JP7436188B2 - 座標系設定システムおよび座標系設定方法 - Google Patents

Description

本発明は座標系設定システムおよび座標系設定方法に関する。

従来、ロボットの先端部にタッチアップピンを取付け、ロボットを複数の姿勢にしながら、各々の姿勢においてタッチアップピンの先端部を所定の治具に接触させ、これによりロボットに対するタッチアップピンの先端部の位置を設定する技術が知られている。
また、ロボットの先端部に検出対象を取付け、ロボットを複数の姿勢にしながら、各々の姿勢において検出対象の位置を計測し、これによりロボットに対する検出対象の位置を設定する技術が知られている。例えば特許文献１を参照されたい。

また、ロボットの先端部に取付けられたツールの先端に治具を接触させ、三次元測定機を用いて治具の位置を測定することによって、ツールの先端の位置を設定する技術が知られている。例えば特許文献２を参照されたい。

特開昭６２－２７２１１１号公報 特開平１１－８５２４７号公報

前者２つの技術は、ロボットの各関節のバックラッシュ、ロボットの各アーム部材の撓み、各部材の熱膨張等の影響を受ける。つまり、ロボットを複数の姿勢にした時に、各姿勢において上記影響が出る。このため、ロボットに対するタッチアップピンの先端部又は検出対象の位置の設定が正確ではなくなる。

後者の技術は、ロボットのツールの先端に治具を接触させる必要があるが、ツールの形状等によってはその先端にツールを接触させることができない場合がある。また、後者の技術では、ツールの先端の位置を設定するために、必ず治具を使用しなければならない。
前述の事情に鑑み、簡便且つ正確にツールの先端の位置を設定できる技術が望まれている。

本開示の第１態様の座標系設定システムは、プローブと、前記プローブの接触位置を計測する三次元形状測定装置と、ロボットに取付けられたツールの三次元モデルを格納している記憶装置と、を備え、前記三次元モデルには、前記ツールにおける注目部位のモデルと、前記三次元モデルにおいて前記注目部位とは異なる前記ツールの先端の位置である原点位置の情報が含まれており、前記三次元形状測定装置が、前記ロボットの先端部に前記プローブを複数回接触させた時に前記先端部の位置を計測する位置計測処理と、前記ツールにおける前記注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させた時に前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状を計算する形状計算処理と、を行い、前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状と前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算処理と、計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける少なくとも前記原点位置をシフトすることによって、前記ツールの前記先端の座標系を設定する座標系設定処理と、を行う。
本開示の第２態様の座標系設定システムは、前記プローブの接触位置を計測する三次元形状測定装置と、被測定部の三次元モデルを格納している記憶装置と、を備え、前記被測定部が、ロボットに取付けられたツール、前記ツールによる作業が行われるワーク、又は、前記ワークを固定する治具であり、前記三次元モデルには、モデル座標系が設定されていると共に、前記三次元モデルの原点位置の情報が含まれており、前記三次元モデルが、前記被測定部における互いに離れた複数の注目部位のモデルであり、前記三次元形状測定装置が、前記ロボットの先端部に前記プローブを複数回接触させた時に前記先端部の位置を計測する位置計測処理と、前記被測定部における前記複数の注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させた時に、前記複数の注目部位のモデルに対応する前記被測定部の形状を計算する形状計算処理と、を行い、前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記被測定部の形状と前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算処理と、計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける前記原点位置および前記モデル座標系をシフトすることによって前記被測定部の座標系を設定する座標系設定処理と、を行う。

本開示の第３態様の座標系設定方法は、ロボットに取付けられたツールの三次元モデルを記憶装置に格納する格納ステップであり、前記三次元モデルには、前記ツールにおける注目部位のモデルと、前記注目部位とは異なる前記ツールの先端の位置である前記三次元モデルの原点位置の情報が含まれる、格納ステップと、三次元形状測定装置を前記ロボットの近くに配置する配置ステップと、前記ロボットの先端部にプローブを複数回接触させることによって、前記三次元形状測定装置によって前記先端部の位置を計測する位置計測ステップと、前記ロボットに取付けられた前記ツールにおける前記注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させることによって、前記三次元形状測定装置によって前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状を計算する形状計算ステップと、前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状と前記記憶装置に格納されている前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算ステップと、前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける少なくとも原点位置をシフトすることによって前記ツールの前記先端の座標系を設定する座標系設定ステップと、を有する。

