JP7216775B2 - ロボットアームの座標系校正装置及び校正方法 - Google Patents
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Description
b)上記プロセッサにより上記ツールを制御して異なる姿勢で上記三次元空間中を移動させることでツール校正工程を実施し、上記プロセッサには上記アーム末端座標系及び上記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第一同次行列が記録されている
c)上記ツール校正工程で得られたデータに基づいて、上記ツール座標系及び上記アーム末端座標系間の変換関係を示すのに用いられる第二同次行列を計算する
d)上記第一同次行列及び上記第二同次行列に基づいて、上記ツール座標系及び上記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第三同次行列を計算し、また上記第三同次行列に基づいて、上記ツールセンターポイントの上記ロボット座標系上における相対位置を計算する
e)上記プロセッサにより上記ツールセンターポイントを制御して上記三次元空間中において三点位置決め工程を実施することで、上記位置合わせ装置座標系中のポイントを上記ツールセンターポイントのポイントとする
f)上記第三同次行列に基づいて、上記位置合わせ装置座標系及び上記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第四同次行列を計算する
g)上記第四同次行列に基づいて、上記位置合わせ装置座標系中のポイントの上記ロボット座標系上における相対位置を計算する
10…プロセッサ
11…ロボットアーム
110…フランジ面
12…ツール
121…ツールセンターポイント
13、13’…位置合わせ装置
131…三次元空間
14…光遮断センサー
141…ビーム
15…2Dビジョン取込器
151…2D画像
16…ストレージユニット
161…座標変換行列
17…第二ロボットアーム
18…第二ツール
181…第二ツールセンターポイント
RF…ロボット座標系
RF1…第一ロボット座標系
RF2…第二ロボット座標系
EF…アーム末端座標系
TF…ツール座標系
TF1…第一ツール座標系
TF2…第二ツール座標系
AF…位置合わせ装置座標系
M1…第一移動量
M2…第二移動量
P1…第一位置決め点
P2…第二位置決め点
P2’…任意の第二位置決め点
P3…第三位置決め点
P3’…任意の第三位置決め点
Pn…第N位置決め点
S10~S24、S30~S46…座標系校正手順
S50、S500~S504、S52、S520~S524、S60、S600~S604、S62、S620~S622…ツール校正手順
S70~S82…位置合わせ手順
Claims (15)
- ロボットアームの座標系校正装置であって、
視野範囲内の画像を取得し、前記視野範囲は三次元空間であり、かつ位置合わせ装置座標系を使用する位置合わせ装置と、
アーム末端座標系を使用するフランジ面が一端に設けられており、ロボット座標系を使用するロボットアームと、
一端が前記フランジ面上に設置され、他端にツールセンターポイントを備え、ツール座標系を使用するツールと、
前記位置合わせ装置及び前記ロボットアームと電気的に接続され、前記アーム末端座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第一同次行列が記録されており、前記ツールを制御して異なる姿勢で前記三次元空間中を移動させることによりツール校正工程を実施し、また前記ツール校正工程で得られたデータに基づいて、前記ツール座標系及び前記アーム末端座標系間の変換関係を示すのに用いられる第二同次行列を計算するプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、前記第一同次行列及び前記第二同次行列に基づいて、前記ツール座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第三同次行列を計算し、また前記第三同次行列に基づいて、前記ツールセンターポイントの前記ロボット座標系上における相対位置を計算し、
前記プロセッサは、前記ツールセンターポイントを制御して前記三次元空間中において三点位置決め工程を実施することで、前記位置合わせ装置座標系中におけるポイントを前記ツールセンターポイントのポイントとし、また前記第三同次行列に基づいて、前記位置合わせ装置座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第四同次行列を計算し、かつ前記第四同次行列に基づいて、前記位置合わせ装置座標系中のポイントの前記ロボット座標系上における相対位置を計算するロボットアームの座標系校正装置。 - 前記位置合わせ装置が3Dマシンビジョンセンサーである、請求項1に記載のロボットアームの座標系校正装置。
- 前記ツール校正工程には、前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する移動量を取得するのに用いられるツール寸法校正工程、及び前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する回転量を取得するのに用いられるツール方向校正工程が含まれ、
さらに前記プロセッサは前記移動量及び前記回転量に基づいて前記第二同次行列を構築し、
