JPH04141384A - 画像処理装置を用いて位置決めを行うシステムにおけるキャリブレーション方法およびその装置 - 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〉 この発明は画像処理装置を用いて位置決めを行なうシス
テムにおけるキャリブレーション方法およびその装置に
関し、画像検出信号を２値化するための閾値の設定、画
像検出信号に基づいて得られな距離を実際の距離に対応
させるための実寸法合せおよびロボット座標系と画像検
出手段の座標系とを一致させるための座標系一致作業を
自動的に行なうための方法およびその装置に関する。

〈従来の技術、および発明か解決しようとする課題〉 従来から画像検出部により所定範囲の画像を取り込み、
取り込み信号に対して画像処理部において２値化処理等
を行なって位置決めを行なうシステムが部品供給装置を
始めとして種々の装置に適用されるようになってきてい
る。

第１４図は従来の位置決めシステムを示す概略図であり
、ワーク支承台（９１）の上方に画像検出部（９２）を
配置し、画像検出部（９２）からの信号に対して画像処
理部（９３）により２値化処理等を施してワークの種別
、位置等を検出し、検出結果をロボット・コントローラ
（９４）に供給してロボット動作指令を生成し、産業用
ロボッ）　（９５）を動作させることによりワーク支承
台（９１）上のワーク（９６）の把持等を行なうように
している。尚、ワーク支承台（９１）とワーク（９Ｇ）
とはコントラストか明瞭になるように予め色彩が設定さ
れている。

したがって、２値化処理のための閾値、ワーク支承台（
９１）における実際の距離と画像検出信号に基づいて得
られた距離、画像検出部＜９２）の座標系とロボットの
座標系か適切に設定されていれば、画像検出部により検
出される位置情報に基づいて産業用ロボット（９５）を
動作させることによりワク（９６）の正確な位置決めを
達成できる。

しかし、位置決めシステムの起動時等においては、上記
設定が適切になされているという保障か全くないため、
これらの設定を適切なものにするためにキャリブレーシ
ョン作業を行なわなければならない。具体的には、ワー
ク支承台（９１）上にワーク（９６）を支承した状態に
おいて画像処理部（９３）により得られる２値化画像か
ワーク（９６）に忠実な形状になるように、周囲の明る
さ、画像検出部＜９２）の絞り等を考慮しながら閾値の
レベルを設定する。また、画像検出部（９２）によりス
ケールの画像を取り込み、このスケールに合せてカーソ
ル等で２点を教示することにより、画像検出信号に基づ
いて得られる距離を実際の距離に適合させるべく１画素
当りの寸法を設定する。さらに、産業用ロボット（９５
）にペン等を装着して画像検出部（９２）の視野内に座
標軸と平行な線および所定の点を描かぜ、これらの相対
関係を教示し、産業用ロボットの（９５）の位置と関連
づけて座標変換処理を施すことにより産業用ロボットの
座標系と画像検出部の座標系とを一致させる。

ところで、これらの作業は、画像検出部（９２）の視野
が産業用ロボッ）　（９５）により部分的に覆われ、産
業用ロボット（９５）のツール把持部の画像を直接に取
り込むことが不可能であるから、必然的に作業者の手作
業に委ねなくてはならず、キャリブレーション作業が著
しく繁雑化するという不都合がある。また、ワーク支承
台（９１）とワーク（９６）とのコントラスト 支承台（９１）を透光性のある板で構成し、ワーク支承
台（９Ｉ）の下方に照明装置を設ける構成を採用するこ
とも考えられるが、上述の不都合を解消することは全く
不可能である。

尚、キャリブレーション作業は、位置決めシステムの起
動時のみならず、ロボット・ハンドの交換時等にも必要
であり、キャリブレーション作業の都度、上述の繁雑な
作業か必要になるので、システム本来の作業時間を圧迫
してしまい、システムの稼動効率が低下することになる
。

さらに、位置決めシステムおよび位置決めシステムを組
み込んだ装置を十分に理解している作業者でなければキ
ャリブレーション作業を行なうことができないという不
都合もある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
キャリブレーション作業を自動化して作業者に要求され
る作業を著しく簡素化できる新規なキャリブレーション
方法およびその装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、第１の発明のキャリブレ
ーション方法は、透光性のある板を基準として何れかの
側に照明手段を、下方に画像検出手段を配置しておくと
ともに、透光性のある板上のワークを把持する産業用ロ
ボットに治具を装るしておき、治具を予め設定された位
置まで移動させた状態で画像検出手段により取り込まれ
た信号に基づいて算出される治具のサイズか設定値にな
るように２値化のための閾値を設定し、次いで、画像検
出手段により取り込まれた治具の画像および基準となる
距離情報に基づいて画像処理情報の実寸法合せを行ない
、その後、治具を移動させることにより画像検出手段に
より得られる治具の軌跡に基づいてロボット座標系と画
像無検出手段座標系とを一致させる方法である。

