JP2001246582A

JP2001246582A - 作業用ロボット装置

Info

Publication number: JP2001246582A
Application number: JP2000054660A
Authority: JP
Inventors: Toyoichi Uchida; 豊一内田; Yuji Inoue; 裕二井上; Nobuhiro Iwata; 延弘岩田; Toshiharu Kawahara; 寿治河原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ロボットハンド先端で溶接、塗装、組立等の作
業を実行する際に、作業対象物の位置ずれに応じて、作
業位置を高速にかつ精度良く補正することのできる手段
を有した作業用ロボット装置を提供する。【解決手段】ロボットアームの関節にカメラと照明装置
を設け、照明装置から作業対象物へ光を照射している時
にカメラで撮影した画像に画像処理を施し、その結果に
基づいてロボットハンド先端の位置補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接、塗装、組立
等の作業を行う作業用ロボット装置に関し、特に、それ
らの作業を実行するロボットハンド先端の位置補正を容
易に行うことができる作業用ロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多関節型のロボット装置が、
溶接、塗装、組立等の工業的作業に広く応用されてい
る。図８は、従来のロウ付けロボット装置の一例を説明
するための概要図である。図に示す例は、ルームエアコ
ンの熱交換器（ワーク１４０）に配管１６０をロウ付け
する場合であり、このロウ付け作業が、ロボットハンド
１０２の先端で繰り返し行われる。

【０００３】ロウ付けロボット装置は、ロボットアーム
１０１、ロボットハンド１０２などを有するロウ付けロ
ボット１００と、その動きを制御するロボットコントロ
ーラ１１０及びティーチングペンダント１２０から構成
される。ロウ付けの作業は、同様の動作を繰り返し行う
ことが必要となるため、実作業の前に、どのような動作
すれば良いかをロボットコントローラ１１０に記憶させ
るティーチング作業を行う。

【０００４】まず、作業者３００は、コンベア１３０で
搬送されてくるワーク１４０を、位置固定・供給冶具１
５０に固定する。その後、ロウ付けする配管１６０を所
定の位置へ挿入し、ワーク１４０をロウ付けロボット１
００へ供給する。次に、作業者３００は、供給されたワ
ーク１４０に対するロウ付けロボット１００の実作業時
の動作をティーチングする。ティーチングでは、ティー
チングペンダント１２０又は作業者３００の手で、実際
にロボットアーム１０１及びロボットハンド１０２を移
動させ、ロウ付け作業の位置及びその作業位置までの動
作をロボットコントローラ１１０にティーチングデータ
として登録する。

【０００５】実作業時には、上記ティーチング時と同様
にワーク１４０がロウ付けロボット１００へ供給される
と、ロウ付けロボット１００は上記登録されたティーチ
ングデータに基づいて作業位置まで自動的に移動し、ロ
ウ付けの作業を開始する。この動作がワーク１４０が搬
送される度に繰り返され、熱交換器のロウ付け作業が実
行されることになる。

【０００６】以上説明したように、実作業時のワーク１
４０を用いて実際にロボットアームを動かしてティーチ
ングすることにより、作業者３００はロウ付けロボット
１００の各関節の位置や角度を意識することなくティー
チングをすることができる。また、ティーチングに基づ
いて繰り返される動作において、その繰返し位置再現精
度はかなり高く、一般的な用途では十分な性能であっ
た。従って、上記で説明したロウ付けロボット装置のよ
うなロボット装置は、通常の作業を目的とする場合には
有効に用いられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、供給さ
れる作業対象物側の位置精度が悪い場合には、ロボット
装置側の繰返し位置再現精度が高くても良好な作業が行
えないという課題があった。例えば、前述のロウ付け作
業の場合には、供給されるワーク１４０の配管１６０の
取付け位置にばらつきが大きく、ロボットハンド１０２
の先端をティーチングデータに基づいて精度良くティー
チング時の位置に移動しても、実際の作業位置とずれて
しまう場合があった。従って、そのまま作業を行えば製
品不良を発生することとなった。

