JPH01109089A

JPH01109089A - マニプレータの位置決め方法

Info

Publication number: JPH01109089A
Application number: JP23138587A
Authority: JP
Inventors: Osamu Otome; 乙▲よう▼　修; Nobuyoshi Matsuoka; 松岡　信良; Yuji Masuda; 升田　祐司
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1989-04-26

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】〔産業上の利用分野〕本発明は例えばコンベア等によって搬送されるワークに
対して所定の処理を行う場合に使用されるマニプレータ
の位置決めを行う方法に関し、特にディジタイザおよび
中央制御装置による遠隔操作方法の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来１例えば鋳造工場においては、鋳物製品を鋳造後、
湯口、押湯等を除去する場合に、一般にハンマ等の打撃
手段を採用するものが多い。一方上記のような湯口折り
作業を機械化若しくは自動化するための技術開発が種々
試みられているが。

対象ワークである鋳物製品の形状９寸法が多種であると
共に９例えばコンベア上における位置が全く不定である
こと等の理由により、されまで実用化された例が殆どな
い、僅かに遠隔操作型のマニプレータ、例えばマスク・
スレーブ型のもの、若しくはＴＶモニタ画像使用により
、操縦環を操作して位置決めを行う試みがある（例えば
特開昭５２−７５７６３号、同６１−７６２９１．同６
１−２７９４８０号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

鋳物製品が比較的小形若しくは軽量であるときには１人
力による作業であっても特に問題とはならないが、大形
若しくは重量大なる鋳物製品では。

湯口、押湯の寸法および重量も大となるため、それらを
打撃除去するために必要なエネルギーも大となる。更に
上記作業環境は高熱かつ粉塵の多いのが通常であり、労
働衛生上からも改善の要請が高まっている。なお遠隔操
作型７ニプレータを上記作業に適用した場合には、操縦
桿若しくはマスタアームを常時操作する必要があるため
、疲労が多く長時間作業ができないという欠点がある。

更に動作速度が遅いと共に、目視によるため位置決め精
度が低い等の問題点がある。なおＴＶモニタ画像使用に
より９位置決めを行う試みもあるが。

平面内位置決めの域を出ないため、精度が低いという問
題点がある。なお前記公報記載のものは。

何れも撮像装置からのデータに基づいて画像処理技術を
応用するものであり１例えば前記のような鋳造工場にお
ける鋳物製品の処理に応用することができない、すなわ
ち、鋳造直後の湯口付の鋳物の表面には、多量の鋳物砂
が付着若しくは層状に堆積すると共に、コンベア上には
多量の鋳物砂が同時に搬送されてくるのが通常であるた
め、鋳物自体と背景とが渾然一体となり、その輪郭が判
然としない、従ってこのような状態においては、背景と
ワークとを明確に区別できないため１位置決めが全く不
可能となるという問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解消し、ワー
クの形状９寸法が多種であっても、またワークの姿勢が
不定であっても、マニプレータの遠隔操作によって迅速
かつ高精度で位置決めする方法を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来技術に存在する問題点を解決するために、まず
第１の発明においては。

Ａ、ワークの載置平面を画像化する逼像装置、モニタ画
面上の任意の座標を与えるディジタイザ。

および中央制御装置を少なくとも構成要素とし。

少なくとも水平面内および垂直方向移動自在に形成した
マニプレータの位置決め方法において。

Ｂ、前記ディジタイザによりマニプレータの位置を決め
る目標座標を求める。

Ｃ１この目標座標の位置まで前記マニプレータの作動端
を移動させる。

という技術的手段を採用した。

次に第２の発明においては、前記第１の発明におけるＡ
、Ｈに代えてＡ′およびＢ＋、Ｂ＊とした。

すなわち。

Ａ′、ワークの載置平面を画像化する撮像装置。

モニタ画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、およ
び中央制御装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも
水平面内および垂直方向移動自在ならびに垂直軸の回り
に回転自在に形成したマニプレータの位置決め方法にお
いて。

