JP7246955B2 - Correction method and system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、治具、補正方法及びシステムに関する。 Embodiments of the present invention relate to jigs, correction methods, and systems.
ロボットの制御などに用いられる測定装置には、レーザを所定の方向に走査し対象物との距離を測定するものがある。そのような測定装置は、レーザを走査して形成される走査面を所望の平面に合致させる必要がある。たとえば、オペレータは、水準器などを用いて走査面が所望の面に合致するように測定装置を設置する。 2. Description of the Related Art Among measuring devices used for controlling robots, etc., there is one that scans a laser in a predetermined direction and measures the distance to an object. Such a measuring device needs to match the scanning plane formed by scanning the laser to a desired plane. For example, the operator uses a spirit level or the like to position the measuring device so that the scan plane is aligned with the desired plane.
しかしながら、上記のように測定装置を設置しても測定装置の製造誤差などによって走査面と所望の面とが合致しない場合がある。 However, even if the measuring device is installed as described above, there are cases where the scanning plane and the desired plane do not match due to manufacturing errors of the measuring device.
そこで、適切に走査面を所望の面に合致させる技術が求められる。 Therefore, there is a demand for a technique for properly matching the scanning surface to the desired surface.
上記の課題を解決するため、適切に走査面を設定することができる治具、補正方法及びシステムを提供する。 In order to solve the above problems, a jig, a correction method, and a system are provided that can appropriately set the scanning plane.
実施形態によれば、プロセッサによって実行される補正方法は、一定方向を走査し、対象物までの距離を測定する一次元センサの光を反射する平面部を有する部材と、前記部材に、前記一次元センサの走査面の中心軸と前記一次元センサから前記部材に延びる軸との為す角度に対して許容される誤差に基づき算出される幅よりも小さい幅を有する穴と、を備える治具を第1の位置と、前記一次元センサから前記治具に向う方向に前記第1の位置から所定の距離移動した第2の位置と、に移動させ、前記治具を前記第1の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第2の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記穴の高さに沿った方向の角度又は前記高さに沿った方向における位置を補正する。
According to an embodiment, a correction method performed by a processor includes: a member having a planar portion that reflects light of a one-dimensional sensor that scans in a certain direction and measures the distance to an object; a jig having a width smaller than a width calculated based on an allowable error with respect to the angle between the central axis of the scanning surface of the original sensor and the axis extending from the one-dimensional sensor to the member. A first position and a second position moved from the first position by a predetermined distance in a direction from the one-dimensional sensor toward the jig, and the jig is installed at the first position. The angle of the direction along the height of the hole of the one-dimensional sensor or the Correct the position along the height .
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
実施形態に係るロボットシステムは、ロボットが備えるハンドなどを用いて所定の動作を行う。たとえば、ロボットシステムは、ハンドを用いて所定の物品をピッキングする。 A robot system according to an embodiment performs a predetermined action using a hand or the like of the robot. For example, a robot system picks up a predetermined article using a hand.
ロボットシステムは、距離を測定する測定装置を用いて、ハンドの位置を測定する。ロボットシステムは、測定装置の測定結果に基づいてロボットを制御する。 The robot system measures the position of the hand using a distance measuring device. The robot system controls the robot based on the measurement results of the measuring device.
また、ロボットシステムは、測定装置の設置時などにおいて、測定装置のキャリブレーションを行う。即ち、ロボットシステムは、測定装置の走査面を所望の平面(目標平面)に合致させる。 Further, the robot system calibrates the measuring device when the measuring device is installed. That is, the robot system aligns the scanning plane of the measuring device with the desired plane (target plane).
図1は、実施形態に係るロボットシステム1の構成例を概略的に示す。図1が示すように、ロボットシステム1は、ロボット100、測定装置200及び治具300などから構成される。
FIG. 1 schematically shows a configuration example of a
なお、ロボットシステム1は、図1が示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、ロボットシステム1から特定の構成が除外されたりしてもよい。
In addition to the configuration shown in FIG. 1 , the
