JPH01123103A - 無接触測定システム - Google Patents
無接触測定システムInfo
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- JPH01123103A JPH01123103A JP63252864A JP25286488A JPH01123103A JP H01123103 A JPH01123103 A JP H01123103A JP 63252864 A JP63252864 A JP 63252864A JP 25286488 A JP25286488 A JP 25286488A JP H01123103 A JPH01123103 A JP H01123103A
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- sensor
- measuring system
- measurement
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/16—Program controls
- B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- 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
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
-
- 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—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
-
- 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
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37619—Characteristics of machine, deviation of movement, gauge
-
- 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
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45083—Manipulators, robot
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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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。
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〕
この発明は、例えば工業ロボットの絶対および反復精度
を検出するための、２つの座標系、すなわも１つの測定
平面内に位置する１つの固定座標系および１つの可動座
標系の位置をセンサにより検出するための無接触測定シ
ステムに関するものである。
を検出するための、２つの座標系、すなわも１つの測定
平面内に位置する１つの固定座標系および１つの可動座
標系の位置をセンサにより検出するための無接触測定シ
ステムに関するものである。
２つの座標系の位置の検出は工業ロボット（以下ＩＲと
いう）で行われるだけでなく、全く一般的に、たとえば
工作機械により加工物を自動的に加工する過程でも行わ
れる。
いう）で行われるだけでなく、全く一般的に、たとえば
工作機械により加工物を自動的に加工する過程でも行わ
れる。
ＩＲはＩＲの大きさおよび動作空間に応′じて少なくと
も１／１０ｍｍないし２〜３／１００ｍｍの反復または
再現精度を与える０反復精度は、１つの工具基準点を予
め定められた位置および方向を存する動作空間内で指定
された精度で反復して到着するＩＲの能力であり、その
際移動行程、負荷、速度、移動形態のような境界条件は
同一とされる。
も１／１０ｍｍないし２〜３／１００ｍｍの反復または
再現精度を与える０反復精度は、１つの工具基準点を予
め定められた位置および方向を存する動作空間内で指定
された精度で反復して到着するＩＲの能力であり、その
際移動行程、負荷、速度、移動形態のような境界条件は
同一とされる。
さらにＩＨにより１つの工具／加工物を位置決めするた
