JPS5975112A - 産業用ロボツトによる寸法形状測定装置 - Google Patents
産業用ロボツトによる寸法形状測定装置Info
- Publication number
- JPS5975112A JPS5975112A JP18563082A JP18563082A JPS5975112A JP S5975112 A JPS5975112 A JP S5975112A JP 18563082 A JP18563082 A JP 18563082A JP 18563082 A JP18563082 A JP 18563082A JP S5975112 A JPS5975112 A JP S5975112A
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- Japan
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- robot
- sensor
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、非接触センサーを産業用ロボットの手先に搭
載し、寸法や形状を測定する装置に関する。
載し、寸法や形状を測定する装置に関する。
最近、産業用ロボットの普及によシ、いろいろな面での
利用が増えている。その中でロボットの手先にセンサー
を搭載し、形状測定を行うことも行なわれるようになっ
てきた。例えば自動車産業におけるボディラインのプロ
フィル測定に実用化されている。この方法は自動車組立
てラインにロボットを据え付け、ボディラインに沿って
測定点を多数点決め、その点に沿ってロボットによって
センサーを動かし、センサーとボディとの間隙を測定す
ることによってプロフィルを測定するものである。従来
、産業用に適用されている多関節形のロボットはティー
チング・プレイバック方式と言われ、ロボットの動作経
路およびジョブは前もってティーチングされ、スタート
指令にょシその指令どう多動作するものである。現在こ
の方式のロボットの動作精度はティーチングポイントと
言われる指定点では±０．１ ｗ以下のロボットも出現
している。しかし指定点と指定点の間の精度は、必ずし
゛も精度のよい形状検査などに適した精度には到達して
いない。したがって現在ロボットによる形状検出などは
ロボットの途中走査精度（約０．２〜０．５ ｍｍ ）
を認めた測定になっている。
利用が増えている。その中でロボットの手先にセンサー
を搭載し、形状測定を行うことも行なわれるようになっ
てきた。例えば自動車産業におけるボディラインのプロ
フィル測定に実用化されている。この方法は自動車組立
てラインにロボットを据え付け、ボディラインに沿って
測定点を多数点決め、その点に沿ってロボットによって
センサーを動かし、センサーとボディとの間隙を測定す
ることによってプロフィルを測定するものである。従来
、産業用に適用されている多関節形のロボットはティー
チング・プレイバック方式と言われ、ロボットの動作経
路およびジョブは前もってティーチングされ、スタート
指令にょシその指令どう多動作するものである。現在こ
の方式のロボットの動作精度はティーチングポイントと
言われる指定点では±０．１ ｗ以下のロボットも出現
している。しかし指定点と指定点の間の精度は、必ずし
゛も精度のよい形状検査などに適した精度には到達して
いない。したがって現在ロボットによる形状検出などは
ロボットの途中走査精度（約０．２〜０．５ ｍｍ ）
を認めた測定になっている。
本発明者等は上記測定精度を上げるだめのロポットの特
性を種々検討した結果、ロボットの移動路の動きには再
現性のあることを見い出した。このことを利用して、寸
法や形状をミクロ単位の高精度で測定可能としたもので
本発明装置の特徴は手先に搭載したセンサーを移動する
走査用ロボット本体と、該ロボットの動きを制御する制
御装置と、被測定物体とロボット手先のセンサーとの間
隔を計測するセンサーと、前記制御装置から寸法形状測
定に必要な情報としてセンサーの現在位置をと）出し、
その位置出力とセンサー出力から、被測定物体の正しい
プロフィルを演算し必要な寸法形状を算出する演算装置
とから成ることにある。
性を種々検討した結果、ロボットの移動路の動きには再
現性のあることを見い出した。このことを利用して、寸
法や形状をミクロ単位の高精度で測定可能としたもので
本発明装置の特徴は手先に搭載したセンサーを移動する
走査用ロボット本体と、該ロボットの動きを制御する制
御装置と、被測定物体とロボット手先のセンサーとの間
隔を計測するセンサーと、前記制御装置から寸法形状測
定に必要な情報としてセンサーの現在位置をと）出し、
その位置出力とセンサー出力から、被測定物体の正しい
プロフィルを演算し必要な寸法形状を算出する演算装置
とから成ることにある。
以下本発明を図面にもとづいて詳細に説明する。
第１図はロボットがＡ点からＢ点に指令にしだがって動
く場合の経路を示す。ロボット（図示しない）はＡ点か
らＢ点にある曲率で、実線に示される軌跡で動くように
指令されだにもかかわらず、実際には点線のような軌跡
で動く。この軌跡は、ロボットの稼動範囲のどの位置で
第１図のような動きが要求されるかによって、点線軌跡