ここでは、所定の水平方向をX軸方向(第1の方向)とし、測定装置200から治具300に向う方向をY軸方向(第2の方向)とし、垂直方向をZ軸方向(第3の方向)とする。
Here, the predetermined horizontal direction is defined as the X-axis direction (first direction), the direction from the
ロボット100は、所定の物品をピッキングする。ロボット100は、ピッキングした物品を所定の積載領域に積載する。
A
ロボット100は、ロボットアーム102及びハンド103などから構成される。
The
ロボットアーム102は、後述する制御部101の制御によって駆動するマニピュレータである。たとえば、ロボットアーム102は、棒状のフレーム及びフレームを駆動するモータなどから構成される。ロボットアーム102のフレームは、モータなどの駆動によって所定の位置に移動する。
The
ハンド103は、ロボットアーム102の先端に設置されているエンドエフェクタである。ハンド103は、ロボットアーム102の移動に伴って移動する。ハンド103は、ロボットアーム102が所定の方向に移動することにより、物品を把持する位置まで移動する。ハンド103は、物品を把持する。
A
ハンド103は、物品を把持するグリッパを備える。グリッパは、複数の指と、複数の指を連結している複数の関節機構とを備える。関節機構は、関節機構の動作に連動して指が動作するように構成されてよい。グリッパは、例えば、複数の指による2点以上の接点で、対向する複数の方向から荷物に対して力を加える。これにより、ハンド103は、指と荷物との間に生じる摩擦によって物品を把持する。
The
なお、ハンド103は、吸着パッドなどを備えるものであってもよい。ハンド103の構成は、物品を把持可能な種々の把持機構を用いてよく、特定の構成に限定されるものではない。
Note that the
ここでは、ハンド103は、測定装置200のキャリブレーションを行うための治具300を把持する。治具300については、後述する。
Here, the
測定装置200は、レーザ211を対象物に照射して対象物との距離を測定する。測定装置200は、レーザ211を所定の方向に走査し当該方向において対象物の各部との距離を測定する。ここでは、測定装置200がレーザ211を走査して形成される面を走査面212とする。
The
測定装置200は、ロボット100と所定の距離離れた位置に設置される。測定装置200は、治具300の所定の面に対向する位置に設置される。即ち、測定装置200は、治具300の各部との距離を測定可能な位置に配置される。
The
次に、ロボットシステム1の構成例について説明する。図2は、ロボットシステム1の構成例を示すブロック図である。
Next, a configuration example of the
図2が示すように、ロボットシステム1は、ロボット100、測定装置200及び治具300から構成される。
As shown in FIG. 2, the
まず、ロボット100について説明する。
First, the
ロボット100は、制御部101、ロボットアーム102及びハンド103などを備える。制御部101とロボットアーム102及びハンド103とは、通信可能に接続する。なお、ロボット100は、図2が示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、ロボット100から特定の構成が除外されたりしてもよい。
The
ロボットアーム102及びハンド103については、前述の通りである。
The
制御部101は、ロボット100全体を制御する。たとえば、制御部101は、外部からの信号などに基づいてロボットアーム102及びハンド103を制御する。制御部101は、ロボットアーム102を制御してハンド103を所定の位置に移動させる。制御部101は、ハンド103を移動させると、ハンド103に所定の物品を把持させる。
The
また、制御部101は、ハンド103に物品を把持させた状態でロボットアーム102を移動させて物品を所定の位置まで搬送する。制御部101は、物品を所定の積載領域まで搬送すると、ハンド103を制御して物品を解放する。
Further, the
ここでは、制御部101は、ハンド103に治具300を把持させる。また、制御部101は、治具300を目標平面と交差する所定の位置(初期位置)に保持する。
Here, the
また、制御部101は、後述する制御部201に通信可能に接続する。制御部101は、制御部201からの制御信号に基づいてロボットアーム102を制御し治具300を所定の位置に搬送する。
Also, the
たとえば、制御部101は、プロセッサなどから構成される。たとえば、制御部101は、PC又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)などから構成される。制御部101の構成は、特定に構成に限定されるものではない。
For example, the
次に、測定装置200について説明する。
Next, the measuring
図2が示すように、測定装置200は、制御部201、LRF202及び補正部203などを備える。制御部201とLRF202及び補正部203とは、通信可能に接続する。なお、測定装置200は、図2が示すような構成の他に必要に応じた構成を具備したり、測定装置200から特定の構成が除外されたりしてもよい。
As shown in FIG. 2, the
制御部201は、測定装置200全体を制御する。たとえば、制御部201は、LRF202からのセンサ信号に基づいて補正部203を制御する。また、制御部201は、制御部101と通信可能に接続する。制御部201は、所定の位置に治具300を移動させる制御信号を制御部101に送信する。制御部201の機能例及び動作例については後に詳述する。
The
たとえば、制御部201は、プロセッサなどから構成される。たとえば、制御部201は、PC又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)などから構成される。制御部201の構成は、特定に構成に限定されるものではない。
For example, the
LRF(Laser Range Finder)202(一次元センサ)は、レーザ211を照射し対象物との距離を測定する。LRF202は、レーザ211を所定の一定方向に走査し当該方向において対象物との距離を測定する。即ち、LRF202は、所定の振れ幅でレーザ211を走査する。LRF202は、レーザ211を走査して走査面212を形成する。
An LRF (Laser Range Finder) 202 (one-dimensional sensor) irradiates a
たとえば、LRF202は、レーザ211の光源と光源から照射される光の反射光を検出する光センサとを備えるものであってもよい。LRF202は、光源から照射されるレーザ211(可視光又は不可視光)の反射光に基づいて距離を測定する。たとえば、LRF202は、照射されたレーザ211が対象物で反射し光センサに届くまでの時間に基づいて当該測定対象との距離を測定するToF(Time-of-Flight)方式で距離を測定する。
For example, the
また、LRF202は、光源を所定の方向に走査する駆動部などを備えてもよい。
In addition, the
LRF202は、測定した距離を示すセンサ信号を制御部201に送信する。
LRF202 transmits the sensor signal which shows the measured distance to the
補正部203は、制御部201からの制御に従ってLRF202の位置及び角度を補正する。たとえば、補正部203は、LRF202を支持する台として形成される。補正部203は、LRF202の位置及び角度を変更するためのアクチュエータなどから構成される。
A
補正部203は、LRF202の位置の補正としてLRF202をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動させる。また、補正部203は、LRF202の角度の補正としてLRF202をパン方向、チルト方向及びロール方向に回転させる。
The
パン方向は、Z軸周りの回転方向である。 The pan direction is the direction of rotation about the Z axis.
