JP2817736B1 - Origin detection device - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 パン−チルト機構の機構原点検出を正確に行
う。
【解決手段】 投射器3によりパン−チルト機構2のパ
ン軸6と直交する軸に平行な方向から投射光4を発す
る。この投射光4は、パン−チルト機構2によって遮断
され、このときの受光素子5による出力信号によって遮
断検出器8が遮断トリガを送出する。一方、遮断された
後再透過して受光素子5により受光されると、このとき
の受光素子5の出力信号によって透過検出器9が透過ト
リガを送出する。遮断トリガと透過トリガのトリガ時に
おけるパン軸6回りの回転角とチルト軸7回りの回転角
をそれぞれ回転角検出器10によって検出し、各々の回
転角の平均値を中点計算機12で求め、機構原点を決定
する。To accurately detect a mechanism origin of a pan-tilt mechanism. SOLUTION: A projector 3 emits projection light 4 from a direction parallel to an axis orthogonal to a pan axis 6 of a pan-tilt mechanism 2. The projection light 4 is cut off by the pan-tilt mechanism 2, and the cut-off detector 8 sends out a cut-off trigger according to the output signal from the light-receiving element 5 at this time. On the other hand, when the light is retransmitted and then received by the light receiving element 5 after being cut off, the transmission detector 9 sends out a transmission trigger according to the output signal of the light receiving element 5 at this time. The rotation angle around the pan axis 6 and the rotation angle around the tilt axis 7 at the time of the trigger of the cutoff trigger and the transmission trigger are respectively detected by the rotation angle detector 10, and the average value of each rotation angle is obtained by the midpoint calculator 12, Determine the mechanism origin.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は産業用ロボットに係
り、特にパン−チルト機構を有する2自由度の関節機構
の原点を検出する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot, and more particularly to an apparatus for detecting the origin of a two-degree-of-freedom joint mechanism having a pan-tilt mechanism.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の産業用関節ロボットでは、特開平
4−310393号公報の「産業用ロボット」(以下、
先行発明1という)に記載されるように、各関節軸に取
付けた原点検出センサを用いて機構原点を特定する方法
や、特開平5−280927号公報の「レーザスリット
光の位置検出方法」(以下、先行発明2という)に記載
されるように多自由度ロボットの先にカメラ等の画像処
理手段を取付け、基準位置とのずれを数学的に求める方
法が知られている。2. Description of the Related Art A conventional industrial joint robot is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-310393 (hereinafter referred to as "industrial robot").
As described in Prior Art 1), a method of specifying a mechanism origin using an origin detection sensor attached to each joint shaft, and a method of detecting a position of a laser slit light disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-280927 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5-280927). Hereinafter, as described in Prior Invention 2), there is known a method in which an image processing means such as a camera is attached to the end of a multi-degree-of-freedom robot, and a deviation from a reference position is mathematically obtained.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た先行発明1においては、原点センサによって検出され
る原点と機構そのものの機構原点は、センサの取付け誤
差、機構の組立て誤差等により正確に一致しないという
問題があった。一方、先行発明2は、複雑な手順とカメ
ラ、画像処理装置等の高価な計測装置が必要であるとい
う問題があった。However, in the above prior art 1, the origin detected by the origin sensor and the mechanism origin of the mechanism itself do not exactly match due to a sensor mounting error, a mechanism assembly error, or the like. There was a problem. On the other hand, the prior art 2 has a problem that complicated procedures and expensive measuring devices such as a camera and an image processing device are required.
【0004】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、パン−
チルト機構の機構原点検出を単純でかつ正確に行うこと
ができるようにした原点検出装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems.