第２の発明のキャリブレーション方法は、照明手段が透
光性のある板の」三方に配置されており、治具が２つの
穴を有するものであり、穴のサイズに基づいて閾値を設
定し、画像検出手段により取り込まれた信号に基づいて
算出される穴の中心同士の距離および予め与えられてい
る穴の中心同士の距離に基づいて実寸法合せを行ない、
一方の穴の重心位置の軌跡に基づいて座標系の一致動作
を行なう方法である。

第３の発明のキャリブレーション方法は、照明手段が透
光性のある板の下方に配置されており、産業用ロボット
の所定位置が治具を兼ねており、画像検出手段により取
り込まれた信号に基づいて算出される治具の移動距離お
よび予め与えられている距離に基づいて実寸法合せを行
ない、治具の重心位置の軌跡に基づいて座標系の一致動
作を行なう方法である。

第４の発明のキャリブレーンヨン方法は、産業用ロボッ
トのツール保持部が治具を兼ねており、産業用ロボッｊ
・の手首軸を動作させ、手首軸の動作前後において画像
検出手段により取り込まれた信号に基づいて算出される
治具の位置に基づいてツール・オフセット量の算出をさ
らに行なう方法である。

第５の発明のキャリブレーション装置は、透光性のある
板を基準として何れかの側に配置された照明手段および
下方に配置された画像検出手段と、透光性のある板上の
ワークを把持する産業用ロボットと、産業用ロボットに
装着された治具と、治具を予め設定された位置まで移動
させるべく産業用ロボットを動作させるロボット制御手
段と、治具に基づいて得られる画像を検出する画像検出
手段と、画像検出手段により得られる信号に基づいて２
値化処理を施す画像処理手段と、画像処理手段により得
られる治具のサイズが設定値になるように２値化のため
の閾値を設定する閾値設定手段と、画像処理手段により
得られた治具の画像および基準となる距離情報に基づい
て画像処理情報の実−Ｊ″法合を行なう実−・Ｊ法会せ
手段と、画像処理手段により得られる治具の軌跡に基づ
いてロボット座標系と画像検出手段座標系とを一致させ
る座標系一致手段とを含んでいる。

第６の発明のキャリブレーション装置は、照明手段が透
光性のある板の上方に配置されており、治具か２つの穴
を有するものであり、閾値設定手段か穴のサイズに基づ
いて閾値を設定するものであり、実寸法合せ手段か、画
像処理手段により得られる穴の中心同士の距離および予
め与えられている穴の中心同士の距離に基づいて実寸法
合せを行なうものであり、座標系一致手段か一方の穴の
重心位置の軌跡に基づいて座標系の一致動作を行なうも
のである。

第７の発明のキャリブレーション装置は、照明手段が透
光性のある板の下方に配置されており、産業用ロボット
の所定位置が治具を兼ねており、実寸法合せ手段が、画
像処理手段により得られる治具の移動距離および予め与
えられている距離に基づいて実寸法合せを行なうもので
あり、座標系一致手段が治具の重心位置の軌跡に基づい
て座標系の一致動作を行なうものである。

第８の発明のキャリブレーション装置は、産業用ロボッ
トのツール保持部が治具を兼ねており、産業用ロボット
の手首軸を動作させ、手首軸の動作前後において画像処
理手段により得られる治具の位置に基づいてツール・オ
フセット量の算出を行なうツール・オフセット算出手段
をさらに含んでいる。

く作用〉 第１の発明のキャリブレーンヨン方法であれば、透光性
のある板を基準として何れかの側に照明手段を、下方に
画像検出手段を配置しているのであるから、透光性のあ
る板上のワークを把持する産業用ロボットに治具を装着
しておくたけてよく、以下のようにしてキャリブレーシ
ョン動作を行なうことができる。即ち、治具を予め設定
された位置まで移動さぜた状態で画像検出手段により取
り込まれた信号に基ついて算出される治具のサイズが設
定値になるように２値化のための閾値を設定し、次いで
、画像検出手段により取り込まれた治具の画１象および
基準となる距離情報に基づいて画像処理情報の実寸法合
せを行ない、その後、治具を移動させることにより画像
検出手段により得られる治具の軌跡に基づいてロボット
座標系と画像無検出手段座標系とを一致させる。