一実施形態の座標系設定システムの概略構成図である。 本実施形態の座標系設定システムで座標系が設定されるロボットの先端部の斜視図である。 本実施形態のロボットの先端部の側面図である。 本実施形態のロボット制御装置のブロック図である。 本実施形態の三次元測定機のブロック図である。 本実施形態の三次元測定機の処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例の座標系設定システムで座標系が設定されるワークの斜視図である。 本実施形態の三次元測定機の処理の他の例を示すフローチャートである。 本実施形態の他の変形例の座標系設定システムの概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る座標系設定システムが、図面を用いながら以下説明されている。当該座標系設定システムは、ロボット１の先端部に取付けられたツール（被測定部）３０の座標系を設定する。
本実施形態のロボット１は、図１に示されるように、アーム１０と、アーム１０を制御するロボット制御装置２０とを備える。また、このロボット１は、アーム１０の先端部である手首フランジ１２にツール３０が取付けられ、ロボット１はツール３０を用いてアーク溶接等の所定の作業を行う。ツール３０がハンドである場合は、ロボット１はツール３０を用いてワークＷの取出し等の所定の作業を行う。ツール３０はロボット１に取付けられる公知の様々なツールであり得る。

ロボット１のアーム１０は、複数のアーム部材および複数の関節を備えている。また、アーム１０は、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている（図４参照）。各サーボモータ１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータが用いられ得る。各サーボモータ１１はその作動位置および作動速度を検出するための作動位置検出装置を有し、作動位置検出装置は一例としてエンコーダである。作動位置検出装置の検出値はロボット制御装置２０に送信される。

ロボット制御装置２０は、図４に示されるように、ＣＰＵ等のプロセッサ２１と、表示装置２２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶装置２３と、キーボード、タッチパネル、操作盤等である入力装置２４と、信号の送受信を行うための送受信部２５とを備えている。入力装置２４および送受信部２５は入力部として機能する。ロボット制御装置２０は後述する三次元測定機（三次元形状測定装置）４０および各サーボモータ１１に接続されている。

本実施形態では、ロボット制御装置２０はロボット１に設けられているが、ロボット制御装置２０が、ロボット１の外に設けられたコンピュータであり、当該コンピュータが上記の構成を備えていてもよい。

記憶装置２３にはシステムプログラム２３ａが格納され、システムプログラム２３ａはロボット制御装置２０の基本機能を担っている。記憶装置２３には動作プログラム２３ｂも格納されている。動作プログラム２３ｂは、ロボット１の基準座標系を基準に作成され、当該基準座標系においてアーム１０の先端部に取付けられたツール３０の例えば先端を所定の複数の溶接位置に順次配置するためのものである。

本実施形態のツール３０は、手首フランジ１２に固定された固定部材３１と、固定部材３１に固定されたツール本体３２とを有する（図１，図２）。ツール３０は、一例では、ツール本体３２の先端３２ｂからのアーク放電によって溶接を行う。

本実施形態の三次元測定機４０は、可動台車５０の上に固定され、三次元測定機４０は可動台車５０によって移動可能である。
また、本実施形態の座標系設定システムは、操作者が手によって支持するプローブ装置６０を有する（図３）。プローブ装置６０が三次元測定機４０の一部であってもよい。

三次元測定機４０およびプローブ装置６０として、例えばキーエンス（登録商標）社の卓上型三次元測定機を用いることができる。具体的には、ハンディプローブ三次元測定機ＭＸシリーズの一つを用いることができる。本実施形態では、プローブ装置６０は、図３に示されるように、操作者が持つグリップ部６１と、グリップ部６１の一端に設けられた複数の発光部６２と、グリップ部６１の他端に設けられたプローブ６３とを有する。