It is an object of the present invention to provide an origin detecting device capable of simply and accurately detecting the origin of a tilt mechanism.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パン−チルト機構を有する2自由度の関節
機構の原点を検出する装置において、前記パン−チルト
機構のパン軸と直交する軸に平行な方向から投射光を発
する投光器と、前記投射光が前記パン−チルト機構によ
って遮断されたときにトリガを出力する遮断検出器と、
前記遮断された投射光が前記パン−チルト機構の移動に
よって再び透過したときにトリガを出力する透過検出器
と、前記2種のトリガに応じてトリガ時のそれぞれ2種
のパン軸回り回転角と、2種のチルト軸回り回転角を検
出する回転角検出器と、前記2種のパン軸回りとチルト
軸回りの回転角を記憶する角度メモリと、前記パン軸お
よびチルト軸回りのそれぞれ2種の回転角の平均を求め
る計算手段とを備えたことを特徴とする。本発明におい
ては、投射光がパン−チルト機構によって遮断されたと
きと再透過したときに遮断トリガと透過トリガを出力
し、これらのトリガに応じてトリガ時のパン軸およびチ
ルト軸回りの回転角を検出しているので、取付け誤差、
調整誤差を含むセンサを使用する必要がなく、関節機構
の機構原点を正確に測定することができる。また、カメ
ラ、画像処理装置等を必要としない。According to the present invention, there is provided an apparatus for detecting the origin of a two-degree-of-freedom joint mechanism having a pan-tilt mechanism. A projector that emits projection light from a direction parallel to the axis to be cut, and a shutdown detector that outputs a trigger when the projection light is interrupted by the pan-tilt mechanism,
A transmission detector that outputs a trigger when the blocked projection light is transmitted again by the movement of the pan-tilt mechanism; and two types of rotation angles around the pan axis at the time of triggering according to the two types of triggers. A rotation angle detector for detecting two types of rotation angles around the tilt axis; an angle memory for storing the two types of rotation angles around the pan axis and the tilt axis; and two types of rotation memories each for the pan axis and the tilt axis. And a calculating means for calculating an average of the rotation angles. In the present invention, when the projection light is blocked by the pan-tilt mechanism and when the projection light is re-transmitted, the cut-off trigger and the transmission trigger are output, and the rotation angles around the pan axis and the tilt axis at the time of the trigger in response to these triggers Is detected, installation error,
It is not necessary to use a sensor including an adjustment error, and the mechanism origin of the joint mechanism can be accurately measured. Further, a camera, an image processing device and the like are not required.
【0006】また、本発明は、上記発明において、パン
−チルト機構により投射光が遮断、透過する度にトリガ
を出力する投射光検出器を備えたことを特徴とする。本
発明においては、投射光の遮断と透過を1つの投射光検
出器で検出しているので、回路調整工数を少なくするこ
とができる。Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, a projection light detector which outputs a trigger every time the projection light is cut off and transmitted by the pan-tilt mechanism. In the present invention, since the cutoff and transmission of the projection light are detected by one projection light detector, the number of circuit adjustment steps can be reduced.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る原
点検出装置の第1の実施の形態を示す概略構成図であ
る。1は固定台、2は固定台1上に設置されたパン−チ
ルト機構で、このパンチルト機構2は、固定台1上に垂
直なチルト軸6回りに回動自在に設けられたパン2A
と、パン2の上端にチルト軸6と直交する水平なチルト
軸7回りに揺動自在に設けられたチルト2Bとで構成さ
れている。3,5はチルト3Bの両側の空間に対向して
配置された投光器および受光素子である。投光器3は、
パン−チルト機構2のパン軸6と直交する軸に平行な方
向から投射光4を受光素子5に向けて発する。この投射
光4は、その光路上にチルト2Bが位置していると遮断
され、位置していないときには受光素子5によって受光
され、これによってパン−チルト機構2による投射光4
の遮断、透過が検出される。遮断検出器8と透過検出器
9は受光素子5からの信号を受け遮断トリガと、透過ト
リガをそれぞれ発生する検出回路である。パン−チルト
コントローラ13はパン−チルト機構2をパン軸6回り
に回転させたり、チルト2Bをチルト軸7回りに揺動さ
せるコントローラである。回転角検出器10はパン軸
6、チルト軸7の回転角を検出する検出器で回転角を動
作角メモリ11に出力する。動作角メモリ11は遮断検
出器8、透過検出器9から出力する遮断トリガ、透過ト
リガに併せて回転角をメモリに格納するメモリである。
中点計算機12は動作角メモリ11に格納された回転角
の平均を求める計算機であり、計算した平均値をパン−
チルトコントローラ13へ出力する。パン軸センサ1
4、チルト軸センサ15は初期化時に固定台1とパン−
チルト機構2の基準点を決定するセンサで、これらによ
って原点検出装置16を構成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an origin detection device according to the present invention. 1 is a fixed base, 2 is a pan-tilt mechanism installed on the fixed base 1, and this pan-tilt mechanism 2 is a pan 2A provided on the fixed base 1 so as to be rotatable around a vertical tilt axis 6.
And a tilt 2B provided at the upper end of the pan 2 so as to be swingable around a horizontal tilt axis 7 orthogonal to the tilt axis 6. Reference numerals 3 and 5 denote a light projector and a light receiving element which are arranged to face the spaces on both sides of the tilt 3B. The floodlight 3
The projection light 4 is emitted toward the light receiving element 5 from a direction parallel to an axis orthogonal to the pan axis 6 of the pan-tilt mechanism 2. The projection light 4 is cut off when the tilt 2B is located on the optical path, and is received by the light receiving element 5 when the tilt 2B is not located, whereby the projection light 4 by the pan-tilt mechanism 2 is received.
