JPH0677209B2 - ロボットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方法 - Google Patents
ロボットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方法Info
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- JPH0677209B2 JPH0677209B2 JP60298928A JP29892885A JPH0677209B2 JP H0677209 B2 JPH0677209 B2 JP H0677209B2 JP 60298928 A JP60298928 A JP 60298928A JP 29892885 A JP29892885 A JP 29892885A JP H0677209 B2 JPH0677209 B2 JP H0677209B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、組立やハンドリングに用いられるロボットの
座標キャリブレーション、特にロボットと形状認識装置
とを組合せたシステム（以下ハンドアイシステムと称
す）による組立部品の座標のキャリブレーション方式に
関する。
座標キャリブレーション、特にロボットと形状認識装置
とを組合せたシステム（以下ハンドアイシステムと称
す）による組立部品の座標のキャリブレーション方式に
関する。
従来、組立作業をロボットに行わせようとする場合、い
わゆるティーチングにより部品の置くべき位置情報をロ
ボット制御装置に入力する方法として次のような方法が
採用されていた。
わゆるティーチングにより部品の置くべき位置情報をロ
ボット制御装置に入力する方法として次のような方法が
採用されていた。
一つの方法は、正しい組立位置にある部品の重心の位置
をロボットにつかませ、この時のロボットの位置データ
を組立位置における部品の位置データとしてティーチボ
ックスからの指令でロボット制御装置に入力する方法で
ある。
をロボットにつかませ、この時のロボットの位置データ
を組立位置における部品の位置データとしてティーチボ
ックスからの指令でロボット制御装置に入力する方法で
ある。
他の方法は、組立台の基本座標となるｘ軸ｙ軸、原点を
ティーチングによってロボット制御装置に入力してお
き、これらの座標データと別途与えられるCAD（Compute
Aided Design）情報をもとに正しい組立位置における
部品の位置を決定する方法である。
ティーチングによってロボット制御装置に入力してお
き、これらの座標データと別途与えられるCAD（Compute
Aided Design）情報をもとに正しい組立位置における
部品の位置を決定する方法である。
これらの方法により決定される組立位置における部品の
位置データを用いて組立を行うためには、各部品は予め
決められた位置と方向にセットしておかなければならな
い。
位置データを用いて組立を行うためには、各部品は予め
決められた位置と方向にセットしておかなければならな
い。
ところが、前者の方法では、部品の重心の位置をロボッ
トにつかませる必要があるので、ティーチング作業に神
経を使わなければならず、また、部品の種類が変わるご
とに、またロボットセルやラインのレイアウトを変更す
るたびにティーチングによるキャリブレーションをやり
直さなければならない。このため部品点数が多いような
場合にはこの方法は非現実的である。
トにつかませる必要があるので、ティーチング作業に神
経を使わなければならず、また、部品の種類が変わるご
とに、またロボットセルやラインのレイアウトを変更す
るたびにティーチングによるキャリブレーションをやり
直さなければならない。このため部品点数が多いような
場合にはこの方法は非現実的である。
また後者の方法では、基本的には３点（ｘ軸、ｙ軸上の
それぞれの点と原点）をティーチングで教示するだけで
よいので部品毎にティーチングをする繁雑さは解消され
るが、組立台の基本座標となるｘ軸,y軸，原点の座標位
置を教えるティーチングには常に誤差が伴うので、部品
の位置決め誤差は解消できない。
それぞれの点と原点）をティーチングで教示するだけで
よいので部品毎にティーチングをする繁雑さは解消され
るが、組立台の基本座標となるｘ軸,y軸，原点の座標位
置を教えるティーチングには常に誤差が伴うので、部品
の位置決め誤差は解消できない。
これらいずれの方法も、人が介在することによる誤差が
必ず発生する。また、現実の部品には公差やバラツキが
あるため、CADデータをもとに組立やハンドリングを行