の状態が異なる。それはロボット先端の位置、および動
きの速度により、手首にかかる負荷や加速度の状態が異
なるため、あらゆる位置における負荷の状態を想定して
軌跡を実線どうシに制御することは不可能に近い。従っ
て一般に途中経路は基準線（実線）から著しくずれない
程度に制動をかけているにすぎない。それでも現状の溶
接や塗装などに使われるロボットについては実用的に十
分便用可能と言える。しかしロボットはＡ点からＢ点に
移る場合その途中経路は、動きを指令信号とロボット先
端が実際に動いた信号を比較して次の指令信号を出す制
御を行っているので、ロボットがどのような経路で動い
て行ったかは必要によりロボット制御装置からその情報
を知り再現することができる。本発明はこの情報を使っ
て計測精度を向上するものである。
く場合の経路を示す。ロボット（図示しない）はＡ点か
らＢ点にある曲率で、実線に示される軌跡で動くように
指令されだにもかかわらず、実際には点線のような軌跡
で動く。この軌跡は、ロボットの稼動範囲のどの位置で
第１図のような動きが要求されるかによって、点線軌跡
の状態が異なる。それはロボット先端の位置、および動
きの速度により、手首にかかる負荷や加速度の状態が異
なるため、あらゆる位置における負荷の状態を想定して
軌跡を実線どうシに制御することは不可能に近い。従っ
て一般に途中経路は基準線（実線）から著しくずれない
程度に制動をかけているにすぎない。それでも現状の溶
接や塗装などに使われるロボットについては実用的に十
分便用可能と言える。しかしロボットはＡ点からＢ点に
移る場合その途中経路は、動きを指令信号とロボット先
端が実際に動いた信号を比較して次の指令信号を出す制
御を行っているので、ロボットがどのような経路で動い
て行ったかは必要によりロボット制御装置からその情報
を知り再現することができる。本発明はこの情報を使っ
て計測精度を向上するものである。
第２図に計測の原理図を示す。第２図（イ）は山形の被
測定物体１上をセンサー２が正確な直線３で走査した場
合で、その測定プロフィルはセンサー２から正しいプロ
フィル４として出力される。ところが第２図（ロ）のよ
うにセンサー２の走査経路５が点線に示すように波打っ
ている場合は測定プロフィルは正しいもの６′とならず
、歪んだもの６が出力される。しかし前述のようにロボ
ットは自分の手先がどのような経路を辿ったかをｇ識し
ているので、この情報に基づいてそのプロフィルヲ修正
することによって真のプロフィル４をとシ出すことが可
能である。
測定物体１上をセンサー２が正確な直線３で走査した場
合で、その測定プロフィルはセンサー２から正しいプロ
フィル４として出力される。ところが第２図（ロ）のよ
うにセンサー２の走査経路５が点線に示すように波打っ
ている場合は測定プロフィルは正しいもの６′とならず
、歪んだもの６が出力される。しかし前述のようにロボ
ットは自分の手先がどのような経路を辿ったかをｇ識し
ているので、この情報に基づいてそのプロフィルヲ修正
することによって真のプロフィル４をとシ出すことが可
能である。
これを具体的構成に基づいて説明する。第３図はロボッ
トの制御機構の全体を示す構成図である。
トの制御機構の全体を示す構成図である。
ロボット７０手先にセンサー２を取）つけており、ロボ
ット７は制御装置８による指令どうシに動く。
ット７は制御装置８による指令どうシに動く。
そしてセンサー信号と制御位置信号を演算装置９がうけ
て必要な処理を行い、必要な寸法形状結果が図示しない
表示装置に送られ、表示される。第４図は第３図の各装
置構成の関係を詳細に示すブロック図である。点線内は
それぞれ第３図の制御装置８、ロボット７、演算装置９
を示す。制御装置＃、８内の位置指令装置１０からでた
動作指令値と各関節のパルスゼネレータ１４からのパル
スカウンタするパルスカウンタ１５からのセンサ現在位
置を示すパルス信号は比：咬器１１によって比較され、
次に移動すべき量がパルスで算出され、その信号はＤ−
Ａ（デジタル／アナログ）変換器１２に送られ、アナロ
グに変換された後サーボパワー系１３に入力され、関節
を動かすモータ１４を回転する。ここではモータに直結
するパルスゼネレータのパルスにより、どのぐらい動い
たかがパルスカウンタ１５で数えられる。このような回
路系がロボットの各関節についている。１６はこの各関
節のパルス情報？もとにロボットの手先のセンサーの位
置を絶対座標として計算する座標変換装置である。この
座標変換は寸法形状計測以外でもロボットを制御する必
要性から、ロボットの制御装置内部では行なわれている
。プロフィル演算装置１９はこの座標変換装置１６から
の位置情報とセンサー２の出力信号をＡ／Ｄ変換器１８
で変換した信号とから正しいプロフィルを作成する演算
装置である。
て必要な処理を行い、必要な寸法形状結果が図示しない
表示装置に送られ、表示される。第４図は第３図の各装
置構成の関係を詳細に示すブロック図である。点線内は
それぞれ第３図の制御装置８、ロボット７、演算装置９
を示す。制御装置＃、８内の位置指令装置１０からでた
動作指令値と各関節のパルスゼネレータ１４からのパル
スカウンタするパルスカウンタ１５からのセンサ現在位
置を示すパルス信号は比：咬器１１によって比較され、
