JP2009279677A - Robot control apparatus which carries out position teaching of robot using measuring device - Google Patents

Robot control apparatus which carries out position teaching of robot using measuring device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable automatic correction of a teaching position by moving a robot and an operation object to have a desired relative positional relation without requiring calibration of a measuring device. <P>SOLUTION: Output information from the measuring device 12 at the time when the robot 14 and a reference target are arranged to have a predetermined relative positional relation is stored in a reference target information storage part 18. The variable amount of the output information from the measuring device in moving the measuring device with a predetermined moving amount from a state where the robot and the reference target are arranged to have the predetermined relative positional relation is stored in an output variable amount storage part 24 to correspond to the moving amount. The robot is moved based on the relation between the moving amount and the output variable amount stored in the output variable amount storage part 24 till an error between the output information of the measuring device in measuring a specified target arranged on an operational object and the output information stored in the reference target information storage part comes within an allowable range. When the error comes within the allowable range, the position of the reference point of the robot is stored as a teaching point. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロボットのアーム先端部に装着されロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置に関する。   The present invention relates to a robot control device that teaches the position of a robot using a measuring device that is attached to the tip of an arm of the robot and moves in conjunction with the robot.

ロボットの位置教示を行う際には、操作者が手動操作でロボットを所定位置に移動させるジョグ送りが一般的に利用される。ジョグ送りを用いた位置教示では、操作者が教示操作盤のジョグ送りボタンを操作しながらロボットを移動させ、ロボットのアーム先端部に装着されたツールの位置（基準点）と作業対象の位置とが所望される相対位置関係になったときにロボットが所望される教示位置に到達したとして、そのときのロボットの位置をロボットに教示し記憶させる作業が行われる。   When performing robot position teaching, jog feed is generally used in which an operator manually moves the robot to a predetermined position. In position teaching using jog feed, the operator moves the robot while operating the jog feed button on the teaching operation panel, and determines the position of the tool (reference point) attached to the robot arm tip and the position of the work target. When the robot reaches the desired teaching position when the desired relative positional relationship is reached, an operation for teaching and storing the position of the robot at that time is performed.

このようなジョグ送りによる位置教示では、ロボットの基準点と作業対象とが所望される相対位置関係になったことを操作者が目視によって確認するため、操作者の熟練が必要とされ、また、熟練者でも高精度の教示は困難であった。さらに、作業対象とツールを極近傍まで接近させるのでツールと作業対象との接触事故を起こし易かった。そこで、特許文献１に開示されているように、ロボットのアーム先端部にカメラを装着し、カメラで作業対象物との位置関係を計測しカメラと作業対象物とが予め定められた位置関係になるようにロボットの移動を制御する技術が提案されている。   In such position teaching by jog feed, the operator must visually confirm that the reference position of the robot and the work target are in the desired relative positional relationship. Even highly skilled teachers were difficult to teach with high accuracy. Furthermore, since the work object and the tool are brought close to each other, contact accidents between the tool and the work object are likely to occur. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, a camera is attached to the tip of the arm of the robot, the positional relationship between the work object and the camera is measured by the camera, and the camera and the work object are in a predetermined positional relationship. A technique for controlling the movement of the robot has been proposed.

特許第２９２５０７２号公報Japanese Patent No. 2925072

特許文献１に開示されるようなカメラを利用した位置教示では、カメラ座標系とロボット座標系との対応関係を定めるためにカメラのキャリブレーションを必要とし、そのキャリブレーションデータを用いて、カメラと作業対象との相対位置を演算し、ツールと作業対象との位置誤差が所定範囲内になるようにロボットを移動させる。ところが、このカメラのキャリブレーションや、カメラにより取得した画像情報からカメラと作業対象との相対位置を求めるには、複雑な演算又は変換が必要とされるという問題がある。また、正確なキャリブレーションを行うためには、キャリブレーション時のカメラとキャリブレーション用の計測対象との相対位置関係や照明の状態などに配慮する必要があるため、その実施には高度の知識が必要になるという問題もある。   In the position teaching using the camera as disclosed in Patent Document 1, the camera needs to be calibrated in order to define the correspondence between the camera coordinate system and the robot coordinate system. The relative position with respect to the work target is calculated, and the robot is moved so that the position error between the tool and the work target is within a predetermined range. However, in order to obtain the relative position between the camera and the work target from the calibration of the camera and the image information acquired by the camera, there is a problem that complicated calculation or conversion is required. In addition, in order to perform accurate calibration, it is necessary to consider the relative positional relationship between the camera at the time of calibration and the measurement target for calibration, the lighting conditions, and so on. There is also a problem that it becomes necessary.

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、カメラなどの計測装置の種類によらず計測装置のキャリブレーションの必要なしに、ロボットと作業対象とを所望の相対位置関係に移動して教示位置の修正を自動的に行うことを可能にすることにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art and bring the robot and the work target into a desired relative positional relationship without the need for calibration of the measuring device regardless of the type of measuring device such as a camera. It is possible to automatically correct the teaching position by moving.

上記目的を達成するために、本発明によれば、ロボットのアーム先端部に装着され前記ロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置であって、前記ロボットの基準点と基準標的とを予め定められた相対位置関係に配置したときに前記基準標的を計測する前記計測装置から出力された出力情報を記憶する基準標的情報記憶部と、前記ロボットの基準点と前記基準標的とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を予め定められた移動量だけ移動させたときの前記計測装置からの出力情報の変化量を求める出力変化量演算部と、前記移動量と前記出力変化量演算部により求められた出力変化量とを対応させて記憶する出力変化量記憶部と、作業対象物上に設けられた指定標的を計測したときの前記計測装置の出力情報と前記基準標的情報記憶部に記憶された出力情報との誤差を求める誤差検出部と、前記誤差検出部によって求められた誤差が予め定められた許容範囲以内になったか否かを判断する誤差判定部と、前記誤差が前記予め定められた許容範囲以内になるまで、前記出力変化量記憶部に記憶された前記移動量と前記出力変化量との関係に基づいて、前記誤差を小さくするように前記ロボットを移動させるロボット移動指令部と、前記誤差検出部によって求められた誤差が前記予め定められた許容範囲以内になったときに前記ロボットの基準点の位置を教示点として記憶する教示点記憶部とを備えたロボット制御装置が提供される。   In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a robot control device for teaching a position of a robot using a measuring device that is attached to a robot arm tip and moves in conjunction with the robot. A reference target information storage unit that stores output information output from the measurement device that measures the reference target when the reference point and the reference target are arranged in a predetermined relative positional relationship; and a reference point of the robot Output change amount for obtaining a change amount of output information from the measurement device when the measurement device is moved by a predetermined movement amount from a state where the reference target and the reference target are arranged in a predetermined relative positional relationship A calculation unit, an output change amount storage unit that stores the movement amount and the output change amount obtained by the output change amount calculation unit in association with each other, and a designated target provided on the work target An error detection unit for obtaining an error between the output information of the measurement device when measured and the output information stored in the reference target information storage unit, and the error obtained by the error detection unit is within a predetermined allowable range An error determination unit that determines whether or not the output change amount, and the movement amount stored in the output change amount storage unit and the output change amount until the error falls within the predetermined allowable range. Based on a robot movement command unit that moves the robot so as to reduce the error, and when the error obtained by the error detection unit falls within the predetermined allowable range, There is provided a robot control device including a teaching point storage unit that stores a position as a teaching point.

上記ロボット制御装置では、前記予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を移動させるとき、互いに直交する３軸方向への前記計測装置の並進移動がそれぞれ行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも三つのパラメータを含むようにすることが好ましい。   In the robot control device, when the measurement device is moved from a state of being arranged in the predetermined relative positional relationship, the measurement device is translated in three axial directions orthogonal to each other, and the measurement device Preferably, the output information from includes at least three parameters.

一つの実施形態として、前記計測装置が受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、異なる位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含むようにすることができる。   As one embodiment, the measurement apparatus includes a light receiving device, and the at least three parameters are formed on the light receiving surface of the light receiving device arranged at different positions on the light receiving surface of the reference target or the designated target. Location coordinates can be included.

他の実施形態として、前記計測装置が異なる位置に配置された二つの受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記二つの受光デバイスの各々の受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含むようにすることができる。   In another embodiment, the measurement apparatus includes two light receiving devices arranged at different positions, and the at least three parameters are the reference target imaged on each light receiving surface of the two light receiving devices or the designation The position coordinates of the target on the light receiving surface can be included.

別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ予め定められた移動量だけ移動させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記第２の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標とを含むようにすることができる。上記実施形態において、前記受光デバイスは、前記ロボットの移動により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられるようにしてもよく、前記受光デバイスに設けられた移動機構により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられるようにしてもよい。   As another embodiment, the measurement apparatus includes one light receiving device, and the measurement by the measurement apparatus is performed when the one light receiving device is disposed at a first position predetermined with respect to the robot. This is performed when the one light receiving device is moved from the first position to a second position different from the first position by a predetermined amount of movement, and the at least three parameters are the first Imaged on the light receiving surface of the light receiving device disposed at the second position and the position coordinates of the reference target or the designated target on the light receiving surface disposed on the light receiving surface disposed at the position It is possible to include position coordinates of the reference target or the designated target on the light receiving surface. In the above embodiment, the light receiving device may be moved from the first position to the second position by movement of the robot, and the moving mechanism provided in the light receiving device allows the first light receiving device to move. You may make it move to a said 2nd position from a position.

別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスとレーザスポット光投光装置とを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記レーザスポット光投光装置から前記基準標的又は前記指定標的上に投光されたレーザスポット光が前記受光デバイスの受光面に結像した輝点の前記受光面における位置座標とを含むようにすることができる。   As another embodiment, the measurement apparatus includes one light receiving device and a laser spot light projector, and the at least three parameters are the reference target or the designated target imaged on the light receiving surface of the light receiving device. Position coordinates on the light receiving surface, and a bright spot formed on the light receiving surface of the light receiving device by the laser spot light projected on the reference target or the designated target from the laser spot light projecting device on the light receiving surface. Position coordinates.

さらに別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記基準標的と前記指定標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標及び大きさを含むようにすることができる。   In still another embodiment, the measurement apparatus includes one light receiving device, the reference target and the designated target have the same shape and size, and the at least three parameters are imaged on a light receiving surface of the light receiving device. The position coordinates and the size of the reference target or the designated target on the light receiving surface can be included.

さらに別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね垂直で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第３の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね平行で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量と、前記第１の位置から前記第３の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量とを含むようにすることができる。   As yet another embodiment, the measurement apparatus includes one light receiving device, and the measurement by the measurement apparatus is performed when the one light receiving device is disposed at a predetermined first position with respect to the robot. The one light receiving device from the first position to a second position different from the first position in advance around an axis passing through the reference point of the robot and substantially perpendicular to the light receiving surface of the light receiving device. The robot when rotated by a predetermined angle and substantially parallel to the light receiving surface of the light receiving device from the first position to a third position different from the first position. Performed at a predetermined angle around an axis passing through the reference point, and the at least three parameters are changed from the first position to the second position. The amount of change in the position coordinates of the reference target or the designated target on the light receiving surface formed on the light receiving surface of the light receiving device when rotated, and the light receiving device from the first position to the third position The amount of change in the position coordinates of the reference target or the designated target on the light receiving surface formed on the light receiving surface of the light receiving device when the light receiving device is rotated can be included.

また、上記ロボット制御装置において、前記予め定められた相対位置関係から前記計測装置を移動させるとき、前記３軸周りの前記計測装置の回転移動がそれぞれさらに行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも六つのパラメータを含むようにすることがさらに好ましい。   In the robot control device, when the measuring device is moved from the predetermined relative positional relationship, the measuring device is further rotated around the three axes, and output information from the measuring device is obtained. More preferably, at least six parameters are included.

一つの実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記指定標的と前記基準標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも六つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を含むようにすることができる。   As one embodiment, the measurement apparatus includes one light receiving device, the designated target and the reference target have the same shape and size, and the at least six parameters are imaged on a light receiving surface of the light receiving device. Position coordinates, size, rotation amount, flatness ratio, and flattening direction of the reference target or the designated target on the light receiving surface can be included.

各実施形態において、前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置であってもよく、前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置に対して所定の位置関係になっていてもよい。   In each embodiment, the teaching position may be the position of the robot when actually performing an operation on the work object, and the teaching position is when actually performing an operation on the work object. The robot may have a predetermined positional relationship with respect to the position of the robot.

例えば、前記ロボットの作業がスポット溶接であり、前記ロボットの基準点がスポット溶接の打点位置であり、前記基準標的が前記打点位置に定められるようにすることができる。
また、前記ロボットの作業がアーク溶接であり、前記ロボットの基準点が溶接線上の放電位置であり、前記基準標的が前記放電位置に定められるようにしてもよい。 For example, the operation of the robot may be spot welding, the reference point of the robot may be a spot welding spot position, and the reference target may be set to the spot position.
Further, the robot operation may be arc welding, the reference point of the robot may be a discharge position on a welding line, and the reference target may be set at the discharge position.

本発明によれば、ロボットの基準点が指定標的の近傍に配置されれば、指定標的を計測したときの計測装置からの出力情報と基準標的情報記憶部に記憶される出力情報との誤差を検出し、出力変化量記憶部に記憶される計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係に基づいて、ロボットを移動させることにより、検出される誤差が予め定められた許容範囲内になるように計測装置を自動的に移動させて、そのときのロボットの基準点の位置を教示点として記憶する。したがって、教示点の位置の修正作業が自動化される。また、指定標的を計測したときの計測装置からの出力情報と基準標的情報記憶部に記憶される出力情報との誤差は、計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係に基づいて解消させるので、計測装置のキャリブレーションも不要になる。さらに、計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係は、基準標的とロボットの基準点とを予め定められた相対位置関係に配置した状態にした後、その状態から予め定められた移動量だけ計測装置を移動させることにより得ることができるので、計測装置によらず容易に当該関係を求めることができる。   According to the present invention, if the reference point of the robot is arranged in the vicinity of the designated target, an error between the output information from the measurement device when the designated target is measured and the output information stored in the reference target information storage unit is calculated. The detected error is within a predetermined allowable range by moving the robot based on the relationship between the movement amount of the measuring device detected and stored in the output change amount storage unit and the output change amount of the measuring device. Then, the measuring device is automatically moved so that the position of the reference point of the robot at that time is stored as a teaching point. Therefore, the work for correcting the position of the teaching point is automated. Further, the error between the output information from the measurement device when measuring the specified target and the output information stored in the reference target information storage unit is based on the relationship between the movement amount of the measurement device and the output change amount of the measurement device. This eliminates the need for calibration of the measuring device. Furthermore, the relationship between the movement amount of the measuring device and the output change amount of the measuring device is predetermined from the state after the reference target and the reference point of the robot are arranged in a predetermined relative positional relationship. Since it can be obtained by moving the measuring device by the amount of movement, the relationship can be easily obtained regardless of the measuring device.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
最初に、図１を参照して、本発明によるロボット制御装置の全体構成を説明する。ロボット制御装置１０は、アーム先端部に計測装置１２が取り付けられたロボット１４の動作を制御するものである。ロボット１４は、一般的なロボットであり、例えば複数のアームを関節部によって結合したアーム型ロボットとすることができる。また、計測装置１２はロボット１４に対して自身を移動させるための移動機構１２ａを備えることができる。図１を参照すると、ロボット制御装置１０は、出力取込部１６と、基準標的情報記憶部１８と、微小移動指令部２０と、出力変化量演算部２２と、出力変化量記憶部２４と、誤差検出部２６と、誤差判定部２８と、ロボット移動指令部３０と、教示点記憶部３２と、教示操作盤３３とを含む。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the overall configuration of the robot control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The robot control device 10 controls the operation of the robot 14 having the measuring device 12 attached to the tip of the arm. The robot 14 is a general robot, and can be, for example, an arm type robot in which a plurality of arms are coupled by joint portions. In addition, the measuring device 12 can include a moving mechanism 12 a for moving the robot 14 itself. Referring to FIG. 1, the robot control device 10 includes an output capture unit 16, a reference target information storage unit 18, a minute movement command unit 20, an output change amount calculation unit 22, an output change amount storage unit 24, An error detection unit 26, an error determination unit 28, a robot movement command unit 30, a teaching point storage unit 32, and a teaching operation panel 33 are included.