したがって、その後は、画像処理手段により得られた画
像処理情報に基づいて産業用ロボットを制御することに
より正確な位置決めを達成できる。

第２の発明のキャリブレーションカ゛法であれば、照明
手段および画像検出手段が透光性のある板の互に反対側
に配置されているのであるから、２つの穴を有する治具
を産業用ロボットに装着するだけでよく、ロボット動作
を行なわせることなく閾値の設定および実寸法合せを行
なうことができる。

そして、産業用ロボットを動作させることに伴なう一方
の穴の重心位置の軌跡に基づいて座標系の一致動作を行
なうことができる。

第３の発明のキャリブレーション方法であれば、照明手
段および画像検出手段が透光性のある板の下方に配置さ
れているのであるとともに、産業用ロボットの所定位置
が治具を兼ねているのであるから、治具装着作業が不要
になり作業を一層簡素化できる。

第４の発明のキャリブレーション方法であれば、産業用
ロボットを動作させることによりツール・オフセット量
の算出をも行なうことができ、ロボット・ハンドの種類
に拘らず高精度のキャリブレーションを達成できる。

第５の発明のキャリブレーション装置であれば、透光性
のある板を基準として何れかの側に照明手段が、下方に
画像検出手段が配置されているのであるから、治具を産
業用ロボットに装着させておくだけでよく、２値化処理
を施す画像処理手段により得られる治具のサイズが設定
値になるように閾値設定手段により２値化のための閾値
を設定することかできる。そして、画像処理手段により
得られた治具の画像および基準となる距離情報に基づい
て実寸法合せ手段により画像処理情報の実寸法合せを行
なうことができ、さらに、画像処理手段により得られる
治具の軌跡に基づいて座標系一致手段によりロボット座
標系と画像検出手段座標系とを一致させることかできる
。。

第６の発明のキャリブレーション装置であれば、照明手
段が透光性のある板の上方に配置されているのであるか
ら、２つの穴を有する治具を産業用ロボットに装着する
だけでよく、産業用ロボットを動作させることなく、閾
値設定手段により穴のサイズに基づいて閾値を設定し、
実寸法合せ手段により、画像処理手段により得られる穴
の中心同士の距離および予め！ｊえられている穴の中心
同士の距離に基づいて実寸法合せを行なうことがてきる
。そして、産業用ロボットを動作させれば、座標系一致
手段により、一方の穴の重心位置の軌跡に基づいて座標
系の一致動作を行なうことかできる。

第７の発明のキャリブレーション装置であれば、照明手
段か透光性のある板の下方に配置されているのであると
ともに、産業用ロボットの所定位置が治具を兼ねている
のであるから、治具の装着作業が不要になる。

第８の発明のキャリブレーション装置であれば、産業用
ロボットを動作させることによりツール・オフセット量
の算出をも行なうことができ、ロボット・ハンドの種類
に拘らず高精度のキャリブレーションを達成できる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図はこの発明のキャリブレーション方法が適用され
る位置決めシステムの要部を示す概略図であり、透光性
のある板からなるワーク支承台（４）の下方にＣＣＤカ
メラ等からなる画像検出部（３）か配置されているとと
もに、ワーク支承台（４）の」ニガに照明装置（２）か
配置されている。そして、吸盾ヘッドを有するハンド（
１１）の所定位置にキャリブレーション用治具（１２）
が装着されている。」二記キャリブレーンヨン用治具（
■２〉は、第３図に示すように、全体が矩形の板であり
、互に所定距離離れた位置に２つの穴（１３）が形成さ
れている。

第１図はこの発明のキャリブレーション方法の一実施例
を示すフローチャートであり、ステップ■においてキャ
リブレーション用治具（１２）の教示位置および形状デ
ータを入力し、ステップ■においてキャリブレーション
用治具（１２）を教示位置まで移動させ、ステップ■に
おいて画像検出部（３）によりキャリブレーション用治
具（１２）の画像を取り込む。そして、ステップ■にお
いて、画像処理されたキャリブレーション用治具（１２
）の画像の画素数が予め設定した画素数と等しいか否か
を判別し、等しくなければステップ■において２値化処
理の閾値を変更し、再びステップ■の処理を行なう。

］９ 逆に、ステップ■において画素数が予め設定した画素数
と等しいと判別された場合には、ステップ■において、
画像処理が施されたキャリブレーション用治具（１２）
の画像に基づいて穴（］３）の中心同士の距離を算出し
、ステップ■において１画素のサイズを実際の寸法に適
合させ、ステップ■においてキャリブレーション用治具
（１２）を互に直交する座標軸のそれぞれに平行に動作
させ、ステップ■において各動作の始点、終点における
一方の穴（１３）の画像処理情報を得、ステップ［相］
において、得られた画像処理情報に基づいて所定の演算
を行なうことによりロボット座標系と画像検出部座標系
とを一致させるためのマトリクスを算出し、そのまま一
連の処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、閾値の設定を自動的に
行ない、次いで、サイズが既知のワークにより得られる
画像処理情報に基づいて実寸法合せを行ない、最後にキ
ャリブレーション用治具（１２）を互に直交する方向に
動作させることにより座標系一致作業を行なうことがで
きる。