次に移動すべき量がパルスで算出され、その信号はＤ−
Ａ（デジタル／アナログ）変換器１２に送られ、アナロ
グに変換された後サーボパワー系１３に入力され、関節
を動かすモータ１４を回転する。ここではモータに直結
するパルスゼネレータのパルスにより、どのぐらい動い
たかがパルスカウンタ１５で数えられる。このような回
路系がロボットの各関節についている。１６はこの各関
節のパルス情報？もとにロボットの手先のセンサーの位
置を絶対座標として計算する座標変換装置である。この
座標変換は寸法形状計測以外でもロボットを制御する必
要性から、ロボットの制御装置内部では行なわれている
。プロフィル演算装置１９はこの座標変換装置１６から
の位置情報とセンサー２の出力信号をＡ／Ｄ変換器１８
で変換した信号とから正しいプロフィルを作成する演算
装置である。
第５図に正しいプロフィル作成の基本的考え方を示す。
センサー２からの出力（イ）のＹ方向はセンサー２と被
測定物体１０間隔を示す。これには自然々からロボット
手首の走査精度のバラツキが含まれる。センサーの出力
の横軸（Ｘ方向）は時間の経過又は移動距離となる。こ
の計測時に、ロボットの座標軸のＸ方向々センサー走査
方向、座標軸のＹ方向と間隔測定方向を一致させておけ
ば、センサーからのプロフィル信号の補正も簡単である
。又、走査方向、計測方向が一致していなくともその傾
きが前もってわかれば、幾何学的に補正することはでき
る。
測定物体１０間隔を示す。これには自然々からロボット
手首の走査精度のバラツキが含まれる。センサーの出力
の横軸（Ｘ方向）は時間の経過又は移動距離となる。こ
の計測時に、ロボットの座標軸のＸ方向々センサー走査
方向、座標軸のＹ方向と間隔測定方向を一致させておけ
ば、センサーからのプロフィル信号の補正も簡単である
。又、走査方向、計測方向が一致していなくともその傾
きが前もってわかれば、幾何学的に補正することはでき
る。
まず、センサーからのプロフィル信号（イ）は−次処理
によってノイズが除かれ、滑らかなプロフィル信号（ロ
）となる。このプロフィルはセンサーの軌跡が指示通り
の走査経路３からずれ、点線５で示される軌跡になった
ものである。この信号をさらに座標変換装置１６からの
ロボット位置情報のＹ軸情報を利用して補正することに
よシ、Ｙ方向出力（間隔）としては真のプロフィル（ハ
）となる。次にＸ軸方向の移動距離情報を、取シ込むこ
とにより正確な寸法が表示され、演算される。例えばに
）図の斜辺ｔの長さも（Ｌ２ Ｌｔ ）’ ＋ （ｘ
ｎ−エ、）２として正しく演算できるものである。
によってノイズが除かれ、滑らかなプロフィル信号（ロ
）となる。このプロフィルはセンサーの軌跡が指示通り
の走査経路３からずれ、点線５で示される軌跡になった
ものである。この信号をさらに座標変換装置１６からの
ロボット位置情報のＹ軸情報を利用して補正することに
よシ、Ｙ方向出力（間隔）としては真のプロフィル（ハ
）となる。次にＸ軸方向の移動距離情報を、取シ込むこ
とにより正確な寸法が表示され、演算される。例えばに
）図の斜辺ｔの長さも（Ｌ２ Ｌｔ ）’ ＋ （ｘ
ｎ−エ、）２として正しく演算できるものである。
さらにこのロボットの各関節のパルス情報から算出した
ロボット手先の移動経路が微細に異なることが考えられ
る。そこで標準試験片を用いてその軌跡を確認し、喰い
違いがあればその差分もプロフィル補正に用いればさら
に精度のよい測定ができる。その時標準試験片を走査し
た位Ｊｊｔ情報はあらかじめ記憶装置２０に記憶し必要
に応じてプロフィル演算装置１９に取り出すことになる
。
ロボット手先の移動経路が微細に異なることが考えられ
る。そこで標準試験片を用いてその軌跡を確認し、喰い
違いがあればその差分もプロフィル補正に用いればさら
に精度のよい測定ができる。その時標準試験片を走査し
た位Ｊｊｔ情報はあらかじめ記憶装置２０に記憶し必要
に応じてプロフィル演算装置１９に取り出すことになる
。
以上この測定装置は、現状の産業用ロボットが動的な絶
対位置精度は必ずしも良＜ｄ：ないがそのくり返えし再
現性が非常にすぐれている特性を利用し、高精度プロフ
ィル測定を可能にしたもので次のような効果がある。
対位置精度は必ずしも良＜ｄ：ないがそのくり返えし再
現性が非常にすぐれている特性を利用し、高精度プロフ
ィル測定を可能にしたもので次のような効果がある。
（１） 産業用ロボットによるセンサーの走査を行う
ことによる被検畳材の大きさ、形状の複雑さにも柔軟に
対応ができる。
ことによる被検畳材の大きさ、形状の複雑さにも柔軟に
対応ができる。
（２） 非接触センサーによるプロフィル測定を行っ
た時、そのプロフィルから必要とする寸法値や形状値の
演算を行うので多数の測定項目を短時間で計測できる。
た時、そのプロフィルから必要とする寸法値や形状値の
演算を行うので多数の測定項目を短時間で計測できる。
（３） フレキシブルな開側装置にみられる測定精度
の悪さをロボットの特性を生かした情報により補正する
ことにより、高精度計測を可能にした。
の悪さをロボットの特性を生かした情報により補正する
ことにより、高精度計測を可能にした。
第１図はロボット移動経路の説明図、第２図は本発明の
原理説明図、第３図はロボットの制御機構の概要を示す
ブロック図、第４図は制御機構のや＼詳細なブロック図