【０００８】かかる問題を解消するためには、実作業時
に、提供された作業対象物の実際の作業箇所の3次元相
対位置を計測し、それに基づいてロボットハンド１０２
先端位置を補正する必要がある。しかし、一般的に、3
次元位置の計測には複雑な処理が必要であり、従来は、
このような3次元での位置補正を、要求される作業時間
内に精度良く行える位置補正装置はなかった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、ロボットハンド
先端で溶接、塗装、組立等の作業を実行する際に、作業
対象物の位置ずれに応じて、作業位置を高速にかつ精度
良く補正することのできる手段を有した作業用ロボット
装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つの側面は、ロボットアームの関節に
カメラと照明装置を設け、照明装置から作業対象物へ光
を照射している時にカメラで撮影した画像に画像処理を
施し、その結果に基づいてロボットハンド先端の位置補
正を行うことである。従って、本発明によれば、供給さ
れる作業対象物の位置にばらつきがある場合において
も、迅速なロボットハンド先端位置の補正が可能とな
り、適正な位置において作業を実行することができる。
よって、不良発生率の低減と製品品質の安定化を図るこ
とができる。

【００１１】上記の目的を達成するために、本発明の別
の側面は、ロボットアームの動作によりロボットハンド
先端を所定の位置へ移動させ、前記ロボットハンド先端
で被作業物に対し所定の作業を行う作業用ロボット装置
であって、前記ロボットアームの関節に設けられたカメ
ラ及び照明装置と、前記照明装置から前記被作業物へ光
を照射している時に前記カメラで撮影した画像に、画像
処理を施すことによって前記被作業物における作業位置
を検知する画像処理装置を有し、前記検知された作業位
置に基づいて、前記ロボットハンド先端の位置を補正す
ることを特徴とする。

【００１２】更に、上記の発明において、その好ましい
態様は、前記照明装置が、スポット光照射部とスリット
光照射部を有し、前記画像処理装置が、前記スポット光
照射部から光を照射している時に前記カメラで撮影され
た画像と、前記スリット光照射部から光を照射している
時に前記カメラで撮影された画像の両方の画像に対し前
記画像処理を施すことにより、前記被作業物における作
業位置を検知することを特徴とする。

【００１３】更に、上記の発明において、別の態様は、
前記画像処理装置が、前記画像処理の中で、前記両方の
画像に対して同一方法のパターンマッチング処理を実行
することを特徴とする。

【００１４】また、上記の発明において、別の態様は、
前記画像処理装置が、前記スリット光照射部から光を照
射している時に前記カメラで撮影された画像に対する画
像処理により、前記スリット光照射部からの光が前記被
作業物上に照射されている位置を検出し、当該検出され
た位置に基づいて、前記被作業物における作業位置の高
さ方向の位置を検知することを特徴とする。

【００１５】更にまた、上記の発明において、別の態様
は、前記画像処理装置が、前記パターンマッチング処理
の前に前記画像に対して前処理を施すことを特徴とす
る。

【００１６】更に、上記の発明において、別の態様は、
前記画像処理装置が、一つの前記画像に対し、所定の前
記前処理を施した後に前記パターンマッチング処理を行
った結果と、前記所定の前処理とは異なる前処理を施し
た後に前記パターンマッチング処理を行った結果を比較
し、結果が一致した場合に、前記パターンマッチング処
理を終了することを特徴とする。

【００１７】また、上記の発明において、別の態様は、
前記パターンマッチング処理で検出する対象箇所を、一
つの前記画像内に二つ以上設けることを特徴とする。本
発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の
実施の形態から明らかになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照
番号又は参照記号を付して説明する。