即ち、従来は自動化が不可能であったキャリブレーショ
ン動作を完全に自動化でき、位置決めシステムの知識が
全くない作業者でも簡単にキャリブレーションを達成で
きる。

〈実施例２〉 第６図はこの発明のキャリブレーション方法が適用され
る産業用ロボット（１）、照明装置（２）およびＣＣＤ
カメラ等からなる画（象検出部（３）の関係を示す概略
斜視図であり、産業用ロボット（１）の所定位置に、フ
ランジを有する吸着ヘッド（１５）が装着されている。

また、照明装置（２）はリング状の蛍光灯であり、リン
グ状の蛍光灯の中央下方に画像検出部（３）が配置され
ている。尚、吸着ヘッド（１５）とリング状の蛍光灯（
２）との間にワーク支承台（４）か配置されている。

第４図はこの発明のキャリブレーション方法の他の実施
例を示すフローチャートであり、ステップ■において２
値化処理のための閾値として予め設定した閾値を採用し
、ステップ■において産業用ロボット（１）を動作させ
ることにより吸着ヘッド２］ （１５）をワーク支承台（４）に接近させ、ステップ■
において、上記閾値に対して吸着ヘッド（１５）の先端
が明瞭に認識された（第５図（Ａ）参照）と判別される
までステップ■の処理を反復する。そして、ステップ■
において得られた吸着ヘッド（１５）の位置をワーク支
承台（４）からの画像認識高さとして設定する。この場
合における画像認識高さの設定は閾値の設定と等価な処
理である。次いで、ステップ■においてサイズが既知の
ワークを画像認識高さにまで移動させ、ステップ■にお
いて上記ワークの２値化画像と、実際の寸法とに基づい
て画像処理情報の実寸法合せを行ない（第５図（Ｂ）参
照）、ステップ■において産業用ロボット（１）を互に
直交する座標軸のそれぞれに平行に動作させ、ステップ
■において各動作の始点、終点における画像処理情報を
得（第５図（Ｃ）参照）、ステップ■において、得られ
た画像処理情報に基づいて所定の演算を行なうことによ
りロボット座標系と画像検出部座標系とを一致させるた
めの７トリクスを算出し、そのまま一連の処理を終了す
る。

以上の説明から明らかなように、画像認識高さを自動的
に設定することにより等価的に閾値の設定を行ない、次
いで、サイズか既知のワークにより得られる画像処理情
報に基ついて実刈法会せを行ない、最後に産業用ロボッ
ト（１）を互に直交する方向に動作させることにより座
標系一致作業を行なうことかできる。

即ち、従来は自動化が不可能であったキャリブレーショ
ン動作を完全に自動化でき、位置決めシステムの知識が
全くない作業者でも簡単にキャリブレーションを達成で
きる。

〈実施例３〉 第１０図はこの発明のキャリブレーション方法が適用さ
れる位置決めシステムの要部を示す概略図であり、ワー
ク支承台（４）の下方にＣＣＤカメラ等からなる画像検
出部（３）が配置されているとともに、画像検出部（：
３）を包囲するようにリング状の照明装置（２）が配置
されている。そして、スカラ型ロボットのＺ軸シャフト
（１７）に装着された吸着ヘッド（ｌＧ）をハンドおよ
びキャリブレーション用治具に兼用している。

