JPH05134737A - ロボツトの教示装置 - Google Patents
ロボツトの教示装置Info
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- JPH05134737A JPH05134737A JP29469191A JP29469191A JPH05134737A JP H05134737 A JPH05134737 A JP H05134737A JP 29469191 A JP29469191 A JP 29469191A JP 29469191 A JP29469191 A JP 29469191A JP H05134737 A JPH05134737 A JP H05134737A
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Abstract
置を提供することを目的とする。 [構成]CCDカメラ24によって工作物22を撮像す
ることにより、工作物22の輪郭の位置座標を求める。
この位置座標をロボット座標に変換するとともに、ロボ
ットの姿勢ベクトルを算出し、これらのデータを教示デ
ータとしてロボットを制御し、加工を行う。
Description
ロボットの教示を自動的に行うロボットの教示装置に関
する。
ロボットにおいては、あらかじめ作業者がティーチング
ボックスを操作しながら基準工作物上でロボットを動か
すことによって、加工軌跡の教示作業を行い、この教示
作業によって記憶された教示データを基にしてロボット
が加工軌跡を再現し、工作物の加工を行っている。
は、加工軌跡線上の所定の間隔毎の点である教示点の位
置座標と、この教示点におけるロボットの姿勢を示す姿
勢ベクトルから成っている。このため加工軌跡が長いも
のや、複雑な曲線のものは、教示点が膨大な数となり、
作業者に大変な負担となるという問題点があった。
されたものであり、作業者の負担を軽減する簡単なロボ
ットの教示装置を提供することを目的とする。
を達成するためになされたものであり、図1に示される
ように、あらかじめ記憶された複数の教示点とこれらの
各教示点における姿勢ベクトルを基にして制御されるロ
ボットRの教示装置であって、工作物Wを撮像する撮像
手段1と、この撮像手段1より加工軌跡の位置座標を検
出する位置座標検出手段2と、位置座標検出手段2より
検出された加工軌跡の位置座標より教示点の位置座標を
算出する教示点座標算出手段3と、教示点座標算出手段
3より算出された教示点の連続性より各教示点における
姿勢ベクトルを算出する姿勢ベクトル算出手段4とを備
えたものである。
は、撮像手段1によって工作物Wを撮像し、この画像処
理データを位置座標検出手段2に出力する。位置座標検
出手段2は画像処理データを基に工作物W上の加工軌跡
の位置座標を検出し、この加工軌跡の位置座標から教示
点座標算出手段3は教示点を算出する。姿勢ベクトル算
出手段4は教示点の連続性を基に姿勢ベクトルを算出す
る。このようにして求まった教示点の位置座標と姿勢ベ
クトルよりロボットRは制御される。
する。図2に示すように視覚装置20は、対象物体であ
る工作物22を撮像するCCDカメラ24と、CCDカ
メラ24から出力される画像信号を画像処理して対象物
体の輪郭を特定し、この輪郭を直線近似して視覚座標
X,Yの点群データとして定める画像処理装置26から
成り立っている。工作物22はその輪郭線上を加工軌跡
とするもので、半透明の基板21上に設置されて下方の
光源23から透過光が照射されるようになっている。C
CDカメラ24は、この光源23からの透過光による工
作物22と基板21との明暗状態を画像信号として画像
処理装置26に出力する。画像処理装置26はこの出力
信号を用いて工作物22は暗部としてデータ化するとと
もに、基板21は明部としてデータ化し、この暗部と明
部の境界を工作物22の輪郭として検出する。
置50は、視覚装置20とインタフェース51を介して
結ばれたCPU52と、ロボット60の位置制御プログ
ラム等を記憶したROM54、教示データ等を記憶した
RAM53、そしてロボット60の各駆動軸を駆動する
サーボモータを制御するサーボCPU55を有してい
る。
であり、各軸を駆動する図略のサーボモータがロボット
制御装置50によって制御されるようになっている。図
3に示すようにロボット60の手首部先端にはバリ取り
用のグラインダ71が取り付けられており、グラインダ
71はモータ71aによって回転駆動される。グライン
ダ71には工具座標系が設定され、RAM53内部に記
憶されている。工具座標系は図3においてグラインダ7
1の回転中心軸100から下方にオフセットした位置で
あるグラインダ71の加工点を原点OT として、回転中
心軸100と平行なグラインダ71の裏面から表面(加
工面)に向かう方向にXT 軸、左方向にYT 軸、下方向
にZT 軸が設定されている。これらの各軸は、後に算出
する3つの姿勢ベクトルと対応するようになっている。
即ち、グラインダ71が工作物に接近する方向であるア
プローチベクトルAvにはZT 軸、グラインダ71の向
き指定するオリエントベクトルOvにはYT 軸、これら
の2つのベクトルAv,Ovが右手系を成すように設定
されたノーマルベクトルNvにはXT 軸が対応する。
らEの位置座標(教示点の位置座標)とこれらの点にお
ける姿勢ベクトルAv,Ov,Nvを教示データとし
て、目標とする点の位置座標と工具座標原点OT を一致
させるとともに、この点における姿勢ベクトルAv,O
v,Nvと工具座標系の各軸XT ,YT ,ZT との対応
関係が正しくなるようにロボット60を制御し、グライ
ンダ71による加工を行う。
をする。図4に示されるようにCCDカメラ24によっ
て撮像された工作物22は、その輪郭を画像処理装置2
6によって直線近似されて、これらの直線の交点が点群
データ(X,Y)として出力される。これらの点群デー
タは実際にはかなり多くの数となるが、ここでは簡略化
するためにAからEの5つの点データから成るものと
し、以下の説明では、主に点Aにおける教示データの作