出力取込部１６は、計測装置１２からの出力をロボット制御装置１０内に取り込む。基準標的情報記憶部１８は、任意の位置に設けられた基準標的３４とロボット１４（詳細には、その基準点１４ａ）とが予め定められた相対位置関係に配置されたときに計測装置１２から出力される出力情報を記憶する。ロボット１４の基準点１４ａは、通常、ロボット１４又はロボット１４に装着されたツールＴが作業対象物に作用を及ぼす作用点又は作用点に対して所定の位置関係にある点の位置に定められる。また、基準標的３４は、計測装置１２の移動とその移動による出力情報の変化量との関係を得るためにも用いられる標的であり、任意の場所に設けることができ、作業対象物３６上に設けられる後述する指定標的３８の一つを基準標的３４として用いてもよい。さらに、計測装置１２からの出力情報には、後述するように、標的の位置だけでなく、標的の大きさ、向き、扁平率、及び扁平方向、並びに、スポット光などの位置などの情報を含み得る。   The output capturing unit 16 captures the output from the measuring device 12 into the robot control device 10. The reference target information storage unit 18 receives the reference target 34 provided at an arbitrary position from the measuring device 12 when the robot 14 (specifically, the reference point 14a) is arranged in a predetermined relative positional relationship. The output information to be output is stored. The reference point 14a of the robot 14 is usually determined at the position of a point where the robot 14 or the tool T attached to the robot 14 acts on the work target or a point having a predetermined positional relationship with the point of action. The reference target 34 is also a target used for obtaining the relationship between the movement of the measuring device 12 and the amount of change in output information due to the movement, and can be provided at an arbitrary place on the work target 36. One of the designated targets 38, which will be described later, may be used as the reference target 34. Further, the output information from the measuring device 12 includes information such as the target size, orientation, flatness ratio, flattening direction, and position of the spot light, as will be described later. obtain.

微小移動指令部２０は、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａに動作指令を発して基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から予め定められた軸方向に計測装置１２を微小量だけ移動させる機能を果たす部分である。また、出力変化量演算部２２は、微小移動指令部２０によって作成される動作指令に従って計測装置１２が予め定められた軸方向に移動させられたときの移動前後の計測装置１２からの出力情報の変化量（すなわち、移動前の計測装置１２からの出力情報に対する移動後の計測装置１２からの出力情報の変化量）を求め、求められた出力情報の変化量を計測装置１２の移動量と対応させて出力変化量記憶部２４に記憶させる。   The minute movement command unit 20 issues an operation command to the movement mechanism 12a of the robot 14 or the measuring device 12, and a predetermined axial direction from a state in which the reference target 34 and the robot 14 are arranged in a predetermined relative positional relationship. This is a part that performs the function of moving the measuring device 12 by a minute amount. Further, the output change amount calculation unit 22 outputs output information from the measurement device 12 before and after the movement when the measurement device 12 is moved in a predetermined axial direction according to the operation command created by the minute movement command unit 20. A change amount (that is, a change amount of output information from the measurement device 12 after movement with respect to output information from the measurement device 12 before movement) is obtained, and the obtained change amount of the output information corresponds to the movement amount of the measurement device 12. And stored in the output change amount storage unit 24.

誤差検出部２６は、操作者による操作又はロボット移動指令に従ったロボット１４の移動の後に作業対象物３６上に設けられた指定標的３８を計測したときに計測装置１２から出力される出力情報と基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報との誤差を演算により求める機能を果たす。また、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された誤差が予め設定された許容範囲以内にあるか否かを判定する。詳細には、誤差判定部２８は、誤差が許容範囲以内であるときに、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報と一致した、すなわちロボット１４が指定標的３８に対して予め定められた相対位置関係に配置されたと判定し、誤差が許容範囲外にあるときに、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報と異なる、すなわちロボット１４が指定標的３８に対して予め定められた相対位置関係に配置されていないと判定する。ここで、指定標的３８は、ロボット１４に教示点を教示するために使用される標的であり、通常、ロボット１４が作業対象物３６に対して作業を行うべき場所又は当該場所と所定の位置関係にある場所に設けられる。   The error detection unit 26 outputs the output information output from the measuring device 12 when measuring the designated target 38 provided on the work target 36 after the operation by the operator or the movement of the robot 14 according to the robot movement command. It fulfills the function of calculating an error from the output information stored in the reference target information storage unit 18 by calculation. Further, the error determination unit 28 determines whether or not the error detected by the error detection unit 26 is within a preset allowable range. Specifically, the error determination unit 28 determines that the output information from the measurement device 12 matches the output information stored in the reference target information storage unit 18 when the error is within the allowable range, that is, the robot 14 is the designated target. 38, the output information from the measurement device 12 is different from the output information stored in the reference target information storage unit 18 when the error is outside the allowable range. That is, it is determined that the robot 14 is not arranged in a predetermined relative positional relationship with respect to the designated target 38. Here, the designated target 38 is a target used for teaching the teaching point to the robot 14, and usually a place where the robot 14 should work on the work target 36 or a predetermined positional relationship with the place. It is provided in a place.

ロボット移動指令部３０は、誤差検出部２６によって検出された誤差が許容範囲を越えていると判定されたときに、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量と出力情報の変化量との関係に基づいて、誤差を小さくする方向（すなわち、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報に近づく方向）にロボット１４を移動させるようにロボット移動指令を作成し、ロボット１４に出力する。また、教示点記憶部３２は、誤差検出部２６によって検出された誤差が許容範囲内であると判定されたときに、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として記憶する。   When it is determined that the error detected by the error detection unit 26 exceeds the allowable range, the robot movement command unit 30 moves in a predetermined axial direction stored in the output change amount storage unit 24. And the amount of change in the output information, the robot 14 is moved in a direction to reduce the error (that is, the direction in which the output information from the measuring device 12 approaches the output information stored in the reference target information storage unit 18). A robot movement command is generated so as to cause the robot 14 to output the robot movement command. Further, when it is determined that the error detected by the error detection unit 26 is within the allowable range, the teaching point storage unit 32 stores the position of the reference point of the robot 14 at that time as a teaching point.

教示操作盤３３は、ケーブルによってロボット制御装置１０に接続されており、操作者が手動でロボットを操作するときに用いられる。教示操作盤３３には、ロボット１４をジョグ送りするためのジョグ送りボタンや、計測装置１２の移動機構１２ａを駆動させるための移動機構操作ボタンなどが具備されている。   The teaching operation panel 33 is connected to the robot control apparatus 10 by a cable, and is used when the operator manually operates the robot. The teaching operation panel 33 includes a jog feed button for jogging the robot 14, a movement mechanism operation button for driving the movement mechanism 12 a of the measuring device 12, and the like.

次に、図２を参照して、図１に示されているロボット制御装置１０の動作及び位置教示の流れを説明する。図２は、図１に示されているロボット制御装置１０を用いたときの位置教示の流れを示すフローチャートである。
最初に、ロボット１４のアーム先端部に装着されたツールＴに計測装置１２が取り付けられ、教示点の自動修正作業に必要となる基礎的データの収集が行われる。次に、操作者は、教示操作盤３３を用いてロボット１４を操作することにより、任意の場所に設置された基準標的３４の近傍までロボット１４を移動させた後、ジョグ送りでロボット１４を移動させて、任意の場所に設置された基準標的３４に対して予め定められた相対位置関係にロボット１４の基準点を配置させる。後述する第１〜第４の実施形態においてはロボット１４の基準点と基準標的３４の相対位置関係は操作者の目視によって確認されるものとしているが、第５の実施形態においてはこのような目視による手動操作を行わない方法についても言及しているので、そちらも参照されたい。ロボット１４の基準点が基準標的３４に対して予め定められた相対位置関係になるようにロボット１４が配置されたら、ロボット１４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の計測を行い、計測装置１２からの出力情報を基準標的情報記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１００）。基準標的３４の計測は、後述するように様々な手法によって行われ得る。 Next, referring to FIG. 2, the operation of the robot control apparatus 10 shown in FIG. 1 and the flow of position teaching will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of position teaching when the robot control apparatus 10 shown in FIG. 1 is used.
First, the measuring device 12 is attached to the tool T attached to the tip of the arm of the robot 14, and basic data necessary for automatic correction of teaching points is collected. Next, the operator moves the robot 14 to the vicinity of the reference target 34 installed at an arbitrary place by operating the robot 14 using the teaching operation panel 33, and then moves the robot 14 by jog feed. Thus, the reference point of the robot 14 is arranged in a predetermined relative positional relationship with respect to the reference target 34 installed at an arbitrary place. In the first to fourth embodiments to be described later, the relative positional relationship between the reference point of the robot 14 and the reference target 34 is confirmed by the operator's visual observation. In the fifth embodiment, such visual inspection is performed. Also refer to the method that does not perform manual operation by. When the robot 14 is arranged so that the reference point of the robot 14 has a predetermined relative positional relationship with respect to the reference target 34, the reference target 34 is measured using the measuring device 12 attached to the robot 14. Output information from the measurement device 12 is stored in the reference target information storage unit 18 (step S100). The measurement of the reference target 34 can be performed by various methods as will be described later.

計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、ロボット制御装置１０の微小移動指令部２０からの動作指令によりロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを動作させて、基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から予め定められた軸方向に計測装置１２を微小量だけ移動させ、出力変化量演算部２２により移動前後の計測装置１２からの出力情報の変化量（以下、出力変化量と記載する。）を求める（ステップＳ１０２）。計測装置１２の移動は、ロボット１４により行われてもよく、計測装置１２に具備された移動機構１２ａにより行われてもよい。但し、移動機構１２ａによって計測装置１２を移動する場合は、ロボット１４に対する移動機構１２ａの移動方向（取り付け方向）を予め求めておき、移動機構１２ａによる計測装置１２の移動をロボット１４でも再現できるようにしておく必要がある。また、上記では微小移動指令部２０からの動作指令により、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを動作させると説明しているが、教示操作盤３３から手動で動作指令を入力してもよい。   When the output information from the measuring device 12 is stored in the reference target information storage unit 18, the robot 14 or the moving mechanism 12a of the measuring device 12 is operated by an operation command from the minute movement command unit 20 of the robot control device 10, The measuring device 12 is moved by a minute amount in a predetermined axial direction from a state where the reference target 34 and the robot 14 are arranged in a predetermined relative positional relationship, and the output change amount calculation unit 22 measures the measuring device before and after the movement. A change amount of output information from 12 (hereinafter referred to as an output change amount) is obtained (step S102). The movement of the measuring device 12 may be performed by the robot 14 or may be performed by the moving mechanism 12a provided in the measuring device 12. However, when the measuring device 12 is moved by the moving mechanism 12a, the moving direction (attachment direction) of the moving mechanism 12a with respect to the robot 14 is obtained in advance, and the movement of the measuring device 12 by the moving mechanism 12a can be reproduced by the robot 14. It is necessary to keep it. In the above description, it is described that the movement mechanism 12a of the robot 14 or the measuring device 12 is operated by the operation command from the minute movement command unit 20, but the operation command may be manually input from the teaching operation panel 33. .

次に、出力変化量演算部２２により求められた出力変化量は、計測装置１２の移動方向及び移動量と対応付けて出力変化量記憶部２４に記憶される（ステップＳ１０４）。計測装置１２の移動量は、微小移動指令部２０からの動作指令から求められるものとする。   Next, the output change amount obtained by the output change amount calculation unit 22 is stored in the output change amount storage unit 24 in association with the moving direction and the moving amount of the measuring device 12 (step S104). It is assumed that the movement amount of the measuring device 12 is obtained from an operation command from the minute movement command unit 20.

このようにして基礎的データの収集が終了すると、教示点の自動修正が可能になる。操作者は、教示操作盤３３を用いてロボット１４を操作することにより、作業対象物３６上に設けられた一つ又は複数の指定標的３８のうちの一つの近傍までロボット１４を移動させる。ロボット１４は、ロボット１４のアーム先端部に取り付けられた計測装置１２による指定標的３８の計測が可能になる位置まで移動させられていれば十分であり、ロボット１４のオフラインプログラミング装置等で作成したおおよその動作経路（動作プログラム）を利用することも可能である。   When collection of basic data is completed in this way, automatic correction of teaching points becomes possible. The operator operates the robot 14 using the teaching operation panel 33 to move the robot 14 to one vicinity of one or a plurality of designated targets 38 provided on the work target 36. It is sufficient that the robot 14 has been moved to a position where the measurement of the designated target 38 can be performed by the measuring device 12 attached to the arm tip of the robot 14. It is also possible to use the operation path (operation program).

次に、計測装置１２による指定標的３８の計測が行われる（ステップＳ１０６）。指定標的３８の計測は、後述するように様々な手法によって行うことができる。また、計測は、ロボット制御装置１０に記憶されたプログラムにより自動的に開始されてもよく、教示操作盤３３からの計測開始指令の入力によって開始されてもよい。計測装置１２による指定標的３８の計測が行われると、誤差検出部２６が計測装置１２からの出力情報と基準標的情報記憶部２４に記憶される出力情報との誤差を演算により求め、誤差判定部２８が、求められた誤差が予め定められた許容範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。誤差判定部２８は、誤差を絶対値として演算し、誤差が予め定められた許容値以下であるか否かを判定してもよい。   Next, the designated target 38 is measured by the measuring device 12 (step S106). The measurement of the designated target 38 can be performed by various methods as will be described later. The measurement may be automatically started by a program stored in the robot control apparatus 10 or may be started by inputting a measurement start command from the teaching operation panel 33. When the measurement of the designated target 38 by the measurement device 12 is performed, the error detection unit 26 calculates an error between the output information from the measurement device 12 and the output information stored in the reference target information storage unit 24, and an error determination unit 28 determines whether or not the obtained error is within a predetermined allowable range (step S108). The error determination unit 28 may calculate the error as an absolute value and determine whether the error is equal to or less than a predetermined allowable value.

ステップＳ１０８において、誤差が許容範囲外であるときには、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報と一致していない（すなわち、異なっている）と判定される。このとき、ロボット１４は指定標的３８と予め定められた相対位置関係に配置されていないことになる。この場合、ロボット制御装置１０のロボット移動指令部３０は、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量と計測装置１２からの出力情報の変化量との対応関係に基づいて、誤差を小さくする（すなわち、計測装置１２からの出力情報を基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報に近づける）ために必要なロボット１４の移動方向及び移動量を決定し、これを実現するためのロボット移動指令を作成する（ステップＳ１１０）。次に、作成されたロボット移動指令に基づいて、ロボット１４が移動させられ（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０６に戻って、移動後の位置において計測装置１２による指定標的３８の計測が再度行われ、ステップＳ１０８において誤差判定部２８によって誤差が許容範囲内であると判定されるまでステップＳ１０６〜ステップＳ１１２が繰り返される。   In step S108, when the error is outside the allowable range, it is determined that the output information from the measurement device 12 does not match (ie, is different) from the output information stored in the reference target information storage unit 18. At this time, the robot 14 is not arranged in a predetermined relative positional relationship with the designated target 38. In this case, the robot movement command unit 30 of the robot control device 10 corresponds to the correspondence between the movement amount in the predetermined axial direction stored in the output change amount storage unit 24 and the change amount of the output information from the measurement device 12. Is determined based on the movement direction and amount of movement of the robot 14 required to reduce the error (that is, to bring the output information from the measurement device 12 closer to the output information stored in the reference target information storage unit 18), A robot movement command for realizing this is created (step S110). Next, based on the created robot movement command, the robot 14 is moved (step S112), the process returns to step S106, and the measurement of the designated target 38 by the measuring device 12 is performed again at the moved position. Steps S106 to S112 are repeated until the error determination unit 28 determines that the error is within the allowable range in S108.