【００１９】図１は、本発明を適用した作業用ロボット
装置の実施の形態例を説明するための概要図である。図
１に示す実施の形態例は、図８に基づいて説明した例と
同様、熱交換器のロウ付け作業を行うロボット装置の例
である。本実施の形態例に係るロウ付けロボット装置
は、従来の如くコンベア１３０、作業者３００、位置固
定・供給冶具１５０を介して供給されるワーク１４０に
対し、実作業時にロボットハンド１０２先端の位置補正
を実施し、ワーク１４０の位置ずれに対応して常に適正
な位置でロウ付け作業を行おうとするものである。

【００２０】図２は、本実施の形態例に係るロウ付けロ
ボット装置２００の構成を示したブロック図である。以
下、図１及び図２に基づいてロウ付けロボット装置２０
０の構成について説明する。ロボットアーム１０１及び
ロボットハンド１０２を有するロウ付けロボット１０
０、その動作を制御するロボットコントローラ１１０に
ついては、従来の装置と同様である。これらに加え、本
実施の形態例に係るロウ付けロボット装置２００は、ロ
ボットハンド１０２先端の位置補正を実施するための装
置として、カメラ１０、照明のための光源部２０と照射
部３０、及びコンピュータ４０を有している。

【００２１】カメラ１０は、図１に示すとおり、ロボッ
トアーム１０１の関節部に、作業を行うロボットハンド
１０２先端部を撮影できる向きで設置されている。ま
た、その撮影のための照明として、２種類の照明装置で
あるスポット光照射部３１とスリット光照射部３２がカ
メラ１０の両側に設置されている。

【００２２】このように、位置補正のための装置をロボ
ットアーム１０１の関節に設置した点は、本ロウ付けロ
ボット装置の一つの特徴である。通常、ロボットハンド
１０２部には、溶接トーチやグリッパなどがあり、ロボ
ットハンド１０２先端部の重量は限られているため、こ
れら位置補正のための装置を設置するための重量が十分
に確保できない場合がある。また、ロボットハンド１０
２先端部では、作業時にロウ材が飛び散り位置補正のた
めの装置を汚す可能性もある。さらに、通常のロボット
では、ロボットハンド１０２先端と関節との繰返し位置
決め精度は高いため、ロボットハンド１０２先端の位置
補正のための装置を関節に設置しても問題とならない。
従って、位置補正のためのカメラ１０及び照明装置を関
節に設置することは有効な手段となる。

【００２３】光源部２０は、スポット光照射用光源部２
１とスリット光照射用光源部２２で構成され、それぞれ
光ファイバ部３３を介してスポット光照射部３１とスリ
ット光照射部３２へ光を送る。光源部２０には、機械式
シャッタがあり、光ファイバ部３３へ導光する光を制御
することができる。

【００２４】コンピュータ４０は、カメラ１０で撮影さ
れた画像に画像処理を施し、ワーク１４０のロウ付け位
置とロボットハンド１０２先端の位置ずれを計測し、そ
れに基づいて求められた位置補正データをロボットコン
トローラ１１０へ伝える部分である。その内部は、カメ
ラ画像入力部４１、外部出力部４２、モニタ４３、処理
部４４、及び記憶部４５などで構成されている。

【００２５】カメラ画像入力部４１は、カメラ１０から
の画像を受入れる部分であり、外部出力部４２は、上記
処理後の位置補正データをロボットコントローラ１１０
へ伝える部分である。また、モニタ４３は、カメラ１０
で撮影された画像の確認用の画面である。処理部４４
は、上記画像処理等の演算を実施する部分であり、記憶
部４５は、後述するティーチング時に撮影された画像を
登録しておく部分である。

【００２６】また、このコンピュータ４０で行われる処
理が、１回の位置補正につき、スポット照明に対して得
られた画像とスリット照明に対して得られた画像の両方
を用いて行われることが本ロウ付けロボット装置の一つ
の特徴である。処理の内容は後述するが、スポット光照
射部３１からの照明を受けている時に撮影された画像
は、水平（X,Y）方向の位置ずれ計測に利用され、スリ
ット光照射部３２からの照明を受けている時に撮影され
た画像は、高さ（Z）方向の位置ずれ計測に利用され
る。この処理により、本ロウ付けロボット装置では３次
元の位置計測が可能となっている。

