JPH08132373A - ロボット−センサシステムにおける座標系結合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な設計データや特別のジグを用いずにロ
ボット座標系とセンサ座標系を結合すること。 【構成】 ロボット２０を移動させ、穴５４の計測に適
した位置にセンサ部１０を位置決めする。この時のロボ
ット２０（ツール先端点Ｔ）の位置をＲ0 （Ｘ0，Ｙ0
，Ｚ0 ）とする。位置Ｒ0 で穴５４の３次元位置計測
を行なう。位置Ｒ0において、センサで計測された位置
ｐ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）とする。次に、ロボット２０
をロボット座標系のＸ軸方向に変位させた位置Ｒ1 （ｘ
0 ＋ｄＸ，ｙ0 ，ｚ0 ）へ移動させる。位置Ｒ1 で穴５
４の３次元位置計測を行ない、センサ座標系上で表わさ
れた位置ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）を得る。更に、ロボ
ット２０を位置Ｒ1 から位置Ｒ2 （Ｘ0 ＋ｄＸ，Ｙ0 ＋
ｄＹ，Ｚ0 ）に移動させ、センサ出力ｐ1 （ｘ2 ，ｙ2
，ｚ2 ）を得る。これらのデータに基づいて、センサ
座標系とロボット座標系の間の関係を表わす座標変換行
列を求め、画像処理装置２内のメモリに記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、対象物の位置あるい
は位置と姿勢（以下、特に区別しない限り、両者併せて
単に「位置」と言う。）を３次元的に計測する３次元視
覚センサを用いたロボット−センサシステムにおいて、
ロボットが動作する座標系とセンサ側で得られる位置デ
ータの表現に使用される座標系とを結合する為の方法に
関する。本願発明の適用分野としては、例えば、工場の
製造ラインにおける組み立て作業、加工作業等に利用さ
れるロボットシステムがある。

【０００２】

【従来の技術】工場の製造ラインにおける組み立て作
業、加工作業等においては、作業の自動化・省力化を図
る為に、ロボット等の自動機械と視覚センサとを組み合
わせたシステムが利用されている。近年では特に作業対
象物であるワークの３次元位置計測が必要とされるケー
スが増加しており、物体の３次元位置が計測出来る３次
元視覚センサがロボットシステムに導入されている。

【０００３】３次元視覚センサの代表的なものは、スリ
ット状の光を被計測対象物（以下、単に「対象物」と言
う。）に投射し、対象物上に周辺よりも高輝度の光帯を
形成し、これをＣＣＤカメラ等のカメラ手段によって観
測し、三角測量の原理によって対象物の３次元計測を行
なうものである。

【０００４】このような３次元視覚センサを用いてワー
クの位置を計測し、それに基づいてロボットの動作を補
正する場合、センサの出力するワークの位置データをロ
ボットが動作する座標系上のデータに変換することが必
要となる。従って、センサ側の計測データの表現に使用
される座標系（（以下、「センサ座標系」と言う。）
と、ロボットが動作する座標系（以下、「ロボット座標
系」と言う。）の間の関係を予め求めておかなければな
らない。

【０００５】従来より、センサ座標系とロボット座標系
の関係を求める方法として次の２つの方法があった。 （１）ロボットの手先（フェイスプレート）に対して既
知の位置にセンサに取り付ける方法。 （２）座標系結合用に専用のジグを使用する。

【０００６】（１）の方法は、ロボット手先に対するセ
ンサ取り付け位置（正確に言えば、センサ座標系の原点
位置）が既知となるようにセンサを取り付ける方法で、
センサ座標系とロボット座標系の関係は、取り付け位置
に関する幾何学的なデータで表わされる。このデータと
して通常使われるのは、設計データ（設計図面上のデー
タ）である。その為、当初は設計データが正確にセンサ
の取り付け位置を表わしていたとしても、ロボットとワ
ーク等の衝突等の原因でセンサの取り付け位置に狂いが
生じた場合に適切な対処法が無い。一旦狂ったセンサの
取り付け位置を元の状態に復元することや、元の状態か
らのずれ量を知ることは極めて困難である。