Block and transmission are detected. The cutoff detector 8 and the transmission detector 9 are detection circuits that receive a signal from the light receiving element 5 and generate a cutoff trigger and a transmission trigger, respectively. The pan-tilt controller 13 is a controller that rotates the pan-tilt mechanism 2 around the pan axis 6 and swings the tilt 2B around the tilt axis 7. The rotation angle detector 10 detects the rotation angles of the pan axis 6 and the tilt axis 7 and outputs the rotation angle to the operation angle memory 11. The operating angle memory 11 is a memory that stores a rotation angle in a memory in conjunction with a blocking trigger and a transmission trigger output from the blocking detector 8 and the transmission detector 9.
The midpoint calculator 12 is a calculator for calculating the average of the rotation angles stored in the operation angle memory 11, and the calculated average value is panned.
Output to the tilt controller 13. Pan axis sensor 1
4. The tilt axis sensor 15 is panned with the fixed base 1 during initialization.
These are sensors for determining the reference point of the tilt mechanism 2, and these constitute an origin detection device 16.
【0008】次に、原点検出装置16の動作について説
明する。初めに初期化動作として、固定台lとパン−チ
ルト機構2との基準点を求めるためにパン−チルトコン
トローラ13でパン−チルト機構2をパン軸6回りに回
転させるとともにチルト2Bをチルト軸7回りに揺動さ
せ、パン軸センサ14、チルト軸センサ15で検出され
る基準点へパンーチルト機構2を移動させる。この時、
パン軸センサ14およびチルト軸センサ15から出力さ
れる検出信号をトリガとして回転角検出器10のエンコ
ーダカウンタをリセットする。Next, the operation of the origin detecting device 16 will be described. First, as an initializing operation, the pan / tilt mechanism 2 is rotated around the pan axis 6 by the pan / tilt controller 13 to obtain a reference point between the fixed base 1 and the pan / tilt mechanism 2, and the tilt 2 B is moved to the tilt axis 7. The pan / tilt mechanism 2 is moved around to a reference point detected by the pan axis sensor 14 and the tilt axis sensor 15. At this time,
The encoder counter of the rotation angle detector 10 is reset using the detection signals output from the pan axis sensor 14 and the tilt axis sensor 15 as a trigger.
【0009】図2は第1の原点検出動作時のパン−チル
ト機構2の軌跡を示す図である。第1の原点検出は、パ
ン−チルトコントローラ13でパン−チルト機構2をパ
ン軸6回りに回転させるとともにチルト2Bをチルト軸
7回りに揺動させ、チルト2Bが投射光4を十分遮断で
きる任意の位置へ移動させる。ここでチルト軸7を固定
し、パン軸6回りに回転させると、パン−チルト機構2
はチルト2Bの先端が円弧状の軌跡を描き、点aで投射
光4を遮断し、点bで再び透過する。受光素子5は投射
光4の光量に応じて電圧を発生する素子、例えば太陽電
池等で実現できる。遮断検出器8、透過検出器9は受光
素子5の出力を増幅し、遮断検出器8、透過検出器9の
基準電圧と比較して遮断トリガ、透過トリガをそれぞれ
発生させる。遮断トリガ、透過トリガは回転角検出器1
0で検出されるパン軸6の基準点に対するa点、b点の
回転角を角度メモリ11へ格納する。格納された動作角
の平均値を中点計算機12で計算し第1の原点である中
点cを決定する。FIG. 2 is a diagram showing the locus of the pan-tilt mechanism 2 during the first origin detection operation. In the first origin detection, the pan-tilt controller 13 rotates the pan-tilt mechanism 2 about the pan axis 6 and swings the tilt 2B about the tilt axis 7, so that the tilt 2B can sufficiently block the projection light 4 To the position. Here, when the tilt shaft 7 is fixed and rotated around the pan shaft 6, the pan-tilt mechanism 2
, The tip of the tilt 2B draws an arc-shaped locus, blocks the projection light 4 at the point a, and transmits again at the point b. The light receiving element 5 can be realized by an element that generates a voltage in accordance with the amount of the projection light 4, for example, a solar cell or the like. The cutoff detector 8 and the transmission detector 9 amplify the output of the light receiving element 5 and compare them with the reference voltages of the cutoff detector 8 and the transmission detector 9 to generate a cutoff trigger and a transmission trigger, respectively. Cutoff trigger and transmission trigger are rotation angle detector 1
The rotation angles of the points a and b with respect to the reference point of the pan axis 6 detected at 0 are stored in the angle memory 11. An average value of the stored operation angles is calculated by the midpoint calculator 12, and a midpoint c which is a first origin is determined.