例えば、複数の発光部６２はそれぞれＬＥＤである。複数の発光部６２はグリップ部６１の延設方向と交差する方向に互いに間隔をおいて配置されている。
三次元測定機４０は、図５に示されるように、ＣＰＵ等のプロセッサ４１と、表示装置４２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶装置４３と、キーボード、タッチパネル、操作盤等である入力装置４４と、信号の送受信を行うための送受信部４５と、受光部４６とを備えている。

記憶装置４３にはシステムプログラム４３ａが格納され、システムプログラム４３ａは三次元測定機４０の基本機能を担っている。記憶装置４３には位置計測プログラム４３ｂも格納されている。受光部４６は一例では公知の三次元距離センサである。三次元測定機４０の受光部４６は各発光部６２からの光を受光し、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、プローブ６３の接触位置を計測する。

記憶装置４３には、ツール３０の一部に対応した三次元モデル４３ｄが格納されている。一例では、ツール３０において、図２においてハッチングされた部分の三次元モデル４３ｄが格納されている。モデルとしては、三次元ＣＡＤのデータが格納されていてもよい。また、三次元モデル４３ｄには、原点位置の情報として、ツール３０の先端の位置の情報が含まれている。三次元モデル４３ｄは、一例では、互いに離れた複数の注目部位のモデルである。

なお、ツール３０の先端の位置以外が原点位置として含まれていてもよい。本実施形態では、三次元モデル４３ｄにおいて、ツール本体３２の外周面３２ａの中心軸線と、面３１ａ，３１ｂの延設方向とを基準に、モデル座標系が設定されている。
また、三次元測定機４０は、記憶装置４３に格納された計測指示プログラム４３ｃに基づき、表示装置４２に位置計測のための指示を表示する。

三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂおよび計測指示プログラム４３ｃに基づいて、例えば以下の処理を行う（図６）。以下の処理が行われる前に、操作者は可動台車５０によって三次元測定機４０をロボット１の近くに配置する。

三次元測定機４０は、計測指示プログラム４３ｃに基づいて、表示装置４２に指示を表示する（ステップＳ１－１）。例えば、ロボット１の手首フランジ１２の外周面１２ａの複数個所にプローブ６３を順次接触させると共に、手首フランジ１２の軸方向の先端面１２ｂの複数個所にプローブ６３を順次接触させる指示が、表示装置４２に表示される。

当該指示に基づき、操作者がプローブ装置６０のプローブ６３を外周面１２ａの複数個所および先端面１２ｂの複数個所に接触させる。この時、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、接触の度にプローブ６３の接触位置を計測し、計測した接触位置を記憶装置４３に格納する（ステップＳ１－２）。前記指示に基づくプローブ６３の接触が完了すると（ステップＳ１－３）、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、計測した複数の接触位置を用いて手首フランジ１２の位置を計算する（ステップＳ１－４）。ステップＳ１－４における手首フランジ１２の位置の計算は、位置計測処理として行われる。このように、ステップＳ１－３およびＳ１－４は、手首フランジ１２の位置を計測するものである。

続いて、三次元測定機４０は、計測指示プログラム４３ｃに基づいて、表示装置４２に指示を表示する（ステップＳ１－５）。例えば、ツール本体３２の一部の外周面３２ａの周方向の複数個所、固定部材３１の厚さ方向一方の面３１ａの複数個所、および固定部材３１の端面３１ｂの複数個所にプローブ６３を順次接触させる指示が、表示装置４２に表示される。好ましくは、ツール本体３２の軸方向および周方向に位置が互いに異なる複数個所にプローブを順次接触させる指示が表示される。なお、ステップＳ１－５が手順書等に記載されている場合は、ステップＳ１－５が省略される。