図3は、補正部203がパン方向にLRF202を回転させる動作例を示す。図3が示すように、補正部203は、Z軸を中心にLRF202を回転させる。即ち、補正部203は、LRF202を水平面と平行に回転させる。
FIG. 3 shows an operation example in which the
チルト方向は、レーザ211と直交する水平軸(X軸)周りの回転方向である。
The tilt direction is the direction of rotation about the horizontal axis (X-axis) perpendicular to the
図4は、補正部203がチルト方向にLRF202を回転させる動作例を示す。図4が示すように、補正部203は、水平軸を中心にLRF202を回転させる。即ち、補正部203は、LRF202を上下方向に回転させる。
FIG. 4 shows an operation example in which the
ロール方向は、レーザ211と平行な軸(Y軸)周りの回転方向である。
The roll direction is the direction of rotation about an axis (Y-axis) parallel to the
図5は、補正部203がロール方向にLRF202を回転させる動作例を示す。図5が示すように、補正部203は、レーザ211の照射方向と平行な軸を中心にLRF202を回転させる。
FIG. 5 shows an operation example in which the
次に、治具300について説明する。図6は、治具300の構成例を示す。
Next, the
治具300は、所定の大きさの矩形に形成される。治具300は、レーザ211を反射する平面部を有する部材から構成される。たとえば、治具300は、プラスチック又は金属などから構成される。
The
治具300は、穴301を備える。
The
穴301は、治具300の中央部に形成される。穴301は、治具300の一方の面から対向する面まで形成される。即ち、穴301は、治具300を貫通する。
A
穴301は、所定の大きさの矩形に形成される。ここでは、穴301の幅は、Wであり、高さはHである。
The
また、治具300は、穴301と目標平面とが交差する位置に保持される。即ち、治具300は、穴301の上辺と下辺との間に目標平面が収まるように保持される。
Also, the
次に、制御部201が実現する機能について説明する。たとえば、制御部201が実現する機能は、内部のプロセッサがメモリなどに格納されるプログラムを実行することで実現される。
Next, functions realized by the
まず、制御部201は、X軸方向(穴301の幅に沿った方向)及びパン方向の角度(穴301の幅に沿った方向の角度)においてLRF202をキャリブレーションする機能を有する。
First, the
ここでは、制御部201は、走査面212の中心軸(振れ幅の中心軸)に穴301が重なるようにLRF202をキャリブレーションする。
Here, the
図7は、走査面212の中心軸と穴301とが重なっていない状態の例を示す。図7が示す例では、ロボットシステム1は、目標平面500を設定する。目標平面500は、X軸及びY軸の平行な平面である。また、中心軸C1は、走査面212の中心を通過するレーザの光路である。また、ここでは、測定装置200から治具300までの距離をLとする。また、中心軸C1と、測定装置200から穴301に延びる軸C2との角度をθとする。
FIG. 7 shows an example of a state in which the center axis of the
図7が示すように、中心軸C1は、穴301を通過しない。即ち、中心軸C1と穴301とは重なっていない。
As shown in FIG. 7, central axis C1 does not pass through
制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する。制御部201は、所定の振り幅でレーザ211を走査し治具300の各部との距離を測定する。即ち、制御部201は、走査面212と交差する部分との距離を測定する。
The
図8は、制御部201が取得する測定結果の例を示す。
FIG. 8 shows an example of measurement results acquired by the
図8が示す例では、横軸は、X軸を示す。縦軸は、距離(即ち、Y軸方向の距離)を示す。図8が示すように、制御部201は、凸部Dを観測する。凸部Dの上辺は、LRF202が測定可能な距離の上限を示す。凸部Dは、対象物がない領域に形成される。即ち、凸部Dは、穴301が形成される領域に生じる。
In the example shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the X axis. The vertical axis indicates distance (that is, distance in the Y-axis direction). As shown in FIG. 8, the
図8が示す例では、凸部Dと中心軸C1とは、重ならない。即ち、凸部Dに中心軸C1が収まらない。 In the example shown in FIG. 8, the convex portion D and the central axis C1 do not overlap. That is, the central axis C1 does not fit in the protrusion D.
制御部201は、凸部の観測結果に基づいてLRF202の位置及び角度を補正する。即ち、制御部201は、凸部Dに中心軸C1が収まらない場合、補正部203を制御してLRF202の位置及び角度を補正する。たとえば、制御部201は、補正部203を用いてLRF202の位置をX軸方向において補正し、又は、LRF202の角度をパン方向において補正する。また、制御部201は、LRF202の位置をX軸方向において補正し、かつ、LRF202の角度をパン方向において補正してもよい。
The
制御部201は、LRF202の位置及び角度を補正すると、再度、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する。
After correcting the position and angle of the
制御部201は、凸部Dに中心軸C1が収まらない場合、再度、補正部203を制御してLRF202の位置及び角度を補正する。
When the center axis C1 does not fit within the convex portion D, the
制御部201は、凸部Dに中心軸C1が収まるまで、上記の動作を繰り返す。
The
図9は、走査面212の中心軸C1と穴301とが重なっている状態の例を示す。図9が示すように、中心軸C1は、穴301を通過する。
FIG. 9 shows an example of a state in which the center axis C1 of the
図10は、図9の状態において、制御部201が取得する測定結果の例を示す。
FIG. 10 shows an example of measurement results acquired by the
図10が示すように、制御部201は、凸部Dを観測する。図10が示す例では、凸部Dは、中心軸C1と重なる位置に形成される。
As shown in FIG. 10, the
前述のように、制御部201は、凸部Dに中心軸C1が収まるまで、LRF202の位置及び角度を補正する。即ち、制御部201は、凸部Dに中心軸C1が収まると、X軸方向の位置及びパン方向の角度の補正を完了する。
As described above, the
そのため、穴301の幅W(凸部Dの幅)は、LRF202の中心軸C1と軸C2との為す角度に対して許容される誤差θaに基づき算出される幅よりも小さい。即ち、治具300の穴301の幅Wは、以下の式を満たす。
Therefore, the width W of the hole 301 (the width of the protrusion D) is smaller than the width calculated based on the error θa allowed for the angle between the central axis C1 and the axis C2 of the
W<tanθa×L