【0010】図3は第2の原点検出動作時のパン−チル
ト機構2の軌跡を示す図である。第2の原点検出はパン
−チルトコントローラ13でパン−チルト機構2をパン
軸6回りに回転させ中点cまで移勤させる。ここで、パ
ン軸6を固定し、チルト2Bを揺動させると、チルト2
Bの先端はチルト2Bを側方から見た場合円弧状の軌跡
を描くが、前方から見た場合は投影面上において上下方
向に往復直線軌跡を描くため、点dで投射光4を遮断
し、点d‘で再び透過する。受光素子5は投射光4の光
量に応じて電圧を発生する。遮断検出器8、透過検出器
9は受光素子5の出力を増幅し、それぞれ遮断検出器
8、透過検出器9の基準電圧と比較して遮断トリガ、透
過トリガをそれぞれ発生させる。遮断トリガ、透過トリ
ガは回転角検出器10で検出されるチルト軸7の基準点
に対するd点、d’点の回転角を角度メモリ11へ格納
する。格納された動作角の平均値を中点計算機12で計
算し第2の原点である中点eを決定する。第1の原点で
ある中点c、第2の原点である中点eによってパン−チ
ルト機構2の機構原点が決定する。FIG. 3 is a diagram showing the trajectory of the pan-tilt mechanism 2 during the second origin detection operation. In the second origin detection, the pan-tilt controller 2 rotates the pan-tilt mechanism 2 around the pan axis 6 to transfer the work to the middle point c. Here, when the pan shaft 6 is fixed and the tilt 2B is swung, the tilt 2
The tip of B draws an arc-shaped trajectory when the tilt 2B is viewed from the side, but draws a reciprocating linear trajectory in the vertical direction on the projection plane when viewed from the front. , At point d ′. The light receiving element 5 generates a voltage according to the amount of the projection light 4. The cutoff detector 8 and the transmission detector 9 amplify the output of the light receiving element 5 and generate cutoff triggers and transmission triggers, respectively, by comparing with the reference voltages of the cutoff detectors 8 and the transmission detector 9, respectively. The cutoff trigger and the transmission trigger store the rotation angles at points d and d ′ with respect to the reference point of the tilt axis 7 detected by the rotation angle detector 10 in the angle memory 11. An average value of the stored operating angles is calculated by the midpoint calculator 12, and a midpoint e, which is the second origin, is determined. The mechanism origin of the pan-tilt mechanism 2 is determined by the middle point c which is the first origin and the middle point e which is the second origin.
【0011】図4は回転角検出器10の動作を示すブロ
ック図である。回転角検出器10はインクリメンタルエ
ンコーダl01,102と、エンコーダカウンタ10
3,104から構成される。インクリメンタルエンコー
ダl01,102はパン軸6およびチルト軸7の回転に
応じて回転検出信号を出力する。エンコーダカウンタ1
03,l04は初期化時にパン軸センサ14、チルト軸
センサ15によって検出した固定台lとパン−チルト機
構2の基準点からの回転角の回転検出信号をカウントし
算出する。FIG. 4 is a block diagram showing the operation of the rotation angle detector 10. The rotation angle detector 10 includes incremental encoders 101 and 102 and an encoder counter 10.
3,104. The incremental encoders 101 and 102 output a rotation detection signal according to the rotation of the pan shaft 6 and the tilt shaft 7. Encoder counter 1
Numerals 03 and 104 count and calculate rotation detection signals of the rotation angle from the fixed point l and the reference point of the pan-tilt mechanism 2 detected by the pan axis sensor 14 and the tilt axis sensor 15 at the time of initialization.
【0012】図5は遮断検出器8の動作を示すブロック
図である。遮断検出器8は増幅器801、比較器80
2、基準電圧804から構成される。増幅器801は受
光素子5からの遮断情報を含んだ検出電圧を増幅する。
比較器802は増幅した検出電圧と基準電圧804を比
較し、遮断トリガ803を発生させる。FIG. 5 is a block diagram showing the operation of the interruption detector 8. The interruption detector 8 includes an amplifier 801, a comparator 80
2. It is composed of a reference voltage 804. The amplifier 801 amplifies the detection voltage including the cutoff information from the light receiving element 5.
The comparator 802 compares the amplified detection voltage with the reference voltage 804, and generates a cutoff trigger 803.
【0013】図6は透過検出器9の動作を示すブロック
図である。透過検出器9は増幅器901、比較器90
2、基準電圧904から構成される。増幅器901は受
光素子5からの透過情報を含んだ検出電圧を増幅する。
比較器902は増幅した検出電圧と基準電圧904を比
較し、遮断トリガ903を発生させる。FIG. 6 is a block diagram showing the operation of the transmission detector 9. The transmission detector 9 includes an amplifier 901, a comparator 90
2, the reference voltage 904. The amplifier 901 amplifies a detection voltage including transmission information from the light receiving element 5.