Ｂ１．前記ディジタイザによりマニプレータの位置を決
める目標座標および姿勢を決める座標を求める。

Ｂｉ、これら両座標から前記マニプレータの作動端の回
転角を設定する。

という技術的手段を採用した。

また第３の発明においては、前記第１の発明におけるＣ
に代えてＣ′とすると共に、　Ｄ、　Ｅを付加した。

Ｄ、前記ワークの載置平面の上方にワークと非干渉かつ
平行な仮想平面を設定する。

Ｅ、前記目標座標と前記撮像装置の中心とを結ぶ直線と
、前記仮想平面との交点の座標を求める。

Ｃ′、この交点の座標から前記目標座標との間を結ぶ直
線に沿って前記目標座標の位置まで前記マニプレータの
作動端を移動させる。

という技術的手段を採用した。

更に第４の発明においては、第１の発明におけるＡ、　
Ｂに代えてＡ′およびＢ＋、Ｂｔとすると共に、前記第
３の発明におけるり、　Ｅ、　Ｃ’を付加したのである
。すなわち。

Ａ′、ワークの８買手面を画像化する撮像装置。

モニタ画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、およ
び中央側ｍ装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも
水平面内および垂直方向移動自在ならびに垂直軸の回り
に回転自在に形成したマニプレータの位置決め方法にお
いて。

Ｂ＋、前記ディジタイザによりマニプレータの位置を決
める目標座標および姿勢を決める座標を求める。

Ｂ８．前記の両座標から前記マニプレータの作動端の回
転角を設定する。

Ｃ′、前記交点の座標から前記目標座標との間を結ぶ直
線に沿って前記目標座標の位置まで前記マニプレータの
作動端を移動させる。

という技術的手段を採用した。

〔作用〕

上記の構成により、まず第１の発明においては。

ディジタイザ上にてマニプレータが到達すべき位置を指
示することにより、マニプレータの作動端は中央制御装
置を介して上記位置まで移動する。

また第２の発明においては、上記の到達位置の他に作動
端の水平面内における回転角を指示するから２作業工具
の作動方向を所定の角度に設定した状態で指示位置まで
移動する。

次に第３の発明においては、ディジタイザ上にてマニプ
レータが到達すべき位置を指示することにより、マニプ
レータ作動端はワークの高さより上昇したワークと干渉
しない平面内において、前記到達位置の近傍に移動し、
この位置から最終の到達位置まで１例えば直線補間によ
って移動する。

更に第４の発明においては、ディジタイザ上にてマニプ
レータが到達すべき位置および作動端の水平面内の回転
角を指示することにより、マニプレータ作動端はワーク
の高さより上昇したワークと干渉しない平面内において
、前記最終の到達位置の近傍に移動し、かつ作業工具の
作動方向を所定の角度に設定し、この位置から最終の到
達位置まで１例えば直線補間によって移動するのである
。

従ってワークの載置位置および姿勢が不定であってもマ
ニプレータ作動端の位置決めを迅速かつ正確に行い得る
と共に、ワークの高さ寸法による位置決め誤差を殆ど無
視できるという作用が期待できる。

〔実施例〕

第１図は本願発明の実施例における装置を示す要部斜視
図である０図において１はコンベアであり１例えば鋳物
製品等のワーク（図示せず）を載置して矢印方向に搬送
する。２はフレームであり。

前記コンベア１の上方に跨設し、レール３を介して走行
台車４をコンベア１と同方向に移動自在に載置する。走
行台車４上にはレール５を介して横行台車６をコンベア
ｌと直角方向に移動自在に載置する０次に横行台車６上
には１作動軸７を上下動自在に介装し１作動軸７の下端
部にはインパクトハンマー８を作動軸７の回りに旋回自
在および取付軸９の回りに回動自在に装着する。１０は
操作盤であり、モニタテレビ１１およびディジタイザ１
２を設けると共に、中央制御装置（図示せず）と接続す
る。１３は描像カメラであり、走行台車４の端部にコン
ベアｌ上のワークに臨ませて設けると共に、前記操作盤
ｌＯと電気的に接続する。なお前記走行台車４．横行台
車６１作動軸７その他の構成部材の駆動装置（一部図示
せず）は制御装置（図示せず）を介して前記中央Ｉ制御
装置と電気的かつ制御自在に接続する。

以上の構成により、コンベアｌ上に載置搬送されるワー
クを描像カメラ１３によりモニタテレビ１１およびディ
ジタイザ１２上に表示し、スタイラスペン（図示せず）
を介して例えばインパクトハンマー８の打撃位置および
打撃方向を指示すると、中央制御装置の指示によりイン
パクトハンマ−８がワークの打撃位置に移動して位置決
めが行われる。従ってインパクトハンマー８を作動させ
て、ワーク例えば鋳物製造の湯口若しくは押湯を打撃、
除去することができるのである。

