JPH04174005A - ロボットコントーラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、局所座標系を用いる位置座標の補正機能を有
し、サーボモータを搭載したロボットを制御するロボッ
トコントローラに関する。

〔発明の概要〕

本発明は水平面上で直交害る２つの伸縮軸を含むロボッ
トアームを制御するコントローラにおいて、目標位置座
標を数値データで与えた場合の各軸の累積ピッチ誤差や
２つの軸のなす直角度誤差を基準位置により定義された
局所座標系を用いて自動的に補正するようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のロボットコントローラでは、出荷時に全数のロボ
ットアームに対して車軸での動作を行わせ直線上の精度
測定を行い、指令データと実際の移動量との差から累積
ピッチ誤差を算出し、それぞれのロボットアーム固有の
補正値をロボットコントローラに入力し、全ストローク
に対して均一に補正を行っていた。

第６図は従来のロボットコントローラにおいてロボット
アームを華軸動作させたときの直線上の精度測定の結果
の一例であり、第７図は第６図のデータを用いて全スト
ロークの誤差傾向を一次近イ以して補正した結果である
。

また、水平面上で直交すべき２つの伸縮軸のなす角度の
直角度は機械加工精度と組立方法に依存していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方法では累積ピッチ誤差が線形に推移して
いく場合にのみ有効であり、さらに水平面上で直交すべ
き２つの伸縮軸のなす角度が正確な直角とするために高
精度な部品加工や組立・調整が必要であり、高価になっ
てしまうという欠点を有していた。

第８図は累積ピッチ誤差の推移が線形でない場合を示し
ており、第９図は従来の補正方法で同様に補正した結果
を示している。すなわち、補正前の最大誤差よりも補正
後の量大誤差のほうが大きくなってしまう。

第１０図は直交すべき２との伸縮軸のなす角度が直角に
ならなかった場合のロボット座標系を示しており、やは
り数値データを与えられて動作する場合、精度よく位置
決めすることが困難であることは明らかである。

また使用環境・時間などの相違によるボールネジ等の熱
収縮によるｘ積ピッチ誤差の変化に対する修正や、何ら
かのトラブルによりロボットアームが変形してしまった
場合の面角度誤差の修正が非常に困難である。

本発明の目的は全ストロークに対して一次近憤不可能な
、かつ時系列的に変化する可能性をもつ累積ピッチ誤差
と、安価で部品加工と組立調整による正確ではない直角
度とを局所的な座標系を定義することにより補正する機
能を有するロボットコントローラを提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のストロークの累積ピッチ誤差と直交
すべき２つの伸縮軸の直角度を補正する手順を示す説明
図である。第１図に示すように、本発明では基準となる
原点、Ｘ方向基準点及びＹ方向基準点の３点を教示ある
いは自己認識し、それら３点の位置座標と原点とＸ方向
基準点との間の距離、及び原点とＹ方向基準点との間の
距離を引き数として局所的座標系を定義し、その局所座
標系上の数値データで与えられた位置座標をロボット座
標系に変換し、変換結果を目標位置として移動する。

〔作用〕

外部の正確な距離と直角度を存する基準位置の座標を用
いて補正するため、全ストロークではなく必要なストロ
ークに対して必要なときに補正データを入力することが
できる。

（実施例〕 第２図は本発明を適用するロボットコントローラの実施
例の構成を示す概略説明図である。同図において、プリ
ント基板２０上の基準位Ｗをロボットアーム２３の手先
に取り付けられたカメラ２１により基準位置を読み取り
、ビジョンコントローラ２２より座標位置をロボットコ
ントローラ２４に送る。次に、プログラム装置２５がら
基準位置間の距離を入力して局所座標系を定義する。ロ
ボットコントローラ２４はプログラム装置２５あるいは
ホストコンピュータ２６から数値データにより目標位置
を人力し、座標変換を行ってロボ・ットアーム２３を動
作させる。

第３図は、本発明の局所座標系を定義するための作業物
体としてプリント基板２ｏの実施例を示す説明図である
。同図において、プリント基板２０は第２図の実施例に
おけるＩＣ等の実装作業の被作業体であり、原点マーク
３１、Ｘ方向基準マーク３２及びＸ方向基準マーク３３
を有する。これらのマークは穴あるいは突起でもよく、
すなわち、第２図の実施例におけるカメラ２１で認識で
きる、あるいはロボットアームを手動で動作させ教示す
ることができるマークであればよい。

本実施例では、第２図におけるカメラ２１およびビジラ
ンコントローラ２２によりこの３点の位置座標を読み取
り、ロボットコントローラ２４に数値データとして送る
。さらにロボットコントロ−ラ２２は、原点マーク３１
とＸ方向基準マーク３２との間の距離および原点マーク
３１とＹ方向マーク３３との間の距離を用いて局所座標
系３４を定義することができる。