The comparator 902 compares the amplified detection voltage with the reference voltage 904, and generates a cutoff trigger 903.
【0014】図7は動作角メモリ11の動作を示すブロ
ック図である。動作角メモリ11は4つのメモリ11
1,112,113,114から構成される。メモリ1
11,112,113,114は第1の原点検出時、第
2の原点検出時に遮断トリガ803、透過トリガ903
のトリガ信号を受けカウンタ103,104の動作角を
格納する。FIG. 7 is a block diagram showing the operation of the operation angle memory 11. The operating angle memory 11 has four memories 11
1, 112, 113 and 114. Memory 1
Reference numerals 11, 112, 113, and 114 denote a shutdown trigger 803 and a transmission trigger 903 when the first origin is detected and when the second origin is detected.
, And the operating angles of the counters 103 and 104 are stored.
【0015】このように本発明に係る原点検出装置1に
おいては、投射光4がパン−チルト機構2によって遮断
されたときと再透過したときを受光素子5によって検出
し、その検出信号に基づいて遮断検出器8と透過検出器
9が遮断トリガと透過トリガをそれぞれ出力し、これら
のトリガに応じてトリガ時のパン軸6およびチルト軸7
回りの回転角を検出することにより、パン−チルト機構
2の機構原点を決定するので、上記した先行発明1にお
ける原点センサを必要とせず、関節機構の機構原点を正
確に測定することができる。また、投光器と受光素子を
用いているので、カメラ、画像処理装置等を必要とせ
ず、装置の製造コストを低減することができる。As described above, in the origin detecting apparatus 1 according to the present invention, when the projection light 4 is blocked by the pan-tilt mechanism 2 and when it is re-transmitted, the light receiving element 5 detects the light 4 and based on the detection signal. The cutoff detector 8 and the transmission detector 9 output a cutoff trigger and a transmission trigger, respectively, and in response to these triggers, the pan axis 6 and the tilt axis 7 at the time of the trigger.
Since the mechanism origin of the pan-tilt mechanism 2 is determined by detecting the rotation angle of the surroundings, the mechanism origin of the joint mechanism can be accurately measured without the need for the origin sensor in the above-described prior art 1. Further, since a light projector and a light receiving element are used, a camera, an image processing device, and the like are not required, and the manufacturing cost of the device can be reduced.
【0016】図8は本発明の第2の実施の形態を示す概
略構成図である。本実施の形態では受光素子5の出力先
として1つの投射光検出器20を設け、この検出器20
によって投射光の遮断、透過の度にトリガを出力させる
ようにしている。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, one projection light detector 20 is provided as an output destination of the light receiving element 5 and this detector 20
Thus, a trigger is output each time the projection light is blocked or transmitted.
【0017】図9は投射光検出器20の動作を示すブロ
ック図である。投射光検出器20は増幅器201、比較
器202、遅延回路203、基準電圧204、排他論理
和回路205から構成される。受光素子5の出力電圧は
投射光検出器20の増幅器201で増幅される。増幅器
201で増幅された信号は比較器202で基準電圧20
4と比較され遮断、透過情報をエッジに持つ矩形波信号
に変換される。矩形波信号は排他的論理和回路205と
遅延回路203に送られる。遅延回路203は矩形波を
Δtだけ遅らせ排他的論理和回路205に出力する。排
他的論理和回路205は2つの矩形波から遮断、透過情
報を持つ投射光トリガ206を生成し、動作角メモリl
lへ送りパン−チルト軸の回転角を格納することで上記
した実施の形態と同様に機構原点eを定めることができ
る。なお、その他の構成は上記した実施の形態と同一で
あるため、同一構成部材については同一符号をもって示
し、その説明を省略する。FIG. 9 is a block diagram showing the operation of the projection light detector 20. The projection light detector 20 includes an amplifier 201, a comparator 202, a delay circuit 203, a reference voltage 204, and an exclusive OR circuit 205. The output voltage of the light receiving element 5 is amplified by the amplifier 201 of the projection light detector 20. The signal amplified by the amplifier 201 is output from the comparator 202 to the reference voltage 20.
4 is converted to a rectangular wave signal having the cutoff and transmission information at the edge. The rectangular wave signal is sent to the exclusive OR circuit 205 and the delay circuit 203. The delay circuit 203 delays the rectangular wave by Δt and outputs it to the exclusive OR circuit 205. An exclusive OR circuit 205 generates a projection light trigger 206 having cut-off and transmission information from the two rectangular waves, and generates an operation angle memory l.