前記プロセッサが前記ツール寸法校正工程を実施する時、前記位置合わせ装置を制御して前記ツールに対して画像分析を行い、画像分析データに基づいて前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ツールセンターポイントを前記三次元空間中の同一の位置決め点に到達させ、同時に前記ツールの各姿勢における座標情報を記録し、前記座標情報に基づいて前記ツールの絶対寸法を計算し、
前記プロセッサが前記ツール方向校正工程を実施する時、前記ツールを制御して異なる高度及び角度で前記三次元空間中を移動させ、前記位置合わせ装置により前記ツールに対して画像分析を行うことで前記ツールの位置及び傾斜角度を取得し、これにより前記ツールの方向ベクトルを計算する、請求項2に記載のロボットアームの座標系校正装置。 - 前記位置合わせ装置は光遮断センサー及び2Dビジョン取込器を含み、前記光遮断センサーはビームを発射し、前記2Dビジョン取込器は前記視野範囲内において2D画像を取得し、前記ビームは前記視野範囲内にあり、かつ前記ビームと前記2D画像とにより共同で前記三次元空間を形成し、前記プロセッサは前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ビームを遮断することにより前記光遮断センサーが前記ツール校正工程を実施する、請求項1に記載のロボットアームの座標系校正装置。
- 前記光遮断センサーが水平面に設置され、かつ前記ビームが固定の高度を有する、請求項4に記載のロボットアームの座標系校正装置。
- 前記ツール校正工程には、前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する移動量を取得するのに用いられるツール寸法校正工程、及び前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する回転量を取得するのに用いられるツール方向校正工程が含まれ、
さらに前記プロセッサは前記移動量及び前記回転量に基づいて前記第二同次行列を構築し、
前記プロセッサが前記ツール寸法校正工程を実施する時、前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ツールセンターポイントを同一の位置決め点に到達させ前記ビームを遮断し、前記ツールの各姿勢における座標情報をそれぞれ記録し、前記座標情報に基づいて前記ツールの絶対寸法を計算し、
前記プロセッサが前記ツール方向校正工程を実施する時、前記ツールを制御して異なる高度に基づいて移動させ前記ビームを遮断し、前記ビームを遮断するのに必要な前記フランジ面の横向移動量をそれぞれ計算し、前記複数の横向移動量に基づいて前記ツールの方向ベクトルを計算する、請求項4または5に記載のロボットアームの座標系校正装置。 - 前記プロセッサが前記三点位置決め工程を実施する時、前記ツールを制御して移動させ、前記ツールセンターポイントを相次いで前記三次元空間中の同一の二次元平面上の3つの位置決め点に到達させ、前記3つの位置決め点の座標情報に基づいて前記三点位置決め工程を実施する、請求項4~6のいずれか1つに記載のロボットアームの座標系校正装置。
- 前記プロセッサは、
前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第一位置決め点に到達させ、前記ビームを遮断する、
前記ツールセンターポイントの前記第一位置決め点上における座標情報を記録する、
前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第二位置決め点に到達させ、前記ビームを遮断し、かつ前記第二位置決め点と前記第一位置決め点が同じ高度を有するようにする、
前記ツールセンターポイントの前記第二位置決め点上における座標情報を記録する、
前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第三位置決め点に到達させ、かつ前記第三位置決め点の高度は前記第一位置決め点及び前記第二位置決め点の高度とは異なるようにする、
前記ツールセンターポイントの前記第三位置決め点上における座標情報を記録する、及び、
前記第一位置決め点、前記第二位置決め点及び前記第三位置決め点の座標情報に基づいて前記三点位置決め工程を実施する、
という動作を実施する、請求項7に記載のロボットアームの座標系校正装置。 - 校正装置において行われるロボットアームの座標系校正方法であって、
前記校正装置は、位置合わせ装置と、ロボットアームと、前記ロボットアームの一端のフランジ面上に設置され、かつツールセンターポイントを備えるツールと、前記位置合わせ装置及び前記ロボットアームと電気的に接続されたプロセッサとを含み、前記ロボットアームはロボット座標系を使用し、前記フランジ面はアーム末端座標系を使用し、前記ツールはツール座標系を使用し、前記位置合わせ装置は位置合わせ装置座標系を使用しており、
a)前記位置合わせ装置を制御して視野範囲内の画像を取得し、かつ前記視野範囲は三次元空間である、
b)前記プロセッサにより前記ツールを制御して異なる姿勢で前記三次元空間中を移動させることでツール校正工程を実施し、前記プロセッサには前記アーム末端座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第一同次行列が記録されている、
c)前記ツール校正工程で得られたデータに基づいて、前記ツール座標系及び前記アーム末端座標系間の変換関係を示すのに用いられる第二同次行列を計算する、