一方、ステップＳ１０８において、誤差が許容範囲内であるときには、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報と一致したと判定される。このとき、ロボット１４は指定標的３８と予め定められた相対位置関係に配置されたことになるので、この時点のロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する（ステップＳ１１４）。指定標的３８が複数ある場合には、上記ステップＳ１０６〜ステップＳ１１４が各指定標的３８について行われる。   On the other hand, when the error is within the allowable range in step S108, it is determined that the output information from the measurement device 12 matches the output information stored in the reference target information storage unit 18. At this time, since the robot 14 is arranged in a predetermined relative positional relationship with the designated target 38, the position of the reference point of the robot 14 at this time is stored as a teaching point in the teaching point storage unit 32 (step). S114). When there are a plurality of designated targets 38, the above steps S106 to S114 are performed for each designated target 38.

このようにして、図１のロボット制御装置１０による教示点の自動修正及び位置教示が行われる。   In this way, automatic correction of teaching points and position teaching are performed by the robot control apparatus 10 of FIG.

上述したように、教示点の修正は、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量とその移動による計測装置からの出力情報の変化量との対応関係に基づいて行われるので、計測装置１２のキャリブレーションを予め行う必要はなく、また、教示点の修正が自動的に行われるので操作者に熟練が要求されることもない。   As described above, the correction of the teaching point is based on the correspondence between the movement amount in the predetermined axial direction stored in the output change amount storage unit 24 and the change amount of the output information from the measuring device due to the movement. Therefore, it is not necessary to calibrate the measuring device 12 in advance, and since the teaching point is automatically corrected, the operator is not required to be skilled.

以下に、計測装置１２による基準標的３４及び指定標的３８の計測と、出力変化量演算部２２による演算が、具体的にどのように行われるかについて幾つかの実施形態を例示して説明する。なお、以下の実施形態において、上記説明と対応する部分には同じ参照番号を付している。また、各実施形態においても共通する部分には同じ参照番号を付している。   Hereinafter, several embodiments will be described as examples of how the measurement of the reference target 34 and the designated target 38 by the measurement device 12 and the calculation by the output change amount calculation unit 22 are specifically performed. Note that, in the following embodiments, the same reference numerals are assigned to portions corresponding to the above description. Also, in each embodiment, the same reference numerals are given to common parts.

図３〜図５を参照して、本発明を用いたロボットシステム４０の第１の実施形態を説明する。図３に示されているように、第１の実施形態では、ロボット１４は、多関節型ロボットアームであり、旋回胴４２と、一端が旋回胴４２に旋回可能に接続された上腕部４４と、上腕部４４の他端と関節運動可能に接続された前腕部４６と、前腕部４６の一端に設けられた手首要素４８とを備える。手首要素４８には、実際に作業を行うツールＴとして、スポット溶接装置すなわちスポットガン５０が装着されている。   A first embodiment of a robot system 40 using the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the robot 14 is an articulated robot arm, and includes a revolving body 42, and an upper arm unit 44 having one end pivotably connected to the revolving body 42. A forearm portion 46 connected to the other end of the upper arm portion 44 so as to be capable of articulating, and a wrist element 48 provided at one end of the forearm portion 46. A spot welding device, that is, a spot gun 50 is attached to the wrist element 48 as a tool T for actually performing work.

図３に示されているように、スポット溶接装置５０は、手首要素４８に対して固定的に取り付けられた固定側チップ（固定側電極）５２と、固定側チップ５２に対して移動可能に設けられた可動側チップ５４（可動側電極）とを含み、固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に板金等の作業対象物３６を配置し、可動側チップ５４を固定側チップ５２に向かって移動させて固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に作業対象物３６を挟持した状態で固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に電流又は電圧を印加することにより作業対象物３６の溶接を行う。位置教示の際には、ブラケット等の保持部材５６を介して可動側チップ５４に計測装置１２が取り付けられる。計測装置１２は基準標的３４の計測が可能な位置に強固に取り付けられればよく、可動側チップ５４以外の場所に取り付けてもよい。本実施形態では、計測装置１２は、異なる位置に配置される二つの受光デバイス５８と、これら受光デバイス５８とケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とから構成されている。受光デバイス５８としては例えばＣＣＤカメラなどを使用することができる。また、画像処理装置６２は、公知の典型的なものであり、受光デバイス５８により取得された画像に処理を施して様々な情報を取得することができるものであれば特に限定されない。   As shown in FIG. 3, the spot welding device 50 is provided with a fixed-side tip (fixed-side electrode) 52 fixedly attached to the wrist element 48 and movable with respect to the fixed-side tip 52. The work object 36 such as a sheet metal is disposed between the fixed side chip 52 and the movable side chip 54, and the movable side chip 54 faces the fixed side chip 52. The work object is applied by applying a current or voltage between the fixed chip 52 and the movable chip 54 with the work object 36 sandwiched between the fixed chip 52 and the movable chip 54. Weld 36. At the time of position teaching, the measuring device 12 is attached to the movable chip 54 via a holding member 56 such as a bracket. The measuring device 12 only needs to be firmly attached to a position where the reference target 34 can be measured, and may be attached to a place other than the movable side chip 54. In the present embodiment, the measurement device 12 includes two light receiving devices 58 arranged at different positions, and an image processing device 62 connected to the light receiving devices 58 via a cable 60. As the light receiving device 58, for example, a CCD camera or the like can be used. Further, the image processing device 62 is a known typical one, and is not particularly limited as long as it can process the image acquired by the light receiving device 58 and acquire various information.

ロボット１４及び画像処理装置６２には、図１に示されるロボット制御装置１０がケーブル６４、６６を介して接続されている。また、ロボット制御装置１０には、位置教示の際に操作者が使用するための教示操作盤３３が接続されている。本実施形態では、画像処理装置６２が、受光デバイス５８やロボット制御装置１０と別個の装置として設けられているが、受光デバイス５８又はロボット制御装置１０に組み入れられて一体的なユニットとして設けられていてもよい。   The robot control apparatus 10 shown in FIG. 1 is connected to the robot 14 and the image processing apparatus 62 via cables 64 and 66. The robot control apparatus 10 is connected to a teaching operation panel 33 that is used by an operator during position teaching. In the present embodiment, the image processing device 62 is provided as a separate device from the light receiving device 58 and the robot control device 10, but is provided as an integrated unit incorporated in the light receiving device 58 or the robot control device 10. May be.

次に、上記のような構成のロボットシステム４０における位置教示の手順を説明する。
最初に、位置教示のための準備作業が行われる。以下に、準備作業の詳細を説明する。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、図４に示されているように、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される。次に、その状態で可動側チップ５４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の位置の計測を行う。詳細には、計測装置１２の二つの受光デバイス５８の受光面上に結像した画像をそれぞれ処理して、各受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）をそれぞれ求め、求められた基準標的３４の位置座標を計測装置１２の出力情報Ｓ０i（＝（Ｓ０1，Ｓ０2，Ｓ０3，Ｓ０4））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。ここで、Ｓ０iは、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ１，Ｈｚ１）（＝（Ｓ０1，Ｓ０2））と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ２，Ｈｚ２）（＝（Ｓ０3，Ｓ０4））とからなる出力情報を表す。 Next, a position teaching procedure in the robot system 40 having the above-described configuration will be described.
First, preparation work for position teaching is performed. Details of the preparation work will be described below. First, the operator uses the teaching operation panel 33 to move the robot 14 by jog feed, and as shown in FIG. 4, the spot welding apparatus 50 is fixed at the position of the reference target 34 provided at an arbitrary location. The tip of the side chip 52 is made to match exactly. The coincidence at this time is confirmed by visual observation by the operator. Next, the position of the reference target 34 is measured using the measuring device 12 attached to the movable side chip 54 in that state. Specifically, the images formed on the light receiving surfaces of the two light receiving devices 58 of the measuring device 12 are respectively processed, and the position coordinates on the light receiving surface of the reference target 34 formed on the light receiving surfaces of the respective light receiving devices 58 (i.e., , Position coordinates in the light receiving surface coordinate system), and the obtained position coordinates of the reference target 34 are set as the output information S0 i (= (S0 1 , S0 2 , S0 3 , S0 4 )) of the measurement target 12 as the reference target. The information is stored in the information storage unit 18. Here, S0 i is a position coordinate (Vt1, Hz1) (= (S0 1 , S0 2 )) in the light receiving surface coordinate system of the reference target 34 imaged on the light receiving surface of one light receiving device 58 of the measuring device 12. This represents output information including position coordinates (Vt2, Hz2) (= (S0 3 , S0 4 )) of the reference target 34 imaged on the light receiving surface of the other light receiving device 58 in the light receiving surface coordinate system.

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系（予め定められた座標系がない場合は、ロボット１４のメカニカルインタフェイス座標系を用いればよい）の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸi、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹi、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺiが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸi、ＳＹi、ＳＺiは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標とからなる出力情報（ＳＸ1，ＳＸ2，ＳＸ3，ＳＸ4）、（ＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3，ＳＹ4）、（ＳＺ1，ＳＺ2，ＳＺ3，ＳＺ4）を表す。なお、計測装置１２は、計測装置１２に設けた移動機構１２ａにより移動させてもよい。 When the output information of the measuring device 12 for the reference target 34 is stored in the reference target information storage unit 18, the minute movement command unit 20 moves the robot 14 to move the measuring device 12 from the stored state to the robot. X-axis, Y-axis, which are three axes orthogonal to a predetermined coordinate system with respect to the arm tip portion of 14 (the mechanical interface coordinate system of the robot 14 may be used if there is no predetermined coordinate system) A translation is performed by a minute amount in each direction of the axis and the Z axis. Then, the measurement of the reference target 34 is performed by the measurement device 12 at each moved position, and output information from the measurement device 12 obtained by the measurement is output to the output change amount calculation unit 22 via the output capturing unit 16. Communicated. Specifically, output information SX i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δX in the X-axis direction, and a minute amount δY of the light-receiving device 58 of the measuring device 12 in the Y-axis direction. Output information SY i of the measuring device 12 when translated only by the amount of translation, and output information SZ i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δZ in the Z-axis direction. It is transmitted to the calculation unit 22. Here, SX i , SY i , and SZ i are connected to the light receiving surface of one light receiving device 58 of the measuring device 12 when moved by a minute amount in the X axis, Y axis, and Z axis directions, respectively. Output information (SX 1 , SX 2 , SX) consisting of the position coordinates of the imaged reference target 34 in the light receiving surface coordinate system and the position coordinates in the light receiving surface coordinate system of the reference target 34 imaged on the light receiving surface of the other light receiving device 58. 3 , SX 4 ), (SY 1 , SY 2 , SY 3 , SY 4 ), (SZ 1 , SZ 2 , SZ 3 , SZ 4 ). The measuring device 12 may be moved by a moving mechanism 12a provided in the measuring device 12.

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸi（＝（ｄＳＸ1，ｄＳＸ2，ｄＳＸ3，ｄＳＸ4））、ｄＳＹi（＝（ｄＳＹ1，ｄＳＹ2，ｄＳＹ3，ｄＳＹ4））、ｄＳＺi（＝（ｄＳＺ1，ｄＳＺ2，ｄＳＺ3，ｄＳＺ4））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸi，ｄＳＹi，ｄＳＺiを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸi＝ＳＸi−Ｓ０i
ｄＳＹi＝ＳＹi−Ｓ０i
ｄＳＺi＝ＳＺi−Ｓ０i Next, the output change amount calculation unit 22 uses the output information of the measurement device 12 before movement stored in the reference target information storage unit 18 and the output information output from the measurement device 12 after movement after the movement. Output information variation dSX i (= (dSX 1 , dSX 2 , dSX 3 , dSX 4 )), dSY i (= (dSY 1 , dSY 2 , dSY 3 , dSY 4 )), dSZ i (= (DSZ 1 , dSZ 2 , dSZ 3 , dSZ 4 )) is obtained by calculation using the following equations, and the obtained change amounts dSX i , dSY i , dSZ i are stored in the output change amount storage unit 24. .
dSX i = SX i −S0 i
dSY i = SY i −S0 i
dSZ i = SZ i −S0 i

一方、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２の一方の受光デバイス５８からの出力情報が（ｄＳ1，ｄＳ2）だけ変化し、計測装置１２の他方の受光デバイス５８からの出力情報が（ｄＳ3，ｄＳ4）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳi（＝（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3，ｄＳ4））とは以下の関係式（１）を満たす。

Figure 2009279677
On the other hand, when the robot 14 moves by a minute movement amount (dX, dY, dZ) in an arbitrary direction in a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14, one light receiving device 58 of the measuring device 12. Is changed by (dS 1 , dS 2 ), and the output information from the other light receiving device 58 of the measuring device 12 is changed by (dS 3 , dS 4 ). dX, dY, dZ) and the output information change amount dS i (= (dS 1 , dS 2 , dS 3 , dS 4 )) satisfy the following relational expression (1).
Figure 2009279677

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ+を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（２）のように表すことができる。

Figure 2009279677
ここで、Ｍ+はＭの転置行列ＭTを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ+＝（ＭTＭ）-1ＭT
なお、（ＭTＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（ＭTＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。 Therefore, by obtaining the pseudo inverse matrix M + of M, the movement amount (dX, dY, dZ) of the robot 14 can be expressed as the following equation (2).
Figure 2009279677
 Here, M + is obtained by the following equation using the transpose matrix M T of M.
M + = (M T M) −1 M T
Note that if the determinant of (M T M) is 0 or an extremely small value, the inverse matrix of (M T M) cannot be obtained, which means that the measuring apparatus cannot correctly guide the robot 14. Means that.

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、図５に示されているように、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。本実施形態では、作業対象物３６上においてスポット溶接を行うべき箇所（以下、打点位置と記載する。）に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。 Next, when the preparation work is completed, the teaching work of the teaching point is performed.
First, as shown in FIG. 5, the designated target 38 is placed at a desired position on the work target 36. In the present embodiment, the designated target 38 is installed on the work object 36 at a location where spot welding is to be performed (hereinafter, referred to as a spot position). The designated target 38 may be set by attaching a separate target member to the work target 36 by pasting or the like, or by directly writing a mark on the work target 36.

次に、図５に示されているように、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２を用いて指定標的３８の位置を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１i（＝（Ｓ１1，Ｓ１2，Ｓ１3，Ｓ１4））とすると、この状態において、計測装置１２の各受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４の位置に対して誤差ｄＳ１i（＝Ｓ０i−Ｓ１i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１iは、この位置における、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１1、Ｓ１2）と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１3，Ｓ１4）とからなる出力情報を表す。 Next, as shown in FIG. 5, the operator uses the teaching operation panel 33 to jog the robot 14 to a position where the designated target 38 is captured in the field of view of the light receiving device 58 of the measuring device 12. The position of the designated target 38 is measured using the measuring device 12 at that position. If the output information of the measuring device 12 at this time is S1 i (= (S1 1 , S1 2 , S1 3 , S1 4 )), the image is formed on the light receiving surface of each light receiving device 58 of the measuring device 12 in this state. The position of the designated target 38 in the light receiving surface coordinate system is shifted by an error dS1 i (= S0 i −S1 i ) from the position of the reference target 34 stored in the reference target information storage unit 18. Here, S1 i is the position coordinate (S1 1 , S1 2 ) in the light receiving surface coordinate system of the designated target 38 imaged on the light receiving surface of one light receiving device 58 of the measuring device 12 and the other light receiving device at this position. This represents output information consisting of position coordinates (S1 3 , S1 4 ) in the light receiving surface coordinate system of the designated target 38 imaged on 58 light receiving surfaces.