By storing the rotation angle of the feed pan-tilt axis in l, the mechanism origin e can be determined similarly to the above-described embodiment. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0018】このような構成においては、1つの透過光
検出器20によってトリガを発生させるようにしている
ので、検出器および回路調整等の工数を削減することが
できる。In such a configuration, since the trigger is generated by one transmitted light detector 20, the man-hours for the detector and circuit adjustment can be reduced.
【0019】図10は本発明の第3の実施の形態を示す
概略構成図である。本実施の形態においては、1関節当
たり2自由度を持つが、2つの駆動アクチュエータが独
立でなく、互いに干渉しつつ関節の2自由度動作を駆動
する例を示している。このような2自由度動作は、一例
として斜板駆動機構と自在継手を組み合わせることで実
現できる。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, two joint actuators have two degrees of freedom, but two drive actuators are not independent, and drive two-degree-of-freedom operations of joints while interfering with each other. Such two-degree-of-freedom operation can be realized by, for example, combining a swash plate drive mechanism and a universal joint.
【0020】図l0に示した例では、関節機構30は1
関節に対してX軸31とY軸32の2つの駆動軸を持っ
ている。初めに初期動作として、関節機構30の基準点
を求めるために関節コントローラ40でX軸アクチュエ
ータ33とY軸アクチェ工一夕34を回転させ、X軸セ
ンサ35、Y軸センサ36で検出される基準点に関節機
構30を移動させる。この時X軸センサ35、Y軸セン
サ36から出力される検出信号をトリガとして回転角検
出器10内のエンコーダカウンタをリセットする。In the example shown in FIG. 10, the joint mechanism 30
The joint has two drive axes, an X axis 31 and a Y axis 32. First, as an initial operation, the joint controller 40 rotates the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator mechanism 34 in order to obtain a reference point of the joint mechanism 30, and a reference detected by the X-axis sensor 35 and the Y-axis sensor 36. The joint mechanism 30 is moved to a point. At this time, the encoder counter in the rotation angle detector 10 is reset by using the detection signals output from the X-axis sensor 35 and the Y-axis sensor 36 as a trigger.
【0021】図11は第1の原点検出動作時の関節機構
30の軌跡を示す図である。第1の原点検出は関節コン
トローラ40で関節機構30を回転、揺動させ、投射光
4を十分遮断できる任意の位置へ移動させる。ここで、
X軸アクチュエータ33とY軸アクチュエータ34を等
速同方向に回転させると、関節機構30は円弧状の軌跡
を描き点aで投射光4を遮断し、点bで再び透過する。
受光素子5は投射光4の光量に応じて電圧を発生する。
遮断検出器8、透過検出器9は受光素子5の出力を増幅
し、それぞれ遮断検出器8、透過検出器9内部の基準電
圧と比較して遮断トリガ、透過トリガをそれぞれ発生さ
せる。遮断トリガと透過トリガは回転角検出器10で検
出されるX軸アクチュエータ33、Y軸アクチュエータ
34の基準点に対するa点、b点の回転角を角度メモリ
11へ格納する。格納された動作角の平均値を中点計算
機12で計算し第1の原点である中点cを決定する。FIG. 11 is a diagram showing the trajectory of the joint mechanism 30 during the first origin detection operation. In the first origin detection, the joint controller 40 rotates and swings the joint mechanism 30 to move the joint light 30 to an arbitrary position where the projection light 4 can be sufficiently blocked. here,
When the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator 34 are rotated at the same speed and in the same direction, the joint mechanism 30 draws an arc-shaped trajectory, blocks the projection light 4 at the point a, and transmits again at the point b.
The light receiving element 5 generates a voltage according to the amount of the projection light 4.
The cutoff detector 8 and the transmission detector 9 amplify the output of the light receiving element 5 and generate a cutoff trigger and a transmission trigger, respectively, by comparing them with the reference voltages inside the cutoff detector 8 and the transmission detector 9, respectively. The cutoff trigger and the transmission trigger store the rotation angles at points a and b with respect to the reference points of the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator 34 detected by the rotation angle detector 10 in the angle memory 11. An average value of the stored operation angles is calculated by the midpoint calculator 12, and a midpoint c which is a first origin is determined.