d)前記第一同次行列及び前記第二同次行列に基づいて、前記ツール座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第三同次行列を計算し、また前記第三同次行列に基づいて、前記ツールセンターポイントの前記ロボット座標系上における相対位置を計算する、
e)前記プロセッサにより前記ツールセンターポイントを制御して前記三次元空間中において三点位置決め工程を実施することで、前記位置合わせ装置座標系中のポイントを前記ツールセンターポイントのポイントとする、
f)手順eの後、前記第三同次行列に基づいて、前記位置合わせ装置座標系及び前記ロボット座標系間の変換関係を示すのに用いられる第四同次行列を計算する、及び、
g)前記第四同次行列に基づいて、前記位置合わせ装置座標系中のポイントの前記ロボット座標系上における相対位置を計算する、
という手順を含む、ロボットアームの座標系校正方法。 - 前記手順bは、ツール寸法校正工程を実施することで前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する移動量を取得し、またツール方向校正工程を実施することで前記ツールセンターポイントの前記フランジ面に相対する回転量を取得し、さらに前記移動量及び前記回転量に基づいて前記ツール校正工程を完了し、
前記手順cは、前記移動量及び前記回転量に基づいて前記第二同次行列を構築する、請求項9に記載のロボットアームの座標系校正方法。 - 前記位置合わせ装置が3Dマシンビジョンセンサーであり、
前記手順bは、
b11)前記位置合わせ装置を制御して前記ツールについて画像分析を行う、
b12)画像分析データに基づいて前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ツールセンターポイントを前記三次元空間中の同一の位置決め点に到達させる、
b13)前記ツールの各姿勢における座標情報を記録し、前記座標情報に基づいて前記移動量を計算し、さらに前記ツールの絶対寸法を得る、
b14)前記プロセッサにより前記ツールを制御して異なる高度と角度に基づいて前記三次元空間中において移動させる、及び、
b15)前記位置合わせ装置により前記ツールについて画像分析を行うことで、前記ツールの位置及び傾斜角度を取得し、これにより前記ツールの方向ベクトルを計算する、
という手順を含む、請求項10に記載のロボットアームの座標系校正方法。 - 前記位置合わせ装置が光遮断センサー及び2Dビジョン取込器を含み、
前記手順a)において前記光遮断センサーを制御してビームを発射し、また前記2Dビジョン取込器を制御して前記視野範囲内において2D画像を取得し、前記ビームは前記視野範囲内にあり、かつ前記ビームと前記2D画像とにより共同で前記三次元空間が形成され、
前記手順b)において前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ビームを遮断し、これによって前記光遮断センサーが前記ツール校正工程を実施する、請求項9に記載のロボットアームの座標系校正方法。 - 前記手順bは、
b21)前記プロセッサにより前記ツールを制御して異なる姿勢で前記ツールセンターポイントを同一の位置決め点に到達させ、前記ビームを遮断する、
b22)前記ツールの各姿勢における座標情報をそれぞれ記録する、
b23)前記座標情報に基づいて前記移動量を計算し、前記ツールの絶対寸法を得る、
b24)前記プロセッサにより前記ツールを制御して異なる高度に基づいて移動させ、前記ビームを遮断する、
b25)前記ビームを遮断するのに必要な前記フランジ面の横向移動量をそれぞれ計算する、及び、
b26)前記複数の横向移動量に基づいて前記回転量を計算し、前記ツールの方向ベクトルを得る、
という手順を含む、請求項12に記載のロボットアームの座標系校正方法。 - 前記手順eは前記ツールを制御して移動させ、前記ツールセンターポイントを相次いで前記三次元空間中の同一の二次元平面上の3つの位置決め点に到達させ、前記3つの位置決め点の座標情報に基づいて前記三点位置決め工程を実施する、請求項12または13に記載のロボットアームの座標系校正方法。
- 前記手順eは、
e1)前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第一位置決め点に到達させ、前記ビームを遮断する、
e2)前記ツールセンターポイントの前記第一位置決め点上における座標情報を記録する、
e3)前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第二位置決め点に到達させ、前記ビームを遮断し、かつ前記第二位置決め点と前記第一位置決め点が同じ高度を有するようにする、
e4)前記ツールセンターポイントの前記第二位置決め点上における座標情報を記録する、
e5)前記ツールセンターポイントを制御して前記二次元平面上の第三位置決め点に到達させ、かつ前記第三位置決め点の高度は前記第一位置決め点及び前記第二位置決め点の高度とは異なるようにする、
e6)前記ツールセンターポイントの前記第三位置決め点上における座標情報を記録する、及び、
e7)前記第一位置決め点、前記第二位置決め点及び前記第三位置決め点の座標情報に基づいて前記三点位置決め工程を実施する、
という手順を含む、請求項14に記載のロボットアームの座標系校正方法。
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