【０００７】また、実際のセンサ座標系はカメラの光学
系を基準とした座標系であり、その座標系の原点はカメ
ラの内部（レンズ系の焦点位置）に存在するから、レン
ズ系の焦点調整を行なうだけでセンサ座標系の位置が変
化する。従って、設計データで表わされたロボット手先
に対するセンサ取り付け位置からロボット座標系とセン
サ座標系の位置関係を正確に知ることは実際には困難で
ある。

【０００８】（２）の方法では座標系結合の為に専用の
ジグが使用される。このジグには、センサで計測が可能
な穴などのマークと、ロボットがタッチアップする為の
点が両者の位置関係が既知となるように設けられてい
る。

【０００９】実際の操作にあたっては、先ずセンサを用
いてマークの位置を計測することにより、ジグとセンサ
座標系の位置関係を求める。次に、ロボットでジグ上の
タッチアップ点をタッチアップすることにより、ロボッ
ト座標系とジグとの位置関係を知る。そして、これら２
つの位置関係から、ジグを媒介にしてロボット座標系と
センサ座標系の位置関係が求められる。

【００１０】この方法は、常に専用のジグを要するとい
う問題点がある。また、座標系結合後に設置されたロボ
ットシステムにおいて、ロボットをワークなどにぶつけ
るなどの理由でセンサ座標系の位置に狂いが生じた場合
には、座標系結合をやり直す必要があるが、工場の生産
現場等の設置環境によっては、専用のジグを設置して上
記操作を支障なく実行する為のスペース（ジグ設置の為
のスペースとロボットにタッチアップ動作を安全に行な
わせる為のスペース）を確保することが難しい場合も少
なくない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の一
つの目的は、正確な設計データや特別のジグを用意する
必要のないロボット座標系とセンサ座標系の結合方法を
提供することにある。また、本願発明のもう一つ目的
は、ロボットの干渉時等に必要となる座標系結合の再実
行が容易なロボット座標系とセンサ座標系の結合方法を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願発明は上記従来技術
における種々の問題点を解決する為の基本構成として、
「ロボットと該ロボットに支持された３次元視覚センサ
を含むロボット−センサシステムにおける座標系結合方
法において、一直線上に並ばない少なくとも３つの位置
で、センサ座標系上で同一対象物に関する位置を表わす
センサ出力を得る段階と、前記３つの位置をロボット座
標系上で表現するデータと前記センサ出力を表わすデー
タに基づくソフトウェア処理によって、ロボット座標系
とセンサ座標系の相対的な位置関係を求める段階を含む
前記方法」を提案したものである。

【００１３】更に、上記少なくとも３つの位置間の移動
について、「ロボット座標系の座標軸の正あるいは負方
向に沿った移動によって実行され得る」と言う要件を更
に課した前記方法を提案した。

【００１４】また、上記少なくとも３つの位置につい
て、それらが予めロボットに教示しておく前記方法を併
せて提案した。

【００１５】

【作用】本願発明は、ロボットとロボットに支持された
３次元視覚センサを含むロボット−センサシステムにお
いてセンサ座標系とロボット座標系とを結合する方法を
提供する。計測位置としては、一直線上に並ばない少な
くとも３つの位置が選ばれる。計測位置間の移動はロボ
ットの動作によって行なわれる。

【００１６】少なくとも３つの計測位置として好ましい
のは、それらの位置間の移動が、ロボット座標系の座標
軸の正あるいは負方向に沿った移動によって実行され得
る関係にあることである。例えば、第１の計測位置から
第２の計測位置に向かうベクトルがロボット座標系のＸ
軸の＋方向に選ばれ、第２の計測位置から第３の計測位
置に向かうベクトルがロボット座標系のＹ軸の＋方向に
選ばれる。これら計測位置間の移動は、予めロボットに
教示した位置間を再生運転によって移動させることで実
行されても良い。