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（３）を用いて、図５に矢印で示されるようにＳ１iをＳ０iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

Figure 2009279677
Next, the robot movement command unit 30 uses the following equation (3) to move the robot 14 (dX1, dY1, 1) necessary to bring S1 i closer to S0 i as shown by the arrow in FIG. dZ1) is obtained, a movement command is generated so as to move the robot 14 by the obtained movement amounts (dX1, dY1, dZ1), and the robot 14 is moved according to the movement command.
Figure 2009279677

このとき、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２と作業対象物３６との接触を防止するために、可動側チップ５４を所定量だけ持ち上げておくようにすることもできる。   At this time, in order to prevent contact between the fixed tip 52 of the spot welding apparatus 50 and the work object 36, the movable tip 54 may be lifted by a predetermined amount.

次に、移動後の位置において計測装置１２によって二つの受光デバイス５８の各々の受光面座標系における指定標的３８の位置を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。 Next, the position of the designated target 38 in the light receiving surface coordinate system of each of the two light receiving devices 58 is measured by the measuring device 12 at the moved position, and the error determination unit 28 measures the measurement result detected by the error detection unit 26. It is determined whether or not the difference between S1 i and the reference target information S0 i stored in the reference target information storage unit 18 is within a predetermined allowable range. When it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is within a predetermined allowable range, it is determined that the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship, The position of the reference point of the robot 14 at that time is stored in the teaching point storage unit 32 as a teaching point. On the other hand, when it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is not within a predetermined allowable range, the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship. Until the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i falls within a predetermined allowable range, the movement of the robot 14 as described above and the designated target 38 at that position are as follows. The measurement of the position of is repeated.

なお、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２と作業対象物３６との接触を防止するためにロボット１４の移動の際に可動側チップ５４を所定量だけ持ち上げた場合には、記憶したロボット１４の基準点の位置を可動側チップ５４の移動方向へ所定量だけシフトさせることにより所望のロボット位置を得ることができる。   If the movable tip 54 is lifted by a predetermined amount during the movement of the robot 14 in order to prevent contact between the fixed tip 52 of the spot welding apparatus 50 and the work object 36, the stored robot 14 A desired robot position can be obtained by shifting the position of the reference point by a predetermined amount in the moving direction of the movable chip 54.

図６を参照して、本発明を用いたロボットシステム６８の第２の実施形態を説明する。図６に示されている第２の実施形態は、計測装置１２の受光デバイス５８が一つのみであり、計測装置１２が移動機構１２ａを備えている点において、第１の実施形態と異なっている。他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、ここでは詳しく説明しない。   A second embodiment of a robot system 68 using the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment shown in FIG. 6 is different from the first embodiment in that the measuring device 12 has only one light receiving device 58 and the measuring device 12 includes a moving mechanism 12a. Yes. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus will not be described in detail here.

位置教示の手順も第１の実施形態と同じであるが、計測装置１２の受光デバイス５８が一つのみであることから、計測装置１２からの出力情報が受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）と基準標的３４又は指定標的３８の大きさの三つを含む点において第１の実施形態と異なっている。ここで、基準標的３４又は指定標的３８の大きさとは、基準標的３４又は指定標的３８の代表寸法すなわち基準標的３４又は指定標的３８の予め定められた部分の寸法を意味している。例えば、基準標的３４又は指定標的３８が円形の場合、受光面上では円又は楕円状に結像するので、その直径又は長軸径とすることができる。   The procedure for position teaching is the same as that in the first embodiment, but the output information from the measuring device 12 is imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 because there is only one light receiving device 58 of the measuring device 12. The third embodiment differs from the first embodiment in that the reference target 34 or the designated target 38 includes three positions coordinates (that is, position coordinates in the light-receiving surface coordinate system) and the size of the reference target 34 or the designated target 38. ing. Here, the size of the reference target 34 or the designated target 38 means a representative dimension of the reference target 34 or the designated target 38, that is, a dimension of a predetermined portion of the reference target 34 or the designated target 38. For example, when the reference target 34 or the designated target 38 is circular, the image is formed in a circle or an ellipse on the light receiving surface, so that the diameter or the major axis diameter can be set.

したがって、計測装置１２を用いた基準標的３４の計測の際には、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光面上に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ，Ｈｚ）とその大きさとを求め、求められた基準標的３４の位置座標及び大きさを計測装置１２からの出力情報Ｓ０i（＝（Ｓ０1，Ｓ０2，Ｓ０3））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。また、本実施形態においては、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置を一致させた状態からの計測装置１２の受光デバイス５８の移動は、移動機構１２ａを用いて行われるものとする。計測装置１２の受光デバイス５８をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量δＸ、δＹ及びδＺだけそれぞれ並進移動させたときに基準標的３４を計測した計測装置１２から出力される出力情報ＳＸi，ＳＹi及びＳＺiは、それぞれ、（ＳＸ1，ＳＸ2，ＳＸ3）、（ＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3）、（ＳＺ1，ＳＺ2，ＳＺ3）となり、移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量もｄＳＸi（＝（ｄＳＸ1，ｄＳＸ2，ｄＳＸ3））、ｄＳＹi（＝（ｄＳＹ1，ｄＳＹ2，ｄＳＹ3））及びｄＳＺi（＝（ｄＳＺ1，ｄＳＺ2，ｄＳＺ3））となる。なお、計測装置１２の受光デバイス５８は、第１の実施形態と同様にロボット１４の移動により移動させてもよい。 Therefore, when measuring the reference target 34 using the measuring device 12, the image formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 is processed, and the reference target 34 formed on the light receiving surface is processed. The position coordinate (Vt, Hz) and its size in the light receiving surface coordinate system are obtained, and the obtained position coordinate and size of the reference target 34 are output information S0 i (= (S0 1 , S0 2 ,. S0 3 )) is stored in the reference target information storage unit 18. Further, in the present embodiment, the movement of the light receiving device 58 of the measuring apparatus 12 from the state in which the position of the tip of the fixed-side tip 52 of the spot welding apparatus 50 is made coincident with the position of the reference target 34 uses the moving mechanism 12a. Shall be performed. When the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δX, δY, and δZ in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14. The output information SX i , SY i, and SZ i output from the measuring device 12 that measured the reference target 34 is (SX 1 , SX 2 , SX 3 ), (SY 1 , SY 2 , SY 3 ), (SZ 1 , SZ 2 , SZ 3 ), and the change amount of the output information of the measuring device 12 after the movement before the movement is also dSX i (= (dSX 1 , dSX 2 , dSX 3 )), dSY i (= (dSY 1 , dSY 2 , dSY 3 )) and dSZ i (= (dSZ 1 , dSZ 2 , dSZ 3 )). Note that the light receiving device 58 of the measuring device 12 may be moved by the movement of the robot 14 as in the first embodiment.

さらに、本実施形態では、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２からの出力情報が（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3）だけ変化するとしたとき、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）はＭの逆行列Ｍ-1を用いて以下の式（４）のように表される。

Figure 2009279677
Furthermore, in this embodiment, when the robot 14 moves by a minute movement amount (dX, dY, dZ) in an arbitrary direction with respect to the arm tip of the robot 14 in a predetermined coordinate system, When the output information changes by (dS 1 , dS 2 , dS 3 ), the movement amount (dX, dY, dZ) of the robot 14 is expressed by the following equation (4) using the inverse matrix M −1 of M: It is expressed as follows.
Figure 2009279677

なお、Ｍの行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、Ｍの逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。   If the determinant of M is 0 or an extremely small value, the inverse matrix of M cannot be obtained. This means that the measuring device 12 cannot correctly guide the robot 14.

よって、指定標的３８の近傍にロボット１４を配置したときに計測装置１２から出力される出力情報をＳ１i（＝（Ｓ１1，Ｓ１2，Ｓ１3））、基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報Ｓ０iに対する計測装置１２から出力される出力情報Ｓ１iの誤差をｄＳ１i（＝Ｓ０i−Ｓ１i）とすると、第２の実施形態による位置教示では、第１の実施形態による位置教示の式（３）に代えて以下の式（５）を用いてロボット１４の移動指令を作成し、作成された移動指令に従ってロボット１４を移動させることになる。

Figure 2009279677
Therefore, S1 i (= (S1 1 , S1 2 , S1 3 )) is output information output from the measuring device 12 when the robot 14 is placed in the vicinity of the designated target 38, and is stored in the reference target information storage unit 18. If the error of the output information S1 i output from the measuring device 12 with respect to the output information S0 i is dS1 i (= S0 i −S1 i ), the position teaching according to the second embodiment is the position according to the first embodiment. A movement command for the robot 14 is created using the following formula (5) instead of the teaching formula (3), and the robot 14 is moved according to the created movement command.
Figure 2009279677

第１の実施形態による位置教示における式（３）に代えて式（５）が用いられる点を除いて、第２の実施形態による位置教示の手順は、第１の実施形態の位置教示の手順と同様であるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。   The position teaching procedure according to the second embodiment is the same as the position teaching procedure according to the first embodiment, except that the expression (5) is used instead of the expression (3) in the position teaching according to the first embodiment. Since it is the same, it does not explain in detail here.

図７〜図１０を参照して、本発明を用いたロボットシステム７０の第３の実施形態について説明する。図７に示されているように、第３の実施形態でも、ロボット１４として、第１の実施形態と同様の多関節型ロボットアームが用いられているので、ここでは、ロボット１４の構成について説明を省略する。一方、ロボット１４の手首要素４８には、実際に作業を行うツールＴとして、第１の実施形態のスポット溶接装置５０に代えて、アーク溶接装置すなわちトーチ７２が装着されている。   A third embodiment of the robot system 70 using the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 7, in the third embodiment, the same articulated robot arm as that of the first embodiment is used as the robot 14. Therefore, the configuration of the robot 14 will be described here. Is omitted. On the other hand, the wrist element 48 of the robot 14 is equipped with an arc welding device, that is, a torch 72 instead of the spot welding device 50 of the first embodiment as a tool T for actually performing the work.

第３の実施形態における位置教示の際には、図７に示されているように、ブラケットなどの保持部材５６を介してアーク溶接装置７２に計測装置１２が取り付けられると共に、アーク溶接装置７２の先端部が取り外され、代わりにレーザスポット光投光装置７４が取り付けられる。計測装置１２は基準標的３４の計測が可能な位置に強固に取り付けられていればよく、アーク溶接装置７２以外の場所に取り付けることも可能である。本実施形態では、計測装置１２は、一つの受光デバイス５８と、受光デバイス５８とケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とから構成されている。受光デバイス５８としては例えばＣＣＤカメラなどを使用することができる。また、画像処理装置６２は、公知の典型的なものであり、受光デバイス５８により取得された画像に処理を施して様々な情報を取得することができるものであれば特に限定されない。   At the time of position teaching in the third embodiment, as shown in FIG. 7, the measuring device 12 is attached to the arc welding device 72 via a holding member 56 such as a bracket, and the arc welding device 72 The tip is removed, and a laser spot light projector 74 is attached instead. The measuring device 12 only needs to be firmly attached to a position where the reference target 34 can be measured, and can be attached to a place other than the arc welding device 72. In the present embodiment, the measuring device 12 includes a single light receiving device 58 and an image processing device 62 connected to the light receiving device 58 via a cable 60. As the light receiving device 58, for example, a CCD camera or the like can be used. Further, the image processing device 62 is a known typical one, and is not particularly limited as long as it can process the image acquired by the light receiving device 58 and acquire various information.

ロボット１４及び画像処理装置６２には、図１に示されるロボット制御装置１０がケーブル６４、６６を介して接続されており、ロボット制御装置１０には、さらに、位置教示の際に操作者が使用するための教示操作盤３３が接続されている。本実施形態では、画像処理装置６２が、受光デバイス５８やロボット制御装置１０と別個の装置として設けられているが、受光デバイス５８又はロボット制御装置１０に組み入れられて一体的なユニットとして設けられてもよい。   The robot control device 10 shown in FIG. 1 is connected to the robot 14 and the image processing device 62 via cables 64 and 66. The robot control device 10 is further used by an operator for position teaching. A teaching operation panel 33 is connected to this. In the present embodiment, the image processing device 62 is provided as a separate device from the light receiving device 58 and the robot control device 10, but is incorporated in the light receiving device 58 or the robot control device 10 and provided as an integral unit. Also good.

次に、上記のような構成のロボットシステム７０における位置教示の手順を説明する。
最初に、教示作業のための準備作業が行われる。以下に、準備作業の詳細を説明する。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、図８に示されているように、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にアーク溶接装置７２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される。次に、図９に示されているように、アーク溶接装置７２の先端部を取り外し、代わりにレーザスポット光投光装置７４を取り付けると共に、基準標的３４が捉えられる位置に計測装置１２の受光デバイス５８を取り付け、その状態で計測装置１２を用いて基準標的３４の計測を行う。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の位置座標）をそれぞれ求め、求められた基準標的３４の位置座標（ＶｔＴ，ＨｚＴ）（＝（Ｓ０1，Ｓ０2））とレーザスポット光７６の輝点の位置座標（ＶｔＬ，ＨｚＬ）（＝（Ｓ０3，Ｓ０4））を計測装置１２の出力情報Ｓ０ｉ（＝（Ｓ０1，Ｓ０2，Ｓ０3，Ｓ０4））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。 Next, a position teaching procedure in the robot system 70 having the above configuration will be described.
First, preparation work for teaching work is performed. Details of the preparation work will be described below. First, the operator moves the robot 14 by jog feed using the teaching operation panel 33, and as shown in FIG. 8, the tip of the arc welding apparatus 72 is placed at the position of the reference target 34 provided at an arbitrary place. To match exactly. The coincidence at this time is confirmed by visual observation by the operator. Next, as shown in FIG. 9, the tip of the arc welding device 72 is removed, and a laser spot light projector 74 is attached instead, and the light receiving device of the measuring device 12 is located at a position where the reference target 34 can be captured. 58 is attached, and the reference target 34 is measured using the measuring device 12 in this state. Specifically, the image formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 is processed, and the reference target 34 and the bright spot of the laser spot light 76 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 are received on the light receiving surface. The position coordinates (that is, the position coordinates of the bright spot of the reference target 34 and the laser spot light 76 in the light receiving surface coordinate system) are obtained, and the position coordinates (VtT, HzT) of the obtained reference target 34 (= (S0 1 , S0). 2 )) and the position coordinates (VtL, HzL) of the bright spot of the laser spot light 76 (= (S0 3 , S0 4 )) are output information S0i (= (S0 1 , S0 2 , S0 3 , S0) of the measuring device 12. 4 )) as a reference target information storage unit 18.

なお、アーク溶接装置７２の先端にレーザスポット光投光装置７４を取り付けた際に、投光されたレーザスポット光７６の輝点が基準標的３４の所定位置に一致していない場合、レーザスポット光７６の輝点が基準標的３４の所定位置に一致するようにロボット１４を移動させ、そのときのロボット１４の移動量を記憶しておく。   When the laser spot light projector 74 is attached to the tip of the arc welding device 72, if the bright spot of the projected laser spot light 76 does not coincide with the predetermined position of the reference target 34, the laser spot light The robot 14 is moved so that the 76 bright spots coincide with the predetermined position of the reference target 34, and the movement amount of the robot 14 at that time is stored.