めの反復精度の評価に対しては、位置および運動のプロ
グラミングに対する使用されるＩＲの使用も重要である
（ＴＥＡＣＨ−ＩＮプログラミング）。
めの反復精度の評価に対しては、位置および運動のプロ
グラミングに対する使用されるＩＲの使用も重要である
（ＴＥＡＣＨ−ＩＮプログラミング）。
位置が純粋に数値的にセンサにより（たとえば像評価シ
ステム）またはＣＤＡにより支援されたオフライン−プ
ログラミングシステムにより発生され、または他のＩｔ
（Ｕに構成されたロボットシステムによってのみ受け入
れられると、ＩＲの絶対精度は決定的である。すなわち
ＩＲの絶対精度は、数値で定められた１つの空間点く位
置ｘ、ｙＳｚプラス方向）に１つの定められた座標系に
関して指定の精度で到着する能力である。この特性量の
種々のパラメータ、たとえば動作空間内の位置、移動行
程、負荷などとの相応の関係がＩＲ精度特性量の有資格
の検査のために求められ、また統計的に評価されなけれ
ばならない（ロボティクスおよびコンピューターインチ
グレイティラド製造（Ｒ。
ステム）またはＣＤＡにより支援されたオフライン−プ
ログラミングシステムにより発生され、または他のＩｔ
（Ｕに構成されたロボットシステムによってのみ受け入
れられると、ＩＲの絶対精度は決定的である。すなわち
ＩＲの絶対精度は、数値で定められた１つの空間点く位
置ｘ、ｙＳｚプラス方向）に１つの定められた座標系に
関して指定の精度で到着する能力である。この特性量の
種々のパラメータ、たとえば動作空間内の位置、移動行
程、負荷などとの相応の関係がＩＲ精度特性量の有資格
の検査のために求められ、また統計的に評価されなけれ
ばならない（ロボティクスおよびコンピューターインチ
グレイティラド製造（Ｒ。
ｂｏｔｉｃｓ ＆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−１ｒｉｔｅｇｒ
ａｔａｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、第１巻、第
３／４号、第２６１〜２７Ｂ頁、１９８５年および第２
４７〜２５９頁）。
ａｔａｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、第１巻、第
３／４号、第２６１〜２７Ｂ頁、１９８５年および第２
４７〜２５９頁）。
ＩＲの反復精度の測定は従来たいてい、３つの互いに直
交する平面内に配置されている測定探針または高精度の
近接センサおよびロボットつかみに取り付けられた相応
の測定立方体により解決された（ヨーロッパ特許第０１
３６４１３号明細書）、ロボットは測定立方体により常
に１つの方向からのみ測定コーナーに入り得るので、拡
張、たとえば種々の方向からの測定位置への到着は困難
である。
交する平面内に配置されている測定探針または高精度の
近接センサおよびロボットつかみに取り付けられた相応
の測定立方体により解決された（ヨーロッパ特許第０１
３６４１３号明細書）、ロボットは測定立方体により常
に１つの方向からのみ測定コーナーに入り得るので、拡
張、たとえば種々の方向からの測定位置への到着は困難
である。
絶対精度の測定のためには種々の測定方法が知られてい
るが、それらは非常に費用がかさみ、または不正確であ
り、または時間がかかる（工業ロボット（Ｔｈｅ Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｏｂｏｔ）、１９８６年３月、第
５３〜５４頁）。
るが、それらは非常に費用がかさみ、または不正確であ
り、または時間がかかる（工業ロボット（Ｔｈｅ Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｏｂｏｔ）、１９８６年３月、第
５３〜５４頁）。
本発明の課題は、冒頭に記載した測定システムを提案す
ることである。具体例として、１つの測定点に対するＩ
Ｒの相対的位置の検出システムを提案するものである。
ることである。具体例として、１つの測定点に対するＩ
Ｒの相対的位置の検出システムを提案するものである。
この課題は、測定システムが２つの部分から一間隔セン
サおよび光学的センサを有する行程測定システムを有す
る精密回転デスクと測定平面内に位置する平らな測定対
象とから−成っており、間隔センサの出力信号がデータ
処理装置のなかで検出され、測定平面からの回転デスク
の間隔およびＸおよびｙ軸の回りの傾斜を決定するため
の役割をし、Ｚ軸の回りの回転およびＸおよびｙ方向の
