JPH05108126A - 位置ずれ較正装置 - Google Patents

位置ずれ較正装置

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JPH05108126A
JPH05108126A JP26913991A JP26913991A JPH05108126A JP H05108126 A JPH05108126 A JP H05108126A JP 26913991 A JP26913991 A JP 26913991A JP 26913991 A JP26913991 A JP 26913991A JP H05108126 A JPH05108126 A JP H05108126A
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JP
Japan
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work
robot
camera
positional deviation
parts
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JP26913991A
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English (en)
Inventor
Yasuo Morita
康夫 森田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ワークと部品との組立位置の誤差を検出して,
その検出値によりロボットの制御を較正する。 【構成】組立位置に搬入されたワーク4に,ロボット1
により部品5を組付ける作業位置の上方にカメラ6を配
し,該カメラ6による画像を視覚認識装置7に入力して
ワーク4及び部品5の位置ずれを検出し,位置ずれ量を
ロボット制御盤2に入力して,ワーク4の位置ずれ量に
対応させてロボット1を制御する位置ずれ較正方法で,
前記ワーク4及び部品5上に複数の測定基準点を予め設
定して,該測定基準点のカメラ座標上における位置ずれ
量から,既知のカメラ座標上の正規位置データに対する
位置ずれベクトルをワーク4及び部品5について求め,
ワーク4のずれ量ベクトルと部品5のずれ量ベクトルと
を合成して,予め求められているカメラの座標系とロボ
ットの座標系との座標変換マトリックスを行って,ロボ
ット制御盤2に位置ずれ量をフィードバックして位置ず
れを較正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,ロボットによる自動組
立工程におけるワークと部品との組立位置のずれを検出
し,較正する位置ずれ較正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】搬送コンベアにより組立作業位置に搬入
されたワークを所定位置に位置決めし,部品供給装置か
ら供給される部品をロボットによりハンドリングして,
ワークへの取付位置に運び,取り付ける,ロボットによ
る自動組立工程においては,ワーク及び部品の位置決め
が精度良く実行されることが重要で,そのため,高精度
な位置決め装置を設置したり,あるいは,位置決め誤差
の検出とその較正のための装置が設けられる。位置決め
誤差の検出とその修正のための装置として,ワーク及び
部品のそれぞれに複数の基準点を定め,各基準点につい
て3次元測定装置により3次元的な位置ずれ量を検出す
ることが行われる。また,ロボットの先端に搭載したカ
メラによりワーク及び部品を撮像し,予め教示された基
準位置との比較を行って位置ずれを較正する装置などが
用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】組立作業位置にワーク
及び部品を高精度に位置決めするための位置決め装置
は,極めて複雑な構造を要し,従って高価な装置となっ
てしまう問題点を有している。そこで,上記のごとく位
置決め誤差を検出して,誤差を較正する方法が多く採用
される。しかしながら,従来用いられている位置ずれ検
出装置において,3次元測定装置により複数の基準点そ
れぞれについて位置ずれ量を測定するものは,例えば,
ワークと部品とに,それぞれ3点の基準点を設定する
と,合計6台の3次元測定装置を必要とし,高価なもの
となる上に,各検出値を正確に合致させることが容易で
ない問題点を有している。また,ロボットにカメラを搭
載する位置ずれ検出装置は,ロボットの移動誤差が検出
値に含まれてしまうため,検出精度が良くない問題点を
有している。本発明は上記の問題点に鑑み,1台の固定
カメラと視覚認識装置との組合せにより,ワークと部品
の位置ずれを検出し,その検出値によってロボットを制
御してワークと部品とを精度良く位置合わせすることの
できる位置ずれ較正装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は,組立位置に搬入されたワー
クに部品を取り付けるロボットと,前記組立位置の上方