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸi、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹi、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺiが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸi、ＳＹi、ＳＺiは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置座標からなる出力情報（ＳＸ1，ＳＸ2，ＳＸ3，ＳＸ4）、（ＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3，ＳＹ4）、（ＳＺ1，ＳＺ2，ＳＺ3，ＳＺ4）を表す。図７には記載されていないが、前述の実施形態と同様に、計測装置１２は、計測装置１２に設けた移動機構１２ａにより移動させてもよい。 When the output information of the measuring device 12 for the reference target 34 is stored in the reference target information storage unit 18, the minute movement command unit 20 moves the robot 14 to move the measuring device 12 from the stored state to the robot. Each of the 14 arm tips is translated by a minute amount in each of the X axis, Y axis, and Z axis, which are three orthogonal axes of a predetermined coordinate system. Then, the measurement of the reference target 34 is performed by the measurement device 12 at each moved position, and output information from the measurement device 12 obtained by the measurement is output to the output change amount calculation unit 22 via the output capturing unit 16. Communicated. Specifically, output information SX i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δX in the X-axis direction, and a minute amount δY of the light-receiving device 58 of the measuring device 12 in the Y-axis direction. Output information SY i of the measuring device 12 when translated only by the amount of translation, and output information SZ i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δZ in the Z-axis direction. It is transmitted to the calculation unit 22. Here, SX i , SY i , and SZ i are imaged on the light-receiving surface of the light-receiving device 58 of the measuring device 12 when they are moved by minute amounts in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. Output information (SX 1 , SX 2 , SX 3 , SX 4 ), (SY 1 , SY 2 , SY 3 , SY 4 ) consisting of position coordinates of the bright spots of the reference target 34 and the laser spot light 76 in the light receiving surface coordinate system. , (SZ 1 , SZ 2 , SZ 3 , SZ 4 ). Although not described in FIG. 7, the measuring device 12 may be moved by a moving mechanism 12 a provided in the measuring device 12 as in the above-described embodiment.

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸi（＝（ｄＳＸ1，ｄＳＸ2，ｄＳＸ3，ｄＳＸ4））、ｄＳＹi（＝（ｄＳＹ1，ｄＳＹ2，ｄＳＹ3，ｄＳＹ4））、ｄＳＺi（＝（ｄＳＺ1，ｄＳＺ2，ｄＳＺ3，ｄＳＺ4））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸi，ｄＳＹi，ｄＳＺiを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸi＝ＳＸi−Ｓ０i
ｄＳＹi＝ＳＹi−Ｓ０i
ｄＳＺi＝ＳＺi−Ｓ０i Next, the output change amount calculation unit 22 uses the output information of the measurement device 12 before movement stored in the reference target information storage unit 18 and the output information output from the measurement device 12 after movement after the movement. Output information variation dSX i (= (dSX 1 , dSX 2 , dSX 3 , dSX 4 )), dSY i (= (dSY 1 , dSY 2 , dSY 3 , dSY 4 )), dSZ i (= (DSZ 1 , dSZ 2 , dSZ 3 , dSZ 4 )) is obtained by calculation using the following equations, and the obtained change amounts dSX i , dSY i , dSZ i are stored in the output change amount storage unit 24. .
dSX i = SX i −S0 i
dSY i = SY i −S0 i
dSZ i = SZ i −S0 i

一方、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２の受光デバイス５８からの出力情報がｄＳi＝（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3，ｄＳ4）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳiとは以下の関係式（６）を満たす。

Figure 2009279677
On the other hand, when the robot 14 moves by a minute movement amount (dX, dY, dZ) in an arbitrary direction in a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14, the light from the light receiving device 58 of the measuring device 12. Assuming that the output information changes by dS i = (dS 1 , dS 2 , dS 3 , dS 4 ), the amount of minute movement (dX, dY, dZ) of the robot 14 and the amount of change dS in the output information from the measuring device 12. i satisfies the following relational expression (6).
Figure 2009279677

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ+を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（７）のように表すことができる。

Figure 2009279677
Therefore, by obtaining the pseudo inverse matrix M + of M, the movement amount (dX, dY, dZ) of the robot 14 can be expressed as the following equation (7).
Figure 2009279677

ここで、Ｍ+はＭの転置行列ＭTを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ+＝（ＭTＭ）-1ＭT
なお、（ＭTＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（ＭTＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。 Here, M + is obtained by the following equation using the transpose matrix M T of M.
M + = (M T M) −1 M T
Note that if the determinant of (M T M) is 0 or an extremely small value, the inverse matrix of (M T M) cannot be obtained. It means you can't.

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、図１０に示されているように、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。本実施形態では、アーク溶接を行う経路すなわち溶接線７８に沿った適宜の位置に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。 Next, when the preparation work is completed, the teaching work of the teaching point is performed.
First, as shown in FIG. 10, the designated target 38 is set at a desired position on the work target 36. In the present embodiment, the designated target 38 is installed at an appropriate position along the path for arc welding, that is, the welding line 78. The designated target 38 may be set by attaching a separate target member to the work target 36 by pasting or the like, or by directly writing a mark on the work target 36.

次に、図１０に示されているように、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２を用いて指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の位置を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１i（＝（Ｓ１1，Ｓ１2，Ｓ１3，Ｓ１4））とすると、この状態において、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の位置に対して誤差ｄＳ１i（＝Ｓ０i−Ｓ１i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１iは、この位置における、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置座標（Ｓ１1、Ｓ１2）及び（Ｓ１3，Ｓ１4）からなる出力情報を表す。 Next, as shown in FIG. 10, the operator uses the teaching operation panel 33 to jog the robot 14 to a position where the designated target 38 is captured within the field of view of the light receiving device 58 of the measuring device 12. At that position, the position of the designated target 38 and the bright spot of the laser spot light 76 is measured using the measuring device 12. If the output information of the measuring device 12 at this time is S1 i (= (S1 1 , S1 2 , S1 3 , S1 4 )), the image is formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 in this state. The positions of the bright spots of the designated target 38 and the laser spot light 76 in the light receiving surface coordinate system are errors dS1 i (with respect to the positions of the bright spots of the reference target 34 and the laser spot light 76 stored in the reference target information storage unit 18. = S0 i -S1 i ). Here, S1 i is the position coordinates (S1 1 , S1) of the bright spots of the reference target 34 and the laser spot light 76 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 in this position. 2 ) and output information consisting of (S1 3 , S1 4 ).

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（８）を用いて、図１０に矢印で示されるようにＳ１iをＳ０iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

Figure 2009279677
Next, the robot movement command unit 30 uses the following equation (8) to move the robot 14 by a moving amount (dX1, dY1, required to bring S1 i closer to S0 i as indicated by an arrow in FIG. dZ1) is obtained, a movement command is generated so as to move the robot 14 by the obtained movement amounts (dX1, dY1, dZ1), and the robot 14 is moved according to the movement command.
Figure 2009279677

次に、移動後の位置において計測装置１２によって受光デバイス５８の受光面座標系における指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の位置を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。 Next, the position of the designated target 38 and the bright spot of the laser spot light 76 in the light receiving surface coordinate system of the light receiving device 58 is measured by the measuring device 12 at the moved position, and the error determination unit 28 is detected by the error detection unit 26. It is determined whether or not the difference between the measured result S1 i and the reference target information S0 i stored in the reference target information storage unit 18 is within a predetermined allowable range. When it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is within a predetermined allowable range, it is determined that the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship, The position of the reference point of the robot 14 at that time is stored in the teaching point storage unit 32 as a teaching point. On the other hand, when it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is not within a predetermined allowable range, the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship. Until the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i falls within a predetermined allowable range, the movement of the robot 14 as described above and the designated target 38 at that position are as follows. The measurement of the position of is repeated.

なお、アーク溶接装置７２の先端にレーザスポット光投光装置７４を取り付けたときに、投光されたレーザスポット光７６の輝点を基準標的３４の位置に一致させるためにロボット１４を移動させている場合には、その移動量分だけ記憶したロボット１４の基準点の位置をシフトさせることにより所望のロボット位置を得ることができる。   When the laser spot light projector 74 is attached to the tip of the arc welding device 72, the robot 14 is moved in order to make the bright spot of the projected laser spot light 76 coincide with the position of the reference target 34. If it is, the desired robot position can be obtained by shifting the position of the reference point of the robot 14 stored by the amount of movement.

図１１〜図１３を参照して、本発明を用いたロボットシステムの第４の実施形態を説明する。本実施形態は第２の実施形態において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の並進移動に加えてＡ軸、Ｂ軸及びＣ軸方向の回転も行うようにしたものである。ここで、Ａ軸方向の回転とはＸ軸周りの回転を、Ｂ軸方向の回転とはＹ軸周りの回転を、Ｃ軸方向の回転とはＺ軸周りの回転を意味する。第４の実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態のロボットシステム６８の構成と同様であるので、ここでは、説明を省略する。また、本実施形態は、アーク溶接に適用することもでき、この場合、スポット溶接装置５０に代えてアーク溶接装置７２をロボット１４の手首要素４８に装着すればよいことはいうまでもない。   A fourth embodiment of a robot system using the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, in the second embodiment, in addition to translational movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, rotation in the A-axis, B-axis, and C-axis directions is also performed. Here, rotation in the A-axis direction means rotation around the X-axis, rotation in the B-axis direction means rotation around the Y-axis, and rotation in the C-axis direction means rotation around the Z-axis. Since the configuration of the robot system according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the robot system 68 according to the second embodiment, the description thereof is omitted here. The present embodiment can also be applied to arc welding. In this case, it goes without saying that the arc welding device 72 may be attached to the wrist element 48 of the robot 14 instead of the spot welding device 50.

このように本実施形態では、ロボット１４の移動を指示するためには六つのパラメータを特定しなければならないので、計測装置１２からの出力情報も少なくとも六つのパラメータを含んだものでなければならない。そこで、本実施形態では、スポット溶接装置５０の可動側チップ５４にブラケットなどの保持部材５６を介して取り付けられた一つの受光デバイス５８とこれとケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とによって構成された計測装置１２によって、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８の位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）及び大きさに加えて、受光面上における基準標的３４又は指定標的３８の回転量、扁平率及び扁平方向をさらに計測し、六つのパラメータにより特定される出力情報を計測装置１２から出力するようにしている。また、基準標的３４及び指定標的３８（以下、単に標的とも記載する。）の回転量を検出するために、基準標的３４及び指定標的３８には、例えば直線や十字などの回転指標部を含むものが用いられる。   As described above, in this embodiment, since six parameters must be specified in order to instruct the movement of the robot 14, the output information from the measuring device 12 must also include at least six parameters. Therefore, in the present embodiment, one light receiving device 58 attached to the movable side chip 54 of the spot welding apparatus 50 via a holding member 56 such as a bracket, and an image processing apparatus 62 connected to the light receiving device 58 via a cable 60. The position of the reference target 34 or the designated target 38 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 (that is, the position coordinate in the light receiving surface coordinate system) and the size thereof are measured by the measuring device 12 configured as described above. In addition, the rotation amount, flatness ratio, and flattening direction of the reference target 34 or the designated target 38 on the light receiving surface are further measured, and output information specified by the six parameters is output from the measuring device 12. In addition, in order to detect the rotation amount of the reference target 34 and the designated target 38 (hereinafter also simply referred to as a target), the reference target 34 and the designated target 38 include a rotation indicator such as a straight line or a cross, for example. Is used.

以下に、図１１〜図１３を参照して、計測装置１２の受光デバイス５８のＡ軸、Ｂ軸及びＣ軸方向の回転と、計測装置１２により計測される標的３４，３８の回転量、扁平率及び扁平方向との関係について説明する。なお、図１１〜図１３では、説明のため、標的３４，３８の位置に原点を持ち受光デバイス５８の光軸が概略Ｚ軸と一致し、紙面左右方向をＹ軸、紙面前後方向をＸ軸とする座標系を用いる。   Hereinafter, with reference to FIGS. 11 to 13, the rotation of the light receiving device 58 of the measuring device 12 in the A-axis, B-axis, and C-axis directions, the rotation amounts of the targets 34 and 38 measured by the measuring device 12, and the flatness The relationship between the rate and the flat direction will be described. 11 to 13, for the sake of explanation, the optical axis of the light receiving device 58 having the origin at the positions of the targets 34 and 38 substantially coincides with the Z axis, the left and right direction on the paper surface is the Y axis, and the front and rear direction on the paper surface is the X axis. Is used.

図１１は、Ｃ軸方向の回転、すなわちＺ軸周りの回転の例、図１２は、Ａ軸方向の回転、すなわちＸ軸周りの回転の例、図１３は、Ｂ軸方向の回転、すなわちＹ軸周りの回転の例を示している。図１１に示されているように、図１１（ａ）に示されている姿勢から図１１（ｂ）に示される姿勢への受光デバイス５８のＺ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、標的３４，３８の回転量の変化として現れる。また、図１２に示されているように、図１２（ａ）に示されている姿勢から図１２（ｂ）に示されている姿勢への受光デバイス５８のＸ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、左右方向（表示装置８２の画面上では左右方向）への標的３４，３８の扁平として現れる。同様に、図１３に示されているように、図１３（ａ）に示されている姿勢から図１３（ｂ）に示されている姿勢への受光デバイス５８のＹ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、前後方向（表示装置８２の画面上では上下方向）への標的３４，４８の扁平として現れる。そこで、標的３４，３８の中で最も寸法変化率が大きい部分の変化の度合いを扁平率、標的３４，４８の中で最も寸法変化率が大きい方向を扁平方向として求め、計測装置１２から出力している。なお、扁平方向は、−９０°〜＋９０°の範囲を用いて、予め定められた方向（例えば図１１中の左右方向（Ｙ軸方向））に対する角度で表され、扁平率が０°のときには扁平方向は求めない（０°としてもよい）。例えば、標的３４，４８が半径ａの円であり、或る方向の半径がａからｂへ最も大きい比率で変化したとき、扁平率は（ａ−ｂ）／ａで表される。また、例えば図１２では、扁平方向が左右方向であるので０°が扁平方向として出力され、図１３では、扁平方向が前後方向であるので９０°が扁平方向として出力される。   11 shows an example of rotation in the C-axis direction, that is, rotation around the Z-axis, FIG. 12 shows an example of rotation in the A-axis direction, that is, rotation around the X-axis, and FIG. 13 shows rotation in the B-axis direction, that is, Y An example of rotation about an axis is shown. As shown in FIG. 11, the rotation of the light receiving device 58 around the Z-axis from the posture shown in FIG. 11A to the posture shown in FIG. Above, it appears as a change in the amount of rotation of the targets 34, 38. Further, as shown in FIG. 12, the rotation of the light receiving device 58 around the X axis from the posture shown in FIG. 12A to the posture shown in FIG. On the light receiving surface 58, it appears as a flatness of the targets 34, 38 in the left-right direction (left-right direction on the screen of the display device 82). Similarly, as shown in FIG. 13, the rotation of the light receiving device 58 around the Y axis from the posture shown in FIG. 13A to the posture shown in FIG. On the light receiving surface of the device 58, it appears as a flatness of the targets 34, 48 in the front-rear direction (vertical direction on the screen of the display device 82). Therefore, the degree of change in the portion with the largest dimensional change rate among the targets 34 and 38 is obtained as the flatness rate, and the direction with the largest dimensional change rate among the targets 34 and 48 is obtained as the flattened direction and output from the measuring device 12 ing. The flat direction is expressed by an angle with respect to a predetermined direction (for example, the left-right direction (Y-axis direction in FIG. 11)) using a range of −90 ° to + 90 °, and when the flat rate is 0 ° The flat direction is not obtained (it may be 0 °). For example, when the targets 34 and 48 are circles having a radius a, and the radius in a certain direction changes from a to b at the largest ratio, the flatness is expressed by (ab) / a. For example, in FIG. 12, since the flat direction is the left-right direction, 0 ° is output as the flat direction, and in FIG. 13, since the flat direction is the front-rear direction, 90 ° is output as the flat direction.

