JPH01247285A - ワーク位置決め装置の較正方法 - Google Patents

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） この発明は、ワーク位置決め用の複数のゲージ部を、複
数の位置決めロボットの作動に基づきそれぞれ移動させ
て配置し、複数のワークを相互に位置決めするワーク位
置決め装置の、前記位置決めロボットの作動位置を較正
する方法に関するものである。

（従来の技術） 上述の如きワーク位置決め装置としては例えば、本出願
人が先に特開昭５９−１４４５９５号公報にて開示した
ものがある。

第６図は、上記装置を、自動車車体の組立てうインの、
車体の組立精度をほぼ決定する車体主要部の組立てステ
ージに適用し、位置決めロボットとして直交座標型ロボ
ットを用いて構成したものを示す斜視図であり、図中１
は、その車体主要部組立てステージに配置されたワーク
位置決め装置を示す。

ここにおける組立てラインは、上記車体主要部組立てス
テージに、ワークとしてのフロアメイン、左右サイドパ
ネル、リヤパネル、カウルトップアセンブリ、シェルフ
パネル等の車体パネルを搬入し、そのステージにて、前
記車体パネルを、上記ワーク位置決め装置１により所定
の組立精度を充たすような相対位置に位置決めし、さら
にその同じステージにて、位置決め状態の前記パネルを
スポット溶接で相互に仮止め結合して、車体の組立精度
を主に決定する車体主要部２を組立て、その後、シャト
ルコンベア３により図示しない他のい（つかのステージ
へその車体主要部２を搬送し、それらのステージで車体
主要部２にスポット溶接の増打ちを行うとともに前後ル
ーフレールやルーフパネル等の車体パネルをさらに組付
けて車体を組立て、引続く図示しないステージでその車
体の組立精度を計測するものであり、上記車体主要部組
立ステージにおいて車体主要部２を構成する上記各車体
パネルをそれぞれ位置決めするため、上記ワーク位置決
め装置１はフレーム４と、それに取付けられた多数の位
置決めロボット５（図では一部省略する）と、そのハン
ド部としての、−台の位置決めロボット５につき一個ま
たは複数個つづのワーク受は治具６とを具えており、位
置決めロボット５は、所要に応じ、エアシリンダ駆動の
ワーククランプ装置７もハンド部として具える。

ここでワーク受は治具６は、第７図に示すように、互い
に隣接する多数の細片をサーボモータで一枚つづ同一方
向へ進退移動させ、それらの細片の先端縁を所定の形状
に配置した後、固定装置で細片を一体的に固定すること
にて、ワークを位置決め保持し得る、位置決め手段とし
てのゲージ部６ａを形成することができ（詳細は、特開
昭５９−１４４６９５号或いは特願昭６２−１２１９３
号参照）、かかる機能を用いて、上記ワーク位置決め装
置１は、車体主要部２を構成する各車体パネルの、位置
決めすべき多数の位置の各々の形状に、その位置に対応
するワーク受は治具６のゲージ部６ａの形状をそれぞれ
一致させ、これとともに、各位置決めロボット５の作動
によりそれらのワーク受は治具６、ひいてはそのゲージ
部６ａをそれぞれ所定の位置に配置することにて、上記
各車体パネルを相互に位置決めし、各ワーククランプ装
置７の作動により車体パネルを固定することができる。

そして、上記位置決めロボット５の制御装置８は、第６
図に示すように、通常のＣＰＵからなる演算部９と、作
動指示信号等の記憶や演算処理に用いるメモリ１０と、
ワーク受は治具のゲージ部６ａの位置データを含む作動
指示信号の入力および作動確認信号の出力用のインタフ
ェース１１と、位置決めロボット５の各座標軸方向毎に
設けたサーボモータやワーク受は治具６の細片駆動用の
サーボモータの作動を制御するサーボコントローラ１２
と、それらのワーク受は治具６の細片固定装置や各ワー
ククランプ装置７の作動を制御する図示しないコントロ
ーラとを具えてなり、ワーク位置決め装置１の主制御装
置１３からインタフェース１工を介して入力された作動
指示信号に基づいて、各位置決めロボット５、ワーク受
は治具６、ワーククランプ装置７の作動を制御し、作動
が完了すると作動確認信号を出力する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記車体主要部組立ステージへの上記ワーク
位置決め装置１の設置に際しては、各ゲージ部６ａの位
置決め精度を充分ならしめるため、各位置決めロボット
５の作動位置を上記車体主要部組立ステージの座標系に
対応するよう較正する必要があり、かかる較正作業を、
従来は、先ず各位置決めロボット５の各々につき、その
三本の直交座標軸方向への作動位置を三次元計測装置等
の計測装置で計測することにて較正データを得、次いで
それらの位置決めロボット５を、所定精度で組立てたフ
レーム４に、そのフレーム４の三本の直交座標軸の方向
に対し位置決めロボット５の各座標軸の方向が一致する
ように組付け、その後、そのフレーム４を車体主要部組
立てステージに、そのステージの三本の直交座標軸の方
向に対しフレーム４の各座標軸の方向が一致するように
設置し、そして、その設置あるいはそこまでの運搬にと
もなうフレーム４の歪みを測量装置により測定しながら
修正し、しかる後、フレーム４の座標系をステージの座
標系に変換するための較正データを求めるという方法に
て行っていた。