当該指示に基づき、操作者がプローブ装置６０のプローブ６３を外周面３２ａの複数個所、面３１ａの複数個所、および面３１ｂの複数個所に接触させる。この時、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、接触の度にプローブ６３の接触位置を計測し、計測した接触位置を記憶装置４３に格納する（ステップＳ１－６）。前記指示に基づくプローブ６３の接触が完了すると（ステップＳ１－７）、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、計測した複数の接触位置を用いてツール３０の位置および形状を計算する（ステップＳ１－８）。ステップＳ１－８におけるツール３０の位置および形状の計算は、形状計算処理として行われる。ステップＳ１－８において求められる位置は、例えば手首フランジ１２に対する位置である。

続いて、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、計算されたツール３０の形状と三次元モデル４３ｄとの差を計算する（ステップＳ１－９）。例えば、外周面３２ａの複数個所にプローブ６３を接触させることによって計算される外周面３２ａの中心軸線の位置が、三次元モデル４３ｄの当該外周面の中心軸線の位置に対してずれている場合は、当該ずれが差となる。また、固定部材３１における先端面１２ｂに接触する面は先端面１２ｂと同じ位置に配置される。このため、手首フランジ１２の先端面１２ｂから見て、プローブ６３を接触させることによって計算される端面３１ｂの延びる方向が三次元モデル４３ｄの当該端面の延びる方向に対してずれている場合は、当該ずれが差となる。

続いて、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、ステップＳ１－９において計算された差を用いて、三次元モデル４３ｄのモデル座標系の原点位置をシフトさせる（ステップＳ１－１０）。また、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、ステップＳ１－９において計算される差を用いて、三次元モデル４３ｄのモデル座標系の例えばＸ軸の延びる方向をシフトさせる（ステップＳ１－１１）。

また、図２に示されるように、ロボット制御装置２０又は三次元測定機４０は、ステップＳ１－１０およびＳ１－１１においてシフトされた原点位置およびＸ軸の延びる方向を用いて、手首フランジ１２の位置に対するツール３０の座標系２０１を設定する（ステップＳ１－１２）。なお、ステップＳ１－１１は要求される条件に応じて省くことができる。

ステップＳ１－１２を三次元測定機４０が行う場合は、三次元測定機４０は、手首フランジ１２の位置に対する座標系２０１をロボット制御装置２０に送信する（ステップＳ１－１３）。これにより、ロボット制御装置２０は座標系２０１を用いてロボット１を制御する。なお、ロボット１の製造時等に、ロボット制御装置２０には、ロボット１の基準座標系における手首フランジ１２の位置が設定されている。

前記実施形態において、図７に示されるようにワーク（被測定部）Ｗ又はワークＷを固定する治具（被測定部）Ｊの座標系２０２が設定されてもよい。
この場合、記憶装置４３には、ワークＷの一部に対応した三次元モデル４３ｅが格納されている。一例では、ツール３０において、図７の第１の特徴Ｗ１、第２の特徴Ｗ２、および第３の特徴Ｗ３の三次元モデル４３ｅが格納されている。一例では、第１の特徴Ｗ１、第２の特徴Ｗ２、および第３の特徴Ｗ３はそれぞれ円形の内周面である。また、本実施形態では、三次元モデル４３ｅは、互いに離れた複数の注目部位のモデルである。

また、三次元モデル４３ｅには、原点位置の情報として、第１の特徴Ｗ１の中心位置の情報が含まれている。なお、第１の特徴Ｗ１の中心以外が原点位置として含まれていてもよい。本実施形態では、三次元モデル４３ｅにおいて、第１の特徴Ｗ１の中心軸線と、当該中心軸線と第２の特徴Ｗ２の中心軸線とを通過する方向とを基準に、モデル座標系が設定されている。

当該変形例では、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂおよび計測指示プログラム４３ｃに基づいて、例えば以下の処理を行う（図８）。以下の処理が行われる前に、操作者は可動台車５０によって三次元測定機４０をロボット１の近くに配置する。以下の説明では、ワークＷの座標系２０２が設定されるが、治具Ｊの座標系も同様に設定可能である。