このように第４の実施形態の計測装置１２からの出力情報は、第２の実施形態の計測装置１２からの出力情報とは異なるが、第４の実施形態における位置教示の手順は第２の実施形態における位置教示の手順と基本的に同様である。ただし、計測装置１２からの出力情報の構成が異なるため、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置を一致させたときの計測装置１２からの出力情報Ｓ０iは、（Ｓ０1，Ｓ０2，Ｓ０3，Ｓ０4，Ｓ０5，Ｓ０6）となる。ここで、（Ｓ０1，Ｓ０2）は、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における位置座標（受光面座標系における位置座標）を表し、Ｓ０3は受光面上に結像した基準標的３４の受光面座標系における大きさを表し、Ｓ０4は受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転量を表し、Ｓ０5及びＳ０6はそれぞれ受光面上に結像した基準標的３４の受光面における扁平率及び扁平方向を表す。扁平率は０〜１の間の数値でもよく、０〜１００％で表されてもよい。また、扁平方向は基準方向に対する角度として−９０°〜＋９０°の範囲で表される。 As described above, the output information from the measurement device 12 of the fourth embodiment is different from the output information from the measurement device 12 of the second embodiment, but the position teaching procedure in the fourth embodiment is the second. This is basically the same as the position teaching procedure in the embodiment. However, since the configuration of the output information from the measurement device 12 is different, the output information S0 i from the measurement device 12 when the position of the tip of the fixed-side tip 52 of the spot welding device 50 is matched with the position of the reference target 34 is (S0 1 , S0 2 , S0 3 , S0 4 , S0 5 , S0 6 ). Here, it represents (S0 1, S0 2), the (position coordinates on the light receiving surface coordinate system) the position coordinates on the light receiving surface of the reference target 34 that is formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12, S0 3 represents the magnitude of the light receiving surface coordinate system of the reference target 34 that is formed on the light receiving surface, S0 4 represents the rotation amount of the light receiving surface of the reference target 34 that is formed on the light receiving surface, S0 5 and S0 6 is The flatness ratio and the flat direction on the light receiving surface of the reference target 34 formed on the light receiving surface, respectively, are represented. The flatness may be a numerical value between 0 and 1, and may be expressed as 0 to 100%. Further, the flat direction is represented in the range of −90 ° to + 90 ° as an angle with respect to the reference direction.

基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置されたときの基準標的３４を計測した計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、基準標的情報記憶部１８に記憶したときの状態から、計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させると共に、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸の各方向に微小量だけそれぞれ回転移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により得られた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸi、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹi、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺi、計測装置１２の受光デバイス５８をＡ軸方向に微小量δαだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＡi、計測装置１２の受光デバイス５８をＢ軸方向に微小量δβだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＢi、計測装置１２の受光デバイス５８をＣ軸方向に微小量δγだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＣiが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸi、ＳＹi、ＳＺi、ＳＡi、ＳＢi及びＳＣiは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の受光デバイス５８に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向からなる出力情報（ＳＸ1，ＳＸ2，ＳＸ3，ＳＸ4、ＳＸ5、ＳＸ6）、（ＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3，ＳＹ4、ＳＹ5、ＳＹ6）、（ＳＺ1，ＳＺ2，ＳＺ3，ＳＺ4、ＳＺ5、ＳＺ6）、（ＳＡ1，ＳＡ2，ＳＡ3，ＳＡ4、ＳＡ5、ＳＡ6）、（ＳＢ1，ＳＢ2，ＳＢ3，ＳＢ4、ＳＢ5、ＳＢ6）、（ＳＣ1，ＳＣ2，ＳＣ3，ＳＣ4、ＳＣ5、ＳＣ6）を表す。 When the output information from the measuring device 12 that measures the reference target 34 when the reference target 34 and the robot 14 are arranged in a predetermined relative positional relationship is stored in the reference target information storage unit 18, a minute movement command is issued. From the state when the unit 20 moves the robot 14 and stores it in the reference target information storage unit 18, the measuring device 12 is set to three orthogonal axes in a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14. Are translated by a minute amount in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and rotated by a minute amount in each of the A-axis, B-axis, and C-axis directions. Then, the measurement of the reference target 34 is performed by the measuring device 12 at each moved position, and output information from the measuring device 12 obtained by the measurement is output to the output change amount calculating unit 22 via the output capturing unit 16. Communicated. Specifically, output information SX i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δX in the X-axis direction, and a minute amount δY of the light-receiving device 58 of the measuring device 12 in the Y-axis direction. Output information SY i of the measuring device 12 when translated only by the translation device, output information SZ i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is translated by a minute amount δZ in the Z-axis direction, and the measuring device 12 Output information SA i of the measuring device 12 when the light receiving device 58 is rotated and moved by a minute amount δα in the A axis direction, and when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated and moved by a minute amount δβ in the B axis direction. output information SB i of the measuring device 12, transmits the light receiving device 58 of the measuring device 12 to output information SC i output change amount calculation unit 22 of the measuring device 12 when rotated moves in the C-axis direction by a minute amount δγ It is. Here, SX i , SY i , SZ i , SA i , SB i, and SC i are moved by a minute amount in the X-axis, Y-axis, Z-axis, A-axis, B-axis, and C-axis directions, respectively. Output information (SX 1 , SX 2 , SX) including position coordinates, size, rotation amount, flatness ratio, and flat direction of the reference target 34 imaged on the light receiving device 58 of the measuring device 12 in the light receiving surface coordinate system. 3, SX 4, SX 5, SX 6), (SY 1, SY 2, SY 3, SY 4, SY 5, SY 6), (SZ 1, SZ 2, SZ 3, SZ 4, SZ 5, SZ 6 ), (SA 1 , SA 2 , SA 3 , SA 4 , SA 5 , SA 6 ), (SB 1 , SB 2 , SB 3 , SB 4 , SB 5 , SB 6 ), (SC 1 , SC 2 , SC 3 , SC 4 , SC 5 , SC 6 ).

出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸi（＝（ｄＳＸ1，ｄＳＸ2，ｄＳＸ3，ｄＳＸ4，ｄＳＸ5，ｄＳＸ6））、ｄＳＹi（＝（ｄＳＹ1，ｄＳＹ2，ｄＳＹ3，ｄＳＹ4，ｄＳＹ5，ｄＳＹ6））、ｄＳＺi（＝（ｄＳＺ1，ｄＳＺ2，ｄＳＺ3，ｄＳＺ4，ｄＳＺ5，ｄＳＺ6））、ｄＳＡi（＝（ｄＳＡ1，ｄＳＡ2，ｄＳＡ3，ｄＳＡ4，ｄＳＡ5，ｄＳＡ6））、ｄＳＢi（＝（ｄＳＢ1，ｄＳＢ2，ｄＳＢ3，ｄＳＢ4，ｄＳＢ5，ｄＳＢ6））、ｄＳＣi（＝（ｄＳＣ1，ｄＳＣ2，ｄＳＣ3，ｄＳＣ4，ｄＳＣ5，ｄＳＣ6））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸi、ｄＳＹi、ｄＳＺi、ｄＳＡi、ｄＳＢi、ｄＳＣiを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸi＝ＳＸi−Ｓ０i
ｄＳＹi＝ＳＹi−Ｓ０i
ｄＳＺi＝ＳＺi−Ｓ０i
ｄＳＡi＝ＳＡi−Ｓ０i
ｄＳＢi＝ＳＢi−Ｓ０i
ｄＳＣi＝ＳＣi−Ｓ０i The output change amount calculation unit 22 uses the output information of the measurement device 12 before movement stored in the reference target information storage unit 18 and the output information output from the measurement device 12 after movement, and the measurement device after movement relative to the movement before movement. 12 output information changes dSX i (= (dSX 1 , dSX 2 , dSX 3 , dSX 4 , dSX 5 , dSX 6 )), dSY i (= (dSY 1 , dSY 2 , dSY 3 , dSY 4 , dSY) 5 , dSY 6 )), dSZ i (= (dSZ 1 , dSZ 2 , dSZ 3 , dSZ 4 , dSZ 5 , dSZ 6 )), dSA i (= (dSA 1 , dSA 2 , dSA 3 , dSA 4 , dSA) 5 , dSA 6 )), dSB i (= (dSB 1 , dSB 2 , dSB 3 , dSB 4 , dSB 5 , dSB 6 )), dSC i (= (dSC 1 , dSC 2 , dSC 3 , dSC 4 , dSC 5, dSC 6)) the following equation Used obtained by calculation, the obtained variation dSX i, dSY i, dSZ i , dSA i, dSB i, is stored in the output change amount storage unit 24 to dSC i.
dSX i = SX i −S0 i
dSY i = SY i −S0 i
dSZ i = SZ i −S0 i
dSA i = SA i −S0 i
dSB i = SB i −S0 i
dSC i = SC i −S0 i

一方、ロボット１４がロボットのアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の並進方向及び回転方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）だけ移動したときに、計測装置１２の受光デバイス５８からの出力情報がｄＳi＝（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3，ｄＳ4，ｄＳ5，ｄＳ6）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳiとは以下の関係式（９）を満たす。

Figure 2009279677
On the other hand, when the robot 14 moves by a minute movement amount (dX, dY, dZ, dα, dβ, dγ) in an arbitrary translation direction and rotation direction in a predetermined coordinate system with respect to the robot arm tip, If the output information from the light receiving device 58 of the measuring device 12 is changed by dS i = (dS 1 , dS 2 , dS 3 , dS 4 , dS 5 , dS 6 ), the minute movement amount (dX, dY) of the robot 14 is assumed. , DZ, dα, dβ, dγ) and the change amount dS i of the output information from the measuring device 12 satisfy the following relational expression (9).
Figure 2009279677

よって、Ｍの逆行列Ｍ-1を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）を以下の式（１０）のように表すことができる。

Figure 2009279677
Therefore, by obtaining the inverse matrix M −1 of M, the movement amount (dX, dY, dZ, dα, dβ, dγ) of the robot 14 can be expressed as the following equation (10).
Figure 2009279677

なお、Ｍの行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、Ｍの逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。   If the determinant of M is 0 or an extremely small value, the inverse matrix of M cannot be obtained. This means that the measuring device 12 cannot correctly guide the robot 14.

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。例えば、本実施形態におけるようなスポット溶接では、作業対象物３６上においてスポット溶接を行うべき打点位置に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。なお、本実施形態においてアーク溶接を行う場合には、溶接線７８に沿った適宜の位置に指定標的３８を設置すればよいことはいうまでもない。 Next, when the preparation work is completed, the teaching work of the teaching point is performed.
First, the designated target 38 is set at a desired position on the work target 36. For example, in spot welding as in the present embodiment, the designated target 38 is set on the work target 36 at the spot position where spot welding is to be performed. The designated target 38 may be set by attaching a separate target member to the work target 36 by pasting or the like, or by directly writing a mark on the work target 36. In addition, when performing arc welding in this embodiment, it cannot be overemphasized that the designated target 38 should just be installed in the appropriate position along the welding line 78. FIG.

次に、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２によって、指定標的３８の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１i（＝（Ｓ１1，Ｓ１2，Ｓ１3，Ｓ１4、Ｓ１5，Ｓ１6））とすると、この状態において、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向に対して誤差ｄＳ１i（＝Ｓ０i−Ｓ１i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１iは、この位置における、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１1、Ｓ１2）、大きさＳ１3、回転量Ｓ１4、扁平率Ｓ１5及び扁平方向Ｓ１6からなる出力情報を表す。 Next, the operator uses the teaching operation panel 33 to move the robot 14 by jog feed to a position where the designated target 38 is captured within the field of view of the light receiving device 58 of the measuring device 12, and at that position, the measuring device 12. To measure the position coordinates, size, rotation amount, flatness ratio, and flattening direction of the designated target 38. If the output information of the measuring device 12 at this time is S1 i (= (S1 1 , S1 2 , S1 3 , S1 4 , S1 5 , S1 6 )), the light receiving device 58 of the measuring device 12 receives light in this state. The position coordinates, size, rotation amount, flatness ratio, and flat direction of the designated target 38 imaged on the surface in the light receiving surface coordinate system are the position coordinates and size of the reference target 34 stored in the reference target information storage unit 18. In other words, the error is dS1 i (= S0 i −S1 i ) with respect to the rotation amount, the flatness ratio, and the flat direction. Here, S1 i is the position coordinates (S1 1 , S1 2 ) in the light receiving surface coordinate system of the designated target 38 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 at this position, the size S1 3 , The output information includes the rotation amount S1 4 , the flatness ratio S1 5 and the flat direction S1 6 .

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（１１）を用いて、Ｓ１iをＳ０iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１，ｄα１，ｄβ１，ｄγ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１，ｄα１，ｄβ１，ｄγ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

Figure 2009279677
Next, the robot movement command unit 30 uses the following equation (11) to calculate the movement amount (dX1, dY1, dZ1, dα1, dβ1, dγ1) of the robot 14 necessary to bring S1 i closer to S0 i. A movement command is generated so as to move the robot 14 by the calculated movement amount (dX1, dY1, dZ1, dα1, dβ1, dγ1), and the robot 14 is moved according to the movement command.
Figure 2009279677

次に、移動後の位置において計測装置１２によって受光デバイス５８の受光面座標系における指定標的３８の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１iと基準標的情報記憶部に記憶された基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的２８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。 Next, the position coordinate, the size, the rotation amount, the flattening rate and the flattening direction of the designated target 38 in the light receiving surface coordinate system of the light receiving device 58 are measured by the measuring device 12 at the moved position. It is determined whether or not the difference between the measurement result S1 i detected by the detection unit 26 and the reference target information S0 i stored in the reference target information storage unit is within a predetermined allowable range. When it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is within a predetermined allowable range, it is determined that the robot 14 and the designated target 28 are arranged in a predetermined relative positional relationship; The position of the reference point of the robot 14 at that time is stored in the teaching point storage unit 32 as a teaching point. On the other hand, when it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is not within a predetermined allowable range, the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship. Until the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i falls within a predetermined allowable range, the movement of the robot 14 as described above and the designated target 38 at that position are as follows. The measurement of the position of is repeated.

このように、本実施形態では、指定標的３８と計測装置１２の受光デバイス５８との相対位置関係だけでなく姿勢に関する情報も計測され、教示点の修正に必要となるロボット１４の並進移動並びに回転移動も行われるので、ロボット１４の位置だけでなく姿勢まで自動的に誘導することができる。   As described above, in this embodiment, not only the relative positional relationship between the designated target 38 and the light receiving device 58 of the measuring device 12 but also information related to the posture is measured, and the translational movement and rotation of the robot 14 necessary for correcting the teaching point. Since the movement is also performed, not only the position of the robot 14 but also the posture can be automatically guided.

なお、本実施形態では、説明の簡単化のために、標的３４，３８の基本形状が円形であるものとして説明しているが、標的３４，３８の基本形状は円形に限定されるものではない。また、回転指標部３４ａ，３８ａも直線や十字以外のものを用いることができる。   In the present embodiment, for the sake of simplicity, the basic shape of the targets 34 and 38 is described as being circular. However, the basic shape of the targets 34 and 38 is not limited to a circular shape. . Further, the rotation indicator portions 34a and 38a can be other than straight lines and crosses.

図１４〜図１６を参照して、本発明を用いたロボットシステムの第５の実施形態を説明する。本実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態態と同じ構成を有しているが、本実施形態のロボット１４は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の並進移動に加えてＡ軸（またはＢ軸）及びＣ軸方向の回転も行うようになっている。ここで、Ａ軸方向の回転とはＸ軸周りの回転を、Ｂ軸方向の回転とはＹ軸周りの回転を、Ｃ軸方向の回転とはＺ軸周りの回転を意味する。このように第５の実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態のロボットシステム６８の構成と同様であるので、ここでは、説明を省略する。なお、本実施形態は、アーク溶接に適用することもでき、この場合、スポット溶接装置５０に代えてアーク溶接装置７２をロボット１４の手首要素４８に装着すればよいことはいうまでもない。   A robot system according to a fifth embodiment using the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the robot system according to the present embodiment is the same as that according to the second embodiment, but the robot 14 according to the present embodiment has an A in addition to translational movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. The rotation in the direction of the axis (or B axis) and the C axis is also performed. Here, rotation in the A-axis direction means rotation around the X-axis, rotation in the B-axis direction means rotation around the Y-axis, and rotation in the C-axis direction means rotation around the Z-axis. As described above, the configuration of the robot system according to the fifth embodiment is the same as the configuration of the robot system 68 according to the second embodiment, and thus the description thereof is omitted here. The present embodiment can also be applied to arc welding. In this case, it goes without saying that the arc welding device 72 may be attached to the wrist element 48 of the robot 14 instead of the spot welding device 50.