【００１７】各計測位置においては、同一対象物に関す
る３次元位置計測が行なわれ、その結果をセンサ座標系
上で表現するセンサ出力データが獲得される。これらの
センサ出力データと各計測位置をロボット座標系上で表
現するデータ（各計測位置におけるロボットの位置デー
タが使用出来る。）の間には、同一の線形変換関係が存
在する。この線形変換を表わす行列が座標変換行列であ
る。

【００１８】異なる計測位置について成立する座標変換
の関係を行列要素を未知数とする連立方程式と考えてこ
れを解けば、センサ座標系とロボット座標系の関係を求
めることが出来る。３つの計測位置として、それらの位
置間の移動が、ロボット座標系の座標軸の正あるいは負
方向に沿った移動によって実行され得る関係にある場合
には、行列要素を個別に求めることも可能になる（実施
例を参照。この場合も、数学的には上記連立方程式を解
くことと等価である）。

【００１９】３次元視覚センサとして代表的なものは、
スリット光投光器と１台のカメラとを組み合わせた型の
ものであるが、他の型の３次元視覚センサ（例えば、２
台の視線方向の異なるカメラを使用したもの）が使用さ
れても構わない。

【００２０】本願発明の方法は、座標系結合が行なわれ
る対象とされるロボットと３次元視覚センサそのものの
機能を利用して座標系結合が達成される点に基本的な特
徴がある。本願発明の方法は、正確な設計データや特別
のジグを必要としない。従って、一旦座標系結合を行な
ったロボットの稼働中に干渉等によってセンサ座標系の
位置に狂いが生じても、簡単にセンサ座標系とロボット
座標系の再結合を実行することが出来る。

【００２１】

【実施例】図１は、本願発明の方法が実施されるロボッ
ト−センサシステムの構成の概要を例示した要部ブロッ
ク図である。システム全体は、ロボットコントローラ
１、画像処理装２、センサ部コントローラ３、センサ部
１０、ロボット２０から構成されている。ロボットコン
トローラ１にはロボット２０と画像処理装２が接続され
ている。画像処理装置２には、センサ部コントローラ３
が接続されている。センサ部コントローラ３はセンサ部
１０に接続されており、センサ部１０のレーザスリット
光１３を出射する投光器１１に出射指令を出力する。以
下、各部分について説明する。

【００２２】［視覚センサ部］センサ部１０は、投光器
１１とカメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）を備えている。
投光器１１は、スリット状のレーザ光を対象物４上に投
影する機能を備えている。カメラ１２は、投光器１１を
点灯しスリット光を投影した状態における撮影と投光器
１１を消灯し通常照明下における撮影とを行なうことが
出来る。前者の撮影時には、三角測量の原理に基づいて
３次元位置の計測が行なわれる。また、後者の撮影時に
は、通常の明暗画像が取得される。

【００２３】投光器１１は、センサ部コントローラ３か
らの出射指令に応じてレーザ光を発生し、スリット状の
レーザスリット光１３に変換して対象物４上に投影す
る。これにより、対象物４上にはスリット光像１４が形
成され、反射光１５がカメラ１２で撮像される。

【００２４】投光器１１によるレーザスリット光１３の
オン／オフ状態の切換及び投光方向の制御は、投光器１
１に内蔵された偏向ミラー（図示省略）の角度位置を制
御することによって行なわれる。偏向ミラーの角度位置
を定める指令は、画像処理装置２からセンサ部コントロ
ーラ３を介して投光器１１に与えられる。偏向ミラーの
角度位置を順次変えることにより、対象物４上の異なる
位置にレーザスリット光像１４が形成される。

【００２５】対象物４の所定の面上にスリット光像１４
が形成された状態で、画像処理装置２からセンサ部コン
トローラ３を介してカメラ１２に撮影指令が送られる
と、カメラ１２はレーザスリット光像１４の反射光１５
を撮像する。取得された画像信号は、センサ部コントロ
ーラ３を介して画像処理装置２へ送られる。

【００２６】画像処理装置２では、カメラインターフェ
イスを介して取り込まれた画像信号を、濃淡グレイスケ
ールによる明暗信号に変換した上でフレームメモリに格
納する。