に配され,ワーク及び部品を撮像するカメラと,該カメ
ラの画像上におけるワーク及び部品の撮像位置と既知の
正規位置との位置ずれを検出する視覚認識装置と,該視
覚認識装置から入力されるワークと部品との間の位置ず
れ量により前記ロボットの制御位置を補正するロボット
制御装置とを具備してなる位置ずれ較正装置において,
上記視覚認識装置が前記ワーク及び部品に予め設定され
た複数の基準点のカメラ座標上での位置と,既知のカメ
ラ座標上の正規位置とのワーク及び部品の位置ずれ量ベ
クトルを求め,ワークの位置ずれ量ベクトルと部品の位
置ずれ量ベクトルとを合成して,予め求められているカ
メラの座標系とロボットの座標系との座標変換マトリッ
クスを演算し,前記ロボット制御装置にワークと部品と
の間の位置ずれ量を検出するものであることを特徴とす
る位置ずれ較正装置として構成される。
【0005】
【作用】本発明によれば,組立位置の上方に配した固定
カメラにより,搬入されたワークを前記カメラで撮像し
て視覚認識装置に入力し,予めワーク上に設定された測
定基準点のカメラ座標上の位置と,既知のカメラ座標上
の正規位置との位置ずれ量を検出する。一方,ロボット
によりハンドリングされてワーク上に移動した部品を,
同様に前記カメラで撮像して,予め部品上に設定された
測定基準点のカメラ座標上の位置と,既知のカメラ座標
上の正規位置との位置ずれ量を検出する。そこで,検出
された前記ワークの位置ずれ量と部品の位置ずれ量との
ベクトルを合成し,予め求められているカメラの座標系
とロボットの座標系との座標変換を行ってロボット制御
装置にワークと部品との間の位置ずれ量を出力する。ロ
ボット制御装置は入力されたワークと部品との間の位置
ずれ量により部品の制御位置を補正して,ワークへの正
確な取付け位置に移動する。
【0006】
【実施例】以下,添付図面を参照して,本発明を具体化
した実施例につき説明する。尚,以下の実施例は本発明
を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定
するものではない。ここに,図1は位置ずれ較正装置の
概略構成図,図2はワーク及び部品の位置ずれの例を示
す平面図,図3は位置ずれ検出方法を示す原理図,図4
は検出位置と既知の正規位置とのカメラ座標上のずれを
示す説明図,図5は位置ずれ検出及び較正の処理手順を
示すフローチャートである。図1において,ワーク4は
搬送コンベア3により所定の組立位置に搬入され,ロボ
ット1は部品5をハンドリングしてワーク4の所定位置
に移動する。組立位置の上方にはカメラ6が配置されて
おり,ワーク4及び部品5を撮影して,視覚認識装置7
に入力している。ワーク4及び部品5には,図2に示す
ように,位置ずれを検出するための測定基準点が3点設
定されており,また,視覚認識装置7にはワーク4及び
部品5の正規位置における前記測定基準点のカメラ座標
における位置が記憶されている。視覚認識装置7は,カ
メラ6から入力したワーク4及び部品5の測定基準点に
ついて,記憶する正規位置とのずれを検出し,カメラ座
標における位置ずれ量を算出してロボット座標データに
変換してロボット制御盤2へ出力する。ロボット制御盤
2は入力された位置ずれ量のデータにもとずきロボット
1を制御してワーク4の位置ずれに対応した位置に部品
5を移動させるので,正確な取付け位置への組立てが実
行される。カメラ6と視覚認識装置7とにより位置ずれ
検出を行い,ロボットを制御する方法は,次のように実
施される。
【0007】図3は位置ずれ検出方法を示す原理図で,
カメラ6の中心点をCとして,ワーク4に設定した3点
の測定基準点をP1,P2,P3とすると,P1−P2
間,P2−P3間,P3−P1間のそれぞれの長さK
1,K2,K3は,測定基準点P1,P2,P3の既知
データにより算出される。次いで,測定基準点P1,P
2,P3のカメラ座標上のポイントをQ1,Q2,Q3
とし,カメラ座標系での位置をそれぞれ(x1,1),
(x2,2),(x3,3)とすると,余弦の定理によりカ
メラ中心点Cからカメラ画像A上の位置Q1,Q2,Q
3への視角θ1,θ2,θ3が算出される。次に,カメ
ラ中心点Cから測定基準点P1,P2,P3それぞれま
での距離L1,L2,L3は,数式(1)に示す連立方
程式を逐次近似法により解いて算出することができる。
【数1】 上記により求めた視角θ1,θ2,θ3と距離L1,L
2,L3から,カメラ座標系における位置Q1,Q2,
Q3の座標値が求められる。求められたカメラ座標系に
おける測定基準点Q1,Q2,Q3を,図4に示すよう
に,予め算出されたマスターモデルによるロボットティ
ーチング時におけるワーク4の測定基準点P1′,P
2′,P3′のカメラ座標系の位置Q1′,Q2′,Q
3′に対応させるための変換ベクトルを,数式(2)か
ら逐次近似法により求める。
【数2】 以上の方法により,部品5についても,その測定基準点
R1,R2,R3について位置ずれ量の変換ベクトルを
求め,前記ワーク4の変換ベクトルと部品5の変換ベク
トルとの2つの変換ベクトルを合成する。次に,予め算
出されているカメラ座標系とロボット座標系との変換マ