ずれが測定対象の走査により求められること、または相
対的位置の検出のためにロボットハンドに行程測定シス
テムとしてのインクレメント発生器およびセンサを有す
る回転デスクが位置しており、それに対して測定対象と
してバーディスクを取り付けられた機械的構造（測定板
、測定立方体）が配置されていることにより解決される
。本発明の有利な構成例は請求項３以下にあげられてい
る。
サおよび光学的センサを有する行程測定システムを有す
る精密回転デスクと測定平面内に位置する平らな測定対
象とから−成っており、間隔センサの出力信号がデータ
処理装置のなかで検出され、測定平面からの回転デスク
の間隔およびＸおよびｙ軸の回りの傾斜を決定するため
の役割をし、Ｚ軸の回りの回転およびＸおよびｙ方向の
ずれが測定対象の走査により求められること、または相
対的位置の検出のためにロボットハンドに行程測定シス
テムとしてのインクレメント発生器およびセンサを有す
る回転デスクが位置しており、それに対して測定対象と
してバーディスクを取り付けられた機械的構造（測定板
、測定立方体）が配置されていることにより解決される
。本発明の有利な構成例は請求項３以下にあげられてい
る。
以下に説明する本発明は上記の問題を、ロボットつかみ
に取り付けられた測定ヘッドと１つの測定板の上に取り
付けられたバーパターンとの間に相対的位置を検出する
ための無接触の畜精度の測定システムにより解決する。
に取り付けられた測定ヘッドと１つの測定板の上に取り
付けられたバーパターンとの間に相対的位置を検出する
ための無接触の畜精度の測定システムにより解決する。
このパターンが規則的な間隔で並んでいることにより、
この測定平面を岳準とする絶対精度（パレッティング精
度、ラスクー精度）が冒頭に記載したような変化する境
界条件のもとに求められる。さらに、使用される測定対
称（測定板、測定立方体）が簡単に（受動的に）構成さ
れ得ること、ＩＲの動作空間内の配置および変更が簡単
であり、また関心のある動作範囲の測定が可能であるこ
とは有利である。特にその際にホトグラフィックな方法
で形成されたバーディスク（たとえば被覆アルミニウム
箔）を被覆された機械的構造（直交する測定平面、測定
立方体等）が使用され得る。
この測定平面を岳準とする絶対精度（パレッティング精
度、ラスクー精度）が冒頭に記載したような変化する境
界条件のもとに求められる。さらに、使用される測定対
称（測定板、測定立方体）が簡単に（受動的に）構成さ
れ得ること、ＩＲの動作空間内の配置および変更が簡単
であり、また関心のある動作範囲の測定が可能であるこ
とは有利である。特にその際にホトグラフィックな方法
で形成されたバーディスク（たとえば被覆アルミニウム
箔）を被覆された機械的構造（直交する測定平面、測定
立方体等）が使用され得る。
ロボット測量以外の応用に対しては逆の配置−可動の測
定対象、固定の測定ヘッド−が有利であり得る。
定対象、固定の測定ヘッド−が有利であり得る。
選択された測定平面または測定対象の間の相対的位置が
相応の機械的間隔片により正確に予め与えられ得るとし
ても、測定平面／測定平面−〇−点とＩＲ座標系の原点
との間の１回の対応付けが行われなければならない、こ
の１回の対応付け（参照）がＴＥＡＣＨ−ＩＮにより行
われることは好ましい、なぜならば、この対応付けまた
は参照は類似の仕方でセンサーロボット結合またはＩＲ
オフライン−プログラミングの際にも行われなければな
らないからである。すなわちＩＲ使用の際にいずれにせ
よ行われる参照が本発明による方法において、測定課題
の複雑さ（たとえば動作空間２Ｘ２Ｘ２ｍ のなかで
のたとえば±０．０１ｍｍでの空間点の測量）を所要の
測定結果の顧慮のもとに減するために利用される。
相応の機械的間隔片により正確に予め与えられ得るとし
ても、測定平面／測定平面−〇−点とＩＲ座標系の原点
との間の１回の対応付けが行われなければならない、こ
の１回の対応付け（参照）がＴＥＡＣＨ−ＩＮにより行
われることは好ましい、なぜならば、この対応付けまた
は参照は類似の仕方でセンサーロボット結合またはＩＲ
オフライン−プログラミングの際にも行われなければな
らないからである。すなわちＩＲ使用の際にいずれにせ
よ行われる参照が本発明による方法において、測定課題
の複雑さ（たとえば動作空間２Ｘ２Ｘ２ｍ のなかで
のたとえば±０．０１ｍｍでの空間点の測量）を所要の
測定結果の顧慮のもとに減するために利用される。
以下、図面により本発明を説明する。
参照符号ｌを付されているロボットハンドに精密回転デ