また、制御部201は、Z軸方向(穴301の高さに沿った方向)及びチルト方向の角度(穴301の高さに沿った方向の角度)においてLRF202をキャリブレーションする機能を有する。
W<tan θa×L
The
ここでは、制御部201は、走査面212の中心軸C1が目標平面500に重なるようにLRF202をキャリブレーションする。
Here, the
図11は、走査面212の中心軸C1と目標平面500とが重なっていない状態の例を示す。
FIG. 11 shows an example of a state in which the central axis C1 of the
図11では、中心軸C1と目標平面500との角度を角度θとする。
In FIG. 11, the angle between the central axis C1 and the
図11が示すように、中心軸C1と目標平面500とは重なっていない。図11が示す例では、中心軸C1は、目標平面500よりも上に向いている。
As shown in FIG. 11, the central axis C1 and the
制御部201は、LRF202を用いて二箇所において治具300の各部との距離を測定する。制御部201は、位置Y1(第1の位置)(たとえば、初期位置)及び測定装置200から治具300に向う方向(Y軸方向)に位置Y1から所定の距離離れた位置Y2(第2の位置)に存在する治具300の各部との距離を測定する。
The
図11が示す例では、治具300が位置Y1に存在する場合、中心軸C1は、穴301を通過する。他方、治具300が位置Y2に存在する場合、中心軸C1は、目標平面500よりも上に向いているため、穴301を通過しない。
In the example shown in FIG. 11, the central axis C1 passes through the
まず、制御部201は、位置Y1に存在する治具300の各部との距離を測定する。制御部201は、治具300の各部との距離を測定すると、位置Y1から位置Y2に治具300を移動させる。たとえば、制御部201は、治具300を位置Y2に移動させる制御信号を制御部101に送信する。ここで、制御部101は、当該制御信号に従って治具300を位置Y2に移動させる。
First, the
制御部201は、位置Y2に治具300を移動させると、治具300の各部との距離を測定する。
When the
図12は、制御部201が位置Y1及びY2に存在する治具300までの距離を測定した測定結果を示す。
FIG. 12 shows the measurement result of the
図12が示すように、制御部201は、位置Y1に存在する治具300を測定した場合、図10と同様に、凸部D1を観測する。
As shown in FIG. 12, when the
他方、制御部201は、位置Y2に存在する治具300を測定した場合、凸部を観測しない。治具300が位置Y2に存在する場合、中心軸C1は、穴301を通過しないため、制御部201は、治具300において穴301以外の領域を測定する。その結果、制御部201は、凸部を観測しない。
On the other hand, when the
制御部201は、凸部の観測結果に基づいてLRF202の位置及び角度を補正する。即ち、制御部201は、治具300が位置Y1又は位置Y2に存在するときの何れかにおいて凸部を観測しない場合、補正部203を制御してLRF202の位置及び角度を補正する。たとえば、制御部201は、補正部203を用いてLRF202の位置をZ軸方向において補正し、又は、LRF202の角度をチルト方向において補正させる。また、制御部201は、LRF202の位置をZ軸方向において補正し、かつ、LRF202の角度をチルト方向において補正してもよい。
The
制御部201は、LRF202の位置及び角度を補正すると、再度、LRF202を用いて位置Y1及び位置Y2に存在する治具300の各部との距離を測定する。
After correcting the position and angle of the
即ち、制御部201は、位置Y2から位置Y1に治具300を移動させる。たとえば、制御部201は、治具300を位置Y1に移動させる制御信号を制御部101に送信する。ここで、制御部101は、当該制御信号に従って治具300を位置Y1に移動させる。
That is, the
制御部201は、治具300を位置Y1に移動させると、前述の通り、LRF202を用いて位置Y1及び位置Y2に存在する治具300の各部との距離を測定する。
When the
制御部201は、治具300が位置Y1又は位置Y2に存在するときに凸部を観測しない場合、再度、補正部203を制御してLRF202の位置及び角度を補正する。
When the
制御部201は、治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまで、上記の動作を繰り返す。
The
図13は、走査面212の中心軸C1と目標平面500とが重なっている状態の例を示す。図13が示すように、中心軸C1は、治具300が位置Y1及び位置Y2に存在する場合の何れにおいても穴301を通過する。
FIG. 13 shows an example of a state in which the central axis C1 of the
図14は、図13の状態において、制御部201が取得する測定結果の例を示す。
FIG. 14 shows an example of measurement results acquired by the
図14が示すように、制御部201は、治具300が位置Y1に存在する場合、凸部D1を観測する。同様に、制御部201は、治具300が位置Y2に存在する場合、凸部D2を観測する。
As shown in FIG. 14, the
前述のように、制御部201は、治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまで、LRF202の位置及び角度を補正する。即ち、制御部201は、治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れにおいても走査面212が穴301を通過すると、ロール方向の角度の補正を完了する。
As described above, the
なお、制御部201は、3つ以上の位置に治具300を移動させてキャリブレーションを行ってもよい。たとえば、制御部201は、位置Y2からY軸方向に所定の距離離れた位置Y3に治具300を移動させる。制御部201は、治具300が位置Y1、位置Y2及び位置Y3に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまでLRF202の位置及び角度を補正する。
Note that the
また、制御部201は、ロール方向の角度(走査面212の中心軸C1を中心とした回転方向の角度)においてLRF202をキャリブレーションする機能を有する。
The
ここでは、制御部201は、走査面212が目標平面500に重なるようにLRF202をキャリブレーションする。
Here, the
図15は、制御部201がキャリブレーションに際して測定する治具300の位置を示す。図15が示すように、制御部201は、位置X1(第3の位置)と位置X2(第4の位置)とに存在する治具300の各部との距離を測定する。
FIG. 15 shows the position of the
位置X1は、初期位置(位置Y1)から所定の距離X軸方向に移動した位置である。即ち、位置X1は、中心軸C1から所定の距離離れた位置である。また、位置X2は、初期位置から位置X1とは逆方向に同一の距離移動した位置である。即ち、位置X2は、位置X1と中心軸C1を挟んで対向する位置である。 A position X1 is a position moved in the X-axis direction by a predetermined distance from the initial position (position Y1). That is, the position X1 is a position a predetermined distance away from the central axis C1. A position X2 is a position that is the same distance away from the initial position in the direction opposite to that of the position X1. That is, the position X2 is a position facing the position X1 across the central axis C1.