【００２７】以上、説明したように本ロウ付けロボット
装置では、カメラ１０と２種類の照明装置（３１及び３
２）をロボットアーム１０１の関節部に設け、各照明に
対して撮影された２種類の画像をコンピュータ４０で画
像処理することにより、ロボットハンド１０２先端の位
置補正を行う。以下、本ロウ付けロボット装置を用いた
場合の作業の手順と、位置補正の処理内容について説明
する。

【００２８】図３は、本実施の形態例に係るロウ付けロ
ボット装置の作業及び処理の流れを示したフローチャー
トである。本ロウ付けロボット装置を用いる場合にも、
従来と同様にティーチングの作業が必要であり、図の
（a）は、ティーチング時のフローを、（b）は実作業時
のフローを示している。ティーチング時には、まず、作
業者３００がコンベア１３０で搬送されたワーク１４０
を位置固定・供給冶具１５０へセットする（図３のステ
ップS１及びS２）。続いて、ロウ付けする配管１６０を
所定位置へ挿入し、ワーク１４０をロウ付けロボット１
００へ供給する（図３のステップS３及びS４）。

【００２９】この状態で、操作者３００は、ティーチン
グペンダント１２０を用いてロボットハンド１０２を作
業位置まで移動させ、作業位置とその位置までの動作を
ロボットコントローラ１１０へティーチングデータとし
て記憶させる（図３のステップS５）。ここまでの作業
の内容は、従来の場合と同様であるが、本ロウ付けロボ
ット装置の場合には、このティーチングの際に、合わせ
てカメラ１０による撮影を行う。

【００３０】作業者３００は、作業位置までの動作を教
示する時に、モニタ４３を見ながら、カメラ１０と照射
部３０がワーク１４０のロウ付け部（作業部）を向くよ
うに移動させ、スポット光照射部３１とスリット光照射
部３２のそれぞれが照射した時の画像をカメラ１０で撮
影する（図３のステップS６）。

【００３１】次に、作業者３００は、撮影された画像の
中から位置補正時の画像処理で必要となる部分を、モニ
タ４３上で指定し、その部分を画像パターンとして登録
する（図３のステップS７）。スポット光照射時に撮影
された画像については、ロウ付け箇所（作業部）を含む
領域を指定し、スリット光照射時に撮影された画像につ
いては、スリット光が作業対象物（ワーク１４０又は配
管１６０）に当たった場所を含む領域を指定する。登録
された画像パターンは、登録モデルとして、コンピュー
タ４０の記憶部４５に記憶される。

【００３２】実作業時には、まず、ティーチング時と同
様に配管１６０を挿入されたワーク１４０が位置固定・
供給冶具１５０上でロウ付けロボット１００へ供給され
る（図３のステップS１〜S４）。次に、ティーチングデ
ータに基づくロボットコントローラ１１０の制御によ
り、ロボットハンド１０２の先端がティーチング時の作
業位置まで移動する（図３のステップS８）。ここまで
の動作は、従来装置の場合と同様である。

【００３３】次に、スポット光照射部３１及びスリット
光照射部３２のそれぞれから光を照射し、カメラ１０に
よりそれぞれの光に対する画像を撮影する（図３のステ
ップS９及びS１２）。撮影された画像は、カメラ画像入
力部４１を介してコンピュータ４０の処理部４４に取り
込まれ、画像処理が施される。スポット光の場合には、
作業部（ロウ付け箇所）を含む画像が取得され、画像処
理により、まず、取得された画像中で当該作業部の検知
が行われる（図３のステップS１０）。作業部の検知
は、ティーチング時に記憶部４５に登録された前記登録
モデル（作業部の画像パターン）を用いて、パターンマ
ッチング（正規化相関）処理により行われる。ここで用
いるパターンマッチング処理の方法は、従来から用いら
れている一般的な方法である。