次に第２図は第１図における操作盤ｌＯにおけるハード
ウェア構成の例を示す説明図であり、同一部分は第１図
と同一の参照符号で示す、なお第２図においては、撮像
カメラ１３を２台設置した例を示しており９例えばワー
ク１４を載置するコンベア１上の作業エリアが広い場合
を対象とした場合を想定しており１作業エリアが狭い範
囲であれば、撮像カメラ１３は１台で充分機能し得るこ
とは勿論である。第２図において、走行台車４に設けた
２台の撮像カメラ１３の映像信号は１作業者の判断によ
ってビデオスイッチ２１によって切換えられ、スーパー
インポーズボード２２を介して操作盤１０上のモニタテ
レビ１１に送信される。

モニタテレビ１１上には透明なディジタイザ１２を設け
てあり、モニタテレビｌｌ上の作業目標点をスタイラス
ペン２３を介して指示可能としである。このスタイラス
ペン２３の位置情報は、ディジタイザコントローラ２４
を介して逐次中央制御装置２５に送信されるから、スタ
イラスペン２３の位置に基づいてカーソル図形信号をス
ーパーインポーズボード２２に出力し、前記撮像カメラ
１３の映像信号と合成して、モニタテレビ１１に映像を
写し出すのである。なおり−ソル２６をモニタテレビ１
１上に出力した理由は、ディジタイザ１２とモニタテレ
ビ１１とを距離を置いて設けたことにより２作業者の視
角による指示誤差を極力排除するためである。

第３図は本願の第１．第２および第４発明の原理説明図
であり、前記第１図におけるインパクトハンマー８の目
標点若しくは目標座標および回転角若しくは作動角を決
定する場合を示す、第３図において、１８は座標有効エ
リア、１９はその周縁に設けた角度決定エリアであり、
前記第１図におけるディジタイザ１２の表示面を模式的
に示すものである。第３図において点Ｐ、は後述する第
４図における目標点Ｐに相当するものであり、第１図に
示すインパクトハンマー８の作動端が到達すべき点であ
る。ディジタイザの座標有効エリア１８内において点Ｐ
１をスタイラスペン（第２図における符号２３参照）に
よって指示することにより、第１図に示すインパクトハ
ンマー８の作動端の位置決めができる。従って第１図に
おいてコンベアｌ上を略整列した状態で、かつ略同−位
置に湯口若しくは押湯が存在するものに対しては直ちに
所定の作業を行うことができる０次に上記位置決め後、
引き続きスタイラスペンによって角度決定エリア１９内
の点Ｐｇを指示すると、前記第１図に示すインパクトハ
ンマー８の作動端の回転角若しくは作動角θを決定する
ことができる。従って第１図に示すコンベア１上のワー
クに対して。

湯口若しくは押湯を除去するのに最適な作動角若しくは
打翳角を設定することができるのである。

この場合において、第３図における回転角θを決定する
点Ｐ＋、Ｐ富は、角度決定エリア１９内の点Ｐ８と、そ
の直前において座標有効エリア１８内に指示した点Ｐ１
が有効である。すなわち、座標有効エリア１８内におい
て、−旦点ＰＩを指示した場合においても、引き続き座
標有効エリア１８内において第３図に示すように他の点
ｐＨを指示したときには１点Ｐ、はキャンセルされてＰ
、が有効となり、その後角度決定エリア１９内において
点Ｐ８を指示すれば１回転角はｌ！線にて示すようなθ
、として設定されるのである。