第７図はこの発明のキャリブレーション方法のさらに他
の実施例を示すフローチャー１・であり、ステップ■に
おいて吸着ヘッド（１６）をワーク支承台（４）の上面
に接触させ、ステップ■において画像検出部（３）から
の取り込み信号に対して設定された閾値に基づく２値化
処理を施し、ステップ■において、２値化処理された画
像の画素面積か予め設定した画素面積（例えば、吸着ヘ
ッドであると認識できる閾値でみた吸着ヘッド（Ｉ６）
の画素数）に達しているか否かを判別し、達していなけ
れば、ステップ■において閾値を変更した後、再びステ
ップ■の処理を反復する。そして、２値化処理された画
像の画素面積が予め設定した画素面積に達したと判別さ
れた場合には、ステップ■において画像処理結果に基づ
いて吸着ヘッド（１６）の画像検出部座標系における絶
対座標０１．　　（Ｏｌ、Ｌ、　０１２）（第８図参照
）を得、ステップ■においてＺ輔（１７）を動作させる
ことにより吸着ヘッド（１Ｇ）を上昇させた後、手首軸
を１８００回転させて再び吸着ヘッド（１６）をワーク
支承台（４）に接触させ、ステップ■において画像処理
結果に基づいて吸着ヘッド（１６）の画像検出部座標系
における絶対座標０２（０２１，０２２）　　（第８図
参照）を得、ステップ■において上記絶対座標０１，０
２に姑ついて０Ｏ＝０１　＋０２の演算を行なうことに
より画像検出部座標系における回転軸の座標００　　（
Ｏ［１１，００２）（第８図参照）を得る。その後、ス
テップ■においてツール座標にオフセットを与えること
により回転のための回転マトリクス（０，ａ、０．０）
を得、ステップ［相］において吸着ヘッド（１６）を上
昇させた後、千肖゛軸を１８０°回転させて再び吸着ヘ
ッド（１６）をワーク支承台（４）に接触させ、ステッ
プ■において画像処理結果に基づいて吸着ヘッド（１６
）の画像検出部座標系における絶対座標ｏｙ（Ｏｙｌ、
　　Ｏｙ２）　　（第８図参照）を得、ステップ＠にお
いて吸着ヘッド（１６）を上昇させた後、手首軸を反対
方向に１８０°回転させて再び眼前ヘット（１６）をワ
ーク支承台（４）に接触させ、ステップ■においてツー
ル座標にオフセットを！：８ｉ、えることにより回転の
ための回転マトリクス（０，０，ｂ、Ｑ）を得る。そし
て、ステップ■において吸着ヘッド（１６）を上昇させ
た後、手首軸を１８０°回転させて再び吸着ヘッド〈１
６〉をワーク支承台（４）に接触させ、ステップ■にお
いて画像処理結果に越づいて吸着ヘッド（Ｉ６）の画像
検出部座標系における絶対座標Ｏｚ　　（Ｏｚｌ、　０
ｚ２）　　（第８図参照）を得る。

その後、ステップ■において、得られた絶対座標０２、
Ｏｙ、Ｏｚに基づいてツール座標のオフセット量（０，
ＹＬ、Ｚｌ、０）を算出する。尚、ここまでのフローチ
ャートには示していないが、絶対座標を得るために吸着
ヘッド（１６）をワーク支承台（４）に接触させる毎に
閾値の設定を行なって絶対座標の精度を高めることが好
ましい。また、上記オフセット量の算出を詳細に説明す
ると、Ｚ軸にオフセットがかかっている場合の回転軸の
絶対座標Ｚは、Ｚ＝　（Ｏｚ　＋０２　）／２であり、
Ｙ軸にオフセットがかかっている場合の回転軸の絶対座
標Ｙは、Ｙ＝　（Ｏｙ　＋０２　）／２であるから、回
転軸中心００からのオフセット量は、ｙ＝Ｙ−００、ｚ
＝Ｚ−００となる。ここてｙ＝　（ｙｌｌ、　　ｙ１２
）　、ｚ＝　（ｚ　１．１．　　ｚ　１２）とすれば、
ツール座標のオフセット量Ｙ１．Ｚ］は、 の演算を行なうことにより得られる。以上のようにして
ツール・オフセット量が得られた後は、ステップ■にお
いて吸着ヘッド（１６）を」１昇させた後ワーク支承台
（４）の任意の点に吸着ヘッド（１Ｇ）を接触させ、ス
テップ■において画像処理結果に基づいて吸着ヘッド（
１６）の画像検出部座標系における絶対座標Ｐｉｒ（ｘ
ｉｒ、　　ｙｉｒ）およびロボット座標系におけるＰｉ
ａ（ｘｉａ、ｙｉａ）（ｉ＝１．２．３）を得、ステッ
プ■において３点の絶対座標が得られたと判別されるま
でステップ＠［有］の処理を反復する。そして、ステッ
プ■において３点の絶対座標が得られたと判別された場
合には、ステップ［相］において両座標系における３点
の絶対座標に基づいて実寸法合せを行ない、ステップ■
において両座標系における３点の絶対座標に基づいて画
像検出部座標系からロボット座標系への変換マトリクス
を算出して一連の処理を終了する。

上記変換マトリクスの算出を詳細に説明すると、第９図
に示すように画像検出部座標系（ｘ、ｙ）およびロボッ
ト座標系（Ｘ、Ｙ）が与えられているとともに、画像検
出部座標系の原点０のロボット座標系における座標が（
Ｏｘ、Ｏｙ　）である場合には、点Ｐ１のロボット座標
系における座標（Ｘ２．Ｙ２）は、 の演算を行なうことにより得られる（但し、Ｘ１ｙ１は
画像検出部座標系における点Ｐ１の座標である）。

