入射範囲１１０Ｂ、及び反射器１００Ｄの入射範囲１１０Ｄが計測装置２０に向くように動作する。このとき、図１２に示した例においては、ロボットアーム２の動作範囲の制限により、計測用器具１０（反射器１００の入射範囲１１０）が計測装置２０に向き得ない除外範囲１１４（太い一点鎖線で示す）がある。この場合、ロボットアーム２は、先端部２ａに設置された計測用器具１０における図２の反射器１００Ｆの入射範囲１１０が計測装置２０に向くように動作しない。

したがって、この変形例にかかる計測用器具１０は、図２に示した計測用器具１０から、反射器１００Ｆが除かれている。したがって、この変形例においては、図１２に示すように、図１１に示した図から、反射器１００Ｆ及び入射範囲１１０Ｆが除かれている。この場合、図１２に示すように、反射器１００Ａの入射範囲１１０Ａと、反射器１００Ｂの入射範囲１１０Ｂと、反射器１００Ｄの入射範囲１１０Ｄとを合成した合成入射範囲１１２（太い破線で示す）の角度Ａｉ＿ｔｏｔａｌ（太い矢印で示す）は、３６０度よりも小さい。そして、合成入射範囲１１２は、除外範囲１１４を除いた全方位を少なくとも含む。ここで、ロボットアーム２は、反射器１００Ａの入射範囲１１０Ａ、反射器１００Ｂの入射範囲１１０Ｂ、及び反射器１００Ｄの入射範囲１１０Ｄが計測装置２０に向くように動作する。つまり、図２において矢印Ｃの方向から見た平面において、合成入射範囲１１２は、ロボットアーム２の動作に応じて計測用器具１０が計測装置２０の方向に向く範囲を含む。このことは、図２において反射器１００Ａの側から見た平面、及び図２において反射器１００Ｂの側から見た平面についても同様である。

したがって、複数の反射器１００それぞれの入射範囲１１０を合成した範囲（合成入射範囲）は、ロボットアーム２の動作範囲の制限に応じて計測用器具１０が計測装置２０に向き得ない除外範囲１１４がある場合には、その範囲外の（その除外範囲１１４を除いた）、計測用器具１０の周囲の全方位を少なくともカバーする。言い換えると、合成入射範囲１１２は、ロボットアーム２の動作範囲の制限に応じて反射器１００の入射範囲１１０が計測装置２０に向き得ない除外範囲１１４の少なくとも一部を除く範囲をカバーしている。このように構成されていることによって、ロボットアーム２の動作範囲の制限に応じてロボットアーム２の姿勢がとり得る任意の姿勢となった場合であっても、計測用器具１０の複数の反射器１００のいずれかは、計測装置２０からのレーザ光Ｌａを入射することが可能である。さらに、反射器１００それぞれの入射範囲１１０は、位置測定の精度が維持され得る範囲となっている。したがって、変形例においても、位置測定の精度を維持しつつ、ロボットアーム２の姿勢によらないで、ロボットアーム２の位置を計測することが可能となる。なお、図１２に示すように、除外範囲１１４と合成入射範囲１１２とは、互いに重複してもよい。

また、上述した実施の形態においては、計測用器具１０は６個の反射器１００を有することで、全方位からのレーザ光を反射可能であるとしたが、反射器１００の数は６個に限られない。反射器１００の入射範囲１１０の角度Ａｉの大きさに応じて、反射器１００の数は、適宜、増減可能である。入射範囲１１０の角度Ａｉが大きい場合には、反射器１００の数を減少させても（例えば４個にしても）よい。また、入射範囲１１０の角度Ａｉが小さい場合には、反射器１００の数を増加させても（例えば８個にしても）よい。例えば、入射範囲１１０の角度Ａｉが、入射範囲１１０の中心を基準として±９０度〜±１０５度である場合（つまりＡｉ＝１８０度〜２１０度）である場合、反射器１００は２個であってもよい。具体的には、図２において、計測用器具１０は、反射器１００Ａと、反射器１００Ａの反対側にある反射器１００Ｄとを有するのみでよい。つまり、反射器１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｅ，１００Ｆは、なくてもよい。

１ 教示システム（位置計測システム）
２ ロボットアーム
２ａ 先端部
３ 制御装置
１０ 計測用器具
１２ フレーム
１４ 支持部
１６ 取付部材
２０ 計測装置
３０ 演算装置
８０ 基準座標系
１００ 反射器
１０２ ミラー部
１１０ 入射範囲
１１２ 合成入射範囲
１１４ 除外範囲
１２０ 支持部材
１２２ 支持面
１３０ 発光体
１４０ 反射器支持部材
２０２ レーザ光源
２０４ 反射レーザ受光部
２０６ 赤外線受光部
２１０ 設定部
２１４ レーザ強度判定部
２１６ 反射器位置計測部
２２０ 発光体位置計測部
２２２ 支持面姿勢計測部
２２４ 先端姿勢計測部
２３０ 反射器識別部
２３２ 先端位置計測部
３０４ 計測指示部
３１０ 比較部
３１２ 差分判定部
３１４ 補正量算出部
３１６ 補正量指示部

Claims (3)

1. ロボットアームの計測対象の位置を計測する位置計測システムであって、
   複数の反射器を有し、前記ロボットアームの計測対象に設けられる計測用器具と、
   前記反射器に向けて照射される照射光の前記反射器における反射光を用いて前記ロボットアームの前記計測対象の位置を計測する計測装置と
   を有し、
   前記複数の反射器それぞれは、予め定められた入射範囲の方向に位置する前記計測装置から照射された前記照射光を当該計測装置の方向に反射し、前記複数の反射器は、前記複数の反射器それぞれの前記入射範囲の中心の方向が互いに異なるように、前記計測用器具に設けられており、
   前記複数の反射器それぞれの前記入射範囲を合成した範囲は、前記計測用器具の周囲の全方位、又は、前記ロボットアームの動作範囲の制限に応じて前記反射器の入射範囲が前記計測装置に向き得ない範囲の少なくとも一部を除く範囲をカバーする
   位置計測システム。
2. 前記計測装置は、前記複数の反射器のうちの２つ以上の反射器が前記照射光を反射する場合に、複数の前記反射光のうち最も強度の強い前記反射光を用いて、前記計測対象の位置を計測する
   請求項１に記載の位置計測システム。
3. 前記計測装置は、前記反射器からの反射光を用いて前記反射器の位置を計測し、前記位置を計測された前記反射器を識別し、前記識別された反射器と前記計測対象との位置関係に応じて、前記計測対象の位置を測定する
   請求項１又は２に記載の位置計測システム。

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