スク２が取り付けられている。行程測定システムとして
インクレメント発生器を有するこの回転デスクに２つの
センサ、詳細にはたとえば三角測量原理で動作する間隔
センサ３および光学的センサ４が取り付けられている。
スク２が取り付けられている。行程測定システムとして
インクレメント発生器を有するこの回転デスクに２つの
センサ、詳細にはたとえば三角測量原理で動作する間隔
センサ３および光学的センサ４が取り付けられている。
これらのセンサの下に測定平面内にバーパターンを有す
る板５が位置している。バー６は中心で交わる直線であ
る。交点は円７により覆われている。板の右縁に図面中
に、半直線の省略により生じている零セグメントが位置
している。
る板５が位置している。バー６は中心で交わる直線であ
る。交点は円７により覆われている。板の右縁に図面中
に、半直線の省略により生じている零セグメントが位置
している。
第２図にはアナログ出力９を有する間隔センサ３が示さ
れている。この間隔センサの出力信号はＡ−Ｄ変換器ｌ
Ｏを介してメモリレジスタ１１に供給される。このレジ
スタの出力１２は電子データ処理装置１３に評価のため
に与えられる。光学的センサは差動ホトダイオード１４
および光学系１５から成っている。その下にバーパター
ンを育する板５が位置している。差動ホトダイオードの
出力信号１６１零通過検出器１７を介してレジスタ１８
のトリガ入力端に通じており、その出力端１９は同じく
直接にデータ処理装置１３と接続されている。インクレ
メント発生器２を有する回転皿の出力信号２０は、レジ
スタ１１のトリガ入力端およびレジスタ１８と接続され
ているカウンタ２１に通じている。
れている。この間隔センサの出力信号はＡ−Ｄ変換器ｌ
Ｏを介してメモリレジスタ１１に供給される。このレジ
スタの出力１２は電子データ処理装置１３に評価のため
に与えられる。光学的センサは差動ホトダイオード１４
および光学系１５から成っている。その下にバーパター
ンを育する板５が位置している。差動ホトダイオードの
出力信号１６１零通過検出器１７を介してレジスタ１８
のトリガ入力端に通じており、その出力端１９は同じく
直接にデータ処理装置１３と接続されている。インクレ
メント発生器２を有する回転皿の出力信号２０は、レジ
スタ１１のトリガ入力端およびレジスタ１８と接続され
ているカウンタ２１に通じている。
特に価値の高い動作過程に対しては、どの精度でＩＲが
動作するかを確認する必要がある。その役割を、第１図
中に示されている本発明による測定構成がする。この測
定構成はロボットにより始動され、また１つの測定経過
が開始される０回転デスクの１回転の間に間隔センサの
センサ信号がレジスタ１１のなかに記録される。光学的
センサの信号はレジスタ１８をトリガし、またインクレ
メント発生器のカウンタ状態を記憶する。測定平面から
の間隔およびＸおよびｙ軸の回りの傾斜は間隔センサ信
号から計算により決定され得る。ｚ軸の回りの回転およ
びＸおよびｙ方向のずれはバーパターンの走査により求
められ、また計算により評価される。要求される精度を
守り得るように、特定の最大の不確実さを有するバー位
置６は、バーディスクへの光学系の間隔に無関係に、ま
た照明に無関係に、検出され得なければならない、絞り
および検出器としての差動ホトダイオード１４を有する
光学系１５はこれらの要求を満足する。
動作するかを確認する必要がある。その役割を、第１図
中に示されている本発明による測定構成がする。この測
定構成はロボットにより始動され、また１つの測定経過
が開始される０回転デスクの１回転の間に間隔センサの
センサ信号がレジスタ１１のなかに記録される。光学的
センサの信号はレジスタ１８をトリガし、またインクレ
メント発生器のカウンタ状態を記憶する。測定平面から
の間隔およびＸおよびｙ軸の回りの傾斜は間隔センサ信
号から計算により決定され得る。ｚ軸の回りの回転およ
びＸおよびｙ方向のずれはバーパターンの走査により求
められ、また計算により評価される。要求される精度を
守り得るように、特定の最大の不確実さを有するバー位
置６は、バーディスクへの光学系の間隔に無関係に、ま
た照明に無関係に、検出され得なければならない、絞り
および検出器としての差動ホトダイオード１４を有する
光学系１５はこれらの要求を満足する。
不鮮明さによる誤差を小さく保つため、絞りの直径は可
能なかぎり小さくされなければならない。
能なかぎり小さくされなければならない。
差動ホトダイオード１４の信号は差動増幅器に供給され
、また増幅された信号の零通過１７が評価される０間隔