しかしながら、上述の方法にあっては、フレーム４への
組付は後の各ロボットの作動位置を保証するため、車体
主要部組立ステージへのフレーム４の設置精度および、
設置後のフレーム４の歪み修正精度を極めて高精度にせ
ねばならず、フレーム４は極めて大きな構造物であるこ
とからそれらの精度出しは、極めて困難で、長期間を要
するという問題があった。

この発明は、かかる問題点を有利に解決した較正方法を
提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明のワーク位置決め装置の較正方法は、ワーク位
置決め用の複数のゲージ部を、複数の位置決めロボット
の作動に基づきそれぞれ移動させて配置し、複数のワー
クを相互に位置決めするワーク位置決め装置の、前記位
置決めロボットの作動位置を較正するに際し、前記ワー
ク位置決め装置をその使用場所に設置するとともに、前
記位置決めロボットにその作動に基づき移動する目標物
を設け、この一方、前記使用場所の所定位置に少なくと
も二台のカメラを、その向きを変更可能に設置し、その
後、前記位置決めロボットを作動させて前記目標物をそ
の位置決めロボットの座標系での所定位置に移動させ、
その移動した目標物を、前記カメラの向きを変更するこ
とにてそれらのカメラのうち二台のカメラで捕捉して、
その状態でのそれらのカメラ間の距離と、それらのカメ
ラの向きとに基づき、前記使用場所の座標系における前
記目標物の位置を求め、前記目標物の、前記位置決めロ
ボットの座標系での位置と前記使用場所の座標系での位
置とに基づき前記位置決めロボットの作動位置を較正す
ることを特徴とする。

（作　用） かかる方法によれば、使用場所に設置した後のワーク位
置決め装置の位置決めロボットの作動位置を、その位置
決めロボットに設けた目標物を上記使用場所に設置した
二台のカメラで捕捉してそれらのカメラ間の距離とカメ
ラの向きとに基づき三角測量の原理で目標物の位置を求
め、その結果に基づき較正するので、ワーク位置決め装
置の、位置決めロボットを支持するフレームの設置や歪
み修正に必要な精度を、位置決めロボットの作動精度を
保証しつつ低め得て、ワーク位置決め装置の、設置後の
精度出しに要する期間を大幅に短縮することができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、この発明のワーク位置決め装置の較正方法を
、第６図に示すワーク位置決め装置に適用した一実施例
を示す斜視図であり、図中第６図に示す装置と同様の部
分はそれと同一の符号にて示す。

すなわち、図中１はワーク位置決め装置を示し、このワ
ーク位置決め装置１は、自動車車体の組立てラインの車
体主要部組立ステージに、ワークとしてのフロアメイン
、左右サイドパネル、リヤパネル、カウルトップアセン
ブリ、シェルフパネル等の車体パネルを仮止めのため相
互に位置決めすべく設置されたもので、第２図に示すよ
うに、主制御装置１３からの作動指示信号に基づき制御
装置８が、各位置決めロボット５の各関節毎のサーボモ
ータやワーク受は治具６の細片駆動用のサーボモータの
作動を制御し、さらにワーククランプ装置７の作動も制
御するものである。

そして、このワーク位置決め装置１の、上記ステージへ
の設置は、先ず、フレーム４に、ワーク受は治具６およ
び所要に応じてワーククランプ装置７をハント部として
具える多数の位置決めロボット５を、それらのロボット
の直交座標軸の方向がフレーム４に設定した直交座標軸
の方向に概ね一致するように仮組付けし、その後、その
フレーム４を、組立て場所から前記車体主要部組立てス
テージまで搬送し、そのステージの直交座標軸の方向に
フレーム４の直交座標軸の方向が概ね一致するように、
そのステージに固定するという手順で行われている。

かかるワーク位置決め装置１の各位置決めロボット５の
作動位置を較正するに際し、この例では、第１図に示す
ように、各位置決めロボット５につき１台のワーク受は
治具６に、目標物としての発光ダイオード１４を高精度
に位置決めして固定し、この発光ダイオード１４を電源
に接続して、その発光を可能ならしめる。

一方ここでは、上記車体主要部組立てステージに固定し
たフレーム４の最上部の梁上に、例えばＣＣＤを用いた
、この例では三台の２次元カメラ１５を、それぞれカメ
ラ台１６を介して取付ける。