【００２７】画像処理装置２は、画像処理プロセッサを
利用してレーザスリット像を解析し、三角測量の原理に
基づいて、その屈曲点、端点等の３次元位置が求められ
る。このような３次元位置計測方法自体は既に知られて
いるものであるから、詳しい説明は省略する。前記屈曲
点、端点等の３次元位置から、対象物４の位置及び姿勢
が認識され、その情報がロボットコントローラ１に送ら
れる。

【００２８】センサ部１０は、画像処理装置２からのレ
ーザ光出射指令をオフにし、通常照明光あるいは自然光
の下で対象物４の撮影を行ないうことも出来る。このよ
うな通常撮影によって得られた画像は、レーザスリット
像と同様、濃淡グレースケールによる明暗信号に変換さ
れてフレームメモリに格納される。この画像には、対象
物４の表面に明暗として現われている細部の情報が含ま
れている。

【００２９】［ロボットコントローラ及びロボット］ロ
ボットコントローラ１は通常使用されている型のもの
で、マイクロプロセッサからなる中央演算処理装置（以
下、「ＣＰＵ」と言う。）と、ＣＰＵにバス結合された
ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、教示操作盤、ロボットの
軸制御器、汎用信号インターフェイス等を備えている。

【００３０】ＲＯＭメモリには、システム全体を制御す
るプログラムが格納される。ＲＯＭメモリには、ロボッ
ト動作や画像処理装置への指令送信、画像処理装置から
の画像解析結果の受信等を制御するプログラム、関連設
定値等が格納され、また、ＣＰＵによる演算実行時の一
時記憶用のメモリや必要に応じて設定されるレジスタ領
域としても使用される。軸制御器は、ロボット２０の各
軸をサーボ回路を介して制御する。汎用信号インターフ
ェイスは、画像処理装置２やオフラインプログラミング
装置、製造ラインの制御部等に対する入出力装置の役割
を果たす。これら個別要素の図示及び詳しい説明は省略
する。

【００３１】ロボット２０の動作は、ロボットコントロ
ーラ１のメモリに格納された動作プログラムによって制
御される。ロボット２０は、アーム２１，２２，２３を
備え、アーム２３の先端にセンサ部１０が装着されてい
る。ロボット２０を動作させることにより、センサ部１
０をロボット２０の動作範囲内の任意の位置に任意の姿
勢で位置決めすることが出来る。なお、アーム２３の先
端には、センサ部１０と並んで作業用のハンドが装着さ
れているが、図示を省略した。

【００３２】図２は、以上説明した構成と機能を有する
ロボット−センサシステムを小型ロボットの組み立て作
業に利用するケースを例にとり、本願発明の方法を適用
してセンサ座標系とロボット座標系の関係を求めるプロ
セスを説明する為の全体配置である。

【００３３】同図において、図１と共通の符号をもって
指示した要素、即ち、ロボットコントローラ１、画像処
理装２、センサ部コントローラ３、センサ部１０及びロ
ボット２０の構成、機能及び接続関係については、既に
説明した通りである。

【００３４】先ず、ここで作業例として取り上げられた
小型ロボットの組み立て作業の概要について簡単に説明
する。図１における対象物４は、作業空間内に次々と供
給される組み立て工程中の小型ロボットの機構部の一部
分５（以下、「機構部５」と略称する。）として示され
ている。機構部５は、ベース５０とその回転軸５１の周
りに回転するアーム５２を含んでいる。その為、ロボッ
トハンドＨに把持された減速機、モータ等の部品６（以
下、「取り付け部品」と言う。）が取り付けられる取り
付け面５３の位置・姿勢が供給される機構部５毎にばら
つく。同時に、取り付け部品の凸部が差し込まれる穴５
４の位置・姿勢にも同様のばらつきによる位置ずれが発
生する。

【００３５】そこで、図２中、位置ずれを補正して部品
６の組み付け作業を実行する為に、スリット光を投光し
た下で行なわれる３次元計測と通常撮影による画像の解
析を組み合わせて、機構部５の穴５４の位置・姿勢が求
められ、それに基づいてロボットの動作が補正される。