う場合には部品の位置決めに高い精度が要求される。
必ず発生する。また、現実の部品には公差やバラツキが
あるため、CADデータをもとに組立やハンドリングを行
う場合には部品の位置決めに高い精度が要求される。
そこで、本発明は、ロボットと形状認識装置とを組み合
わせたシステムによる組立部品の座標のキャリブレーシ
ョンを行うことにより、これら従来の方法の問題点を解
決するものである。
わせたシステムによる組立部品の座標のキャリブレーシ
ョンを行うことにより、これら従来の方法の問題点を解
決するものである。
以上の目的を達成するため、本発明による組立部品の座
標のキャリブレーションは以下の方法を用いる。すなわ
ち、アームの先端に把持機構を設けたロボットと、形状
認識装置とを組み合わせて、ロボットハンドシステムに
よる組立部品の座標キャリブレーションを行う方法にお
いて、正しい組立位置における組立部品の重心の位置
（ｘpw,ypw）及び慣性主軸をもとにした部品の方向を、
以下の順序で決定する。
標のキャリブレーションは以下の方法を用いる。すなわ
ち、アームの先端に把持機構を設けたロボットと、形状
認識装置とを組み合わせて、ロボットハンドシステムに
よる組立部品の座標キャリブレーションを行う方法にお
いて、正しい組立位置における組立部品の重心の位置
（ｘpw,ypw）及び慣性主軸をもとにした部品の方向を、
以下の順序で決定する。
１）前記部品を組立台上の正しい位置にセットする。
２）前記ロボットが前記部品を把持できる範囲内の任意
の位置（ｘｐ,yｐ）をティーチングにより指示し、その
座標をロボット制御装置に予め入力しておく。
の位置（ｘｐ,yｐ）をティーチングにより指示し、その
座標をロボット制御装置に予め入力しておく。
３）前記ロボットにより前記部品の前記任意の位置を把
持した後、前記部品の方向を維持したまま前記部品を前
記形状認識装置の認識範囲内にある計測台上に平行移動
した後、前記部品の方向を維持したまま前記計測台上に
下ろす。
持した後、前記部品の方向を維持したまま前記部品を前
記形状認識装置の認識範囲内にある計測台上に平行移動
した後、前記部品の方向を維持したまま前記計測台上に
下ろす。
４）前記形状認識装置により前記部品の重心位置
（ｘｗ,yｗ）と方向を計測する。
（ｘｗ,yｗ）と方向を計測する。
５）前記４）のステップで計測された重心の位置
（ｘｗ,yｗ）と前記部品を前記認識範囲内に置いた位置
（ｘｃ,yｃ）との誤差を、前記ロボットが前記部品を把
持した位置（ｘｐ,yｐ）に加算して前記部品の重心位置
（ｘpw,ypw）を決定し、かつ前記形状認識装置によって
計測された前記方向を前記組立台における前記部品の方
向として記憶しておく。
（ｘｗ,yｗ）と前記部品を前記認識範囲内に置いた位置
（ｘｃ,yｃ）との誤差を、前記ロボットが前記部品を把
持した位置（ｘｐ,yｐ）に加算して前記部品の重心位置
（ｘpw,ypw）を決定し、かつ前記形状認識装置によって
計測された前記方向を前記組立台における前記部品の方
向として記憶しておく。
６）前記３）〜５）のステップを各部品毎にくりかえ
す。
す。
但し、（ｘpw,ypw）、（ｘｐ,yｐ）、（ｘｃ,yｃ）はロ
ボット座標値、（ｘｗ,yｗ）は形状認識装置が測定した
計測座標値をロボット座標値に変換したものである。
ボット座標値、（ｘｗ,yｗ）は形状認識装置が測定した
計測座標値をロボット座標値に変換したものである。
本発明が対象とするハンドアイシステムは、外界に作用
を及ぼす操作機能（アームの先端に把持機構を設けたロ
ボット）と、触覚，視覚など外界からの情報を収集分析
する形状認識装置（本発明ではこれを「アイ」と表現す
る）を組み合わせたシステムで、ロボットだけでは行う
ことができない高度で複雑な作業を行うことができる。
を及ぼす操作機能（アームの先端に把持機構を設けたロ
ボット）と、触覚，視覚など外界からの情報を収集分析
する形状認識装置（本発明ではこれを「アイ」と表現す
る）を組み合わせたシステムで、ロボットだけでは行う
ことができない高度で複雑な作業を行うことができる。
前記形状認識装置の１例として、視覚機能を有するのが
ビジョンシステムであり、ビジョンでとらえた物体の重
心位置や物体の方向を即座に計算して、ロボット座標系
に変換することができる。つまり、あらかじめロボット
とビジョンの座標系を関連づける計算式は予め求められ
ていて、その計算式に基づいて物体の重心位置や方向を
計算するものである。
ビジョンシステムであり、ビジョンでとらえた物体の重
心位置や物体の方向を即座に計算して、ロボット座標系
に変換することができる。つまり、あらかじめロボット