、第５図は本発明にょるプロフィル作成要領の説明図で
ある。 図面で、７はロボット、２はその手先に取付けたセンサ
ー、８はロボット制御装置、９は演算装置である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔第１図 Δ日 第２図 （イ） 〈〈〉噂
原理説明図、第３図はロボットの制御機構の概要を示す
ブロック図、第４図は制御機構のや＼詳細なブロック図
、第５図は本発明にょるプロフィル作成要領の説明図で
ある。 図面で、７はロボット、２はその手先に取付けたセンサ
ー、８はロボット制御装置、９は演算装置である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔第１図 Δ日 第２図 （イ） 〈〈〉噂
Claims (1)
- 手先に搭載したセンサーを移動する走査用ロボット本体
と、該ロボットの動きを制御する制御装置と、被測定物
体とロボット手先のセンサーとの間隔を計測するセンサ
ーと、前記制御装置から寸法形状測定に必要な情報とし
てセンサーの現在位置をとジ出し、その位置出力とセン
サー出力から、被測定物体の正しいプロフィルを演算し
必要な寸法形状を算出する演算装置とから成ることを特
徴とする産業用ロボットによる寸法形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18563082A JPS5975112A (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | 産業用ロボツトによる寸法形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18563082A JPS5975112A (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | 産業用ロボツトによる寸法形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5975112A true JPS5975112A (ja) | 1984-04-27 |
Family
ID=16174136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18563082A Pending JPS5975112A (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | 産業用ロボツトによる寸法形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5975112A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0275905A (ja) * | 1988-08-02 | 1990-03-15 | Hommelwerke Gmbh | 長さ測定走査子の直線運動前送り装置および工作物の表面の形状の走査検出方法 |
| KR20170015784A (ko) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 현대자동차주식회사 | 루프 레이저 브레이징 시스템용 브레이징 어셈블리 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5794607A (en) * | 1980-12-04 | 1982-06-12 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Multidimensional measuring machine |
-
1982
- 1982-10-22 JP JP18563082A patent/JPS5975112A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5794607A (en) * | 1980-12-04 | 1982-06-12 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Multidimensional measuring machine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0275905A (ja) * | 1988-08-02 | 1990-03-15 | Hommelwerke Gmbh | 長さ測定走査子の直線運動前送り装置および工作物の表面の形状の走査検出方法 |
| KR20170015784A (ko) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 현대자동차주식회사 | 루프 레이저 브레이징 시스템용 브레이징 어셈블리 |
| CN106392232A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 现代自动车株式会社 | 用于车顶激光钎焊系统的钎焊组件 |
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