三次元測定機４０は、計測指示プログラム４３ｃに基づいて、表示装置４２にステップＳ１－１と同様の指示を表示する（ステップＳ２－１）。また、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、ステップＳ１－２と同様に計測した接触位置を記憶装置４３に格納する（ステップＳ２－２）。前記指示に基づくプローブ６３の接触が完了すると（ステップＳ２－３）、三次元測定機４０は、ステップＳ１－４と同様に手首フランジ１２の位置を計算によって求める（ステップＳ２－４）。

続いて、三次元測定機４０は、計測指示プログラム４３ｃに基づいて、表示装置４２に指示を表示する（ステップＳ１－５）。例えば、ワークＷの第１の特徴Ｗ１の複数個所、第２の特徴Ｗ２の複数個所、および第３の特徴Ｗ３の複数個所にプローブ６３を順次接触させる指示が、表示装置４２に表示される。好ましくは、各特徴Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３において、軸方向および周方向に位置が互いに異なる複数個所にプローブを順次接触させる指示が表示される。

当該指示に基づき、操作者がプローブ装置６０のプローブ６３を第１の特徴Ｗ１の複数個所、第２の特徴Ｗ２の複数個所、および第３の特徴Ｗ３の複数個所に接触させる。この時、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、接触の度にプローブ６３の接触位置を計測し、計測した接触位置を記憶装置４３に格納する（ステップＳ２－６）。前記指示に基づくプローブ６３の接触が完了すると（ステップＳ２－７）、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づき、計測した複数の接触位置を用いて特徴Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の位置および形状を計算する（ステップＳ２－８）。ステップＳ２－８において求められる位置は、例えば手首フランジ１２に対する位置である。

続いて、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、計算された各特徴Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３からわかるワークＷの形状と三次元モデル４３ｅとの差を計算する（ステップＳ２－９）。例えば、第１の特徴Ｗ１と第２の特徴Ｗ２との距離が、三次元モデル４３ｅにおける第１の特徴Ｗ１と第２の特徴Ｗ２との距離に対してずれている場合は、当該ずれが差となる。

続いて、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、ステップＳ２－９において計算される差を用いて、三次元モデル４３ｅのモデル座標系の原点位置をシフトさせる（ステップＳ２－１０）。また、三次元測定機４０は、位置計測プログラム４３ｂに基づいて、ステップＳ２－９において計算される差を用いて、三次元モデル４３ｅのモデル座標系の例えばＸ軸の延びる方向をシフトさせる（ステップＳ２－１１）。

また、図７に示されるように、ロボット制御装置２０又は三次元測定機４０は、ステップＳ２－１０およびＳ２－１１においてシフトされた原点位置およびＸ軸の延びる方向を用いて、手首フランジ１２の位置に対するワークＷの座標系２０２を設定する（ステップＳ２－１２）。なお、ステップＳ２－１１は要求される条件に応じて省くことができる。

ステップＳ２－１２を三次元測定機４０が行う場合は、三次元測定機４０は、手首フランジ１２の位置に対する座標系２０２をロボット制御装置２０に送信する（ステップＳ２－１３）。これにより、ロボット制御装置２０は、座標系２０２を用いてロボット１を制御する。

なお、ロボット制御装置２０の記憶装置２３に位置計測プログラム４３ｂ、計測指示プログラム４３ｃ、および三次元モデル４３ｄ，４３ｅの一部又は全部が格納されていてもよい。この場合、ロボット制御装置２０が三次元測定機４０からプローブ６３の接触位置の計測結果を受取り、ステップＳ１－１～Ｓ１－１２およびステップＳ２－１～Ｓ２－１２の一部又は全部をロボット制御装置２０が行ってもよい。また、ロボット制御装置２０に三次元測定機４０が一体に設けられていてもよい。

このように、上記実施形態では、プローブ６３を接触させることによって、ロボット１の先端部の位置が得られ、また、被測定部の形状が計算される。また、計算された被測定部の形状と三次元モデル４３ｄ，４３ｅの形状との差が計算され、計算された差を用いて三次元モデルにおける原点位置がシフトされ、これによりロボット１の先端部に対する被測定部の座標系が設定される。このため、ロボット１の先端部に対するツール３０、ワークＷ、又は治具Ｊである被測定部の座標系が簡易な作業によって正確に設定される。