とビジョンの座標系を関連づける計算式は予め求められ
ていて、その計算式に基づいて物体の重心位置や方向を
計算するものである。
このようなハンドアイシステムを用いれば、形状認識装
置の計測範囲内であれば任意の位置に投入された部品に
対して、計測した重心位置（ｘｗ,yｗ）で各部品をロボ
ットにより把持して組立台に移送し、本発明によるキャ
リブレーションされた座標（ｘpw,ypw）すなわち組立台
上の正しい位置と計測された方向に基づいて、正確に部
品を組み立てることができる。
置の計測範囲内であれば任意の位置に投入された部品に
対して、計測した重心位置（ｘｗ,yｗ）で各部品をロボ
ットにより把持して組立台に移送し、本発明によるキャ
リブレーションされた座標（ｘpw,ypw）すなわち組立台
上の正しい位置と計測された方向に基づいて、正確に部
品を組み立てることができる。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
第１図は、ジグソーパズルをハンドリングによって組み
立てることを目的とした試験装置である。１はパズル片
を投げ込むシュート、２は図示しない形状認識装置（実
施例ではカメラを用いる形状認識装置を例に挙げる）に
よりパズル片の重心位置、および慣性主軸をもとにした
方向を計測するための計測台、３はアームの先端に把持
機構を設けたロボット、４はパズル片を組み立てる組立
台、５は前記カメラの視野、６はパズル片だまりであ
る。
立てることを目的とした試験装置である。１はパズル片
を投げ込むシュート、２は図示しない形状認識装置（実
施例ではカメラを用いる形状認識装置を例に挙げる）に
よりパズル片の重心位置、および慣性主軸をもとにした
方向を計測するための計測台、３はアームの先端に把持
機構を設けたロボット、４はパズル片を組み立てる組立
台、５は前記カメラの視野、６はパズル片だまりであ
る。
組立台４上での各パズル片の正しい位置、すなわち重心
の位置の決め方は、まず組立台４上でパズルを組み立て
ておき、各パズル片の任意の位置をロボット３につまみ
上げさせ、カメラ視野（斜線部分）５内に部品を置き、
カメラで計測した部品の方向と重心のズレに基づいて組
立台４上の部品をつまみ上げた位置を補正すなわちキャ
リブレーションすることにより組立台上の正しい位置、
すなわち重心の位置を決定する。
の位置の決め方は、まず組立台４上でパズルを組み立て
ておき、各パズル片の任意の位置をロボット３につまみ
上げさせ、カメラ視野（斜線部分）５内に部品を置き、
カメラで計測した部品の方向と重心のズレに基づいて組
立台４上の部品をつまみ上げた位置を補正すなわちキャ
リブレーションすることにより組立台上の正しい位置、
すなわち重心の位置を決定する。
このキャリブレーションの方法を、第２図を参照して幾
何学的に説明すると次のようになる。
何学的に説明すると次のようになる。
各パズル片が組立台上の正しい位置にセットされている
状態からキャリブレーション動作が開始される。すなわ
ち、組立台４上のロボット３が特定のパズル片を把持
（実施例では吸着）できる範囲内での任意のロボットの
位置（ｘＰ,yＰ）をティーチング作業により予めロボッ
ト制御装置に入力しておき、前記ロボットの位置
（ｘＰ,yＰ）で把持した前記パズル片の方向を維持した
まま平行移動させ、形状認識装置（実施例では図示しな
いカメラ）の視野内にある計測台２上に前記パズル片を
おろし、この時のロボットの位置（ｘＣ,yＣ）を記憶し
ておく。次に形状認識装置により計測台２上に置かれた
前記パズル片のロボット座標に変換された重心位置（ｘ
Ｗ,yＷ）とパズル片の慣性主軸をもとにした方向を求め
る。
状態からキャリブレーション動作が開始される。すなわ
ち、組立台４上のロボット３が特定のパズル片を把持
（実施例では吸着）できる範囲内での任意のロボットの
位置（ｘＰ,yＰ）をティーチング作業により予めロボッ
ト制御装置に入力しておき、前記ロボットの位置
（ｘＰ,yＰ）で把持した前記パズル片の方向を維持した
まま平行移動させ、形状認識装置（実施例では図示しな
いカメラ）の視野内にある計測台２上に前記パズル片を
おろし、この時のロボットの位置（ｘＣ,yＣ）を記憶し
ておく。次に形状認識装置により計測台２上に置かれた
前記パズル片のロボット座標に変換された重心位置（ｘ
Ｗ,yＷ）とパズル片の慣性主軸をもとにした方向を求め
る。
以上の結果から、組立台上のパズル片の正しい位置、す
なわち重心位置（ｘPW,yPW）は次式で表される。
なわち重心位置（ｘPW,yPW）は次式で表される。
ｘPW＝ｘＰ＋（ｘＷ−ｘＣ） ｙPW＝ｙＰ＋（ｙＷ−ｙＣ） 以上の動作を全部品に対して行い、キャリブレーション