【００３４】作業部が検知されると、次に、取得された
画像中において、その位置とロボットハンド１０２先端
位置（ティーチング時の作業部の位置）との位置ずれ量
を求める（図３のステップS１１）。この位置ずれ量
は、ティーチング時の作業位置と実際の作業位置との水
平（X,Y）方向の位置ずれを意味し、画素数として求め
られる。

【００３５】一方、スリット光の場合には、スリット光
が作業対象物（ワーク１４０又は配管１６０）に当たっ
た場所を含む画像が取得され、まず、取得された画像中
で当該スリット光が当たった部分の検知が行われる（図
３のステップS１３）。スリット光が当たった部分の検
知は、上記スポット光の場合と同様に、ティーチング時
に登録された前記登録モデル（スリット光が当たった部
分の画像パターン）を用いて、パターンマッチング（正
規化相関）処理により行われる。

【００３６】次に、取得された画像中において、検知し
た部分の位置とティーチング時のスリット光が当たった
部分の位置との位置ずれ量を求める。この２次元画像上
の位置ずれ量から、後述する原理により、実際の作業位
置の高さ（Z）方向の位置ずれ量を求めることができる
（図３のステップS１４）。このように、スリット光の
場合においても、パターンマッチング処理及び画像上で
の位置ずれ量の算出処理は、スポット光の場合と同じ処
理を行う。従って、処理プログラムを簡素化することが
でき、さらに処理の最適化も容易となるので処理の高速
化を図ることもできる。この点も本ロウ付けロボット装
置の特徴である。

【００３７】次に、処理部４４では、計測された水平
（X,Y）方向及び高さ（Z）方向の位置ずれ量に基づい
て、ロボットハンド１０２先端の位置補正データを作成
し（図３のステップS１５）、外部出力部４２を介し
て、ロボットコントローラ１１０へ出力する。位置ずれ
量から、実際のロボットハンド１０２の移動量である位
置補正データへの変換は、幾何学的な計算で算出するこ
ともできるが、予め、実際にワーク１４０及びロボット
ハンド１０２を移動させて、上記画像処理によって得ら
れる位置ずれ量と実際の位置ずれ量をキャリブレーショ
ンしておくことで、精度を高めることができる。

【００３８】位置補正データを受けたロボットコントロ
ーラ１１０は、それに基づいてロウ付けロボット１００
を制御し、ロボットハンド１０２先端の位置を補正する
（図３のステップS１６）。ロボットハンド１０２先端
の位置が補正されれば、ロウ付け作業を開始する（図３
のステップS１７）。以上、説明した動作（図３のステ
ップS８〜S１７）がワーク１４０が供給される度に実行
される。

【００３９】なお、処理時間に問題が無ければ、スリッ
ト光の照射、画像取得、画像処理、及び高さ方向の位置
補正の処理（図３のステップS１２〜S１６）を先に行
い、その後にスポット光の照射、画像取得、画像処理、
及び水平方向の位置補正の処理（図３のステップS９〜S
１１、S１５、S１６）を行うようにしても良い。この場
合の方が、位置補正精度を向上させることができる。

【００４０】また、図３に示すように、スポット光によ
る処理とスリット光による処理を同時に平行して行う場
合には、スポット光とスリット光の色（波長）を変え、
カメラ１０からの情報を色毎に分離抽出して、別々の画
像を得ることで対応可能である。

【００４１】図４は、前述した水平（X,Y）方向の位置
ずれ検出の原理を説明するための図である。図の（a）
は、カメラ１０による撮影時の位置関係を表した図であ
り、図中のAは、ティーチング時のワーク１４０の位置
を、Bは、実作業時のワーク１４０の位置を表してい
る。スポット光照射部３１は、ワーク１４０に斜めに光
を照射するように設置し、作業部であるロウ付け箇所に
影を作るようにする。これにより、パターンマッチング
時の検知が容易となる。