【００３６】機構部５０の取り付け面５３上にレーザス
リット光像６１，５２が順次形成され、カメラ１２によ
る撮影が実行される。レーザスリット光像６１，５２を
含む画像は、画像処理装置内で解析され、取り付け面５
３の外縁上の諸点に対応した屈曲点Ｐ1 ，Ｐ2 及び端点
Ｑ1 ，Ｑ2 の３次元位置が計算される。その結果に基づ
いて取り付け面５３の位置・方向が計算され、更に、基
準位置・方向からのずれが計算される。

【００３７】次いで、ロボット２０を取り付け面５３に
正対する位置に移動させ、通常撮影を行なう。画像処理
装置２に取り込まれた通常画像は画像処理プロセッサを
用いて解析され、穴５４の中心位置を求める。その結果
と取り付け面５３の位置・姿勢に基づき、穴５４の３次
元的な位置・姿勢と基準位置・姿勢からのずれが算出さ
れ、ロボットの位置・姿勢（即ち、ツール先端点Ｔの位
置・姿）を補正した動作が実行される。

【００３８】上記プロセスの中で、視覚センサ側（画像
処理装置内）で得られる取り付け面５３や穴５４の位置
・姿勢あるいはそのずれ量を表わすデータ（センサ座標
系上で表現されたデータ）をロボット座標系上で表現さ
れたデータに変換する処理が実行される。

【００３９】以下、その為に必要なセンサ座標系とロボ
ット座標系の結合を本願発明に従って実行するプロセス
の概要を図３のフローチャートを参照図に加えて説明す
る。

【００４０】なお、準備として、１つの機構部５（例え
ば、最初に供給される機構部５）が適当な位置（組立作
業時と同じ位置が好ましい。）に位置決めされているも
のとする。位置決め後に面５３の向きが変わることは無
いものとする。また、各ステップにおいて必要となる計
算処理等は、ロボットコントローラ１あるいは画像処理
装置２のメモリに格納されたプログラムを利用したソフ
トウェア処理によって遂行される。

【００４１】先ず、ロボット２０を移動させ、穴５４の
計測に適した位置にセンサ部１０を位置決めする（ステ
ップＳ１）。この時のロボット２０の位置（ツール先端
点Ｔの位置、以下同じ。）をＲ0 （Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）
とする。

【００４２】位置Ｒ0 で穴５４の３次元位置計測を行な
い、得られた結果を位置Ｒ0 のデータ（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ
0 ）と共に画像処理装置２内のメモリに記憶する（ステ
ップＳ２）。位置計測の手順は既に述べた通りであるか
ら、説明を省略する。この時センサで計測された位置
（センサ座標系上で表わされた位置）をｐ0 （ｘ0 ，ｙ
0 ，ｚ0 ）とする。

【００４３】次に、ロボット２０をロボット座標系の１
つの座標軸の方向（＋方向または−方向）に適当な距離
だけ移動させる。ここでは、位置Ｒ0 からＸ軸方向にｄ
Ｘだけ変位させた位置Ｒ1 へ移動させる（ステップＳ
３）。位置Ｒ1 のロボット座標系上の座標値は（Ｘ0 ＋
ｄＸ，Ｙ0 ，Ｙ0 ）となる。位置Ｒ1 で再度穴５４の３
次元位置計測を行ない、位置Ｒ1 のデータ（Ｘ0 ＋ｄ
Ｘ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と共に得られた結果を画像処理装置２
内のメモリに記憶する（ステップＳ４）。この時、セン
サで計測された位置（センサ座標系上で表わされた位
置）をｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）とする。

【００４４】更に、ロボット２０をロボット座標系のも
う１つの座標軸の方向（＋方向または−方向）に適当な
距離だけ移動させる。ここでは、位置Ｒ1 からＹ軸方向
にｄＹだけ変位させた位置Ｒ2 へ移動させる（ステップ
Ｓ５）。位置Ｒ2 のロボット座標系上の座標値は（Ｘ0
＋ｄＸ，Ｙ0 ＋ｄＹ，Ｚ0 ）となる。Ｒ2 で穴５４の３
次元位置計測を更に再び実行し、得られた結果を位置Ｒ
2 のデータ（Ｘ0 ＋ｄＸ，Ｙ0 ＋ｄＹ，Ｚ0 ）と共に画
像処理装置２内のメモリに記憶する（ステップＳ６）。
この時、センサで計測された位置（センサ座標系上で表
わされた位置）をｐ1 （ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ）とする。