治具300は、位置X1及び位置X2において走査面212に含まれる。
図16は、走査面212と目標平面500とが重なっていない状態の例を示す。
FIG. 16 shows an example of a state in which the
図16では、走査面212と目標平面500との為す角度を角度θとする。また、中心軸C1と穴301との距離を距離Lとする。
In FIG. 16, the angle between the
図16が示すように、走査面212と目標平面500とは重なっていない。図16が示す例では、走査面212は、目標平面500から角度θ傾いている。
As shown in FIG. 16,
制御部201は、LRF202を用いて位置X1及び位置X2において治具300の各部との距離を測定する。
The
図16が示す例では、治具300が位置X1に存在する場合、走査面212は、目標平面500から傾いているため、穴301を通過しない。同様に、治具300が位置X2に存在する場合、走査面212は、穴301を通過しない。
In the example shown in FIG. 16, when the
まず、制御部201は、位置X1に治具300を移動させる。たとえば、制御部201は、治具300を位置X1に移動させる制御信号を制御部101に送信する。ここで、制御部101は、当該制御信号に従って治具300を位置X1に移動させる。
First, the
制御部201は、治具300を位置X1に移動させると、治具300の各部との距離を測定する。制御部201は、位置X1に存在する治具300の各部との距離を測定すると、位置X1から位置X2に治具300を移動させる。たとえば、制御部201は、治具300を位置X2に移動させる制御信号を制御部101に送信する。ここで、制御部101は、当該制御信号に従って治具300を位置X2に移動させる。
When the
制御部201は、位置X2に治具300を移動させると、治具300の各部との距離を測定する。
When the
図17は、制御部201が位置X1及びX2に存在する治具300までの距離を測定した測定結果を示す。
FIG. 17 shows the measurement result of the
図17が示すように、制御部201は、位置X1に存在する治具300を測定した場合、凸部を観測しない。治具300が位置X1に存在する場合、走査面212は、穴301を通過しないため、制御部201は、治具300において穴301以外の領域を測定する。その結果、制御部201は、凸部を観測しない。
As shown in FIG. 17, the
同様に、制御部201は、位置X2に存在する治具300を測定した場合、凸部を観測しない。
Similarly, the
制御部201は、凸部の観測結果に基づいてLRF202の角度を補正する。即ち、制御部201は、治具300が位置X1又は位置X2に存在するときの何れかにおいて凸部を観測しない場合、補正部203を制御してLRF202の角度を補正する。たとえば、制御部201は、補正部203を用いてロール方向に回転させる。
The
制御部201は、LRF202の角度を補正すると、再度、LRF202を用いて位置X1及び位置X2に存在する治具300の各部との距離を測定する。
After correcting the angle of the
制御部201は、治具300が位置X1又は位置X2に存在するときの何れかにおいて凸部を観測しない場合、再度、補正部203を制御してLRF202の角度を補正する。
When the
制御部201は、治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまで、上記の動作を繰り返す。
The
図18は、走査面212と目標平面500とが重なっている状態の例を示す。図18が示すように、走査面212は、治具300が位置X1及び位置X2に存在する場合の何れにおいても穴301を通過する。
FIG. 18 shows an example of a state in which the
図19は、図18の状態において、制御部201が取得する測定結果の例を示す。
FIG. 19 shows an example of measurement results acquired by the
図19が示すように、制御部201は、治具300が位置X1に存在する場合、凸部D1を観測する。同様に、制御部201は、治具300が位置X2に存在する場合、凸部D2を観測する。
As shown in FIG. 19, the
前述のように、制御部201は、治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまで、LRF202の角度を補正する。即ち、制御部201は、治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れにおいても走査面212が穴301を通過すると、ロール方向の角度の補正を完了する。
As described above, the
そのため、穴301の高さHは、LRF202の走査面212と目標平面500との角度に対して許容される誤差θbに基づき算出される大きさよりも小さい。即ち、治具300の穴301の高さHは、以下の式を満たす。
Therefore, the height H of the
H<tanθb×L
なお、制御部201は、3つ以上の位置に治具300を移動させてキャリブレーションを行ってもよい。たとえば、制御部201は、位置X1又は位置X2からX軸方向に所定の距離離れた位置X3に治具300を移動させる。制御部201は、治具300が位置X1、位置X2及び位置X3に存在するときの何れにおいても凸部を観測するまでLRF202の角度を補正する。
H<tan θb×L
Note that the
次に、制御部201の動作例について説明する。
Next, an operation example of the
図20は、制御部201の動作例について説明するためのフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart for explaining an operation example of the
まず、制御部201は、補正部203を用いてパン方向及びX軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う(S1)。パン方向及びX軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行うと、制御部201は、補正部203を用いてチルト方向及びZ軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う(S2)。
First, the
チルト方向及びZ軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行うと、制御部201は、補正部203を用いてロール方向においてLRF202のキャリブレーションを行う(S3)。補正部203を用いてロール方向においてLRF202のキャリブレーションを行うと、制御部201は、動作を終了する。
After calibrating the
次に、制御部201が補正部203を用いてパン方向及びX軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S1)について説明する。
Next, an operation example (S1) in which the
図21は、制御部201が補正部203を用いてパン方向及びX軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S1)について説明するためのフローチャートである。
FIG. 21 is a flowchart for explaining an operation example (S1) in which the
まず、制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する(S11)。治具300の各部との距離を測定すると、制御部201は、測定結果の凸部に中心軸C1が含まれるか判定する(S12)。
First, the
測定結果の凸部に中心軸C1が含まれないと判定すると(S12、NO)、制御部201は、補正部203を用いてX軸方向又はパン方向においてLRF202を補正する(S13)。
If it is determined that the central axis C1 is not included in the convex portion of the measurement result (S12, NO), the
X軸方向又はパン方向においてLRF202を補正すると、制御部201は、S11に戻る。
After correcting the
測定結果の凸部に中心軸C1が含まれると判定すると(S12、YES)、制御部201は、動作を終了する。
When determining that the central axis C1 is included in the convex portion of the measurement result (S12, YES), the
次に、制御部201が補正部203を用いてチルト方向及びZ軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S2)について説明する。
Next, an operation example (S2) in which the
図22は、制御部201が補正部203を用いてチルト方向及びZ軸方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S2)について説明するためのフローチャートである。
FIG. 22 is a flowchart for explaining an operation example (S2) in which the
まず、制御部201は、治具300を位置Y1に移動させる(S21)。治具300を位置Y1に移動させると、制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する(S22)。
First, the
治具300の各部との距離を測定すると、制御部201は、治具300を位置Y2に移動させる(S23)。治具300を位置Y2に移動させると、制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する(S24)。
After measuring the distance to each part of the
LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定すると、制御部201は、治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するか判定する(S25)。