センサ３としての役割を、この構成では、三角測量原理
で動作する市販品として入手可能なレーザー測定システ
ムがする。
、また増幅された信号の零通過１７が評価される０間隔
センサ３としての役割を、この構成では、三角測量原理
で動作する市販品として入手可能なレーザー測定システ
ムがする。
間隔センサおよび光学的センサの信号の評価は第３図な
いし第７図との関連で説明される。
いし第７図との関連で説明される。
精密回転デスクの完全な１回転の間に間隔センサ３の出
力信号が走査され、また記憶される。光学的センサの光
学軸がバー６の対称線と交わるつど、インフレメン＋発
生器の角度値が同じく記憶される。
力信号が走査され、また記憶される。光学的センサの光
学軸がバー６の対称線と交わるつど、インフレメン＋発
生器の角度値が同じく記憶される。
インクレメントの加算により精密回転デスクの瞬間位置
が、１つの零点を基準にして、知られている０間隔セン
サのアナログ出力信号はディジタル化され、また値が規
則的な間隔で、前記のように、記憶される。そのために
必要なトリガ信号は直接にインクレメントカウンタ２１
から取り出され得る０間隔センサ値の平均値から２方向
のずれが計算され得る。それぞれ１８００だけずらされ
た２つの値からＸおよびｙ軸の回りの傾斜が決定され得
る。しかし統計的な方法（回帰分析）により一連の測定
値からより精密な結果が得られる。
が、１つの零点を基準にして、知られている０間隔セン
サのアナログ出力信号はディジタル化され、また値が規
則的な間隔で、前記のように、記憶される。そのために
必要なトリガ信号は直接にインクレメントカウンタ２１
から取り出され得る０間隔センサ値の平均値から２方向
のずれが計算され得る。それぞれ１８００だけずらされ
た２つの値からＸおよびｙ軸の回りの傾斜が決定され得
る。しかし統計的な方法（回帰分析）により一連の測定
値からより精密な結果が得られる。
正弦曲線の形態で現れる間隔センサからの値は下式に従
う。
う。
％式％（
ψ１ 二走行変数、回転デスクの位置（行程測定システ
ム） ｍ、ニ一定成分 ψ。、：傾斜の方向（楕円の主軸方向）δ：傾斜の大き
さ ｍｌ、δ、ψ。２の決定はガウスによる誤差の二乗の最
小化により行われる。
ム） ｍ、ニ一定成分 ψ。、：傾斜の方向（楕円の主軸方向）δ：傾斜の大き
さ ｍｌ、δ、ψ。２の決定はガウスによる誤差の二乗の最
小化により行われる。
第３図および第４図から上記の値が読取り可能である。
インクレメント発生器の零点は２２で、また回転軸から
の間隔センサの間隔はＲ１で示されている。
の間隔センサの間隔はＲ１で示されている。
光学的センサの軸線は楕円の形態のバーディスク５と交
わる。楕円の主軸の方向および大きさは間隔センサ信号
の評価後に求められ得る。差動ホトダイオードの出力信
号の零通過は、回転デスクの瞬時状態を受け入れるレジ
スタ１８に対するトリガ信号を供給する。すなわち、レ
ジスタ内容は、センサの光学的軸線がバーディスク上の
直線６の対称線と交わる角度に相当する。
わる。楕円の主軸の方向および大きさは間隔センサ信号
の評価後に求められ得る。差動ホトダイオードの出力信
号の零通過は、回転デスクの瞬時状態を受け入れるレジ
スタ１８に対するトリガ信号を供給する。すなわち、レ
ジスタ内容は、センサの光学的軸線がバーディスク上の
直線６の対称線と交わる角度に相当する。
光学的センサの値の評価の説明を第５図および第６図に
より行う。参照符号２３により回転デスク２のなかの零
点２２の投影された零点が示されている。Ｒｓは回転軸
線上の光学的検出器の間隔である。参照符号２４を付さ
れているのはψ。、（第４図）における楕円の主軸であ
る。参照符号ｈ（第６図）を付されているのは、楕円２
５の中心点が位置する１つの補助直線である。この直線
は直線６の１つである直線ｇから間隔ｄに位置している
。インデックスｒを有する角度は回転デスク平面内に位
置し、またインデックスｍを有する角度は測定平面内に
位置している。角度ψ１．およびψ２．は直線ｇに属す
るバー検出器値である。これらの値は回転デスク平面内
で測定され、また測定平面内に変換される。
より行う。参照符号２３により回転デスク２のなかの零
点２２の投影された零点が示されている。Ｒｓは回転軸
線上の光学的検出器の間隔である。参照符号２４を付さ
れているのはψ。、（第４図）における楕円の主軸であ
る。参照符号ｈ（第６図）を付されているのは、楕円２
５の中心点が位置する１つの補助直線である。この直線