また、上記得られた３点が第９図中Ｐ１．．Ｐ２゜Ｐ３
である場合において、両座標系の原点を一致させてみれ
ば、Ｘ軸はＸ軸を（α−β）だけ回転させたものである
から、ＸのＸ成分をｘｉ、Ｙ成分をｘｊ とすれば、 となる。また、ｙ軸はＸ軸を±９０°　（但し、同系の
場合に＋、異系の場合に−）だけ回転させたものである
から、ｙのＸ成分をｙｋ、Ｘ成分をｙノとすれば、 となる（但し、同系の場合にに＝１であり、異系の場合
にＫ　＝　−１）。

したがって、上記行列式は、 となる。

第１１図はこの発明のキャリブレーション方法の適用例
を説明する図であり、画像検出部（３）の位置が破線で
示す位置から実線で示す位置まで変化した場合にも、キ
ャリブレーションを行なうべきことを指示するだけで、
自動的に新たな画像検出部（３）に対応するキャリブレ
ーション動作を行なうことができる。また、照明装置（
２）の照度が低下した場合にもキャリブレーションを行
なうべきことを指示するだけで自動的に最適の閾値を設
定できる。

〈実施例４〉 第１２図はこの発明のキャリブレーション装置の一実施
例を示すブロック図であり、ワーク支承台（４）として
の透光性のある板の下方に配置された照明装置（２）お
よび画像検出部（３）と、ワーク支承台（４）上のワー
クを把持する吸着ヘッド（１Ｇ）を有する産業用ロボッ
）　（１）と、吸着ヘッド（１６）を予め設定された位
置まで移動させるべく産業用ロボット（１）を動作させ
るロボット制御部（５）と、吸着ヘッド（１６）に基づ
いて画像検出部（３）により得られる信号に基づいて２
値化処理等を施す画像処理部（３ａ）と、画像処理部（
３ａ）により得られる吸着ヘラ）”（１Ｇ）のサイズか
設定値になるように２値化のための閾値を設定する閾値
設定部（３ｂ）と、画像処理部（３ａ）により得られた
吸着ヘッド（１６）の画像および基準となる距離情報に
基づいて画像処理情報の実寸法合せを行なう実寸法合せ
部（３ｃ）と、画像処理部（３ａ）により得られる吸着
ヘッド（１Ｇ）の軌跡に基づいてロボット座標系と画像
検出部座標系とを一致させる座標系−敷部（３ｄ）と、
手首軸の動作前後において画像処理部（３ａ）により得
られる吸着ヘッド（ＩＢ）の位置に基づいてツール・オ
フセフｌ−瓜の算出を行なうツール・オフセット算出部
（３ｅ）とを有している。

上記構成のキャリブレーション装置の動作は次のとおり
である。

照明装置（２）を点灯させ、ロボット制御部（５）によ
り産業用ロボット（１）を動作させて吸着ヘッド（］６
）を予め設定された位置まで移動させる。そして、この
状態において、吸着ヘッド（１６）に基ついて画像検出
部（３）により得られる信号に対して画像処理部（３ａ
）により２値化処理を施し、画像処理部（３ａ）により
得られる吸着ヘッド（ＩＢ）のサイズ（画素面積）が設
定値になるように閾値設定部（３ｂ）により２値化のた
めの閾値を設定する。その後、産業用ロボット（１）を
動作させて吸着ヘラｌ”（１Ｇ）をさらに移動させ、手
−色軸の動作前後において画像処理部（３ａ）により得
られる吸着ヘッド＜１６）の位置に基づいてツール・オ
フセット算出部（３ｅ）によりツール・オフセット量の
算出を行なうとともに、画像処理部（３ａ）により得ら
れた吸着ヘッド（１６）の画像および基準となる距離情
報に基づいて実寸法合せ部（３ｃ）により画像処理情報
の実寸法合せを行なう。

そして、吸着ヘッド（１６）をさらに移動させることに
より得られる吸着ヘッド（１６）の画像、或は実寸法合
せのための吸着ヘッド（１６）の移動時の吸着ヘッド（
１６）の画像により得られる吸着ヘッド（１６）の軌跡
に基づいて座標系−敷部（３ｄ）によりロボット座標系
と画像検出部座標系とを一致させるための７トリクスを
算出する。

第１３図はキャリブレーション動作を説明するタイミン
グチャートであり、ロボット動作に伴なって吸着ヘッド
（］６）がワーク支承台（４）の最初の点に移動するこ
とにより画像処理部（３ａ）において閾値の設定が行な
われるとともに、座標値の算出が行なわれ、その後の点
に移動する毎に座標値の算出が行なわれ、算出された座
標値を送信して吸着ヘッド（１６）が待機位置に移動す
る。その後オフセット量が算出され、再び吸着ヘッド（
１６）の移動および座標値の算出か行なわれた後、座標
変換マトリクスが算出される。