【００４５】一般には、以上のような位置計測は、少な
くとも３回実行される。また、原理的に言えば、位置Ｒ
0 からＲ1 、Ｒ1 からＲ2 の変位は、必ずしもロボット
座標系の座標軸に沿っていなくとも良い。但し、Ｒ0 ，
Ｒ1 ，Ｒ1 の３点が一直線上に並ばないように選ばれ
る。本実施例では、ロボット移動や後述する座標変換行
列の計算が簡単となる移動方法の１つを選んだ。

【００４６】以上のような位置計測によって、穴５４の
３次元位置に関し、（少なくとも）３組のセンサデータ
（センサ座標系上で表現されている。）と、各センサデ
ータを得た時のロボット位置（ロボット座標系上で表現
されている。）が用意されたことになる。

【００４７】そこで、続くステップＳ７で、これらのデ
ータに基づいて、センサ座標系とロボット座標系の間の
関係を表わす座標変換行列を求め、画像処理装置２内の
メモリに記憶し、処理を終了する。座標系の結合が終了
したロボット−センサシステムを用いて、前記説明した
組立作業を実行すれば、供給される機構部５毎に３次元
位置計測が行なわれ、機構部５の位置ずれを補正したロ
ボット動作が実現される。

【００４８】次に、ステップＳ７において、座標変換行
列を求める為に実行される計算について説明する。ロボ
ット２０を位置Ｒ0 （Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）からＲ1 （Ｘ
0 ＋ｄＸ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）に移動させることは、センサか
ら見れば、穴５４がロボット座標系のＸ軸方法に−ｄＸ
変位することと等価である。

【００４９】従って、位置Ｒ1 においてセンサが出力し
た位置ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）から位置Ｒ0 において
センサが出力した位置ｐ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）へ向か
うベクトルの方向が、ロボット座標系のＸ軸の方向を表
わしている。従って、ロボット座標系のＸ軸の方向は、
センサ座標系上で（ｘ0 −ｘ1 ，ｙ0 −ｙ1 ，ｚ0 −ｚ
1 ）で表わされるベクトルの方向と一致する。同様に、
ロボット座標系のＹ軸の方向は、センサ座標系上で（ｘ
1 −ｘ2 ，ｙ1 −ｙ2 ，ｚ1 −ｚ2 ）で表わされるベク
トルの方向と一致する。

【００５０】これらのベクトルを各々のノルムで除した
単位ベクトルをｎ1 （ｎ1x，ｎ1y，ｎ1z），ｎ2 （ｎ2
x，ｎ2y，ｎ2z）とすれば、ロボット座標系のＺ軸の方
向を表わす単位ベクトルは、ｎ1 とｎ2 の外積ｎ1 ×ｎ
2 で与えられる。これをベクトルｎ3 （ｎ3x，ｎ3y，ｎ
3z）とする。また、センサ座標系上で表わしたロボット
座標系の原点位置は、ベクトルｎ1 ，ｎ2 で表わされる
２本の直線の交点位置として求められる。これをｎ0
（ｎ0x，ｎ0y，ｎ0z）で表わす。

【００５１】すると、センサ座標系から見たロボット座
標系を表わす座標変換行列［Ａ］は、次式（１）で与え
られる。

【００５２】

【数１】 従って、センサ座標系上で表現された位置を表わすセン
サの出力データをロボット座標系上で表現された位置を
表わすデータに変換する座標変換行列は、行列［Ａ］の
逆行列［Ａ］^-1で与えられる。従って、上記（１）式で
求められた行列［Ａ］の逆行列［Ａ］^-1を計算し、その
結果表わすデータが画像処理装置２（場合によっては、
ロボットコントローラ１）内のメモリに格納されること
が好ましい。この逆行列［Ａ］^-1を用いれば、センサに
よって出力される任意の位置データ（ｘ，ｙ，ｚ）は次
式（２）によって直ちにベース座標系上の位置データに
変換される。