は直線６の１つである直線ｇから間隔ｄに位置している
。インデックスｒを有する角度は回転デスク平面内に位
置し、またインデックスｍを有する角度は測定平面内に
位置している。角度ψ１．およびψ２．は直線ｇに属す
るバー検出器値である。これらの値は回転デスク平面内
で測定され、また測定平面内に変換される。
測定された間隔センサ値の評価および測定構成のジオメ
トリから楕円２５の大きさおよび方向が計算され得る。
トリから楕円２５の大きさおよび方向が計算され得る。
Δψ、は投影された零点と直線りとの間の角度である。
ｒｌｌｌおよび「１はφＩおよびｔＰ、、から計算可能
な半径である。半径ｒ１ｍおよびｒ２ヨから、直線ｇか
らの直線りの間隔ｄが計算され得る。すべての直線りの
理想的な交点は測定座標系内の楕円中心点（Ｘ、１、ｙ
、１、第７図）である、この中心点はガウスによる二乗
誤差の最小化により決定される。
な半径である。半径ｒ１ｍおよびｒ２ヨから、直線ｇか
らの直線りの間隔ｄが計算され得る。すべての直線りの
理想的な交点は測定座標系内の楕円中心点（Ｘ、１、ｙ
、１、第７図）である、この中心点はガウスによる二乗
誤差の最小化により決定される。
すべての過程がすべての直線６に対して行われる。
第７図には座標系（Ｘｒ 、３’ｒ 、Ｚｒ ）および
（Ｘ＋＋＋、Ｙｍ、Ｚ、）および測定値から計算された
量の位置が示されている。探索される値はこの図のなか
で四角形の枠で囲まれている。
（Ｘ＋＋＋、Ｙｍ、Ｚ、）および測定値から計算された
量の位置が示されている。探索される値はこの図のなか
で四角形の枠で囲まれている。
ｘ４、ｙ４、ｚｏは座標系インデックスｍ内の座標系イ
ンデックスｒの位置を示す。
ンデックスｒの位置を示す。
ｚ４はｍ、およびδから計算される。これらの値は第４
図に示されている。
図に示されている。
Ｘ４およびｙｒ、ＩはＸａ＊、ｙｅｓ、ｍ、およびδか
ら推定される。
ら推定される。
Δψ、、＋Δψ２．はΔψ、（第６図）および（バーデ
ィスクの）零セグメントの位置に由来する。
ィスクの）零セグメントの位置に由来する。
すべての角度値、零セグメントの位置、楕円の大きさお
よび方向および測定装置のジオメトリの全体からＸおよ
びｙ方向のずれならびに２軸の回りの回転が、前記のよ
うに、決定され得る。この検査の結果はロボットの精度
を示す。
よび方向および測定装置のジオメトリの全体からＸおよ
びｙ方向のずれならびに２軸の回りの回転が、前記のよ
うに、決定され得る。この検査の結果はロボットの精度
を示す。
第１図はロボットに取り付けられた測定システムの概要
図、第２図は測定値検出のブロック回路図、第３図は回
転デスクおよび間隔センサの配置の原理図、第４図は間
隔センサの出力信号を示す図、第５図はバー検出器の原
理図、第６図はバー検出器の検出結果の状態図、第７図
は座標系および測定値から計算された量の位置を示す概
要図である。 １・・・ロボットハンド ２・・・精密回転デスク ３・・・間隔センサ ４・・・光学的センサ ５・・・バーパターンを有する板 ６・・・バー ７・・・円 ８・・・零セグメント ９・・・アナログ出力 １０・・・Ａ−Ｄ変換器 １１・・・メモリレジスタ １２・・・メモリレジスタの出力端 １３・・・電子データ処理装置 １４・・・差動ホトダイオード １５・・・光学系 Ｉ６・・・出力信号 １７・・・零通過検出器 １８・・・レジスタ １９・・・レジスタ１８の出力端 ２０・・・出力信号 ２１・・・インクレメントカウンタ ２２・・・インクレメント発生器の零点２３・・・投影
さ・れな零点 ２４・・・楕円の主軸 ２５・・・楕円 ＦＩＧ １ ＦＩＧ ２ ＦＩＧ ３ ＦＩＧ ４
図、第２図は測定値検出のブロック回路図、第３図は回
転デスクおよび間隔センサの配置の原理図、第４図は間
隔センサの出力信号を示す図、第５図はバー検出器の原
理図、第６図はバー検出器の検出結果の状態図、第７図
は座標系および測定値から計算された量の位置を示す概
要図である。 １・・・ロボットハンド ２・・・精密回転デスク ３・・・間隔センサ ４・・・光学的センサ ５・・・バーパターンを有する板 ６・・・バー ７・・・円 ８・・・零セグメント ９・・・アナログ出力 １０・・・Ａ−Ｄ変換器 １１・・・メモリレジスタ １２・・・メモリレジスタの出力端 １３・・・電子データ処理装置 １４・・・差動ホトダイオード １５・・・光学系 Ｉ６・・・出力信号 １７・・・零通過検出器 １８・・・レジスタ １９・・・レジスタ１８の出力端 ２０・・・出力信号 ２１・・・インクレメントカウンタ ２２・・・インクレメント発生器の零点２３・・・投影