【００４２】図の（b）は、ティーチング時の撮影画像
（基準画像）であり、前述のとおり、この中のイ部が登
録モデルとして記憶部４５に記憶される（図の
（c））。図の（d）は、実作業時に撮影された画像（検
出画像）であり、前述のとおり、（c）の登録モデルを
用いたパターンマッチング処理により、ロ部が検知され
る。（d）のdx及びdyが前記計測される水平方向の位置
ずれ量となる。

【００４３】次に、図５は、スリット光による高さ
（Z）方向の位置ずれ検出の原理を説明するための図で
ある。図の（a）は、カメラ１０による撮影時の位置関
係を表した図であり、図中のAは、ティーチング時のワ
ーク１４０の位置を、Bは、実作業時のワーク１４０の
位置を表している。カメラ１０の撮像面をワーク１４０
及び配管１６０と水平にし、スリット光照射部３２は、
配管１６０に斜めに光を照射するように設置する。図か
ら明らかなとおり、ワーク１４０の高さが変わることに
より、スリット光が配管１６０に当たる位置が変化す
る。図のAとBでは、高さがdz分異なるが、それによりス
リット光が当たる位置がdx分ずれることになる。スリッ
ト光による高さ方向の位置ずれ検出は、この原理を利用
したものである。

【００４４】また、スリット光が配管１６０に当たった
部分は、反射光が三日月形状となるため、この形状を検
出することで当該位置を検知することができる。図の
（b）は、ティーチング時の撮影画像（基準画像）であ
り、前述のとおり、この中のイ部（三日月形状）が登録
モデルとして記憶部４５に記憶される（図の（c））。

【００４５】図の（d）は、実作業時に撮影された画像
（検出画像）であり、前述のとおり、（c）の登録モデ
ルを用いたパターンマッチング処理により、ロ部が検知
される。そして、（d）のdxを計測することにより、上
記の原理に基づいて、簡単な計算で高さ方向の位置ずれ
量dzを求めることができる。この方法は、図に示した様
に、水平な物体が垂直方向に平行移動した場合には、精
度良く計測を行うことができる。

【００４６】本実施の形態例におけるロウ付け作業で
は、供給されるワーク１４０の３次元的な位置ずれが、
捻れを伴わない平行移動である場合が多いため、上述し
た水平方向及び高さ方向の位置ずれ検出方法により、精
度良く位置補正することが可能である。従って、３次元
の位置補正を、同様な２次元の画像処理を２回行うこと
で実現できることになり、処理の高速化及び装置の簡易
化・低コスト化を図ることができる。

【００４７】なお、以上の説明の中でパターンマッチン
グ処理による対象箇所の検知（図３のステップS１０及
びS１３）について述べたが、その際に誤検知を低減さ
せるために、パターンマッチング処理の前に取得された
画像に対し前処理を施すようにしても良い。前処理とし
ては、微分処理、平均化処理、2値化処理など目的に合
った画像を生成するために行われる一般的な画像処理手
法を用いることができる。また、スポット光及びスリッ
ト光を照射する前の画像を照射後の画像から減算する処
理を用いてもよい。このような前処理を施すことによ
り、ロウ付け箇所などの対象箇所を強調することがで
き、パターンマッチングによる誤検知を減少させ、処理
時間も短縮させることができる。

【００４８】また、異なる二通りの前処理を行って、検
知精度を高めても良い。図６の（a）は、その一例を示
した処理フローである。図に示す処理は、図３のステッ
プS１０あるいはS１３に対応する処理である。取得され
た同じ画像に対し、異なる二通りの前処理を別々に実行
し（ステップS１及びS１'）、その結果に対してそれぞ
れ前述したパターンマッチングを行う（ステップS２及
びS２'）。そして、その二つの結果を比較し（ステップ
S３）、一致した場合には対象箇所が検知できたものと
し（ステップS４）、そうでない場合には、再度処理を
行う（ステップS５）。こうすることにより、更に誤検
知を低減することができる。