ここにおけるカメラ台１６は、第３図に示すように、水
平軸線Ａおよび垂直軸！ｔｌＡＢのまわりにカメラ１５
を回動させる、サーボモータ駆動の垂直駆動機構１６ａ
および水平駆動機構１６ｂを具えてなり、これらのカメ
ラ台１６の作動は、第２図に示すように、制御装置８と
同様ＣＰＵ、メモリ、インタフェース、サーボコントロ
ーラ等を具えるカメラ台制御装置１７により、あらかじ
め入力されたプログラム、もしくはキーボード１８から
の操作入力に従いそれぞれ制御される。

また上記三台のカメラ台１６の取付は位置は、同一高さ
で互いに水平方向へ大きく離間するとともに、上記三台
のカメラ１５の内生なくとも三台の光軸線がカメラ１５
の回動によりフレーム４や位置決めロボット５等に遮ら
れることなく上記発光ダイオード１４の全てに到達し得
る位置とし、ここでは上記三台のカメラ台１６の取付は
後、この車体主要部組立てステージにおけるそれらのカ
メラ台１６の位置を、トラン、シフト等の測量装置を用
いて高精度に計測する。

そして、前記三台のカメラ１５は、第２図に示すように
、ＣＲＴを有する画像表示装置１９にそれぞれ接続し、
このことにてここでは、各二次元カメラ１５により撮像
した画像を、画像表示装置１９に表示可能ならしめる。

かかる作業の後、ここでは上記三台の二次元カメラ１５
を適宜に用い、第４図に示す手順に従い、各位置決めロ
ボット５の作動位置を較正する。

すなわち、ここでは先ずステップ１０１にて、作動位置
を較正することとした特定の位置決めロボット５のワー
ク受は治具６に設けた発光ダイオード１４を、カメラ台
１６を作動させてカメラ１５を水平および垂直方向へ回
動させることにて、三台の二次元カメラ１５の画面内に
捕捉する。この捕捉は、この例では、あらかじめカメラ
１５と発光ダイオード１４との概略の位置関係に基づき
設定したプログラムをカメラ台制御装置１７に入力して
おき、そのプログラムに沿ってカメラ台制御装置１７に
行わせるが、画像表示装置１９により、カメラ１５が撮
像中の画面を視認しながら、キーボード１８を手で操作
して行っても良い。また、三台の二次元カメラ１５で捕
捉が可能な場合は、後述する三角測量の精度を向上させ
るべく、カメラ間の距離が大きい方の三台を選択して用
いる。

次のステップ１０２では、第５図に示すように、画像表
示装置１９が表示する三台の二次元カメラ１５の各画面
１５ａの中心に発光ダイオード１４の画像の中心が位置
するように、カメラ台１６をさらに作動させて二次元カ
メラ１５の姿勢を調整する。このように画面中心に発光
ダイオード１４の画像を捕捉するようにすれば、二次元
カメラ１５の光軸線上を光が通るためレンズ系の歪が少
なく、鮮明な画像を、正確な位置で得ることができる。

この調整は、この例では、画面１５ａを視認しながら、
キーボード１８を手で操作して行うが、画像処理装置を
用いて画面１５ａ内における発光ダイオード１４の画像
位置を認識し、その位置をカメラ台制御装置１７に入力
すれば、上記調整を自動的に行うこともできる。

尚、この調整の際、二次元カメラ１５のレンズに、発光
ダイオード１４と同一色の光のみ通過させるフィルター
を設ければ、他の外乱光により調整が妨げられることが
ない。

次のステップ１０３では、第３図に示すように、上記調
整後の二次元カメラ１５の光軸線Ｃとその光軸線を含む
垂直面内の水平線りとの間の角度αおよび、この水平線
りと両カメラ台１６の二本の軸線Ａ、Ｂの交点同士を結
ぶ水平線Ｅとの間の角度βを、両カメラ台１６の作動位
置から求め、それらの角度α、βからさらに、上記カメ
ラ台１６間の水平線Ｅと光軸線Ｃとのなす角度θ、θ２
をそれぞれ求め、水平線２１の長さ２はカメラ台１６の
作動位置にかかわらず一定であることから、そのｌの値
と、上記角度θ１．θ２とに基づき、三角測量の原理で
、各二次元カメラ１５から発光ダイオード１４までの距
離を求める。

そして引続（ステップ１０４では、上記三台の二次元カ
メラ１５から発光ダイオード１４までの距離と当該ステ
ージにおけるそれらの二次元カメラ１５の先に計測した
位置とに基づき、当該ステージの座標系での発光ダイオ
ード１４の位置、ひいては、その発光ダイオード１４が
設けられている位置決めロボット５の実際の作動位置を
求め、それを作動位置データよして記録し、その後のス
テップ１０５では、その位置決めロボット５の特定の可
動軸について上記作動位置データの採取が終了したか否
か、すなわち、特定の可動軸を作動させた場合に作動位
置を較正するに充分な数のデータが得られたか否かを判
断して、得られていない場合にはステップ１０６へ進む
。