【００５３】

【数２】 なお、計測位置Ｒ0 からＲ1 、Ｒ1 からＲ2 への変位を
ロボット座標系の座標軸方向に選ばない場合には、次の
ような連立方程式（３）〜（５）を解いて、座標変換行
列の各行列要素を求めることになる。

【００５４】

【数３】 また、以上の説明において、ロボット２０の移動はジョ
グ送り操作で行なっても良いし、予め計測位置Ｒ0 ，Ｒ
1 ，Ｒ2 教示しておく方法によっても良い。

【００５５】更に、本実施例における３次元視覚センサ
は、スリット光投光器と１台のカメラとを組み合わせた
ものを使用したが、これに代えて、他の型の３次元視覚
センサ（例えば、２台の視線方向の異なるカメラを使用
したもの）を用いても構わない。

【００５６】

【発明の効果】本願発明によって、正確な設計データや
特別のジグを用いずにロボット座標系とセンサ座標系を
結合することが出来るようになった。また、一旦座標系
結合を行なったロボットの稼働中に干渉等によってセン
サ座標系の位置に狂いが生じても、簡単にセンサ座標系
とロボット座標系の再結合を実行することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の方法が実施されるロボット−センサ
システムの構成の概要を例示した要部ブロック図であ
る。

【図２】図１に示した構成と機能を有するロボット−セ
ンサシステムを小型ロボットの組み立て作業に利用する
ケースを例にとり、本願発明の方法を適用してセンサ座
標系とロボット座標系の関係を求めるプロセスを説明す
る為の全体配置である。小型ロボットの組み立て作業に
おける位置ずれ補正に本願発明の方法を適用する場合の
全体配置を表わした模式図である。

【図３】本実施例におけるセンサ座標系とロボット座標
系の結合のプロセスの概要を説明する為のフローチャー
トである。

【符号の説明】 １ ロボットコントローラ ２ 画像処理装置 ３ センサ部コントローラ ４ 被計測対象物 ５ 機構部 ６ 組み付け部品 １０ センサ部 １１ 投光器 １２ ＣＣＤカメラ ２０ ロボット ２１〜２３ ロボットアーム ５０ ベース ５１ 回転軸 ５２ アーム ５３ 取り付け面 ５４ 穴 Ｈ ハンド Ｒ0 ，Ｒ1 ，Ｒ2 計測位置 Ｔ ツール先端点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 3/03 ３８０ Ｋ Ｇ０６Ｔ 7/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットと該ロボットに支持された３次
   元視覚センサを備えたロボット−センサシステムにおけ
   る座標系結合方法において、 一直線上に並ばない少なくとも３つの位置で、センサ座
   標系上で同一対象物に関する位置を表わすセンサ出力を
   得る段階と、 前記３つの位置をロボット座標系上で表現するデータと
   前記センサ出力を表わすデータに基づくソフトウェア処
   理によって、ロボット座標系とセンサ座標系の相対的な
   位置関係を求める段階を含む前記方法。
2. 【請求項２】 ロボットと、該ロボットに支持された３
   次元視覚センサを含むロボット−センサシステムにおけ
   る座標系結合方法において、 少なくとも３つの位置で、センサ座標系上で同一対象物
   に関する位置を表わすセンサ出力を得る段階と、 前記３つの位置をロボット座標系上で表現するデータと
   前記センサ出力を表わすデータに基づくソフトウェア処
   理によって、ロボット座標系とセンサ座標系の相対的な
   位置関係を求める段階を含み、 前記少なくとも３つの位置間の移動が、ロボット座標系
   の座標軸の正あるいは負方向に沿った移動によって実行
   され得る前記方法。
3. 【請求項３】 前記少なくとも３つの位置が、予め前記
   ロボットに教示される請求項１または請求項２に記載さ
   れたロボット−センサシステムにおける座標系結合方
   法。