【００４９】さらに又、パターンマッチングによる誤検
知を低減させるために、検知する箇所を一画像内に複数
設ける方法を取っても良い。図６の（b）は、その一例
を示した処理フローである。図に示す処理は、図３のス
テップS１０あるいはS１３に対応する処理である。複数
の検知対象箇所としては、作業対象のロウ付け箇所を含
み、ワーク１４０全体が移動しても相対位置が変わらな
い部位を選ぶ必要がある。特に形状が特徴的であり、検
知しやすい箇所を選ぶと効果的である。

【００５０】まず、一つの検知対象箇所に対してパター
ンマッチング処理を実行する（ステップS１）。通常、
パターンマッチング処理では、検知結果が確からしい順
に複数の候補として得られるため、その中の一つを選出
する（ステップS２）。一方、同じ画像内に存在する他
の検知対象箇所については、既に検知が完了しているも
のとする（ステップS１'）。

【００５１】ここで、選出された候補と検知された他の
検知対象箇所の相対位置をチェックし（ステップS
３）、その結果が妥当である場合には、その候補を所定
の検知対象箇所であるとして検知を完了する（ステップ
S４）。一方、相対位置が妥当でない場合には、他の候
補を選出し、再度相対位置のチェックを行うなど再処理
を施す。このような処理を行うことでも、パターンマッ
チングによる検知精度を向上させることができる。

【００５２】以上説明したように、本実施の形態例に係
るロウ付けロボット装置を用いることにより、実作業時
に供給される作業対象物の位置のばらつきに対応した作
業位置の補正を、高速にかつ精度良く行うことが可能と
なり、不良の発生の低減と製品品質の安定化を図ること
ができる。図７は、位置補正を行わない場合（図中の
×）と、本ロウ付けロボット装置によって位置補正を実
行した場合（図中の●）の位置ずれの実験結果をプロッ
トした図である。図の（a）は、水平方向のずれを、
（b）は高さ方向のずれを表している。図から、本ロウ
付けロボット装置による位置補正が有効であることが明
らかである。

【００５３】なお、実施の形態例としては、ロウ付け作
業用のロボット装置として説明したが、本発明は、他の
作業を行う場合にも応用することができる。

【００５４】本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。

【００５５】

【発明の効果】以上、添付図にしたがって説明したよう
に、本発明では以下のような効果を有する。

【００５６】第一に、ロボットアームの関節にカメラと
照明装置を設け、カメラで撮影された画像の画像処理結
果に基づいてロボットハンド先端の位置補正を行うこと
により、供給される作業対象物の位置にばらつきがある
場合においても、適正な位置において作業を実行するこ
とができ、不良発生率の低減と製品品質の安定化を図る
ことができる。

【００５７】第二に、スポット光照明とスリット光照明
を用い、それぞれの光を照射している時に得られる画像
に対して画像処理を施すことにより、容易にかつ精度良
くロボットハンド先端の位置補正を行うことができる。

【００５８】第三に、スポット光に対して得られる画像
と、スリット光に対して得られる画像のパターンマッチ
ング処理において、同一の処理方法を用いることによ
り、処理の簡素化と高速化を図ることができる。

【００５９】第四に、スリット光が作業対象物に当たる
位置のずれに基づいて、作業対象物の高さ方向のずれを
検知することにより、容易かつ高速に3次元の位置補正
を行うことができる。

【００６０】第五に、パターンマッチング処理の前に適
正な前処理を行うことにより、パターンマッチングにお
ける誤検知を減少させ、処理時間も短縮させることがで
きる。

【００６１】第六に、一つの画像に対し、異なる前処理
を行った場合のパターンマッチング結果と比較して検知
を行うことにより、さらに検知精度を高めることができ
る。

【００６２】第七に、パターンマッチングによる検知対
象箇所を一つの画像内に複数設け、それらの相対位置を
加味して検知を行うことにより、さらに検知精度を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した作業用ロボット装置の実施の
形態例を説明するための概要図である。