次に第４図は本願の第３および第４発明の原理説明図で
あり、前記第１図におけるインパクトハンマー８の垂直
方向の移動状態を示す、第４図においてコンベア１上に
載置されたワーク１４の高さをり、コンベア１から高さ
Ｈにある撮像カメラ１３からの垂線１５を基準として、
ワーク１４の目標点Ｐまでの水平距離をＸとする。この
場合において、撮像カメラ１３による上記目標点Ｐは垂
線１５からｘｌの位置にあるかのように、第１図のモニ
タテレビ１１およびディジタイザ１２上に表示する。す
なわち第４図においてワーク１４が高さｈを有するため
、コンベア１上においてΔＸの誤差を生ずることとなる
。このような状態のままインパクトハンマー８の位置決
めを行うと、目標点ＰとΔＸＩれた位置にインパクトハ
ンマー８を誘導することとなって甚だ不都合である。従
って本発明においては、インパクトハンマー８の作動端
８ａがワーク１４と干渉しない高さり、に仮想平面１６
を設定し、目標点Ｐと撮像カメラ１３の中心とを結ぶ直
＆１１７との交点をセンシング開始点Ａとし、直線ＡＰ
に沿ってインパクトハンマー８の作動端８ａを誘導して
目標点Ｐに到達させるのである。なおインパクトハンマ
ー８には例えばタッチセンサ（図示せず）を装着するこ
とにより１作動端８ａが目標点Ｐに到達したことを検知
することができる。なおインパクトハンマー８の直線Ａ
Ｐ間に沿っての移動は、中央制御装置による直線補間移
動とするのが好ましい。

第５図ないし第８図は夫々本願の第１ないし第４発明に
おける位置決めを行う場合の処理手順を示すフローチャ
ートを示す、なおこれらの図において、Ｘ輪およびＹ軸
は水平面内に設けた移動軸であり、前記第１図に示す走
行台車４および横行台車６の移動方向に相当し、Ｚ軸は
第１図に示す作動軸７の移動方向に相当する。また第７
図および第８図に示すセンシング開始点（Ｘ　ＭＳ＋　
　３’　＠＠ｒＺ　Ｍｌ）は第４図における仮想平面１
６上のセンシング開始点Ａに相当する。

本実施例においては、ワークとしてコンベア上に載置さ
れて移動する鋳物製品を対象として、湯口若しくは押湯
をインパクトハンマーによって打撃除去する例について
記述したが、ワークとしては上記以外のものも当然に対
象とすることができる。なお図示を省略しているが、マ
ニプレータを構成する走行台車は公知の係脱装置若しく
は中央制ｍ装置を介してコンベアと同期移動自在として
あり、撮像カメラによる画像を静止画像として出力する
ことができる。従うて床面若しくは静止した処理台等に
載置したワークを対象としてマニプレータを位置決めす
ることも当然に可能である。

また前記ワークに対する処理作業としても本実施例以外
の種々の作業を選択できることは勿論であり０本発明方
法の適用が限定されることはない。

なお位置決め対象の部位としては、マニプレータの作動
端として広く適用できると共に、対象とするワークに対
応して作動端に種々の作業工具、測定器具等を装着した
場合においても作用は同一である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記の効果を期待することができる。

７（ｌ）　　遠隔操作により、かつディジタイザによる
目標点指示という簡単な操作のみでマニプレータを目標
点に精度良く位置決めすることができるため、特に高熱
その偽悪環境における作業であっても長時間継続して行
うことができると共に。

労働衛生条件を大幅に改善することができる。

（２）　　ワークの形状９寸法による位置決め誤差は殆
ど無視できるため、三次元の位置決め精度が飛躍的に向
上すると共に、ワークの姿勢が不定であっても通用でき
るため、適用範囲が極めて広い。