を完了する。この工程はすべて自動的に行われるので、
あらゆる場面で利用可能である。
を完了する。この工程はすべて自動的に行われるので、
あらゆる場面で利用可能である。
キャリブレーションが完了したら、実際の組立作業を行
う。まず、シュート２から任意のパズル片を投げ込む
と、そのパズル片は計測台２上のカメラ視野５内に任意
の位置及び姿勢で止まる。形状認識装置はそのパズル片
の形状を認識してそれが前に記憶しておいたどの部品番
号のパズル片に対応するかを識別するとともに、そのパ
ズル片の重心位置と慣性主軸をもとにした方向を測定す
る。ついで、パズル片を重心位置で把持し、予め前工程
で記憶された当該パズル片の正しい方向となるようにロ
ボットでパズル片を回転させ、前記のキャリブレーショ
ンを行ったときの組立台４の正しい位置にパズル片を置
く。このようにして、全てのパズル片は組立台４上の正
しい位置に置かれ、ジグソーパズルが組み立てられる。
う。まず、シュート２から任意のパズル片を投げ込む
と、そのパズル片は計測台２上のカメラ視野５内に任意
の位置及び姿勢で止まる。形状認識装置はそのパズル片
の形状を認識してそれが前に記憶しておいたどの部品番
号のパズル片に対応するかを識別するとともに、そのパ
ズル片の重心位置と慣性主軸をもとにした方向を測定す
る。ついで、パズル片を重心位置で把持し、予め前工程
で記憶された当該パズル片の正しい方向となるようにロ
ボットでパズル片を回転させ、前記のキャリブレーショ
ンを行ったときの組立台４の正しい位置にパズル片を置
く。このようにして、全てのパズル片は組立台４上の正
しい位置に置かれ、ジグソーパズルが組み立てられる。
実施例ではパズルの組立を例に挙げたが、部品一般の組
立は言うに及ばず、広く物品のハンドリングにも本発明
による方法が適用できることは言うまでもない。
立は言うに及ばず、広く物品のハンドリングにも本発明
による方法が適用できることは言うまでもない。
また、形状認識装置としての「アイ」は視覚に限定され
ず、触覚を含めた感覚機能を有する装置も含まれる。
ず、触覚を含めた感覚機能を有する装置も含まれる。
上述したように本発明によれば、以下の効果がある。
（１） ティーチング時に部品の重心の位置ではなく、
任意の位置をつかめばよく、正確な重心位置をつかむテ
ィーチング作業が不要であるので、高速のキャリブレー
ションが可能となる。
任意の位置をつかめばよく、正確な重心位置をつかむテ
ィーチング作業が不要であるので、高速のキャリブレー
ションが可能となる。
（２） 一旦、部品の任意の位置をティーチングにより
入力した後は、無人でキャリブレーションできるので、
FMSなどにおいて長時間運転をする場合このキャリブレ
ーションを定期的に行うことにより、経時的な位置ずれ
を補正することができる。
入力した後は、無人でキャリブレーションできるので、
FMSなどにおいて長時間運転をする場合このキャリブレ
ーションを定期的に行うことにより、経時的な位置ずれ
を補正することができる。
（３） キャリブレーションの精度は、形状認識装置の
重心位置測定精度と同程度か、あるいはロボットの繰り
返し位置精度に依存するだけであるので、高い位置決め
精度が実現できる。
重心位置測定精度と同程度か、あるいはロボットの繰り
返し位置精度に依存するだけであるので、高い位置決め
精度が実現できる。
第１図はハンドアイシステムを用いたジグソーパズル組
立システムにおける配置を示す平面図、第２図は本発明
によるキャリブレーションの幾何学的説明図である。 1:シュート、2:計測台、3:ロボット、4:組立台 5:カメラ視野、6:パズル片だまり
立システムにおける配置を示す平面図、第２図は本発明
によるキャリブレーションの幾何学的説明図である。 1:シュート、2:計測台、3:ロボット、4:組立台 5:カメラ視野、6:パズル片だまり
Claims (1)
- 【請求項１】アームの先端に把持機構を設けたロボット
と形状認識装置とを組み合わせて部品の組立を行うロボ
ットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション
方法において、正しい組立位置における組立部品の重心
の位置（ｘpw,ypw）および慣性主軸をもとにした部品の
方向を、以下の順序で決定することを特徴とするロボッ
トシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方
法。 １）前記部品を組立台上の正しい位置にセットする。 ２）前記ロボットが前記部品を把持できる範囲内の任意
の位置（ｘｐ,yｐ）をティーチングにより指示し、その