トリックスにより,上記において算出された変換ベクト
ルを,ロボット座標系のベクトル量に座標変換して,位
置ずれ量をロボット制御盤2にフィードバックすること
により,ロボット制御盤2はロボット1の制御データを
補正してワーク4の位置ずれに対応する取付け位置に部
品5をハンドリング移動させることができる。上記の位
置ずれ検出の方法を用いたロボット制御への手順は,図
5のフローチャートに示される。
【0008】搬送コンベア3によって組立位置に搬送さ
れたワーク4は,所定位置(正規位置に対応)に位置決
めされるが,位置誤差を含んでいる(S1)。そこで,
S2において,ワーク4が位置決めされる所定位置の上
方に配置されたカメラ6によりワーク4を撮像して,画
像を視覚認識装置7に入力し,ワーク4に設定された測
定基準点のカメラ座標における位置を認識し,座標値を
算出する。次いで,S3において,視覚認識装置7に予
め格納されているワーク4の正規位置におけるカメラ座
標値と,算出された測定ワーク4のカメラ座標値とを比
較して,正規位置との位置ずれ量を算出する。次いで,
ロボット制御盤2によって制御されるロボット1は,部
品5をハンドリングしてワーク4への組立位置付近の予
め定めた位置(正規位置に対応)にまで部品5を移動さ
せて一旦停止する(S4)。S5において,カメラ6は
部品5を撮像して視覚認識装置7に入力し,視覚認識装
置7は予め設定された部品5の測定基準点のカメラ座標
値を算出し,S6において,予め格納された正規位置の
カメラ座標値との位置ずれを算出する。S3において算
出されたワーク4の正規位置からの位置ずれ量と,S6
において算出された部品5の正規位置からの位置ずれ量
とを,S7において合成し,カメラ座標系からロボット
座標系に変換する。ワーク4に対する部品5の位置ずれ
量が加算されたロボット制御値は,S8においてロボッ
ト制御盤7に入力され,ロボット制御盤7はロボット1
を制御して,部品5をワーク4に対する位置ずれ量だけ
移動させ,ワーク4の正しい取付け位置にセットす。以
上の手順により,部品5はワーク4の正規位置に取付け
られる(S9)。尚,ワーク4及び部品5に設定する測
定基準点は,本実施例においては3点としたが,4点以
上設定することも可能で,測定基準点を多くするほどに
精度は向上する。
【0009】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば,組立
位置の上方には配置された1台のカメラと視覚認識装置
とによりワーク及び部品の位置ずれを検出することがで
き,その検出値によりロボットの制御が較正され,部品
をワークの取付け位置に正確に移動させることができ,
精度良く組立が実行される。従って,3次元測定装置を
複数台設置したり,精密な位置決め装置を設置する等の
高価な設備は不要となり,簡単な装置で精度の良い位置
ずれ較正が実施できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例位置ずれ較正装置の概略構成図。
【図2】ワーク及び部品の位置ずれ例を示す平面図。
【図3】位置ずれ検出方法を示す原理図。
【図4】カメラ座標における検出位置と正規位置とのず
れを示す説明図。
【図5】位置ずれ較正の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…ロボット 2…ロボット制御盤 3…搬送コンベア 4…ワーク 5…部品 6…カメラ 7…視覚認識装置 P1,P2,P3…ワークの測定基準点 Q1,Q2,Q3…ワークの測定基準点のカメラ座標位
置 R1,R2,R3…部品の測定基準点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組立位置に搬入されたワークに部品を取り
    付けるロボットと,前記組立位置の上方に配され,ワー
    ク及び部品を撮像するカメラと,該カメラの画像上にお
    けるワーク及び部品の撮像位置と既知の正規位置との位
    置ずれを検出する視覚認識装置と,該視覚認識装置から
    入力されるワークと部品との間の位置ずれ量により前記
    ロボットの制御位置を補正するロボット制御装置とを具
    備してなる位置ずれ較正装置において,上記視覚認識装
    置が前記ワーク及び部品に予め設定された複数の基準点
    のカメラ座標上での位置と,既知のカメラ座標上の正規
    位置とのワーク及び部品の位置ずれ量ベクトルを求め,
    ワークの位置ずれ量ベクトルと部品の位置ずれ量ベクト
    ルとを合成して,予め求められているカメラの座標系と
    ロボットの座標系との座標変換マトリックスを演算し,
    前記ロボット制御装置にワークと部品との間の位置ずれ
    量を検出するものであることを特徴とする位置ずれ較正
    装置。
JP26913991A 1991-10-17 1991-10-17 位置ずれ較正装置 Pending JPH05108126A (ja)

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