JP7246955B2 - 補正方法及びシステム - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特願２０１５－１８２１４４号公報

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。

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。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの構成例を概略的に示す図である。 図２は、実施形態に係るロボットシステムの構成例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図４は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図５は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図６は、実施形態に係る治具の構成例を示す図である。 図７は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図８は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図９は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図１１は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１２は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図１３は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１４は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図１５は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１６は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１７は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図１８は、実施形態に係る測定装置の動作例を示す図である。 図１９は、実施形態に係る測定装置の測定結果の例を示す図である。 図２０は、実施形態に係る測定装置の動作例を示すフローチャートである。 図２１は、実施形態に係る測定装置の動作例を示すフローチャートである。 図２２は、実施形態に係る測定装置の動作例を示すフローチャートである。 図２３は、実施形態に係る測定装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

まず、ロボット１００について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、測定装置２００について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

パン方向は、Ｚ軸周りの回転方向である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

治具３００は、穴３０１を備える。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図８は、制御部２０１が取得する測定結果の例を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、制御部２０１の動作例について説明する。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (12)

1. プロセッサによって実行される補正方法であって、
   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。
2. 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、
   請求項１に記載の補正方法。
3. 前記穴は、矩形に形成される、
   請求項１又は２に記載の補正方法。
4. 前記穴は、前記部材の中央に形成される、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の補正方法。
5. 前記部材は、矩形に形成される、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の補正方法。
6. 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、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の補正方法。
7. 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、
   請求項６に記載の補正方法。
8. 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、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の補正方法。
9. 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、
   請求項１乃至８の何れか１項に記載の補正方法。
10. 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、
    請求項９に記載の補正方法。
11. 前記治具は、ロボットアームの先端に設置される、
    請求項１乃至１０の何れか１項に記載の補正方法。
12. ロボットと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、
    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。
    

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