また、三次元モデル４３ｄ，４３ｅは、被測定部における注目部位のモデルである。より具体的には、三次元モデル４３ｄ，４３ｅは、被測定部における原点位置の近傍の注目部位のモデルである。このように、注目部位のモデルだけが格納されているので、前記差の計算時の処理量が低減され、記憶装置４３内の三次元モデル４３ｄ，４３ｅのデータ量も低減される。

また、三次元モデル４３ｄ，４３ｅは、被測定部における複数の注目部位のモデルである。より具体的には、三次元モデル４３ｄ，４３ｅは、被測定部における互いに離れた複数の注目部位のモデルである。当該構成は、被測定部が大きい場合であっても、前記差の計算時の処理量の低減、記憶装置４３内の三次元モデル４３ｄ，４３ｅのデータ量の低減等を実現しながら、被測定部の形状の計算結果と三次元モデルとの差を正確に計算することを可能とする。

また、上記実施形態では、ステップＳ１－７において、プローブ６３が各面３１ａ，３１ｂ，３２ａにそれぞれ所定回数以上接触させると、ステップＳ１－８の計算が行われる。当該構成は、被測定部の座標系の設定に慣れていない操作者が、座標系の設定作業を正確且つスムーズに行うことを可能とする。
また、上記実施形態では、プローブ６３を接触させるべき面が三次元測定機４０の表示装置４２又はロボット制御装置２０の表示装置２２に表示される。当該構成も、被測定部の座標系の設定に慣れていない操作者が、座標系の設定作業を正確且つスムーズに行うために、有利である。

また、上記実施形態では、プローブ６３を備えたプローブ装置６０を操作者が持った状態で、操作者がプローブ６３を被測定部に接触させ、これにより被測定部の形状の計算が行われる。当該構成は、被測定部の座標系の設定を容易にする。被測定部の座標系の設定が容易になると、製造ライン等において座標系の設定が定期的又は頻繁に行われ、これは製造ラインにおいて製造される製品の品質を向上する上で極めて有利である。なお、プローブ６３が他のロボットによって支持され、他のロボットが操作者と同様にプローブ６３をロボット１の先端部および被測定部に接触させてもよい。

なお、図９に示されるように、三次元測定機４０の代わりに、三次元視覚センサ１００が用いられてもよい。この場合、ロボット制御装置２０又は他のコンピュータが、位置計測プログラム４３ｂに基づき、三次元視覚センサ１００によって得られたデータに基づきプローブ６３の接触位置を検出することになる。

１ ロボット
１０ アーム
１１ サーボモータ
１２ 手首フランジ（先端部）
２０ ロボット制御装置
２２ 表示装置
２３ 記憶装置
２３ｂ 動作プログラム
３０ ツール（被測定部）
３１ 固定部材
３２ ツール本体
４０ 三次元測定機（三次元形状測定装置）
４２ 表示装置
４３ 記憶装置
４３ｂ 位置計測プログラム
４３ｃ 計測指示プログラム
４３ｄ，４３ｅ 三次元モデル
５０ 可動台車
６０ プローブ装置
６１ グリップ部
６２ 発光部
６３ プローブ
２０１，２０２ 座標系
Ｗ ワーク（被測定部）
Ｊ 治具（被測定部）

Claims (9)