ステップ１０６では、上記特定の可動軸について位置決
めロボット５をさらに作動させ、その後はステップ１０
１へ戻って再度作動位置データの採取を行う。

ステップ１０５で、特定の可動軸についての作動　　　
″位置データが充分数得られたと判断した場合にはステ
ップ１０７へ進み、このステップ１０７では、前記特定
の位置決めロボット５の全ての可動軸について作動位置
データが得られたか否かを判断し、全ての可動軸につい
て得られていないと判断した場合はステップ１０８で作
動させる可動軸を切換え、その後ステップ１０１へ戻っ
て再度作動位置データを採取する。またステップ１０７
で、全ての可動軸について作動位置データが得られたと
判断した場合には、ステップ１０９へ進み、このステッ
プ１０９で、各可動軸について、作動位置の理論値と上
記採取したデータとの関係に基づき、当該ステージの座
標系での指示位置に実際に位置決めロボットを作動させ
るための較正関数あるいは較正表を作成する。

また、上記理論値と採取データとを比較した結果、位置
決めロボット５の座標軸方向の、当該ステージの座標軸
方向に対するずれがあるときは、そのずれを無くすよう
にフレーム４への位置決めロボット５の取付は姿勢を修
正する。

かかる手順を全ての位置決めロボット５について行えば
、ワーク位置決め装置１の全ての位置決めロボット５の
作動位置を車体主要部組立てステージの座標系に対応さ
せるための較正データを高精度に得ることができ、しか
もこの方法によれば、フレーム４への位置決めロボット
５の取付は精度および上記ステージへのフレーム４の設
置位置精度をそれ程高くすることなしに、またフレーム
４の歪み修正をほとんどもしくは全く行うことなしに位
置決めロボット５の作動位置を保証することができるの
で、ワーク位置決め装置１の、使用場所における精度出
しを短期間でかつ容易に行うことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例
に限定されるものでなく、例えば、目標物として発光ダ
イオード以外のものを用いても良く、また、カメラの台
数も所要に応じて変更することができる。

（発明の効果） かくしてこの発明の方法によれば、使用場所に設置した
後のワーク位置決め装置の位置決めロボットの作動位置
を、その作動に基づき移動する目標物を三台のカメラで
捕捉することにて三角測量により計測し、その結果に基
づき較正を行うので、ワーク位置決め装置の、位置決め
ロボットを支持するフレームの設置と歪み修正とに必要
な精度を、位置決めロボットの作動精度を保証しつつ低
め得て、ワーク位置決め装置の、設置後の精度出しに要
する期間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のワーク位置決め装置の較正方法の
一実施例を示す斜視図、 第２図は上記例で用いるワーク位置決め装置の構成を示
す構成図、 第３図は上記例における三角測量の方法を示す説明図、 第４図は上記例の実施手順を示すフローチャート、 第５図は上記例での発光ダイオードの捕捉方法を示す説
明図、 第６図は従来のワーク位置決め装置を示す斜視図、 第７図は上記従来装置の構成を示す構成図である。 ｌ・・・ワーク位置決め装置 ２・・・車体主要部　　　　５・・・位置決めロボット
６・・・ワーク受は治具　　６ａ・・・ゲージ部８・・
・制御装置　　　　　１３・・・主制御装置１４・・・
発光ダイオード　　１５・・・二次元カメラ１６・・・
カメラ台　　　　　Ｉ７・・・カメラ台制御装置特許出
願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーク位置決め用の複数のゲージ部を、複数の位置
   決めロボットの作動に基づきそれぞれ移動させて配置し
   、複数のワークを相互に位置決めするワーク位置決め装
   置の、前記位置決めロボットの作動位置を較正するに際
   し、 前記ワーク位置決め装置をその使用場所に設置するとと
   もに、前記位置決めロボットにその作動に基づき移動す
   る目標物を設け、 この一方、前記使用場所の所定位置に少なくとも二台の
   カメラを、その向きを変更可能に設置し、その後、前記
   位置決めロボットを作動させて前記目標物をその位置決
   めロボットの座標系での所定位置に移動させ、 その移動した目標物を、前記カメラの向きを変更するこ
   とにてそれらのカメラのうち二台のカメラで捕捉して、
   その状態でのそれらのカメラ間の距離と、それらのカメ
   ラの向きとに基づき、前記使用場所の座標系における前
   記目標物の位置を求め、 前記目標物の、前記位置決めロボットの座標系での位置
   と前記使用場所の座標系での位置とに基づき前記位置決
   めロボットの作動位置を較正することを特徴とする、ワ
   ーク位置決め装置の較正方法。