JP5371927B2 - 座標系校正方法及びロボットシステム - Google Patents
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Description
本実施の形態1においては、視覚センサが位置認識可能である一つのマークをロボットの座標系に配置し、視覚センサを取り付けたロボットの手先を制御して、少なくとも3箇所の視覚センサの姿勢が同じでかつ異なる観測位置に移動(つまり平行移動のみ)させ、また少なくとも3箇所の視覚センサの姿勢が互いに異なる方向から該マークを観測する観測位置に移動させてマークを観測し、各マーク観測箇所でのロボットの姿勢のデータと視覚システムによるマーク位置認識データとを対応づけて取得し、そのデータに基づいてロボットの手先の座標系と視覚センサの座標系の関係を表す関連情報(パラメータ)を校正する。
実施の形態1では、作業者が手動操作パネル37からロボット30を操作して、ロボット30の手先の位置と姿勢を制御して、必要な5箇所の観測位置へロボット手先を誘導した。本実施の形態2では、あらかじめ5箇所のマーク観測位置および各位置での姿勢をロボット制御プログラムとしてプログラミングしてロボットコントローラ31の記憶部31cに記憶させておき、作業者はマーク10を配置したのち、プログラムの起動操作をすることのみで、必要な5箇所の観測データを得られるようにする。必要な5箇所のマークの観測位置、姿勢をあらかじめプログラムとして組み込んでおくことにより、何かのトラブルで再度、座標系の校正作業が必要になったときに、迅速に対応できる。
図4は、実施の形態3のロボットシステムを示す模式図である。本実施の形態3の構成は実施の形態1の構成に対してロボット誘導装置(ロボット誘導手段)40が付加されている。実施の形態1では、マーク観測位置への手先すなわち視覚センサ20の移動は作業者の手動操作によるものであったが、本実施の形態3ではロボット誘導装置40が主導権を持って、マーク10の位置認識結果を用いてロボット10を誘導して視覚センサ20を順次所定のマーク観測位置へ移動させる。ロボット誘導装置40は誘導目標データとして理想観測画像情報41を記憶している。理想観測画像情報41には、第2、第3の観測に対しては、マーク10を観測する画像上の理想位置、第4、第5の観測にたいしてはマーク10を観測する画像上の理想位置と観測1から見た姿勢の理想回転情報が保持されている。
20 視覚センサ
21 画像処理装置
22 視野
25 センサ座標系
30 ロボット
31 ロボットコントローラ(ロボット動作手段)
31a 制御部
31b 演算部
31c 記憶部
32 フランジ
35 ロボット座標系
36 フランジ座標系(手先座標系)
37 手動操作パネル(ロボット動作手段)
40 ロボット誘導装置(ロボット誘導手段)
41 理想観測画像情報
Claims (6)
- ロボットと、前記ロボットの手先に固定された視覚センサを組み合わせたシステムにおいて、記憶部に記憶された前記ロボットの手先座標系と前記視覚センサのセンサ座標系の相対的な関係を記述する関連情報を校正する方法であり、
前記関連情報は、回転行列と並進ベクトルとを含み、
前記ロボットのロボット座標系に一つのマークを配置し、
前記視覚センサを取り付けた前記ロボットの手先を移動させて、前記マークに向けた前記視覚センサの姿勢を変えずに平行移動させた少なくとも第1から第3の3箇所の観測箇所と、前記マークに対して前記第1から第3の3箇所の観測方向と異なる方向でかつ相互に異なる方向から前記マークを臨む少なくとも第4及び第5の観測箇所で、前記マークの観測を行い、
各観測箇所の画像を画像処理してマーク位置認識データを得て、
各観測箇所での前記ロボットの姿勢データと前記マーク位置認識データとを対応づけて取得し、
前記第1から第3の観測箇所での姿勢データとマーク位置認識データとの対応関係に基づいて前記回転行列を校正し、
前記第1から第3の観測箇所のうちの一つと、前記第4及び第5の観測箇所と、での姿勢データとマーク位置認識データとの対応関係に基づいて前記並進ベクトルを校正する、
ことを特徴とする座標系校正方法。 - 前記ロボットを制御するロボットコントローラに、あらかじめ前記第1から第5の5箇所の観測箇所をプログラミングしておき、前記ロボットコントローラにより、各観測箇所への移動、観測、画像処理及び前記関連情報の校正を自動的に制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の座標系校正方法。 - 前記視覚センサによって観測される画像が、あらかじめ登録された理想的な観測画像と一致するように漸近的にロボットを誘導するロボット誘導手段を設け、
前記ロボット誘導手段により、前記視覚センサの各観測箇所への移動を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の座標系校正方法。 - ロボットと、前記ロボットの手先に固定された視覚センサと、前記視覚センサの画像処理を行う画像処理装置と、前記ロボットを動作させるロボット動作手段と、前記ロボットの手先座標系と前記視覚センサのセンサ座標系の相対的な関係を記述する関連情報を記憶する記憶部と、前記関連情報を校正する演算部とを備え、
前記ロボットのロボット座標系に一つのマークが配置されており、
前記ロボット動作手段は、前記視覚センサを取り付けた前記ロボットの手先を、前記マークに向けた前記視覚センサの姿勢を変えずに平行移動させた少なくとも第1から第3の3箇所の観測箇所と、前記マークに対して前記第1から第3の3箇所の観測方向と異なる方向でかつ相互に異なる方向の少なくとも第4及び第5の観測箇所に移動させ、
前記画像処理装置は、各観測箇所の前記視覚センサの画像を画像処理してマーク位置認識データを出力し、
前記関連情報は、回転行列と並進ベクトルとを含み、
前記演算部は、各観測箇所での前記ロボットの姿勢データと前記マーク位置認識データとを対応づけて取得し、前記第1から第3の観測箇所での姿勢データとマーク位置認識データとの対応関係に基づいて前記回転行列を校正し、前記第1から第3の観測箇所のうちの一つと、前記第4及び第5の観測箇所と、での姿勢データとマーク位置認識データとの対応関係に基づいて前記並進ベクトルを校正する、
ことを特徴とするロボットシステム。 - 前記ロボット動作手段は、前記第1から第5の5箇所の観測箇所があらかじめプログラミングされたロボットコントローラであり、前記ロボットコントローラは、各観測箇所への移動、観測及び前記関連情報の校正を自動的に行う
ことを特徴とする請求項4に記載のロボットシステム。 - 前記視覚センサによって観測される画像が、あらかじめ登録された理想的な観測画像と一致するように漸近的にロボットを誘導するロボット誘導手段を、さらに備え、
前記ロボット誘導手段は、各観測箇所にて前記視覚センサが理想的な位置に近づくように誘導する
ことを特徴とする請求項4に記載のロボットシステム。
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