After measuring the distance to each part of the
治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れかにおいて凸部を観測しないと判定すると(S25、NO)、制御部201は、補正部203を用いてZ軸方向又はチルト方向においてLRF202を補正する(S26)。
When it is determined that the convex portion is not observed at either of the positions Y1 and Y2 of the jig 300 (S25, NO), the
Z軸方向又はチルト方向においてLRF202を補正すると、制御部201は、S21に戻る。
After correcting the
治具300が位置Y1及び位置Y2に存在するときの何れにおいても凸部を観測すると判定すると(S25、YES)、制御部201は、動作を終了する。
When it is determined that the convex portion is observed at both positions Y1 and Y2 of the jig 300 (S25, YES), the
なお、治具300が初期状態において位置Y1に存在する場合、制御部201は、S22から実行してもよい。
In addition, when the
次に、制御部201が補正部203を用いてロール方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S3)について説明する。
Next, an operation example (S3) in which the
図23は、制御部201が補正部203を用いてロール方向においてLRF202のキャリブレーションを行う動作例(S3)について説明するためのフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart for explaining an operation example (S3) in which the
まず、制御部201は、治具300を位置X1に移動させる(S31)。治具300を位置X1に移動させると、制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する(S32)。
First, the
治具300の各部との距離を測定すると、制御部201は、治具300を位置X2に移動させる(S33)。治具300を位置X2に移動させると、制御部201は、LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定する(S34)。
After measuring the distance to each part of the
LRF202を用いて治具300の各部との距離を測定すると、制御部201は、治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れにおいても凸部を観測するか判定する(S35)。
After measuring the distance to each part of the
治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れかにおいて凸部を観測しないと判定すると(S35、NO)、制御部201は、補正部203を用いてロール方向においてLRF202を補正する(S36)。
If it is determined that the convex portion is not observed when the
ロール方向においてLRF202を補正すると、制御部201は、S31に戻る。
After correcting the
治具300が位置X1及び位置X2に存在するときの何れにおいても凸部を観測すると判定すると(S35、YES)、制御部201は、動作を終了する。
If it is determined that the convex portion is observed at both positions X1 and X2 of the jig 300 (S35, YES), the
なお、制御部201は、S1乃至S3の何れかを実行しなくともよい。
Note that the
また、制御部101は、オペレータからの入力に従って治具300を位置X1、位置X2、位置Y1及び位置Y2などに移動させてもよい。この場合、制御部201は、オペレータからの入力に従って治具300の各部との距離を測定してもよい。
Further, the
また、測定装置200は、オペレータによってキャリブレーションされてもよい。たとえば、オペレータは、設置台などを調整して測定装置200をX軸、Y軸及びZ軸方向に移動させてもよい。また、オペレータは、LRF202をパン方向、チルト方向及びロール方向に補正してもよい。この場合、制御部201は、自身又はLRF202が適正な位置又は角度に設置されたことを外部に表示してもよい。
Also, the measuring
また、オペレータは、治具300を位置X1、位置X2、位置Y1及び位置Y2などに移動させてもよい。
Also, the operator may move the
また、穴301は、治具300に形成される窪みであってもよい。即ち、穴301は、貫通していなくともよい。
Also, the
また、穴301は、治具300の中央部に形成されなくともよい。穴301が形成される位置は、特定の位置に限定されるものではない。
Also, the
また、ロボットアーム102は、ハンド103の代わりに治具300を取り付けられてもよい。即ち、治具300は、ロボット100のエンドエフェクタとしてロボットアーム102に取り付けられてもよい。
Also, the
また、制御部201は、制御部101の機能(又は一部の機能)を実現するものであってもよい。また、制御部101は、制御部201の機能(又は一部の機能)を実現するものであってもよい。また、制御部101及び制御部201は、1つの装置として形成されてもよい。
Also, the
以上のように構成される測定装置は、所定の位置にある治具の各部との距離を測定する。治具には、穴が形成される。そのため、測定装置は、治具に形成される穴(たとえば、凸部)を測定する。測定装置は、穴の測定の有無などに従って、自身の位置及び角度を補正する。その結果、測定装置は、自身の位置及び角度を適切にキャリブレーションすることができる。 The measuring device configured as described above measures the distance to each part of the jig at a predetermined position. A hole is formed in the jig. Therefore, the measuring device measures holes (for example, protrusions) formed in the jig. The measuring device corrects its own position and angle according to whether or not the hole is measured. As a result, the measuring device can properly calibrate its position and angle.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
一定方向を走査し、対象物までの距離を測定する一次元センサの光を反射する平面部を有する部材と、
前記部材に、前記一次元センサの走査面の中心軸と前記一次元センサから前記部材に延びる軸との為す角度に対して許容される誤差に基づき算出される幅よりも小さい幅を有する穴と、
を備える治具。
[C2]
前記穴の高さは、前記一次元センサの走査面と目標平面との為す角度に対して許容される誤差に基づき算出される大きさよりも小さい、
C1に記載の治具。
[C3]
前記穴は、矩形に形成される、
C1又は2に記載の治具。
[C4]
前記穴は、前記部材の中央に形成される、
C1乃至3の何れか1項に記載の治具。
[C5]
前記部材は、矩形に形成される、
C1乃至4の何れか1項に記載の治具。
[C6]
C1乃至5の何れか1項に記載の治具の各部との距離を、前記一次元センサを用いて測定し、
測定結果に基づいて、前記一次元センサの位置又は角度を補正する、
補正方法。
[C7]
前記穴が観測された位置に基づいて前記一次元センサの前記穴の幅に沿った方向の角度又は前記幅に沿った方向において前記一次元センサの位置を補正する、
C6に記載の補正方法。
[C8]
前記穴は、前記治具の中央に形成され、
前記穴が観測される領域と前記一次元センサの走査面の中心軸とが重なるように、前記一次元センサの前記幅に沿った方向の角度又は前記幅に沿った方向における位置を補正する、
C7に記載の補正方法。
[C9]
前記治具を第1の位置と、前記一次元センサから前記治具に向う方向に前記第1の位置から所定の距離移動した第2の位置と、に移動させ、
前記治具を前記第1の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第2の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記穴の高さに沿った方向の角度又は前記高さに沿った方向における位置を補正する、
C6乃至8の何れか1項に記載の補正方法。
[C10]
前記治具を前記第1の位置に設置した場合に前記穴が観測され、かつ、前記治具を前記第2の位置に設置した場合に前記穴が観測されるように、前記一次元センサの前記高さに沿った方向の角度又は前記高さに沿った方向における位置を補正する、
C9に記載の補正方法。
[C11]
前記治具を前記一次元センサの走査面の中心軸から前記幅に沿った方向に所定の距離離れた第3の位置と、前記第3の位置と前記走査面の中心軸を挟んで対向する第4の位置と、に移動させ、
前記治具を前記第3の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第4の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記走査面の中心軸を中心とした回転方向の角度を補正する、
C6乃至10の何れか1項に記載の補正方法。
[C12]
前記治具を前記第3の位置に設置した場合に前記穴が観測され、かつ、前記治具を前記第4の位置に設置した場合に前記穴が観測されるように、前記一次元センサの前記回転方向の角度を補正する、
C11に記載の補正方法。
[C13]
前記治具は、ロボットアームの先端に設置される、
C6乃至12の何れか1項に記載の補正方法。
[C14]
ロボットとC1乃至5の何れか1項に記載の治具と測定装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