成手順を例にとって図7のフローチャートを基に説明す
る。
ータAからEを入力することによって、教示データの作
成を開始する(ステップ100)。ステップ110で
は、図5に示すようにステップ100にて入力した点A
からEの視覚座標(X,Y)を原点Orとするロボット
座標に変換し、教示点の位置座標を求める。このときC
CDカメラ24から見た点Aの視覚座標A(X,Y)を
3次元化するためにPwc=(X,Y,0)として表
す。この位置座標Pwcと、あらかじめわかっているロ
ボット座標から見たCCDカメラ24の位置座標Pcr
=(x,y,z)とから、ロボット座標から見た点Aの
位置座標、即ち教示点Aの位置座標Pwr=(Xr,Y
r,Zr)は式1のように表される。但し、ここではP
wcにおいて点Aの高さ方向(Z方向)を0と設定して
あるので、CCDカメラ24の位置PcrのZ方向の値
zは、実際の工作物22の設置高さZrに設定する必要
があるためZr=zとなる。
行い、教示点の位置座標を算出する。ステップ120か
らは、図6に示すように各教示点におけるロボットの姿
勢ベクトルを算出する。姿勢ベクトルは、上述したよう
にアプローチベクトルAv、オリエントベクトルOv、
およびノーマルベクトルNvの互いに直交する3つのベ
クトルから成る。
て下向きのベクトルZvを求める。ベクトルZvは点E
から点Aに向かうベクトルVEAと点Aから点Bに向かう
ベクトルVABとの外積より式2のように求まる。 Zv=VEA×VAB ・・・・・式2 ステップ130では点Aにおけるロボットのアプローチ
ベクトルAvを求める。。ロボット60は工作物22の
外周に沿って点Aから点Eに向かって移動しながらバリ
取り作業を行うものであるから点Aにおけるアプローチ
ベクトルAvは、点Aから点Bに向かうベクトルVABと
なる(式3)。
Avとの外積を用いてオリエントベクトルOvを式4の
ように求める。 Ov=Av×Zv ・・・・・式4 ロボットの基本姿勢ベクトルのうち残りのノーマルベク
トルNvは、以上のように求まったアプローチベクトル
AvとオリエントベクトルOvとの外積をとることによ
りロボット制御装置50内部で自動的に演算される。
とにより工作物22を加工するのに必要な各点の姿勢ベ
クトルが求まったことになる(ステップ150)。これ
らの教示データを基にしてロボット60を制御すること
によりロボット60は工作物22上をなぞるようにして
工作物22のバリ取り作業を行う。本実施例ではロボッ
ト60の手首部先端に設けられたグラインダ71におけ
る工具座標系を図3のように設定してあるためにグライ
ンダ71は工作物22上をなぞるように移動して加工を
行うが、工具座標系の設定を所定に変化させることによ
り工作物22に所定の角度をもって接触し、加工を行う
等の種々の加工方法が可能である。また、アプローチベ
クトルAvとオリエントベクトルOvの設定の仕方は本
実施例の方法に限定されるものではなく、例えばベクト
ルZvの角度方向を工作物下方ではなく種々に変化させ
ることによりオリエントベクトルOv方向を変化させ、
各種の加工に対応した教示データを算出することができ
る。
座標を求めるのに、工作物22の輪郭を形成する多数の
点群データを直線近似しているが、この工作物の特定す
る方法は直線近似に限られるものではなく、輪郭を形成
する点群データをそのまま用いてもよく、また多数の点
群データを所定のピッチでサンプリングする方式、点群
データを曲線近似する方式等を用いてもよい。
工作物22の輪郭を用いているが、CCDカメラによっ
て加工軌跡が撮像できるようにすれば輪郭以外の加工も
行うことができる。例えば工作物の下地を白色、加工軌
跡を黒色に着色すれば加工軌跡を明確することができ、
これを撮像して工作物上での加工を行うことができる。
上述したステップ110において、1台のCCDカメラ
から得た2次元の点群データと、あらかじめ設定されて
いる工作物の取り付け高さを用いて教示点の位置座標を
3次元データに変換しているが、従来から行われている
2台のCCDカメラを用いた画像処理によって工作物の
位置を3次元データとして求め、これを用いて教示デー
タを作成する構成としてもよい。このような構成を用い
ても、Z方向の値が各点毎に異なるのみで、教示データ
の算出方法は基本的に同じである。
装置は、撮像手段によって得た画像処理データを基にし
てロボットの制御に必要な教示点の位置座標と姿勢ベク
トルを算出できるようにしたために、加工軌跡の長い工
作物や、複雑な形状の工作物であっても撮像手段によっ
て加工軌跡を検出し、自動的に教示データを作成するこ
とができる。また、作業者がロボットを動かしながら教
示作業を行う必要がないために、教示作業による作業者
の負担を大幅に軽減でき、特に工作物が種々に変化する
多品種少量生産方式の工場では労力の削減に優れた効果
を発揮する。
ある。
る。
る。
ための図である。
ための図である。
ための図である。
ためのフローチャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 あらかじめ記憶された複数の教示点とこ
れらの各教示点における姿勢ベクトルを基にして制御さ
れるロボットの教示装置であって、工作物を撮像する撮
像手段と、この撮像手段より加工軌跡の位置座標を検出
する位置座標検出手段と、位置座標検出手段より検出さ
れた加工軌跡の位置座標より教示点の位置座標を算出す
る教示点座標算出手段と、教示点座標算出手段より算出
された教示点の連続性より各教示点における姿勢ベクト
ルを算出する姿勢ベクトル算出手段とを備えたことを特
徴とするロボットの教示装置。
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1991
- 1991-11-11 JP JP29469191A patent/JP3543329B2/ja not_active Expired - Fee Related
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