さ・れな零点 ２４・・・楕円の主軸 ２５・・・楕円 ＦＩＧ １ ＦＩＧ ２ ＦＩＧ ３ ＦＩＧ ４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）２つの座標系、すなわち１つの測定平面内に位置す
る１つの固定座標系および１つの可動座標系の位置をセ
ンサにより検出するための無接触測定システムにおいて
、測定システムが２つの部分から−間隔センサ（３）お
よび光学的センサ（４）を有する行程測定システムを有
する精密回転デスク（２）と測定平面内に位置する平ら
な測定対象とから−成っており、間隔センサの出力信号
（９）がデータ処理装置（１３）のなかで検出され、測
定平面からの回転デスクの間隔およびｘおよびｙ軸の回
りの傾斜を決定するための役割をし、ｚ軸の回りの回転
およびｘおよびｙ方向のずれが測定対象の走査により求
められることを特徴とする２つの座標系の位置の無接触
測定システム。 ２）相対的位置の検出のためにロボットハンド（１）に
行程測定システムとしてのインクレメント発生器および
センサ（３、４）を有する回転デスク（２）が位置して
おり、それに対して測定対象（５）としてバーディスク
を取り付けられた機械的構造（測定板、測定立方体）が
配置されていることを特徴とする工業ロボットの絶対お
よび反復精度の検出のための請求項１記載の測定システ
ム。 ３）バーディスク（５）が１つのバー（半直線）を例外
として中心点を通る複数個の直線（６）を含んでおり、
上記半直線は零セグメント（８）を形成するために中心
点で終端していることを特徴とする請求項２記載の測定
システム。 ４）光学的センサ（４）が絞りおよび差動ホトダイオー
ド（１４）を有する光学系（１５）から成っていること
を特徴とする請求項２記載の測定システム。 ５）差動ホトダイオード（１４）の信号が差動増幅器に
供給され、増幅された信号（１６）の零通過が評価され
ることを特徴とする請求項４記載の測定システム。 ６）間隔センサ（３）として三角測量原理により動作す
るレーザー測定システムが使用されていることを特徴と
する請求項２記載の測定システム。 ７）間隔センサ（３）のアナログ出力信号（９）がディ
ジタル化され、規則的な間隔で記憶（１１）されること
を特徴とする請求項６記載の測定システム。 ８）間隔センサ値（９）の正弦波状の信号経過からｘお
よびｙ軸の回りの傾斜が決定され、間隔センサ値（９）
の平均値からｚ方向の測定対象のずれが計算されること
を特徴とする請求項２記載の測定システム。 ９）差動ホトダイオード（１４）の出力信号（１６）の
零通過がレジスタ（１８）に対するトリガ信号を供給し
、レジスタ（１８）が回転デスク（２）の瞬間位置を受
け入れることを特徴とする請求項４記載の測定システム
。 １０）レジスタ内容（１８）が、センサ（４）の光学軸
線がバーディスク（５）上の１つの直線（ｇ）の対称線
と交わる角度（Ψ＿１＿ｒ、Ψ＿２＿ｒ、回転デスクの
座標系内の角度Ψ＿１＿ｍ、Ψ＿２＿ｍに相当）に相当
することを特徴とする請求項９記載の測定システム。 １１）すべての角度値、零セグメント（８）の位置、楕
円の大きさおよび方向および測定装置のジオメトリのす
べてからｘおよびｙ方向のずれおよびｚ軸の回りの回転
が決定されることを特徴とする請求項２記載の測定シス
テム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3734086 | 1987-10-08 | ||
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|---|---|
| JPH01123103A true JPH01123103A (ja) | 1989-05-16 |
Family
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| JP (1) | JPH01123103A (ja) |
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-
1988
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- 1988-10-05 JP JP63252864A patent/JPH01123103A/ja active Pending
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