本実施形態では、ロボット１４の位置教示の際に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置についてロボット１４を誘導する。したがって、ロボット１４の移動を指示するためには、三つのパラメータを特定しなければならないので、計測装置１２からの出力情報も少なくとも三つのパラメータを含んだものでなければならない。しかしながら、本実施形態では、計測装置１２がスポット溶接装置５０の可動側チップ５４にブラケットなどの保持部材５６を介して取り付けられた一つの受光デバイス５８とこれとケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とによって構成されており、計測装置１２の出力情報は、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８（以下、単に標的とも記載する。）の位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）の二つのパラメータのみとなっている。そこで、第２の実施形態とは異なる計測を行うようにしている。   In the present embodiment, when teaching the position of the robot 14, the robot 14 is guided with respect to positions in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. Therefore, since it is necessary to specify three parameters in order to instruct the movement of the robot 14, the output information from the measuring device 12 must also include at least three parameters. However, in the present embodiment, the measuring device 12 is connected to a single light receiving device 58 attached to the movable tip 54 of the spot welding device 50 via a holding member 56 such as a bracket via a cable 60. The output information of the measuring device 12 is composed of a reference target 34 or a designated target 38 (hereinafter simply referred to as a target) imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12. ) Position coordinates (ie, position coordinates in the light receiving surface coordinate system). Therefore, measurement different from that of the second embodiment is performed.

以下に、図１４〜図１６を参照して、計測装置１２によって行われる計測について説明する。なお、図１１〜図１３では、説明のため、ロボット１４の基準点が原点であり受光デバイス５８の光軸がＺ軸と一致し、図中左右方向をＹ軸、図中前後方向をＸ軸とする座標系を用いる。   Below, with reference to FIGS. 14-16, the measurement performed by the measuring device 12 is demonstrated. 11 to 13, for the sake of explanation, the reference point of the robot 14 is the origin, the optical axis of the light receiving device 58 coincides with the Z axis, the left-right direction in the figure is the Y axis, and the front-rear direction in the figure is the X axis. Is used.

ロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置と一致している状態では、図１４に示されているように、図１４（ａ）に示される姿勢から図１４（ｂ）に示される姿勢へＺ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させても、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における位置（受光面座標系における標的３４，３８の位置座標）は変化しない。同様に、ロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置と一致している状態では、Ｘ軸周りやＹ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させても、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における位置（受光面座標系における標的３４，３８の位置座標）は変化しない。   In a state where the position of the reference point of the robot 14 coincides with the positions of the targets 34 and 38, as shown in FIG. 14, the posture shown in FIG. 14 (a) is shown in FIG. 14 (b). Even if the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the Z axis to the posture, the positions on the light receiving surface of the targets 34 and 38 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 (in the light receiving surface coordinate system). The position coordinates of the targets 34 and 38) do not change. Similarly, in a state where the position of the reference point of the robot 14 coincides with the positions of the targets 34 and 38, the light receiving device 58 of the measuring device 12 can be rotated around the X axis or the Y axis even if the measuring device 12 is rotated. The positions of the targets 34 and 38 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 on the light receiving surface (position coordinates of the targets 34 and 38 in the light receiving surface coordinate system) do not change.

一方、図１５（ａ）に示されているようにロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置に対してＸ軸及びＹ軸の一方又は両方にズレている状態では、図１５（ｂ）に示されるようにＺ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の位置は円弧状に移動する。また、図１６（ａ）に示されているようにロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置に対してＺ方向にズレている状態では、図１６（ｂ）に示されるようにＸ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の位置は受光面上においてＹ軸方向に移動し、同様に、Ｙ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、受光面上に結像した標的３４，３８の位置は受光面上においてＸ軸方向に移動する。   On the other hand, in the state where the position of the reference point of the robot 14 is shifted to one or both of the X axis and the Y axis with respect to the positions of the targets 34 and 38 as shown in FIG. When the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the Z axis as shown in b), the positions of the targets 34 and 38 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 move in an arc shape. . Further, as shown in FIG. 16A, when the position of the reference point of the robot 14 is shifted in the Z direction with respect to the positions of the targets 34 and 38 as shown in FIG. When the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the X axis, the positions of the targets 34 and 38 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 move in the Y axis direction on the light receiving surface. When the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the Y axis, the positions of the targets 34 and 38 imaged on the light receiving surface move in the X axis direction on the light receiving surface.

このことを利用して、本実施形態では、計測装置１２による計測の際に、各位置においてロボット１４の基準点を中心に計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸周りに微小量だけ回転させたときの計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ1，Ｓ2））と、各位置においてロボット１４の基準点を中心に計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸周りに回転させたときの計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ3，Ｓ4））とを求め、計測装置１２の出力情報として、移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）と移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）からなる四つのパラメータを有するＳi＝（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4）を用いるようにしている。 By utilizing this fact, in the present embodiment, during measurement by the measurement device 12, the light receiving device 58 of the measurement device 12 is rotated around the X axis by a minute amount around the reference point of the robot 14 at each position. The amount of movement (dVtRx, dHzRx) (= (S 1 , S 2 )) of the targets 34 and 38 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 and the robot 14 at each position The amount of movement of the targets 34 and 38 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 on the light receiving surface when the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the Z axis around the reference point ( dVtRz, dHzRz) (= (S 3, S 4)) and seeking, as output information of the measuring device 12, four consisting of the amount of movement (dVtRx, dHzRx) and the movement amount (dVtRz, dHzRz) S i = (S 1, S 2, S 3, S 4) having parameters are to use a.

以下に、本実施形態のロボットシステムにおける位置教示の手順を説明する。
最初に、教示作業のための準備作業が行われる。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される（目視による手動操作を行わない方法については後述）。これによりロボット１４の基準点が基準標的３４と一致することになる。次に、基準標的３４が概ね計測装置１２の受光デバイス５８の光軸上に位置するように、ブラケットなどの保持部材５６を用いてスポット溶接装置５０の可動側チップ５４に計測装置１２の受光デバイス５８を取り付ける。これにより受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致するようになる。 The position teaching procedure in the robot system of this embodiment will be described below.
First, preparation work for teaching work is performed. First, the operator uses the teaching operation panel 33 to move the robot 14 by jog feed so that the tip of the fixed-side tip 52 of the spot welding apparatus 50 is exactly aligned with the position of the reference target 34 provided at an arbitrary place. . The coincidence at this time is confirmed by visual observation by the operator (a method for not performing manual operation by visual observation will be described later). As a result, the reference point of the robot 14 coincides with the reference target 34. Next, the light receiving device of the measuring device 12 is placed on the movable tip 54 of the spot welding device 50 using a holding member 56 such as a bracket so that the reference target 34 is positioned substantially on the optical axis of the light receiving device 58 of the measuring device 12. 58 is attached. As a result, the optical axis of the light receiving device 58 substantially coincides with the Z axis.

次に、この状態で可動側チップ５４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の位置の計測を行う。詳細には、ロボット１４の基準点と基準標的３４の位置とが一致し且つ計測装置１２の受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致する状態から、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いてＸ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させ、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転前後の移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）を求めると共に、ロボット１４の基準点と基準標的３４の位置とが一致し且つ計測装置１２の受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致する状態から、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いてＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させ、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転前後の移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）を求め、求められた基準標的３４の移動量を計測装置１２の出力情報Ｓ０i（＝（Ｓ０1，Ｓ０2，Ｓ０3，Ｓ０4））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。ここで、Ｓ０iは、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ０1，Ｓ０2））、（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ０3，Ｓ０4））とからなる出力情報を表す。 Next, the position of the reference target 34 is measured using the measuring device 12 attached to the movable chip 54 in this state. Specifically, from the state where the reference point of the robot 14 and the position of the reference target 34 match and the optical axis of the light receiving device 58 of the measuring device 12 substantially matches the Z axis, the moving mechanism 12a of the robot 14 or the measuring device 12 is used. Is used to rotate the light receiving device 58 of the measuring device 12 around the X axis by a minute amount δα, process the image formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12, and The amount of movement (dVtRx, dHzRx) before and after the rotation of the light receiving surface of the reference target 34 imaged in the image is obtained, and the reference point of the robot 14 matches the position of the reference target 34 and the light of the light receiving device 58 of the measuring device 12 is detected. From the state in which the axis substantially coincides with the Z axis, the light receiving device 58 of the measuring apparatus 12 is rotated by a minute amount δγ around the Z axis using the robot 14 or the moving mechanism 12a of the measuring apparatus 12. The amount of movement (dVtRz, dHzRz) before and after rotation of the light receiving surface of the reference target 34 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 is processed by processing the image formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12. ) And the obtained movement amount of the reference target 34 is stored in the reference target information storage unit 18 as output information S0 i (= (S0 1 , S0 2 , S0 3 , S0 4 )) of the measuring device 12. Here, S0 i is the movement amount (dVtRx, dHzRx) (= (S0 1 , S0 2 )), (dVtRz) of the reference target 34 imaged on the light receiving surface of the light receiving device 58 of the measuring device 12 in the light receiving surface coordinate system. , DHzRz) (= (S0 3 , S0 4 )).

なお、ロボット１４の基準点とスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置とが一致している場合、基準標的３４の位置とスポット溶接装置の固定側チップ５２の先端が一致している状態で、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸周り及びＺ軸周りに回転させても基準標的３４は移動しないはずであるので、計測装置１２による計測を行わず、Ｓ０iを（０，０，０，０）として基準標的情報記憶部１８に予め記憶しておいてもよい。これにより、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させるという目視による手動操作が不要となる。また、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置にロボット１４の基準点を自動で設定する方法の一例としては、特開２００５−３００２３０号公報を参照されたい。 When the reference point of the robot 14 and the position of the tip of the fixed tip 52 of the spot welding apparatus 50 match, the position of the reference target 34 and the tip of the fixed tip 52 of the spot welding apparatus match. In this state, even if the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated around the X axis and the Z axis, the reference target 34 should not move. Therefore, the measurement by the measuring device 12 is not performed, and S0 i is set to (0, 0). , 0, 0) may be stored in the reference target information storage unit 18 in advance. Thereby, the operator manually moves the robot 14 by jog feed using the teaching operation panel 33, and the manual operation by visual observation that the tip of the fixed-side tip 52 of the spot welding apparatus 50 is accurately aligned with the position of the reference target 34 is performed. It becomes unnecessary. In addition, as an example of a method for automatically setting the reference point of the robot 14 at the position of the tip of the fixed-side tip 52 of the spot welding apparatus 50, refer to JP-A-2005-300230.

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸi、計測装置１２をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹi、計測装置１２をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺiが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸi、ＳＹi、ＳＺiは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ計測装置１２を並進移動させた後、並進移動後の状態からｘ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）とＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ計測装置１２を並進移動させた後、並進移動後の状態からＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）とからなる出力情報（ＳＸ1，ＳＸ2，ＳＸ3，ＳＸ4）、（ＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3，ＳＹ4）、（ＳＺ1，ＳＺ2，ＳＺ3，ＳＺ4）を表す。 When the output information of the measurement device 12 for the reference target 34 is stored in the reference target information storage unit 18, the minute movement command unit 20 moves the robot 14 or uses the movement mechanism 12 a of the measurement device 12. From the stored state, the measuring device 12 is translated by a minute amount in each of the X axis, Y axis, and Z axis, which are three orthogonal axes of a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14. Let Then, the measurement of the reference target 34 is performed by the measurement device 12 at each moved position, and output information from the measurement device 12 obtained by the measurement is output to the output change amount calculation unit 22 via the output capturing unit 16. Communicated. Specifically, the output information SX i of the measuring device 12 when the measuring device 12 is translated by a minute amount δX in the X-axis direction, and the measurement when the measuring device 12 is translated by a minute amount δY in the Y-axis direction. The output information SY i of the device 12 and the output information SZ i of the measuring device 12 when the measuring device 12 is translated by a minute amount δZ in the Z-axis direction are transmitted to the output change amount calculation unit 22. Here, SX i , SY i , and SZ i are the directions around the x-axis from the state after the translational movement after the measuring device 12 is translated by a minute amount in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. The movement amount (dVtRx, dHzRx) of the reference target 34 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 before and after the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated by a minute amount δα, and the X axis and Y axis. Then, after the measuring device 12 is translated by a minute amount in each axial direction of the Z axis, light reception before and after the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated by a minute amount δγ around the Z axis from the state after the translational movement. Output information (SX 1 , SX 2 , SX 3 , SX 4 ), (SY 1 , SY 2 , SX), the amount of movement (dVtRz, dHzRz) of the reference target 34 imaged on the light receiving surface of the device 58. SY 3 , SY 4 ), (SZ 1 , SZ 2 , SZ 3 , SZ 4 ).

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸi（＝（ｄＳＸ1，ｄＳＸ2，ｄＳＸ3，ｄＳＸ4））、ｄＳＹi（＝（ｄＳＹ1，ｄＳＹ2，ｄＳＹ3，ｄＳＹ4））、ｄＳＺi（＝（ｄＳＺ1，ｄＳＺ2，ｄＳＺ3，ｄＳＺ4））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸi，ｄＳＹi，ｄＳＺiを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸi＝ＳＸi−Ｓ０i
ｄＳＹi＝ＳＹi−Ｓ０i
ｄＳＺi＝ＳＺi−Ｓ０i Next, the output change amount calculation unit 22 uses the output information of the measurement device 12 before movement stored in the reference target information storage unit 18 and the output information output from the measurement device 12 after movement after the movement. Output information variation dSX i (= (dSX 1 , dSX 2 , dSX 3 , dSX 4 )), dSY i (= (dSY 1 , dSY 2 , dSY 3 , dSY 4 )), dSZ i (= (DSZ 1 , dSZ 2 , dSZ 3 , dSZ 4 )) is obtained by calculation using the following equations, and the obtained change amounts dSX i , dSY i , dSZ i are stored in the output change amount storage unit 24. .
dSX i = SX i −S0 i
dSY i = SY i −S0 i
dSZ i = SZ i −S0 i

このように計測装置１２を並進移動させた後に、並進移動後の位置からＺ軸周り及びＸ軸周りに微小量の回転を行うことによる受光面座標系における標的３４，３８の移動量を計測装置１２の出力情報とすれば、出力情報に含まれるパラメータの数は第１の実施形態と同じになる。したがって、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、Ｚ軸周り及びＸ軸周りに微小量の回転を行うことにより求められる計測装置１２からの出力情報が（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3，ｄＳ4）だけ変化したとすれば、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳi（＝（ｄＳ1，ｄＳ2，ｄＳ3，ｄＳ4））とは、以下の関係式（１２）を満たす。

Figure 2009279677
Thus, after the measuring device 12 is translated, the amount of movement of the targets 34 and 38 in the light receiving surface coordinate system by rotating a minute amount around the Z axis and around the X axis from the position after the translation is measured. If the output information is 12, the number of parameters included in the output information is the same as in the first embodiment. Therefore, when the robot 14 moves by a minute movement amount (dX, dY, dZ) in an arbitrary direction in a predetermined coordinate system with respect to the arm tip of the robot 14, it is minute around the Z axis and around the X axis. If the output information from the measuring device 12 obtained by rotating the amount is changed by (dS 1 , dS 2 , dS 3 , dS 4 ), the minute movement amount (dX, dY, dZ) of the robot 14 is changed. And the change amount dS i (= (dS 1 , dS 2 , dS 3 , dS 4 )) of the output information from the measuring device 12 satisfies the following relational expression (12).
Figure 2009279677

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ+を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（１３）のように表すことができる。

Figure 2009279677
Therefore, by obtaining the pseudo inverse matrix M + of M, the movement amount (dX, dY, dZ) of the robot 14 can be expressed as the following equation (13).
Figure 2009279677

ここで、Ｍ+はＭの転置行列ＭTを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ+＝（ＭTＭ）-1ＭT
なお、（ＭTＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（ＭTＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。 Here, M + is obtained by the following equation using the transpose matrix M T of M.
M + = (M T M) −1 M T
Note that if the determinant of (M T M) is 0 or an extremely small value, the inverse matrix of (M T M) cannot be obtained. It means you can't.