【0022】図12は第2の原点検出動作時の関節機構
30の軌跡を示す図である。第2の原点検出は関節コン
トローラ40でX軸アクチュエータ33、Y軸アクチュ
エータ34を回転させ中点cまで移動させる。ここで、
X軸アクチュエータ33、Y軸アクチュエータ34を等
速逆方向に回転させると関節機構30は往復直線軌跡を
描き、点dで投射光4を遮断し、点d‘で再び透過す
る。受光素子5は太陽電池等からなり、投射光4の光量
に応じて電圧を発生する。遮断検出器8、透過検出器9
は受光素子5の出力を増幅し、それぞれ遮断検出器8、
透過検出器9内部の基準電圧と比較し遮断トリガ、透過
トリガを発生させる。遮断トリガと透過トリガは回転角
検出器10で検出されるX軸アクチュエータ33、Y軸
アクチュエータ34の基準点に対するd点、d’点の回
転角を角度メモリ11へ格納する。格納された動作角の
平均値を中点計算機12で計算し第2の原点である中点
eを決定する。次に、第1の原点である中点c、第2の
原点である中点eによって関節機構30の機構原点が決
定する。なお、遮断検出器8、透過検出器9は第2の実
施の形態で示した投射光検出器20に変更しても同様に
機構原点を求めることができる。FIG. 12 is a diagram showing the trajectory of the joint mechanism 30 during the second origin detection operation. In the second origin detection, the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator 34 are rotated by the joint controller 40 and moved to the middle point c. here,
When the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator 34 are rotated in the opposite directions at a constant speed, the joint mechanism 30 draws a reciprocating linear trajectory, blocks the projection light 4 at the point d, and transmits again at the point d '. The light receiving element 5 is composed of a solar cell or the like, and generates a voltage according to the amount of the projection light 4. Cutoff detector 8, Transmission detector 9
Amplifies the output of the light receiving element 5 and outputs the cutoff detector 8,
The cutoff trigger and the transmission trigger are generated by comparing with a reference voltage inside the transmission detector 9. The cutoff trigger and the transmission trigger store the rotation angles at points d and d ′ with respect to the reference points of the X-axis actuator 33 and the Y-axis actuator 34 detected by the rotation angle detector 10 in the angle memory 11. An average value of the stored operating angles is calculated by the midpoint calculator 12, and a midpoint e, which is the second origin, is determined. Next, the mechanism origin of the joint mechanism 30 is determined by the middle point c which is the first origin and the middle point e which is the second origin. It should be noted that the mechanism origin can be similarly obtained by changing the cutoff detector 8 and the transmission detector 9 to the projection light detector 20 shown in the second embodiment.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る原点検
出装置によれば、2自由度の関節機構の機構原点を正確
に求めることができる。その理由は取付け誤差、調整誤
差を含むセンサを使用せず、関節機構の機構原点を空間
に配置された投射器の投射光を用いて測定するためであ
る。また、本発明によれば、関節機構の機構原点を測定
する他の従来方式より安価に原点検出が可能である。そ
の理由は従来方式がカメラ、画像処理装置を利用するの
に対して投光器と受光素子で検出できるためである。さ
らに、本発明によれば、回路調整工数を少なくすること
ができる。その理由は第2の実施の形態で示した投射光
検出器を用い、投射光の遮断と透過を1つの検出器で検
出するためである。As described above, according to the origin detecting apparatus of the present invention, the origin of the two-degree-of-freedom joint mechanism can be accurately obtained. The reason is that the mechanism origin of the joint mechanism is measured using the projection light of the projector arranged in the space without using a sensor including an attachment error and an adjustment error. Further, according to the present invention, the origin can be detected at lower cost than other conventional methods for measuring the mechanical origin of the joint mechanism. The reason is that the conventional method uses a camera and an image processing device, whereas the light can be detected by a light projector and a light receiving element. Further, according to the present invention, the number of circuit adjustment steps can be reduced. The reason is that the projection light detector described in the second embodiment is used to detect the cutoff and transmission of the projection light with one detector.
【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す概略構成図
である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 第1の原点検出動作時のパン−チルト機構の
軌跡を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a locus of a pan-tilt mechanism during a first origin detection operation.
【図3】 第2の原点検出動作時のパン−チルト機構の
軌跡を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a locus of a pan-tilt mechanism during a second origin detection operation.
【図4】 回転角検出器の動作を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing the operation of the rotation angle detector.
【図5】 遮断検出器の動作を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the operation of the interruption detector.
【図6】 動作角メモリの動作を示すブロック図であ
る。FIG. 6 is a block diagram showing an operation of an operation angle memory.
【図7】 透過検出器の動作を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the operation of the transmission detector.
【図8】 本発明の第2の実施の形態を示す概略構成図
である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図9】 投射光検出器の動作を示すブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing the operation of the projection light detector.
【図10】 本発明の第3の実施の形態を示す概略構成
図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図11】 第lの原点検出動作時の関節機構の軌跡を
示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a trajectory of a joint mechanism during a first origin detection operation.