ロボットアームを備え、
前記治具は、
前記ロボットアームによって目標平面と交差する位置に設置され、
前記測定装置は、
一定方向を走査し、対象物までの距離を測定する一次元センサと、
前記一次元センサの角度又は位置を補正する補正部と、
前記一次元センサを用いて前記治具の各部との距離を測定し、
前記穴の観測結果に基づいて、前記補正部を用いて前記一次元センサの角度又は位置を補正する、
制御部と、
を備える、
ロボットシステム。
While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
The invention described in the scope of claims at the time of filing of the present application will be additionally described below.
[C1]
A member having a planar portion that reflects light from a one-dimensional sensor that scans in a certain direction and measures the distance to an object;
a hole in the member having a width smaller than a width calculated based on a permissible error with respect to an angle between the central axis of the scanning surface of the one-dimensional sensor and an axis extending from the one-dimensional sensor to the member; ,
Jig with
[C2]
The height of the hole is smaller than the size calculated based on the permissible error for the angle formed by the scanning plane of the one-dimensional sensor and the target plane.
The jig according to C1.
[C3]
the hole is formed in a rectangular shape,
The jig according to C1 or 2.
[C4]
The hole is formed in the center of the member,
The jig according to any one of C1 to 3.
[C5]
The member is formed in a rectangular shape,
The jig according to any one of C1 to 4.
[C6]
Measure the distance from each part of the jig according to any one of C1 to 5 using the one-dimensional sensor,
correcting the position or angle of the one-dimensional sensor based on the measurement result;
correction method.
[C7]
correcting the position of the one-dimensional sensor in the angle along the width of the hole of the one-dimensional sensor or in the direction along the width based on the position where the hole was observed;
The correction method described in C6.
[C8]
The hole is formed in the center of the jig,
correcting the angle of the one-dimensional sensor in the direction along the width or the position in the direction along the width so that the area where the hole is observed and the central axis of the scanning surface of the one-dimensional sensor overlap;
The correction method described in C7.
[C9]
moving the jig to a first position and a second position that is a predetermined distance from the first position in a direction from the one-dimensional sensor toward the jig;
Based on the observation result of the hole when the jig is installed at the first position and the observation result of the hole when the jig is installed at the second position, the hole of the one-dimensional sensor correcting the angle in the direction along the height of or the position in the direction along the height of
The correction method according to any one of C6 to 8.
[C10]
The one-dimensional sensor is arranged such that the hole is observed when the jig is installed at the first position and the hole is observed when the jig is installed at the second position. correcting the angle in the direction along the height or the position in the direction along the height;
Correction method described in C9.
[C11]
The jig is opposed to a third position separated by a predetermined distance in a direction along the width from the central axis of the scanning plane of the one-dimensional sensor, with the third position and the central axis of the scanning plane interposed therebetween. move to a fourth position and
The scanning of the one-dimensional sensor based on the observation result of the hole when the jig is installed at the third position and the observation result of the hole when the jig is installed at the fourth position correcting the angle of rotation around the central axis of the face,
The correction method according to any one of C6 to C10.
[C12]
The one-dimensional sensor is arranged such that the hole is observed when the jig is installed at the third position and the hole is observed when the jig is installed at the fourth position. correcting the angle in the direction of rotation;
The correction method described in C11.
[C13]
The jig is installed at the tip of the robot arm,
The correction method according to any one of C6 to C12.
[C14]
A robot system comprising a robot, the jig according to any one of C1 to C5, and a measuring device,
The robot is
Equipped with a robot arm,
The jig is
installed at a position intersecting the target plane by the robot arm,
The measuring device is
a one-dimensional sensor that scans in a certain direction and measures the distance to an object;
a correction unit that corrects the angle or position of the one-dimensional sensor;
measuring the distance from each part of the jig using the one-dimensional sensor;
correcting the angle or position of the one-dimensional sensor using the correction unit based on the observation result of the hole;
a control unit;
comprising
robot system.