但し、座標変換マトリクス算出のための座標値の算出を
特別に行なわなくても、オフセット量算出のだめの座標
値を用いることができ、この場合には吸着ヘッド（１６
）の移動点を４点たけにできる。

したがって、その後は、画像検出部座標系において得ら
れた座標に対してマトリクス演算を施してロボット制御
部（５）に供給すればよく、産業用ロボット（１）の吸
着ヘッド（１Ｇ）を正確に位置決めできる。したかって
、部品供給装置に適用すれば、画像検出部（３）および
画像処理部（３ａ）により認識された部品位置に吸着ヘ
ッド（ＩＢ）を正確に移動させることができ、良好な部
品供給を達成できる。但し、部品供給装置以外の装置で
あっても、画像検出部（３）および画像処理部（３ａ）
を用いて位置決めを行なう装置であれば、同様に適用で
きることは勿論である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、キャリブレーション作業の
殆どを自動化して作業者の作業を大幅に低減し、位置決
めシステムを理解していなくてもキャリブレーションを
達成できるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、治具を産業用ロボットに装着するだけで
、治具の移動箇所が少なくても良好なキャリブレーショ
ンを達成できるという特有の効果を奏する。

第３の発明は、第１の発明の効果に加え、ロボット動作
領域を広く確保できるという特有の効果を奏する。

第４の発明は、ロボット・ハンドが変更された場合にも
良好なキャリブレーションを達成できるという特有の効
果を奏する。

第５の発明は、キャリブレーション作業の殆とを自動化
して作業者の作業を大幅に低減し、位置決めシステムを
理解していなくてもキャリブレンヨンを達成できるとい
う特有の効果を奏する。