第４図は、ロボットアーム２３の水平面上で直交すべき
２つの伸縮軸のなす角度が直角ではない場合のロボット
座標系４１と局所座標系３４との関係を示す図である。

第５図は、本発明における座標変換の手段を説明するた
めに、実際とは異なるロボット座標系４１が直交すると
考え、局所座標系３４が相対的にゆがんでいる状態の説
明図である。

すなわち、実際には第４図のようにロボット座標系４１
が直交しない場合でも、ロボットコントローラ２４は直
交していないことをｔ＝　ａしていないため、第５図の
ようにロボット座標系４１が直交しており局所座標系３
４が直交していないと想定して位置座標補正演算を行う
。

第５図において、簡単のために原点マークの位置をＡ、
Ｘ方向基準マークの位置をＢ、Ｙ方向基準マークの位置
をＣおよび目標位置をＤとする。

また、Ａ−Ｂ−Ｃ各点のロボット座標系でのＸ座標を　
Ａｘ−Ｂｘ−Ｃｘ、各点のロボット座標系でのＹ座標を
Ａｙ−Ｂｙ−Ｃｙ、ＡＢ間距離をＬｌおよびＡＣ間距離
をＬ２とすると、これらの数値データは既知である。

ここで、Ａ点を起点としＢ点及び０点に向かうベクトル
ＡＢ及びベクトルＡＣのＸＹ座標は下記のようになり、
それぞれの実際の長さはＬｌ及びＬ２である。

ＡＢ＝　（Ｂｘ−Ａｘ、Ｂｙ−Ａｙ） ＡＣ＝　（Ｃｘ−Ａｘ、Ｃｙ−Ａｙ） また、与えられる目標位置りは局所座標系上のデータで
あるので、ロボット座標系の原点○から目標位置へのベ
クトルＯＤは、ベクトルＯＡとベクトルＡＤの和として
、下記の行列式で表現されることになる。

ＡＤ＝ＯＡ＋ＡＤ このようにして、ロボット座標系上での位置座標データ
が算出されるので、ロボットコントローラはこのデータ
を基にロボットアームに対して通常の動作を行わせるこ
とによって、目標位置へ到達させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、局所座標系を用
いて座標変換を行うことにより必要なストロークに対し
て必要なときに簡単にロボットの絶対精度補正を行うこ
とができる。すなわち、基板実装等の作業において、各
基板上の３点の基準位置を自己認識し累積ピッチ誤差と
直角度の補正が可能なため、熱変形による基板の寸法誤
差を含めて補正することができる。

またロボットアームの高精度な部品加工や組立調整が不
要となり、ロボットアームの製造コストを下げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のストロークの累積ピッチ誤差と直交す
べき２つの伸縮軸の直角度を補正する手順を示す説明図
、第２図は本発明を適用するロボットコントローラの実
施例の構成を示す概略説明図、第３図は本発明の局所座
標系を定義するための作業物体の実施例を示す説明図、
第４図はロボットアームの水平面上で直交すべき２つの
伸縮軸のなす角度が直角ではない場合の座標系の説明図
、第５図は本発明における座標変換の手段の説明図、第
６図は従来のロボットコントローラにおいてロボットア
ームの車軸動作させたときの直線上の精度測定の結果の
一例、第７図は第６図のデータを従来の方法で補正した
結果、第８図は累積ピッチ誤差の推移が線形でない場合
の精度測定の結果、第９図は第８図を従来の方法で補正
した結果、第１０図は直交すべき２との伸縮軸のなす角
度が直角にならなかった場合のロボット座標系を示して
いる。 ２０・・・プリント基板 ２１・・・カメラ ２２・・・ビジジンコントローラ ２３・・・ロボットアーム ２４・・・ロボットコントローラ ２５・・・プログラミング装！ ２６・・・ホストコンピュータ ３１・・・原点マーク ３２・・・Ｘ方向基準マーク ３３・・・Ｙ方向基準マーク ３４・・・局所座榎系 ３５・・・ＩＣ ４１・・・ロボット座標系 ５１・・・目標位置 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助 第１図 第２図 第５［］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）原点とＸ方向Ｙ方向の基準点を有する物体上の３
   点の位置座標を教示あるいは自己認識する手段 （ｂ）原点とＸ方向基準点及び原点とＹ座標基準点との
   距離を入力する手段 （ｃ）上記３点の位置座標と２つの距離を用いて局所座
   標系を定義する手段 （ｄ）ロボットアーム先端を移動させるべき局所座標系
   上の目標座標を入力する手段 （ｅ）入力された局所座標系上の位置座標をロボット座
   標系に変換する手段 （ｆ）ロボット座標系上に変換された位置座標にロボッ
   トアーム先端を移動させる手段 とからなることを特徴とするロボットコントローラ。