【図12】 第2の原点検出動作時の関節機構の軌跡を
示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a trajectory of a joint mechanism during a second origin detection operation.
1…固定台、2…パン−チルト機構、3…投光器、4…
投射光、5…受光素子、6…パン軸、7…チルト軸、8
…遮断検出器、9…透過検出器、10…回転角検出器、
11…動作角メモリ、12…中点計算機、13…パン−
チルトコントローラ、14…パン軸センサ、15…チル
ト軸センサ、20…投射光検出器、30…関節機構、3
1…X軸、32…Y軸、33…X軸アクチュエータ、3
4…Y軸アクチュエータ、35…X軸センサ、36…Y
軸センサ、40…関節コントローラ、101,102…
インクリメンタルエンコーダ、103,104…エンコ
ーダカウンタ、111,112,113,114…メモ
リ、201…増幅器、202…比較器、203…遅延回
路、204…基準電圧、205…排他的論理和回路、2
06…投射光トリガ、801…増幅器、802…比較
器、803…遮断トリガ、804…基準電圧、901…
増幅器、902…比較器、903…透過トリガ、904
…基準電圧。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed stand, 2 ... Pan-tilt mechanism, 3 ... Floodlight, 4 ...
Projection light, 5: light receiving element, 6: pan axis, 7: tilt axis, 8
... Interruption detector, 9 ... Transmission detector, 10 ... Rotation angle detector,
11: Operating angle memory, 12: Midpoint calculator, 13: Pan-
Tilt controller, 14: Pan axis sensor, 15: Tilt axis sensor, 20: Projection light detector, 30: Joint mechanism, 3
1: X axis, 32: Y axis, 33: X axis actuator, 3
4 Y-axis actuator, 35 X-axis sensor, 36 Y
Axis sensor, 40 ... joint controller, 101, 102 ...
Incremental encoder, 103, 104: encoder counter, 111, 112, 113, 114: memory, 201: amplifier, 202: comparator, 203: delay circuit, 204: reference voltage, 205: exclusive OR circuit, 2
06 Projection light trigger, 801 Amplifier, 802 Comparator, 803 Cutoff trigger, 804 Reference voltage, 901
Amplifier, 902: comparator, 903: transmission trigger, 904
... reference voltage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25J 19/00 B25J 9/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B25J 19/00 B25J 9/10
Claims (2)
節機構の原点を検出する装置において、 前記パン−チルト機構のパン軸と直交する軸に平行な方
向から投射光を発する投光器と、前記投射光が前記パン
−チルト機構によって遮断されたときにトリガを出力す
る遮断検出器と、前記遮断された投射光が前記パン−チ
ルト機構の移動によって再び透過したときにトリガを出
力する透過検出器と、前記2種のトリガに応じてトリガ
時のそれぞれ2種のパン軸回り回転角と、2種のチルト
軸回り回転角を検出する回転角検出器と、前記2種のパ
ン軸回りとチルト軸回りの回転角を記憶する角度メモリ
と、前記パン軸およびチルト軸回りのそれぞれ2種の回
転角の平均を求める計算手段とを備えたことを特徴とす
る原点検出装置。1. An apparatus for detecting an origin of a two-degree-of-freedom joint mechanism having a pan-tilt mechanism, comprising: a projector for emitting projection light from a direction parallel to an axis orthogonal to a pan axis of the pan-tilt mechanism; An interruption detector that outputs a trigger when the projection light is interrupted by the pan-tilt mechanism, and a transmission detector that outputs a trigger when the interrupted projection light is transmitted again by the movement of the pan-tilt mechanism. A rotation angle detector for detecting two types of rotation angles around the pan axis and two types of rotation angles around the tilt axis at the time of triggering according to the two types of triggers; An origin detecting device, comprising: an angle memory for storing a rotation angle around an axis; and a calculating means for calculating an average of each of two types of rotation angles around the pan axis and the tilt axis.
リガを出力する投射光検出器を備えたことを特徴とする
原点検出装置。2. The origin detection device according to claim 1, further comprising a projection light detector that outputs a trigger each time the projection light is blocked or transmitted by a pan-tilt mechanism.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP13977097A JP2817736B1 (en) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | Origin detection device |
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JP13977097A JP2817736B1 (en) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | Origin detection device |
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JP2817736B1 true JP2817736B1 (en) | 1998-10-30 |
JPH10329083A JPH10329083A (en) | 1998-12-15 |
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Family Applications (1)
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JP4277100B2 (en) * | 2002-11-14 | 2009-06-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Reference position correction apparatus and reference position correction method for transport mechanism |
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1997
- 1997-05-29 JP JP13977097A patent/JP2817736B1/en not_active Expired - Fee Related
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