第６の発明は、治具を産業用ロボットに装着するたけで
、治具の移動箇所が少なくても良好なキャリブレーショ
ンを達成できるという特有の効果を奏する。

第７の発明は、第５の発明の効果に加え、ロボット動作
領域を広く確保できるという特有の効果を奏する。

第８の発明は、ロボット・ハンドが変更された場合にも
良好なキャリブレーションを達成できるという特有の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のキャリブレーション方法の一実施例
を示すフローチャート、 第２図はこの発明のキャリブレーション方法が適用され
る位置決めシステムの要部を示す概略図、第３図は治具
の平面図、 第４図はこの発明のキャリブレーション方法の他の実施
例を示すフローチャート、 第５図はキャリブレーション動作を説明する図、第６図
はこの発明のキャリブレーション方法が適用される産業
用ロボットのハンド、照明装置およびＣＣＤカメラ等か
らなる画像検出部の関係を示す概略斜視図、 第７図はこの発明のキャリブレーション方法のさらに他
の実施例を示すフローチャート、第８図および第９図は
キャリブレーション動作を説明する図、 第１Ｏ図はこの発明のキャリブレーション方法が適用さ
れる位置決めシステムの要部を示す概略図、第１１図は
この発明のキャリブレーション方法の適用例を説明する
図、 第１２図はこの発明のキャリブレーション装置の一実施
例を示すブロック図、 第１３図はキャリブレーション動作を説明するタイミン
グチャート、 第１４図は従来の位置決めシステムを示す概略図。 （１）・・・産業用ロボット、（２）・−・照明装置、
（３）・・・画像検出部、（３ａ）・・・画像処理部、
（３ｂ）・・・閾値設定部、（３ｃ）・・・実寸法合せ
部、（３ｄ）・・・座標系−敷部、 （３ｅ）・・ツール・オフセット算出部、（４）・・・
透光性のある板からなるワーク支承台、（５）・・ロボ
ット制御部、 （１２）・・キャリブレーション用治具、（１３）・・
・穴、（１５）（１６）・・・吸着ヘッド 特許出願人　　ダイキン工業株式会社 代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性のある板（４）を基準として何れかの側に照
   明手段（２）を、下方に画像検出手段（３）を配置して
   おくとともに、透光性のある板（４）上のワークを把持
   する産業用ロボット（１）に治具（１２）（１５）（１
   ６）を装着しておき、治具（１２）（１５）（１６）を
   予め設定された位置まで移動させた状態で画像検出手段
   （３）により取り込まれた信号に基づいて算出される治
   具（１２）（１５）（１６）のサイズが設定値になるよ
   うに２値化のための閾値を設定し、次いで、画像検出手
   段（３）により取り込まれた治具（１２）（１５）（１
   ６）の画像および基準となる距離情報に基づいて画像処
   理情報の実寸法合せを行ない、その後、治具（１２）（
   １５）（１６）を移動させることにより画像検出手段（
   ３）により得られる治具（１２）（１５）（１６）の軌
   跡に基づいてロボット座標系と画像検出手段座標系とを
   一致させることを特徴とするキャリブレーション方法。 ２、照明手段（２）が透光性のある板（４）の上方に配
   置されており、治具（１２）が２つの穴（１３）を有す
   るものであり、穴（１３）のサイズに基づいて閾値を設
   定し、画像検出手段（３）により取り込まれた信号に基
   づいて算出される穴（１３）の中心同士の距離および予
   め与えられている穴（１３）の中心同士の距離に基づい
   て実寸法合せを行ない、 一方の穴（１３）の重心位置の軌跡に基づいて座標系の
   一致動作を行なう上記特許請求の範囲第１項記載のキャ
   リブレーション方法。 ３、照明手段（２）が透光性のある板（４）の下方に配
   置されており、産業用ロボット（１）の所定位置（１６
   ）が治具を兼ねており、画像検出手段（３）により取り
   込まれた信号に基づいて算出される治具（１６）の移動
   距離および予め与えられている距離に基づいて実寸法合
   せを行ない、治具（１６）の重心位置の軌跡に基づいて
   座標系の一致動作を 行なう上記特許請求の範囲第１項記載のキャリブレーシ
   ョン方法。 ４、産業用ロボット（１）のワーク保持部（１６）が治
   具を兼ねており、産業用ロボット（１）の手首軸を動作
   させ、手首軸の動作前後において画像検出手段（３）に
   より取り込まれた信号に基づいて算出される治具（１６
   ）の位置に基づいてツール・オフセット量の算出をさら
   に行なう上記特許請求の範囲第３項記載のキャリブレー
   ション方法。 ５、透光性のある板（４）を基準として何れかの側に配
   置された照明手段（２）および下方に配置された画像検
   出手段（３）と、透光性のある板（４）上のワークを把
   持する産業用ロボット（１）と、産業用ロボット（１）
   に装着された治具（１２）（１５）（１６）と、治具（
   １２）（１５）（１６）を予め設定された位置まで移動
   させるべく産業用ロボット（１）を動作させるロボット
   制御手段（５）と、画像検出手段（３）により得られる
   信号に基づいて２値化処理を施す画像処理手段（３ａ）
   と、画像処理手段（３ａ）により得られる治具（１２）
   （１５）（１６）のサイズが設定値になるように２値化
   のための閾値を設定する閾値設定手段（３ｂ）と、画像
   処理手段（３ａ）により得られた治具（１２）（１５）
   （１６）の画像および基準となる距離情報に基づいて画
   像処理情報の実寸法合せを行なう実寸法合せ手段（３ｃ
   ）と、画像処理手段（３ａ）により得られる治具の軌跡
   に基づいてロボット座標系と画像検出手段座標系とを一
   致させる座標系一致手段（３ｄ）とを含むことを特徴と
   するキャリブレーション装置。 ６、照明手段（２）が透光性のある板（４）の上方に配
   置されており、治具（１２）が２つの穴（１３）を有す
   るものであり、閾値設定手段（３ｂ）が穴（１３）のサ
   イズに基づいて閾値を設定するものであり、実寸法合せ
   手段（３ｃ）が、画像処理手段（３ａ）により得られる
   穴（１３）の中心同士の距離および予め与えられている
   穴（１３）の中心同士の距離に基づいて実寸法合せを行
   なうものであり、 座標系一致手段（３ｄ）が一方の穴（１３）の重心位置
   の軌跡に基づいて座標系の一致動作を行なうものである
   上記特許請求の範囲第５項記載のキャリブレーション装
   置。 ７、照明手段（２）が透光性のある板（４）の下方に配
   置されており、産業用ロボット（１）の所定位置（１６
   ）が治具を兼ねており、実寸法合せ手段（３ｃ）が、画
   像処理手段（３ａ）により得られる治具（１６）の移動
   距離および予め与えられている距離に基づいて実寸法合
   せを行なうものであり、座標系一致手段（３ｄ）が治具
   （１６）の重心位置の軌跡に基づいて座標系の一致動作
   を行なうものである上記特許請求の範囲第５項記載のキ
   ャリブレーション装置。 ８、産業用ロボット（１）のワーク保持部（１６）が治
   具を兼ねており、産業用ロボット（１）の手首軸を動作
   させ、手首軸の動作前後において画像処理手段（３ａ）
   により得られる治具（１６）の位置に基づいてツール・
   オフセット量の算出を行なうツール・オフセット算出手
   段（３ｅ）をさらに含んでいる上記特許請求の範囲第７
   項記載のキャリブレーション装置。