【図２】同実施の形態例に係るロウ付けロボット装置２
００の構成を示したブロック図である。

【図３】同実施の形態例に係るロウ付けロボット装置の
作業及び処理の流れを示したフローチャートである。

【図４】水平（X,Y）方向の位置ずれ検出の原理を説明
するための図である。

【図５】高さ（Z）方向の位置ずれ検出の原理を説明す
るための図である。

【図６】パターンマッチングの検知精度を高めるための
処理例を示したフローチャートである。

【図７】位置補正を行わない場合と、位置補正を実行し
た場合の位置ずれの実験結果をプロットした図である。

【図８】従来のロウ付けロボット装置の一例を説明する
ための概要図である。

【符号の説明】

１０カメラ２０光源部２１スポット光照射用光源部２２スリット光照射用光源部３０照射部３１スポット光照射部３２スリット光照射部３３光ファイバ部４０コンピュータ４１カメラ画像入力部４２外部出力部４３モニタ４４処理部４５記憶部１００ロウ付けロボット１０１ロボットアーム１０２ロボットハンド１１０ロボットコントローラ１２０ティーチングペンダント１３０コンベア１４０ワーク１５０位置固定・供給冶具１６０配管２００ロウ付けロボット装置３００作業者

フロントページの続き (72)発明者岩田延弘愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社エアコン製作所内 (72)発明者河原寿治愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社エアコン製作所内Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA20 DD06 EE00 FF01 FF04 HH04 HH05 JJ03 JJ19 JJ26 LL02 LL30 NN01 PP25 QQ24 QQ31 QQ38 3F059 AA03 AA05 AA07 DB05 DB09 DB10 FB12 FB16 5B057 AA05 BA02 DA07 DC32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットアームの動作によりロボットハン
ド先端を所定の位置へ移動させ、該ロボットハンド先端
で被作業物に対し所定の作業を行う作業用ロボット装置
であって、該ロボットアームの関節に設けられたカメラ及び照明装
置と、該照明装置から該被作業物へ光を照射している時に該カ
メラで撮影した画像に、画像処理を施すことによって該
被作業物における作業位置を検知する画像処理装置を有
し、該検知された作業位置に基づいて、該ロボットハンド先
端の位置を補正することを特徴とする作業用ロボット装
置。
【請求項２】請求項１において、前記照明装置が、スポット光照射部とスリット光照射部
を有し、前記画像処理装置が、該スポット光照射部から光を照射
している時に前記カメラで撮影された画像と、該スリッ
ト光照射部から光を照射している時に前記カメラで撮影
された画像の両方の画像に対し前記画像処理を施すこと
により、前記被作業物における作業位置を検知すること
を特徴とする作業用ロボット装置。
【請求項３】請求項２において、前記画像処理装置が、前記画像処理の中で、前記両方の画像に対して同一方法
のパターンマッチング処理を実行することを特徴とする
作業用ロボット装置。
【請求項４】請求項２あるいは請求項３において、前記画像処理装置が、前記スリット光照射部から光を照射している時に前記カ
メラで撮影された画像に対する画像処理により、前記ス
リット光照射部からの光が前記被作業物上に照射されて
いる位置を検出し、該検出された位置に基づいて、前記被作業物における作
業位置の高さ方向の位置を検知することを特徴とする作
業用ロボット装置。
【請求項５】請求項３において、前記画像処理装置が、前記パターンマッチング処理の前
に前記画像に対して前処理を施すことを特徴とする作業
用ロボット装置。
【請求項６】請求項５において、前記画像処理装置が、一つの前記画像に対し、所定の前記前処理を施した後に前記パターンマッチング
処理を行った結果と、該所定の前処理とは異なる前処理を施した後に前記パタ
ーンマッチング処理を行った結果を比較し、該結果が一致した場合に、前記パターンマッチング処理
を終了することを特徴とする作業用ロボット装置。
【請求項７】請求項３、請求項５あるいは請求項６にお
いて、前記パターンマッチング処理で検出する対象箇所を、一
つの前記画像内に二つ以上設けることを特徴とする作業
用ロボット装置。