（３）　　中央１１Ｊ御装置を介して極めて迅速かつ正
確に位置決めを行い得るため、生産設備に適用した場合
に生産性を大幅に向上させることができる。

（４）　　ディジタイザにおいて、マニプレータの位置
と同時にマニプレータ作動端の工具の水平面内における
作動角を設定することができるから。

当該工具を最適の条件の下で作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例における装置の例を示す要部
斜視図、第２図は第１図における操作盤におけるハード
ウェア構成の例を示す説明図、第３図は本願の第１．第
２および第４発明の原理説明図、第４図は本願の第３お
よび第４発明の原理説明図、第５図ないし第８図は夫々
本願の第１ないし第４発明における位置決めを行う場合
の処理手順を示すフローチャートである。１：コンベア、４：走行台車、６：横行台車。７：作動軸、８：インパクトハンマー、ｔｏ：ｍ作盤、
１４：ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ワークの載置平面を画像化する撮像装置、モニタ
画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、および中央
制御装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも水平面
内および垂直方向移動自在に形成したマニプレータの位
置決め方法において、前記ディジタイザによりマニプレ
ータの位置を決める目標座標を求め、この目標座標の位
置まで前記マニプレータの作動端を移動させることを特
徴とするマニプレータの位置決め方法。
（２）ワークが水平方向に移動するコンベア上に載置さ
れており、撮像装置を前記コンベアと同期して移動する
ように構成した特許請求の範囲第１項記載のマニプレー
タの位置決め方法。
（３）ワークが湯口付の鋳物である特許請求の範囲第１
項若しくは第２項記載のマニプレータの位置決め方法。
（４）ワークの載置平面を画像化する撮像装置、モニタ
画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、および中央
制御装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも水平面
内および垂直方向移動自在ならびに垂直軸の回りに回転
自在に形成したマニプレータの位置決め方法において、
前記ディジタイザによりマニプレータの位置を決める目
標座標および姿勢を決める座標を求め、これら両座標か
ら前記マニプレータの作動端の回転角を設定し、前記目
標座標の位置まで前記マニプレータの作動端を移動させ
ることを特徴とするマニプレータの位置決め方法。
（５）ワークが水平方向に移動するコンベア上に載置さ
れており、撮像装置を前記コンベアと同期して移動する
ように構成した特許請求の範囲第４項記載のマニプレー
タの位置決め方法。
（６）ワークが湯口付の鋳物である特許請求の範囲第４
項若しくは第５項記載のマニプレータの位置決め方法。
（７）ワークの載置平面を画像化する撮像装置、モニタ
画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、および中央
制御装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも水平面
内および垂直方向移動自在に形成したマニプレータの位
置決め方法において、前記ディジタイザによりマニプレ
ータの位置を決める目標座標を求め、前記ワークの載置
平面の上方にワークと非干渉かつ平行な仮想平面を設定
し、前記目標座標と前記撮像装置の中心とを結ぶ直線と
、前記仮想平面との交点の座標を求め、この交点の座標
から前記目標座標との間を結ぶ直線に沿って前記目標座
標の位置まで前記マニプレータの作動端を移動させるこ
とを特徴とするマニプレータの位置決め方法。
（８）ワークが水平方向に移動するコンベア上に載置さ
れており、撮像装置を前記コンベアと同期して移動する
ように構成した特許請求の範囲第７項記載のマニプレー
タの位置決め方法。
（９）ワークが湯口付の鋳物である特許請求の範囲第７
項若しくは第８項記載のマニプレータの位置決め方法。
（１０）前記直線と前記仮想平面との交点から目標座標
位置までの下降が直線補間移動であり、かつ目標座標位
置への到達をセンサで検知する特許請求の範囲第７項な
いし第９項何れかに記載のマニプレータの位置決め方法
。
（１１）ワークの載置平面を画像化する撮像装置、モニ
タ画面上の任意の座標を与えるディジタイザ、および中
央制御装置を少なくとも構成要素とし、少なくとも水平
面内および垂直方向移動自在ならびに垂直軸の回りに回
転自在に形成したマニプレータの位置決め方法において
、前記ディジタイザによりマニプレータの位置を決める
目標座標および姿勢を決める座標を求め、前記ワークの
載置平面の上方にワークと非干渉かつ平行な仮想平面を
設定し、前記目標座標と前記撮像装置の中心とを結ぶ直
線と、前記仮想平面との交点の座標を求め、前記の両座
標から前記マニプレータの作動端の回転角を設定し、前
記交点の座標から前記目標座標との間を結ぶ直線に沿っ
て前記目標座標の位置まで前記マニプレータの作動端を
移動させることを特徴とするマニプレータの位置決め方
法。
（１２）ワークが水平方向に移動するコンベア上に載置
されており、撮像装置を前記コンベアと同期して移動す
るように構成した特許請求の範囲第１１項記載のマニプ
レータの位置決め方法。
（１３）ワークが湯口付の鋳物である特許請求の範囲第
１１項若しくは第１２項記載のマニプレータの位置決め
方法。
（１４）前記直線と前記仮想平面との交点から目標座標
位置までの下降が直線補間移動であり、かつ目標座標位
置への到達をセンサで検知する特許請求の範囲第１１項
ないし第１３項何れかに記載のマニプレータの位置決め
方法。
（１５）ディジタイザのモニタエリア内において前記目
標座標を設定し、この目標座標と前記モニタエリアの周
縁のエントリーエリア内の点とを結ぶ直線によりマニプ
レータの作動端の回転角を設定する特許請求の範囲第１
１項ないし第１４項何れかに記載のマニプレータの位置
決め方法。