1. プローブと、
   前記プローブの接触位置を計測する三次元形状測定装置と、
   ロボットに取付けられたツールの三次元モデルを格納している記憶装置と、を備え、
   前記三次元モデルには、前記ツールにおける注目部位のモデルと、前記三次元モデルにおいて前記注目部位とは異なる前記ツールの先端の位置である原点位置の情報が含まれており、
   前記三次元形状測定装置が、
   前記ロボットの先端部に前記プローブを複数回接触させた時に前記先端部の位置を計測する位置計測処理と、
   前記ツールにおける前記注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させた時に前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状を計算する形状計算処理と、を行い、
   前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、
   計算された前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状と前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算処理と、
   計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける少なくとも前記原点位置をシフトすることによって、前記ツールの前記先端の座標系を設定する座標系設定処理と、を行う座標系設定システム。
2. 前記三次元形状測定装置又は前記ロボット制御装置が、前記座標系設定処理において、前記差を用いて前記三次元モデルにおける前記原点位置および前記三次元モデルに設定されたモデル座標系のＸ軸方向をシフトすることによって、前記ツールの前記座標系を設定する、請求項１に記載の座標系設定システム。
3. 前記三次元形状測定装置が、前記形状計算処理において、前記ツールにおける前記注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させた時に、前記注目部位のモデルに対応する前記ツールの形状を計算する、請求項１又は２に記載の座標系設定システム。
4. プローブと、
   前記プローブの接触位置を計測する三次元形状測定装置と、
   被測定部の三次元モデルを格納している記憶装置と、を備え、
   前記被測定部が、ロボットに取付けられたツール、前記ツールによる作業が行われるワーク、又は、前記ワークを固定する治具であり、
   前記三次元モデルには、モデル座標系が設定されていると共に、前記三次元モデルの原点位置の情報が含まれており、
   前記三次元モデルが、前記被測定部における互いに離れた複数の注目部位のモデルであり、
   前記三次元形状測定装置が、
   前記ロボットの先端部に前記プローブを複数回接触させた時に前記先端部の位置を計測する位置計測処理と、 前記被測定部における前記複数の注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させた時に、前記複数の注目部位のモデルに対応する前記被測定部の形状を計算する形状計算処理と、を行い、
   前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、
   計算された前記被測定部の形状と前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算処理と、
   計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける前記原点位置および前記モデル座標系をシフトすることによって前記被測定部の座標系を設定する座標系設定処理と、を行う座標系設定システム。
5. 前記三次元形状測定装置又は前記ロボット制御装置が、前記被測定部における複数の面にそれぞれ前記プローブを所定回数以上接触させた時に前記形状計算処理を行う、請求項４に記載の座標系設定システム。
6. 前記被測定部における前記プローブを接触させるべき面を表示する表示装置を備える、請求項４又は５に記載の座標系設定システム。
7. 前記プローブを備えたプローブ装置を備え、
   前記プローブ装置が操作者の手によって支持されるものであり、
   前記三次元形状測定装置が、前記操作者が前記プローブ装置を動かすことによって前記プローブを前記被測定部に複数回接触させた時に前記形状計算処理を行う、請求項４～６の何れかに記載の座標系設定システム。
8. 前記三次元形状測定装置が、三次元視覚センサである、請求項１～７の何れかに記載の座標系設定システム。
9. ロボットに取付けられたツールの三次元モデルを記憶装置に格納する格納ステップであり、前記三次元モデルには、前記ツールにおける注目部位のモデルと、前記注目部位とは異なる前記ツールの先端の位置である前記三次元モデルの原点位置の情報が含まれる、格納ステップと、
   三次元形状測定装置を前記ロボットの近くに配置する配置ステップと、
   前記ロボットの先端部にプローブを複数回接触させることによって、前記三次元形状測定装置によって前記先端部の位置を計測する位置計測ステップと、
   前記ロボットに取付けられた前記ツールにおける前記注目部位のモデルに対応する位置に前記プローブを複数回接触させることによって、前記三次元形状測定装置によって前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状を計算する形状計算ステップと、
   前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記ツールにおける前記注目部位のモデルに関する部分の形状と前記記憶装置に格納されている前記三次元モデルの形状との差を計算する差計算ステップと、
   前記三次元形状測定装置又は前記ロボットのロボット制御装置が、計算された前記差を用いて前記三次元モデルにおける少なくとも原点位置をシフトすることによって前記ツールの前記先端の座標系を設定する座標系設定ステップと、を有する座標系設定方法。

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