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
教示点の教示作業は、第１の実施形態とほぼ同様に行われる。ただし、計測装置１２による指定標的３８の計測は、計測が所望されているときの位置において、Ｘ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的５８の受光面における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ１1，Ｓ１2））とＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ１3，Ｓ１4））とを求め、これを出力情報Ｓ１i（＝（Ｓ１1，Ｓ１2，Ｓ１3，Ｓ１4））として出力することにより行われる。それ以外の点は、第１の実施形態とほぼ同様である。 Next, when the preparation work is completed, the teaching work of the teaching point is performed.
The teaching operation of teaching points is performed in substantially the same manner as in the first embodiment. However, the measurement of the designated target 38 by the measuring device 12 is performed by the light receiving device 58 before and after the light receiving device 58 of the measuring device 12 is rotated by a minute amount δα around the X axis at the position where measurement is desired. The amount of movement (dVtRx, dHzRx) (= (S1 1 , S1 2 )) on the light receiving surface of the designated target 58 imaged on the light receiving surface and the light receiving device 58 of the measuring device 12 are rotated by a minute amount δγ around the Z axis. The amount of movement (dVtRz, dHzRz) (= (S1 3 , S1 4 )) on the light receiving surface of the designated target 38 formed on the light receiving surface of the light receiving device 58 before and after is obtained, and this is output information S1 i ( = (S1 1 , S1 2 , S1 3 , S1 4 )). The other points are almost the same as in the first embodiment.

すなわち、計測装置１２による指定標的３８の計測が行われると、誤差判定部２８が、計測結果Ｓ１iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１iと基準標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１iと指定標的情報Ｓ０iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、ロボット移動指令部３０は、以下の式（１４）を用いて、Ｓ１iをＳ０iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させ、移動後の位置において指定標的３８の計測を行うことを繰り返す。

Figure 2009279677
That is, when the designated target 38 is measured by the measuring device 12, the error determination unit 28 determines a difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i stored in the reference target information storage unit 18 in advance. It is determined whether it is within the allowable range. When it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is within a predetermined allowable range, it is determined that the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship. Then, the position of the reference point of the robot 14 at that time is stored in the teaching point storage unit 32 as a teaching point. On the other hand, when it is determined that the difference between the measurement result S1 i and the reference target information S0 i is not within a predetermined allowable range, the robot 14 and the designated target 38 are arranged in a predetermined relative positional relationship. Until the difference between the measurement result S1 i and the designated target information S0 i falls within a predetermined allowable range, the robot movement command unit 30 uses the following equation (14). Thus, the movement amount (dX1, dY1, dZ1) of the robot 14 necessary to bring S1 i closer to S0 i is obtained, the robot 14 is moved by the obtained movement amount (dX1, dY1, dZ1), and the Repeat the measurement of the designated target 38 at the position.
Figure 2009279677

以上、図示される実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は図示される実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態では、計測装置１２がロボット１４によって移動させられているが、計測装置１２に移動機構１２ａを設け、移動機構１２ａにより計測装置１２を移動させてもよい。   Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, in the first embodiment, the measuring device 12 is moved by the robot 14, but the moving device 12a may be provided in the measuring device 12, and the measuring device 12 may be moved by the moving mechanism 12a.

本発明によるロボット制御装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the robot control apparatus by this invention. 図１に示されているロボット制御装置による教示作業の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the teaching operation | work by the robot control apparatus shown by FIG. 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第１の実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 1st Embodiment of the robot system using the robot control apparatus of FIG. 第１の実施形態による教示作業における基準標的の計測の様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of the measurement of the reference target in the teaching work by 1st Embodiment. 第１の実施形態による教示作業における指定標的の位置への自動修正の様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of automatic correction to the position of the designated target in the teaching work by 1st Embodiment. 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第２の実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 2nd Embodiment of the robot system using the robot control apparatus of FIG. 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第３の実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 3rd Embodiment of the robot system using the robot control apparatus of FIG. 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における基準標的とアーク溶接装置の先端との位置合せの様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of position alignment with the reference | standard target and the front-end | tip of an arc welding apparatus in the teaching work by the robot system of 3rd Embodiment. 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における基準標的の計測の様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of the measurement of the reference | standard target in the teaching work by the robot system of 3rd Embodiment. 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における指定標的の位置への自動修正の様子を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the mode of the automatic correction to the position of the designated target in the teaching work by the robot system of 3rd Embodiment. 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第４の実施形態における計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the relationship between the rotation around the Z-axis of the measuring device in the fourth embodiment of the robot system using the robot control device of FIG. 1 and the flatness and flatness of the target on the light receiving surface of the measuring device. FIG. 第４の実施形態のロボットシステムにおける計測装置のＸ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotation of the surroundings of the X-axis of the measuring device in the robot system of 4th Embodiment, and the relationship with the flat amount and flat direction of the target on the light-receiving surface of the measuring device by it. 第４の実施形態のロボットシステムにおける計測装置のＹ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship of the amount of flatness and the flat direction of the target on the light-receiving surface of the measurement apparatus by rotation around the Y-axis of the measurement apparatus in the robot system of 4th Embodiment. 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第５の実施形態において計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点が標的の位置と一致しているときの計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。In the fifth embodiment of the robot system using the robot controller of FIG. 1, the Z axis of the measuring device when the reference point of the robot located on the optical axis of the light receiving device of the measuring device matches the target position It is a perspective view which shows the relationship between rotation around and the movement of the target on the light-receiving surface of a measuring device by it. 第５の実施形態のロボットシステムにおいて計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点のＸ軸又はＹ軸方向の位置が標的の位置と一致していないときの計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。In the robot system of the fifth embodiment, the Z-axis of the measuring apparatus when the position of the reference point of the robot located on the optical axis of the light-receiving device of the measuring apparatus in the X-axis or Y-axis direction does not coincide with the target position It is a perspective view which shows the relationship between rotation around and the movement of the target on the light-receiving surface of a measuring device by it. 第５の実施形態のロボットシステムにおいて計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点のＺ方向の位置が標的の位置と一致していないときの計測装置のＸ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。In the robot system of the fifth embodiment, rotation of the measuring device around the X axis when the position in the Z direction of the reference point of the robot located on the optical axis of the light receiving device of the measuring device does not coincide with the position of the target It is a perspective view which shows the relationship with the movement of the target on the light-receiving surface of the measuring device by it.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ロボット制御装置
１２ 計測装置
１２ａ 移動機構
１４ ロボット
１８ 基準標的記憶部
２２ 出力変化量演算部
２４ 出力変化量記憶部
２６ 誤差検出部
２８ 誤差判定部
３０ ロボット移動指令部
３２ 教示点記憶部
３４ 基準標的
３６ 作業対象物
３８ 指定標的
４０ ロボットシステム
５０ スポット溶接装置
５８ 受光デバイス
６２ 画像処理装置
６８ ロボットシステム
７０ ロボットシステム
７２ アーク溶接装置
７４ レーザスポット光投光装置
７６ レーザスポット光
８０ ロボットシステム
８４ ロボットシステム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Robot controller 12 Measuring apparatus 12a Movement mechanism 14 Robot 18 Reference target memory | storage part 22 Output change amount calculating part 24 Output change amount memory | storage part 26 Error detection part 28 Error determination part 30 Robot movement command part 32 Teaching point memory | storage part 34 Reference target 36 Work Target 38 Designated Target 40 Robot System 50 Spot Welding Device 58 Light Receiving Device 62 Image Processing Device 68 Robot System 70 Robot System 72 Arc Welding Device 74 Laser Spot Light Projecting Device 76 Laser Spot Light 80 Robot System 84 Robot System

Claims (16)

ロボットのアーム先端部に装着され前記ロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置であって、
前記ロボットの基準点と基準標的とを予め定められた相対位置関係に配置したときに前記基準標的を計測する前記計測装置から出力された出力情報を記憶する基準標的情報記憶部と、
前記ロボットの基準点と前記基準標的とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を予め定められた移動量だけ移動させたときの前記計測装置からの出力情報の変化量を求める出力変化量演算部と、
前記移動量と前記出力変化量演算部により求められた出力変化量とを対応させて記憶する出力変化量記憶部と、
作業対象物上に設けられた指定標的を計測したときの前記計測装置の出力情報と前記基準標的情報記憶部に記憶された出力情報との誤差を求める誤差検出部と、
前記誤差検出部によって求められた誤差が予め定められた許容範囲以内になったか否かを判断する誤差判定部と、
前記誤差が前記予め定められた許容範囲以内になるまで、前記出力変化量記憶部に記憶された前記移動量と前記出力変化量との関係に基づいて、前記誤差を小さくするように前記ロボットを移動させるロボット移動指令部と、
前記誤差検出部によって求められた誤差が前記予め定められた許容範囲以内になったときに前記ロボットの基準点の位置を教示点として記憶する教示点記憶部と、
を備えたことを特徴とするロボット制御装置。 A robot control device that teaches the position of a robot using a measuring device that is mounted on the arm tip of the robot and moves in conjunction with the robot,
A reference target information storage unit that stores output information output from the measurement device that measures the reference target when the reference point and the reference target of the robot are arranged in a predetermined relative positional relationship;
Amount of change in output information from the measuring device when the measuring device is moved by a predetermined amount of movement from a state in which the reference point of the robot and the reference target are arranged in a predetermined relative positional relationship An output change amount calculation unit for obtaining
An output change amount storage unit for storing the movement amount and the output change amount obtained by the output change amount calculation unit in association with each other;
An error detection unit for obtaining an error between the output information of the measurement device when measuring the designated target provided on the work object and the output information stored in the reference target information storage unit;
An error determination unit that determines whether or not the error obtained by the error detection unit is within a predetermined allowable range;
The robot is controlled so as to reduce the error based on the relationship between the movement amount stored in the output change amount storage unit and the output change amount until the error falls within the predetermined allowable range. A robot movement command section to be moved;
A teaching point storage unit that stores the position of the reference point of the robot as a teaching point when the error obtained by the error detection unit falls within the predetermined allowable range;
A robot control device comprising: 前記予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を移動させるとき、互いに直交する３軸方向への前記計測装置の並進移動がそれぞれ行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも三つのパラメータを含む、請求項１に記載のロボット制御装置。   When the measuring device is moved from the state of being arranged in the predetermined relative positional relationship, translational movement of the measuring device in three axis directions orthogonal to each other is performed, and output information from the measuring device is The robot controller according to claim 1, comprising at least three parameters. 前記計測装置が受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、異なる位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含む、請求項２に記載のロボット制御装置。   The measurement apparatus includes a light receiving device, and the at least three parameters include position coordinates on the light receiving surface of the reference target or the designated target imaged on a light receiving surface of the light receiving device arranged at different positions. Item 3. The robot control device according to Item 2. 前記計測装置が異なる位置に配置された二つの受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記二つの受光デバイスの各々の受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含む、請求項３に記載のロボット制御装置。   The measurement apparatus includes two light receiving devices arranged at different positions, and the at least three parameters are formed on the light receiving surfaces of the two light receiving devices on the light receiving surface of the reference target or the designated target. The robot control device according to claim 3, comprising position coordinates. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ予め定められた移動量だけ移動させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記第２の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標とを含む、請求項３に記載のロボット制御装置。   The measuring device includes one light receiving device, and the measurement by the measuring device is performed when the one light receiving device is disposed at a predetermined first position with respect to the robot and when the one light receiving device is measured. Performed when a predetermined amount of movement is performed from the first position to a second position different from the first position, and the at least three parameters are arranged at the first position. Position coordinates of the reference target or the designated target imaged on the light receiving surface of the light receiving device and the reference target imaged on the light receiving surface of the light receiving device arranged at the second position or the designated target The robot control device according to claim 3, including a position coordinate of a target on the light receiving surface. 前記受光デバイスは、前記ロボットの移動により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられる、請求項５に記載のロボット制御装置。   The robot control apparatus according to claim 5, wherein the light receiving device is moved from the first position to the second position by movement of the robot. 前記受光デバイスは、該受光デバイスに設けられた移動機構により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられる、請求項５に記載のロボット制御装置。   The robot control apparatus according to claim 5, wherein the light receiving device is moved from the first position to the second position by a moving mechanism provided in the light receiving device. 前記計測装置が一つの受光デバイスとレーザスポット光投光装置とを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記レーザスポット光投光装置から前記基準標的又は前記指定標的上に投光されたレーザスポット光が前記受光デバイスの受光面に結像した輝点の前記受光面における位置座標とを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。   The measuring apparatus includes one light receiving device and a laser spot light projector, and the at least three parameters are position coordinates of the reference target or the designated target imaged on the light receiving surface of the light receiving device on the light receiving surface. And a position coordinate on the light receiving surface of a bright spot formed on the light receiving surface of the light receiving device by the laser spot light projected on the reference target or the designated target from the laser spot light projecting device, The robot control apparatus according to claim 2. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記基準標的と前記指定標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標及び大きさを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。   The measurement apparatus includes one light receiving device, the reference target and the designated target have the same shape and size, and the at least three parameters are the reference target or the designated image formed on the light receiving surface of the light receiving device. The robot control apparatus according to claim 2, comprising position coordinates and a size of a target on the light receiving surface. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね垂直で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第３の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね平行で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量と、前記第１の位置から前記第３の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量とを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。   The measuring device includes one light receiving device, and the measurement by the measuring device is performed when the one light receiving device is disposed at a predetermined first position with respect to the robot, and the one light receiving device. Is rotated from the first position to a second position different from the first position by a predetermined angle around an axis passing through the reference point of the robot and substantially perpendicular to the light receiving surface of the light receiving device. And when the one light receiving device is moved from the first position to a third position different from the first position around the axis line that is substantially parallel to the light receiving surface of the light receiving device and passes through the reference point of the robot. When the light receiving device is rotated from the first position to the second position by the at least three parameters. The amount of change in the position coordinates of the reference target or the designated target imaged on the light receiving surface of the vice and the light receiving device when the light receiving device is rotated from the first position to the third position The robot control device according to claim 2, comprising: a change amount of a position coordinate of the reference target or the designated target imaged on the light receiving surface of the light receiving device. 前記予め定められた相対位置関係から前記計測装置を移動させるとき、前記３軸周りの前記計測装置の回転移動がそれぞれさらに行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも六つのパラメータを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。   When the measurement device is moved from the predetermined relative positional relationship, rotational movement of the measurement device around the three axes is further performed, and output information from the measurement device includes at least six parameters. The robot control apparatus according to claim 2. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記指定標的と前記基準標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも六つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を含む、請求項１１に記載のロボット制御装置。   The measurement apparatus includes one light receiving device, the designated target and the reference target have the same shape and size, and the at least six parameters are the reference target or the designated image formed on the light receiving surface of the light receiving device. The robot control device according to claim 11, comprising position coordinates, a size, a rotation amount, a flatness ratio, and a flat direction of the target on the light receiving surface. 前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置である、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のロボット制御装置。   The robot control apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the teaching position is a position of the robot when the work is actually performed on the work object. 前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置に対して所定の位置関係になる、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のロボット制御装置。   The robot control device according to any one of claims 1 to 12, wherein the teaching position has a predetermined positional relationship with respect to a position of the robot when the work is actually performed on the work target. . 前記ロボットの作業がスポット溶接であり、前記ロボットの基準点がスポット溶接の打点位置であり、前記基準標的が前記打点位置に定められている、請求項１３に記載のロボット制御装置。   The robot control apparatus according to claim 13, wherein the robot work is spot welding, the reference point of the robot is a spot welding spot position, and the reference target is set at the spot position. 前記ロボットの作業がアーク溶接であり、前記ロボットの基準点が溶接線上の放電位置であり、前記基準標的が前記放電位置に定められている、請求項１３に記載のロボット制御装置。   The robot control apparatus according to claim 13, wherein the robot work is arc welding, the reference point of the robot is a discharge position on a welding line, and the reference target is set at the discharge position.
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