1…ロボットシステム、100…ロボット、101…制御部、102…ロボットアーム、103…ハンド、200…測定装置、201…制御部、202…LRF、203…補正部、211…レーザ、212…走査面、300…治具、301…穴、500…目標平面。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
一定方向を走査し、対象物までの距離を測定する一次元センサの光を反射する平面部を有する部材と、前記部材に、前記一次元センサの走査面の中心軸と前記一次元センサから前記部材に延びる軸との為す角度に対して許容される誤差に基づき算出される幅よりも小さい幅を有する穴と、を備える治具を第1の位置と、前記一次元センサから前記治具に向う方向に前記第1の位置から所定の距離移動した第2の位置と、に移動させ、
前記治具を前記第1の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第2の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記穴の高さに沿った方向の角度又は前記高さに沿った方向における位置を補正する、
補正方法。 A correction method performed by a processor, comprising:
a member having a planar portion that reflects light from a one-dimensional sensor that scans a fixed direction and measures the distance to an object; a hole having a width smaller than a width calculated based on an allowable error for an angle formed with an axis extending through a member; to a second position that is a predetermined distance from the first position in the opposite direction;
Based on the observation result of the hole when the jig is installed at the first position and the observation result of the hole when the jig is installed at the second position, the hole of the one-dimensional sensor correcting the angle in the direction along the height of or the position in the direction along the height of
correction method .
請求項1に記載の補正方法。 The height of the hole is smaller than the size calculated based on the permissible error for the angle formed by the scanning plane of the one-dimensional sensor and the target plane.
The correction method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の補正方法。 the hole is formed in a rectangular shape,
The correction method according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れか1項に記載の補正方法。 The hole is formed in the center of the member,
The correction method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れか1項に記載の補正方法。 The member is formed in a rectangular shape,
The correction method according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5の何れか1項に記載の補正方法。 correcting the position of the one-dimensional sensor in the angle along the width of the hole of the one-dimensional sensor or in the direction along the width based on the position where the hole was observed;
The correction method according to any one of claims 1 to 5 .
前記穴が観測される領域と前記一次元センサの走査面の中心軸とが重なるように、前記一次元センサの前記幅に沿った方向の角度又は前記幅に沿った方向における位置を補正する、
請求項6に記載の補正方法。 The hole is formed in the center of the jig,
correcting the angle of the one-dimensional sensor in the direction along the width or the position in the direction along the width so that the area where the hole is observed and the central axis of the scanning surface of the one-dimensional sensor overlap;
The correction method according to claim 6.
請求項1乃至7の何れか1項に記載の補正方法。 The one-dimensional sensor is arranged such that the hole is observed when the jig is installed at the first position and the hole is observed when the jig is installed at the second position. correcting the angle in the direction along the height or the position in the direction along the height;
The correction method according to any one of claims 1 to 7 .
前記治具を前記第3の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第4の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記走査面の中心軸を中心とした回転方向の角度を補正する、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の補正方法。 The jig is opposed to a third position separated by a predetermined distance in a direction along the width from the central axis of the scanning plane of the one-dimensional sensor, with the third position and the central axis of the scanning plane interposed therebetween. move to a fourth position and
The scanning of the one-dimensional sensor based on the observation result of the hole when the jig is installed at the third position and the observation result of the hole when the jig is installed at the fourth position correcting the angle of rotation around the central axis of the face,
The correction method according to any one of claims 1 to 8 .
請求項9に記載の補正方法。 The one-dimensional sensor is arranged such that the hole is observed when the jig is installed at the third position, and the hole is observed when the jig is installed at the fourth position. correcting the angle in the direction of rotation;
The correction method according to claim 9 .
請求項1乃至10の何れか1項に記載の補正方法。 The jig is installed at the tip of the robot arm,
The correction method according to any one of claims 1 to 10 .
前記ロボットは、
ロボットアームを備え、
前記治具は、
前記ロボットアームによって目標平面と交差する位置に設置され、
一定方向を走査し、対象物までの距離を測定する一次元センサの光を反射する平面部を有する部材と、
前記部材に、前記一次元センサの走査面の中心軸と前記一次元センサから前記部材に延びる軸との為す角度に対して許容される誤差に基づき算出される幅よりも小さい幅を有する穴と、
を備え、
前記ロボットは、前記治具を第1の位置と、前記一次元センサから前記治具に向う方向に前記第1の位置から所定の距離移動した第2の位置と、に移動させ、
前記測定装置は、
前記一次元センサと、
前記一次元センサの角度又は位置を補正する補正部と、
前記治具を前記第1の位置に設置した場合の前記穴の観測結果及び前記治具を前記第2の位置に設置した場合の前記穴の観測結果に基づいて、前記一次元センサの前記穴の高さに沿った方向の角度又は前記高さに沿った方向における位置を補正する制御部と、
を備える、
ロボットシステム。
A robot system comprising a robot , a jig , and a measuring device,
The robot is
Equipped with a robot arm,
The jig is
installed at a position intersecting the target plane by the robot arm,
A member having a planar portion that reflects light from a one-dimensional sensor that scans in a certain direction and measures the distance to an object;
a hole in the member having a width smaller than a width calculated based on a permissible error with respect to an angle between the central axis of the scanning surface of the one-dimensional sensor and an axis extending from the one-dimensional sensor to the member; ,
with
The robot moves the jig to a first position and to a second position that is a predetermined distance from the first position in a direction from the one-dimensional sensor toward the jig,
The measuring device is
the one-dimensional sensor;
a correction unit that corrects the angle or position of the one-dimensional sensor;
Based on the observation result of the hole when the jig is installed at the first position and the observation result of the hole when the jig is installed at the second position, the hole of the one-dimensional sensor a control unit that corrects the angle in the direction along the height of or the position in the direction along the height ;
comprising
robot system.
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