座標をロボット制御装置に予め入力しておく。 ３）前記ロボットにより前記部品の前記任意の位置を把
持した後、前記部品の方向を維持したまま前記部品を前
記形状認識装置の認識範囲内にある計測台上に平行移動
した後、前記部品の方向を維持したまま前記計測台上に
下ろす。 ４）前記形状認識装置により前記部品の重心位置
（ｘｗ,yｗ）と方向を計測する。 ５）前記４）のステップで計測された重心の位置
（ｘｗ,yｗ）と前記部品を前記認識範囲内に置いた位置
（ｘｃ,yｃ）との誤差を、前記ロボットが前記部品を把
持した位置（ｘｐ,yｐ）に加算して前記部品の重心位置
（ｘpw,ypw）を決定し、かつ前記形状認識装置によって
計測された前記方向を前記組立台における前記部品の方
向として記憶しておく。 ６）前記３）〜５）のステップを各部品毎にくりかえ
す。 但し、（ｘpw,ypw）、（ｘｐ,yｐ）、（ｘｃ,yｃ）はロ
ボット座標値、（ｘｗ,yｗ）は形状認識装置が測定した
計測座標値をロボット座標値に変換したものである。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60298928A JPH0677209B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ロボットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60298928A JPH0677209B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ロボットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156701A JPS62156701A (ja) | 1987-07-11 |
| JPH0677209B2 true JPH0677209B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=17865995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60298928A Expired - Lifetime JPH0677209B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ロボットシステムによる組立部品の座標キャリブレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677209B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107009367A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-08-04 | 江苏哈工海渡工业机器人有限公司 | 一种指令型机器人拼图系统及拼图一体机 |
| CN111438688B (zh) * | 2020-02-28 | 2022-03-22 | 广东拓斯达科技股份有限公司 | 机器人校正方法、装置、计算机设备及存储介质 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116005A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | Yamazaki Mazak Corp | ロボットにおける動作プログラム制御方法 |
| JPH0727408B2 (ja) * | 1984-01-19 | 1995-03-29 | 株式会社日立製作所 | 固定３次元視覚併用ロボットハンドリング装置 |
| JPS60151711A (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-09 | Hitachi Ltd | ロボツト手先視覚座標系較正方式 |
| JPS60194303A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-02 | Fanuc Ltd | 視覚センサ処理装置における物体の姿勢判定装置 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60298928A patent/JPH0677209B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62156701A (ja) | 1987-07-11 |
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